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玻璃瓶 模具 自动 喷焊机 运动 设计 全套 说明书 CAD 图纸

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玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计（全套含说明书和CAD图纸）,玻璃瓶,模具,自动,喷焊机,运动,设计,全套,说明书,CAD,图纸

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四、任务书的内容：题目：玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计目的：玻璃模具上，靠近玻璃制品的的模具分型面的边界区域易于损坏，并难以修复。为延长玻璃模具的使用寿命，一般是在容易损坏的区域焊上一层镍基粉的喷焊层。目前喷焊过程一般是人工进行操作，速度慢，劳动强度大，且喷焊质量不稳定。因此开发一种能实现自动喷焊的设备有其实际意义。 任务：开发一种多坐标自动喷焊机设备，完成玻璃瓶模具喷焊。 技术指标及要求：） 能够准确完成自动喷焊需要的Z-A-B轴的多轴运动） 模具材料为灰口铸铁或球墨铸铁。喷焊时，模具温度约7000左右3） 用计算机绘制总装图、部件装配图，以及部分零件图。共折合3张 A04） 设计说明书一份。工作程序：）翻译英文资料5000字以上 ）撰写开题报告）制定结构设计方案）绘制装配图）绘制零件图6）撰写毕业设计说明书思路：z周就是用丝杠来回运动两边要有行程块控制运动距离里 用导轨然后AB转动可以用齿轮带动内齿轮转动然后用弧形导轨控制运动轨迹玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计摘 要随着科学技术的发展，玻璃瓶模具自动喷焊机结构的应用也显得越来越频繁，先进技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前，可调节结构在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，玻璃瓶模具自动喷焊机结构要适应的变化才能提高水平和质量。我们只有将技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此玻璃瓶模具自动喷焊机结构的设计对于解决这一难题至关重要。关键词：喷焊机结构，玻璃瓶模具Glass bottle mould automatic spray welding machine Z-A-B axis of motion designAbstractWith the development of science and technology, the application of glass bottle mould automatic spray welding structure becomes more and more frequent, the development of advanced technology are constantly from the new achievements of science and technology in the new starting point. At present, the adjustable structure in the manufacture of electronic technology, computer technology and robot plays an important role. No matter under what circumstances, glass bottle mould automatic spray welding machine structure to change to adapt to raise the level and quality of. We have the technology combined effectively in order to better promote the development of new technology, so the glass bottle mould automatic spray welding machine structure design is very important for solving this problem.Keywords: spray welding structure, glass bottle mould玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计目录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 喷焊机定义11.2 喷焊机研究概况11.3 本课题的研究内容32 课题总体设计42.1 总体布置原则42.2 玻璃瓶模具自动喷焊机总体设计框架42.3 焊接坡口工艺分析43 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93.2 导轨的选型及计算143.3 步进电机的验算153.4 调整丝杠的设计193.4.1 丝杠的螺纹升角的确定193.4.2 丝杆稳定性验算203.5 齿轮齿数的确定与较核213.5.1 