《自動瓷磚切割機的結(jié)構(gòu)設計》12000字（論文）

自動瓷磚切割機的結(jié)構(gòu)設計摘要近些年來國內(nèi)的工業(yè)設備發(fā)展快，很多機械設備研制出來，用于各個行業(yè)當中，為生產(chǎn)和加工提供更為有利的條件，提供更多專業(yè)化的設備，為工業(yè)快速發(fā)展起到很好的促進作用。瓷磚作為一種裝飾材料，每年的需求量非常的大，特別是目前人們對于家居環(huán)境要求和品質(zhì)都在提升，因而瓷磚作為一種裝修材料，市場需求也在增加，對于瓷磚的加工中，需要用到各種加工設備，其中的切割工序是一個重要的部分，切割機能夠滿足對不同尺寸瓷磚進行切割，切割質(zhì)量高，加工效率快。因而切割機的使用量也隨著瓷磚的需求增加而變得越來越大，有較好的市場前景。本次設計是瓷磚切割機的結(jié)構(gòu)設計，此種設備用于對瓷磚材料進行切割作業(yè)，是用于生產(chǎn)加工當中。設計從對任務要求做出分析，以及查詢切割機的文獻和方案，對本次切割機做出方案擬定，主要完成切割機的功率計算，選取符合要求的電機，以及蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，滾珠絲桿，直線導軌的設計計算，同時通過CAD軟件繪制瓷磚切割機的結(jié)構(gòu)圖紙，最終完成本次設計要求。關鍵詞：瓷磚；切割機；蝸輪蝸桿；滾珠絲桿；直線導軌目錄1緒論 11.1課題的研究目的和研究意義 11.1.1課題的背景 11.1.2課題的研究意義 11.2瓷磚切割機國內(nèi)外發(fā)展情況 21.2.1中國瓷磚切割機的情況 21.2.2海外瓷磚切割機的情況 21.2.3手動與自動瓷磚切割機機能對照 21.3設計主要研究方法 31.3.2研究報告 31.3.2研究方法 31.3.3設計的主要內(nèi)容 32總體方案設計 42.1瓷磚切割機結(jié)構(gòu)分析 52.2瓷磚切割機工作原理 63切割裝置的設計與計算 73.1電機的選擇 73.2蝸輪蝸桿傳動的設計與校核 93.2.1中心距計算 113.2.2輪齒彎曲疲勞強度校核 113.2.3蝸桿剛度計算 124Y向傳動的設計計算 134.1滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算 134.2滾珠絲杠副預期額定動載荷 144.3估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量 154.4估算滾珠絲杠副的螺紋底 154.5確定滾珠絲杠副規(guī)格代號 164.6電機的選擇與套筒聯(lián)軸器的設計 175直線導軌的設計 205.1作用于滾動直線導軌副的載荷計算 205.2滾動直線導軌副的額定壽命 215.3滾動直線導軌的長度選擇 236瓷磚切割機的保養(yǎng)與維護/注意事項 267.1玉米脫粒機的保養(yǎng) 267.2玉米脫粒機的維護 267總結(jié) 27參考文獻 281緒論1.1課題的研究目的和研究意義1.1.1課題的背景瓷磚是一種比較常見的裝修材料，用于建筑當中，也是人們生活比較常見的一種物質(zhì)，能夠達到裝飾房屋，美化的效果。史料統(tǒng)計，早期很早的古代人就已經(jīng)會使用瓷磚來對房屋進行裝置，通過使用黏土來進行曬干或者是烘干，最終進行上色，可獲得瓷磚。國內(nèi)的房產(chǎn)建設近些年來發(fā)展的非常的快，同時人們對于房屋的要求和品質(zhì)也在提升，因而瓷磚這種裝飾材料的使用量也在不斷的增長，資料統(tǒng)計在2018年的時候全國的瓷磚產(chǎn)量就達到了90億平方的量，且瓷磚行業(yè)的全年營業(yè)收入達到3000多億的產(chǎn)值，因而可見瓷磚的需求量之大，每年需要加工的瓷磚也非常的多。對于瓷磚的加工當中，需要進行的工序也比較的多，成品瓷磚使用與家裝當中，也需要經(jīng)過很多的加工步驟，比如需要按照尺寸進行切割，以及打磨等工序，切割是最為普遍的，需要按照具體的尺寸來進行裝置，故而要用到切割設備。隨著瓷磚的需求增長，切割機的使用也逐步增加，且隨著自動化技術(shù)的成熟，將設備與自動化技術(shù)相結(jié)合，能夠更好的滿足設備的加工自動化要求，切割機的性能也逐步提升，未來自動化切割機的市場前景也會越來越好。1.1.2課題的研究意義隨著瓷磚的需求增長，切割機的使用也逐步增加，且隨著自動化技術(shù)的成熟，切割機的種類越來越多，其性能也在不斷的提升，未來對于切割機的要求，不僅僅是在效率方面，同時對于加工的質(zhì)量也提出更高的需求。