在轨火车车轮专用数控磨床设计 本文设计的磨床为在轨火车车轮专用数控磨床。

尽管其结构属于外圆磨床， 但由于此磨床为专用磨床，所以它的整体结构不同与般普通外圆磨床。

其砂轮 架的结构与其他类型的大型磨床在定程度上有共通点。

但作为专用磨床，其加 工的产品种类单，并且产品高度标准化。

所以根据专用磨床的特性，磨床的关 键部件只需满足对这单工件的加工要求，而无需考虑通用性的问题。

因此磨床 主轴和轴承的部件的设计只需考虑满足对在轨火车车轮的磨削要求和其相应的 工作环境，工时等磨床使用要求，而无需考虑其通用性。

比如是由于加工单工 件的专用磨床，其砂轮转速和其相应的主轴及电动机的转速，以及头架顶针的转 速都可以设计成固定转速，而无需考虑为应对不同的加工工件设计的变速器和离 合器及轮组。

对于砂轮架关键部件设计的详细论述，本文将在地三部分详细论述， 本部分就不再仔细熬述了。

本 并为其后续的精度升，材料选配，加工生产工艺等相关问题给出了些合理性建 议，并且在对磨床主轴的有限元分析的基础上，提出了定的改进意见。

本论文的结构安排 本文按照先整体后局部，先大体后细布局方案进行了研究和设计。

并详述了此磨床砂轮架和主 轴系统的研究与设计理论与方法，并对其中关键部件的选型，功能设计，结构布 局设计，尺寸及装配关系设计，及部分零部件的制造加工工艺性的设计与优化。

轮专用数控精密磨床相关的技术领域进行概括性论 述。

提供了为实现在轨火车车轮磨削功能的整体结构和主要部件的尺寸关系及机在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 床和被加工工件的整体有限元作为现 代设计与分析方法，在各个领域都有广泛的应用。

但对其建模的精确性，产生的 误差值和失效分析上还有待进步的提高，拓展其应用的广度和深度。

本论文的主要内容 本文主要就在轨火车车角度审视本课题的研究对象和方法。

本文就在轨火车车轮专用数控精密磨 床的整体结构和砂轮架进行研究和设计。

没有涉及到包括头架液压系统电子 电力系统和数控系统。

由于能力有限，有待将来进步深入探索。

的研究方向和方法。

同时通过纵向对比传统的外 圆磨床与近几年的较新型的精密数控通用或专用磨床，了解外圆磨床相关的技术 发展阶段和其未来的发展方向，及相关技术的杰出特点和存在的问题，有助于从 更高的研究了通过大量查阅 相关的中外文论文期刊技术报告和图纸，力图尽力了解相关领域的研究方向， 及相关技术的运用情况。

通过横向对比国内外相关研究成果和技术运用现状，寻 找对本文的研究方向具有指导性仍就是空白，而且目前国内也还没有引进此类的技术，国内目前引进的少数相关 的机床，如双主轴专用数控车床因为为了避开硬化层，切削深度过大，对车轮的 寿命会产生很大的负面影响。

在此基础上，本论文主要探讨用寿命极其不利。

为了延长车轮的使用寿命，提高加工效率， 降低加工成本，研究与设计此专用磨床。

本论文的主要方法和研究进展 由于本课题研究的在轨火车车轮专用数控精密磨床的相关技术目前在国内 表面损伤如表明硬化，剥 落等，目前我国引进国外多万的双主轴专用数控车床进行车削。

因车轮本 身表面硬化，在车削过程中，车削困难，为了避开硬化层，所以需要切深达 左右，这对车轮的使析 总结 参考文献 致谢 译文及原文 在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 绪论 引言 火车车轮在运行定时间后，车轮表面会产生选择 砂轮架电动机功率 砂轮转速 带轮设计 主轴系统的密封 砂轮架导轨 主轴有限元分析 主轴受力分析 有限元分静压轴承 静压技术具有如下优点 静压技术工作原理 静压轴承分类 液体静压轴承尺寸设计 液体静压轴承的配合尺寸 电动机磨床整体设计 外圆磨床 设计方案选择 在轨火车车轮专用数控磨床 磨床砂轮架及关键部件设计 磨床砂轮架 关键部件设计 主轴系统设计 液体车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 目录 绪论 引言 本论文的主要方法和研究进展 本论文的主要内容 本论文的结构安排 ， 在轨火 ， ， ， 在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 目录 绪论 引言 本论文的主要方法和研究进展 本论文的主要内容 本论文的结构安排 磨床整体设计 外圆磨床 设计方案选择 在轨火车车轮专用数控磨床 磨床砂轮架及关键部件设计 磨床砂轮架 关键部件设计 主轴系统设计 液体静压轴承 静压技术具有如下优点 静压技术工作原理 静压轴承分类 液体静压轴承尺寸设计 液体静压轴承的配合尺寸 电动机选择 砂轮架电动机功率 砂轮转速 带轮设计 主轴系统的密封 砂轮架导轨 主轴有限元分析 主轴受力分析 有限元分析 总结 参考文献 致谢 译文及原文 在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 绪论 引言 火车车轮在运行定时间后，车轮表面会产生表面损伤如表明硬化，剥 落等，目前我国引进国外多万的双主轴专用数控车床进行车削。

因车轮本 身表面硬化，在车削过程中，车削困难，为了避开硬化层，所以需要切深达 左右，这对车轮的使用寿命极其不利。

为了延长车轮的使用寿命，提高加工效率， 降低加工成本，研究与设计此专用磨床。

本论文的主要方法和研究进展 由于本课题研究的在轨火车车轮专用数控精密磨床的相关技术目前在国内 仍就是空白，而且目前国内也还没有引进此类的技术，国内目前引进的少数相关 的机床，如双主轴专用数控车床因为为了避开硬化层，切削深度过大，对车轮的 寿命会产生很大的负面影响。

