龙门式螺旋桨打磨机设计(附件)【字数：11
摘 要摘 要 螺旋桨作为船舶的重要的推进装置，其表面质量对船舶的稳定性，船舶的震动和噪声成度有着极其重要的影响，对推进效率的提升有着非常重要的作用。螺旋桨叶铸造后产生的毛刺，飞边，披锋的打磨十分不易，为了解决人工打磨螺旋桨效率低下，工人打磨作业环境差的问题，所以设计螺旋桨打磨机来代替人工打磨，本设计中，打磨机主体采用龙门式，最大打磨直径可打磨直径5m的螺旋桨，本设计中采用的打磨方式是软打磨，在打磨螺旋桨的过程中，始终保持磨头与螺旋桨之间的打磨压力是一个恒力。龙门式螺旋桨打磨机可以实现实现磨头的上下移动，前后移动，磨头360度的旋转，以使得磨头贴合不规则的螺旋桨空间自由曲面。本设计中的控制过程主要依靠磨头处的压力传感器去接受打磨时轴所传导的纯轴向的压力，检测，并发出信号；从而控制步进电机的转动，带动立柱上下移动，以保证磨头给的压力是一个恒力，实现柔性软打磨。关键词龙门式 恒力 螺旋桨打磨
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 船用定距浆打磨的现状及存在的问题 2
1.3本文主要研究的内容和所要达到的目的 3
第二章 船用定距浆打磨方案分析 5
2.1 船用定距桨的外形表示以及各部分的名称 5
2.1.1各部分的名称 5
2.1.2 船用定距浆的外形表示 6
2.2船用定距浆打磨方案可行性分析 6
第三章 龙门式螺旋桨打磨机的设计 7
3.1龙门式螺旋桨打磨机的原理介绍 7
3.2设计参数 8
3.3 传动装置的设计 8
3.3.1导轨的选择 8
3.3.2轴的设计及轴的连接 11
3.3.3联轴器的选择 14
3.3.4 传动带及带轮的选择和设计 18
3.4 滚动轴承的选用 21
3.5磨头的选用 23
3.6 电机的选用 23
3.7 压力传感器的选型 25
3.8小结 26
第四章 关键零件的受力分析与校核 27
4.1龙门受力分析与校核 27
4.2关键轴的分析 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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与校核 28
4.3上滑块的分析与校核 33
结 语 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
船用螺旋桨作为船舶的核心部件[1]，其中定距浆作为船舶推进系统中的重要部件，他的功能主要在于推动船的前进与后退，也可以协助船的回转，由于其推进效率比较高，因此其应用是非常之广泛。对于一搜船而言，其性能主要取决于船的形状，发动机和螺旋桨，因此，螺旋桨的重要性不言而喻。螺旋桨的质量好坏，毫不夸张的说，一定程度上代表了一个国家的船舶制造水平。近年来，随着我国船舶制造业的发展及出口量的增加，人们对于船舶震动要求越来越高，加之船舶的大型化速度的增加，对于螺旋桨承受负荷的能力要求也越加严苛，因此来越多的设计人员将目光放在如何提升螺旋桨的质量上面。定距浆作为推进系统中一个极为重要的结构件，它是由很多不规则的叶片组成的，它在铸造成型后所产生的飞边，毛刺，披锋等，其打磨是非常不易的[1]。由于其结构复杂，加工精度要求高，叶面形状又是空间自由曲面。对其表面的加工成了机械加工的一个难点。目前定距浆的加工工艺主要分为以下几个方面：工艺准备，沙行铸造，毛坯的浇筑，机加工，铣削加工，叶面打磨[2]。就叶面打磨而言目前我国螺旋桨的制造企业基本采用的是人工打磨，加之部分的数控打磨；其中人工打磨不仅生产效率低下，产品报废率高，而且工人的工作强度十分大，工作环境还有损工人的健康。人工打磨不仅费时费力，而且即便是技术熟练，经验丰富的工人，也很难去保证精度。为了提高定距浆打磨加工的效率，改善工人的作业环境，保护工人的作业安全，减少加工的成本，需要开发设计定距浆打磨机，现在定距浆打磨机依然存在噪声大，打磨效率低下，打磨稳定性差，安全措施不够全面，打磨质量差等问题。因此，这项课题的研究对于打磨技术领域和船舶制造行业有着非常重大的意义。
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图11 船用螺旋桨
