自動(dòng)涂膠機(jī)設(shè)計(jì)論文說(shuō)明書(shū)

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGEIII目錄TOC\o"1-3"\h\u10596摘要 I6170Abstract II9322第1章緒論 113906第2章自動(dòng)涂膠機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3234222.1設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容 374202.2設(shè)計(jì)要求 3164922.3自動(dòng)涂膠機(jī)方案的擬訂 3280462.4技術(shù)參數(shù) 4292522.5本章小結(jié) 62179第3章自動(dòng)涂膠機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 7160193.1步進(jìn)電機(jī)的選擇 7164263.1.1Z相電機(jī)校核 8259843.1.2X、Y向電機(jī)校核 9304273.2變速齒輪的設(shè)計(jì) 10326783.2.1傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10112293.2.2幾何尺寸的計(jì)算 1071373.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇 11216403.3.1X向滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的選取 1172763.3.2滾動(dòng)體的尺寸和數(shù)量 1129173.3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度 12220143.3.4額定壽命計(jì)算 12116073.3.5滾動(dòng)直線導(dǎo)軌動(dòng)載荷計(jì)算 13186363.3.6接觸強(qiáng)度計(jì)算 14320273.3.7Y向?qū)к壍倪x取 15190963.4滾珠絲杠副的選擇 15265173.4.1滾珠絲杠副的特點(diǎn) 15292353.4.2滾珠絲杠螺母副類(lèi)型選擇 1660903.4.3滾珠絲杠副的安裝 16225593.4.4滾珠絲杠副的保護(hù) 17162543.4.5滾珠絲杠副的主要參數(shù) 1774783.4.6滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算 17250253.4.7最大動(dòng)負(fù)載C的計(jì)算及主要尺寸初選 18285363.4.8Z向絲杠的選取 2258803.4.9滾動(dòng)軸承壽命校核 22180413.5本章小結(jié) 2415911第4章自動(dòng)涂膠機(jī)輔助設(shè)計(jì) 2571664.1工件的夾具設(shè)計(jì) 25280344.1.1確定定位方案,設(shè)計(jì)定位元件 26191514.1.2自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的選取 26175514.1.3夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27196554.1.4定位誤差分析計(jì)算 3052234.1.5氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 3168184.2供膠系統(tǒng)中對(duì)膠棒夾具的設(shè)計(jì) 33140284.3涂膠彎臂的螺栓強(qiáng)度校核： 34171924.4本章小結(jié) 3529495第5章硬件及接口電路的設(shè)計(jì) 36155105.1概述 3623115.2控制系統(tǒng)的基本硬件組成 36190675.3PLC的控制電路組成介紹 36287915.4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 37123035.5傳感器的選擇及與PLC接線說(shuō)明 3974555.5.1光電傳感器的選擇 39211445.5.2壓力傳感器的選擇 3969425.5.3傳感器和PLC的接線說(shuō)明 40107355.6本章小結(jié) 406849結(jié)論 4111558參考文獻(xiàn) 4220826致謝 43摘要近年來(lái)，隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化有了非常大的發(fā)展,自動(dòng)涂膠機(jī)在我國(guó)機(jī)械設(shè)備的裝配與維修中得到了廣泛的應(yīng)用，這不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也節(jié)省了能源和材料。尤其是在汽車(chē)行業(yè)，對(duì)汽車(chē)零部件的結(jié)合面有一定的密封性要求,其結(jié)合面都需要涂膠，涂膠的精度對(duì)于汽車(chē)的性能至關(guān)重要，自然的對(duì)自動(dòng)涂膠機(jī)提出了更高的要求。以往涂膠都是靠工人的手工來(lái)完成，涂膠效率極低，而且很難保證涂膠的均勻性和膠體的厚度。自動(dòng)涂膠機(jī)既能保證涂膠的均勻性而又能有效的節(jié)省材料，從而大大提高了工作效率和工作質(zhì)量，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此針對(duì)不同的工作需要,自動(dòng)涂膠機(jī)可以采用框架式機(jī)器人或多自由度機(jī)器人來(lái)對(duì)結(jié)合面進(jìn)行涂膠，同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也意味著，每天給國(guó)家企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。采用自動(dòng)涂膠機(jī)可以快速準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、清潔地完成涂膠工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：密封；涂膠；框架式機(jī)器人；自動(dòng)涂膠機(jī)PAGEPAGEIVAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofproductionandtechnology,electromechanicalintegrationhasmadegreatdevelopment,automaticgluemachineintheassemblyandmaintenanceofmechanicalequipmenthasbeenwidelyused,notonlyraisedthelaborproductivity,butalsosavetheenergyandmaterials.Thecarindustry,inparticular,toautopartsjointsealingrequirementstoacertainextent,thejointsurfaceneedglue,gluetheaccuracyontheperformanceofthecarisessential,naturalputsforwardhigherrequirementsonautomaticgluemachine.Beforecoatingisdonerelyonmanualworkersin,coatingefficiencyisextremelylow,anditisdifficulttoguaranteetheuniformityofcoatingandthethicknessofthecolloid.Automaticgluemachinebothcanguaranteetheuniformityofcoatingandcaneffectivelysavematerials,greatlyimprovingtheworkefficiencyandworkquality,reducethelaborintensityofworkers.Thereforeinaccordancewiththeneedofdifferentjobs,automaticgluemachineframetyperobotormoredegreesoffreedomrobotcanbeusedtoimplementthejointsurfaceforcoating,atthesametime,theapplicationofthistechnologymeansthateverydaytothestateenterprisetobringthehugeeconomicbenefits.Adoptsautomaticgluemachinecanbedonequick,accurate,economic,cleancoatingprocess,improveproductquality,reduceproductioncosts.Keywords：Tight；gluing；Frametyperobot；AutomaticgluemachinePAGEPAGE44緒論1.1課題背景及意義隨著粘接材料、粘接劑施工技術(shù)的發(fā)展，很多產(chǎn)品生產(chǎn)工藝發(fā)生了變革，就以汽車(chē)為例，大多數(shù)機(jī)械固定的零件和裝飾件已被改為粘接工藝，例如汽車(chē)的車(chē)燈罩、內(nèi)飾件、揚(yáng)聲器等裝配，新工藝的采用很好的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。由于粘接技術(shù)的推廣，手工涂膠勞動(dòng)力密集，勞動(dòng)率低，涂膠質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題愈加突出，尤其是在某些要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，傳統(tǒng)手工涂膠很難達(dá)到要求，而在競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈的今天，人們對(duì)性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，企業(yè)已然不能再用降低要求以減少?gòu)U品及廢品費(fèi)用，而采用技術(shù)先進(jìn)的自動(dòng)化涂膠設(shè)備是企業(yè)的唯一選擇。于是，有些企業(yè)選擇了用機(jī)器人，機(jī)器人為用戶提供具有較大柔性化的自動(dòng)化涂膠方式，但使用機(jī)器人并非隨意而為，它不但一次投資大，還需要專業(yè)人員來(lái)維護(hù)保養(yǎng)，尤其在調(diào)試初期，工程師有時(shí)不得不為一小段膠型進(jìn)行上百次反復(fù)修改參數(shù)，調(diào)試工作量大，調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)大量人力物力，機(jī)器人的維護(hù)費(fèi)用也相當(dāng)高。實(shí)際上，盡管機(jī)器人具有較大柔性，但由于購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人的一般都是具有較大生產(chǎn)規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)廠，生產(chǎn)工藝相對(duì)確定，所購(gòu)的機(jī)器人要在即定工藝要求下服役相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，機(jī)器人高柔性的優(yōu)點(diǎn)并未充分體現(xiàn)，考慮到了成本和投資回報(bào)，如果不是切實(shí)需要的話，機(jī)器人不一定是最佳選擇。