机械设计课程设计说明书-贴片机机构研究与设计.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 编号 机械设计课程设计说明书 题 目 贴片机机构研究与设计 院 系 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1 设计任务 1 1 1 设计题目 1 1 2 设计要求 1 1 3 设计内容 1 1 4 设计工作 1 2 贴片机的整体结构方案设计 1 2 1 贴片机的整体结构设计概述 1 2 2 贴片机的整体结构设计 2 2 3 确定方案 4 3 贴装头 X Y 移动定位系统的设计 4 3 1 X Y Z运动框架结构形式的的确定 4 3 2 驱动方案的确定 5 4 电机的选择计算 6 4 1 X 轴方向的驱动电机计算 6 4 2 Y轴方向的驱动电机计算 8 4 3 Z轴方向电机计算 8 5 动力设计 10 6 机械结构零部件设计 13 6 1 丝杆的设计 13 6 2 滚动导轨设计 19 6 3 齿轮的设计 19 6 4 同步带的设计 22 6 5 联轴器设计 25 6 6 键连接强度计算 26 7 贴片机性能分析 26 8 总结 27 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 1设计任务 1 1 设计题目 贴片机机构研究与设计 1 2 设计要求 水平移动距离 300 600mm 上线移动距离 10 30mm 生产率 3 5 次 秒 1 3 设计内容 1 贴片机整体结构的分析和设计 贴片机的整体组成 主要包括机架 PCB 传送机构及支撑台 xy 与 z 伺服定位系统 光学识别系统 贴装头 供 料机 传感器和计算机操作系统 本课设主要设计机架 贴装头 并对其结构 进行具体的说明分析 2 关键部分的设计分析和其他零部件的选取 3 贴片机中交流伺服电机的计算和选取 3 机械零部件的计算与校核 1 4 设计工作 1 装配图两张 A3 2 零件图两张 A3 3 设计说明书一份 2 贴片机的整体结构方案设计 2 1 贴片机的整体结构设计概述 贴片机的分类 目前世界上已经有很多个贴片机生产厂家 贴片机的种类达几百种之多 贴片机的分类虽没有固定格式 但习惯上有一下几种 1 按速度分类 中速贴片机 3000 片 小时 贴片速度 9000 片 小时 高速贴片机 9000 片 小时 贴片速度 40000 片 小时 超高速贴片机 大于 3000 片 小时 通常高速贴片机采用固定多头或双组贴片机头安装在 x y 导轨上 x y 伺 服系统为闭环控制 故有较高的定位精度 贴片器件的种类较广泛 这类贴片 机种类最多 制造商也多 可以在多种场合下使用 并具有多功能组合技术 可根据不同的生产需要和环境的制约 组合拼装使用 而超高速贴片机则多采 用旋转式多头系统 根据多头旋转的方向又分水平旋转式与垂直旋转式 2 按功能分类 1 射片机 射片机是一种专门用与片式元件贴装的机器 由于贴装速度非常快 通常 称为高速贴片机 2 多功能贴片机 多功能贴片机也叫高精度贴片机或泛用机 可以贴装高精度的大型 异型 元器件 一般也能贴装小型片状元件 几乎可以涵盖所有的元件范围 其有以 下特点 精度高 灵活性好 机械结构少磨损 反馈快 安静 易于保养等特 点 多功能贴片机能够处理各种各样的复杂的元器件 是复杂电子产品生产中 必不可少的设备 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 3 高速多功能贴片机 一般的贴片机功能较为单一 对于复杂的产品 必须使用不同功能的贴片 机进行组合配线完成整个产品的贴装 目前有的复合式贴片机和平行式贴片机 能安装多功能贴装头或者多功能模组 从而实现既能同时高速贴装小型片状元 件 又能贴装高精度 大型 异型元器件 可以接受几乎所得的元件包装方式 包括可以加装盘装元件送料器 2 2 贴片机的整体结构设计 2 2 1 贴片机的移动结构方案设计 贴片机两种移动结构方案如图 2 2 1 所示 图 2 2 1 2 2 2 贴片机的移动结构方案比较 设计方案对比如表 2 2 2 表 2 2 2 方案一方案二 方案名 称 X Y 联动龙门架式结构Z 轴旋转摆动式结构 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 优点 1 移动灵活性大 2 高速运转时移动定位准确 3 传动效率搞 4 易于实现自动化生产 1 适用于一些但方向距离 较远的抓取 2 设备占用体积小 缺点 1 结构占地面积大 2 生产成本高 1 摆动速度受到一定制约 2 工作不稳定 3 高速运转易出现震动 2 2 3 贴装头的方案设计 贴装头的的种类形式有多种 分类如下 按照贴装头系统与 