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无锡太湖学院
毕业设计〔 论文〕
题目： 万 能 外 圆 磨 床 结 构 改 进 设 计
- - 高 速 磨 头 无 轴 电 机 设 计
信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业
学 号： 学生姓名：
指导教师： 〔职称：副教授〕
〔职称： 〕
2025 年 5 月 25 日
无锡太湖学院本科毕业设计〔论文〕
诚 信 承 诺 书
本人严峻声明：所呈交的毕业设计〔论文〕 万 能 外 圆 磨 床 构造 改 进 设 计 - - 高 速 磨 头 无 轴 电 机 设 计 是本人在导师的指导下独立进展争论所取得的成果，其内容除了在毕业设计〔论文〕中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计〔论文〕不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班 级：
学 号： 作者姓名：
2025 年 5 月 25 日
无锡太湖学院
信机 系 机械工程及自动化 专业
毕 业 设 计论 文任 务 书
一、 题目及专题
1、 题目 万能外圆磨床构造改进设
2、 专题 --高速磨头无轴电机设计
二、 课题来源及选题依据
课题来源为无锡某机械实际产品。现代机械加工越来越需要提高效率，通常承受高速加工，主要是承受高速主轴，因而高速加工中无轴承电机的构造设计就显得很重要，本文正是基于万能外圆磨床适应于高速加工要求对高速主轴的无轴承电机构造设计，探寻磁悬浮在一般机床高速主轴中的应用。无轴承电机是具有磁悬浮轴承优点的一种型特种电机，它不仅拓展了高速电机的应用领域，如微型化、大功率等，而且其独具的悬浮机理和构造特点使之在生物工程、航空航天、高能源、半导体制造业、食品加工以及医药卫生等领域也得到成功的应用。随着我国经济进一步进展，在很多特别电气传动领域必将转变传统的传动和传输方式，对提高产品质量、降低本钱、削减污染将会起到重要作用。因此，无轴承电机在我国具有很大的潜在应用市场，乐观开展无轴承电机的争论和应用具有现实和深远意义。 三、 本设计〔论文或其他〕应到达的要求
1、 无轴承电机的争论意义及现状；
2、 无轴承电机的机械构造及零部件的设计；
I
3、 该部件工作时，能运转正常；
4、 拟定工作机构和传动系统的运动方案，并进展多方案比照分析；
5、 磁悬浮轴承的工作原理及数学建模；
6、设计绘制零件工作图假设干张；
7、编制设计计算说明书 1 份〔2 万字以上〕。
四、 承受任务学生：
机械 班 姓名
五、 开头及完成日期：
自 2025 年 11 月 7 日至 2025 年 5 月 25 日六、 设计〔论文〕指导〔或参谋〕：
指导教师 签名
签名签名
教研室主任
〔学科组组长争论所所长 〕
签名
系主任 签名
年 月 日
II
摘 要
本文首先介绍了万能外圆磨床的构造及功用，并对高速加工进展了概述，进而对无轴承电机的争论现状进展分析，并阐述了对无轴承电机争论的意义；然后从无轴承电机的总体构造入手，对无轴承电机的机械构造及零部件进展了设计；与此同时又分析了无轴承电机中永磁偏置径向轴向磁轴承的工作原理，建立数学模型，以具体的参数要求为例，对其构造参数进展计算。最终总结全文内容，突出毕业设计工作的重点，对将来的工作进展展望。
关键词：万能外圆磨床；高速加工；无轴承电机；磁轴承；数学建模
III
Abstract
The paper introduced the construction and use of the grinding machine at first. Then study of high-speed machining, and study of non-bearing motor current situation analysis, and expounded on the significance of study of non-bearing motor; and then never start with the overall structure of the motor bearings on the non-bearing motor mechanical structure and components have been designed; At the same time and analyzed the non-bearing motor in the axial permanent magnet biased radial magnetic bearing works, a mathematical model to specific parameters required, for example, its structural parameters calculated. Last concluded full text, high-lighten the focus of graduate design work on the future work prospects.