而在實(shí)際生產(chǎn)中，我們僅有一小部分工作需要采用姿態(tài)靈活的機(jī)器人完成，很大一部分工作則完全采用專用的自動(dòng)化機(jī)械，專用自動(dòng)化設(shè)備投資少、效率高，往往能給企業(yè)帶來(lái)較大利益回報(bào)，自動(dòng)涂膠機(jī)便是基于這種分析而研制開(kāi)發(fā)的。自動(dòng)涂膠機(jī)是針對(duì)大型零件平面自動(dòng)涂膠的專用設(shè)備，廣泛適用于摩托車(chē)、汽車(chē)、工程農(nóng)機(jī)及相關(guān)零部件生產(chǎn)領(lǐng)域的平面密封和曲面空間密封粘接。例如，大型柴油機(jī)油底殼或多種工件在一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行自動(dòng)涂膠作業(yè)、汽車(chē)前后風(fēng)窗玻璃涂膠粘接等。采用自動(dòng)涂膠機(jī)可以快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、清潔地完成涂膠工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。隨著數(shù)控技術(shù)、機(jī)電行業(yè)的不斷發(fā)展及對(duì)機(jī)器性能的高要求，自動(dòng)涂膠機(jī)一定會(huì)有著更廣泛的應(yīng)用前景。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前，國(guó)外自動(dòng)涂膠機(jī)的發(fā)展較快，尤其是在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)、日本等國(guó)家，經(jīng)過(guò)上百年的發(fā)展已經(jīng)有了一套較為完整的體系。無(wú)論是自動(dòng)化、精度化還是質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)成本上面都達(dá)到了領(lǐng)先水平,國(guó)外的生產(chǎn)商各自推出了自主的涂膠機(jī)，如日本的安川機(jī)器人、莫托曼機(jī)器人、美國(guó)ABB機(jī)器人等。反觀我國(guó)涂膠機(jī)的發(fā)展尚存一些不足之處。我國(guó)的機(jī)器人發(fā)展比較晚，有北京工業(yè)機(jī)械自動(dòng)化研究所的工業(yè)機(jī)器人與應(yīng)用工程技術(shù)研究中心的“自動(dòng)化涂膠工作站”，濟(jì)南的未來(lái)之路工程有限公司的“金未來(lái)自動(dòng)涂膠機(jī)”，此外，還有一些與國(guó)外合資的公司也推出了相應(yīng)的產(chǎn)品。以上涂膠機(jī)器人都是在機(jī)器人的基礎(chǔ)上面進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的，用機(jī)器人作為軌跡控制，附加了供膠系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)臺(tái)式涂膠機(jī)存在著一些缺點(diǎn)，比如機(jī)臺(tái)內(nèi)部散熱系統(tǒng)不是非常好，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)亂碼，LCD反黑，機(jī)臺(tái)位置出現(xiàn)偏差（運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)此狀況）與實(shí)際工件，靜電處理不很理想（有大量的靜電產(chǎn)生），三軸運(yùn)行速度較緩慢，與廠家實(shí)際要求速度有差，CF卡的程序不穩(wěn)定，工業(yè)計(jì)算機(jī)時(shí)常也會(huì)發(fā)生被燒掉的情況，機(jī)臺(tái)的負(fù)載承受的能力比較弱，驅(qū)動(dòng)板接插件地方連接比較松，很容易導(dǎo)致主板與驅(qū)動(dòng)板接觸不良(都是塑料接插)。本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂膠的設(shè)備（軸承座與減速器間的密封圈）使它能在實(shí)現(xiàn)日常工作的基礎(chǔ)上，盡量讓機(jī)械結(jié)構(gòu)合理的簡(jiǎn)化，降低成本。此機(jī)構(gòu)采用由步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置,X、Y軸聯(lián)動(dòng)可合成各種平面的各種曲線。保證系統(tǒng)可靠性及涂膠精度的前提下盡量降低造價(jià),提高性能及價(jià)格比。自動(dòng)涂膠機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)涂膠機(jī)，對(duì)汽車(chē)密封圈進(jìn)行自動(dòng)涂膠，利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，保證涂膠的范圍、速度和均勻性。1、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取。2、自動(dòng)涂膠機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制X向、Y向、Z向電機(jī)的正常工作。4、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是控制程序設(shè)計(jì)，利用MCS-51單片機(jī)控制，采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。2.2設(shè)計(jì)要求機(jī)械部分要考慮整體布局，工作行程要能滿足要求，傳動(dòng)裝置要平穩(wěn)且準(zhǔn)確，還要兼顧速度，另外需考慮經(jīng)濟(jì)性，該設(shè)備要求成本低，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，減少額外的工作量。設(shè)備的使用壽命不低于15年，每年工作330天，每天工作12小時(shí)，載荷持續(xù)率為90%，需要批量生產(chǎn)。電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接，及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。由于涂膠屬于輕載荷工作。對(duì)電機(jī)功率要求不是太高，所以采用步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)電路控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和方向以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。執(zhí)行程序要考慮到不同拐點(diǎn)處涂膠量問(wèn)題，可通過(guò)改變X、Y向運(yùn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)也可單一Z向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證涂膠均勻，此次設(shè)計(jì)采用后者方式，原因是一個(gè)電機(jī)工作方式比較好控制。2.3自動(dòng)涂膠機(jī)方案的擬訂在最初的方案選擇中，在供膠的系統(tǒng)我想的是采用液壓或氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)和指導(dǎo)教師的探討，由于液壓很難控制流量，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜安裝也不方便。雖然也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)涂膠的功能，但涂膠的軌跡只是單一的平面故只適合一種零件的涂膠。而用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制絲杠的傳動(dòng)不但有可逆行性能靈活的正反運(yùn)行，速度均勻，穩(wěn)定性好；定位精度高和重復(fù)定位精度高；而且可以根據(jù)零件的形狀設(shè)計(jì)編程涂膠軌跡可以是曲面。故在最終的設(shè)計(jì)中采用了步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠的傳動(dòng)方式。X軸X軸電機(jī)涂膠軌跡伺服系統(tǒng)涂膠軌跡伺服系統(tǒng)Y軸電機(jī)機(jī)械Y軸電機(jī)機(jī)械部分電路部分涂膠量Z軸步進(jìn)涂膠量Z軸步進(jìn)電機(jī)圖2.1總體方案圖方案中共用了三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)程序控制分別做相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，來(lái)保證涂膠的軌跡和保證涂膠厚度及均勻性。Z向是用來(lái)控制出膠的量的，且要求傳動(dòng)平穩(wěn)，故選用絲杠螺母工作，絲杠螺母有自鎖能力，可保證涂膠的厚度和均勻性。通過(guò)改變Z向絲杠螺母的轉(zhuǎn)速，以保證Z軸的升降速度，來(lái)達(dá)到涂膠的要求。X，Y向運(yùn)動(dòng)要求平穩(wěn)、準(zhǔn)確，所以采用了滾珠絲杠傳動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)效率高、剛度好、傳動(dòng)精度高且使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)承載大，且需要平穩(wěn)，所以X、Y向采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌承載較大，且導(dǎo)向準(zhǔn)確。為了滿足傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的要求，采用齒輪系統(tǒng)進(jìn)行變速，齒輪的結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)且傳動(dòng)比穩(wěn)定。電路部分主要是芯片的選取和電路的擴(kuò)展連接，及三個(gè)電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)。由于涂膠屬于輕載荷工作。對(duì)電機(jī)功率要求不是太高，所以采用步進(jìn)電機(jī)。設(shè)計(jì)電路控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和方向以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電氣部分由步進(jìn)電機(jī)、增量編碼器[7]、I/O接口線路板、各種檢測(cè)傳感器等組成。2.4技術(shù)參數(shù)采用奔日硅橡膠平面密封膠。每一工件涂膠時(shí)間為15s--20s。奔日電子硅橡膠平面密封膠為單組分室溫硫化硅橡膠，本產(chǎn)品為中性，低氣味，不含溶劑，在室溫條件下即可吸潮固化。具有優(yōu)異的耐高溫，耐沖擊，耐化學(xué)介質(zhì)的性能，不腐蝕機(jī)件，易拆卸，易清除。電氣性能優(yōu)異，耐候性及柔韌性好,電氣性能優(yōu)異，耐侯性及柔韌性好，尤其耐六氟化硫、變壓器油性能好。用于電器設(shè)備的密封、也可用于大間隙及撓性連接件的機(jī)械平面密封。適合較大間隙（最大間隙小于2.5）的平面密封，能100％填滿平面間隙。如箱體、法蘭、電噴發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼及端蓋結(jié)合等部位。

