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PAGE PAGE 6镇 江 高 专ZHENJIANG COLLEGE 毕 业 设 计 任 务 书 题 目 离心风机叶轮叶片点焊装置设计 系 名：_装备制造学院_专业班级：_机电04_学生姓名：_张三_学 号：_ _05011148_指导教师姓名：_陈兴和_指导教师职称：_ 副教授 二一五 年 七 月 六 日课题名称离心风机叶轮叶片点焊装置设计同组学生姓名无设计（研究）内容：一、内容：1、离心风机叶轮叶片点焊装置装配图 1套 2、零件图 1套 3、设计计算说明书（5000字） 1份4、毕业实习评价表 1份 符合以下要求，方可参加答辩：(1)打印图纸数量为3张A1幅面（其中总装图用A1输出；零件图画12-16个，用A4或A3拼成A1幅面输出；总装图编号采用课题代号、标题栏一律采用GB标准格式（见系模板），图纸必须用AutoCAD2004及以上版本画图）；(2) 设计计算说明书字数不少于5000字，且打印输出并装订、格式一律参照“镇江高专毕业设计（论文）写作规范”要求(如封面,中英文摘要，结论,致谢,参考资料等均不能缺少) ，用WORD2003存盘；(3) 打印任务书一份，；(4)提交实习评定表原件一份（要有用人单位盖章）；(5)提交电子版（图纸用AutoCAD2004版本存盘、说明书及任务书用WORD2003存盘）给指导老师；(6)档案袋一只（班级集中统一到校实训科购买）；(7) 2014年5月9日以前，提交全部资料且格式及内容均达到符合规定的要求。注：1、具体技术要求见图纸。2、其它要求见“毕业设计工作计划”3、生产纲领：中批参考文献：1、机械制造工艺学（有电子版）2、机床夹具设计（有电子版）3、金属机械加工工艺人员手册4、机床夹具设计设计手册5、机床夹具设计设计图册6、实用机械加工手册（有电子版）7、机械加工余量手册（有电子版）8、机械加工工艺师手册（有电子版）9、机械设计手册（有电子版）进 度 计 划 表序号起止 日期计划完成内容实际完成情况检 查 日 期检查人签名12015年7月1日2015年7月16日了解设计内容,完成工艺分析，论证方案，确定总体方案，了解必要的设计步骤和方法，了解计算方法1、提前完成 （ ）2、按时完成 （ ）3、基本完成 （ ）4、未完成 （ ）22015年7月17日10月20日完成的毕业设计初稿内容（含计算机绘图，计算说明书的输入及编辑等）1、提前完成 （ ）2、按时完成 （ ）3、基本完成 （ ）4、未完成 （ ）32015年10月21日2015年12月20日对毕业设计初稿内容进行修改1、提前完成 （ ）2、按时完成 （ ）3、基本完成 （ ）4、未完成 （ ）42015年12月21日2016年3月1日进一步充实完善毕业设计内容1、提前完成 （ ）2、按时完成 （ ）3、基本完成 （ ）4、未完成 （ ）52016年3月2日完成并提交全部资料(含电子版)1、提前完成 （ ）2、按时完成 （ ）3、基本完成 （ ）4、未完成 （ ）62016年3月3日2016年3月18日作好答辩前的准备工作不考核72016年3月19日上午8：00答辩8毕业设计（论文）评语及评分（指导教师专用）学生姓名张三专业班级机电04总 分评 分 内 容评 分 等 级好较好一般差应用文献资料和调研能力分析与解决问题的能力（包括计算方法、数据处理等）计算机能力（包括编程、数据、图形及文字处理）论文质量（论点、论据、实验分析、推理、深度等）设计质量（方案、技术路线、设计水平、图面质量等）工作量、工作态度技术经济分析能力（包括技术可靠性、经济合理性的分析评价）创新 （包括创新意识、独特见解）写作的规范性指导教师评语：该同学在毕业设计期间，设计态度（端正、较好、尚可、较差），（能、基本能、不能）遵守毕业设计纪律和相关规定，（设计工作量（多、饱满、较轻、不足），（完成、基本完成、没用完成）相关的毕业实习和调研任务，（能较好地、尚能、不能）处理好毕业设计与工作实习的关系。该同学（独立、基本独立、根据参考、不能独立）完成毕业设计规定的任务。设计方案（正确、基本正确、尚正确、不够正确），结构（合理、较合理、尚合理、不够合理）；图面质量（好、较好、一般、较差）；说明书的写作（规范、较规范、尚规范、不够规范），计算能力（好、较好、一般、尚可、较差）。 