所需的电机最大转速和最小转速213.5.2 齿轮的校核21总结23参考文献24致谢25玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计宁集美大学机械工程学院本科毕业设计(论文)玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日25玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计摘 要随着科学技术的发展，玻璃瓶模具自动喷焊机结构的应用也显得越来越频繁，先进技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前，可调节结构在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，玻璃瓶模具自动喷焊机结构要适应的变化才能提高水平和质量。我们只有将技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此玻璃瓶模具自动喷焊机结构的设计对于解决这一难题至关重要。关键词：喷焊机结构，玻璃瓶模具Glass bottle mould automatic spray welding machine Z-A-B axis of motion designAbstractWith the development of science and technology, the application of glass bottle mould automatic spray welding structure becomes more and more frequent, the development of advanced technology are constantly from the new achievements of science and technology in the new starting point. At present, the adjustable structure in the manufacture of electronic technology, computer technology and robot plays an important role. No matter under what circumstances, glass bottle mould automatic spray welding machine structure to change to adapt to raise the level and quality of. We have the technology combined effectively in order to better promote the development of new technology, so the glass bottle mould automatic spray welding machine structure design is very important for solving this problem.Keywords: spray welding structure, glass bottle mould玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计目录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1 喷焊机定义11.2 喷焊机研究概况11.3 本课题的研究内容32 课题总体设计42.1 总体布置原则42.2 玻璃瓶模具自动喷焊机总体设计框架42.3 焊接坡口工艺分析43 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93.2 导轨的选型及计算143.3 步进电机的验算153.4 调整丝杠的设计193.4.1 丝杠的螺纹升角的确定193.4.2 丝杆稳定性验算203.5 齿轮齿数的确定与较核213.5.1 所需的电机最大转速和最小转速213.5.2 齿轮的校核21总结23参考文献24致谢25玻璃瓶模具自动喷焊机Z-A-B运动轴设计1 绪论1.1 喷焊机定义喷焊机是一个组合的喷焊，钢铁和有色金属管喷焊端，弯头的自动计算和切割设备。喷焊机加工流水线结构，广泛用于建筑，造船，化工，机械，冶金，电力等行业。这样的处理大多采用的生产模式，标记，手工放样，手工切割，磨削，工艺落后的手工操作复杂。玻璃瓶模具自动喷焊机可以切割工件十分方便，无需操作者计算，编程，管半径，只需输入管相交的夹角等参数，机器会自动切断管喷焊接机，焊接机，焊接坡口的空穴注入。数控管喷焊机采用数字控制，设备六轴数控轴的两个不同的模型。在切割的工作时间来达到控制轴运输每种类型，可切割各种喷焊机，贯孔功能；固定角度的槽，槽，角固定槽切割功能；非圆偏心补偿功能。1.2 喷焊机研究概况随着现代机械工业的发展，对质量，精密切割和持续改进，提高生产效率，降低生产成本，高智能化的自动切割功能的要求也在提升。数控喷涂机的发展必须适应现代机械工业发展的要求。1喷焊机的发展。从现在开始的几个通用数控喷焊机中的应用情况，功能和火焰喷焊机性能更加完善，材料的限制切割（切割碳钢管），切割速度慢，生产效率低，其应用范围逐渐缩小，市场不可能有大的增长在。