【正文】 ................................. 40 本章小結(jié) ....................................................... 40 結(jié) 論 ...................................................................... 41 參考文獻(xiàn) .................................................................... 42 致 謝 ...................................................................... 43 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 摘 要 近年來(lái)，隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化有了非常大的發(fā)展 ,自動(dòng)涂膠機(jī)在我國(guó)機(jī)械設(shè)備的裝配與維修中得到了廣泛的應(yīng)用，這不僅提高了勞動(dòng) 生產(chǎn)率，同時(shí)也節(jié)省了能源和材料。尤其是在汽車行業(yè)，對(duì)汽車零部件的結(jié)合面有一定的密封性要求 ,其結(jié)合面都需要涂膠，涂膠的精度對(duì)于汽車的性能至關(guān)重要，自然的對(duì)自動(dòng)涂膠機(jī)提出了更高的要求。 自動(dòng)涂膠機(jī)既能保證涂膠的均勻性而又能有效的節(jié)省材料，從而大大提高了工作效率和工作質(zhì)量，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用自動(dòng)涂膠機(jī)可以快速準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、清潔地完成涂膠工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。 由于粘接技術(shù)的推廣，手工涂膠勞動(dòng)力密集，勞動(dòng)率低，涂膠質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題愈加突出，尤其是在某些要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，傳統(tǒng)手工涂膠很難達(dá)到要求，而在競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈的今天，人們對(duì)性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，企業(yè)已然不能再 用降低要求以減少?gòu)U品及廢品費(fèi)用，而采用技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)化涂膠設(shè)備是企業(yè)的唯一選擇。實(shí)際上，盡管機(jī)器人具有較大柔性，但由于購(gòu)買機(jī)器人的一般都是具有較大生產(chǎn)規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)廠，生產(chǎn)工藝相對(duì)確定，所購(gòu)的機(jī)器人要在即定工藝要求下服役相當(dāng)長(zhǎng) 的時(shí)間，機(jī)器人高柔性的優(yōu)點(diǎn)并未充分體現(xiàn)，考慮到了成本和投資回報(bào)，如果不是切實(shí)需要的話，機(jī)器人不一定是最佳選擇。自動(dòng)涂膠機(jī)是針對(duì)大型零件平面自動(dòng)涂膠的專用設(shè)備，廣泛適用于摩托車、汽車、工程農(nóng)機(jī)及相關(guān)零部件生產(chǎn)領(lǐng)域的平面密封和曲面空間密封粘接。采用自動(dòng)涂膠機(jī)可以快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、清潔地完成涂膠工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國(guó)外自動(dòng)涂膠機(jī)的發(fā)展較快，尤其是在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)、日本等國(guó)家，經(jīng)過(guò)上百年的發(fā)展已經(jīng)有了一套較為完整的體系。反觀我國(guó) 涂膠機(jī)的發(fā)展尚存一些不足黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 之處。以上涂膠機(jī)器人都是在機(jī)器人的基礎(chǔ)上面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的，用機(jī)器人作為軌跡控制，附加了供膠系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂膠的設(shè)備（軸承座與減速器間的密封圈）使它能在實(shí)現(xiàn)日常工作的基礎(chǔ)上，盡量讓機(jī)械結(jié)構(gòu)合理的簡(jiǎn)化，降低成本。保證系統(tǒng)可靠性及涂膠精度的前提下盡量降低造價(jià) ,提高性能及價(jià)格比。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制 X 向、 Y 向、 Z 向電機(jī)的正常工作。 設(shè)計(jì)要求 機(jī)械部分要考慮整體布局，工作行程要能滿足要 求，傳動(dòng)裝置要平穩(wěn)且準(zhǔn)確，還要兼顧速度，另外需考慮經(jīng)濟(jì)性，該設(shè)備要求成本低，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，減少額外的工作量。 電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接，及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。對(duì)電機(jī)功率要求不是太高，所以采用步進(jìn)電機(jī)。 執(zhí)行程序要考慮到不同拐點(diǎn)處涂膠量問(wèn)題，可通過(guò)改變 X、 Y 向運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)也可單一 Z 向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證涂膠均勻，此次設(shè)計(jì)采用后者 方式，原因是一個(gè)電機(jī)工作方式比較好控制。通過(guò)和指導(dǎo)教師的探討，由于液壓很難控制流量，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜安裝也不方便。