PCB 板运载系统以及送料系统的运动情况 贴装头大致 还可分为 4 种类型 拱架式 复合式 转塔式 大型平行系统 不同种类饿贴 装头对应的贴片机各有优势 通常取决于应用或工艺对系统的要求 并在其速 度和精度之间也存在一定的平衡 拱架式结构又称动臂式结构 也可以叫做平台式结构 拱架式结构具有较 好的灵活性和精度 适用于大部分元件 搞精度的激情一般都是这种类型 但 起速度方面不是很快 无法和复合式 转盘式和大型平行系统相比 如图 2 2 3 所示 图 2 2 3 拱架式运动图 复合式机构是由拱架式结构发展起来的 严格的说 复合式结构也是拱架 贴装头 单头 多头 固定式 旋转式 转塔式 转盘式 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 式的一种 它集合了转塔式和拱架式的特点 在动臂上安装有转盘 像 Simens 的 Siplace80S 系列贴片机 有两个带有 12 个吸嘴的转盘 如图 2 2 3 所示 复合式结构通过增加动臂数量来提高速度 具有很大的灵活行 贴装速度可以 每小时 5 万片 图 2 2 3 复合式机构 转塔式结构是以前高速贴片机最常用的结构 如图 2 2 4 所示 这种结构 自从 20 世纪 80 年代问世以来 很长一段时间都是告诉贴片机的主力机型 这 种结构通常都有一个固定的转塔在旋转的同时进行元件的吸取 照相 贴装和 吸嘴更换等 其优点速度高 性能非常稳定 如松下公司的 MSH3 机器贴装速度 可达 0 075 秒 片 但是由于真空吸嘴上径向加速度的最大允许值受到限制和机 械结构限制而使贴装速度已达到一个极限值 不可能再有大幅度的提高 图 2 2 4 转塔式结构 大型平行系统是有一系列的小型独立组装机组成 模块化结构 有着丝杆 定位系统等 而且速度上也比较高 如 PHLIPS 公司的 FCM 机器有 16 个安装头 实现了 0 0375 秒 片的贴装速度 但就没个安装头而言 贴装速度在 0 6 秒 片 左右 仍可以大幅度提高 但其缺点成本较高 仅适用于大型企业 2 3 确定方案 按照课设题目要求设计方案最终选择 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 贴片机移动结构 X Y 型龙门式结构 贴装头 拱架式结构 方案选择分析原因如下 芯片拾取运动过程中 速度要求平稳 且高 贴装精度要求高 本次课题 目的是进一步提高贴片的精度 理论贴装精度为 1um 且贴装速度满足高速贴 片机的要求 3 贴装头 X Y 移动定位系统的设计 本设计中 贴装头的运动是由 X Y 两轴联动实现的定位 X Y 运动机构的功 能是驱动贴装头在 x 轴方向和 y 轴方向做往复运动 可实现贴装头快速 准确 平稳地到达指定位置 3 1 x y z 运动框架结构形式的的确定 框架结构 即龙门架 一般分为 4 种 x y 联动 z 单动 x z 联动 y 单 动 x y z 联动 上面 x y 驱动平面在 Z 轴上方 x y z 联动 下面 x y 驱 动平面在 z 轴下方 详见表 3 1 表 3 1 序号名称简图特点 1 x y 联动 z 单动横梁固定不动 刚度容易保证 x y 平台联动 是 经典结构 但不 易提速 2 x z 联动 y 单动横梁 平台都容 易保证精度 但 平台行程要比其 它机构多 1 倍 3 x y z 联动 驱动上面 结构简单 但 z 轴不能高于 x y 运动平面 x y 运 功平面中的一个 方向刚度不容易 保证 4 x y z 联动 驱动下面 横梁结构刚度是 设计难点 各项 性能优于其它结 构 当横梁跨距值较小时 可以才用单侧驱动方式 当横梁跨距值较大时 最 好选用双侧驱动 单驱动横梁的扭矩摆值会较大 在精度值要求不搞的场合下 可以采用悬臂结构代替框架结构 这样做会 使结构简单 成本降低 X y 运动机构的功能是驱动贴装头在 x 轴和 y 轴量个方向做往复运动 使 贴装头能够快速 准确 平稳地到达指定位置 选择第四种结构 作为本次设 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 计的结构 可以较好地满足高速 高精度的要求 三维实体建模图 3 1 如所示 图 3 1 3 2 驱动方案的确定 采用两组交流伺服电机分别驱动 X 方向运动和 Y 方向运动 其传动机构是相 同的 方案一 交流伺服电机 同步齿形带 直线轴承 同步带由伺服电机驱动小齿轮 使同步带在一定范围内做直线往复运动 这样带动轴基座在直线轴承上往复运动 两个方向的传动组合在一起组成 X Y 传动系统 方案二 交流伺服电机 滚珠丝杠 滚动导轨 贴装头固定在滚珠螺母基座和对应的滚动导轨上方的基座上 伺服电机工 作是 带动螺母做 X 方向往复运动 