主要用途：

1、用于電器設(shè)備的密封，如汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)零件結(jié)合面、變壓器及通用

機(jī)械、電器設(shè)備的部件平面密封。

2、用于太陽(yáng)能電池組件邊框的密封，電池組件線盒的粘接及太陽(yáng)能燈具密封。

可以完全有效的保護(hù)晶片不被污染、氧化。具有卓越的耐紫外線、防雨水臟物、

冰雹沖擊等方面的性能。

主要特性

型號(hào)

T－5601

外觀

白色、細(xì)膩、均勻膏狀物

密度（g/cm2）

1.33

擠出性ml/min

200－250

彈性恢復(fù)率％

94

拉伸模量（MPa）

0.9

拉伸強(qiáng)度（MPa）

1.7

延伸率（％）

400

工作溫度（度）

－54～210

全固時(shí)間（h）

24設(shè)計(jì)中軸承座的外型尺寸圖2.2sn305型號(hào)軸承座。經(jīng)查表a=185mm,w=90mm,b=52mm,u=15mm.2.5本章小結(jié)1、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和各種標(biāo)準(zhǔn)件的選取。2、自動(dòng)涂膠機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制X向、Y向、Z向電機(jī)的正常工作。4、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是控制程序設(shè)計(jì)，利用MCS-51單片機(jī)控制，采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。第3章自動(dòng)涂膠機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相角位移或線位移的控制電機(jī)。其轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)僅與電信號(hào)的頻率有關(guān)，每轉(zhuǎn)一周，都有固定的步數(shù)。在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距角誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，因此，它適合于在數(shù)字控制系統(tǒng)中作為驅(qū)動(dòng)微電機(jī)使用，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠等明顯優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)床的數(shù)字程序控制及其數(shù)字控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)繁多，按其電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原理，可分為三大類(lèi)：反應(yīng)式（磁阻式）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；混合式（永磁感應(yīng)子式）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)，并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角，兩種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)合理選擇及i，并滿足：（3.1）根據(jù)上述要求，選擇：Z向選擇:55BF003脈沖當(dāng)量δ=0.008I=1.0X向Y向:70BF003表3.1Z向55BF003電機(jī)的參數(shù)步距角相數(shù)電壓相電流最大靜轉(zhuǎn)矩最高空載啟動(dòng)頻率質(zhì)量外徑Φ長(zhǎng)度軸徑1.5/3324V3A0.686N·m1800HZ0.83Kg55mm70mm6mm因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)是對(duì)汽車(chē)軸承座與減速器間密封圈進(jìn)行自動(dòng)涂膠，要保證涂膠的范圍、速度和均勻性，所以每次出膠的量不是很多，所以擠膠力不是很大，故選用步距角為1.50/步，扭矩偏小點(diǎn)的便可以滿足要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算，擠膠的力度一般在1N～25N之間，選用保持轉(zhuǎn)距為0.686N·m的55BF003型步進(jìn)電機(jī)，便可以滿足扭矩要求，所以選擇55BF003型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)，就能滿足設(shè)計(jì)的要求。表3.2X向Y向70BF003電機(jī)參數(shù)步距角相數(shù)電壓相電流最大靜轉(zhuǎn)矩最高空載啟動(dòng)頻率質(zhì)量外徑Φ長(zhǎng)度軸徑1.5/3324V3A0.392N·m1600HZ1.2Kg75mm65mm8mm3.1.1Z相電機(jī)校核步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩Mjmax與步進(jìn)電機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mmq的關(guān)系:即：Mmq=λMjmax=0.866×0.686=0.594N/cm步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)是指電機(jī)在沒(méi)有外加工作負(fù)載情況下的啟動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)所需的空載啟動(dòng)力矩可按下式計(jì)算：Mkg=Mka+Mkf+M0（3.2）Mkg—空載啟動(dòng)力矩；Mka—空載啟動(dòng)時(shí)部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（N.CM）；Mkf—空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩（N.CM）；M0—由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩。初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)滿足步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩小于步進(jìn)電機(jī)名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩即：Mkq≤Mmq=λMjmaxλ=Mkq/Mjmax=0.866（三相六拍）加速力矩（3.3）=0.617×0.1×2×л×1440×/60×2=0.0465(N?cm)JΣ—傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.cm2）；—電機(jī)最大角加速度（rad/s2）；nmax—運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）；t—運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間（s）；vmax—運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（mm/min）；δp—脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）；θb—步進(jìn)電機(jī)的步距角?？蛰d摩擦力矩：（3.4）=30×0.1×0.2/2л×0.8×1=0.119(N?cm)G—運(yùn)動(dòng)部件的總重力（N）；f′—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；i—齒數(shù)傳動(dòng)降速比；η—傳動(dòng)系數(shù)總效率；取η=0.7-0.85L0—滾珠絲杠的基本導(dǎo)程（cm）。附加摩擦力矩:（3.5）=0.2×(1-0.952)/2л×0.8×1=0.016(N?cm)FYJ—滾珠絲杠預(yù)加載荷即預(yù)緊力一般取Fm的1/3；Fm—為進(jìn)給牽引力（N）；η為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取η0≥0.9；所以Mkg≤Mmq符合要求。3.1.2X、Y向電機(jī)校核X向電機(jī)與Y向電機(jī)的校核與Z向原理基本相同，設(shè)計(jì)中只簡(jiǎn)單的對(duì)其進(jìn)行校核。Mmq=λMjmax=0.866×0.392=0.3395N/cm（3.6）=30×0.1×0.3/2л×0.8×4=0.036(N?cm)i=4（3.7）=×0.3×(1-0.952)/2л×0.8×4=0.079(N?cm)Mmq=0.3395>Mkf+M0=0.115故符合設(shè)計(jì)要求.3.2變速齒輪的設(shè)計(jì)自動(dòng)涂膠機(jī)要求傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定，以保證涂膠的均勻性和穩(wěn)定性。齒輪傳動(dòng)具備這些特點(diǎn)且結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)故選用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比要求。由于齒輪在制造過(guò)程中不可能達(dá)到理想齒面的要求，總是存在著一定的誤差，因此一對(duì)嚙合著的齒輪，總應(yīng)有一定的齒側(cè)間隙才能正常地工作。但是齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，也會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副采用了偏心軸套調(diào)整法消除側(cè)隙的措施，以盡量減小齒輪側(cè)隙。偏心軸套調(diào)整法是電動(dòng)機(jī)通過(guò)偏心軸套裝到箱體中，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸套就能方便地調(diào)整兩齒輪的中心距，從而消除齒輪間隙。3.2.1傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)涂膠機(jī)采用一級(jí)傳動(dòng)齒輪變速，可增大傳動(dòng)的扭矩和平穩(wěn)性.傳動(dòng)比為i=720/200=3.6壓力角α=18o小齒輪：Z1=18大齒輪：Z2=65齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)由于小齒輪作懸臂布置故：Φd=0.6小齒輪的齒寬b=Φd×d1=0.6×24=14.4mm模數(shù)：mt=d1/Z=1.26mm取m=1.5齒高：h=2.25×m=3.375mm3.2.2幾何尺寸的計(jì)算（1）計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑：d1=Z1×m=18×1.5=27mmd2=Z2×m=65×1.5=97.5mm（2）計(jì)算中心距：a=（d1+d2）/2=62.25mm（3）計(jì)算齒輪寬度：b=Φd×d1=0.6×27=16.2mm圓整后取B1=16mmB2=21mm。3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇因?yàn)闈L動(dòng)導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小,動(dòng)靜摩擦因數(shù)差很小,因此,運(yùn)動(dòng)輕便靈活,運(yùn)動(dòng)所需功率小,摩擦發(fā)熱少,磨損小,精度保持性好,低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好,傳動(dòng)精度和定位精度高.滾動(dòng)導(dǎo)軌還具有潤(rùn)滑簡(jiǎn)單[13].3.3.1X向滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的選取滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、反向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成的。