喷焊机具有广泛的切割（所有金属切削），切割速度快，工作效率高，未来的发展方向是等离子电源技术，数控系统和等离子切割的问题，如功率的提升可以切厚片；提高精细等离子技术可以提高切削速度，表面质量和加工精度；提高数控系统适应等离子切割，可有效提高工作效率和切割质量。2，特殊喷焊机的研制。喷焊机适用于各种管道切割圆柱正交，斜，偏心交叉相惯线孔，方孔，和在管切割相交的相惯线结束。这种类型的设备被广泛应用于制造金属结构，电力设备，工业锅炉行业，石油，化工等。国外工业发达国家，如德国，日本，瑞典，都在积极开发新品种（特别是数控切割设备喷焊机）和新的切割技术。已经开发了各种快速切削和高速切削加工方法，如高压扩散型快速割嘴，高压细氧气喷嘴，高压氧幕的快速切割，双氧帘割嘴，和高速切削加工方法的喷头组合。数控等离子切割技术可以代表制造商德国的最高水平，在德国伊萨数控喷焊机是世界上品种最全，最实用的，最高的水平，包括几乎所有的数控喷焊机的非接触式刀具。国外数控喷焊机的厂家主要集中在德国和日本，并代表数控等离子切割技术的最高水平的制造商在德国，德国伊萨数控喷焊机是世界上品种最全，最实用的，最高的水平，包括几乎所有的数控喷焊机的非接触式刀具。中国数控切割技术的开发工作，在上世纪90年代初开始在第二十世纪，80，开始喷焊机。在第二十世纪90年，在数控火焰切割技术成熟，国内一些数控喷焊机产品已经在许多方面形成了自己独特的特点，实现了“自动化，多功能和高可靠性”。在某些方面，产品的技术性能甚至超过了国外的产品。在此基础上，国内生产企业通过国际先进的接枝等离子切割系统的介绍，通过引进和自主开发相结合的方法，对数控等离子喷焊机的研制。20年后，终于取得了可喜的成绩，目前国内数控等离子喷焊，种类和规格已经相当完备，在技术性能指标和功能的一些这些产品已经接近或达到国际水平，产业化进展顺利，并具有一定规模的。目前，数控喷焊机国内生产厂家梅塞尔切割焊接有限公司，上海伊萨汉考克有限，哈尔滨华为焊割设备有限公司，有限公司，哈尔滨四海数控机械制造有限公司，有限公司，深圳博利昌数控设备有限公司，无锡，花莲焊接设备厂，北京几百回HTC科技有限公司。现在国内数控喷焊与国外产品的差距很小，性能较稳定，但国内喷焊机确保一些主要部件的质量，如电磁阀，减压阀，交流伺服系统均采用进口元件，产品质量还不够稳定。总之，无论是从国内的耐久性和进口的切口质量，配件，还有一定的差距，因此它需要时间来替代进口。现代金属制造企业如：造船，压力容器，工程机械，发电设备，桥梁钢结构行业优化产品的结构和性能，使产品更经济，生产周期短，在国际市场上更具有竞争力，我们必须提出新的思路和原有的生产工艺和生产程序首先要求，彻底改变了手动和半自动切割效率低的现状，广泛应用于数控切割设备，从根本上缓解由中国机械制造行业的飞速发展带来了巨大的压力的唯一方式，钢铁和其他金属板材切割量急剧增加，扩大数控等离子喷焊机的应用，应对未来的外国企业的挑战奠定了基础，在制造业的未来。在大批量生产中，还存在着大企业，不仅可以提高材料的利用率，同时也提高了产品的质量，优化了工作环境，提高工作效率。数控加工在中国并不流行，主要原因有三：资金，设备维护，操作问题。因此，发展的功能不是很强大，但操作简单，性能可靠，与实际价格相对便宜的喷焊机迫在眉睫。这意味着该国当前的设计和经济型数控喷焊机制造将有广阔的市场。1.3 本课题的研究内容本设计主要研究的内容有：玻璃瓶模具自动喷焊机结构的设计计算、玻璃瓶模具自动喷焊机机构的设计计算、传动装置选型，并用总布置草图表达主要部件的改动和重要工作装置的布置；最后通过正确的计算，完成部部件设计选型，达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求，并附之以总装配图，清楚表达设计。2 课题总体设计2.1 总体布置原则在进行总体布置时应按照以下原则：尽量避免对玻璃瓶模具自动喷焊机各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原玻璃瓶模具自动喷焊机的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整体性能。应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥应符合有关法规的要求 例如对整体的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。2.2 玻璃瓶模具自动喷焊机总体设计框架玻璃瓶模具自动喷焊机主要有三大部分组成，主要割炬支架装配，Z轴方向工作台。被玻璃瓶模具自动喷焊机保持不动,割炬沿被切支管做R轴(旋转轴),T轴(摆动轴),A轴(纵向补偿轴)三轴和环架的Z轴(轴向移动)共四轴联动.正式切割前,手动完割炬和环架的径向运动,以调整割炬与被切管径向位置;在切割过程中, 割炬按照设定速度绕被切管作回转运动, 被切管剖面的摆动和径向补偿运动,环架沿被切管轴向作轴向移动,其速度大小是由管壁厚和害炬回转速度决定. 割炬在被切管剖面的摆动角度按工艺规范切出坡口.四轴必须按照一定的数学关系联动,才能切出所需的空间相贯曲面.2.3 焊接坡口工艺分析根据焊接工艺要求,为保证构件的强度和避免较大的焊缝尺寸,一般中厚板的接头都要进行开坡口焊接.因此,切管时不仅要切出相贯线,还要切出坡口角,切管机最后切出的管端形状是空间曲面.根据美国焊接学会AWS D1.1规范要求,所开焊接坡形式,根部间隙和钝边高度均取决于相交双管相贯线上各部位的局部二面角.而支管下料时切割高度曲线的确定也与相贯线上的局部二面角相关.不同管径,不同厚度,不同交角的相交双管的相贯线上的各部位局部二面角各不相同.