玻璃成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　圖書分類號(hào)：</p><p>　密 級(jí)：</p><p>　　徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明</p><p>　　本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論

2、文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。</p><p>　　本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。</p><p>　　論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日</p><p>　　徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書</p>&l

3、t;p>　　本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。</p>

4、<p>　　論文作者簽名： 　　 導(dǎo)師簽名： 　　 </p><p>　　日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　根據(jù)國(guó)內(nèi)自動(dòng)吹制設(shè)備開發(fā)不廣泛和對(duì)燈具需求

5、量日益增長(zhǎng)的的現(xiàn)狀，本課題擬通過(guò)設(shè)計(jì)一系列的四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)頂住玻璃棒的雙軸相對(duì)移動(dòng)和加熱燃?xì)忸^的橫縱向移動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)吹制燈具的目的。整個(gè)課題大致分玻璃成型機(jī)的四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)和軸移動(dòng)位置檢測(cè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　本課題分別對(duì)主軸，橫向移動(dòng)系統(tǒng)，縱向移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。橫向移動(dòng)系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)齒輪，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過(guò)滾珠絲杠將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閲娀痤^的直線運(yùn)動(dòng)。</

6、p><p>　　關(guān)鍵詞 傳動(dòng)；橫向移動(dòng)系統(tǒng)；縱向移動(dòng)系統(tǒng)；檢測(cè)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　According to the development of domestic auto-blowing equipment is not widely and the growing demand for

7、 the status of lighting, the subject of a series of four-axis to be linked through the design of institutions that can withstand the simultaneous biaxial glass rods relative movement of the head and the heating gas 

8、horizontal and vertical movement, to achieve the purpose of automatic blowing lamps. The whole issue broadly divided into the glass forming machine axis linkage axis mechanical desi</p><p>　　Keywords T

9、ransmission; horizontal feed system; vertical feed system; detection</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p&g

10、t;<b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 玻璃吹制的發(fā)展背景及趨勢(shì)1</p><p>　　1.1.1 國(guó)內(nèi)外玻璃吹制系統(tǒng)的發(fā)展概況1</p><p>　　1.1.2 玻璃吹制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.2 自動(dòng)吹制比手工吹制的優(yōu)勢(shì)2</p><p>　

11、　1.2.1 手工吹制技術(shù)2</p><p>　　2 玻璃成型機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)原理分析5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的工藝和氣路圖6</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)的工藝6</p><p>　　2.2.2 玻璃成型機(jī)的控制氣路圖6</p><

12、;p>　　2.3 系統(tǒng)的控制方案7</p><p>　　2.4 主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8</p><p>　　3 玻璃成型機(jī)的傳動(dòng)及組件設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1滾珠絲杠螺母副10</p><p>　　3.1.1工作原理與結(jié)構(gòu)10</p><p>　　3.1.2滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級(jí)11<

13、;/p><p>　　3.1.3滾珠絲杠副的安裝11</p><p>　　3.2 齒輪設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.4 縱向移動(dòng)系統(tǒng)19</p><p>　　3.4.1縱向移動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.4.2縱向移動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)齒

14、輪的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.5橫向移動(dòng)系統(tǒng)23</p><p>　　3.5.1橫向移動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.5.2橫向移動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4 控制部分設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.1 主軸電機(jī)的選擇28</p><p>

15、　　4.2 橫向驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇28</p><p>　　4.3 FM353步進(jìn)電機(jī)的選擇與分析28</p><p>　　4.4 控制電路31</p><p>　　4.5 PLC外部控制接線電路32</p><p>　　4.6 操作面板的設(shè)計(jì)32</p><p><b>　　結(jié) 論33</b&

16、gt;</p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 玻璃吹制的發(fā)展背景及趨勢(shì)</p><p>　　1.1.1 國(guó)內(nèi)外玻璃吹制

17、系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)、科技的發(fā)展和進(jìn)步，人們的物質(zhì)生活逐漸豐富起來(lái)，而審美觀念也發(fā)生了巨大的變化，生活方式和審美意識(shí)也在發(fā)生著奇妙變化，由于審美情趣的不同、年齡的各異、文化層次和地域的不同，也產(chǎn)生了不同的愛好。隨著生活水平的提高，人們的審美觀念也越來(lái)越高，再加上對(duì)于手工個(gè)性化玻璃制品的喜愛，這種手工玻璃制品越來(lái)越受到人們的歡迎。</p><p>　　現(xiàn)

18、今新材料和新工藝不斷涌現(xiàn)，人們的需求也不僅僅停留在功能要求和審美的普遍性上，玻璃作為重要材料之一，其表面和內(nèi)在質(zhì)地的多樣性與豐富性給視覺帶來(lái)的審美與精神 t2,理因素，賦予了設(shè)計(jì)師新的靈魂，并已逐漸為設(shè)計(jì)師所關(guān)注。吹制玻璃是一種融傳統(tǒng)審美和現(xiàn)代時(shí)尚于一體的現(xiàn)代裝飾藝術(shù)，設(shè)計(jì)師們通過(guò)這種材料表達(dá)了對(duì)美的追求和藝術(shù)的創(chuàng)造，在晶瑩剔透的材質(zhì)上反映出對(duì)時(shí)代的氣息和嶄新的境界。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝與現(xiàn)代審美相結(jié)合，引領(lǐng)著吹制玻璃藝術(shù)的發(fā)展潮流。結(jié)合現(xiàn)代

19、主義的人文觀，追求回歸自然、返璞歸真的審美觀念影響著人們對(duì)美的需求，獨(dú)一無(wú)二的設(shè)計(jì)理念及符合大眾的審美觀，讓每一件玻璃制品盡顯出它獨(dú)一無(wú)二的魅力，而呈現(xiàn)出一種和諧之美、寧?kù)o之美。</p><p>　　傳統(tǒng)的手工玻璃吹制技術(shù)作為玻璃成型的核心技術(shù)大約持續(xù)了2000多年，吹制玻璃是一項(xiàng)不易掌握而且很景的活計(jì)。吹制工需經(jīng)長(zhǎng)期培訓(xùn)，培訓(xùn)費(fèi)用很高，故愿意干此項(xiàng)工作的工人越來(lái)越步，因而，急需發(fā)展自動(dòng)化吹玻璃技術(shù)?，F(xiàn)已開發(fā)的畋