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過(guò)淬硬的滾道滾動(dòng)，在滑塊端部鋼球又通過(guò)反向器進(jìn)入反向孔再進(jìn)入滾道，鋼球就是這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，反向器兩端都裝有防塵密封端蓋?；跐L動(dòng)直線導(dǎo)軌副以下的優(yōu)點(diǎn)：1.導(dǎo)向精度2精度保持性3低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，要便于加工、裝配、調(diào)整和維修。在設(shè)計(jì)中由于導(dǎo)軌承受的載荷力小故選用了此導(dǎo)軌。導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，成本較低。導(dǎo)軌用淬硬鋼制成，淬硬至60-62HRC。3.3.2滾動(dòng)體的尺寸和數(shù)量增大滾動(dòng)體直徑,可減少摩擦阻力和接觸應(yīng)力,不易產(chǎn)生滑動(dòng)。一般選取滾珠直徑6-8mm.設(shè)計(jì)中選用滾珠導(dǎo)軌,滾珠直徑選8mm。滾動(dòng)體數(shù)量應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度、剛度等條件選取,每條導(dǎo)軌上一般不少于12-16個(gè),因滾動(dòng)體太少時(shí),制造誤差將顯著地影響運(yùn)動(dòng)部件的位置精度。反之若滾動(dòng)體過(guò)多,則增加了負(fù)載在滾動(dòng)體上分布的不均勻性,使剛度反而下降,合理的滾動(dòng)體數(shù)目Z,按下式選?。篫≤≤=18.15（3.8）所以選取19個(gè)。Z──滾珠的數(shù)目；W──每條導(dǎo)軌上所承載的重力(N)；設(shè)計(jì)中導(dǎo)軌的承載重力為50*9.8=490N。d──滾珠直徑(mm)。3.3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度滾動(dòng)導(dǎo)軌中的滾動(dòng)體和保持架隨著導(dǎo)軌移動(dòng)，但它的移動(dòng)速度只是動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)速度的一半。在圖中3.1，滾動(dòng)體與保持架的長(zhǎng)度LC：圖3.1滾珠導(dǎo)軌LG=Ld+式中Ld－－動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度；l－－－動(dòng)導(dǎo)軌的行程長(zhǎng)度。支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度L=LG+，這種形式可保證在動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)到兩端極限位置時(shí)，滾動(dòng)體剛好移動(dòng)到支承導(dǎo)軌的邊緣，因而使動(dòng)導(dǎo)軌在全長(zhǎng)上始終與滾動(dòng)體相接觸，滾動(dòng)導(dǎo)軌的剛性好。但是，此種導(dǎo)軌由于有的保持架中的滾子始終露在外面，因此必須加強(qiáng)導(dǎo)軌的防護(hù)。3.3.4額定壽命計(jì)算當(dāng)行程長(zhǎng)度一定時(shí)，由以h為單位的壽命時(shí)間的計(jì)算公式得：（3.9）式中LH－－－壽命時(shí)間（h），取15000h。L－－－額定壽命（km）；LA－－－行程長(zhǎng)度，取300mm。N2－－－每分鐘往復(fù)次數(shù)，取4次。L=＝2000km3.3.5滾動(dòng)直線導(dǎo)軌動(dòng)載荷計(jì)算滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副額定壽命的計(jì)算與滾動(dòng)軸承基本相同。由此公式得動(dòng)載荷計(jì)算：L=P=Fmax（3.10）式中L－－－額定壽命（km）；Ca－－－額定動(dòng)載荷（KN）；P－－－當(dāng)量動(dòng)載荷（KN）；Fmax－－－受力最大的滑塊所受的載荷（KN）；－－－指數(shù)，當(dāng)滾動(dòng)體為滾珠時(shí)，＝3。K－－－額定壽命單位（km），滾珠時(shí)，K＝50km。－－－硬度系數(shù)由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于58HRC，故通常可?。?。－－－溫度系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷表9.3-45得工作溫度＜1000C時(shí)＝1。－－－接觸系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷表9.3-46得每跟導(dǎo)軌上滑塊數(shù)為2時(shí)，＝0.81。－－－精度系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷表9.3-47得等級(jí)為2時(shí)?。?。－－－載荷系數(shù)，經(jīng)查新版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第2卷表9.3-48得無(wú)明顯沖擊或振動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合取1.5-2。Ca=（3.11）＝＝3.2KN根據(jù)動(dòng)載荷選取GGB16AA2P12*500-4型四方等載荷滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副。圖3.2滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸圖表3.3滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)型號(hào)HWL1L2L3DhdM1T1KH1GGB16AA2415.55840.530M51119.415查表知單根導(dǎo)軌最大長(zhǎng)度Lmax為500mm,額定動(dòng)載荷為6.07KN,額定靜載荷為6.8KN。3.3.6接觸強(qiáng)度計(jì)算滾動(dòng)導(dǎo)軌接觸強(qiáng)度計(jì)算主要是判別受力最大的滾動(dòng)體處導(dǎo)軌的接觸應(yīng)力是否超過(guò)允許值。如果一條導(dǎo)軌上承受一個(gè)作用在導(dǎo)軌面重心上的力F和力矩M,則受力最大的滾動(dòng)體上的載荷為:Fmax=(1+)（3.12）=(1+)=103.6NZ──一條導(dǎo)軌上的滾動(dòng)體數(shù)目；L──滾動(dòng)體有效工作長(zhǎng)度。在Fmax作用下，滾動(dòng)體與導(dǎo)軌接觸面上的接觸應(yīng)力為，對(duì)滾珠鋼導(dǎo)軌：σmax=4.58×108（3.13）=4.58×108×2.75=1.36×109Pad——滾珠直徑；Fmax——受力最大的滾動(dòng)體上的載荷；σmax——滾動(dòng)體上的接觸應(yīng)力，應(yīng)小于允許值，即σmax≤[σ]，[σ]為滾動(dòng)體的許用應(yīng)力。對(duì)于滾珠淬火鋼（HRC60-62）的滾動(dòng)體的許用應(yīng)力[σ]=1.8×109Pa。根據(jù)計(jì)算結(jié)果得，設(shè)計(jì)中選取的數(shù)據(jù)合理滿足要求。3.3.7Y向?qū)к壍倪x取由于Y向?qū)к壦惺艿妮d荷比X向?qū)к壍囊〉亩喙士蛇x用與X向相同的導(dǎo)軌，同樣滿足傳動(dòng)要求。3.4滾珠絲杠副的選擇在絲杠與螺母旋合螺旋槽之間放置適當(dāng)數(shù)量的滾珠作為中間傳動(dòng)體，借助滾珠返回通道，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)滾珠沿著滾道導(dǎo)珠管（或圓形返向器）滾道不斷的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此，滾動(dòng)絲杠副的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，就是以滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。3.4.1滾珠絲杠副的特點(diǎn)滾珠絲杠副具有許多與滾動(dòng)軸承相似的特征。與滑動(dòng)絲杠副或液壓缸傳動(dòng)相比，有以下主要特點(diǎn)[21]：（1）傳動(dòng)效率高滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)86%-98%，是滑動(dòng)絲杠副的2-4倍。（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)滾珠絲杠副在工作過(guò)程中摩擦阻力較小，靈敏度較高，而且摩擦系數(shù)基本與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別非常小，所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)無(wú)顫動(dòng)，低速無(wú)爬行。（3）傳動(dòng)可逆性與滑動(dòng)絲杠副相比，滾動(dòng)絲杠副突出的特點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。滾珠絲桿副具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，但沒(méi)有像滑動(dòng)絲杠副那樣運(yùn)動(dòng)具有自鎖性。（4）可以預(yù)緊通過(guò)對(duì)螺母施加預(yù)緊力能夠消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向剛度，但摩擦力矩增加卻不大。（5）定位精度和重復(fù)定位精度高由于滾珠絲杠副具備傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。并可消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸來(lái)補(bǔ)償熱膨脹，這能獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。（6）同步性好用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件或裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無(wú)阻滯，無(wú)滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同步性好。（7）使用可靠，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維修方便在正常使用條件下通常只需要進(jìn)行一般的潤(rùn)滑與防塵。在特殊使用場(chǎng)合，可在無(wú)潤(rùn)滑的狀態(tài)下正常工作。3.4.2滾珠絲杠螺母副類(lèi)型選擇滾珠絲杠螺母副由專門(mén)工廠制造，當(dāng)類(lèi)別、型號(hào)選定和校核后，可以外購(gòu)。滾珠絲杠副的類(lèi)別主要從三個(gè)方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)和圈數(shù)、預(yù)緊方式。鋼珠在絲杠與螺母之間滾動(dòng)是一個(gè)循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式，可分為兩類(lèi)：內(nèi)循環(huán)，回珠器處在螺母之內(nèi)；外循環(huán)，插管式回珠器位于螺母之外。為了消除間隙和提高滾珠絲杠的剛度，可以預(yù)加載荷，是它在過(guò)盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。預(yù)緊后的剛度可提高大批為無(wú)預(yù)緊時(shí)的二倍。但是，預(yù)加載荷過(guò)大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲杠在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲杠副的餓額定動(dòng)載有一定的比例關(guān)系常用的滾珠絲杠副的預(yù)緊方法有：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。