由滚动导轨导向 保证运动方向平行 X 轴在两平行滚珠丝杠的滚动导轨做 Y 方向运动 实现贴装头 X Y 移动系统 分析两种方案的优缺点 滚珠丝杆传动技术成熟 输出精度搞 但其噪声 交大 同步带传动机构噪声小 传动效率高 但其有弹性 驱动能力受到限制 经过分析比较 选择第二种方案 且使用的双电机驱动 4 电机的选择计算 4 1 X 轴方向的驱动电机计算 X 轴方向传动结构 伺服电机 同步带 滚珠丝杆 贴装头 按结构的设 计要求和尺寸的规划 伺服电机输出轴通过同步带传动到滚珠丝杆 而不是用 联轴器直接相连 X 轴方向驱动的负载包括 丝杆 贴装头以及同步带 1 贴装头换算到电机轴上的转动惯量 贴装头的质量计算 按贴装头 1 J 形状 贴装头的质量 m1 为 60kg 贴装头的理论速度为秒 片 在 x y 直线运动的速度为 1 米 秒 丝杆导程 20mm 导程选取详见丝杆设计 则电机理论转速 n 3000rad min 取电机的启动 时间 t 0 1 秒 电机的角速度为 角加速度为 srad n 314 30 14 3 3000 30 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 2 3140 1 0 314 srad t 贴装头换算到电机上的转动惯量为 1 J 4 1 2 0 2 1 m mv J 式中 m 贴片头质量 kg 贴装头的速度 m s m v 电机的角加速度 rad s 0 把各数值代入公式 4 1 得 2 2 2 1 0006 0 314 160 mkgJ 2 丝杆换算到电机轴上转动惯量 所选丝杆的尺寸直径为 40mm 导 2 J 程为 20mm 长度为 750mm 它的质量为 34 09kg 2 m 丝杆换算到电机的转动惯量为 2 J 4 2 22 2 2 4i mt J 式中 m 丝杆的质量 kg t 丝杆的螺距 m i 电机与丝杆直接的转动比 将各数值带入公式 4 2 得 2 2 2 2 0003 0 114 3 4 02 0 09 34 mkgJ 负载的总的转动惯量0 0009 21 JJJ 2 mkg 负载的惯性力矩为 T 4 3 JT 式中 J 转动惯量 2 mkg 角加速度 2 srad 将各数值带入公式 4 3 得 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 T 0 0009 3140 2 83mN X 轴方向的负载的功率为 P 4 4 9550 nT P 式中 T 惯性力矩 mN N 电机转速 1 min r 将数值带入 4 4 中计算得 kwP89 0 9550 300083 2 电机的总功率为kwPP1 189 0 2 12 1 总 根据以上计算结果 选取电机的型号为 SM 110 040 30LFB 其性能参数如下 1 频率 200HZ 2 额定输出功率 1 2KW 3 额定转速 3000rpm 4 额定转矩 4Nm 5 控制电压 AC 220V 6 外形尺寸 最大外径 110mm 7 质量 1KG 4 2 y 轴方向的驱动电机计算 Y 轴方向传动结构 伺服电机 同步带 滚珠丝杆 其传动结构和 X 轴方 向一样 伺服电机驱动 Y 轴方向的负载包括 贴装头 丝杆 横梁架 x 轴的 驱动电机 贴装头和丝杆的尺寸 x 轴方向的相同 故惯性力矩数值也相同 Y 轴方向承受横梁和安装在其上面的滚动导轨总的质量一半为 100kg 3 m 横梁换算到电机的转动惯量为 3 J 2 2 2 2 2 3 001 0 314 1100 mkg mv J Y 轴方向负载的总的转动惯量为 J 2 321 0019 0001 0 0003 0 0006 0mkgJJJJ 负载的惯性力矩为 T mNJT 97 5 31400019 0 y 轴方向负载的功率为 P kw nT P9 1 9550 300097 5 9550 y 轴伺服电机的总功率为 总 P kwPP28 29 12 12 1 总 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 根据以上计算结果 选取电机的型号为 SM 130 0770 30LFB 其性能参数如下 1 频率 200HZ 2 额定输出功率 2 4KW 3 额定转速 3000rpm 4 额定转矩 7 7N m 5 控制电压 AC 220V 6 外形尺寸 最大外径 130mm 7 质量 2 2kg 4 3 z 轴方向电机计算 1 z 轴上下运动电机计算 Z 轴的上下运动的传动过程 伺服电机 联轴器 齿轮箱 6 个工位的丝杆 齿轮箱内部含有电磁离合器 通过离合器和齿轮传动结构可实现一轴输入多轴 输出 且独立控制每一跟输出轴 达到 6 个工位的 Z 轴上下独立运动 以此节 省电机使用 使贴装头的重量大大减轻 