本设计已达到的标准为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。指导教师签字： 年 月 日注：各评语在相应的档次上画上“”。毕业设计（论文）评语及评分（主审教师专用）学生姓名张三专业班级机电04总 分评 分 内 容评 分 等 级好较好一般差总体设计方案零部件设计方案图纸质量和有关技术标准视 图图纸幅面标注技术条件标题栏明细栏图号说明书质量格式的规范性内容的完整性分析的正确性深 度创 新其它（资料袋、装订要求等）备注：主审教师签字： 年 月 日毕业设计（论文）评语及评分（答辩小组专用）学生姓名张三专业班级机电04总 分评 分 内 容评 分 等 级好较好一般差学生陈述清楚、精练、正确、逻辑性强论文质量（论点、论据、实验分析、推理、深度、创新等）设计质量（方案、技术路线、设计水平、图面质量、创新等）问题：1、 2、 3、 答辩小组意见：该同学设计方案（正确、基本正确、尚正确、不够正确），结构（合理、较合理、尚合理、不够合理）；图面质量（好、较好、一般、较差）；说明书写作（规范、较规范、尚规范、不够规范）。在答辩中的陈述(清楚、较清楚、尚清楚、不够清楚) ，对所提问题的回答（正确、基本正确、尚正确、不够正确）， 对基础知识和专业知识的基本掌握（好、较好、一般、尚好、较差），（已达到、未达到）毕业设计的要求。答辩小组成员： 答辩小组组长 年 月 日最 终 评 定 成 绩 注：各评语在相应的档次上画上“”。镇镇 江江 高高 专专ZHENJIANG COLLEGE毕毕 业业 设设 计计 (论论 文文) 离心风机叶轮叶片点焊装置设计Design of Centrifugal Fan Impeller Blade Welding Device系 名： （四号宋体） 专业班级： （四号宋体） 学生姓名： （四号宋体） 学 号： （四号宋体） 指导教师姓名： （四号宋体） 指导教师职称： （四号宋体） 年 月摘要II摘 要离心风机叶轮叶片特征结构和自动点焊点焊对点焊的要求，为离心风机叶轮叶片自动点焊机，本文设计的要求侧重于运动轴设计、 计算和分析的身体。稳定、 可靠的设计，紧凑结构合理、 经济上可行，能满足点焊的功能要求的离心风机叶轮叶片瓶系列，使自动化的、 稳定的、 精确的和安全的、 有效的地板材料，降低工人的劳动强度，提高生产效率，确保安全。随着行业成为越来越重要的应用程序的大型焊接结构的发展，以上公式中，是焊接工作领域工作，如自动点焊机、 大船舶舱室，由焊接，焊接的大型球罐 (罐)。这些焊接的情况下，自动焊接机是用来焊接的变化可以提高焊接自动化水平。毫无疑问的是，自动焊接机和焊缝跟踪技术有效地解决了主要结构领域自动化焊接问题。自动焊接机的设计，为解决这一问题至关重要。关键词：离心风机叶轮叶片；点焊；焊接机；Z-A-B 运动轴AbstractIIIAbstractDepending on the structure of centrifugal fan impeller blade characteristics and requirements of automatic spot welding spot welding, designed for centrifugal fan impeller blade automatic spot welding machine, this article focuses on the motion axis design, calculation and analysis of the body. Stable and reliable design, compact structure reasonable, economically viable, can meet the series of centrifugal fan impeller blade bottle of spot welding of functional requirements, enables automated, stable, accurate and safe, efficient floor materials, to reduce the labor intensity of workers, improve productivity