20、玻璃的機(jī)器只能生產(chǎn)又小又輕的茼單的玻璃器件。而且生產(chǎn)的批量還大，因此急需更安全更高效的技術(shù)誕生到19世紀(jì)末，出現(xiàn)了用壓縮空氣進(jìn)行玻璃吹制的技術(shù)，到20世紀(jì)引進(jìn)了機(jī)械化革命，進(jìn)入了自動(dòng)化的時(shí)代，逐步進(jìn)入了機(jī)械代替手工吹制的全自動(dòng)時(shí)代。</p><p>　　1.1.2 玻璃吹制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p><b>　　1.高速高精高效化</b></p>&

21、lt;p>　　速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。吹制燈具的龐大需求量要求吹制技術(shù)一定要能夠高速高精高效的批量生產(chǎn)，以滿足日趨增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。玻璃成型機(jī)是燈具企業(yè)的必備設(shè)備，用于吹制各種造型的燈泡，通過(guò)設(shè)計(jì)高效高速的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)達(dá)到批量生產(chǎn)的目的，解決吹制燈具越來(lái)越無(wú)人可用的難題。</p><p><b>　　2.安全化</b></p><p>　　吹制

22、玻璃是一項(xiàng)不易掌握而且很景的活計(jì)。吹制工需經(jīng)長(zhǎng)期培訓(xùn)，培訓(xùn)費(fèi)用很高，故愿意干此項(xiàng)工作的工人越來(lái)越步，因而，急需發(fā)展自動(dòng)化吹玻璃技術(shù)。現(xiàn)已開發(fā)的吹玻璃的機(jī)器只能生產(chǎn)又小又輕的茼單的玻璃器件，而且生產(chǎn)的批量還要大。傳統(tǒng)的吹制技術(shù)安全性很低，現(xiàn)在的批量生產(chǎn)要求對(duì)于安全性提出了更大的要求，在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)要最大的估計(jì)到安全性的保證。</p><p><b>　　3.實(shí)時(shí)智能化</b></p

23、><p>　　早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。</p><p>　　1.2 自動(dòng)吹制比手工吹制的優(yōu)勢(shì)&

24、lt;/p><p>　　1.2.1 手工吹制技術(shù)</p><p>　　吹制技術(shù)利用玻璃在 定的溫度范圍內(nèi)具有可塑性的特點(diǎn)，使用中空的鐵棍從爐中挑出玻璃料，一個(gè)人在一端吹氣，另一端的玻璃科即被吹成球形，這時(shí)可以采用剪刀等工具來(lái)塑形，也可以使用模具．吹制技術(shù)通常需要幾個(gè)人合作完成。</p><p>　　1.2.2 自動(dòng)吹制技術(shù)</p><p>　　利

25、用四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)頂住玻璃棒的雙軸相對(duì)移動(dòng)和加熱燃?xì)忸^的橫縱向移動(dòng)，達(dá)到自動(dòng)吹制燈的目的。</p><p><b>　　1.2.3 優(yōu)勢(shì) </b></p><p>　　由以上比較可派生的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；</p><p>　　(2)節(jié)省了勞動(dòng)力；</p>&l

26、t;p>　　(3)減少了工裝；縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期；</p><p>　　(4)可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。(5)更加安全可靠。</p><p>　　1.3 玻璃成型機(jī)器的組成</p><p>　　金屬石英玻璃成型機(jī)的設(shè)備主要由機(jī)床電機(jī)控制器、頭倉(cāng)、尾倉(cāng)，駱動(dòng)馬達(dá)、定模夾、控制柜、火支架、控制面板(一些相應(yīng)的控制參數(shù)可通過(guò)控制面板愉入)等部件組成

27、。玻璃成型機(jī)的整體結(jié)構(gòu)如圖1-1,1-2所示，局部圖如圖1-3所示。</p><p><b>　　(1)控制面板</b></p><p>　　板上包括開機(jī)、急停，狀態(tài)指示燈等所有控制需要的健。拉制面板的左上角還有一個(gè)計(jì)數(shù)器(自帶電池)，用來(lái)計(jì)算產(chǎn)品的個(gè)數(shù)（可以復(fù)位）。</p><p><b>　　(2)頭倉(cāng)</b><

28、/p><p>　　頭倉(cāng)前端有一段圓柱型，中間帶有一個(gè)5mm的夾頭，用來(lái)夾料用。</p><p><b>　　(3)尾倉(cāng)</b></p><p>　　尾倉(cāng)和頭倉(cāng)類似，料可以先夾在頭倉(cāng)然后尾倉(cāng)前進(jìn)，夾緊。也可以將料夾在尾倉(cāng)然后往頭倉(cāng)送。效果是一樣的，只要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝及設(shè)備的要求選擇其中的一種。</p><p><b>

29、　　(4)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)</b></p><p>　　主要是對(duì)尾倉(cāng)和火支架的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。以期保持一定的速度到達(dá)要求的位置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。</p><p><b>　　(5)定模夾</b></p><p>　　主要是對(duì)加熱以后的料管進(jìn)行夾緊、定性，由電磁閥控制實(shí)現(xiàn)開、閉，由于存在器械上的延時(shí)，因此夾模延時(shí)時(shí)間的參數(shù)設(shè)置有嚴(yán)格要求。此

30、工序?qū)φ麄€(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量影響甚大，因此參數(shù)的設(shè)定需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，并且多次實(shí)驗(yàn)，只有達(dá)到要求時(shí)才可以固定下來(lái)。對(duì)于不同規(guī)格的產(chǎn)品，其參數(shù)也完全不同，要重新調(diào)整過(guò)后才可使用。</p><p><b>　　(6)控制柜</b></p><p>　　控制柜的大小尺寸設(shè)計(jì)要完全根據(jù)所選擇和設(shè)計(jì)的硬件大小，盡量做到體積小、易固定，同時(shí)還需美觀。</p><p>&

31、lt;b>　　(7)火支架</b></p><p>　　火支架上包含兩個(gè)火頭—大火苗和小火苗，兩者協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到傾熱、加熱的效果，火支架的移動(dòng)速度、距離由PLC的FM353幻實(shí)現(xiàn)精確的定位控制。</p><p>　　(8)機(jī)床電機(jī)控制器</p><p>　　主要完成對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制（包括速度等），此控制器由人工手動(dòng)完成，在自動(dòng)控制模式下無(wú)需控制，