其结构图如图 4 3 所示 图 4 3 根据所设计的传动方式 伺服电机驱动负载包括 联轴器 齿轮 丝杆贴 装头轴 吸嘴 元器件和 Z 轴旋转用的电机 由于吸嘴和元器件的质量远小于 其它见 可将其忽略 贴装头轴和连接板的质量 m3为 5kg 贴装头贴片时的 Z 轴方向理论速度为 150mm s 丝杆导程取 2 5mm 则电机理论转速 n 3600rad min 取电机的启动时 间 t 0 01 秒 电机的角速度为 角加速度为 srad n 8 376 30 14 3 3600 30 2 37680 01 0 8 376 srad t 贴装头换算到电机上的转动惯量为 1 J 2 0 2 1 m mv J 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 把各数值代入公式 3 1 得 27 2 2 1 1092 7 8 376 15 0 5 mkgJ 2 丝杆换算到电机轴上转动惯量 所选丝杆的尺寸直径为 6mm 导 2 J 程为 2 5mm 长度为 110mm 它的质量为 5kg 2 m 丝杆换算到电机的转动惯量为 2 J 4 5 22 2 2 4i mt J 将各数值带入公式 4 5 得 27 2 2 2 1091 7 114 3 4 0025 0 5 mkgJ 负载的总的转动惯量 26 21 1058 1 mkgJJJ 负载的惯性力矩为 T T 1 58 10 6 37680 0 06mN X 轴方向的负载的功率为 P w nT P23 9550 360006 0 9550 由于是一个电机带动 6 个工位动作则 电机的总功率 总 P kwPP17 0 66 52 162 1 总 根据以上计算结果 选取电机的型号为 A110 30 其性能参数如下 1 频率 200HZ 2 额定输出功率 0 4KW 3 额定转速 3600rpm 4 额定转矩 0 1N m 5 控制电压 AC 220V 6 外形尺寸 最大外径 30mm 7 质量 0 2kg 5 动力设计 齿轮箱的动力设计 齿轮箱结构如图 5 1 所示 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 5 1 0 轴 0 轴即电动机轴 kwPP r 17 0 0 轴 w P P84 2 9925 0 17 0 2 010 1 min 1800 01 0 1 r i n n mN n P T 45 0 1800 84 55 9 55 9 1 1 1 轴 w P P84 2 9925 0 17 0 2 010 2 min 1800 02 0 2 r i n n mN n P T 45 0 1800 84 55 9 55 9 2 2 2 轴 84 0 99 83 16w 1313 PP min 3600 13 1 3 r i n n mN n P T 22 0 3600 16 83 55 955 9 3 3 3 轴 84 0 99 83 16w 2424 PP 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 min 3600 24 2 4 r i n n mN n P T 22 0 3600 16 83 55 9 55 9 4 4 4 轴 82 3w 3535 PP min 1800 35 3 5 r i n n mN n P T 44 0 1800 3 82 55 955 9 5 5 5 轴 82 3w 4646 PP min 1800 46 4 6 r i n n mN n P T 44 0 1800 3 82 55 955 9 6 6 6 轴 81 5w 5757 PP min 3600 57 5 7 r i n n mN n P T 21 0 3600 5 81 55 9 55 9 7 7 7 轴 81 5w 6868 PP min 3600 68 6 8 r i n n mN n P T 21 0 3600 5 81 55 9 55 9 3 3 3 轴 80 7w 7979 PP min 1800 79 7 9 r i n n 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 mN n P T 42 0 1800 7 80 55 9 55 9 9 9 9 X 轴 80 7w 810810 PP min 1800 810 8 10 r i n n mN n P T 42 0 1800 7 80 55 955 9 10 10 10 表 5 1 各轴运动及动力参数 轴序号 功率 P w 转速 n r min 转矩 T N m 017036000 5 8418000 45 8418000 45 83 1636000 22 83 