【文章內(nèi)容簡介】 Z 向是用來控制 膠頭上下移動(dòng)的 ， 因?yàn)樯婕暗侥z頭會(huì)離工件很近，為了防止傳動(dòng)誤差所導(dǎo)致 膠頭和工件的碰撞使膠頭被破壞或者涂膠的失敗，所以 要求傳動(dòng)平穩(wěn) 、精確 ， 因此 選 擇 絲杠螺母工作，絲杠螺母有自鎖 的功能 ， 用來保證膠頭和工件的距離以及 保證涂膠的厚度和均勻性。 通過改變 Z向 電機(jī)的轉(zhuǎn)向 ， 來控制 Z 軸的升降， 而 達(dá)到 工件所需 涂膠的要求。 考慮到會(huì)有比較大型的傳感器，那樣 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 就會(huì) 承載 比較 大， 并 需要 傳動(dòng) 平穩(wěn)，所以 X 、 Y向 我選擇了 滾動(dòng)導(dǎo)軌，靈敏度高，且其動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差甚微，因而運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，低速移動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。定位精度高，重復(fù)定位精度可達(dá) m。摩擦阻力小，移動(dòng)輕便，磨損小、精度保持性好。 涂 膠原理：壓縮空氣送入膠 桶 ，將膠壓進(jìn)與 膠管 室相連的進(jìn)給管中， 然后進(jìn)入與膠頭相連的膠管中，因?yàn)橐蟪瞿z的量比較精準(zhǔn)，所以在與膠頭相連的膠室中再設(shè)置一個(gè)氣壓裝置，當(dāng)膠室的膠充到一定的量的時(shí)候再選擇膠室中的氣壓裝置進(jìn)行涂膠，用 PLC 控制它們的轉(zhuǎn)換。 特點(diǎn)： 效率高、涂布均勻、質(zhì)量有保證 。 優(yōu)勢：可提高涂膠速度，改 良 涂膠環(huán)境，提高涂膠質(zhì)量。 自動(dòng)涂膠機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自動(dòng) 涂膠機(jī)裝置傳遞要求精度很高，滾珠絲杠增加了緊 固 螺釘，消除了軸向間隙，同時(shí)與鍵配合下也消除了周向間隙 ， 為了使涂膠機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，齒輪間隙的調(diào)整采用 偏心軸套進(jìn)行消隙。具體結(jié)構(gòu)框架如下圖： 圖 涂膠機(jī)結(jié)構(gòu)框架 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 23 頁 電機(jī)的選取 Z 向電機(jī)的選取 電機(jī)的選取原則是滿足精度要求即步距角，滿足輸出功率要求即轉(zhuǎn)矩問題。 步距角： ???????? ?? 其中： 1）脈沖當(dāng)量 δ = i= 表 電機(jī)參數(shù) 因?yàn)?膠頭的質(zhì)量不大，膠室也不會(huì)存有很多的膠，還有傳感器每次需要的涂膠量不是很多， 故選用步距角為 ，扭矩偏小點(diǎn) 的便可以滿足要求，經(jīng)過計(jì)算，選用保持轉(zhuǎn)距為 m 的55BF003 型步進(jìn)電機(jī)，便可以滿足扭矩要求，所以選擇 55BF003 型號的步進(jìn)電機(jī)，就能滿足設(shè)計(jì)的要求。 Z 向連軸器的選?。? 結(jié)構(gòu)簡單且拆裝方便 ，所以 z 向電機(jī)的輸出軸的軸徑 選為 Φ 6，故采用過盈配合套筒 聯(lián) 軸器，采用高壓油膨脹的方式使 V型套筒發(fā)生軸向竄動(dòng)使兩軸連接在一起，具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 聯(lián)軸器 X 向電機(jī)的選取 中拖板和上拖 板 加上涂膠裝置總重量 ? 50Kg,則滾珠絲杠上的平均工作 載荷為 Fm=490/3N， 取螺旋角偏大點(diǎn)，設(shè) 螺旋升角 λ = 則受力分析如下圖： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 23 頁 λ Fm Fn x 圖 滾珠絲杠受力分析 設(shè)周向分力為 x N,則： NF m a n3/4 9 0t a n ??????? ? m0 .1 3 7 N=9 .1 3103 0 / 2=/ 2 )(D 30 ????? 以上取值都是取最 大可能值，實(shí)際值一定比 m小得多，為了安全起見，故選用 70BF003型號，保持轉(zhuǎn)距為 m 的步進(jìn)電機(jī)。 Y 向電機(jī)的選取也 必須 滿足扭矩的大小， 用來 保證絲杠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可選 取 同一型號的電機(jī)。且更有利于電路的控制，程序的編制也更加方便。 滾珠絲杠及絲杠螺母的選取 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要滿足傳動(dòng)精度的要求，還要滿足高速、低噪聲和可靠性。所以我選擇了滾珠絲杠。因?yàn)闈L珠絲杠具有 摩擦損失小 、 傳動(dòng)效率高 、 精度高 、 軸向剛度高 、 不可自鎖具有傳動(dòng)可逆性 、使用壽命長的特點(diǎn)。 X 向滾珠絲杠的選取 通過 設(shè) 計(jì)的尺寸和材質(zhì)選取 ， 計(jì)算出傳動(dòng)滾珠絲杠要帶動(dòng)重量為 : mK =50 =490N,重物做水平直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，平均工作載荷 :Fm=1/3Mg=490/ 絲杠工作長度 L=nm=200r/min,使用壽命 hL =15000h，滾珠 絲杠 的 材料為 rWMnC 鋼 ， 傳動(dòng)精度要求： σ =177。 