32、只有在安裝調(diào)試、檢測(cè)或出現(xiàn)故降的情祝才才使用。</p><p>　　圖1-1 玻璃成型機(jī)的整體機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　圖1-2 玻璃成型機(jī)的整體機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　圖1-3 玻璃成型機(jī)的局部示意圖</p><p>　　2 玻璃成型機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)原理分析</p>

33、<p>　　該系統(tǒng)工藝流程包括送料、加熱、吹泡成型、下料等過(guò)程，加工精度是±0.01mm。運(yùn)動(dòng)控制包括推料軸和加熱軸的自動(dòng)歸零和工作空間中以指定方向、速度和距離的定位。輸入量含多個(gè)零位開關(guān)、限位開關(guān)和手動(dòng)輸入信號(hào)，輸出量包括送料、夾模、退料汽缸和氫、氧、氮?dú)獾鹊膱?zhí)行機(jī)構(gòu)。加工流程由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)控制由下位機(jī)實(shí)現(xiàn)，這樣可以保證對(duì)速度、加速度等指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　在PLC控

34、制系統(tǒng)中，對(duì)產(chǎn)品的最終質(zhì)量具有決定性影響的參數(shù)主要有以下幾個(gè)。</p><p>　?。?）打開氫氣和氧氣之間的時(shí)間延時(shí)參數(shù)</p><p>　　先開氫氣后，再開氧氣，這之間的延時(shí)時(shí)間非常重要，如果打開氫氣后到開氧氣之間的延時(shí)過(guò)短，就會(huì)出現(xiàn)輕微的爆炸聲，比較危險(xiǎn)，如果之間的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)造成氫氣的浪費(fèi)，這個(gè)時(shí)間參數(shù)的設(shè)定需要平時(shí)經(jīng)驗(yàn)的積累和實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　

35、（2）關(guān)閉氫氣和氧氣之間的延時(shí)參數(shù)</p><p>　　如果關(guān)閉氧氣后到關(guān)閉氫氣之間的延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)火苗進(jìn)入管內(nèi)的現(xiàn)象，容易出現(xiàn)不合格的產(chǎn)品，且易出事故。</p><p><b>　?。?）加熱時(shí)間參數(shù)</b></p><p>　　此項(xiàng)參數(shù)對(duì)整個(gè)工藝流程和產(chǎn)品最終的質(zhì)量至關(guān)重要，如果控制不好將導(dǎo)致產(chǎn)品壁無(wú)法符合要求，如果加熱時(shí)間過(guò)短則會(huì)

36、使壁過(guò)厚，反之，則過(guò)薄現(xiàn)象。</p><p>　?。?）夾模的延時(shí)時(shí)間參數(shù)</p><p>　　這項(xiàng)參數(shù)將直接影響到產(chǎn)品的最終定型是否符合要求。如果延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，管子已經(jīng)冷卻下來(lái)了，可還沒完全定型，最終無(wú)法完全定型。</p><p>　?。?）其他參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　除以上幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)之外，其余大多數(shù)參數(shù)對(duì)產(chǎn)品的最終質(zhì)量沒有太大影響，

37、主要影響加工效率，因此也需要加工測(cè)試，使其達(dá)到最高效率。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的工藝和氣路圖</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)的工藝</p><p>　　小功率金鹵燈吹泡機(jī)主要有進(jìn)料架、退料架、尾倉(cāng)電機(jī)、火苗電機(jī)和主軸電機(jī)5個(gè)運(yùn)動(dòng)部件。其中，尾倉(cāng)電機(jī)、火苗電機(jī)是由兩個(gè)專業(yè)的步進(jìn)電機(jī)定位模塊進(jìn)行控制，其他部件由閥門可控制。各種輸入信號(hào)是各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的各

38、個(gè)位置的霍爾開關(guān)量信號(hào)，輸出的主要是各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的控制信號(hào)和三種氣體的控制信號(hào)。具體的流程如下：</p><p>　?。?）尾倉(cāng)、火架歸零，送火架參數(shù)。</p><p>　?。?）火架進(jìn)到1位置，同時(shí)送尾倉(cāng)參數(shù)，等延時(shí)時(shí)間參數(shù)到后，尾倉(cāng)進(jìn)到1位置。</p><p>　?。?）當(dāng)尾倉(cāng)到達(dá)左極限位置時(shí)，停止尾倉(cāng)前進(jìn)，并送火架進(jìn)2參數(shù)，然后延時(shí)。</p>&

39、lt;p>　?。?）延時(shí)到后，開動(dòng)主軸，先后開氫氣、氧氣，之后火架進(jìn)到2進(jìn)行預(yù)熱。</p><p>　?。?）關(guān)閉氧氣、氫氣，開氫氣，送尾倉(cāng)進(jìn)2、火架進(jìn)3參數(shù)，再開氧氣，送尾倉(cāng)進(jìn)2，火架進(jìn)3參數(shù)，進(jìn)行加熱。</p><p>　　（6）關(guān)氧氣，送火架進(jìn)4，關(guān)氫氣，再先后打開和關(guān)閉氫氣、氧氣，進(jìn)行加熱。</p><p>　?。?）等加熱完之后，關(guān)閉主軸電機(jī)。<

40、;/p><p>　?。?）夾模前進(jìn)，進(jìn)行夾模定型，等夾緊后延時(shí)一段時(shí)間，然后吹氮?dú)?，同時(shí)送尾倉(cāng)歸零和火架歸零參數(shù)。</p><p>　　（9）關(guān)氮?dú)?，夾模后退。</p><p>　?。?0）尾倉(cāng)和火架歸零。</p><p>　　2.2.2 玻璃成型機(jī)的控制氣路圖</p><p>　　圖2-1 玻璃成型機(jī)的氣路控制圖<

41、/p><p>　　2.3 系統(tǒng)的控制方案</p><p>　　根據(jù)以上分析,設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制總體方案如圖2-2所示：</p><p><b>　　尾架電機(jī)</b></p><p><b>　　火架電機(jī)</b></p><p><b>　　控制對(duì)象</b><

42、/p><p>　　圖2-2 玻璃成型機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　上位機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的CPU模板，下位機(jī)采用單軸步進(jìn)電機(jī)定位模板，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，具有良好的硬件通用性和高的性能價(jià)格比。CPU模板完成加工程序流程控制功能和人機(jī)界面交互功能，具有手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)模式下可借助操作員面板完成機(jī)械調(diào)試，更換規(guī)格等操作任務(wù)，此時(shí)若電機(jī)處于通電狀態(tài)下，則一些基本任務(wù)不宜實(shí)現(xiàn)