在此基础上，本论文主要探讨研究了通过大量查阅 相关的中外文论文期刊技术报告和图纸，力图尽力了解相关领域的研究方向， 及相关技术的运用情况。

通过横向对比国内外相关研究成果和技术运用现状，寻 找对本文的研究方向具有指导性的研究方向和方法。

同时通过纵向对比传统的外 圆磨床与近几年的较新型的精密数控通用或专用磨床，了解外圆磨床相关的技术 发展阶段和其未来的发展方向，及相关技术的杰出特点和存在的问题，有助于从 更高的角度审视本课题的研究对象和方法。

本文就在轨火车车轮专用数控精密磨 床的整体结构和砂轮架进行研究和设计。

没有涉及到包括头架液压系统电子 电力系统和数控系统。

由于能力有限，有待将来进步深入探索。

有限元作为现 代设计与分析方法，在各个领域都有广泛的应用。

但对其建模的精确性，产生的 误差值和失效分析上还有待进步的提高，拓展其应用的广度和深度。

本论文的主要内容 本文主要就在轨火车车轮专用数控精密磨床相关的技术领域进行概括性论 述。

提供了为实现在轨火车车轮磨削功能的整体结构和主要部件的尺寸关系及机在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 床和被加工工件的整体布局方案进行了研究和设计。

并详述了此磨床砂轮架和主 轴系统的研究与设计理论与方法，并对其中关键部件的选型，功能设计，结构布 局设计，尺寸及装配关系设计，及部分零部件的制造加工工艺性的设计与优化。

并为其后续的精度升，材料选配，加工生产工艺等相关问题给出了些合理性建 议，并且在对磨床主轴的有限元分析的基础上，提出了定的改进意见。

本论文的结构安排 本文按照先整体后局部，先大体后细节的结构。

首先论述了与在轨火车车轮 专用精密数控磨床相关的磨削技术，外圆磨床发展现状及有待突破和改进的问题 及些可行性建议。

然后在论文的核心部分逐论述了，砂轮架的砂轮选择，主 轴设计，液体静压轴承和液体静压止推轴承结构功能优缺点及其在在轨火车 车轮专用数控精密磨床上的运用和详细设计过程。

最后介绍了在轨火车车轮专用 精密数控磨床选用的润滑和密封方案，导轨结构的选择与设计，电动机及带轮的 选型与设计等，以及这些相关部件的设计与制造精度对整台磨床的加工精度的影 响。

最后对主轴进行有限元分析，通过对影响其应力的第第二和第三主要应 力进行主次因素分析，发现影响主轴应力的主要因素，逐进行优化设计。

在轨火架尾座 的等高度误差将使头架尾座中心连线与砂轮主轴轴线在空间发生偏移，此时磨在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 出的工件表面将是个双曲面。

头架尾座中心连线对磨头主轴轴线在水平面内的平行度误差对工件尺 寸精度的影响。

当发生该项误差时，外圆磨床磨出的工件外形将是个锥体，即 砂轮成角度磨削，表面有螺旋形磨纹。

磨头移动相对于机床导轨垂直度误差对加工精度的影响。

这项误差的最 终结果是使主轴轴线与头架尾座中心连线发生偏移，在磨轴肩端面时，将造成 轴肩端面与工件轴线的垂直度误差。

磨外圆时，将影响表面粗糙度，产生螺旋形 磨纹。

设计方案选择 本文所研究设计的在轨火车车轮专用数控磨床为新型磨床，目前国内还没有 这方面的深入研究可供参考。

所以设计的第步我们需要尽可能多的考虑到此新 型火车车轮专用数控磨床的功能特点，所需加工的工件特点及工艺要求后，参考 国内外相关的技术经验与应用，提出多种可供选择的方案。

然后充分分析设计 工程与将来磨床的使用过程中可能会遇到的问题，进行全面的考虑。

最后基于以 上所有的调查分析，确定此新型在轨火车车轮专用数控磨床的设计方案。

我们考虑以下几种设计方案。

第种方案，将火车车轮逐个拆卸下来分别进 行磨削加工后在安装上去。

第二种方案，将组火车车轮整体连同火车轴起安 装上工作台，将两个车轮同时磨削。

第种方法的好处是其机构相对简单，尺寸 较小，制造成本较低。

但逐个拆卸和安装火车车轮费时费力。

而且车轮过渡拆卸 会导致车轮间的同轴度平行度下降，此外还会导致车轮寿命的下降，达不到磨 床设计所要达到的目标。

第二种方案将对车轮整体进行磨削，用两台砂轮架同 时磨削两个车轮，尽管磨床的结构会变得更加复杂，尺寸庞大，制造成本高昂， 但能够加快磨削效率。

与此同时，由于两台砂轮共同对车轮进行磨削，能够提高 磨削精度，提高火车车轮磨削后的质量和性能。

此外，由于无需将火车车轮频繁 地逐个拆卸和安装，有效的提高了加工效率，避免了对车轮的损伤，延长了车轮 的使用寿命。

另方面，在砂轮架设计中，其选用的轴承品种与类型对砂轮架的设计与使 用有着至关重要的意义。

由于整个砂轮架结构的设计都会受到轴承选择的影响， 所以在设计方案的选择阶段，就应确定在轨火车车轮专用数控磨床所选用的轴在轨火车车轮专用数控磨床关键部件的研究与设计 承。

对于滚动动静压与静压轴承的选择，主要根据砂轮的工作情况来决定。

滑 动轴承使用维护方便，工作可靠，启动性能好。

但相对于滑动轴承，其磨损不均 匀，尺寸过大，而且重载性能不如滑动轴承。

静压轴承