mm。 （ 1）則計(jì)算載荷 cF ： )( c NKKKK mahf ????????? 上述表達(dá)式中： fK —— 載荷性質(zhì)系數(shù)，取 介于無沖擊，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)和一般運(yùn)轉(zhuǎn)之間。 hK —— 滾道實(shí)際硬度 HRC≥58HRC 取 。 aK —— 精度等級 取 。 (2) 額定動(dòng)載荷計(jì)算值： 3 ????? hmc LnFC 上述表達(dá)式中： hL —— 額定壽命 （一般機(jī)床 hL 為 15000h） mn —— 平均轉(zhuǎn)速 通過查表可得到： NLnFa hmc 3 2 7 ??? (3) 根據(jù) Ca39。選擇滾珠絲杠副，假設(shè)選用 FC1型號， 按滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷 Ca 等于或大于 Ca39。的原則，故選以下型號規(guī)格： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 23 頁 FC1— 2020— 和 FC1— 2020— 考慮到各種因素，最后選用： FC1— 2020— FC1— 2020— 滾珠絲杠副數(shù)據(jù)為： 1）公稱直徑 D0=20mm 2）螺旋角 334 ???? 3）導(dǎo)程 P=5mm 4）滾珠直徑 d0= 5）滾道半徑 R== 6）絲杠內(nèi)徑 d1=D0+2e2R= 7）偏心距 e=(Rd0/2)= (4) 穩(wěn)定性驗(yàn)算 1)臨界載荷： 安全系數(shù) mcr FF /S? [S],所以 絲杠是安全的，不會(huì)失穩(wěn)。 2)臨界轉(zhuǎn)速 822cr )/(9 9 1 0n ???? uldlfc r/min maxcr nn ? 所以絲杠不會(huì) 產(chǎn)生 共振。 3)此外絲滾珠絲杠還受 D0n 值的限制 D0n=20200=4000mmr/min70000 mmr/min 因此 絲杠副工作穩(wěn)定。 (5) 效率驗(yàn)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 η 為 ： η= )(/t ???tgg =tg （ 4o33ˊ ） /tg （ 4o33ˊ +4o40ˊ ） =% 上述表達(dá)式中： ? —— 摩擦角 根據(jù)上述計(jì)算得： 各項(xiàng)性能均符合要求，可選用。 Y 向滾珠絲杠的選取 由于 Y向滾珠絲杠的工作載荷要比 X向滾珠絲杠小些，故用同一型號滾珠絲杠能滿足傳動(dòng)要求。 Z 向滾珠絲杠的選取 由于 Z 軸控制出膠的量的多少，且需要考慮突然斷電的情況，突然斷電需保證膠棒不漏膠所以Z 軸需要具有自鎖功能 。所以我選擇了絲杠螺母傳動(dòng)系統(tǒng)。使其保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 絲杠螺母的設(shè)計(jì)與自鎖驗(yàn)算： 絲杠螺母的螺距為 2mm 公稱直徑為 18mm 螺母的高度為 H=ψd2=18=45,ψ 取 整體式 旋合圈數(shù) n=H/P=45/4=12 螺紋的工作高度： h==4=2 ㎜ 螺牙根部寬度 b==4= ㎜ 工作比壓 M P ahnFP 0 0 2 ?????? ππ 自鎖的驗(yàn)算 ： ????? 4 .7 3/2c o s 3 0a r c t g 0 .0 8 /a/2a r c t g f / c o s1? 導(dǎo)程角 ??????? ?? a r c tgda r c tg s 絲杠螺母可以自鎖 ，所以螺母適用 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 23 頁 絲杠螺母的效率計(jì)算： ％)(/)(/ ?????????? tgtgrtg v?? 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選取 X 向?qū)к壍倪x取 （ 1） 行程長度壽命 Ts Ts=2Lsn60Th/1000=2460 410 / 310 =1960Km 上述表達(dá)式中 ： Ls—— 工作單行程長度（ m）取 300mm n—— 往復(fù)次數(shù) 取 300mm Th—— 工作時(shí)間壽命取 15000h （ 2） 計(jì)算動(dòng)載荷 NffmfKTsFfC hctw 43 )/(a ??? 上述表達(dá)式中： F—— 作用在滑座上的載荷 m —— 滑座個(gè)數(shù) K—— 壽命系數(shù)一般取 K=50Km cf —— 接觸系數(shù)取 （每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為 2） ft —— 溫度系數(shù)取 1（工作溫度低于 100 攝氏度） hf —— 硬度系數(shù)取 1 wf —— 負(fù)載系數(shù)取 （ 無明顯沖擊或振動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場合取 ~2） 根據(jù) 查表得 動(dòng)載荷選取 GDA20 型滾動(dòng)導(dǎo)軌 ， 外形參數(shù)： Ah1L =703780 Y 向?qū)к壍倪x取 由于 Y 向?qū)к壦惺艿妮d荷比 X向?qū)к壍囊〉亩喙士蛇x用與 X 向相同的導(dǎo)軌，既能滿足傳動(dòng)要求。 