and ensure safety purposes.With the development of industry, more and more important application of large welded structures, among which were the welding work must be for field work, such as automatic spot welding machine, large ship cabin, deck of welding, large spherical tanks (tank) welding. These welding situations, automatic spot welding machine used to welds change can increase the level of welding automation. There is no doubt that automatic spot welding machine and seam tracking technology will effectively solve the large structure field automation welding problems. Design of automatic welding machine is essential to solve this problem.Key words: centrifugal fan impeller blades; welding; welding machine Z-A-B the motion axis目录IV目录摘 要.IIAbstract.III1 绪论.11.1 点焊机在行业内的应用及特点.11.2 点焊机工作原理.11.3 点焊机的特点.21.4 应用范围.21.4 配置及加工工艺.21.5 本课题的研究内容.32 课题总体设计.42.1 离心式风机的构造和工作原理.42.1 总体布置原则.42.2 离心风机叶轮叶片自动点焊机总体设计框架.52.3 焊接坡口工艺分析.53 Z 轴方向工作台结构及传动设计.73.1 Z 轴工作滑台的设计 .103.2 导轨的选型及计算.153.3 步进电机的验算.173.4 调整丝杠的设计.213.4.1 丝杠的螺纹升角的确定.213.4.2 丝杆稳定性验算.223.5 齿轮齿数的确定与较核.233.5.1 所需的电机最大转速和最小转速.233.5.2 齿轮的校核.23总结.25参考文献.26致谢.271 绪论11 绪论1.1 点焊机在行业内的应用及特点激光焊接机第一次被称为镭射点焊机，在发展过程中，也被称为激光修复机激光焊接机，但它采用传统方法的激光焊接激光焊接机，激光焊接，激光修复方法局部加热的微区，为实现这一目标说熔化的材料相结合。首先是基本上了解沙眼衣原体铸造期间发生错误，气孔材料硬化影响疲劳强度和表面残余应力引起的裂纹;加工过程误差、 点缺陷、 划痕和其他类型的因素。激光与常规焊接应用和优势，在其他部门相比的优点是类似于热影响小工件变形，高精度，低氧化率后氩主题不做更改颜色、 修补程序小裂纹、 破损、 飞、 沙孔和其他地区的复杂的角度比传统氩弧焊具有明显的优势。TIG 焊接热影响的这种性质的主要缺点导致几乎不焊接缺陷的上述特点，激光是不可替代的。但因为机器相对刚度的氩弧焊接，大不适合激光焊接、 激光和更多用于修复的大部分地区和一些移动电话，塑料和类似于它的大小和精度。往往是一个很小的角落激光修复缺损的应丢弃后正常使用，几个焊接点可以挽救成千上万人，或甚至数百数千人伤亡，所以这也就决定修复产业功能低投入使用率、 高回报率。1.2 点焊机工作原理激光点焊机激光点焊机支，所以工作原理是材料与高能微局部加热区域，使用激光脉冲激光能量的辐射通过传导至内部散发的材料。它是一种新型焊接方式主要薄壁材料和精密零件的焊接，现在推出高功率激光焊接较厚的材料的机器可以实现不同风格的激光点焊机和修复。1.3 点焊机的特点激光点焊机与大屏幕液晶显示中文界面，方便经营者学习和操作，该器件还使用标志符号编程功能、 多模、 适合大多数材料的修补程序。不仅热影响区域小，低氧化率，或将我们出现砂眼、 孔和其他现象，固定效应的结合无凹凸，并不会导致扭曲竞争。