43、，所以利用兩個(gè)輸出點(diǎn)對(duì)電機(jī)的使能進(jìn)行控制，從而可以自由的移動(dòng)軸。自動(dòng)模式下，CPU模板完成順序控制的加工任務(wù)。定位模板作為下位機(jī)完成尾架和火架的位置控制。CPU模板通過(guò)內(nèi)部總線與定位模板實(shí)現(xiàn)通訊。由CPU將需要的運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)總線傳遞給定位模板，并根據(jù)接收到的反饋信息判斷其執(zhí)行情況。定位模板根據(jù)接收到的代碼執(zhí)行相應(yīng)的程序，從而完成按規(guī)定速度、距離的定位，尤其在均勻加熱石英管的過(guò)程中，對(duì)尾架和火架協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的速度、加速度和距離參數(shù)要求很高，這

44、也正是使用分級(jí)控制策略的目的：將運(yùn)動(dòng)控制作為普通的開關(guān)量處理，既簡(jiǎn)化了上位機(jī)的控制任務(wù)，又很好的實(shí)現(xiàn)了定位功能。</p><p>　　2.4 主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu) </p><p>　　2.4.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　1.帶有二級(jí)齒輪變速的主傳動(dòng) 主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)齒輪變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速系列。</p><p>　　2.通過(guò)

45、帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)</p><p>　　3.用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸 這是上兩種方式的混合傳動(dòng)，具有上述兩種性能。</p><p>　　4.由主軸電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng) 電動(dòng)機(jī)與主軸用聯(lián)軸器同軸連接。用伺服電機(jī)的無(wú)極調(diào)速直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，這種方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體和主軸結(jié)構(gòu)，有效的提高了主軸件的剛性。</p><p>　　5.電主軸 其轉(zhuǎn)子和主軸合二為一，其有點(diǎn)是主軸部

46、件結(jié)構(gòu)更緊湊，質(zhì)量小，慣性小，可提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性。</p><p>　　以上五種是常用的傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，本課題玻璃成型機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)直接帶動(dòng)齒輪，再通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過(guò)滾珠絲杠將軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榈都艿闹本€運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示；</p><p>　　圖2-3 玻璃成型機(jī)器整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.4.2 移動(dòng)系統(tǒng)</p>

47、<p>　　移動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：</p><p>　　1.高傳動(dòng)剛度 移動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的高傳動(dòng)剛度主要取決于絲桿螺母副（直線運(yùn)動(dòng)）或蝸輪蝸桿（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）及其支承部件的剛度。剛度不足與摩擦阻力一起會(huì)導(dǎo)致工作臺(tái)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象以及造成反向死區(qū)，影響傳動(dòng)準(zhǔn)確性?？s短傳動(dòng)鏈，合理選擇絲桿的尺寸以及對(duì)絲桿螺母副及支承部件等預(yù)緊是提高傳動(dòng)剛度的有效途徑。</p><p>　　2.高諧振 為提高移

48、動(dòng)系統(tǒng)的抗振性，應(yīng)使機(jī)械機(jī)構(gòu)具有高的固有頻率和合適的阻尼，一般要求機(jī)械傳動(dòng)的固有頻率應(yīng)高于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)固有頻率的2~3倍。</p><p>　　3.低摩擦 移動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，快速響應(yīng)特性好，必須減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差，在移動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中，在移動(dòng)傳動(dòng)中現(xiàn)普遍采用滾珠絲桿螺母副。</p><p>　　4.低慣量 移動(dòng)系統(tǒng)由于經(jīng)常需進(jìn)行起動(dòng)、停止、變速或反向，若

49、機(jī)械傳動(dòng)裝置慣量大，會(huì)增大負(fù)載并使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差。因此在滿足強(qiáng)調(diào)與剛度的前提下，應(yīng)盡可能減少運(yùn)動(dòng)部件的重量以及各傳動(dòng)部件對(duì)指令的快速響應(yīng)能力。</p><p>　　5.無(wú)間隙 機(jī)械間隙是造成移動(dòng)系統(tǒng)反向死區(qū)的另一主要原因，因此對(duì)傳動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：齒輪副、絲桿螺母副、聯(lián)軸器及其支承部件等等均應(yīng)采用消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。</p><p>　　3 玻璃成型機(jī)的傳動(dòng)及組件設(shè)計(jì)</p>

50、;<p>　　為確保移動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出了無(wú)間隙、低磨擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率能及有適宜的阻尼比的要求。為了達(dá)到這些要求，采取主要措施如下：</p><p>　　1.盡量采用低摩擦的傳動(dòng)，如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠等，以減少摩擦力。</p><p>　　2.選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺(tái)盡可能大地加速，

51、以達(dá)到跟蹤指令，系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡量小的要求。</p><p>　　3.縮短傳動(dòng)鏈以及預(yù)緊的辦法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采用大扭矩寬調(diào)速的直流電機(jī)與絲杠直接聯(lián)接，應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)絲杠副，絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的，并可用預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。</p><p>　　4.盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向死區(qū)誤差。如采用消除間隙的聯(lián)軸器（如用加錐銷固定的聯(lián)軸套

52、，用鍵加頂絲緊固的聯(lián)軸套以及用無(wú)扭轉(zhuǎn)間隙的撓性聯(lián)軸器等），采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等。</p><p>　　3.1滾珠絲杠螺母副</p><p>　　3.1.1工作原理與結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖3-1所示，絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽

53、兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。</p><p>　　圖3-1滾珠絲桿副結(jié)構(gòu)</p><p>　　滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)二種。</p><p>　　內(nèi)循環(huán) 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲桿表面保持接觸，在螺母的側(cè)面孔內(nèi)裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過(guò)絲桿的螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成

54、一個(gè)循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有2~4個(gè)滾珠用反向器，并沿螺母圓周均勻分布。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足之處是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。</p><p>　　外循環(huán) 外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上看，外循環(huán)有以下三種形式，即螺旋槽式、插管式和端蓋式。圖6-23為端蓋式循環(huán)和插管循環(huán)原理圖。&l

55、t;/p><p>　　3.1.2滾珠絲杠副的主要尺寸、精度等級(jí)</p><p>　　1.主要尺寸 滾珠絲杠副的主要尺寸及其計(jì)算公式見表。</p><p>　　2.精度等級(jí) JB316.2—82《滾珠絲杠副精度》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為六個(gè)等級(jí)：C、D、E、F、G、H。C級(jí)最高，H級(jí)最低。滾珠絲杠副精度包括各元件的制造精度和裝配后的綜合精度，如：絲杠公稱直徑尺寸變動(dòng)量、絲杠和螺母