Key words: grinding machine；High-speed machining；Bearingless Motor or Self-bearing Motor；Magnetic Bearing；Mathematical Modeling
IV
目 录
摘 要 错误！未定义书签。
Abstract 错误！未定义书签。
目 录 错误！未定义书签。
绪论 错误！未定义书签。
设计的总体要求 错误！未定义书签。
M1432A 型万能外圆磨床总体描述 错误！未定义书签。
机床的构造 2
机床的总体布局 错误！未定义书签。
机床的主要技术性能 错误！未定义书签。
机床的机械传动系统 错误！未定义书签。
基于高速加工技术的无轴承电机争论意义与现状 错误！未定义书签。
基于高速加工技术的无轴承电机争论意义 错误！未定义书签。
基于高速加工技术的无轴承电机争论现状 错误！未定义书签。
无轴承电机的特点及应用 错误！未定义书签。
无轴承电机的特点 错误！未定义书签。
无轴承电机的应用 错误！未定义书签。
无轴承电机的进展前景 错误！未定义书签。
高速加工技术概述 错误！未定义书签。
高速加工的定义 错误！未定义书签。
高速加工中心的类型 错误！未定义书签。
高速加工的特点 错误！未定义书签。
高速加工的关键技术 错误！未定义书签。
刀具技术 错误！未定义书签。
机床技术 错误！未定义书签。
CAM 软件 错误！未定义书签。
高速加工技术中磁浮轴承主轴单元设计 错误！未定义书签。
引言 错误！未定义书签。
主轴单元轴承的组成 错误！未定义书签。
机械系统 错误！未定义书签。
磁轴承的偏磁回路 错误！未定义书签。
掌握回路系统 错误！未定义书签。
永磁偏置轴承的构造及工作原理 错误！未定义书签。
永磁偏置轴承的根本构造 错误！未定义书签。
永磁偏置轴承的工作原理 错误！未定义书签。
永磁偏置轴承的设计 错误！未定义书签。
磁路计算的根本定律和公式排列 错误！未定义书签。
VI
永磁偏置轴承的等效磁路分析 错误！未定义书签。
径向—轴向磁轴承的吸力方程 错误！未定义书签。
径向—轴向磁轴承的承载力量 错误！未定义书签。
径向—轴向混合磁轴承参数设计 错误！未定义书签。
悬磁轴承的参数设计与校核 错误！未定义书签。
选取永磁材料 错误！未定义书签。
确定工作气隙磁感应强度 错误！未定义书签。
磁极面积的计算 错误！未定义书签。
求定子内径 错误！未定义书签。
求磁极弧长及叠片厚度 错误！未定义书签。
安匝数的计算 错误！未定义书签。
匝数与电流的安排 错误！未定义书签。
线径 错误！未定义书签。
窗口面积的求取 错误！未定义书签。
永久磁铁参数计算 错误！未定义书签。
无轴承电机构造的设计 错误！未定义书签。
设计的总体概况 错误！未定义书签。
无轴承电机的构造设计 错误！未定义书签。
转子构造设计 错误！未定义书签。
转子上零件的布置 错误！未定义书签。
无轴承电机的总体构造设计 错误！未定义书签。
悬浮轴承的构造选择与设计 错误！未定义书签。
磁悬浮轴承总体构造设计 错误！未定义书签。
永磁偏置径向轴向磁轴承的总体构造设计 错误！未定义书签。
无轴承电机构造件的构造设计 错误！未定义书签。
定子与转子的设计 错误！未定义书签。
传感器部件的设计 错误！未定义书签。
机壳的设计 错误！未定义书签。
工作轴的设计 错误！未定义书签。
轴承端盖的设计 错误！未定义书签。
结论与展望 错误！未定义书签。
致谢 错误！未定义书签。
参考文献 错误！未定义书签。
VII
万能外圆磨床构造改进设计--高速磨头无轴电机设计
1 绪论
设计的总体要求
现代机械加工越来越需要提高效率，通常承受高速加工，主要是承受高速主轴，因而高速加工中无轴承电机的构造设计就显得很重要，本文正是基于万能外圆磨床适应于高速加工要求对高速主轴的无轴承电机构造设计，探寻磁悬浮在一般机床高速主轴中的应用， 因其独具的悬浮机理和构造特点使之在生物工程、航空航天、高能源、半导体制造业、食品加工以及医药卫生等领域也得到成功的应用。随着我国经济进一步进展，在很多特别电气传动领域必将转变传统的传动和传输方式，对提高产品质量、降低本钱、削减污染将会起到重要作用。因此，无轴承电机在我国具有很大的潜在应用市场，乐观开展无轴承电机的争论和在一般机床上的应用具有现实和深远意义。
