畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-激光焊接(切割)數(shù)控工作臺及控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

激光焊接（切割）數(shù)控工作臺及控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) I 摘摘 要要 當(dāng)代世界電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了 最為廣泛的應(yīng)用，這對各種相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用。同時，數(shù)控激 光焊接、切割技術(shù)和數(shù)控機(jī)床在我國制造業(yè)中發(fā)揮的作用愈來愈大，它具有普通機(jī)床 難以比擬的精度和可靠性。本文設(shè)計(jì)了一臺以 8031 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)硬件的激光 切割（焊接）數(shù)控工作臺，主要完成了以下幾個部分的設(shè)計(jì)：機(jī)床工作臺整體的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)、X 方向和 Y 方向的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)、滾珠絲杠和直線滾動導(dǎo)軌的選型和強(qiáng)度驗(yàn)算； 驅(qū)動系統(tǒng)和傳動機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)；以 8031 單片機(jī)為控制芯片的控制系統(tǒng)硬件電路的 設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；單片機(jī)；數(shù)控工作臺；控制系統(tǒng) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT Nowadays, with the rapid development of electronic technology, the microprocessor and the microcomputer are widely used in the word. And the related areas get promoted greatly. At the same time, the technology of laser welding and the machine of numerical control have played an important role in the manufacturing business of our country. They have the advantage of high accuracy and high reliability This paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting (welding) machine tools with the 8031 single-chip microcomputer. More attention were paid on overall machine design , the design of structural size of X direction and Y direction, the selection and strength calculation of ball screw and linear rolling guide model; The design of driving system and transmission mechanism; the 8031 single-chip microcomputer was used in the control system of hardware circuit. Keywords: electronic technology; single-chip microcomputer; NC workbench; the control system 主要符號表 III 目 錄 第第 1 1 章章 緒論緒論 .1 1 1.1 數(shù)控裝備技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .1 1.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 .1 1.1.2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) .1 1.1.3 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 .2 1.2 激光焊接（切割）的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀 .4 1.3 數(shù)控工作臺的發(fā)展及應(yīng)用前景.6 1.4 本設(shè)計(jì)的意義及目的.7 第第 2 2 章章 系統(tǒng)總系統(tǒng)總體體方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) .8 8 2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動方式與伺服系統(tǒng).8 2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).9 2.3 系統(tǒng)工作臺的傳動方式.9 2.4 系統(tǒng)其他零部件的選擇.10 第第 3 3 章章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .1111 3.1 工作臺的設(shè)計(jì) .11 3.1.1 X 方向工作臺尺寸確定.11 3.1.2 Y 方向工作臺尺寸確定.11 3.1.3 工作臺重量估算.12 3.2 滾動導(dǎo)軌的選用 .12 主要符號表 IV 3.2.1 導(dǎo)軌形式及尺寸確定.12 3.2.2 導(dǎo)軌許用負(fù)荷校核.13 3.2.3 導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算.13 3.3 滾珠絲杠副的選用.14 3.3.1 最大工作載荷的計(jì)算.14 3.3.2 最大動載荷的計(jì)算.15 3.3.3 滾珠絲桿副的預(yù)緊方式 .16 3.3.3 傳動效率計(jì)算.17 3.3.4 絲杠變形量及剛度驗(yàn)算.17 3.4 齒輪設(shè)計(jì) .18 3.4.1 絲杠傳動比的確定 .18 3.4.2 傳動齒輪參數(shù)確定 .18 3.4.3 齒輪傳動消隙 .19 3.5 步進(jìn)電機(jī)的選用 .19 3.5.1 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算.19 