56、的表面粗糙度、絲杠大徑對(duì)螺紋軸線的徑向圓跳動(dòng)、導(dǎo)程誤差等。各等級(jí)對(duì)各項(xiàng)均有公差要求。</p><p>　　為了提高經(jīng)濟(jì)性，按實(shí)際使用的導(dǎo)程精度要求，在每一精度等級(jí)內(nèi)再分項(xiàng)，用以規(guī)定各精度等級(jí)的檢查項(xiàng)目。項(xiàng)目1~5表示導(dǎo)程精度檢驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)定內(nèi)容，未指定的檢驗(yàn)項(xiàng)目，其誤差值（偏差值）不超過(guò)下一等級(jí)的規(guī)定值，H級(jí)不作規(guī)定。例如D3表示只檢驗(yàn)3個(gè)項(xiàng)目，其余2個(gè)項(xiàng)目不得超過(guò)E級(jí)的規(guī)定。</p><p&g

57、t;　　數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和精密儀器用于移動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求，可選用C、D、E級(jí)等；一般動(dòng)力傳動(dòng)，其精度等級(jí)偏低，可選用F、G級(jí)等。各類型機(jī)械精度等級(jí)要求。</p><p>　　3.1.3滾珠絲杠副的安裝</p><p>　　絲杠的軸承組合及軸承座、螺母座以及其它零件的連接剛性，對(duì)滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度和精度都有很大影響，需在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)認(rèn)真考慮。為了提高軸向剛度

58、，絲杠支承</p><p>　　表3-1 滾珠絲杠副的主要尺寸及其計(jì)算公式</p><p>　　表3-2滾珠絲杠副精度等級(jí)導(dǎo)程公差</p><p>　　表3-3導(dǎo)程精度檢驗(yàn)項(xiàng)目</p><p>　　常用推力軸承為主的軸承組合，僅當(dāng)軸向載荷很小時(shí)，才用向心推力軸承。表3-5中列出了四種典型支承方式及其特點(diǎn)。</p><p&g

59、t;　　除表中所列特點(diǎn)外，當(dāng)滾珠絲杠副工作時(shí)，因受熱（摩擦及其它熱源）而伸長(zhǎng)，它對(duì)第一種支承方式的預(yù)緊軸承將會(huì)引起卸載，甚至產(chǎn)生軸向間隙，此時(shí)與第三、四種支承方式類似，但對(duì)第二種支承方式，其卸載結(jié)果可能在兩端支承中造成預(yù)緊力的不對(duì)稱，且只能允許在某個(gè)范圍內(nèi)，即要嚴(yán)格限制其溫升，故這種高剛度、高精度的支承方式更適宜于精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。普通機(jī)械常用第三、四種方案，其費(fèi)用比較低廉，前者用于長(zhǎng)絲杠，后者用于短絲杠。</p><

60、;p><b>　　3.2 齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 優(yōu)缺點(diǎn)及分類</p><p>　　齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于傳遞空間任意兩軸或多軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。</p><p>　　齒輪機(jī)

61、構(gòu)主要缺點(diǎn)：制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，不宜用于兩軸間距離較大的場(chǎng)合。</p><p>　　表3-4 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類</p><p>　　圖3-2平行軸齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）</p><p>　　3.2.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　在齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，一般要滿足以下兩個(gè)基本要求：</p>

62、<p>　　1. 傳動(dòng)平穩(wěn)--在傳動(dòng)中保持瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)及噪音盡量小。</p><p>　　2.承載能力大--在尺寸小、重量輕的前提下，要求輪齒的強(qiáng)度高、耐磨性好及壽命長(zhǎng)。</p><p>　　齒輪材料對(duì)齒輪的承載能力和結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，合理選擇齒輪材料是設(shè)計(jì)重要內(nèi)容之一。選擇齒輪材料應(yīng)考慮如下要求：齒面應(yīng)有足夠的硬度，保證齒面抗點(diǎn)蝕、抗磨損、抗膠合和抗

63、塑性變形的能力；輪齒芯部應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，保證齒根抗彎曲能力；此外，還應(yīng)具有良好的機(jī)械加工和熱處理工藝性；以及經(jīng)濟(jì)性等要求</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)齒輪: 基本參數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值，具有標(biāo)準(zhǔn)的齒頂高和齒根高，分度圓齒厚等于齒槽寬的直齒圓柱齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，不能同時(shí)具備上述特征的直齒輪都是非標(biāo)準(zhǔn)齒輪。標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何尺寸公式見圖3-3.</p><p>　　圖3-3標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算公式</p&g

64、t;<p>　　幾何參數(shù)的選擇對(duì)齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸和傳動(dòng)質(zhì)量有很大影響，。在滿足強(qiáng)度條件下，應(yīng)合理選擇。</p><p><b>　　(1) 齒數(shù)比u</b></p><p>　　為了避免齒輪傳動(dòng)的尺寸過(guò)大，齒數(shù)比u不宜過(guò)大，一般取u≤7。當(dāng)要求傳動(dòng)比大時(shí)，可以采用兩級(jí)或多級(jí)齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　(2) 模數(shù)m和小齒輪齒數(shù)z

65、1</p><p>　　模數(shù)m直接影響齒根彎曲強(qiáng)度，而對(duì)齒面接觸強(qiáng)度沒有直接影響。用于傳遞動(dòng)力的齒輪，一般應(yīng)使m>1.5～2mm,以防止過(guò)載時(shí)輪齒突然折斷。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)齒輪zmin≥17，若允許輕微根切或采用變位齒輪，zmin可以少到14或更少。</p><p>　　對(duì)于閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度確定小齒輪直徑d1后，在滿足抗彎疲勞強(qiáng)度的

66、前提下，宜選取較小的模數(shù)和較多的齒數(shù)，以增加重合度，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，降低齒高，減輕齒輪重量，并減少金屬切削量。通常取z1=20～40。對(duì)于高速齒輪傳動(dòng)還可以減小齒面相對(duì)滑動(dòng)，提高抗膠合能力。</p><p>　　對(duì)于閉式硬齒面和開式齒輪傳動(dòng)，承載能力主要取決于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，模數(shù)不宜太小，在滿足接觸疲勞強(qiáng)度的前提下，為避免傳動(dòng)尺寸過(guò)大，z1應(yīng)取較小值，一般取z1＝17～20。</p><p