在工程实际中,焊接坡口角度是通过钝边和坡口切割高度来保证的. 图 2-1 焊接坡口参数及装配规范坡口角的取值是根据两面角的大小来决定.相贯线上任选两点两面角为: 根据石油天然气行业标准(SY/T 4802-92)和美国石油协会标准(API PI 2A)来确定坡口角.按API标准 当 90时,坡口角 = /2; 当 90时, = 45.1 Z轴工作滑台简明传动系统图z轴主要完成沿着的轴向进给图2-2 Z轴传动系统图2 R轴和A轴传动系统图R轴和A轴分别实现割炬绕着钢管转动和沿钢管径向补偿.如图2-3。图2-3 R轴和A轴传动系统图3 T轴和径向调整传动系统图T轴是实现割炬的前后摆动,以切出所需要的坡口角.其摆动行程为30-30.图2-4 T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由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动，所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下，即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。2、高精度的保证采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压，由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性（滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力，在实际用于机械装置等时，由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强）。 5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。6、高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 7、高耐用性钢球滚动接触处均经硬化（HRC5863）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。现国内外文献上对滚珠丝杠副还没有统一的分类，但各国一般是按以下原则进行分类的：普通滚珠丝杠副一般指公称直径d0=16100mm，导程Ph=420mm，螺旋升角9。微型滚珠丝杠副指公称直径d012mm的滚珠丝杠副。对于导程Ph3mm的滚珠丝杠副称为微型小导程滚珠丝杠副，螺旋升角9的滚珠丝杠副称为微型大导程滚珠丝杠副。大导程滚珠丝杠副指公称直径d016mm，螺旋升角179或导程d0Phd0的滚珠丝杠副，对于螺旋升角17称为超大导程滚珠丝杠副。重型滚珠丝杠副指公称直径d0125mm的滚珠丝杠副。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结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。一端固定一端游动需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。两端固定只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。3.1 Z轴工作滑台的设计3.1.1 脉冲当量即系统分辨率本设计中选用0.01mm3.1.2 选定传动比当1时，可使步进电机直接与丝杠联接，有利于简化结构，提高精度。因此本设计中取 1。3.1.3 初选步机电机根据公式 公式 (4-1)其中为传动比，为电机步距角，为滚珠丝杠导程，为脉冲当量。因为1，0.01mm，现取4mm，可得0.9o初选步进电机型号为90BF001。3.1.4 计算丝杠承受的质量在本设计中加工的最在钢管直径是1m, 以30 o 为钢管的最小相干角度,则此时丝杠的行程至少应为1.73m, 丝杠的尺寸取整为2m.燕尾槽的重量大约为 0.100.60.30.67.81000=84.2kg工作台的重量为0.30.330.047.81000=30.8kg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再加上绕齿轮转动的燕尾滑块、两个电动机、和火焰切割枪等，取丝杠所承受的质量M=460kg3.1.5 滚珠丝杠螺母副的选型和校核滚珠丝杠螺母副初步选型的主要依据是根据最大工作载荷和最大静载荷。初步选型后，进行轴向刚度验算和压杆稳定性验算。1最大工作载荷的计本设计中，选用矩形滚动直线导轨。得滚珠丝杠上的工作载荷：公式(42)其中为考虑导轨上的摩擦系数, 对于矩形滚动导轨取0.005。G=M所以，2最大动载荷的计算和主要尺寸的初选滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算： 公式(43) 式中：为工作寿命，； 为丝杠转速，；为最大进给速度；为丝杠导程；为额定使用寿命，可取15000h；为运转状态系数，现1.5；为丝杠工作载荷；由板厚520、2540、3570mm查简明焊工手册P581可得火焰切割速度分别为800300、500250、150350mm/min。综合考虑大齿轮的旋转运动和底下工作台的直线运动选项用工作台的直线进给速度为=0.8m/min 公式（44)所以，本设计选外循环滚动螺旋副，查机电综合设计指导书表2-8，根据4mm，选丝杠公称直径，有：因为，所以初选的丝杠螺母副合格。