1.2 船用定距浆打磨的现状及存在的问题
近年来，我国船舶业发展十分的迅猛，螺旋桨作为船舶不可缺少的动力装置，需求量非常之大，常常供不应求，为了提高其生产效率，很多大型的船厂不惜大量的工人加班加点的工作，但是常常会被一个环节所卡住打磨抛光工序[3]。螺旋桨的浆叶作为一种典型的自由曲面，形状比较复杂，打磨抛光的难度很大，目前国内多采用人工的方式，反复的抛光打磨，效率非常低，对于一个大型的螺旋桨浆叶的抛光打磨，可能需要十几个人花费一个月的时间，且由于各种不稳定的因素，人工打磨出的螺旋桨废品率低，一致性差，所以采用机械打磨代替人工打磨，是螺旋桨制造厂家的提高效率和质量的一种必然趋势。目前国内由于自动化水平的限制，对于船用螺旋桨叶的加工得研究还是比较有限的。它的磨削有以下几个难点[4]：①对螺旋桨表面进行磨削的时候，其磨削用量难以控制，②磨削后工件表面的完整性和一致性难以得到保证，③磨削螺旋桨表面的时候，如果磨头过大，过磨时，磨头容易与浆叶的根部产生干涉，浆叶与浆叶之间也会存在干涉。就目前国内外对螺旋桨叶进行加工的数控装备主要有串联机械手，并联机床，多轴联动加工中心等，但这些数控设备在加工时，都存在着一定的不足和缺陷，主要体现在[5]：1）对于串联形式的数控设备，它因为所需要的工作空间是比较大的，所以其在传递过程中，产生的误差会比较大，2）对于并联型设备而言，虽然他的刀具十分灵活，但是工作空间偏小，对加工的螺旋桨大小存在这很大的限制，加工不够全面，3）加工时，容易引起螺旋桨叶的震动，需要大量的辅助支撑和固定，4）加工过程中需要对螺旋桨进行换面加工，从而需要进行二次装夹，因此容易产生一些原本不必要的，新的误差。
随着数控机床和计算机技术的发展，目前螺旋桨的加工大多是采用数控机床来完成的，然后再用手动砂轮机抛光至合格，但是由于螺旋桨曲面的复杂性，我们无法得到大量的数据，刀具尺寸，行距，加工步长等参数只能由以前的经验给出[6]。针对螺旋桨曲面的数控加工，国内外学者给出了大量的研究。有人提出采用球头刀具加工，在配以计算机进行辅助，通过把螺旋桨各部分的曲面的图形显示出来，交互修改，从而达到加工的目的。还有人提出将螺旋桨的浆叶分成两个部分分别加工，但是如何严格地划分，以及如何在划分完成之后，进行拼接等问题还没有解决。有人提出使用ug等建模软件进行精确建模，但是一方面需要做够多的数据点才能够建立出较为精确的模型，另一方面ug软件针对五轴联动机床的建模还不是很完善，目前来说，只能成熟的针对三轴联动机床的模型，对于浆叶较多的螺旋桨，三轴联动机床很难去加工，所以说这种方法依然存在着他的局限性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 船用定距浆打磨的现状及存在的问题 2
1.3本文主要研究的内容和所要达到的目的 3
第二章 船用定距浆打磨方案分析 5
2.1 船用定距桨的外形表示以及各部分的名称 5
2.1.1各部分的名称 5
2.1.2 船用定距浆的外形表示 6
2.2船用定距浆打磨方案可行性分析 6
第三章 龙门式螺旋桨打磨机的设计 7
3.1龙门式螺旋桨打磨机的原理介绍 7
3.2设计参数 8
3.3 传动装置的设计 8
3.3.1导轨的选择 8
3.3.2轴的设计及轴的连接 11
3.3.3联轴器的选择 14
3.3.4 传动带及带轮的选择和设计 18
3.4 滚动轴承的选用 21
3.5磨头的选用 23
3.6 电机的选用 23
3.7 压力传感器的选型 25
3.8小结 26
第四章 关键零件的受力分析与校核 27
4.1龙门受力分析与校核 27
4.2关键轴的分析 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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与校核 28
4.3上滑块的分析与校核 33
结 语 35
致 谢 36
参 考 文 献 37
第一章 绪论
1.1 选题的背景及意义