1636000 22 82 318000 44 82 318000 44 81 536000 21 81 536000 21 80 718000 42 X80 718000 42 6 机械结构零部件设计 6 1 丝杆的设计 滑动螺旋的特点 结构简单 加工方便 易于实现逆行程自锁 工作 安全可靠 摩擦阻力大 传动效率低 容易磨损 轴向刚度较差 滚珠螺旋的特点 摩擦阻力小 传动效率高 磨损小 寿命长 工作 可靠性好 具有运动的可逆性 应设防逆动装置 轴向刚度较高 抗冲击 性能较差 结构复杂 加工制造较难 预紧后得到很高的定位精度 约达 5um 300 和重复定位精度 可达 1 2um 根据贴片机的设计要求 拟选定滚动螺旋传动方式 结构图如图 6 1 所示 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 6 1 6 1 1 工作设计规格 工作重量 W1 W 2 100kg 最大行程 Smax 600mm 最大速度 Vmax 1m s 要求寿命 Lt 25000h 导轨滑动系数 01 0 伺服电机 Nmax 3000rpm 定位精度 最大行程um1 6 1 2 运转条件 贴装头的运转各个时间段如图 6 1 2 所示 图 6 1 2 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 6 1 3 丝杆轴径 导程 螺帽之选定 1 导程 h P 由伺服电机最高转速 可得 20 3000 60000 max max mm n V Ph 1 滚珠丝杆副的载荷及转速计算 首先分析图 速度呈直线变化 等加速度运动 周期行的往复运动 最高速度 Vmax 1m s 加速时间 t1 0 1s 减速时间 t3 0 1s A 达到最高速度所行走的距离 501 0 2 10 2 0 1 mmt VV x B 等速时所行走的距离 4004 01 2 mmtVx C 从最高速度到停止所行走的距离 501 0 2 01 2 0 3 mmt VV x D 去时等加速度 阶段 1 10 1 0 1 2 1 max 1 sm t V a 0 01 100 9 8 100 10 1009 8 N 1111 aWgWF 3000 2 1500 rad min 2 max1 nN E 去时等速度 阶段 2 0 01 100 9 8 9 8 N gWfF 12 N2 3000 rad min F 去时等减速 阶段 3 0 01 100 9 8 50 10 990 2 N 313 magWF 3000 2 1500 rad min 2 max3 nN 以上轴向负荷行走距离 时间 平均转速的关系如表 6 1 3 所示 表 6 1 3 1 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 动作轴向负荷行程时间平均转速 去程加速度 1009 8500 11500 去程等速度 9 84000 43000 去程减速度 990 2500 11500 回程加速度 1009 8500 11500 回程等速度 9 84000 43000 回程减速度 990 2500 11500 G 当量载荷 Fm 当量转速 Nm计算 292 3N 3 1 2211 3 22 3 211 3 1 nn nnn m tntntn tnFtnFtnF F 1154 rad min t tntntn N nn m 2211 额定动载荷 Cm计算 6 1 cahmmwm ffLnFfC 100 60 3 1 式中 精度系数 a f 可靠系数 f 载荷性质系数 w f h预期工作寿命 h L 查表把数据带入公式 6 1 得 3911 3N 100 200001154603 2922 1100 60 3 1 3 1 cahmmwm ffLnFfC 工作寿命 Lh 查下表 各类机械预期工作时间 机械类型 Lh 备注 普通机械 普通机床 数控机床 精密机床 测试机械 航空机械 5000 10000 10000 15000 20000 20000 15000 1000 250 天 16 h 10 年 0 5 开机 率 20000 由于是精密丝杆传动 选 Lh 20000h 又查表得 载荷系数 载荷性质无冲击平稳时一般运行有冲击和振动 fw1 1 2 1 2 1 51 5 2 可靠性系数 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 可靠性 909596 fe1 00 20 53 精度系数 精度系数1 2 34 5 7 fa1 00 90 8 由上表知 载荷系数 fw 1 2 可靠性系数 fc 1 0 精度系数 fa 1 0 螺帽的选择 根据以上计算数据 可得选用 1 