3 传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为 公式(45)式中：为丝杠螺旋升角，为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数0.0030.004,其摩擦角约等于。所以， 4 刚度验算滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形、丝杠与螺母之间滚道的接触变形、丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。滚珠丝杠的扭转变形较小，对纵向变形的影响更小，可忽略不计。螺母座只要设计合理，其变形量也可忽略不计，只要滚珠丝杠支承的刚度设计得好，轴承的轴向接触变形在此也可以不予考虑。A） 丝杠的拉压变形量滚珠丝杠应计算满载时拉压变形量，其计算公式为 公式(46)式中：为在工作载荷作用下丝杠总长度上拉伸或压缩变形量（mm）；为丝杠的工作载荷(N)；为滚珠丝杠在支承间的受力长度(mm)；E为材料弹性模量，对钢E20.6104MPa；A为滚珠丝杠按内径确定的截面积（mm2）；“”号用于拉伸，“”号用于压缩。根据滚珠直径DW2.381mm公式见机电一体化设计基础P25，其中， 为丝杠公称直径。为丝杠底径。取进给的丝杠长度L2000mm.。所以 =0.00151mmB） 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量该变形量与滚珠列、圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。其计算公式：有预紧时 公式(47)式中：为滚珠直径（mm）；为滚珠总数量圈数列数；Z为一圈的滚珠数，（外循环）；为滚珠丝杠的公称直径（mm）；为滚珠丝杠的工作载荷（kgf）；为预紧力（kgf，1kgf=9.8N），取工作载荷的1/3。因为，圈数列数212.5152.5所以因为滚珠丝杠有预紧力，且预紧力为工作载荷的1/3时， 值可减少一半左右。所以纵向和横向：0.000279mm。C） 滚珠丝杠副刚度的验算丝杠的总的变形量应小于允许的变形量。一般不应大于机床进给系统规定的定位精度值的一半。因为 机床进给系统规定的精度值为0.01mm，其一半为0.005mm。所以，总的变形量小于机床进给系统规定的定位精度值的一半,故滚珠丝杠可以满足要求。5 压杆稳定性验算滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作载荷过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向弯曲，即失稳。失稳时的临界载荷为 公式(48)式中： I为截面惯性矩，对丝杠圆截面（d1为丝杠底径）；L为丝杠最大工作长度（mm）；E为材料弹性模量，对钢E20.6104MPa；为丝杠支承方式系数。本设计中，丝杠为长丝杠，故支承方式选用两端轴向固定，即4。所以 临界载荷与丝杠工作载荷之比称为稳定性安全系数，如果大于许用稳定性安全系数，则滚珠丝杠不会失稳。因此，滚珠的丝杠的压杆稳定条件为 公式(49)一般取2.54，考虑到丝杠自重对水平滚珠的丝杠的影响可取4。又因为面通知 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用，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导轨为直线滚动矩形导轨，本设计中共用2条导轨，每条导轨用2个滑块，根据最大动载荷C=190.89N，通过查机电综合设计指导书表2-16 P33，初选2条导轨的型号都为GDA20TW。其部分参数如下：根据工作台的长度和工作台的行程，估算出导轨的长度为2200mm。由公式。式中为支座长度；为导轨两孔之间的距离。可算得导轨的36。2 计算滚动导轨副的距离额定寿命滚动导轨副的距离额定寿命可用下列公式计算：滚动体为球时 公式(410)式中：为滚动导轨副的距离额定寿命（km）；为额定载荷（N），从机电综合设计指导书表2-10查得19100N；为硬度系数导轨面的硬度为5864HRC时，1.0；为温度系数，当工作温度不超过1000C时，1；为接触系数，每根导轨条上装二个滑块时0.81；为载荷/速度系数，有冲击振动或时，1.5。为每个滑块的工作载荷（N）。考虑到工作台上各部分的重量在工作台上的重心不落在中心上，而这些载荷都通过工作台直接作用在滑块上，故取F=20N。所以 大于滚动导轨的期望寿命，满足设计要求，初选的滚动导轨副可采用。3.3 步进电机的验算1 传动系统等效转动惯量计算传动系统的转动惯量是一种惯性负载,在电机选用时必须加以考虑。由于传动系统的各传动部件并不都与电机轴同轴线，还存在各传动部件转动惯量向电机轴折算问题。最后，要计算整个传动系统折算到电机轴上的总转动惯量，即传动系统等效转动惯量。本设计需要对电机转子,联轴器,丝杠,工作台进行转动惯量的计算。A）、电机转子转动惯量的折算由机电综合设计指导表2-18 P40查出=1.764cm2B）、联轴器转动惯量的折算选用TL1联轴器(查机械设计实用手册化学工业出版P666)，可查出它转动惯量为0.0004m2，得出4cm2。C）、滚珠丝杠转动惯量的折算1m长的滚珠丝杠的转动惯量为0.94cm2，本设计的丝杠长度L2000mm，所以滚珠丝杠转动惯量纵向：=0.942=1.88cm2。