【《某胶装机的上胶结构设计案例》4300字】

第第页某胶装机的上胶结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u267441.1点胶装置设计 2233101.2步进电机的选择 389101.2同步带选型计算 4199571.3导向机构的设计选择 892601.4横移结构设计 10153632横移结构计算 106022.1驱动电机选型 11178262.2齿轮齿条机构设计 11本项目设计的上胶机构采用直线运动方式作为执行机构，一般是采用步进电机或者伺服电机搭配同步带、轴承座、底座的运动方式，这种运动方式都是采用工业阶段较为成熟的工件，技术成熟性较高，能够满足使用要求。根据整机结构要求，一般组成结构包括安装底座、同步带、悬臂安装架、各轴驱动电机、电气控制系统等组成，在实际使用过程中，通过Z轴执行机构的连续运动，带动胶枪完成Z轴方向的快速移动，一般控制可以采用单片机或者PLC完成集成控制，传动链中均采用同步带传动副，保证了运动的传递平稳和结构的紧。同步轮一端通过与电机轴相联。由于同步带主要作为进给驱动方式，其不能作为导向机构使用，为了保证工件的稳定运动，可在地测增加直线导轨，通过直线导轨对工作台的移动及定位精度完成限制，提高了工作台的工作精度。图3-1上胶结构图1.1点胶装置设计根据本项目的结构设计要求，选用热熔胶作为本项目设计的胶水装置，热熔胶能够实现在不同温度的状态下，其胶装的物理形态会产生变化，这种胶水的贴合力较强，且对人体并无危害，能够便于保存，广泛应用于各种机械场合，同时，这种胶水的胶化速度快，并不需要和另外的胶水混合，相对结构更为简单。常用的点胶装置可以采用气动方式、伺服驱动方式、喷射方式，不同的上胶方式的优缺点各不相同，本项目选择的胶合材料为热熔胶，这种胶合材料的特性为贴合力强，需要精准地控制涂抹的较量，所以，本项目选择步进电机驱动方式，通过步进电机牵引同步带，能够实现胶量的可控。图3-2热熔胶1.2步进电机的选择作用在这种小型设备的驱动电机一般是采用直流电机的方式，这种直流电机能够满足大部分小负载及小型设备的使用要求，由于本项目设计的滚珠丝杠对停止位置都有着严格的要求，这种严格的要求需要选择对电机的具体位置能够准确定位的电机，一般这种电机主要是伺服电机及步进电机。伺服电机整体定位精度较高，但是，伺服电机的采购成本较高，一般应用于高精度定位的工业场合。步进电机的定位精度稍低，但是，步进电机的采购成本较低，如果不是定位精度很高的场合，应该首选步进电机。考虑到本次的使用工况要求，本项目选用步进电机作为驱动电机。图3-3步进电机结构考虑到胶枪的驱动机构的最大负载为100N，根据胶装要求，驱动移动速度最大为50mm/s。计算驱动功率p1=fv=100N×50mms计算驱动扭矩T1已经计算确定了夹取驱动电机的转矩和功率参数，经过查找资料，进而能够确定只要是功率和转矩能够满足要求就可以，功率大于5w，转矩大于0.2N∙m。确定，选择型号FL57BYG41，由于驱动扭矩较小，直接可以采用电动机就可以满足要求，不需要搭配减速箱，驱动电机输出转速为100r/min。1.2同步带选型计算现如今，自动化机械中一种经常见到的方式同步带的传动方式，他也是在传动的过程中发挥着重要的地位，是通过同步带以及带轮进行完成的，分别在这些零件中设置相对应的齿形结构进行相互啮合，从而可以实现同步带的转动。同步带不会发生打滑等现象，很大的程度上市现率大的扭矩，使得传动方面更加的精确。同步带的传动综合了链传动以及V带的传动等，进行设计的一种远距离的传动方式，通常用在远距离，传动比相对小的场合，如下图所示：图3-3同步带传动结构图100r/min，额定功率：5W，同步轮传动比为1:1。图3-4同步带选型图能够得出：Ld取整Ld计算实际中心距：1.3导向机构的设计选择由于同步带一般是作为执行机构，为了保证末端机构能够沿着个方向进行直线运动，同步带需要搭配直线导轨作为导轨是重要的导向机构。滚珠直线导轨是最常用的直线导向元件之一，其应用于大部分的工业化设备中，其具有承载能力强、运动精度高、摩擦阻力小等优点，是高精度直线运动部件的首选直线驱动方式。这种滚珠直线导轨一般成对使用，布置在滚珠丝杠的对称两侧，可以实现均匀分担滚珠丝杠的受力，能够提高导轨的使用寿命及整套系统的运行精度。