67、>　　配對(duì)齒輪的齒數(shù)以互質(zhì)數(shù)為好，至少不要成整數(shù)比，以使所有齒輪磨損均勻并有利于減小振動(dòng)。</p><p>　　(3) 齒寬系數(shù)Fd</p><p>　　當(dāng)載荷一定時(shí)，F(xiàn)d選大值，可減小齒輪直徑和中心距，使傳動(dòng)更緊湊。但齒寬將增大，載荷沿齒向分布不均勻現(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)重。因此應(yīng)合理選擇Fd。對(duì)于閉式固定傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)，當(dāng)齒輪精度高并軸的剛度大時(shí)，可選較大的值Fd。一般可參考齒寬系數(shù)Fd的

68、推薦值選取</p><p>　　對(duì)于基于中心距的齒寬系數(shù)Fa（＝b/a）, 與 的關(guān)系為Fd=Fa(u+1)/2（外嚙合），設(shè)計(jì)時(shí)可換算。</p><p>　　為保證裝配后的接觸寬度，通常取小齒輪齒寬b1比大齒輪齒寬b2大５～１０mm，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)取b=b2大。</p><p>　　圖3-4相對(duì)軸承位置的齒面硬度</p><p><b&g

69、t;　　(4) 變位系數(shù)x</b></p><p>　　采用變位齒輪傳動(dòng)的主要目的：提高齒輪強(qiáng)度，改善傳動(dòng)質(zhì)量，避免根切，湊中心距等。為了實(shí)現(xiàn)這些目的，必須合理選擇變位系數(shù)。以下介紹一種線圖法，首先根據(jù)使用要求，以齒數(shù)和zS(=z1+z2)在圖外嚙合齒輪變位系數(shù)選擇范圍a上選擇適當(dāng)?shù)目傋兾幌禂?shù)xS(=x1+x2)。然后用圖外嚙合齒輪變位系數(shù)選擇范圍b分配變位系數(shù)x1和x2。即以zS/2和zS/2的坐標(biāo)

70、值求得交點(diǎn)，過(guò)交點(diǎn)按相鄰的兩條射線L作射線，再分別過(guò)橫坐標(biāo)z1和z2作垂線與該射線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為變位系數(shù)x1和x2的值。</p><p>　　圖示為一對(duì)作平面嚙合的齒輪，兩輪的齒廓曲線分別為G1和G2。設(shè)輪1繞軸O1以角速度ω1轉(zhuǎn)動(dòng)，輪2繞軸O2以角速度ω2轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中點(diǎn)K為兩齒廓的接觸點(diǎn)，過(guò)點(diǎn)K作兩齒廓的公法線nn，公法線nn與連心線O1O2交于點(diǎn)C。由三心定理可知，點(diǎn)C是兩輪的相對(duì)速度瞬心，故有：<

71、;/p><p><b>　　由此可得：</b></p><p>　　在齒輪嚙合原理中，將點(diǎn)C稱為嚙合節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)稱節(jié)點(diǎn)。i12稱為傳動(dòng)比。 </p><p>　　由以上分析可知：一對(duì)齒廓在任一位置嚙合時(shí)，過(guò)接觸點(diǎn)作齒廓公法線，必通過(guò)節(jié)點(diǎn)P，它們的傳動(dòng)比與連心線O1O2被節(jié)點(diǎn)C所分成兩個(gè)線段成反比。這一規(guī)律稱為齒廓嚙合基本定律。</p&g

72、t;<p>　　作固定傳動(dòng)比傳動(dòng)齒廓必須滿足的條件</p><p>　　通常齒輪傳動(dòng)要求兩輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng)，則由式　　　　　　　　</p><p>　　可得節(jié)點(diǎn)C為固定點(diǎn)。由此得到兩輪作定傳動(dòng)比傳動(dòng)時(shí)，其齒廓必須滿足的條件：無(wú)論兩齒廓在何處接觸，過(guò)接觸點(diǎn)作兩齒廓的公法線必須通過(guò)固定節(jié)點(diǎn)C。節(jié)點(diǎn)C在兩輪運(yùn)動(dòng)平面上的軌跡是兩個(gè)圓，稱為齒輪的節(jié)圓。因?yàn)閮奢喸诠?jié)點(diǎn)C處的相對(duì)速度等于

73、零，所以一對(duì)齒輪的嚙合傳動(dòng)可以視為其節(jié)圓的純滾動(dòng)。</p><p>　　圖3-5 齒輪嚙合傳動(dòng)示意圖</p><p>　　設(shè)兩輪節(jié)圓半徑分別為r1'和r2'，則</p><p>　　由以上得：小齒輪與大齒輪都選用40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。熱處理級(jí)別均為MQ。傳動(dòng)比設(shè)為i=1.25。</p><p><b>　　3

74、.3 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸組成主要由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬(wàn)向節(jié)叉組成。傳動(dòng)軸中一般設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)長(zhǎng)度的變化。為了減小滑動(dòng)花鍵的軸向滑動(dòng)阻力和磨損，有時(shí)對(duì)花鍵齒進(jìn)行磷化處理或噴涂尼龍層；有的則在花鍵槽中放入滾針、滾柱或滾珠等滾動(dòng)元件，以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，提高傳動(dòng)效率。但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。有時(shí)對(duì)于有嚴(yán)重沖擊載荷的傳動(dòng)，還采用具有彈性

75、的傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸上的花鍵應(yīng)有潤(rùn)滑及防塵措施，花鍵齒與鍵槽間隙不宜過(guò)大，且應(yīng)按對(duì)應(yīng)標(biāo)記裝配，以免裝錯(cuò)破壞傳動(dòng)軸總成的動(dòng)平衡。</p><p>　　傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度和夾角及它們的變化范圍由汽車總布置設(shè)計(jì)決定。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在傳動(dòng)軸長(zhǎng)度處在最大值時(shí)，花鍵套與軸有足夠的配合長(zhǎng)度；而在長(zhǎng)度處在最小時(shí)不頂死。傳動(dòng)軸夾角的大小直接影響到萬(wàn)向節(jié)十字軸和滾針軸承的壽命、萬(wàn)向傳動(dòng)的效率和十字軸旋轉(zhuǎn)的不均勻性。</p><