D）、工作台质量的折算工作台是移动部件，其移动质量折算到滚珠丝杠轴上的转动惯量可按下式进行计算： 公式(411)式中，为丝杠导程（cm）；为工作台质量（kg）。所以 E）、传动系统等效转动惯量计算2.验算矩频特性步进电机最大静转矩是指电机的定位转矩，从机电综合设计指导书表2-18中查得。步进电机的名义启动转矩与最大静转矩的关系为： 公式(412)由0.707得，步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩可按下式计算： 公式(413)式中：为空载启动力矩（Ncm）；为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度，折算到电机轴上的加速力矩（Ncm）；为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩（Ncm）； 为由于丝杠预紧，折算到电机轴上的附加摩擦力矩 （Ncm）。有关的各项力矩值计算如下：A）加速力矩 公式(414) 式中：为传动系统等效转动惯量；为电机最大角加速度；为与运动部件最大快进速度对应的电机最大转速；t为运动部件从静止启动加速到最大快进速度所需的时间，为运动部件最大快进速度；为初选步进电机的步距角；为脉冲当量。B） 空载摩擦力矩 公式(415)式中：为运动部件的总重量；为导轨摩擦系数；齿轮传动降速比；为传动系数总效率，取0.8；为滚珠丝杠的基本导程。C）、附加摩擦力矩 公式(416)式中：为滚珠丝杠预紧力；为滚珠丝杠未预紧时的传动效率，现取0.96。于是 所以，步进电机所需空载启动力矩：初选电机型号应满足步进电机所需空载启动力矩小于步进电机名义启动转矩，即 从上式可知，所选电动机初步满足要求。3、启动矩频特性校核步进电机启动有突跳启动和升速启动。突跳启动很少使用。升速启动是步进电机从静止状态开始逐渐升速，在零时刻，启动频率为零。在一段时间内，按一定的升速规律升速。启动结束时，步进电机达到了最高运行速度。查看机电综合设计指导书图2-21 P42，从90BF001启动矩频特性图中，可查得：纵向：空载启动力矩对应的允许启动频率。查机电综合设计指导书表2-21 P42，步进电机90BF001的最高空载启动频率，所以所选电机不会丢步。4、运行矩频特性校核步进电机的最高快进运行频率可按下式计算： 公式(417)式中：为运动部件最大快进速度。=0.01算得。快进力矩的计算公式： 公式(418)式中： 为附加摩擦力矩， 为快进时，折算到电机轴上的摩擦力矩。算得：。查看机电综合设计指导书图2-22 P43，从90BF001运行矩频特性图中，可知：快进力矩对应的允许快进频率；所以，所用的电机满足快速进给运行矩频特性要求。综上所述，所选用的Z轴步进电机90BF001符合要求，可以使用。其他各轴电动为:R轴电机为70BF001 A轴电机为70BF001 T轴电机为70BF0013.4 调整丝杠的设计该部件采用燕尾槽的导向、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由于在调整中调整丝杠要有自锁性，因此其螺纹升角应小于螺旋副的当量摩擦角（6. 5到10. 5）取丝杠的螺纹升角为3.丝杠底下的双推力轴承代号为52208。内径d=30,外径D=68,厚度T1=36.图4-1调整丝杠3.4.2 丝杆稳定性验算丝杠是属于受轴向力的细长杆，若轴向工作载荷过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向弯曲，即失稳。失稳时的临界载荷为 公式(419)式中： I为截面惯性矩，对丝杠圆截面 （d1为丝杠底径）；L为丝杠最大工作长度（mm）；E为材料弹性模量，对钢E20.6104MPa；为丝杠支承方式系数。本设计中，丝杠为长丝杠，故支承方式选用两端轴向固定，即0.25。所以 临界载荷与丝杠工作载荷之比称为稳定性安全系数，如果大于许用稳定性安全系数，则滚珠丝杠不会失稳。因此，滚珠的丝杠的压杆稳定条件为 公式(420)一般取2.54，在这里取4。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。 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)最大切割速度选600mm/min，即每分钟割炬绕工件转600/628=0.955r/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9.55r/min当钢管厚度为40mm时，最小切割速度选300mm/min, 两最大钢管30相干时相贯线最长，此时电机带上小齿轮的线速度为150mm/min,选小齿轮的分度圆直径为135mm，则电机的最小转速为1.111r/min。3.5.2 齿轮的校核大齿轮分度贺直径1350mm；小齿轮直径135mm。选用齿轮模数m=5，大齿轮齿数为270；小齿轮齿数为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)查=1=483,K=1.2=0.6=0.9500=450又有a=148.5mm. =9549P/n. w =954919.2/9.55=19.1N.m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(4-22)其中=12.6,；=1； =4.0 ；=3; =27 ；=150。 所以齿轮符合齿根抗弯强度要求。综上所述所需要的强度要求。总结在这不到设计中，能学到的东西真的很有限，但是不能说一点收获都没有，我想我知道了一般系统的设计