將設備與自動化技術(shù)相結(jié)合，能夠更好的滿足設備的加工自動化要求，切割機的性能也逐步提升，未來自動化切割機的市場前景也會越來越好。本次提出設計瓷磚切割機結(jié)構(gòu)設計，通過所學專業(yè)知識運用與設計中，做到學以致用，理論聯(lián)系實際。1.2瓷磚切割機國內(nèi)外發(fā)展情況1.2.1中國瓷磚切割機的情況我國在切割機的制造和研究方面，處于發(fā)展時間比較遲的，因而在技術(shù)方面跟發(fā)達國家比較，仍然存在較大的差距。尤其是上個世紀的中期，國內(nèi)的制造業(yè)和工業(yè)基礎也都相對薄弱，故而在切割機領域的研究也相對比較少，但是隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，尤其是材料的加工方面，生產(chǎn)的需求量增加，因此對于加工設備的市場需求也在增加，早期依靠進口國外的一些智能化的切割機，因此在切割機領域的技術(shù)多是處于空白真空期。在后期80年代的時候，國內(nèi)也對切割機領域做了很多的研究，更是有很多的專業(yè)研究機構(gòu)出現(xiàn)，投入了大量的經(jīng)歷到切割機領域，因此也相繼研發(fā)了各種電動和激光的切割機，也涌現(xiàn)出很多國內(nèi)的切割機品牌企業(yè)，比如在激光切割機領域就有大族激光企業(yè)，化工激光，以及楚天激光等，都是在激光切割機方面技術(shù)比較先進的，同時也有自主的等離子切割機，以及高壓水射流切割機等設備。幾十年的發(fā)展時期，國內(nèi)在切割機領域取得很好的成就。但是同時也還存在很多不足，尤其是跟發(fā)達國家的切割機比較，還存在智能化查，研發(fā)技術(shù)水平比較薄弱，區(qū)域發(fā)展不平衡等最多的問題，這些還需要后期不斷的去改變和發(fā)展，才能更好的在切割機領域做到更成功，走的更遠，相信未來能夠有更高端的切割機出現(xiàn)，為我國的切割機產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。1.2.2海外玉瓷磚切割機的情況切割機的發(fā)展時間比較早，在國外的一些發(fā)達國家，上個世紀的初期就已經(jīng)相繼研究出不同種類的切割機，從簡單的手動切割機發(fā)展到后期的自動切割機，數(shù)控切割機以及到現(xiàn)在的激光切割機，水射流切割機等不同的類型，且隨著自動化技術(shù)的使用，切割機的設備自動性能大幅度提高，不緊急可以實現(xiàn)高效率的切割作業(yè)，同時還可以滿足無人操作的要求，為切割行業(yè)提供更多的設備。比如德國是目前工業(yè)技術(shù)最為先進的國家，其國內(nèi)的工業(yè)發(fā)展比較早，因此無論是在工業(yè)基礎以及自動技術(shù)等領域，也都搖搖領先其他國家。因此早期也切割機做出大量的研究，且目前在全球的激光切割設備領域，德國的技術(shù)令眾多國家難望其項背。可以生產(chǎn)多軸多自由度的切割設備，比如德國的業(yè)納企業(yè)生產(chǎn)的機器人切割設備，是目前在切割機領域技術(shù)最為先進的，集合了光電及液等不同的原理，切割機能夠?qū)崿F(xiàn)五軸加工要求，滿足多個角度的切割作業(yè)需要。1.2.3手動與自動瓷磚切割機機能對照（1）目前的瓷磚切割機的種類也比較多，可以滿足不同的硬度材料的加工要求，同時也可以實現(xiàn)自動切割要求，改變傳統(tǒng)的切割方式，尤其是一些人工進行操作的切割設備，由于切割的性能差，往往會造成切割的瓷磚的斷面質(zhì)量差，造成瓷磚的次品率比較高，同時瓷磚切割的粉塵比較大，因而不符合環(huán)保的要求，也會在一定程度上造成對操作人員的身體健康有損害。目前根據(jù)瓷磚切割機的制動方式來區(qū)分的話，有分作手動跟自動類型的瓷磚切割機（2）但手動的瓷磚切割機有自測以及輕便兩種類型，可滿足不同的加工需求，且設備的適應性也比較好。比如現(xiàn)在的手動自測瓷磚切割機，這種切割機能夠滿足不用電，不需要用水，以及粉塵比較少，符合高效環(huán)保的加工要求，對操作的工人身體健康沒有傷害，只要在操作當中按照尺寸進行劃線，即可完成要求。但效率低，對工人的熟練度有要求。（3）電動的切割機相對來說，自動性會更好一些，這種切割機能夠進行快速的自動切割，效率更為高，通常也是用于一些大批量的瓷磚生產(chǎn)當中，滿足企業(yè)的瓷磚切割作業(yè)要求。