3.5.2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算.20 3.5.3 步進(jìn)電機(jī)的初選和參數(shù)校核.21 第第 4 4 章章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .2323 4.1 控制系統(tǒng)總體方案的擬訂.23 4.2 總控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).23 4.2.1 MCS-51 系列單片機(jī)的設(shè)計(jì).23 主要符號表 V 4.2.2 MCS-51 單片機(jī)的時鐘電路.26 4.2.3 MCS-51 單片機(jī)的復(fù)位電路.26 4.3 系統(tǒng)的擴(kuò)展.27 4.3.1 程序存貯器的擴(kuò)展 .27 4.3.2 數(shù)據(jù)存貯器的擴(kuò)展 .29 4.3.3 I/O 的擴(kuò)展.31 4.3.4 狀態(tài)查詢.34 4.4 鍵盤、顯示器接口設(shè)計(jì).35 4.4.1 矩陣式鍵盤接口設(shè)計(jì) .35 4.4.2 顯示器接口設(shè)計(jì).36 4.5 步進(jìn)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì).38 4.5.1 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)驅(qū)動原理.38 4.5.2 步進(jìn)電機(jī)脈沖分配 .39 4.5.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 .39 4.6 光電隔離電路設(shè)計(jì).41 4.7 其他接口電路設(shè)計(jì).42 結(jié)結(jié) 論論 .1 1 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .1 1 致致 謝謝 .1 1 1 第 1 章 緒論 1.1 數(shù)控裝備技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control ）即采用數(shù)字控制的方法對某一工作過 程實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量 流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。 科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，使機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，我們越來 越要求機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性，追求高性能、高精度和高自動化。我們現(xiàn)代的機(jī)械產(chǎn) 品的關(guān)鍵零部件，往往都精密復(fù)雜，加工批量小，這種不適合在普通的專業(yè)機(jī)床和組 合機(jī)床上加工，影響產(chǎn)品的加工精度和加工效率。為了解決上面的一些問題，數(shù)字程 序控制機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，它有效地解決好上面的一些問題，為單件、小批量生產(chǎn)，特別 適用于為復(fù)雜型面零件提供給了自動化加工的手段1。 1.1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用可以說是人類進(jìn)入現(xiàn)代化以后的一次產(chǎn)業(yè)化革命。它的發(fā)展 促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)化的發(fā)展，使得生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模得到不斷擴(kuò)大以及產(chǎn)品的質(zhì)量得到不 斷提高。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面： (1) 性能發(fā)展方向。高的產(chǎn)品生產(chǎn)效率、高精度、高規(guī)模、高速度。 (2) 多軸化和工藝復(fù)合加工機(jī)床的快速發(fā)展。我們所強(qiáng)調(diào)的復(fù)合加工，正是向 著多種控制系類和多軸方式的方向發(fā)展。我們強(qiáng)調(diào)的工藝復(fù)合加工使工件在機(jī)床上進(jìn) 行一次裝夾后，通過主軸的旋轉(zhuǎn)和刀具的自動換刀來完成多種工序以及多個表面的復(fù) 合加工。 (3) 實(shí)時智能化、網(wǎng)絡(luò)化、開放式。 機(jī)器人的出現(xiàn)和應(yīng)用對于數(shù)控領(lǐng)域的發(fā)展起了重要的作用。人工智能化能夠用計(jì) 算機(jī)來模擬出人類大部分的生產(chǎn)活動。人工智能和數(shù)控技術(shù)的結(jié)合是今后的一大趨勢。 1.1.2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) 我國數(shù)控機(jī)床的研制起步于 1958 年 ，我們可以將 50 多年的發(fā)展歷程大致可 2 分為幾個階段：第一階段從 1958 年到 1979 年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由 于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是 在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)、消化吸收，初 步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán) 境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了 長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的 研究，進(jìn)入市場競爭階段?？v觀我國數(shù)控技術(shù) 50 多年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過 4 個 5 年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來看取得的成績還是不小。 1.1.3 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 我國數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了 50 多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)度過了艱難的起步階段，并 且逐步發(fā)展起來了。 （一）奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) 從技術(shù)水平上來比較，國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)的性能和國外相比差不多，并且價格 和服務(wù)方面的優(yōu)勢明顯，可靠性方面我們和國外系統(tǒng)的差別正在不斷的縮小。 （二）形成了一批數(shù)控系統(tǒng)骨干企業(yè) 目前國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè) 5060 家，其中能夠開發(fā)普及型數(shù)控系統(tǒng)的企業(yè)近 10 家。這些企業(yè)的發(fā)展，使得我國的數(shù)控技術(shù)有了全面的普及，使我國具備了與國 外企業(yè)競爭的實(shí)力。 （三）形成了數(shù)控系統(tǒng)理論研究的產(chǎn)業(yè)化隊(duì)伍 （四）一些數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)走出了國門 近年來，我國一些數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)在海外建立起了人員培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)中心，開拓 了海外市場，取得了非常好的成績。 與其同時我國國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)同樣具有一定的優(yōu)勢： （一）價格優(yōu)勢 我國國產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床比國外便宜了很多。 （二）功能和配置優(yōu)勢 但是，對于我們來說推廣國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還存在一些主要障礙： 近年來，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的性能、功能和可靠性已大幅提高，與國外的差距也在不 斷縮小。目前，普及型數(shù)控系統(tǒng)外國品牌仍然占據(jù)了我國 80%的市場份額。高檔數(shù)控 系統(tǒng)外國品牌占據(jù)我國 95%以上市場份額。究其原因，主要存在以下幾方面的問題： （一）技術(shù)問題 3 多年來，由于我國數(shù)控軟硬件研究開發(fā)的基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)積累少，研發(fā)隊(duì)伍的實(shí) 力較弱，研發(fā)的投入力度不夠，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在質(zhì)量與穩(wěn)定性上與國外的差距較大。 國產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)與國外有較大差距，也無統(tǒng)一的可靠性測評標(biāo)準(zhǔn)。 （二）產(chǎn)業(yè)化問題 由于以往歷次的攻關(guān)主要是從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)的問題，而不是從系統(tǒng)工 程的角度去綜合考慮影響數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的諸多個因素，導(dǎo)致數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)、生 產(chǎn)等環(huán)節(jié)脫節(jié)；數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠與主機(jī)生產(chǎn)廠脫節(jié)。加之我們在某些技術(shù)質(zhì)量方面的 問題沒有完全解決，導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)規(guī)模上不來，產(chǎn)品批量上不去。 （三）品牌管理與營銷問題 國產(chǎn)品牌管理與營銷策略較之國外的一些知名品牌也有差距。我國數(shù)控系統(tǒng)市場 早已被德國西門子和日本 FANUC 兩大國際名牌所壟斷，這兩家還分別占有世界市場 份額的 50%和 25%，壟斷世界市場長達(dá) 30 余年，壟斷我國市場也已 20 年，他們擁 有很高的信譽(yù)和知名度。 還有一個特殊的原因，應(yīng)用進(jìn)口高端數(shù)控系統(tǒng)的企業(yè)，可有機(jī)會出國培訓(xùn)，銷售 “西門子系”的企業(yè)技術(shù)人員待遇高還有銷售提成。而應(yīng)用國產(chǎn)中高端數(shù)控系統(tǒng)，企 業(yè)經(jīng)營者要擔(dān)負(fù)穩(wěn)定性、可靠性、精度差等風(fēng)險(xiǎn)。 （四）標(biāo)準(zhǔn)問題 近年來，外國公司試圖將其生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)變成國際標(biāo)準(zhǔn)，將其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在 占領(lǐng)市場份額上。 （五）用戶的信任度問題 由于用戶對國產(chǎn)品牌市場的認(rèn)同度比較低，我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)市場一直為 FANUC、西門子等國外品牌所壟斷。 針對以上的一些問題，我們逐漸開始探索出了開拓國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)市場的途徑： （一）國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)主動與整機(jī)廠合作結(jié)盟。第一步是鼓勵試用，建立信心； 第二步是在主機(jī)廠建立展示點(diǎn)，用使用實(shí)效說服最終用戶；第三步是數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)和 主機(jī)企業(yè)建立合作股份關(guān)系。 （二）以增大國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)市場占有份額為目的，由數(shù)控企業(yè)開發(fā)機(jī)床或成立主 機(jī)廠。 （三）建立數(shù)控技術(shù)培訓(xùn)與服務(wù)中心。為數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)和使用的廣大企業(yè)，大量 培訓(xùn)操作使用、工藝編程、維護(hù)維修人員。數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)建設(shè)面向最終用戶的銷售服 務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供應(yīng)用國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的全方位的解決方案，建立用戶對國產(chǎn)數(shù)控系 統(tǒng)的信心。 