設(shè)計(jì)中選用了雙螺母螺紋式預(yù)緊.3.4.3滾珠絲杠副的安裝滾珠絲杠副所承受的是軸向載荷，它的徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此滾珠絲杠副的軸向精度和剛度要求較高。此外滾珠絲杠副的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也不容忽視。設(shè)計(jì)中滾珠絲桿的兩端布置結(jié)構(gòu)形式如圖3-3：圖3.3滾珠絲杠副的安裝此形式是兩端固定，兩端均裝有軸承固定，并經(jīng)調(diào)整預(yù)緊。這種支承結(jié)構(gòu)只要軸承無(wú)間隙，絲杠的軸向剛度比一端固定形式要高約4倍無(wú)壓杠穩(wěn)定性問(wèn)題，固有頻率比一端固定的高，可預(yù)拉伸。3.4.4滾珠絲杠副的保護(hù)滾珠絲杠副如果在滾道上落入了藏物，或使用不凈的潤(rùn)滑油，不僅會(huì)防礙滾珠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且使磨損急劇增加。因此有效地防護(hù)密封和保持潤(rùn)滑油的清潔顯得十分必要。對(duì)于暴露在外面的絲杠一般采用螺旋鋼帶、伸縮套筒及折疊式防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。這些防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。還出現(xiàn)了一種鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置。3.4.5滾珠絲杠副的主要參數(shù)（1）公稱直徑公稱直徑即滾珠絲杠的名義直徑，越大，承載能力和剛度越大。（2）基本導(dǎo)程（螺距）絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)rad時(shí)，螺母的軸向位移。它按承載能力選取，并與進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量的要求有關(guān)。（3）精度等級(jí)滾珠絲杠副按其使用范圍及要求分為7個(gè)等級(jí)，即1，2，3，4，5，7，及10七個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)等級(jí)最高，其余依次減低，一般選用4級(jí)~7級(jí)，數(shù)控機(jī)床及精密機(jī)械可選用2級(jí)~3級(jí)。滾珠絲杠副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度，因此它是滾珠絲杠副的主要質(zhì)量指標(biāo)，選用時(shí)要予以注意。3.4.6滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算由設(shè)計(jì)的尺寸和材質(zhì)選取可計(jì)算出Y向傳動(dòng)滾珠絲杠要帶動(dòng)重量為100×9.8=980N的重物做水平直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則平均工作載荷Fm=1/3Mg=980/3=326N。絲杠工作長(zhǎng)度L=150mm。平均轉(zhuǎn)速nm=200r/min,使用壽命Lh=15000h。3.4.7最大動(dòng)負(fù)載C的計(jì)算及主要尺寸初選（1）初算導(dǎo)程Phvmax—絲杠副最大移動(dòng)速度，取8×102㎜/min；nmax—絲杠副最大相對(duì)速度r/min，取200r/min。滾珠絲杠副導(dǎo)程為Ph≥vmax/nmax（3.14）=800/200=4㎜（2）當(dāng)最動(dòng)載荷Fm滾珠絲杠最大軸向?yàn)镕a＝500；FW—載荷性質(zhì)系數(shù)，取為1；ｆ—摩擦系數(shù)，取為0.04。滾珠絲杠最大載荷為Fmax=FW×Fa+f×G(3.15)=1×500+0.04×5×9.8=501.96N滾珠絲杠最小載荷為摩擦為；Fmin＝f×G＝0.04×5×9.8＝1.96NFm=1/3（2Fmax+Fmin）(3.16)=1/3（2×501.96+1.96）=335.29N（3）額定動(dòng)載荷計(jì)算CamCam=(3.17)=1×175(300/4)1/3/(0.9×0.21)＝6763.28FW—載荷性質(zhì)系數(shù)，取為I；FA—精度系數(shù)，取為0.9；FC—可靠性系數(shù)，取為0.21；FE—預(yù)加載荷系數(shù)，取為4.5。附加載荷為Cam=FEFMAX(3.18)=4.5×501.96=2258.28N取Cam與Cam中較大者為預(yù)期值Cam=2258.28N(4)估算滾珠絲杠允許最大軸向變形mm=(1/3～1/4)重復(fù)定位精度(3.19)=1/3×0.045=0.015umm≤（1/4～1/5）定位精度(3.20)=（1/4）×0.07=0.0175um取m與m中較小值為m值 m＝0.015um(5)估算滾珠絲杠副徑d2mF0—導(dǎo)軌摩擦為，F(xiàn)0＝uo×G=0.04×5×9.8＝1.96NL—滾珠絲杠兩軸承支點(diǎn)間距離為1.1行程+（10～14）Phd2m=(3.21)=0.039=8.66mm兩端固定或鉸支時(shí),支撐方式系數(shù)，取為0.039。(6)確定滾珠絲杠副規(guī)格代號(hào)按上述估算的Ph,Cam及d2m值從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-30～表12-1-33中，選出合適的規(guī)格代號(hào)及有關(guān)安裝，聯(lián)接尺寸，并使d2≥d2m,Ca≥Cam,但不宜過(guò)大，以免增加起動(dòng)慣量幾何結(jié)構(gòu)尺寸得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑：d0=27.5㎜導(dǎo)程：P＝4㎜螺旋角：入＝2055、滾珠直徑：Dw=3.2㎜絲杠底徑：d2=25㎜額定動(dòng)載荷：Ca=6763.28N選擇與之接近的2004-3型號(hào)的滾珠絲杠副進(jìn)行校核，此絲杠副有關(guān)數(shù)據(jù)為：公稱直徑：d0=25㎜導(dǎo)程：P＝4㎜螺旋角：2055滾珠直徑：Dn=3.175絲杠底徑：d2=24.5㎜額定動(dòng)載荷：Ca=9610N(7)其它尺寸由尺寸公求計(jì)算滾道半徑：R＝0.52×Dw=0.52×3.175=1.651㎜偏心距：e=0.07(R-Dw/2)=0.07×(1.651-3.175/2)=0.004445絲杠內(nèi)徑：d1=d0+2e-2R=(25+2×0.004445-2×1.651)=21.71㎜(8)穩(wěn)定性驗(yàn)算由于一端軸向固定的絲杠在工作時(shí)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算，其安全系數(shù)s,其值應(yīng)大于絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)允許安全系數(shù)[S],查表[S]=2.5～3.3臨界載荷Fcr(N)按下式計(jì)算:(3.22)(E=206GP，l=290mm，)Ia為絲杠危險(xiǎn)載面的軸慣性矩（m4）=m則安全系數(shù)S＝>[S]故絲杠安全不會(huì)失穩(wěn)。(9)共振驗(yàn)算要求nmax〈ncr〈ncr為臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910（3.23）查表知臨界轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)fc=3.927;=2則ncr足夠大，故不會(huì)發(fā)生共振。（10）剛度驗(yàn)算滾珠絲杠在工作負(fù)載F和轉(zhuǎn)矩T共同作用下引起的每個(gè)導(dǎo)程變形量l（m）為（3.24）絲杠載面積A＝1/4;絲杠極慣性矩Jc＝;G為絲杠切變模量對(duì)于鋼取G＝83.3GPa；T為轉(zhuǎn)矩T＝Fmtan(λ+（3.25）取摩擦系數(shù)tan＝0.0025得＝T＝335.29××10-3×tan（4022’+8按最不利的情況?。ㄆ渲蠪＝Fm）（3.26）um則線杠在工作長(zhǎng)度的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為（3.27）通常要求＝0.015㎜＝15m該絲杠的滿足上式，所以剛度滿足要求。（11）效率驗(yàn)算滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為（3.28）要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。故型號(hào)2004-3的滾珠絲杠副各項(xiàng)性能均符合要求。3.4.8Z向絲杠的選取由于Z軸控制出膠的量的多少，且需要考慮突然斷電的情況，突然斷電需保證膠棒不漏膠。所以Z軸需要具有自鎖功能。所以我選擇了絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)。使其保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。絲杠螺母的設(shè)計(jì)與自鎖驗(yàn)算：絲杠螺母的螺距p為4mm公稱直徑d2為18mm螺母的高度：H=ψd2=2.5ψ取2.5整體式旋合圈數(shù)：n=H/P=45/4=11.25＜12螺紋的工作高度：h=0.5P=0.54=2螺牙根部寬度：b=0.65P=0.65工作比壓：P=F/0.0024MP自鎖的驗(yàn)算：導(dǎo)程角：所以絲杠螺母可以自鎖。絲杠螺母的效率計(jì)算：3.4.9滾動(dòng)軸承壽命校核軸承額定壽命為=15000h圖3.4滾動(dòng)軸承受力情況由力分析可知：=×370/420=300×370/420=261.2N=-=300-261.2=38.8N求兩軸承的計(jì)算軸向力和：=0.4=0.4×261.2=104.48N=0.4=0.4×38.8=15.52N按《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材式13-11得：=±=300+15.52=315.52N==15.52N=+=300+104.48=404.48N==104.48N取其中較大者，則=315.52N，=404.48N。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，得e=0.47，e=0.43求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和：因?yàn)?=315.52/261.2=1.21>e/=104.48/38.8=2.69>e對(duì)于軸承1=0.44,=1.19對(duì)于軸承2=0.44,=1.30因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6,=1.2～1.8，取=1.2,則：=(+)s（3.29）=1.2(0.44×261.2+1.19×315.52)=588N=(+)(3.30)=1.2(0.44×38.8+1.30×104.48)=183N驗(yàn)算軸承壽命：因?yàn)椋?gt;,所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算=10/60n(C/)(3.31)=10/60×100×(4610/588)=79092>所以該軸承壽命滿足要求，可以選用。3.5本章小結(jié)1、對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選定步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)；2、對(duì)變速齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于是最簡(jiǎn)單的傳動(dòng)，只需一級(jí)圓柱直齒即可，并計(jì)算各參數(shù)；3、對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算導(dǎo)軌數(shù)據(jù)；4、對(duì)滾珠絲杠副進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)行類(lèi)型選擇，計(jì)算主要參數(shù)。第4章自動(dòng)涂膠機(jī)輔助設(shè)計(jì)4.1工件的夾具設(shè)計(jì)要求對(duì)工件進(jìn)行定位夾緊設(shè)計(jì)。