76、;p>　　圖3-6 傳動(dòng)主軸實(shí)物圖</p><p>　　在長(zhǎng)度一定時(shí)，傳動(dòng)軸斷面尺寸的選擇應(yīng)保證傳動(dòng)軸有足夠的強(qiáng)度和足夠高的臨界轉(zhuǎn)速。所謂臨界轉(zhuǎn)速，就是當(dāng)傳動(dòng)軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲固有振動(dòng)頻率時(shí)，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動(dòng)軸折斷時(shí)的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為 </p><p>　　式中，nk為傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速(r／min)；LC為傳動(dòng)軸長(zhǎng)度(mm)，即兩萬(wàn)向節(jié)中心之

77、間的距離；dc和Dc分別為傳動(dòng)軸軸管的內(nèi)、外徑(mm)</p><p>　　在設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸時(shí)，取安全系數(shù)K=nk／nmax=1.2～2.0，K=1．2用于精確動(dòng)平衡、高精度的伸縮花鍵及萬(wàn)向節(jié)間隙比較小時(shí)，nmax為傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速(r／min)。</p><p>　　由式(4—13)可知，在Dc和Lc相同時(shí)，實(shí)心軸比空心軸的臨界轉(zhuǎn)速低，且費(fèi)材料。另外，當(dāng)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度超過(guò)1．5m時(shí)，為了提高nk

78、以及總布置上的考慮，常將傳動(dòng)軸斷開成兩根或三根，萬(wàn)向節(jié)用三個(gè)或四個(gè)，而在中間傳動(dòng)軸上加設(shè)中間支承。</p><p>　　傳動(dòng)軸軸管斷面尺寸除滿足臨界轉(zhuǎn)速的要求外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。軸管的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 τc 應(yīng)滿足</p><p>　　式中，[τc]為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，為300MPa；其余符號(hào)同前</p><p>　　對(duì)于傳動(dòng)軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)算其扭轉(zhuǎn)切應(yīng)

79、力Th，許用切應(yīng)力一般按安全系數(shù)為2～3確定，即式中，dh為花鍵軸的花鍵內(nèi)徑</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵采用矩形花鍵時(shí)，齒側(cè)擠壓應(yīng)力為</p><p>　　式中，K′為花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)，K′=1．3～1．4；Dh和dh分別為花鍵外徑和內(nèi)徑；Lh為花鍵的有效工作長(zhǎng)度；no 為花鍵齒數(shù)。</p><p>　　對(duì)于齒面硬度大于35HRC的滑動(dòng)花鍵，齒側(cè)許用

80、擠壓應(yīng)力為2550MPa；對(duì)于不滑動(dòng)花鍵，齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力為50～100MPa。漸開線花鍵應(yīng)力的計(jì)算方法與矩形花鍵相似，只是計(jì)算的作用面是按其工作面的投影進(jìn)行。</p><p>　　傳動(dòng)軸總成不平衡是傳動(dòng)系彎曲振動(dòng)的一個(gè)激勵(lì)源，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪聲。萬(wàn)向節(jié)中十字軸的軸向竄動(dòng)、傳動(dòng)軸滑動(dòng)花鍵中的間隙、傳動(dòng)軸總成兩端連接處的定心精度、高速回轉(zhuǎn)時(shí)傳動(dòng)軸的彈性變形、傳動(dòng)軸上點(diǎn)焊平衡片時(shí)的熱影響等因素，都能

81、改變傳動(dòng)軸總成的不平衡度。提高滑動(dòng)花鍵的耐磨性和萬(wàn)向節(jié)花鍵的配合精度、縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度增加其彎曲剛度，都能降低傳動(dòng)軸的不平衡度。為了消除點(diǎn)焊平衡片的熱影響，應(yīng)在冷卻后再進(jìn)行動(dòng)平衡檢驗(yàn)。傳動(dòng)軸的不平衡度，對(duì)于轎車，在3000～6000r／min時(shí)應(yīng)不大于25～35g·cm；對(duì)于貨車，在1000～4000r／min時(shí)不大于50～100g·cm。另外，傳動(dòng)軸總成徑向全跳動(dòng)應(yīng)不大于0．5～0．8mm。</p>&

82、lt;p>　　3.4 縱向移動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　3.4.1縱向移動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　縱向移動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 縱向移動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.4.2縱向移動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.2.1材料的選擇及傳動(dòng)參數(shù)<

83、/p><p>　　小齒輪與大齒輪都選用40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。熱處理級(jí)別均為MQ。傳動(dòng)比設(shè)為i=1.25。</p><p>　　3.4.2.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p><b>　　1.初步計(jì)算</b></p><p><b>　　傳遞功率</b></p><p&g

84、t;　　P1=Peη1=1.2KW</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T1=9.55×106 =15917N·m （式3.1）</p><p>　　齒寬系數(shù) 查表得φb=1.1</p><p>　　接觸疲勞

85、極限 查表得σHlim1=700MPa</p><p>　　初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力</p><p>　　[σH1]=0.9σHlim1=630MPa</p><p>　　Ad值， 查表12.16取Ad=85</p><p>　　初步計(jì)算的小齒輪直徑</p><

86、;p>　　d1≥Ad （式3.2） </p><p>　　所以取小齒輪分度圓直徑 d1=58</p><p>　　初步齒寬 b= 20mm</p><p><b>　　2.校核計(jì)算</b&

87、gt;</p><p><b>　　圓周速度</b></p><p><b>　　v=m/s</b></p><p>　　精度等級(jí) 查表選精度等級(jí)6級(jí)</p><p>　　齒數(shù)和模數(shù) 初取齒數(shù)z1=30，z2=i·z1=38</p><p&

88、gt;<b>　　由表，取m=2</b></p><p>　　使用系數(shù)查表12.9， 取KA=1.5</p><p>　　動(dòng)載系數(shù)由圖12.9， 取KV=1.2</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10先求</p><p><b>　?。ㄊ?.3）</b&g

89、t;</p><p><b>　　<100</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　由此得 </b></p><p>　　齒輪載荷分布系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[10],由表</p><p><b&g

90、t;　　（式3.4）</b></p><p>　　=1.7+0.16+0.16××66</p><p>　　=1.7+0.207+0.04=1.95</p><p>　　載荷系數(shù) （式3.5）</p><p>　　=1.5×1.2

91、×1.35×1.95</p><p><b>　　=4.74</b></p><p>　　彈性系數(shù) 查表得 </p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查表得 =2.5</p><p>　　接觸最小安全系數(shù) 由表得