4 發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的政策建議： 發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)這種關(guān)鍵功能部件，光靠企業(yè)自身很難解決，必須有國家政策扶持 或保護(hù)，并采取多方面的措施，支持我國數(shù)控系統(tǒng)自主化建設(shè)。 （一）政府主導(dǎo)，從政策層面支持國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)加速占領(lǐng)市場 1.在“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家重大科技專項(xiàng)中，盡快啟動中、高檔 數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件可靠性應(yīng)用示范工程，在軍工、汽車、發(fā)電設(shè)備、造船、機(jī) 床制造等行業(yè)，建立國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件應(yīng)用示范基地。通過應(yīng)用示范，增 強(qiáng)用戶選用國產(chǎn)品牌的信心。 2.國家有關(guān)部門盡快組織制訂自主創(chuàng)新的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件采購目錄。 3.在貫徹實(shí)施裝備制造業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃中，對能夠提升國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)核 心競爭力和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的技改項(xiàng)目給予重點(diǎn)支持和投入。 （二）從技改、稅收和金融政策方面給予扶持，增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)綜合實(shí)力 1.比照國家對軟件企業(yè)的稅收扶持政策，制定對數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)的稅收扶持政策。 2.建議國家對外國企業(yè)在中國總裝生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)口組件，按數(shù)控系統(tǒng)同等稅 率征收進(jìn)口關(guān)稅。同時對國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)進(jìn)口關(guān)鍵電子元件實(shí)行零關(guān)稅。 3.調(diào)配多種資源，扶優(yōu)扶強(qiáng)，支持骨干數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。 4.解決數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)的中長期貸款難的問題。 （三）國家加大科技投入力度，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)研發(fā)和人才建設(shè) 以高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項(xiàng)為平臺，利用重大專項(xiàng)資金，重點(diǎn)支持 高檔數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)共性技術(shù)，以及高檔數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究。 根據(jù)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)，有計(jì)劃、多渠道、多層次地共同培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。充 分發(fā)揮高等院校的作用，選擇若干個重點(diǎn)院校，加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)學(xué)科的建設(shè)。 1.2 激光焊接（切割）的發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀 激光具有強(qiáng)的亮度，很高的方向性以及單色性和很好的相干性，這些性能是平常 的普通光源無法比擬的。激光技術(shù)的產(chǎn)生讓很多的行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，其應(yīng)用的 領(lǐng)域也越來越廣，在機(jī)械加工方面的重要性越來越得到人們的廣泛認(rèn)可。而激光加工 技術(shù)廣泛的應(yīng)用在了機(jī)械制造、航天航空、儀器儀表、電子信息、武器裝備及核能工 業(yè)等國家重要經(jīng)濟(jì)部門。它對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化、科技化、 智能化、高效率和環(huán)保化起到了重要的作用，這是材料加工領(lǐng)域的一次革命性的進(jìn)步。 5 激光切割是把激光凝聚成一條細(xì)的具有高能量密度的光束射到加工工件上，通過 金屬和激光的作用，將工件按照一定形狀給融化掉。 激光切割設(shè)備的價格非常的貴。但是，它降低了后續(xù)工藝處理的成本，所以，在 大生產(chǎn)中采用這種設(shè)備還是可行的。由于這種加工沒有加工時刀具損失部分的成本費(fèi) 用，所以激光切割設(shè)備可以應(yīng)用于生產(chǎn)小批量的原本不適宜加工的尺寸的部件。 激光切割技術(shù)在我們的生產(chǎn)活動中的應(yīng)用越來越廣泛, 這個技術(shù)的應(yīng)用雖然現(xiàn)在 還不是很廣，但隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們可以預(yù)見今后很多重工業(yè)都需要著們技術(shù)。 隨著科技水平的不斷提高，國外在這方面的探索正在不斷的展開和深化，他們在不斷 的提高切割裝置的切割速度以及能夠切割鋼板的厚度值，所以國內(nèi)對這方面的探索和 研究室非常有必要的。 激光焊接是以高功率聚焦激光束為熱源，熔化材料形成焊接接頭的高效率、高精 度的焊接方法。激光焊接的應(yīng)用開始于 1964 年，但早期僅限于用小功率脈沖固體激 光器來進(jìn)行薄小零件的焊接。而 70 年代以來，隨著千瓦級大功率 CO2 激光器的出現(xiàn)， 激光深熔焊得到了迅猛的發(fā)展。激光焊接的厚度已從零點(diǎn)幾毫米提高到 50mm，已應(yīng) 用于汽車、電氣電子、航空、原子能、鋼鐵等重要工 l 部門。目前在世界各國激光加 工的應(yīng)用領(lǐng)域中，激光焊接的應(yīng)用僅次于激光切割，約占 20.9。 激光焊接是這些年發(fā)展起來的一種高能量的焊接方法，由于用的是激光，所以它 具有通透性，即能夠通過一定的介質(zhì)。