在對(duì)工件的夾具設(shè)計(jì)中我采用了以下兩種方案：鉸鏈桿的夾緊機(jī)構(gòu)和斜楔夾緊機(jī)構(gòu)。圖4.1是方案一；圖4.2是方案二。圖4.1鉸鏈桿的夾緊機(jī)構(gòu)圖4.2斜楔夾緊機(jī)構(gòu)方案一和方案二都能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，兩種的結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單。但是設(shè)計(jì)中要求定心、對(duì)中夾緊才能保證涂膠的位置準(zhǔn)確。方案一中自鎖性能差很難保證自鎖。并且定位和夾緊這兩種作用是在工件被夾緊的過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，夾具上與工件定位基準(zhǔn)相接處的元件，既是定位元件，也是夾緊元件。難免會(huì)出現(xiàn)誤差和偏差相對(duì)于所定心或?qū)χ械奈恢?。故此我在設(shè)計(jì)中選擇了一個(gè)定位基準(zhǔn)是固定的，利用斜楔的斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件。保證定位準(zhǔn)確。并且斜楔夾緊機(jī)構(gòu)自鎖性能好。4.1.1確定定位方案,設(shè)計(jì)定位元件此工件是要求在自動(dòng)生產(chǎn)線上定位夾緊，是用機(jī)械手把工件較準(zhǔn)確的放在工作臺(tái)夾具體的正確位置。然后進(jìn)行自動(dòng)夾緊?；谶@種情況，定位元件有V型塊、斜導(dǎo)板、支承釘。V型塊以二斜面與工件的外圓面接觸起定位作用。工件的定位面是外圓柱面，但其定位基準(zhǔn)是外圓軸線。即V型塊也起了定心的作用。并且限制了兩個(gè)自由度。而工件的本身有凸緣與平面的夾具體相接觸。起到了平面定位的作用限制了三個(gè)自由度。而圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的自由度根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以不用限制。4.1.2自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的選取設(shè)計(jì)中采用了氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行迅速夾緊。氣動(dòng)原理圖見(jiàn)4-3.圖4.3氣動(dòng)原理圖1-氣源2-分水濾氣器3-減壓閥4-油霧器5、9-壓力表6-換向閥7-調(diào)速閥8-氣缸此氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)由氣源、氣缸、油霧器、減壓閥、單向閥、換向閥、調(diào)速閥、壓力表等元件組成。1.油霧器－－－由氣源送來(lái)的壓縮空氣，先經(jīng)霧化器，使霧化器中的潤(rùn)滑油被吸上升霧化而隨之進(jìn)入傳動(dòng)系統(tǒng)，以便利用油霧對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行充分潤(rùn)滑。2.減壓閥－－－將氣源送來(lái)的壓縮空氣壓力，減至氣動(dòng)夾緊裝置所要求的工作壓力。3.單向閥－－－主要起安全保護(hù)作用。防止氣源供氣中斷或壓力突降而使夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)。4.換向閥－－－控制壓縮空氣對(duì)氣缸的進(jìn)氣和排氣。5.調(diào)速閥－－－調(diào)節(jié)壓縮空氣進(jìn)入氣缸的流量，以控制活塞的移動(dòng)速度。6.壓力表－－－將壓縮空氣的工作壓力轉(zhuǎn)換為活塞的移動(dòng)，由此推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作。氣動(dòng)夾緊具有以下特點(diǎn)：夾緊力基本穩(wěn)定因?yàn)闅庠磯毫梢钥刂啤A緊動(dòng)作迅速氣流的速度很快，氣動(dòng)速度也就很快。這就有利于縮短輔助時(shí)間。從而提高生產(chǎn)效率。操作省力利用氣動(dòng)夾緊后，操作只需轉(zhuǎn)動(dòng)換向閥手柄，而不象手動(dòng)夾緊那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因而大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.3夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中采用的是斜楔氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。工件是以底面、側(cè)面和端面在夾具的底面、定位V形塊和支承釘上定位的。活塞桿伸出時(shí)，與活塞桿連接的斜楔的斜面便沿著斜導(dǎo)板移動(dòng)，由于斜面的作用使斜楔的直面向工件移動(dòng)直至夾緊工件為止。當(dāng)活塞桿退回時(shí)，斜楔便退出，實(shí)現(xiàn)松夾操作。1.夾緊力的計(jì)算斜楔機(jī)構(gòu)夾緊時(shí)，斜楔的受力情況見(jiàn)圖4.4（a）。圖中Q是施加在斜楔上的作用力，J是斜楔受到工件的夾緊反力，F(xiàn)1是斜楔直面（即夾緊工作面）與工件被夾壓面的摩擦阻力（等于Jtg），J與F1的合力為P。N是斜導(dǎo)板對(duì)斜楔斜面的反作用力，其方向和斜面垂直，F(xiàn)2是斜導(dǎo)板和斜楔間的摩擦阻力（等于Ntg），N與F2的合力為R0斜楔夾緊時(shí)，此Q、P、R三力應(yīng)處于靜力平衡，見(jiàn)圖4.4。由圖可得出（a）(b)圖4.4斜楔的受力情況Q=Jtg(a+)+Jtg(4.1)J=(4.2)式中J－－－斜楔產(chǎn)生的夾緊力，NQ－－－施加于斜楔上的作用力，Na－－－斜楔傾角－－－斜楔與工件的摩擦角－－－斜楔與斜導(dǎo)板間的摩擦角一般取＝＝60；為了增加行程a角盡量選擇大的a＝。代入上式得J=＝＝595.24N可見(jiàn)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是增力機(jī)構(gòu)，隨著斜角a的減小增力比相應(yīng)增大，但a角受夾緊行程的影響不能太小，因而其增力相應(yīng)的受到限制，此外，a角過(guò)小還會(huì)造成斜楔退不出的問(wèn)題。2.斜楔自鎖條件的計(jì)算斜楔夾緊后應(yīng)能自鎖，圖4.5表示作用力消失后斜楔保持自鎖的情況，當(dāng)作用力消失后，由于N力的水平分力的影響，斜楔企圖按照虛線箭頭方向退出，此時(shí)系統(tǒng)的摩擦阻力若能克服使斜楔退出的作用力，即能保持自鎖狀態(tài)。摩擦阻力F1和F2的作用力方向應(yīng)和斜楔移動(dòng)方向相反。N和F2的合力為R。根據(jù)自鎖條件并由圖4.5得圖4.5斜楔自鎖條件的分析F1≥Rsin（a-）(4.3)但J=Rcos（a-），F(xiàn)1=Jtg代入上式得tg≥tg（a-）≥a這是保證斜楔夾緊自鎖的條件。一般＝＝60，則a≤120?？紤]到斜角和斜面平直制造誤差等因素，具有自鎖性能和盡量較大的行程，斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的斜楔角取120。3.夾緊行程的計(jì)算由于斜楔的夾緊作用是依靠斜楔的軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，夾緊行程S和相應(yīng)斜楔軸向移動(dòng)距離L有如下關(guān)系：S＝Ltga(4.4)S＝200×0.21＝42mm由式可知：要增大斜楔的夾緊行程就應(yīng)相應(yīng)增加L或a。增大移動(dòng)距離L勢(shì)必要增長(zhǎng)斜楔的長(zhǎng)度，這就受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制；增大a要受自鎖條件的限制。因此斜楔的夾緊行程是較小的。4.1.4定位誤差分析計(jì)算V型是一個(gè)定心定位元件，定位外圓柱面時(shí)起定心作用。工件的定位面雖然是外圓柱面，但定位基準(zhǔn)是外圓軸線。V型塊體現(xiàn)的涂膠基準(zhǔn)則是V型塊理論圓（它的直徑尺寸等于工件定位外圓直徑的平均尺寸）的軸線。當(dāng)一批工件外圓在V型塊上定位時(shí)，由于外圓直徑的變化引起定位基準(zhǔn)相對(duì)于理論圓軸線發(fā)生位置變化E如圖4.6。圖中O是理論圓的中心，其直徑等于d的平均尺寸，和分別是外圓直徑為和時(shí)的圓心位置。由圖得圖4.6V型塊定位外圓時(shí)的定位誤差分析計(jì)算=＝＝(4.5)若以理論圓圓心為基點(diǎn)，則(4.6)因?yàn)槔碚搱A是一個(gè)直徑為常量的圓，所以在定位誤差分析計(jì)算中常常省略它而直接計(jì)算出外圓直徑為最大和最小時(shí)引起的.4.1.5氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算氣源壓力應(yīng)考慮供氣系統(tǒng)管道的沿程壓力損失和局部壓力損失,氣源壓力應(yīng)高于設(shè)備中最高工作壓力的20%左右,并以此壓力來(lái)選空壓機(jī).也可以根據(jù)氣缸的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)來(lái)確定其使用壓力范圍.設(shè)計(jì)中采用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的氣缸.氣缸類(lèi)型:雙作用氣缸.表4.110Y-1VLB50N800SAY氣缸經(jīng)查表數(shù)據(jù)缸徑最短行程最大行程使用壓力范圍耐壓力使用速度范圍50mm37mm800mm0.15-1.0MPa1.5MPa50-500MPa雙作用氣缸輸出壓力FPU=(0.65-0.4)D2P(4.7)=0.5×0.0025×0.2×106=250NFPU───汽缸輸出壓力N；D───汽缸的內(nèi)徑;P───汽缸工作壓力PA.同理雙作用氣缸的拉力FPO=(0.6-0.37)D2P=0.4×0.0025×0.2×106=200N②缸徑的計(jì)算D=(1.23-1.6)(4.8)=1.5=52.5mm③氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚按薄壁公式計(jì)算：δ=(4.9)但是按公式計(jì)算出的壁厚通常都很薄，加工比較困難，實(shí)際過(guò)程中一般都需按照加工工藝要求，適當(dāng)曾加壁厚。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋁合金管。選鋁合金管，經(jīng)查表壁厚2.5-3mm。選2.5mm。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比≤1/10.此設(shè)計(jì)中=≤。故符合要求。在多數(shù)情況下活塞杠承受的是推力負(fù)載，細(xì)長(zhǎng)桿件受壓易產(chǎn)生彎曲變形，必須考慮壓杠穩(wěn)定性?；钊苡?jì)算長(zhǎng)徑比L/D≤10時(shí)，一般按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑，可按照直桿的抗壓強(qiáng)度條件計(jì)算公式來(lái)計(jì)算活塞桿直徑：d≥=1.128(4.10)L———活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度m；d———?dú)飧椎幕钊麠U直徑；———鋼筒材料的許用應(yīng)力，=；———缸筒材料抗拉強(qiáng)度Pa；n———安全系數(shù)，n=6-8。經(jīng)查表鋁合金抗拉強(qiáng)度157MPa。d≥1.128≥3.5mm；所以當(dāng)d取25mm時(shí)，則L≤250mm，故L取150mm。活塞桿的穩(wěn)定條件是：FPU≤(4.11)FK———?dú)飧椎膲簵U穩(wěn)定的極限力，N———?dú)飧椎膲簵U穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取=2-6.當(dāng)細(xì)長(zhǎng)桿比L/K＜85時(shí)，m———由安裝連接條件決定的系數(shù)，采用固定-固定式m=4.FK===19.7×104N(4.12)f———材料試驗(yàn)強(qiáng)度值Pa。f=4.91×108Paa———系數(shù)a=；A———活塞桿橫截面面積m2A=所以FPU≤=經(jīng)驗(yàn)算推力FPU=250N小于。故活塞桿穩(wěn)定性滿足條件。