92、 =1.05</p><p>　　總工作時(shí)間 =10×300×8×0.2=4800h</p><p>　　假設(shè)工作時(shí)間為10年</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表，估計(jì)<,</p><p><b>　　則指數(shù)m=8.78&

93、lt;/b></p><p><b>　?。ㄊ?.6）</b></p><p>　　=60×1×1000×4800×（</p><p><b>　　×0.5+）</b></p><p><b>　　=5.79×</b&

94、gt;</p><p>　　所以原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。</p><p>　　接觸壽命系數(shù) </p><p>　　許用接觸應(yīng)力 </p><p>　　驗(yàn)算 （式3.7）</p><p&g

95、t;　　=189.8×2.5×0.86×</p><p><b>　　=684〈</b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)</p><p><b>　　再進(jìn)行驗(yàn)算</b></p><p>　　3.確定傳動(dòng)主要

96、尺寸</p><p>　　實(shí)際分度園直徑d </p><p>　　因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整</p><p>　　故分度圓直徑不會(huì)改變，即</p><p><b>　　2×30=60</b></p><p>　　中心距 a

97、 </p><p>　　齒寬b=20mm </p><p>　　3.4.2.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　重合度系數(shù) =0.25+</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 由表得，=</p

98、><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p><p>　　由圖得 </p><p>　　載荷系數(shù)K </p><p>　　齒形系數(shù) 由圖得 </p><p>　　應(yīng)力修

99、正系數(shù) 由圖得 </p><p>　　彎曲疲勞極限 由圖得 </p><p>　　彎曲最小安全系數(shù) 由圖得 =1.25</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表，估計(jì)，

100、則指數(shù)</p><p><b>　　M=49.91</b></p><p><b>　?。ㄊ?.8）</b></p><p><b>　　×0.5+</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　原估

101、計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確</p><p>　　彎曲壽命系數(shù) 由圖得 </p><p>　　尺寸系數(shù) 由圖得 =1.0</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 </p><p><b>　　=456Mpa

102、</b></p><p><b>　　=349MPa</b></p><p>　　驗(yàn)算 （式3.9）</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=166.54Mpa</p><

103、p><b>　　=162MPa</b></p><p>　　傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核</p><p><b>　　3.5橫向移動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　3.5.1橫向移動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　橫向移動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3-8所示：</p><p&g

104、t;　　圖3-8 縱向移動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.5.2橫向移動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.2.1材料的選擇及傳動(dòng)參數(shù)</p><p>　　小齒輪與大齒輪都選用40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。熱處理級(jí)別均為MQ。傳動(dòng)比設(shè)為i=1.7。</p><p>　　3.5.2.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p>

105、<p><b>　　1.初步計(jì)算</b></p><p><b>　　傳遞功率</b></p><p>　　P1=Peη1=1.2KW</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　T1=9.55×106 =15914N·mm&l

106、t;/p><p>　　齒寬系數(shù) 查表得φb=1.1</p><p>　　接觸疲勞極限 由圖得σHlim1=660MPa</p><p>　　初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力</p><p>　　[σH1]=0.9σHlim1=630MPa</p><p>　　Ad值，

107、 查表取Ad=85</p><p>　　初步計(jì)算的小齒輪直徑</p><p>　　d1≥Ad </p><p>　　所以取小齒輪分度圓直徑 d1=42</p><p>　　初步齒寬

108、 b=φdd1=50mm</p><p><b>　　2.校核計(jì)算</b></p><p><b>　　圓周速度</b></p><p><b>　　v=m/s</b></p><p>　　精度等級(jí) 查表選精度等級(jí)6級(jí)</p><p>　　齒數(shù)和模數(shù)

109、 初取齒數(shù)z1=21，z2=i·z1=38</p><p><b>　　由表，取m=2</b></p><p>　　使用系數(shù)查表， 取KA=1.5</p><p>　　動(dòng)載系數(shù)由圖， 取KV=1.2</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù)

110、 由表先求</p><p><b>　　<100</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　由此得 </b></p><p>　　齒輪載荷分布系數(shù) 由表得</p><p>　　=1.7+0.1

111、6×+0.16××50</p><p>　　=1.7+0.12+0.008=1.8</p><p>　　載荷系數(shù) </p><p>　　=1.5×1.2×1.35×1.95</p><p><b>　　=4.74</b>&l

112、t;/p><p>　　彈性系數(shù) 由表得 </p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由表得 =2.5</p><p>　　接觸最小安全系數(shù) 由表得 =1.05</p><p>　　總工作時(shí)間 =10×

113、;300×8×0.2=4800h</p><p>　　假設(shè)工作時(shí)間為10年</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表，估計(jì)<,</p><p><b>　　則指數(shù)m=8.78</b></p><p>　　=60×1×1000×4800

114、15;（</p><p><b>　　×0.5+）</b></p><p><b>　　=5.79×</b></p><p>　　原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確</p><p>　　接觸壽命系數(shù) 由圖得 </p><p&g

115、t;　　許用接觸應(yīng)力 </p><p>　　驗(yàn)算 </p><p>　　=189.8×2.5×0.86×</p><p><b>　　=684〈</b></p><p>　　計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)

116、整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算</p><p>　　3.確定傳動(dòng)主要尺寸</p><p>　　實(shí)際分度園直徑d 因模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，齒數(shù)已重新確定，但并未圓整，</p><p>　　故分度圓直徑不會(huì)改變，即</p><p><b>　　2×21=42</b></p><p>

117、;　　中心距 a </p><p>　　齒寬b=20mm </p><p>　　3.5.2.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　重合度系數(shù) =0.25+</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù)

118、 </p><p><b>　　=</b></p><p>　　齒向載荷分布系數(shù) </p><p>　　載荷系數(shù)K </p><p>　　齒形系數(shù) </p>&l

119、t;p>　　應(yīng)力修正系數(shù) </p><p>　　彎曲疲勞極限 </p><p>　　彎曲最小安全系數(shù) =1.25</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由表，估計(jì)，則指數(shù)

120、</p><p><b>　　M=49.91</b></p><p><b>　　×0.5+</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確</p><p>　　彎曲壽命系數(shù)

121、 由圖得 </p><p>　　尺寸系數(shù) =1.0</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 </p><p><b>　　=456Mpa</b></p><p><b>　　=349MPa</b><