這樣，我們在透明介質(zhì)容器外對里面進(jìn)行用除 了激光以外的方法難以做到的焊接。另外，我們考慮把這種方法利用到醫(yī)學(xué)治療里面， 將其應(yīng)用于視網(wǎng)膜脫落上。視網(wǎng)膜是處在我們眼球的后面，而視網(wǎng)膜脫落以后眼睛 會失明。我們可以使用激光，將其透過眼球來焊接眼球和它后面的視網(wǎng)膜。這種方法 非常奇特。這種類型的應(yīng)用也非常的廣泛了。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，激光焊接已在許多工業(yè)部門得到應(yīng)用，而汽車是其中最重要的 部門，最典型的例子是車身覆蓋件剪裁激光拼焊。用激光將不同厚度，不同材質(zhì)，不 同性能的多塊小坯料拼焊起來，再沖壓成形。在這里只有依靠激光焊接技術(shù)才能保證 拼焊后表面光整，無變形和翹曲。材料利用率可以由 4060提升到 7080，而且減輕了重量，提高了綜合性能。大型的汽車公司都會采用了這種方 法來批量化生產(chǎn)。 我國激光焊接技術(shù)經(jīng)過了十余年的研究，已開始應(yīng)用于電機(jī)中的定子轉(zhuǎn)子、食品 罐頭盒罐身熱軋硅鋼片、多聯(lián)齒輪、顯像管陰極、金剛石鋸片等。例如采用激光焊接 技術(shù)焊接裝核燃料棒的核供熱堆鋯元件盒，外形尺寸為 166.5mm166.5mm2384mm，采用 2mm 厚高活性鋯合金板焊接而成，最后在鋯盒 6 全長范圍內(nèi)，各面及相互間的平面度、平行度、垂直度和尺寸公差均達(dá)到在 0.20.3mm 范圍內(nèi)，正反面焊縫表面不平度小于 0.15mm。這充分體現(xiàn)了激光焊接 的先進(jìn)性。 所以，我們可以認(rèn)識到激光焊接（切割）是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的一個重要方 面。它與其它焊接技術(shù)相比而來主要優(yōu)點(diǎn)是： 1、變形小、深度大、速度快。 2、能夠在滿足室溫和其他特殊條件的情況下進(jìn)行加工，焊接的裝置設(shè)備較簡單。 3、可焊接高熔點(diǎn)、難熔金屑或兩種不同金屑材料如鈦、石英等，并能對異性材 料施焊，效果良好。 4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接時，深寬比可達(dá) 5：1，最高可 達(dá) 10：1。 5、可進(jìn)行微型焊接，無機(jī)械應(yīng)力和機(jī)械形變。 6、可以焊接一些難以接近的部位，靈活性較大。 7、激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時間與空間分光，能進(jìn)行多光束同時加工及多工位加工， 為更精密的焊接提供了條件。 8、激光焊接裝置容易與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，能精確定位 但是，激光焊接也存在著一定的局限性： 1、要求焊件具有較高的精度。這是因?yàn)榧す饩劢购蠊獍叱叽缧。缚p比較窄， 為加填充金屬材料。若工件裝配的精度或光束定位精度達(dá)不到要求，很容易造成焊接 缺陷。 2、激光器及其相關(guān)系統(tǒng)的成本較高1。 1.3 數(shù)控工作臺的發(fā)展及應(yīng)用前景 模塊化的 X-Y 數(shù)控工作臺，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作、滾珠絲杠螺母副， 以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲 杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動，完成工作臺在 X、Y 方向的直線移動。導(dǎo) 軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需根 據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計(jì)算機(jī)，也可 以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷得到改進(jìn)，這對零件加工質(zhì)量 7 的要求也越來越高。隨著社會對產(chǎn)品多樣化需求的增強(qiáng)，產(chǎn)品跟新?lián)Q代加快，這使得 數(shù)控加工在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并不斷的發(fā)展。尤其是隨著 FMS 和 CIMS 的 興起和不斷成熟，對機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)提出了更高的要求，現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、 高精度化、高可靠性、高柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方向發(fā)展。 高速化：通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通訊技術(shù)等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。 高精度化：這是數(shù)控技術(shù)一直所追求的目標(biāo)，也是它最為主要的方面和本質(zhì)屬性。 高可靠性：這個指標(biāo)非常的關(guān)鍵?，F(xiàn)在很多的企業(yè)都在對這個方面進(jìn)行研究設(shè)計(jì)， 希望在以后能將其提高到一個更新的水平上來。 高柔性化：我們說的柔性指的是機(jī)床來適應(yīng)加工產(chǎn)品變化的能力。通過高的柔性 化設(shè)計(jì)，使得我們的機(jī)床越來越具有變化能力和成本的節(jié)約性，應(yīng)用得更加的廣泛。 高一體化：機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)和數(shù)控系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)。 網(wǎng)絡(luò)化： 現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化能夠讓我們更加的節(jié)約成本。能夠方便快 捷的獲得信息聯(lián)系和產(chǎn)品。 智能化：如今工業(yè)機(jī)器人的愈發(fā)普及讓我們機(jī)床的系統(tǒng)控制和工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 更加的人性化，更加的智能和節(jié)省人力成本3。 1.4 本設(shè)計(jì)的意義及目的 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)是體現(xiàn)我們大學(xué)生大學(xué)里學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的一次很好的綜 合檢驗(yàn)。