在大批量生产，有大公司不仅提高了材料，同时提高产品质量，利用优化的工作镇江市高等专科学校毕业设计（论文）2条件和工作的效率。数控加工是不在中国流行，主要原因有三: 钱、 维修设备和操作上的问题。因此，发展不是非常强大的但简单、 可靠和相对便宜点焊机的实际价格是在拐角处。这意味着该国的当前设计和数控焊接机制造将有广阔的市场。1.4 应用范围在 50-60 洛氏的机对温度下，激光点焊机、修补机对精密注塑、 压铸、 冲压、 不锈钢和其他硬质材料裂纹、 破损，如此动人和摩擦密封维修、 焊接、 高精度激光光斑直径 0.2 m m 1.5 毫米;小的受热面积，治疗也不会变形;焊接后蚀刻，不影响结果。1.5 配置及加工工艺激光焊接机维修，注意到他们如何能修复精度及维修，质量符合激光点焊焊接机控制系统发挥关键作用。1 显微镜、 激光点焊机 10 X 15 X 监视行动。2，激光点焊机电源可调波形功能，适用于各种材料的焊接。如: 钢铁、 不锈钢、 铍铜合金、 铝和其他可以使用 3 CCD 系统 (摄像监控系统) 使用，则从外面显微镜的机构除外，非运算符可以使用相机系统屏幕查看整个焊接过程，此设备是有利于非运算符培训和展览展示技术，推进激光焊接技术具有很好的效果。配有不同的直径线，直径 0.2-0.8 融化融化的 4。5、 必须使用氩激光点焊机和氩激光以确定如何防止正在进行的过程中，脉冲激光中的第一次氧化现象。6，ABFLASEZ 激光焊接机电源可设置参数: 50 400A 电流、 脉冲宽度 20MS 频率 0-0，1-50，正常焊接工艺参数，如下所示: 当前: 90-120;宽度: 4-6;频率 5-10。当铍铜和铝焊接，电流上升 30-50A7，激光焊接，焊接位置包围被严重咬伤是最常见的借助激光焊接的空气对空气戏剧的后盖部分可能有咬标记，防止咬痕的外观。投入更多的边缘的 0.1 毫米。1.6 本课题的研究内容这种设计有研究的最重要的内容: 离心式风力机叶轮叶片自动发现机结构设计计1 绪论3算，和驱动器设备选择和整体布局草图表达变化和重要的工作布局，最后通过计算，单位的主要部分完成的处共享设计选择，达到过程使意义上讲和小批量加工容易、 低成本，高可靠性设计要求和附加综合大会形状清除设计。2 课程总体设计42 课题总体设计2.1 离心式风机的构造和工作原理离心风机叶轮和螺旋状的外壳，主要由组成结构，如图 2.1 所示。其主要成分为：机壳（序号是 1） ；叶轮 （序号是 2） ；轮毂（序号是 3） ；机轴（序号是4） ；吸气口（序号是 5）和排气口 （序号是 6） ，此外还有轴承座 （序号是 7） 、机座 （序号是 8） 和皮带轮 ( 或联轴器 ) （序号是 9） 等部件。图 2.1 离心式通风机的构造及工作原理1 机壳； 2 叶轮； 3 轮毂； 4 机轴； 5 吸气口6 排气口； 7 轴承座； 8 机座； 9 皮带轮或联轴器；当电机驱动器旋转的叶轮，叶轮空气和旋转的叶轮，惯性，空气被扔周围，使在蜗壳中。空气流动，而通风管道在螺旋套管在过程中，随着部分不断扩大，速度快是慢，大多数的动压成的静态压力，和最后要挤出一定的压力从阀门。后当空气驱逐在叶轮，叶轮中心形成一定的真空度在卷入叶轮的作用下的大气压下的空气进口。不断旋转的叶轮，空气是卷入和推出。2.2 总体布置原则尽量避免自动点焊机，叶轮离心风机叶片的程序集放置更改一些变化在大会，它在哪里，不仅会增加成本，但也可能会影响性能。但有时，以符合性能特殊装置的要求也需要某些更改，如后挂，正确调整油箱备用轮齿条位置截断原离心风机叶轮叶片自动点焊机。但变化并不影响整体性能的原理。必须满足要求的具体工作单位性能，并使使用的特殊功能应按照相关的法律要求例如，总长度、 宽度、 高度、 悬架和其他尺寸中的关键条款有明确规定，不得超过标准的限制。2 课题总体设计52.3 离心风机叶轮叶片自动点焊机总体设计框架点焊前,手动完割炬和环架先要进行径向运动,来对割炬与被切管径向位置进行调整; 相反，在处理、 割炬、 根据周围设置速度被切割管道为旋转运动，被切断管道配置文件的摆动和径向补偿运动环锭细纱机沿管道轴向轴被砍到移动电话，它的速度是大小壳被刺穿，牺牲火炬旋转速度决定。根据技术规范的各节火炬摆角切割管道切出槽。2.4 焊接坡口工艺分析根据美国学焊接取决于 AWS D 1.1 规范的要求，通过打开焊接坡形式根间隙和钝页面高度是削减双官切入线上部分地方计划。