图3-5导轨结构考虑到本项目Z轴的实际工况，选用滚动直线导轨作为导向机构，这种导向机构是采用钢球作为接触单元，将滑块与导轨之间的静摩擦更改为滚动摩擦，极大地减小了摩擦系数，降低了整套系统的功率消耗，根据载荷要求及整套系统的尺寸需求，完成导轨的选型，THK的型号为HSR0105导轨。1.1.1确定导轨长度导轨的安装长度不仅需要与工作行程长度相对应，同时，导轨的长度还需要考虑到滑块的安装尺寸，设计余量等尺寸，一般可以按照下式完成计算。L=H+S-S1-S2+S3（3-10）式中，L为导轨长度，H为滑块安装长度，根据结构取30mm，S为工作行程，取30mm,S1为上滑块能顾露出的导轨长度取10mm，S2为下滑块能够露出的导轨长度，取10mm,S3为设计余量，取5mm，代入能够计算得出85mm。1.1.2计算导轨寿命导轨的计算寿命是确定导轨能否稳定运行的关键因素，需要根据导轨的工况载荷，使用情况，确定导轨的计算寿命等参数，首先，需确定导轨的额定工作载荷为Ca=1.3kN。设计载荷为F=50N（3-11）计算导轨的稳定使用时长：L=（f1f2f3Ca/fmax）K=1512456km（3-12）L为稳定使用时长；Ca为额定工作载荷；Fmax为工作的实际作用力；ε——指数，取ε=3；K——额定寿命单位，K=50KM；式中，代表温度参数，查表取1；表3-2温度系数工作温度<110110~160160~210210~26010.850.710.58代表作用参数，查表取1；表3-3作用系数滑块数量1234510.850.760.70.65代表工况参数，查表取1.3。表3-4工况系数工作条件工况条件良好1~1.5工况条件有部分冲击1.5~2转速较快，振动较为剧烈2~1.51.4横移结构设计本项目设计的水平移动机构是采用齿轮齿条机构，通过齿轮的旋转，能够使得齿轮能够在齿条上产生啮合运动，进而，能够带动胶枪的水平移动，实现对A4纸张的上胶动作，具体结构如下图所示。图3-5移动机构图2横移结构计算此新型升降机所涉及的运动都是直线的运动，在选择传动方式时，可以选齿轮齿条传动、丝杠传动。考虑到本项目的加工成本及设备结构布置的方便性，及考虑横移机构应要求运动平稳性较高，需承载量也较大，故选择齿轮齿条传动机构作为本项目的横移机构。2.1驱动电机选型本项目设计的胶装机，重量为1kg，运行速度为0.1m/min，能够计算P=Fv=1×0.1=0.1kw（4-1）齿轮齿条的效率初选为0.99，因此计算电机的输入功率P输入。P输入=此次项目设计中主要利用电机为整个系统提供动力，通过计算发现想要带动系统每个部位的运行需要提供0.1kw的动力。取齿轮齿条模数为1，齿轮齿数为20，因此，能够确定齿轮的分度圆直径为20mm，能够计算齿轮转速:n1=2.2齿轮齿条机构设计无论传统的触动装置还是现代的传动装置，使用最广泛的还是齿轮传动装置，利用模数相同的齿轮形状但是不同的齿数才可完成操作，通过客户的需求可以制作出轴线不同的齿轮，还可以制作同轴线的齿轮减速器。齿轮的设计必须满足各个齿轮可以协同完成操作，这样才能让机械整体运行更加稳定，提高系统的工作效率。本项目完成齿轮齿条结构设计，对完成齿轮研究具有重要的意义。根据强度设计要求，齿轮材料均选取45号钢。小齿轮齿面硬度为250HBS，齿条齿面硬度为220HBS。试选小齿轮齿数Z按齿面接触疲劳强度设计，根据下式完成计算：d1t≥2.32考虑到实际工况，选择。K表4-1工况参数选择表原动机工作机械的载荷特性均匀中等冲击较大冲击电动机1.0～1.21.2～1.61.6～1.8多缸内燃机1.2～1.61.6～1.81.9～2.1单缸内燃机1.6～1.81.8～2.02.2～2.4完成扭矩设计：T1=9.55×查表4-2，确定齿宽计算参数：ϕ表4-2齿宽参数选择表齿轮对于轴承位置大轮或两轮齿面硬度≤350HBS两轮齿面硬度＞350HBS对称布置0.8~1.40.4~0.9非对称布置0.6~1.20.3~0.6悬臂布置0.3~0.40.2~0.25确定接触强度：ZE根据使用寿命，确定传动次数：N1=60n1j查表4-3，确定疲劳极限应力σHlim1完成许用应力计算：σH1=因此，能够计算得出：d1t确定圆周速度v：v=π计算齿宽b:b=ϕ计算齿宽与齿高之比确定模数:mt确定齿高:h=2.25m查参考文献[1]图10-8，确定转速参数Kv直齿轮，KHα查参考文献[1]表10-2，得使用系数KA代入数据得出KHβ因此，能够计算得出K=K计算得出d1确定弯曲强度计算公式如下m≥3查参考