而細(xì)長(zhǎng)桿L/K＜85時(shí)，L=(4.13)=125mm。4.2供膠系統(tǒng)中對(duì)膠棒夾具的設(shè)計(jì)考慮到整個(gè)機(jī)構(gòu)的平衡性，故將承載夾持部分的彎臂方向與Y向電機(jī)在一條線上。因?yàn)槟z棒的夾持嚴(yán)格要求對(duì)心，以保證涂膠軌跡的準(zhǔn)確。故選用了V形塊對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如下圖4.7：圖4.7膠棒的對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)圖工作原理就是使對(duì)中夾緊元件作等速位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)V形塊由手輪控制帶動(dòng)左、右螺紋的螺桿作等速相向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)中夾緊。4.3涂膠彎臂的螺栓強(qiáng)度校核：為了方便于供膠和涂膠在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了涂膠彎臂。因?yàn)閺澅塾胸Q直向下的載荷，所以以下對(duì)其進(jìn)行了校核計(jì)算[15]。涂膠彎臂如下圖4.8：圖4.8涂膠彎臂1.先分析剪切力，由于4個(gè)螺栓是對(duì)稱分布的，故剪切力可以認(rèn)為均分。=(4.14)d=12mm完全可以符合要求。2.彎臂受到扭轉(zhuǎn)力的作用，其扭矩為：（1）截面形心：（2）計(jì)算截面慣性矩：(4.15)（3）在截面的上下邊緣，分別作用有最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力：(4.16)(4.17)取[]=75Mpa《[]d=12mm完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。4.4本章小結(jié)1、首先確定夾緊機(jī)構(gòu)方案，選用斜楔夾緊機(jī)構(gòu)；2、然后確定定位方案，定位元件選用V型塊；3、選用氣動(dòng)方案對(duì)工件進(jìn)行迅速夾緊；4、對(duì)機(jī)構(gòu)整體進(jìn)行計(jì)算。硬件及接口電路的設(shè)計(jì)5.1概述本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)涂膠機(jī)控制系統(tǒng)采用的是PLC可編程控制器進(jìn)行整個(gè)涂膠自動(dòng)化生產(chǎn)線的流程控制。整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的組成部分是，用一套PLC系統(tǒng)控制系統(tǒng)分別控制一套供膠系統(tǒng)，兩套涂膠執(zhí)行機(jī)構(gòu)，兩套單片機(jī)涂膠控制系統(tǒng)和兩套傳送帶系統(tǒng)。達(dá)到PLC分別控制兩套涂膠機(jī)組成一個(gè)自動(dòng)涂膠生產(chǎn)線，兩涂膠機(jī)可同時(shí)工作也可以一臺(tái)涂膠機(jī)單獨(dú)工作。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)涂膠機(jī)涂膠執(zhí)行部分采用MCS-51的典型產(chǎn)品8031進(jìn)行控制，因?yàn)槠潴w積小、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域。由于8031是沒(méi)有ROM的單片機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也只有128K字節(jié)，因此它必須外接EPROM程序存儲(chǔ)器，才能構(gòu)成最小系統(tǒng)。8031的外部程序存儲(chǔ)器主要存放處理程序，也能存放處理程序所必需的常數(shù)?；镜臄U(kuò)展包括：擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器/擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器/擴(kuò)展并行I/O接口。采用74LS373鎖存器、74LS138譯碼器的輸出作為片選信號(hào)。本系統(tǒng)擴(kuò)展了一片8255可編程接口芯片和一片8155芯片。5.2控制系統(tǒng)的基本硬件組成控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)。有了硬件,軟件才能有效的運(yùn)行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)性能指示。系統(tǒng)硬件電路有以下三大部分組成：（1）主控制器,即中央處理器單元PLC。（2）輸入設(shè)備，包括光電接近開(kāi)關(guān)、壓力傳感器和輸入開(kāi)關(guān)按鈕。（3）執(zhí)行設(shè)備，包括單片機(jī)及其擴(kuò)展電路、皮帶控制電路、機(jī)械手控制電路、供膠控制電路以及夾緊控制電路。5.3PLC的控制電路組成介紹PLC接收來(lái)自控制面板按鈕開(kāi)關(guān)信號(hào)和傳感器的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)程序判斷與運(yùn)算實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流程的控制。PLC在輸出顯示和監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)，分別向傳動(dòng)帶1、機(jī)械手1、加緊機(jī)構(gòu)1、涂膠行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、傳動(dòng)帶2、機(jī)械手2、夾緊機(jī)構(gòu)2、涂膠機(jī)2、機(jī)械手2和涂膠行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)2以及各安全指示燈發(fā)出運(yùn)行控制信號(hào)。圖5.1控制電路5.4驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)脈沖輸入時(shí)，將脈沖分配給各組繞組，因其功率很小，電壓幅度不足5V，電流為mA級(jí)，必須經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)電流放大到若干安培，才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)際上電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)功率放大器。驅(qū)動(dòng)器要求失真小，有較好的前沿和足夠的幅度。本系統(tǒng)采用55BF003型和70BF003型步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，它是受脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，微安級(jí)信號(hào)進(jìn)行控制，若想使27V，5A的步進(jìn)電機(jī)達(dá)到需要的額外狀態(tài)，只靠微機(jī)8255控制作用不可能提供步進(jìn)電機(jī)需要的輸出功率，因此必須有額外的功率驅(qū)動(dòng)電路，步進(jìn)電機(jī)與控制系統(tǒng)，功率驅(qū)動(dòng)電路組成一體構(gòu)成了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖：MCS-51MCS-51步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路8255A分配系統(tǒng)圖5.2步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)主框圖驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)及說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)和分配系統(tǒng)中采用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以采用三級(jí)管進(jìn)行電流放大。下面是功率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)硬件進(jìn)行說(shuō)明。高低壓驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示：圖5.3驅(qū)動(dòng)電路圖La繞組的高低壓驅(qū)動(dòng)電路，脈沖變壓器Tp組成高壓控制電路，無(wú)脈沖輸出時(shí)，T1，T2，T3，T4，均截止，電機(jī)繞組La中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，有脈沖輸入時(shí)，T1,T2,T4,飽和導(dǎo)通，在T2由截止到飽和期間，其集電極電流也就是脈沖變壓器的初級(jí)電流急速增加，在變壓器次級(jí)感生一個(gè)電壓，使T3導(dǎo)通，80V高壓經(jīng)高壓管T3加到繞組La上使電流迅速上升，約經(jīng)數(shù)百微秒，當(dāng)T2進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)后，Tp初級(jí)電流暫時(shí)恒定，次級(jí)的感應(yīng)電壓降到0，T3截止，這時(shí)12V低壓電流經(jīng)D2加到繞組La上，維持La中的電流為恒定值。輸入脈沖結(jié)束后，T1，T2，T3，T4，又均截止，儲(chǔ)存在La中的能量通過(guò)18Ω的電阻和二極管泄放，18Ω的電阻的作用是減小放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形后沿，由于采用高低壓驅(qū)動(dòng)，電流增長(zhǎng)快，電機(jī)的力矩和運(yùn)行頻率都得到改善。高低壓驅(qū)動(dòng)電路，采用四個(gè)三極管，線路比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定實(shí)用性強(qiáng)，它具有以下特點(diǎn)：a本回路采用兩種電源供電80V12Vb驅(qū)動(dòng)電路采用了三級(jí)放大，使電路合理，穩(wěn)定性好。c由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，使電流波形頂部下凹，使平均電流下降，轉(zhuǎn)矩下降。濾波后電壓波形電容值越大，濾波的效果會(huì)越好，但電容值過(guò)大也會(huì)使電容兩端電壓值偏低，所以我們選用了電容值為4.9mF的極性電容。5.5傳感器的選擇及與PLC接線說(shuō)明傳感器在工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)中占有重要的地位。通過(guò)傳感器不僅可能確定工件的工作情況，而且可以檢測(cè)生產(chǎn)的某些過(guò)程，以便控制生產(chǎn)流程。傳感器是將非電量的物位參量轉(zhuǎn)換為可測(cè)量的點(diǎn)信號(hào)，提供給中央處理單元。5.5.1光電傳感器的選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求對(duì)工件在傳送帶上到達(dá)指定位置的位置信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。我們選擇了洞光光電開(kāi)關(guān)廠出產(chǎn)的DC二線長(zhǎng)閉光電開(kāi)關(guān)LA1-1K。其各項(xiàng)性能指標(biāo)如下：1.檢測(cè)距離:動(dòng)作距離是指檢測(cè)體按照一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置（接近開(kāi)關(guān)處的感應(yīng)表面）到開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)測(cè)的基準(zhǔn)位置到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。本型號(hào)的檢測(cè)距離為1mm±20%2.設(shè)定距離：接近開(kāi)關(guān)在實(shí)際工作中整定的距離，一般是額定動(dòng)作距離的0.8倍。