和支撑管霞石材料高程点曲线也确定和通过线相商的本地计划相关的角度。1 Z 轴传动系统图z 轴主要沿着的轴向进给运动 图2.2 Z轴传动系统图2 Z轴以及AB轴的传动系统图Z轴实现割炬绕着钢管转动，A轴沿钢管径向补偿.请见图2.3。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）6 图2.3 Z轴和A轴传动系统图3 AB轴以及径向调整传动系统图通过AB轴去实现割炬的前后摆动行程30-30. 图2.4 AB轴和径向调整传动系统图3 Z 轴方向工作台结构及传动设计73 Z 轴方向工作台结构及传动设计Z轴方向工作台进给主要采用滚珠丝杠机构，这是因为：1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3因有大量的滚珠在做滚动运动，所以它更高的运动效率。相比以前滑动螺杆驱动力矩 1/3，也就是说，要求的功率要达到相同的结果使用滚动栏螺丝 1/3。有关权力非常有用。2、高精度的保证哥特式 (GoABhic aZch)，沟槽形状、 轴向可以调整很小或便携式驱动器。添加适当的预紧力，消除轴向间隙可以使螺钉与更好的刚性，降低了球轴承和弹性变形的螺母，螺丝，达到较高的精度。3、微进给可能滚珠丝杠副是用球轴承运动，所以初始扭矩开关是极小，滑爬网行为不会发生，能保证精度的微进给。4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加入压力，因为低压力轴向可以达成的并得到较高的刚度 (滚珠丝杠通过球和压力，在实际使用中的机械设备，如，由于球的斥力螺丝也许是更严厉的时候)。5、高速进给可能滚珠丝杠，因为效率高，发热小，所以高速进给运动。6、高可靠性其他引擎，传动，液压传动比球螺杆传动系统故障率是非常低，维护简便，只是为一般润滑和防尘。在特殊场合可以无润滑条件下工作。 7、高耐用性钢球的滚动接触硬化 (HZC58 63) 和精密磨床、 系统过程是轧制，相对很少穿，它具有高的使用寿命和精度的保留。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）8滚珠丝杠副的分类在国内外文献上还没有统一，但各国常规是按以下原则进行分类的：1.普通滚珠丝杠副。微型滚珠丝杠副。微型小导程滚珠丝杠副。微型大导程滚珠丝杠副。2.大导程滚珠丝杠副。3.重型滚珠丝杠副。表 3-1 滚珠丝杆副支承支承方式简图特点一端固定一端自由简单结构和螺杆压杆稳定和关键的设计螺杆低转速下张力。此安装仅用于承载能力短螺杆的轴向刚度小目的。一端固定一端游动需要安全螺母和支承轴，结构更复杂、 更困难的过程，丝杆轴的刚度和端相同，压力杆3 Z 轴方向工作台结构及传动设计9稳定性和临界流速比高的长度，柔滑的混乱有扩展空间，此安装方式一般用丝绸杆更高速度高的公寓，在由力主要石也增加角接触球轴承的数目速度并不是高势更用更经济的而不是角接触球轴承推力球轴承。两端固定只有轴承无间隙，轴向刚度的螺杆一端固定的四倍。在正常情况下不受压力螺杆，不要谈论屈曲，固有频率高于固定。伸展，伸展运动可以减轻重量的螺丝下垂后和热膨胀系数，结构和工艺的难度，这个设备问题是适用于具有高刚性和精度要求的场所。3.1 Z 轴工作滑台的设计3.1.1 脉冲当量即系统分辨率p镇江市高等专科学校毕业设计（论文）10本设计中选择0.01mmp3.1.2 选定传动比本设计选择 1。i3.1.3 初选步机电机根据公式 公式 (4-1)pbLi3600以上公式中， 表示传动比，代表电机步距角，表示滚珠丝杠导程，表示ib0Lp脉冲当量。由于 1，0.01mm，现选择4mm，得出0.9o ，初选步进电机型号为ip0Lb90BF001。3.1.4 计算丝杠承受的质量钢管直径是 1m, 以 30 o 为钢管时丝杠的行程大于 1.73m, 丝杠的尺寸整数是直径 2m.燕尾槽的重量大约是如下公式 0.100.60.30.67.81000=84.2kg工作台的重量是 0.30.330.047.81000=30.8kg齿轮以及管状体的重量大概是 7.8(0.70.7-0.60.6)3.14 0.1=318.3kg3.1.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核滚珠丝杠副螺母的初步选择主要基于最大工作负荷和最大静载荷。