外圆磨床分为一般外圆磨床和万能外圆磨床。在一般外圆磨床上可磨削外圆柱面和外圆锥面，在万能外圆磨床上还能磨削内圆柱面和内圆锥面和端面。外圆磨床的主要参数为最大的磨削直径。
外圆磨床以两顶心为中心，以砂轮为刀具，将圆柱形钢件研磨出周密同心度的磨床〔又叫顶心磨床或圆通磨床〕。
外圆磨床的主机有床身、车头车尾、磨头、传动吸尘装置等部件构成。车头、磨头可调角度，用于修磨顶针及皮辊倒角专用夹具。
本设计就是以 M1432A 型万能外圆磨床为例对原来的一般主轴进展优化设计，承受无轴承电机进展砂轮主轴的驱动。
无轴承电机是典型的机电一体化产品，由于它具有上述诸多优良性能及其在众多工业领域内的应用前景，使得无轴承电机技术越来越受到国内外专家、学者的关注与重视。而我国对这一技术的争论尚不成熟，针对这种状况，我们在毕业设计中选择了这一课题。鉴于无轴承电机不但具有磁悬浮轴承的优点，而且比其他同功率的电机及支撑装置，体积小、重量轻、能耗小，对于提高高速及超高速运转机械的工作性能具有重要意义，本文就是基于这些问题提出的。对于一个典型的无轴承电机来说，它主要由机械、检测、掌握三大主要局部组成，而掌握系统是整个系统的关键，而合理的机械构造设计又是保证承载力量要求和运行稳定牢靠的前提，所以，本设计主要对机械系统和掌握系统进展分析和设计。
文中以无轴承电机的永磁偏置径向轴向磁轴承本体构造的设计〔机械局部〕及掌握系统为主要争论对象，设计出合理的构造参数和掌握系统，并对系统的稳定性进展简要的分析。
第一章介绍了基于高速加工技术的无轴承电机的争论意义及现状。此外还介绍了本设计的提出及主要内容的安排。其次章简洁介绍了一下高速加工技术的进呈现状及关键技 术。第三章从基于高速加工技术的无轴承电机的总体构造入手，对无轴承电机的机械构造及零部件进展了设计。第四章分析了无轴承电机中永磁偏置径向轴向磁轴承的工作原理， 建立了数学模型，并以具体的参数要求为例，对其构造参数进展计算。最终总结全文内容， 突出争论工作的重点，并对将来的工作进展展望。
1
无锡太湖学院学士学位论文
M1432A型万能外圆磨床总体描述
机床的构造
M1432A 型万能外圆磨床是一般精度等级万能外圆磨床，主要用于磨削圆柱形和圆锥形的外圆和内孔，还可以磨削阶梯轴的轴肩和端平面。
机床应到达的加工精度和外表粗糙度如表 1-1 M1432A 型万能外圆磨床〔最大磨削长度
1000mm〕的加工质量所示。
表 1-1 M1432A 型万能外圆磨床〔最大磨削长度1000mm〕的加工质量
加工方法、工件及其装夹方式
精磨外圆 工件支承在前、后尖上，不认真架；工件尺寸：直径 60 mm 长度 500mm。精磨外圆 工件装夹在夹盘上，不用中心架；工件尺寸：直径 50 mm，悬伸长度 150 mm。
精磨内孔 工件装夹在夹盘上，不用中心架；工件尺寸：孔径 mm，长度 125 mm。
外表粗糙度
~ μm
~
~
圆度公差
3μm
5μm
圆柱度公差
5μm
这种机床适用于工具车间、机修车间和单件、小批生产车间。由于机床自动化程度较
低，磨削效率不够高，所以，它不宜用于大批量生产车间。
机床的总体布局
M1432A 型万能外圆磨床由以下各主要局部组成，见图 。
1、床身 1：是磨床的根底支承件，它支承着工作台、头架、尾架、垫板及横向滑鞍、砂轮架等部件，使它们在工作时保持准确的相对位置。床身内腔用作液压油的油池。
2、头架 2：用以装夹工件，并带开工件旋转。
3、尾架 5：尾架顶尖和头架顶尖一起，用以支承工件。
图 M1432 型万能外圆磨床外形图
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