外循环式高导程滚珠丝杆 2 形式 FSWE 3 循环圈数列 3 5 或 5 1 Ca 查表得 导程 10 mm 外径 mm 3 5 15 1 324490 364750 4041305050 5061807550 6 1 4 丝杆轴径之选定 高速移动时 可由许用转速来决定轴径 用危险速度来计算所需丝杆公称直径 7 2 0 2 2 10 2 60 L d f A EIg L n 6 2 7 2 0 10 f Ln d 在此 L 最大行程 螺帽的长度 2 轴端预留量 600 50 100 750 mm 安装方式固定 固定 查表 21 9 f 把数据带入公式 6 2 得 7 7 mm 7 2 2 10 9 21 7503000 d 6 1 5 滚珠丝杆刚性系统计算 由初始设计条件 失位为 0 02mm 无负荷 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 在此设定滚珠丝杆系统的构成元件 丝杆轴 螺帽及支撑轴承 的总变形 量为 0 006mm 此时滚珠丝杆系统组成的弹性变形量为 25 0umL 1 丝杆轴的刚性 ks 弹性位移量 s L 丝杆会产生最大轴向变形处在位置为丝杆中央 6 3 3 10 xLx LEA Ks 由图可在将 x L 2 代入公式 6 3 图 6 1 5 得 3 2 2 10 s s L Ed K 3 2 2 10 Ed LF K F L sa s a s 其中 Fa为滑动阻力 值为 9 8N 计算结果如表所示 2 螺帽的刚性 Km 弹性位移量 n L 以最大轴向负荷的 1 3 为预紧力 Fa0 Fmax 3 549 3 183N 3 1 0 8 0 a a n C F KK 代入1 0 n a n K F L 计算结果如 6 1 5 表所示 表 6 1 5 丝杆轴螺帽合计 螺帽型号 2 da C K s K s L n K n L L 32 FSWE 20B1 27 0544908564 30 1561 80 150 3 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 36 FSWE 20B1 31 0547509384 80 1166 30 140 25 40 FSWE 20B1 35 054130101108 10 0975 50 120 21 50 FSWE 20B1 42 05530099155 50 06385 30 110 17 在的条件下 加上没有考虑的轴承刚性和考虑经济性和安全性做 25 0 umL 出以下选择 滚动丝杆型号 40 FSWE 20B1 轴径 40mm 导程 20mm 3 寿命的校核 22808 h 6 3 6 3 10 115460 1 2 154 295 4130 10 60 1 mwm t NfF Ca L 大于设计要求的寿命 20000h 许用回转速度校核 13646 rad min 7 2 2 10 L d fn 危险转速为 13646 rad min 远大于最大转速 3000 rad min 故安全 4 滚珠丝杆应力计算 26 22 2 max 1004 1 4 05 35 8 1009 4 mN d F A F 26 102 1 1000 20597 mN J rT 1 58 106N m2 22 max 经查手册符合强度要求 6 2 滚动导轨设计 滚动导轨型号的选择 导轨类型的选择有滚动和滑动 本设计中选择滚动导轨 x y 两个方向的导 轨选择型号为 GGB20AA 四方向等载荷型滚动直线导轨副 参数如下 导轨长度 735 额定动载荷 11 6KN 额定静载荷 14 5kn 额定力矩 NA 92 4 NB 92 4 NC 154mN mN mN 其结构简图和受力图如下 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 6 2 1 图 6 2 2 6 3 齿轮的设计 高速级齿轮传动的设计计算 6 3 1 齿轮材料 热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制 故大小齿轮都选用硬齿面渐开线 斜齿轮 1 齿轮材料及热处理 材料 高速级小齿轮选用钢调质 齿面硬度为小齿轮 280HBS 取45 小齿齿数 24 1 Z 高速级大齿轮选用钢正火 齿面硬度为大齿轮 240HBS 45 Z i Z 2 12 48 21 齿轮精度 按 GB T10095 1998 选择 7 级 齿根喷丸强化 6 3 2 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2 1 3 1 1 H E d t Z u uKT d 确定各参数的值 试选 1 3 t K 由课本公式 10 