1 最大工作载荷的计这个论文，选矩形滚动直线导轨。工作载荷见下列计算式：公式(42)以上计算列式里，意思为摩擦系数,对于矩形滚动导轨，则选择f 0.005。G=M 由此，f 22.548 . 94600.005Fm2 最大动载荷的计算和主要尺寸的初选C最大动载荷可用下面的计算式：CGf mF3 Z 轴方向工作台结构及传动设计11 公式(43) mmFfL3C 式中：=工作寿命，； =丝杠转速，； =最大进给L610/60ntL n0/1000Lvn v速度；=丝杠导程； =额定使用寿命，我选取 15000h；为了运转状态系数，0Lttmf选择1.5；为丝杠工作载荷；mfmF经查看【简明焊工手册】第 581 页，在板厚位于 520 区间时，火焰点焊的速度是位于 800300 之间；在板厚位于 2540 时，火焰点焊速度是位于 500250 之间；在板厚位于 3570mm 时，火焰点焊速度是位于 150350mm/min。表线性进给速度下 =0.8 米/分钟v 公式（44)10(18010150002006010/60min/20048 . 01000/10006660rntLrLvn所以，89.19022.545 . 1180C33mmFfL此论文引用的是外循环滚动螺旋副，经翻阅相关指导书书中表格号 2-8，以4mm，选择丝杠公称直径，有下列公式：0Lmmdm169700C4000C93312.52.381DWoaamm额定静载荷额定动载荷，丝杠螺旋升角，列数圈数，滚珠直径因为，所选的丝杠螺母副合格。CaC3 传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率的公式为 公式(45)(tgtg式中：=丝杠螺旋升角，=摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数镇江市高等专科学校毕业设计（论文）120.0030.004,其摩擦角接近于。f01 因此可列出公式， 96. 0)01933(933)(tgtgtgtg4 刚度验算A） 丝杠之拉压变形量1拉压变形量算术公式是 公式(46)根据滚珠直径 DW2.381mm22211242.94113.59414. 3d4A59.13238. 12034. 021622d034. 0)2/381. 2238. 1 (707. 0)2/(707. 0238. 1381. 252. 052. 0mmmmRedmmDRemmDRmwW可翻阅书本【机电一体化设计基础】第 25 页见到公式，以上公式中， =md丝杠公称直径。=丝杠底径。1d取进给的丝杠长度 L2000mm.。所以 =0.00151mmmm4-411015.1144.91020.6200022.54B） 滚珠和螺纹滚道之间的接触变形量2接触变形量同滚珠列和圈数有着紧密的关系，又和滚珠总数量有关联，但和滚珠丝杠长度无关。计算公式可如下：有预紧时 公式(47)32wm2DF0013. 0ZFYJ式中：=滚珠直径（mm） ；=滚珠总数量圈数列数；Z=一圈的滚wDZZZ珠数，（外循环） ；=滚珠丝杠的公称直径（mm） ；=滚珠丝杠的工作wmDd/ZmdmF载荷（kgf） ；=预紧力（kgf，1kgf=9.8N） ，工作载荷选择的 1/3。YJFmF3 Z 轴方向工作台结构及传动设计13因为，212.381163.14 Z圈数列数212.5152.5ZZ513. 754.223131FYJmF所以0.000558mm52.522.542.38122.540.0013322所以纵向和横向公式：0.000279mm。2C） 滚珠丝杠副刚度的验算因为 mm001789. 00.00027900151. 021按常理，进给系统精度值确定是 0.01 毫米，它的一半确定是 0.005 毫米。5 压杆稳定性验算失稳时的临界载荷是KF 公式(48)22LEIfFZK公式中： I=截面惯性矩，对丝杠圆截面；L=丝杠最大工作长度)(64441mmdI（mm） ；E=材料弹性模量，对钢 E20.6104MPa；=丝杠支承方式系数。Zf此论文定为长丝杠，因此支承方法选择 两端轴向固定 ，就是说4。Zf)(5 .16736459.1314. 