我們能夠運(yùn)用到我們這幾年所學(xué)到的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、自動 化控制、計(jì)算機(jī)原理等課程來設(shè)計(jì)完成工作臺和控制系統(tǒng)。這有利于掌握各種理論知 識，直觀而深刻的理解理論的具體含義和重大意義。掌握好機(jī)械一體化這門專業(yè)必要 的文化水平和平時操作中注意的事項(xiàng)和要注意的問題和錯誤。這能夠使我們?nèi)跁炌?好理論水平和操作技能。 通過機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，我們掌握好各種零件的結(jié)構(gòu)分析和特點(diǎn)，通過方案的比較 得出較為合理的完整方案，按照各種原理、準(zhǔn)則和計(jì)算公式，給定好尺寸，校正好強(qiáng) 度等指標(biāo)，完成好設(shè)計(jì)的步驟流程，體現(xiàn)出我們的設(shè)計(jì)能力水平。這為以后我們在機(jī) 電一化行業(yè)的發(fā)展起到很好的基礎(chǔ)作用。 8 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) X-Y 數(shù)控工作臺是很多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，比如數(shù)控銑床、數(shù)控車床的 縱橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)和激光加工設(shè)備的工作臺、數(shù)控鉆床的 X-Y 工作臺、電子元件表 面貼裝設(shè)備等。模塊化的 X-Y 數(shù)控工作臺，通常由移動滑塊、導(dǎo)軌座、滾珠絲杠螺 母副、伺服電動機(jī)以及等部件構(gòu)成。伺服電動機(jī)是用來做執(zhí)行元件來驅(qū)動滾珠絲杠， 而滾珠絲杠螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動，使得工作臺能夠在 X、Y 方向直 線移動。并且導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)， 設(shè)計(jì)時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制 計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專用的微機(jī)控制系統(tǒng)4。 2.1 系統(tǒng)的運(yùn)動方式與伺服系統(tǒng) 我們所設(shè)計(jì)的這個數(shù)控工作臺要能夠廣泛應(yīng)用與各種復(fù)雜形狀的工件的焊接（切 割）加工，并且噴嘴的運(yùn)動形式受到了一些限制。該系統(tǒng)要求工作臺沿著各個坐標(biāo)軸 都有準(zhǔn)確的運(yùn)動關(guān)系，因此采用的控制方式是連續(xù)控制。而我們有如下的伺服系統(tǒng)控 制方式： 圖 2.1 數(shù)控機(jī)床開環(huán)控制框圖 9 圖 2.2 數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制框圖 開環(huán)伺服系統(tǒng)在不大的載荷情況下一般采用的伺服電機(jī)是功率步進(jìn)電機(jī)，它并不 能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但是對于這種加工精度不高的，要求運(yùn)動的平穩(wěn)性和均衡性 不是那么高的場合，同時為了減少成本，以及簡化機(jī)械的結(jié)構(gòu)，我們可以在這里采用 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)來驅(qū)動 X-Y 工作臺。 2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)選用 MCS-51 系列中的 8031 單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)。MCS-51 單片機(jī)系列 的主要特點(diǎn)是可靠性好、運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)、集成度高、具有很高的性能價格比。 而控制系統(tǒng)由鍵盤及顯示器、步進(jìn)電機(jī)功率放大器、I/O 接口及光電隔離電路、微機(jī) 部分等組成、系統(tǒng)的控制指令和加工程序則通過鍵盤來操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管 顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)信息。 2.3 系統(tǒng)工作臺的傳動方式 為保證工作臺具有一定的傳動精度和平穩(wěn)性，又要求其結(jié)構(gòu)緊湊，所以采用滾珠 絲杠螺旋副傳動機(jī)構(gòu)，同時為提高傳動機(jī)構(gòu)的剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié) 構(gòu)。 由于系統(tǒng)工作臺的運(yùn)動部件重量不大，因此選用由預(yù)加載荷的雙 V 形直線滾珠 導(dǎo)軌副。采用滾動導(dǎo)軌可減少兩個相對運(yùn)動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運(yùn)動 的平穩(wěn)性，減少振動。 考慮到本次設(shè)計(jì)所采用的步進(jìn)電機(jī)步距角和絲杠導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達(dá)到定 位精度為 0.01mm 的要求，所以采用齒輪降速傳動，并通過齒輪消隙的方式來降低傳 動誤差。 10 2.4 系統(tǒng)其他零部件的選擇 考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，工作臺采用直線滾動導(dǎo)軌副且其間隙可根據(jù) 實(shí)際需求，按規(guī)定的間隙進(jìn)行調(diào)整和預(yù)緊。而且整個工作臺材料采用鑄造件進(jìn)行加工 以及工作臺上所用的標(biāo)準(zhǔn)件，如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。 綜上所訴，系統(tǒng)的總體框圖如圖 2.3 所示 圖 2.3 系統(tǒng)總體框圖 11 第 3 章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 工作臺的設(shè)計(jì) 3.1.1 X 方向工作臺尺寸確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們?nèi)?X 方向?qū)к壷С袖撉虻闹行木酁?180mm，Y 方向?qū)к壷?