13计算应力值环数 202 P N 60n j 60 3600 1 2 8 300 5 11h L 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 5 184 1 0h 9 N 2 59 10 h 2 8 查课本 10 19 图得 K 0 93 K 0 94 203 P 1 2 齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为 1 安全系数 S 1 应用公式 10 12 得 202 P 0 93 550 511 5 H 1 S K HHN1lim1 MPa 0 94 450 423 H 2 S K HHN2lim2 MPa 许用接触应力 MPa HHH 25 4672 423 5 511 2 21 查课本由表 10 6 得 189 8MP 198 P E Z a 由表 10 7 得 1 201 P d T 9 55 9 55 81 5 3600 11 n P 0 21N m 6 3 3 设计计算 小齿轮的分度圆直径 d t 1 2 1 3 1 12 H E d t t Z u uTK d mm139 72 423 8 189 2 3 2 4 1 21 0 3 1 2 3 计算圆周速度 100060 11 nd t sm 59 13 100060 3600139 7214 3 计算齿宽 b 和模数 nt m 计算齿宽 b b 72 139mm td d1 计算齿宽与高之比 h b 模数 mt d1t z1 72 139 24 3 005mm 齿高 h 2 25 2 25 3 005 6 761 t mmm 10 68 h b 761 6 139 72 计算载荷系数 K 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 根据 7 级精度 查手册得smv 59 13 动载系数 Kv 1 07 1 AFH KKK 432 1 H K 由 查课本由表 10 13 得 K 1 3568 10 h b 432 1 H K 195 P F 故载荷系数 594 1 423 1112 1 1 FHVA HKKKK 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 d d 72 139 77 21 1t 1 t KK 3 3 1 594 1 3 mm 计算模数 n m n mmm Z d 2 3 24 21 77 1 1 6 3 4 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 n m 2 1 2 1 3 F SF d YY Z KT 确定公式内各计算数值 1 查手册得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 大齿轮轮的弯曲MPa FE 500 1 强度极限MPa FE 380 1 2 寿命系数 85 0 1 FN K88 0 2 FN K 3 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 MPa S K FEFN F 57 303 4 1 50085 0 11 1 MPa S K FEFN F 86 238 4 1 38088 0 22 2 4 计算载荷系数 K 512 1 35 1 112 11 FFVA HKKKK 5 查取齿形系数 65 2 1 Fa Y226 2 2 Fa Y 6 查取应力校正系数 58 1 1 Sa Y764 1 2 Sa Y 7 计算大小齿轮的并加以比较 1 11 F SaFaY Y 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 01379 0 57 303 58 165 2 1 11 F SaFaY Y 01379 0 57 303 58 165 2 1 11 F SaFaY Y 2 设计计算 mmm026 001644 0 241 21 0 512 12 3 2 查课本由表 10 18 得弯曲疲劳寿命系数 197 P K 0 86 K 0 93 1FN2FN 取弯曲疲劳安全系数 S 1 4 F 1 14 307 4 1 50086 0 11 S K FFFN F 2 43 252 4 1 38093 0 22 S K FFFN 01347 0 14 307 596 1 592 2 1 1 1 F SF FY 01554 0 43 252 774 1 211 2 2 2 2 F SF FY 大齿轮的数值大 选用 6 4 同步带的设计 6 4 1 初始条件 1 传递功率 P 2 28KW 2 小带轮转速 大带轮的转速min 