船用曲轴随动磨削机床主轴单元设计

摘要

摘要：船用曲轴是船舶发动机的关键核心部件，它的加工精度对于船舶动力系统有着十分重大的影响，传统的曲轴磨削工艺存在着不少的局限性，很难契合大型船用曲轴高精度加工的需要，此项研究着重于船用曲轴随动磨削机床主轴单元的设计，目的在于提高曲轴加工的精度以及效率，经过分析和对比之后，确定采用电主轴直驱式的方案，并且完成了砂轮单元以及移动单元的设计。砂轮单元选用了特定尺寸的立方氮化硼砂轮，采用双法兰进行安装，配合电主轴驱动，选用高精度陶瓷球轴承，确定了主轴的关键结构参数并且设计了冷却系统，移动单元根据X、Y轴的工作特性，选定了适配的伺服电机、丝杠以及双导轨，经过校核，电主轴的工作转速安全且可靠，移动单元的定位精度符合要求。分析结构表明这种设计提高了曲轴加工的精度以及表面质量，突破了传统工艺的效率瓶颈，避免多次装夹引起的定位误差，具有较高的可行性。

关键词：船用曲轴；随动磨削；电主轴；砂轮单元；

序言 1
第1章绪论 2
1.1研究背景 2
1.2曲轴磨削加工的方法 3
1.2.1传统的曲轴磨削方法 3
1.2.2曲轴随动磨削方法 4
1.3国内外研究现状 4
1.3.1国外曲轴随动磨削研究现状 4
1.3.2国内曲轴随动磨削研究现状 5
1.4课题研究内容与意义 7
第2章总体设计方案 9
2.1设计目标与总体 9
2.2砂轮主轴单元设计方案 9
2.3方案选择 11
2.4本章小结 11
第3章砂轮单元设计 12
3.1主要设计要求 12
3.2砂轮选用及安装方式选用 12
3.2.1砂轮尺寸、磨料确定 13
3.2.2砂轮安装方式的确定 13
3.3电主轴整体布局设计 15
3.3.1电机的布局和选型 16
3.3.2轴承及其润滑技术的选择 17
2.3.3高速电主轴动平衡设计 23
2.2.4磁环编码器的使用 23
3.4主轴整体结构参数的确定 24
3.4.1主轴外圆最小直径D 24
3.4.2主轴内孔直径d 25
3.4.3主轴前悬伸量a 25
3.4.4主轴支承跨距L 26
3.4.5电主轴临界转速校核 26
3.4.6电主轴冷却系统设计 27
3.5本章小结 28
第4章移动单元设计 29
4.1主要设计要求 29
4.2移动单元参数选型确定 29
4.2.1电机的选型 30
4.2.2丝杠选型 31
4.2.3导轨选型 33
4.2.4光栅的使用 33
4.3本章小结 34
第5章工程与社会 35
5.1设计与应用 35
5.2社会影响 35
第6章总结与展望 37
6.1总结 37
6.2展望 37
参考文献 38
致谢 40
附录设计图纸