3644441mmdI所以 0 .339920005 .1673106 .2014. 34242KF因此，滚珠的丝杠的压杆稳定条件见得以下公式：镇江市高等专科学校毕业设计（论文）14 公式(49) KmKKnFFn常常取2.54，考虑一些其它因素带来的影响，我选定4。 Kn Kn又因为面通知 KmKKnFFn7 .15154.220 .3399所以，滚珠丝杠不会失稳。6 滚珠丝杠螺母副的选择根据最大动载荷选择，其代号为：16043.2 导轨的选型及计算1 初选导轨型号及估算导轨长度初选二条导轨的型号 GDA20ABW。部分参数参考如下：mmlmml602021，导轨的长度为 2200mm 是预估出来的。从公式。公式中 =支座长度；=导轨两孔间的距离。从而算出导轨212nlllln的36。n2 计算滚动导轨副的距离额定寿命L算术式子如下：滚动体为球时的公式 公式(410)350WCTHaffffFCL公式中：=滚动导轨副的距离额定寿命（km） ；=额定载荷（N） ，书本相关LaC指导书中的表格可看出19100N；=硬度系数导轨面的硬度处于 5864HZC 之aCHf间，1.0；=温度系数，当工作温度1000C 的时候，1；=接触系数，HfTfTfCf每 1 根导轨条上装 2 个滑块时0.81；=载荷/速度系数。CfWf=每个滑块的工作载荷（N） 。F 顾了各部分的重量重心没有落在中心上，载荷却635. 54/54.224/mFF全部经过工作台直接对滑块起着作用，所以选择 F=20N。所以 50km6857430km1.50.8111.02019100503L3 Z 轴方向工作台结构及传动设计15滚动导轨的期望寿命，达到设计要求。L3.3 步进电机的验算1 传动系统等效转动惯量计算传动系统是一种惯性负载惯量时必须考虑电机的选型。1.电机转子转动惯量的折算DJ从翻阅书本找出相关表格号为 2-18 第 40 页查出=1.764cm2DJ2.联轴器转动惯量的折算LJ选择 ABL1 联轴器，从书本要求找出，查询到联轴器的转84432348202210GBJJ动惯量是 0.0004m2，从而得到公式结果4cm2。LJ3.滚珠丝杠转动惯量的折算SJ滚珠丝杠转动惯量纵向是=0.942=1.88cm2。SJ4.工作台质量的折算GJ算术式子如下： 公式(411)GJMLJG20)2(公式中，=丝杠导程（厘米） ；=工作台质量（公斤） 。0LM所以 22201249. 08 .3014. 324 . 0)2(cmkgMLJG5.传动系统等效转动惯量计算J276891. 71249. 088. 14764. 1cmkgJJJJJGSLD2.验算矩频特性最大静转矩，从书本相关指导书表格序号 2-18 中可查阅到。maxjMmMj92. 3max步进电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系可用表达成以下公式：mqMmaxjM镇江市高等专科学校毕业设计（论文）16 公式(412)maxjmqMM由0.707 得，mMmq77. 292. 3707. 0步进电机空载启动的含义指在没有外加工作负载时，电机启动。空载启动力矩按列出的式子： 公式(413)0MMMMKfKaKq式中：=空载启动力矩（Ncm） ；=最大快进速度，折算到电机轴上KqMkaM的加速力矩（Ncm） ；=摩擦力矩（Ncm） ； =附加摩擦力矩 （Ncm） 。KfM0M有关的各项力矩值计算如下：KqMA）加速力矩 公式(414) 36010602maxmax2maxpbKavntnJJM式中：=传动系统等效转动惯量；=电机最大角加速度；=电机最大Jmaxn转速；AB=加速到最大快进速度所用的时间，=运动部件最大快进速度；=maxvb初选步进电机的步距角；表示脉冲当量。pmin/20036001. 09 . 0800360maxmaxrvnpbcmtnJMKa13. 82 . 06020014. 327689. 7106022maxB） 空载摩擦力矩 公式(415)iLfGMkf20以上公式里：=运动部件的总重量；=导轨摩擦系数； =齿轮传动降速比；Gf i3 Z 轴方向工作台结构及传动设计17=传动系数总效率，我们选择0.8；=滚珠丝杠的基本导程。0LcmMkf120. 018 . 014. 324 . 0005. 08 . 