3000 1 radn min 3000 1 radn 6 4 2 设计过程 1 设计功率 Pd 6 4 PKP Ad 其中 工况系数 A K 传递功率 kwP 根据设计条件 查手册可得 1 8 A K 代入数据到公式 6 4 得 kwPKP Ad 104 428 2 8 1 2 带型选择 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 根据和设计功率 查手册可得选用 5M 型号 1 n 3 确定带轮齿数和 1 Z 2 Z 小带轮齿数按原则确定 见下表 min1 ZZ min Z 型号 圆弧齿 JB T 7512 3 1994 小带轮转速 1 1 min rn 3M5M8M14M 900 10142228 1200 900 14202828 1800 1200 16243232 3600 1800 202836 4800 3600 2230 则选小带轮齿数28 1 Z 大带轮齿数28281 12 iZZ 4 确定带轮直径 根据型号 5M 和齿数 28 查手册可得 大小带轮直径参数如下 带轮节圆直径 d 44 56mm 外径mmd42 43 0 5 选择带的节线长度和确定实际中心距 a P L a 计算带的初定节线长度 0 L 6 5 0 2 12 1200 4 57 1 2 a dd ddaL 式中 初定中心距 0 a 初定取144mm 把数据代入公式 6 5 得 0 a mmL 7 441 1444 56 4456 44 56 4456 44 57 1 1442 2 0 b 选择带的标准节线长度 P L 查手册可得 450mm P L c 确定实际中心距 a 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 中心距近似计算公式为 mm 16 32 12 2 ddMMa mm 12 28 6 4ddLM P 把数据代入以上公式的 mmM33 124056 4456 4428 6 4504 mma04 15516 56 4456 443233 124033 1240 2 6 确定中心距调整下限 I 和调整上限 S 根据节线长度 查表可选得中心距安装量 I 1 27mm 调整量 S 0 76mm 中心距范围为 mm SaIa 即 mm 8 155 77 153 7 确定带长系数 L K 查手册可得 0 9 L K 8 确定带啮合齿形系数 z K 啮合齿数 14 1 12 6 5 0 Z a dd entZm 由 则啮合齿数系数取6 m Z1 z K 9 确定带的基本额定功率 P0 根据以上数据结果查表得 P0 0 822kw 10 带速计算 6 9m s 100060 300056 44 100060 11 nd v 11 确定带和带轮的宽度 40mm 14 1 0 0 PKK P bb ZL d ss 查表取标准值 bs 40mm 12 计算压力轴 Q 压轴力 Q 示意图如图 6 4 所示 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 图 6 4 带的紧边张力 F1 计算 1250 4 104 6 9 743 48N vPF d 1250 1 带的松边张力 F2计算 250 4 104 6 9 148 70N vPF d 250 1 小带轮的包角 1 180 0 12 0 1 3 57180 a dd 由包角可查手册得修正系数 1 F K 则压力轴 Q 0 77 1 743 48 148 70 686 98N 21 77 0 FFKQ F 6 56 5 联轴器设计联轴器设计 6 5 1 类型选择 为了隔离振动和冲击 选用弹性波纹管联轴器 6 5 2 载荷计算 公称转矩 T 95509550 n p mN 45 0 3600 17 0 查课本 选取 3 114 343 表P5 1 a K 所以转矩 mNTKT aca 585 0 45 0 3 1 3 因为计算转矩小于联轴器公称转矩 所以查 机械设计手册 选取 BL 10 02 型弹性波纹管联轴器其公称转矩为 1N m 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 精品文档 6 6 键连接强度计算 6 6 1 类型选择 根据丝杆端部直径 选取 8 50GB T 1096 2003 6 6 2 校核键连接的强度 键和轴 同步带的材料都是钢 查表可得许用挤压应力 110MPa 键 P 的工作长度50 8 42mm 键与带轮的接触高度 k 0 5h 0 5 7 3 5mm bLl 2 9MPa 110MPa 28425 3 1097 5 2102 33 kld T p 故该键满足强度要求 7 贴片机性能分析 贴片速度的分