承 鋼球的中心距為 230mm，設(shè)計(jì)工作臺簡圖如圖 3.1： 圖 3.1 工作臺簡圖 托板尺寸：長寬高 666mm320mm25mm 上導(dǎo)軌（X 方向） 取動導(dǎo)軌長度 =230mm p l 動導(dǎo)軌行程 =250mm l 支承導(dǎo)軌長度 L= + =230+250=480mm p ll 保持器長度 =+ /2=355mm a l p ll 3.1.2 Y 方向工作臺尺寸確定 托板尺寸：長寬高 666mm320mm25mm 下導(dǎo)軌（Y 方向） 12 取動導(dǎo)軌長度 =320 p l 動導(dǎo)軌行程 =250mml 支承導(dǎo)軌長度 L=+ =320+250=570 p ll 保持器長度 =+ /2=445mm a l p ll 3.1.3 工作臺重量估算 上托板重量： (1) 32 1 666 320 25 107.8 10415.584WN 下托板重量： (2) 32 2 666 320 25 107.8 10415.584WN X 方向?qū)к壷亓浚?(3) 23 2 (230480) 20 20 7.8 101044.304N Y 方向?qū)к壷亓浚?(4) 23 2 (320480) 20 20 7.8 101049.92N 焊接工件重量暫?。?160N (5) X 工作臺運(yùn)動部分重量： (1)(3)/2(5)415.58444.304/2 160600 X GN X-Y 工作臺運(yùn)動部分總重量：(1)(2)(3)(4)(5)1085 X GN 3.2 滾動導(dǎo)軌的選用 3.2.1 導(dǎo)軌形式及尺寸確定 首先根據(jù)上述系統(tǒng)總體方案要求，選用的是雙 V 形滾珠導(dǎo)軌。根據(jù)系統(tǒng)工作臺的 使用情況，初選滾珠直徑 d=6mm，數(shù)目由決定2。 9.5 G Z d 上導(dǎo)軌： 600 X GN 600 25.78 9.59.56 G Z d X 方向?qū)к夐L度取=230mm，取=20,兩滾珠之間的間距 t=11.5mm p l X Z 下導(dǎo)軌 1085 Y GN 13 1085 46.62 9.59.56 G Z d Y 方向?qū)к夐L度取用=320mm，取，兩滾珠之間的間距 t=10.7mm p l30 X Z 3.2.2 導(dǎo)軌許用負(fù)荷校核 平均每個滾珠上的最大負(fù)荷: 而： max / G PPZ 1 2 () 22 Z GH GP PP 式中-導(dǎo)軌的預(yù)加負(fù)荷，按最大負(fù)荷的 1/2 計(jì)算。 H P 激光焊接時滾珠所受的負(fù)荷只有其工件的重力，因此較小可以按最大受力情況驗(yàn)算， 如下： 1 2 () 22 Z GH GP PP X 方向?qū)к壍淖畲筘?fù)荷： 21.21 20 600707 . 0 max X P Y 方向?qū)к壍淖畲筘?fù)荷： 56.25 30 1085707 . 0 max Y P 許用負(fù)荷 2 pkd 查表得，考慮到制造精度，且導(dǎo)軌短，k 可提高 50%，即 k 取， 2 60/kN cm 2 90/N cm 查表得： 32.4pN max X Pp max Y Pp 故導(dǎo)軌滿足設(shè)計(jì)要求。 14 3.2.3 導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算 直線滾動導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算，是以在一定載荷下行走一定距離時，90%的支承不 會發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。滾珠的距離額定壽命計(jì)算公式如下： 3 ()50 HTCRa W f f f fC L fF 其中查表得： 、1.0 H f1.0 T f 1.0 C f 1.0 R f 1.5 W f =7.6 F=1.085 a C 33 7.6 ()50()505091.52 1.085 1.5 HTCRa W f f f fC Lkm fF 小時額定壽命的計(jì)算，可以通過公式： 3 10 260 h L L nS 其中為移動件行程長度，單位為 m，n 為移動件每分鐘往復(fù)次數(shù)。代入數(shù)據(jù)的：S 33 105091.52 10 16971.73 2602 10 0.25 60 h L L nS 通常導(dǎo)軌的距離額定壽命在 50KM 以上就滿足要求。通過以上導(dǎo)軌的距離額定壽 命和額定小時壽命的校核，該導(dǎo)軌完全滿足設(shè)計(jì)的要求。 3.3 滾珠絲杠副的選用 3.3.1 最大工作載荷的計(jì)算 最大工作載荷是指滾珠絲杠副在驅(qū)動工作臺時滾珠絲杠承受的軸向力，由于 m F 本次設(shè)計(jì)的工作臺主要適用于激光焊接（切割）加工，所以其工作臺主要承受工件的 重力作用，且導(dǎo)軌形式為矩形導(dǎo)軌，則計(jì)算公式如下： ( ) mLVC FKFfFFG 其中、分別為工作臺進(jìn)給方向載荷、垂直載荷和橫向載荷（N） ；為 L F V F C FG 移動部件的重力；和分別為考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)和導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù)。K f 15 對于本次的絲杠傳動系統(tǒng)，計(jì)算如下； 1.1 0.0025 10850.0025 1603.384 mLY FKFf GKf Gf GN 由于是滑動導(dǎo)軌則有 0.0025f 3.3.2 最大動載荷的計(jì)算 最大動載荷的計(jì)算公式如下： Q K 3 0QWHm FL ff F 式中的為滾珠絲杠副的壽命，單位為，其中 T=15000h，n 0 L 6 10 r 6 0 60/10LnT 為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) 代入數(shù)據(jù)計(jì)算如下： 666 0 60/1060 4500 15000/10405010LnTr 36 3 0 4050101.5 1.0 3.3848091.08 QWHm FL ff Fr 初選滾珠絲杠副的規(guī)格時，應(yīng)使其額定動載荷。 aQ CF 同時由于滾珠絲杠副在靜態(tài)低速長時間承受工作載荷，應(yīng)使額定靜載荷 。根據(jù)以上條件初選滾珠絲杠的規(guī)格代號為 CLM25045 系列，其(2 3) oam CF 額定動載荷為 10140N足夠用。滾珠循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)螺旋槽式9。 a C 表 3.1 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù) 名稱計(jì)算公式結(jié)果 公稱直徑 0 d 25mm 螺距t 4mm 接觸角 45 鋼球直徑 b d 2.381mm 螺紋滾道法向半徑R 0.52 b Rd 1.23812mm 偏心距e (2)sin b eRd 0.03367mm 螺紋升角 0 t arctg d 2.917 16 螺桿外徑d 0 (0.2 0.25) b ddd 24.5mm 螺桿內(nèi)徑 1 d 10 22ddeR 22.1mm 螺桿接觸直徑 2 d 20 cos b ddd 23.32mm 螺母螺紋外徑D 0 22DdeR 27.4089mm 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 1 D 10 (0.2 0.255) b Ddd 25.4762mm 3.3.3 滾珠絲桿副的預(yù)緊方式 為了消除間隙和提高滾珠絲桿副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工 作，常用的預(yù)緊方式有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊 等。