本型號(hào)的設(shè)定距離為0.3.回差值:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對(duì)值。本型號(hào)的回差值為檢測(cè)距離的10%。4.標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體：使接近開(kāi)關(guān)作比較的金屬檢測(cè)體。本廠所采用的檢測(cè)體為正方形的A3鋼，厚度為大于1mm，采用的邊長(zhǎng)是接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)面的2.5倍。5.輸出狀態(tài)：為常閉，即當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，常開(kāi)型的接近開(kāi)關(guān)接通的負(fù)載，由于接近開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管截止而不工作，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。6.檢測(cè)方式：非埋入式，即接近開(kāi)關(guān)則需把感應(yīng)頭露出，以實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)檢測(cè)距離的目的。7.響應(yīng)頻率f：按規(guī)定的1秒的時(shí)間間隔內(nèi)，接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作循環(huán)的次數(shù)。

響應(yīng)時(shí)間t：接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到物體的時(shí)間到接近開(kāi)關(guān)出現(xiàn)電平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的時(shí)間之差。5.5.2壓力傳感器的選擇本系統(tǒng)對(duì)壓力傳感器的選擇為奈士德NDA波登管壓力開(kāi)關(guān)。壓力傳感器在本系統(tǒng)中的作用是檢測(cè)供膠系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力。當(dāng)供膠系統(tǒng)的供膠壓力超出設(shè)定的正常范圍時(shí)向中央處理單元發(fā)出電信號(hào)，中央處理單元發(fā)出報(bào)警并根據(jù)系統(tǒng)程序做出處理。涂膠過(guò)程中，需要保證膠棒內(nèi)有足夠的膠為下一工件能夠涂完為止，所以設(shè)計(jì)了膠棒內(nèi)膠量不足的報(bào)警子程序。每一工件涂完膠后提醒工人換件，這樣就可以節(jié)省不必要的時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。5.5.3傳感器和PLC的接線說(shuō)明傳感器的種類(lèi)很多，其輸出方式也各不相同。當(dāng)采用接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等兩線式傳感器時(shí)，由于傳感器的漏電流較大，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)從而導(dǎo)致PLC的錯(cuò)誤動(dòng)作，此時(shí)，可在PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻Ｒ，如圖5-4所示。當(dāng)漏電流不足lmA時(shí)可以不考慮影響。

圖5.4PLC與兩線式傳感器的連接旁路電阻Ｒ的估算公式如下：式中：I為傳感器漏電流（mA），UOFF為PLC輸入電壓低電平的上限值（V），RC為PLC的輸入阻抗（KΩ），的值根據(jù)輸入點(diǎn)的不同存在差異。光電開(kāi)關(guān)接入，其為5v,I約為4mA，約為1。通過(guò)計(jì)算取值為2。壓力開(kāi)關(guān)接入，其為5v,I約為3.8mA，約為1。通過(guò)計(jì)算R也出值為2。5.6本章小結(jié)本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)涂膠機(jī)涂膠執(zhí)行部分采用MCS—51的典型