船用螺旋桨作为船舶的核心部件[1]，其中定距浆作为船舶推进系统中的重要部件，他的功能主要在于推动船的前进与后退，也可以协助船的回转，由于其推进效率比较高，因此其应用是非常之广泛。对于一搜船而言，其性能主要取决于船的形状，发动机和螺旋桨，因此，螺旋桨的重要性不言而喻。螺旋桨的质量好坏，毫不夸张的说，一定程度上代表了一个国家的船舶制造水平。近年来，随着我国船舶制造业的发展及出口量的增加，人们对于船舶震动要求越来越高，加之船舶的大型化速度的增加，对于螺旋桨承受负荷的能力要求也越加严苛，因此来越多的设计人员将目光放在如何提升螺旋桨的质量上面。定距浆作为推进系统中一个极为重要的结构件，它是由很多不规则的叶片组成的，它在铸造成型后所产生的飞边，毛刺，披锋等，其打磨是非常不易的[1]。由于其结构复杂，加工精度要求高，叶面形状又是空间自由曲面。对其表面的加工成了机械加工的一个难点。目前定距浆的加工工艺主要分为以下几个方面：工艺准备，沙行铸造，毛坯的浇筑，机加工，铣削加工，叶面打磨[2]。就叶面打磨而言目前我国螺旋桨的制造企业基本采用的是人工打磨，加之部分的数控打磨；其中人工打磨不仅生产效率低下，产品报废率高，而且工人的工作强度十分大，工作环境还有损工人的健康。人工打磨不仅费时费力，而且即便是技术熟练，经验丰富的工人，也很难去保证精度。为了提高定距浆打磨加工的效率，改善工人的作业环境，保护工人的作业安全，减少加工的成本，需要开发设计定距浆打磨机，现在定距浆打磨机依然存在噪声大，打磨效率低下，打磨稳定性差，安全措施不够全面，打磨质量差等问题。因此，这项课题的研究对于打磨技术领域和船舶制造行业有着非常重大的意义。
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图11 船用螺旋桨
1.2 船用定距浆打磨的现状及存在的问题
近年来，我国船舶业发展十分的迅猛，螺旋桨作为船舶不可缺少的动力装置，需求量非常之大，常常供不应求，为了提高其生产效率，很多大型的船厂不惜大量的工人加班加点的工作，但是常常会被一个环节所卡住打磨抛光工序[3]。螺旋桨的浆叶作为一种典型的自由曲面，形状比较复杂，打磨抛光的难度很大，目前国内多采用人工的方式，反复的抛光打磨，效率非常低，对于一个大型的螺旋桨浆叶的抛光打磨，可能需要十几个人花费一个月的时间，且由于各种不稳定的因素，人工打磨出的螺旋桨废品率低，一致性差，所以采用机械打磨代替人工打磨，是螺旋桨制造厂家的提高效率和质量的一种必然趋势。目前国内由于自动化水平的限制，对于船用螺旋桨叶的加工得研究还是比较有限的。它的磨削有以下几个难点[4]：①对螺旋桨表面进行磨削的时候，其磨削用量难以控制，②磨削后工件表面的完整性和一致性难以得到保证，③磨削螺旋桨表面的时候，如果磨头过大，过磨时，磨头容易与浆叶的根部产生干涉，浆叶与浆叶之间也会存在干涉。就目前国内外对螺旋桨叶进行加工的数控装备主要有串联机械手，并联机床，多轴联动加工中心等，但这些数控设备在加工时，都存在着一定的不足和缺陷，主要体现在[5]：1）对于串联形式的数控设备，它因为所需要的工作空间是比较大的，所以其在传递过程中，产生的误差会比较大，2）对于并联型设备而言，虽然他的刀具十分灵活，但是工作空间偏小，对加工的螺旋桨大小存在这很大的限制，加工不够全面，3）加工时，容易引起螺旋桨叶的震动，需要大量的辅助支撑和固定，4）加工过程中需要对螺旋桨进行换面加工，从而需要进行二次装夹，因此容易产生一些原本不必要的，新的误差。
随着数控机床和计算机技术的发展，目前螺旋桨的加工大多是采用数控机床来完成的，然后再用手动砂轮机抛光至合格，但是由于螺旋桨曲面的复杂性，我们无法得到大量的数据，刀具尺寸，行距，加工步长等参数只能由以前的经验给出[6]。针对螺旋桨曲面的数控加工，国内外学者给出了大量的研究。有人提出采用球头刀具加工，在配以计算机进行辅助，通过把螺旋桨各部分的曲面的图形显示出来，交互修改，从而达到加工的目的。还有人提出将螺旋桨的浆叶分成两个部分分别加工，但是如何严格地划分，以及如何在划分完成之后，进行拼接等问题还没有解决。有人提出使用ug等建模软件进行精确建模，但是一方面需要做够多的数据点才能够建立出较为精确的模型，另一方面ug软件针对五轴联动机床的建模还不是很完善，目前来说，只能成熟的针对三轴联动机床的模型，对于浆叶较多的螺旋桨，三轴联动机床很难去加工，所以说这种方法依然存在着他的局限性。
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