98 .30C） 、附加摩擦力矩 公式(416)200012iLFMYJ以上公式里：=滚珠丝杠预紧力；=滚珠丝杠未预紧时的传动效率，我YJF0选择0.96。0于是 cmM04681. 096. 0118 . 014. 324 . 05 . 720由此，空载启动力矩列成以下公式：cmMMMMKfKaKq296. 804681. 0120. 013. 80公式可以表达为 mqKqMM3、启动矩频特性校核步进电机开始跳开始，启动加速。起跳很少使用。从书本相关指导书第四十二页可查看到图 2-21，很快能得出以下结果：纵向：空载启动力矩对应的允许启动频率。KqMcm296. 8ZyqHf2500经翻阅相关指导书表格号 2-21 第 42 页，电机最高空载启动频率，yqZqfHf 2000所以所选电机不会丢步。4、运行矩频特性校核可按下式子：KJf 公式(417)PKZvf601000max公式中：=运动部件最大快进速度。=0.01 算出。maxvPZKZHf1333.333快进力矩的计算公式如下所列：KJM镇江市高等专科学校毕业设计（论文）18 公式(418)0MMMKfKJ以上公式里： =附加摩擦力矩， =快进时，折算到电机轴上的摩擦0MKfM力矩。摆出算式如下：。cmMMMKfKJ0.166810.046810.1200从书本可查阅出相关指导书可以知道：快进力矩，对应的允许快进频率；KJMmcmN0016681. 0.16681.0.KJyKJff因此，电机满足要求。综上所述，所选电机 90BF001 型号能用。其他各轴电动为:Z 轴电机为 70BF001 AB 轴电机为 70BF0013.4 调整丝杠的设计丝杠部件通过燕尾槽的导向、丝杠的旋转来实现上下调整。3.4.1 丝杠的螺纹升角的确定我选择丝杠的螺纹升角为 3. 52208 是丝杠底下的双推力轴承代号。内径 d=30,外径 D=68,厚度 AB1=36.图 3-5 调整丝杠3 Z 轴方向工作台结构及传动设计193.4.2 丝杆稳定性验算丝杠属于受轴向力的细长杆，如果轴向工作载荷太大的话，会使得丝杠失稳。失稳时的临界载荷为KF 公式(419)22LEIfFZK公式中： I=截面惯性矩，对丝杠圆截面 ；L=丝杠最大工作长度)(64441mmdI（mm） ；E=材料弹性模量，对钢 E20.6104MPa；=丝杠支承方式系数。Zf本文选长丝杠，因此0.25。Zf)(25.12656643014. 3644441mmdI所以 4 .1810560025.12656106 .2014. 325. 0242KF滚珠的丝杠的压杆稳定条件见得以下算术式子： 公式(420) KmKKnFFn一般取2.54，在这里取4。 Kn Kn齿轮和管状体的重量大概为 7.8(0.70.7-0.60.6)3.14 0.1=318.3kg取 F =250kg。m KmKKnXFFn389. 78 . 92504 .18105所以，调整丝杠不会失稳。3.5 齿轮齿数的确定与较核3.5.1 所需的电机最大转速和最小转速最短相贯线 Lmin=200=628.32628mm，最小与最大钢管垂直相干时的情况最多点焊速度我选择 600mm/min，每分钟割炬绕工件转 600/628=0.955Z/min。选大小齿轮的分度圆直径比为 1：10 于是电机的最大转速为 9.55Z/min电机的最小转速为 1.111Z/min。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）203.5.2 齿轮的校核大齿轮分度直径 1350mm；小齿轮直径 135mm。选择齿轮模数 m=5，大齿轮齿数选择 270；小齿轮齿数选择 27。两齿轮中心距a=675+167.5=852.5mm。齿轮的的设计准则是:保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度.1 齿面接触强度计算 公式(4-21)321) 1(HpaamuKTuACa从书本查阅=1=483,K=1.2=0.6mCaAa=0.9 500=450Hp又有 a=148.5mm. =9549P/n. w 1T2 .198 . 03022 mvp =954919.2/9.55=19.1N.m1T3101400265. 01148315 .852a所以齿轮符合齿面接触强度要求2 齿根抗弯强度较核 公式(4-