預(yù)緊后的剛度可提高到無預(yù)緊時的 2 倍。但是，預(yù)緊載荷過大，將使壽命下降和 摩擦力矩加大，通常，滾珠絲桿在出廠時，就已經(jīng)由制造商調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加 載荷往往與絲桿副的額定動載荷有一定的比例關(guān)系。 雙螺母墊片式預(yù)緊：特點(diǎn)：簡單可靠，裝卸方便，剛性好，剛度高；在雙螺母 間加墊片的形式可有專業(yè)生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求事先調(diào)整好預(yù)緊力，使用時裝卸非常方 便但調(diào)整不便，滾道有磨損時，不能隨時消除間隙和預(yù)緊，適用于高剛度重載傳動。 調(diào)整方法：調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。 雙螺母螺紋式預(yù)緊：調(diào)整方法：利用一個螺母上的外螺紋，通過圓螺母調(diào)整兩 個螺母的相對軸向位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。調(diào)整端部的圓螺母，使螺母產(chǎn)生軸向位移。結(jié)構(gòu) 緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，但準(zhǔn)確性差，且易于松動，適用于剛度要求不高或隨時 調(diào)節(jié)預(yù)緊的傳動。 雙螺母齒差式預(yù)緊：調(diào)整方法：在兩個螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)差為 1 的齒 輪，兩個齒輪分別與兩端相應(yīng)的內(nèi)齒兩邊的下螺母的凸緣上有外齒，分別與緊固的螺 母座 4 的內(nèi)齒圈，兩個螺母向相同方向旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一個齒，調(diào)整軸向位移。能夠 精確地調(diào)整預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜，適宜用于高度精度的傳動 結(jié)構(gòu)。 單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊：將螺母的內(nèi)螺紋滾道在中部的一圈上產(chǎn)生一個導(dǎo)程突變， 從而使左右端的滾珠在裝配后產(chǎn)生軸向錯位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊11。 17 3.3.3 傳動效率計(jì)算 絲杠螺母副的傳動效率為： )( tg tg 10 式中：，為摩擦角；為絲杠螺旋升角。 10 2 91 0.97 () (2 91 10 ) tgtg tg tg 3.3.4 絲杠變形量及剛度驗(yàn)算 (1)絲杠的變形量主要指絲杠在運(yùn)動時所受的拉伸和壓縮變形量，這部分在變形 量中占的比重較大，并按以下公式計(jì)算： 2 1 2 m F aMa ESIL 其中 a 為絲杠兩端支承之間的距離，單位 mm；E 為絲杠材料的彈性模量鋼的 E= MPa，S 為絲杠底徑確定的截面慣性矩（） ，單位為，而公式 5 2.1 10 4 2 /64Id 4 mm 中的第二項(xiàng)由于轉(zhuǎn)矩較小，故可忽略不計(jì)。所以計(jì)算如下： 6 1 5 3.384 342 0.14374 10 2.1 10383.4 m F a ES 2 2 1 383.4 4 d Smm (2)滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量，且在有預(yù)緊的情況下，計(jì)算公式: 2 2 3 0.0013 10/10 m WYJ F D F Z 式中滾珠直徑，單位 mm，滾珠總數(shù)量， W D 0 (/) 3 W ZdD ZZ 圈數(shù)列數(shù) 預(yù)緊力 YJ F 6 2 322 3 3.384 0.00130.00133.44 10 mm 10/10102.381 1085 90 /10 m WYJ F D F Z 0 (/)3(3.14 25/2.381)330 W ZdD 18 ZZ 圈數(shù)列數(shù)=30 1 3=90 所以絲杠的總變形量為： 666 2 0.14374 103.44 103.58374 100.005 1 滾珠絲杠的剛度一般要求其總變形量小于定位精度的一半，通過以上驗(yàn)算，此絲 杠剛度符合要求。 3.4 齒輪設(shè)計(jì) 3.4.1 絲杠傳動比的確定 因步進(jìn)電機(jī)步距角滾珠絲杠螺距 t=4mm,要實(shí)現(xiàn)脈沖當(dāng)量1.5o b ,在傳動系統(tǒng)中應(yīng)加一對齒輪降速傳動.0.005/ p mm step 齒輪傳動比：，初選步進(jìn)電機(jī)步距角：= 1.5/step。 0 360 b P L i 0 0 1.54 3.3 360360 0.005 b P L i 2 1 Z i Z 考慮到傳動比為 3.3，比較大，影響傳動精度，故本次傳動采用兩級傳動。為便 于計(jì)算取傳動比。 12 1.83ii 3.4.2 傳動齒輪參數(shù)確定 （1）一級傳動齒輪參數(shù)確定： 取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù) 1 35Z 2 64Z 因傳遞的扭距較小，取模數(shù) m=1mm 則： 分度圓直徑: 11 1 3535dmzmm 22 1 6464dmzmm 齒頂圓直徑: 11 (2)(352) 137 a dzmmm 22 (2)(642) 166 a dzmmm 齒根圓直徑: 11 (2.5)(352.5) 132.5 f dzmmm 22 (2.5)(642.5) 161.5 f dzmmm 齒寬: 取 1 1 3535 d bdmm 12 16,16bb 19 中心距: 12 0.5()0.5(3564)49.5addmm 分度圓壓力角: 0 20 大小齒輪均采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪. （2）由于二級與一級傳動比相同，我們采用同樣的齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)，故此處省略 其計(jì)算過程。 3.4.3 齒輪傳動消隙 齒輪傳動的間隙也叫側(cè)隙，它是指一個齒輪固定不動，另一個齒輪能夠作出的最 大角位移。傳動間隙是不可避免的，其產(chǎn)生的這樣原因有：由于制造及裝配誤差所產(chǎn) 生的間隙，為使用熱膨脹而特意留出的間隙。為了提高定位精度和工作的平穩(wěn)性，要 盡可能