而用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制絲杠的傳動(dòng)不但有可逆行性能靈活的正反運(yùn)行，速度均勻，穩(wěn)定性好；定位精度高和重復(fù)定位精度高；而且可以根據(jù)零件的形狀設(shè)計(jì)編程涂膠軌跡可以是曲黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 面。 圖 總體方案圖 方案中共用了三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)程序控制分別做相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，來(lái)保證涂膠的軌跡和保證涂膠厚度及均勻性。 通過(guò)改變 Z向絲杠螺母的轉(zhuǎn)速，以保證 Z軸的升降速度，來(lái)達(dá)到涂膠的要求。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承載大，且需要平穩(wěn)，所以 X 、 Y 向采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo) 軌承載較大，且導(dǎo)向準(zhǔn)確。 電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接，及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。對(duì)電機(jī)功率要求不是太高，所以采用步進(jìn)電機(jī)。電氣部分由步進(jìn)電機(jī) 、增量編碼器 [7]、 I/O接口線路板、各種檢測(cè)傳感器等組成。 每一工件涂膠時(shí)間為 15s20s。具有優(yōu)異的耐高溫，耐沖擊，耐化學(xué)介質(zhì)的性能，不腐蝕機(jī)件，易拆卸，易清除。用于電器設(shè)備的密封、也可用于大間隙及撓性連電路 部分 機(jī)械 部分 伺服系統(tǒng) Z 軸步進(jìn) 電機(jī) X 軸 電機(jī) Y 軸 電機(jī) 涂膠 軌跡 涂膠量 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 接件的機(jī)械平面密封。 如 箱 體 、 法 蘭 、 電 噴 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 油 底 殼 及 端 蓋 結(jié) 合 等 部 位 。 用于太陽(yáng)能電池組件邊框的密封，電池組件線盒的粘接及太陽(yáng)能燈具密封。具有卓越的耐紫外線、防雨水臟物、 冰雹沖擊等方面的性能。經(jīng)查表 a=185mm,w=90mm,b=52mm,u=15mm. 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 本章小結(jié) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制 X 向、 Y 向、 Z 向電機(jī)的正常工作。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 自動(dòng)涂膠機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相角位移或線位移的控制電機(jī)。在不丟步的 情況下運(yùn)行，其步距角誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，因此，它適合于在數(shù)字控制系統(tǒng)中作為驅(qū)動(dòng)微電機(jī)使用，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠等明顯優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)床的數(shù)字程序控制及其數(shù)字控制系統(tǒng)中。 根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)，并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角 b? ，兩種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。 m 1800HZ 55mm 70mm 6mm 因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)是對(duì)汽車軸承座與減速器間密封圈進(jìn)行自動(dòng)涂膠，要保證涂膠的范圍、速度和均勻性，所以每次出膠的量不是很多，所以擠膠力不是很大，故選用步距角為，扭矩偏小點(diǎn)的便可以滿足要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算，擠膠的力度一般在 1N～ 25N 之間，選用保持轉(zhuǎn)距為 表 X 向 Y 向 70BF003 電機(jī)參數(shù) 步 距 角 相 數(shù) 電 壓 相 電 流 最大 靜 轉(zhuǎn) 矩 最高 空載 啟動(dòng) 頻率 質(zhì) 量 外 徑 Φ 長(zhǎng) 度 軸 徑 3 24V 3A 步進(jìn)電機(jī)所需的空載啟動(dòng)力矩可按下式計(jì)算： Mkg=Mka+Mkf+M0 （ ） Mkg— 空載啟動(dòng)力矩 ； Mka— 空載啟動(dòng)時(shí)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（ ）； Mkf— 空載時(shí)折算 到電機(jī)軸上的摩擦力矩（ ）； M0 — 由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。 空載摩擦力矩： ).(2 039?！?導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i— 齒數(shù)傳動(dòng)降速比； η — 傳動(dòng)系數(shù)總效率； 取 η = L0— 滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（ cm）。)/2л 1 =(N?cm) FYJ— 滾珠絲杠預(yù)加載荷即預(yù)緊力 一般取 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，一般取η 0≥ ； 所以 Mkg≤Mmq 符合要求。 Mmq=λ Mjmax= = N/cm ).(2 039。)/2л 4=(N?cm) Mmq=Mkf+M0= 故符合設(shè)計(jì)要求 . 變速齒輪的設(shè)計(jì) 自動(dòng)涂膠機(jī)要求傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定，以保證涂膠的均勻性和穩(wěn)定性。由于齒輪在制造過(guò)程中不可能達(dá)到理想齒面的要求，總是存在著一定的誤差，因此一對(duì)嚙合著的齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。因此，齒輪傳動(dòng)副采用了偏心軸套調(diào)整法消除側(cè)隙的措施，以盡 量減小齒輪側(cè)隙。 傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)涂膠機(jī)采用一級(jí)傳動(dòng)齒輪變速，可增大傳動(dòng)的扭矩和平穩(wěn)性 . 傳動(dòng)比為 i=720/200= 壓力角 α =18186。 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇 因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小 ,動(dòng)靜摩擦因 數(shù)差很小 ,因此 ,運(yùn)動(dòng)輕便靈活 ,運(yùn)動(dòng)所需功率小 ,摩擦發(fā)熱少 ,磨損小 ,精度保持性好 ,低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好 ,傳動(dòng)精度和定位精度高 .滾動(dòng)導(dǎo)軌還具有潤(rùn)滑簡(jiǎn)單 [13]. X 向滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的選取 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、反向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成的?；跐L動(dòng)直線導(dǎo)軌副以下的優(yōu)點(diǎn)： 2 精度保持性 3 低速運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)性。 在設(shè)計(jì)中由于導(dǎo)軌承受的載荷力小故選用了此導(dǎo)軌。導(dǎo)軌用淬硬鋼制成，淬硬至 6062HRC。一般選取滾珠直徑 ,滾珠直徑選 8mm。反之若滾動(dòng)體過(guò)多 ,則增加了負(fù)載在滾動(dòng) 體上分布的不均勻性 ,使剛度反而下降 ,合理的滾動(dòng)體數(shù)目 Z,按下式選?。? Z≤≤= （ ） 所以選取 19 個(gè)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 d──滾珠直徑 (mm)。在圖中 ，滾動(dòng)體與保持架的長(zhǎng)度 LC： 圖 滾珠導(dǎo)軌 LG=Ld+2l 式中 Ld－－動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度； l－－－動(dòng)導(dǎo)軌的行程長(zhǎng)度。但是，此種導(dǎo)軌由于 有 2l 的保持架中的滾子始終露在外面，因此必須加強(qiáng)導(dǎo)軌的防護(hù)。 L－－－ 額定壽命（ km）； LA－－－ 行程長(zhǎng)度，取 300mm。 ?L= ha LnL ＝ 2020km 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌動(dòng)載荷計(jì)算 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同。 K－－－額定壽命單位（ km），滾珠時(shí)， K＝ 50km。 tf －－－溫度系數(shù)，經(jīng)查新版 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 2卷表 得 工作溫度 ＜1000C時(shí) tf ＝ 1。 af －－－精度系數(shù)，經(jīng)查新版 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 2卷表 得 等級(jí)為 2時(shí)取 af ＝ 1。 Ca=acthwffffPfKL ??3 （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ＝ ?? ＝ 根據(jù)動(dòng)載荷選取 GGB16AA2P12*5004 型四方等載荷滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。 接觸強(qiáng)度計(jì)算 滾動(dòng)導(dǎo)軌接觸強(qiáng)度計(jì)算主要是判別受力最大的滾動(dòng)體處導(dǎo)軌的接觸應(yīng)力是否超過(guò)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 允許值。 在 Fmax作用下，滾動(dòng)體與導(dǎo)軌接觸面上的接觸應(yīng)力為，對(duì)滾珠鋼導(dǎo)軌： σmax= 108 2maxdF （ ） = 108 = 109Pa d—— 滾珠直徑； Fmax—— 受力最大的滾動(dòng)體上的載荷； σmax—— 滾動(dòng)體上的接觸應(yīng)力，應(yīng)小于允許值，即 σmax≤ [σ]， [σ]為滾動(dòng)體的許用應(yīng)力。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果得，設(shè)計(jì)中選取的數(shù)據(jù)合理滿足要求。 滾珠絲杠副的選擇 在絲杠與螺母旋合螺旋槽之間放置適當(dāng)數(shù)量的滾珠作為中間傳動(dòng)體，借助滾珠返回通道，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)滾珠沿著滾道導(dǎo)珠管（或圓形返向器）滾道不斷的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲杠副具有許多與滾動(dòng)軸承相似的特征。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 （ 2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾珠絲杠副在工作過(guò)程中摩擦阻力較小，靈敏度較高，而且摩擦系數(shù)基本與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別非常小，所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)無(wú)顫動(dòng)，低速無(wú)爬行。滾珠絲桿副具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，但沒(méi)有像滑動(dòng)絲杠副那樣運(yùn)動(dòng)具有自鎖性。 （ 5）定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副具備傳動(dòng)效率高 ，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。 （ 6）同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件或裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無(wú)阻滯，無(wú)滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具