電機(jī)的校核 電機(jī)方面的校核以 Z 相電機(jī)校核 為例： 步進(jìn)電機(jī)最大徑轉(zhuǎn)矩 maxMj 與步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 mqM 的 關(guān)系即： mqM =λ maxMj == N/cm 步進(jìn)電機(jī)空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩可按下式計(jì)算： kgM = ?? kfka MM M0 上述表達(dá)式中： kgM — 空載啟動(dòng)力矩 kaM — 空載啟動(dòng)時(shí)部件由靜止升速 至 最大快進(jìn)速度， 經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換 到電機(jī)軸上的加速力矩（ ） kfM — 空載時(shí) 經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換 到電機(jī)軸上的摩擦力矩（ ） M0 — 因?yàn)?絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 剛開始選擇 電機(jī)型號時(shí) 需要 滿足步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩小于步進(jìn)電機(jī) 額定 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。 即： kgM ≤ mqM =λ maxMj λ= mqM / maxMj = （三相六拍） 加速力矩 kaM =J∑ε=J∑2 )(0 4 6 ?????????? ??? 上述表達(dá)式中： JΣ — 傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ） ? — 電機(jī)最大角加速度（ rad/s2） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 23 頁 nmax — 運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ r/min） t — 運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（ s） vmax— 運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（ mm/min） δ p— 脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖） θ b— 步進(jìn)電機(jī)的步距角 空載摩擦力矩： Mkf=Gf180。L/2лηi=301=(N?cm) 上述表達(dá)式中： G— 運(yùn)動(dòng)部件的總重力（ N） i— 齒數(shù)傳動(dòng)降速比 f180?！?導(dǎo)軌摩擦系數(shù) η — 傳動(dòng)系數(shù)總效率。 取 η = L— 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ cm） 附加摩擦力矩 :M0=FYJL0(1η 0178。)/2лηi=100* *(178。)/2л**1=(N?cm) 上述表達(dá)式中： FYJ— 滾珠絲杠預(yù)加載荷即預(yù)緊力 基本 取 Fm 的 1/3 Fm — 為進(jìn)給牽引力（ N） η 為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率， 基本 取 η 0≥ 所以 Mkg≤ Mmq 符合要求 X 軸的 電機(jī)與 Y 軸 電機(jī)的校核與 Z 軸 基本相同， 下面 只簡單的對 它 進(jìn)行校核。 Mmq=λMjmax== Mkf= Gf180。L0/2лηi=200****4=(N?cm) i =4 M0=FYJL0(1η0178。)/2лηi=250(178。)/2л4=(N?cm) Mmq=Mkf+M0= 符合設(shè)計(jì)要求 所選步進(jìn)電機(jī)型號參數(shù)合理。 涂膠 機(jī) 彎臂螺栓強(qiáng)度 的 校核 A220F 圖 彎臂螺栓受力分析圖 先分析剪切力， 因?yàn)?4 個(gè)螺栓 全部 是對稱分布的， 所以 剪切力可以認(rèn)為均分 。 ???? mg ?? Fs 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 23 頁 M P arFsAFs ???? ??? MPa75][ ?? ][???? d=12mm 這個(gè)尺寸 完全可以符合要求。 彎臂 要 受到扭轉(zhuǎn)力的作用， 它的 扭矩為： mNLFM ?????? (1） 計(jì)算截面慣性矩： 533 ?????? hbI Z (2）在截面的上 、 下邊緣，分別 對其 作用有最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力： ???? MpIM ZB ???? 取 [? ]=75Mpa ?《 [? ] ， d=12mm 這個(gè)尺寸 滿足設(shè)計(jì)要求。 變速齒輪的設(shè)計(jì) 自動(dòng)涂膠機(jī) 需要 傳動(dòng)效率高且傳動(dòng)比 非常 穩(wěn)定， 用來 保證涂膠的均勻性和穩(wěn)定性。 齒輪傳動(dòng)具有所有的 這些特點(diǎn) 而 且結(jié)構(gòu)緊湊、工作 很 可靠、壽 命 比較長，所以 選用齒輪傳動(dòng)進(jìn)行變速。 (1) 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)涂膠機(jī) 用 一級傳動(dòng)齒輪變速， 用來 增大傳動(dòng)的扭矩和平穩(wěn)性 傳動(dòng)比為 i=720/200= 壓力角 α =