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摘 要

本文设计了一种蜗杆砂轮磨齿机砂轮修整结构。在设计过程中，对其结构进行了分析、计算和校核，使其能够根据程序完成修整砂轮外轮廓的动作。修整砂轮时修整轮与被修整轮的接触面能够保持垂直。本文也对该机构进行了简单的受力分析，确定了各个零件的尺寸，利用solidworks做出三维图形，利用CAD软件画出了零件图和装配图。最后设计修正程序，最后完成该机构的设计。

关键词：蜗杆砂轮磨齿机；砂轮修整系统；机械设计

Summary

Based on the development of the wheel dresser, a new dressing structure of worm wheel grinder is proposed. In the design process, the structure of the wheel is analyzed so that it can finish the action of dressing the outer contour of the wheel. When dressing the grinding wheel, the contact surface between the dressing wheel and the wheel to be dressed can be kept vertical. A simple force analysis is carried out for the mechanism, the dimensions of each part are determined, and the part drawing and assembly drawing are drawn with CAD software. Finally, we design the correction program, confirm the script, and finish the design of the mechanism.

Key words: worm wheel gear grinding machine; wheel dressing system; mechanical design

目录

第1章 绪 论 3

1.1 引言 3

1.2 砂轮修整系统的发展现状 3

1.3 课题的求 4

1.4 论文的主要内容 4

第2章 砂轮修整系统总体方案设计 5

2.1 蜗杆砂轮磨齿机简介 5

2.2 修整系统的功能要求 5

2.3 砂轮修整原理及方案 5

第3章 机构的运动学分析 9

3.1 机构的正反解 9

3.2 基本尺寸的确定 11

3.3 修整力的计算 11

第4章 机械结构设计与分析 12

4.1 电机的选择 12

4.2 X-Y工作台的结构设计 15

4.3 丝杆螺母副轴承和联轴器的选取 30

4.4 机构底座部分的设计 32

4.5 修正轮部分的机构设计 38

4.6 修整程序 42

结 论 43

谢 辞 44

参考文献 45

第1章 绪 论

1.1 引言

修整砂轮，主要是根据所加工工件几何形状以及表面精度要求等，对砂轮进行修整后再对工件进行修磨，达到保证磨切工件质量要求。

1.2 砂轮修整系统的发展现状

砂轮修整是传统磨床上磨削时最困难的部分，也是相当复杂的几何学难题。目前砂轮修整法大致可分为3种。一种是硬质合金轮滚轧法.这种方法修出的砂轮表面较锋利，但压碎的碎肩易堵塞砂轮，影响砂轮的磨削能力，修整效率低。另一种是用金刚石修整工具以车削方式修整砂轮，修出的砂轮较锋锐，磨削能力较强，但修整效率也低。第3种是用金刚石滚轮以“切入磨俐”的方式修整砂轮。

1.3 课题的求

在本课题的研究中，主要由下面几个问题要解决：

（1）完成新型砂轮修整器的运动机构的设计。运用SolidWorks和CAD等软件设计出该机构的三维模型和二维平面图。

（2）完成其运动机构的运动分析和力学计算。针对已有的机构，分析它的运动过程，并进行其运动时的受力计算。

（3）掌握砂轮修整器的算法。根据砂轮修整器的运动轨迹，掌握其算法。

（4）完成砂轮修整器的运动仿真。仿真模拟机构的运动，完善其中的不足。

1.4 论文的主要内容

第一章简要介绍本课题的理论意义与实际价值、国内外研究现状及背景；第二章介绍砂轮修整系统总体方案设计；第三章介绍运动的正反解和力学分析；第四章介绍机构设计与分析；第五章总结与展望。

第2章 砂轮修整系统总体方案设计

2.1 蜗杆砂轮磨齿机简介

机床主要由床身、工作台、头架、砂轮架、砂轮架托板、精密主轴、砂轮修整系统、中心架、冷却及恒温装置、复合托架等主要部件组成。

2.2 修整系统的功能要求

修整就是通过修整轮和磨削砂轮的撞击使磨削轮磨钝的磨粒脱落、碎裂，形成新的磨粒切削刃，使砂轮恢复利刃口和正确形状，达到去除钝化磨粒，保证有新磨粒和足够数量的有效切削刃，从而保证工件的尺寸精度和表面粗糙度。

2.3 砂轮修整原理及方案

2.3.1运动过程分析

为了实现蜗杆砂轮的加工，还需实现蜗杆砂轮沿垂直于纸面轴的摆动，摆动角度范围为0—180°，由于该机构设计较为复杂，涉及除机械结构知识外，还涉及传感器、控制系统等多学科知识，此外，这种机构在目前的蜗杆砂轮磨齿机上已经实现相关应用，本文就不在详述。

图2.1 并联机构简图

2.3.2 机构设计及分析

图2.2 工作原理

砂轮修整机构主要由三部分组成，包括位于底层的X-Y工作台，中间层的旋转台以及顶部的滚轮旋转机构。

要完成蜗杆砂轮的修整工作，需要三个运动，滚轮沿蜗杆砂轮轴线的移动——记为X向移动，金刚石滚轮沿蜗杆砂轮的径向方向的进给运动——记为Y向的进给移动，以及金刚石滚轮绕自身轴线的旋转主运动。而且金刚石滚轮绕自身轴线的转动与蜗杆砂轮的转动构成联动关系。根据相对运动原理，修整机构的X,Y,向的移动有两种方案：

方案一：蜗杆砂轮所在大立柱以及刀架部分机构完成X和Y向的移动。

方案二：砂轮修整机构本身完成。

方案的比较和选择：方案一优点在于精简了机床的机构，不必设计修整机构的移动部分的机构，减少了机床的复杂性。但由于大立柱及刀架部分重量重，惯性大，其定位精度相比独立移动的修整机构偏低。而且由于受结构本身的限制，方案一中Y向的移动距离受限，易影响修整作业的进行。综上所述，本文所设计的砂轮修整方法为方案二的修整方法，即在进行修整加工作业时，蜗杆砂轮是不断地绕着其轴线做旋转运动的，而修整机构做X和Y向的移动，在修整工作结束后，金刚石滚轮机构移动至机床一侧，并沿顺时针方向转动90°，这样不但可以在出现错误操作时保护昂贵的金刚石滚轮，还可以在移动较短距离的情况下，为砂轮磨齿让开足够的空间，从而减小了机床的宽度。

下图是理想状态原理图。

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