以及目前還有出現(xiàn)一些多功能的瓷磚切割機，這種切割機不僅僅能顧實現(xiàn)切割作業(yè)，還能夠完成磨邊以及倒圓角的加工要求。1.3設計主要研究方法1.3.1研究報告瓷磚作為裝修材料，使用與裝修當中，起到很好的裝飾效果。近些年人們的經(jīng)濟水平大幅度的提升，因而對于裝修的品質(zhì)要求更高，瓷磚就是一種非常好的裝飾材料，因此每年的需求量非常的大。我國是瓷磚生產(chǎn)大國，不僅僅每年有大量的瓷磚生產(chǎn)用于國內(nèi)的需求，且還有大部分的瓷磚出口于周邊很多的國家。在對瓷磚進行切割作業(yè)當中，需要用到專門的瓷磚切割機，此種設備可以按照瓷磚的尺寸要求，進行快速切割作業(yè)。瓷磚切割機是一種針對硬質(zhì)材料進行切割的設備，不僅僅可以切割瓷磚，同時也能夠滿足對于一些硬質(zhì)材料，比如鋼棒，石材，或者是花崗巖，大理石等材料進行切割作業(yè)，切割的表面質(zhì)量好，效率高。由于目前國內(nèi)的瓷磚需求量大，傳統(tǒng)的切割機不僅僅存在效率低下，不能滿足現(xiàn)在快速生產(chǎn)加工的需求，且在切割過程中，材料的表面質(zhì)量比較差，因此切割的廢品率較高。再一個是因為這種瓷磚在切割的時候，普通的切割作業(yè)工序會產(chǎn)生很多的粉塵，這種現(xiàn)象會對切割作業(yè)的工人身體有很大的傷害，每年因為粉塵傷害造成的病例也非常多。也不利于環(huán)保加工的要求。目前的切割機能夠滿足對于對厚度在5-15mm的瓷磚進行快速切割作業(yè)，且國內(nèi)對瓷磚行業(yè)使用的切割機需求不斷增加，故而提出設計用于瓷磚的切割機結(jié)構(gòu)設計，將所學專業(yè)知識運用到設計中，做到理論和實際相結(jié)合，更好提升自己設計水平和動手的能力。1.3.2研究方法網(wǎng)上查找了國內(nèi)外關于瓷磚切割機的知識，對各類工作原理的切割機充分認識了優(yōu)越性和缺點，結(jié)合我國的生產(chǎn)現(xiàn)狀和使用環(huán)境因素。1.3.3設計的主要內(nèi)容了解臺式自動瓷磚切割機的背景和現(xiàn)狀，對當前家臺式自動瓷磚切割機的使用狀況進行調(diào)查，了解其原理和結(jié)構(gòu)；認識切割機的傳動結(jié)構(gòu)；完成瓷磚切割機的整體設計方案的制定；完成絲桿傳動的設計計算；完成瓷磚切割機導軌、切割裝置、電機及其他裝置設計；三維建模設計圖紙，編寫設計說明書等。2總體方案設計2.1瓷磚切割機結(jié)構(gòu)分析前市面上的瓷磚切割機的種類比較多，能夠滿足各種厚度材料的加工要求，結(jié)構(gòu)各異，本次的瓷磚切割機，通過查詢發(fā)現(xiàn)切割機的種類比較多，切割機的結(jié)構(gòu)也包括了不同的部分，主要有日下的幾個系統(tǒng)：（1）動力系統(tǒng)。一般的切割機的驅(qū)動機構(gòu)有采取電機驅(qū)動，液壓泵，氣壓泵等動力方式，這三種是比較常見的動力來源，普遍用在各種機械結(jié)構(gòu)設備當中，本次通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，動力為電機驅(qū)動的切割機比較常見，操作也比較簡單。故而選取瓷磚切割機的動力為電機驅(qū)動的方式。（2）傳動系統(tǒng)。瓷磚切割機一般的執(zhí)行動作主要有分作旋轉(zhuǎn)切割，及垂直進給等類型，這兩種類型的動作要求對于傳動設備也有所區(qū)別。A、直線進給：垂直進給運動主要就是進給前進的方向為直線運動，這種結(jié)構(gòu)可以通過采取絲桿傳動，曲柄滑塊，以及齒輪齒條，胡總凸輪機構(gòu)等方式，都可以講動力的旋轉(zhuǎn)運動變成為直線運動，通過分析，本次可以采取電機驅(qū)動，帶動絲桿傳動，進而實現(xiàn)直線運動，實現(xiàn)送料小車的直線進給動作需求。B、旋轉(zhuǎn)切割：圓周旋轉(zhuǎn)裝置主要用于將瓷磚旋轉(zhuǎn)切割?？梢詽M足圓周動作的結(jié)構(gòu)主要有齒輪齒條，齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動，帶傳動以及鏈傳動的不同的類型，這些機構(gòu)都可以滿足結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)動作要求。本次的旋轉(zhuǎn)切割機構(gòu)，通過分析，可以選取蝸輪蝸桿的傳動方式，此種傳動方式穩(wěn)定性比較好，且傳動的精度比較高。（3）執(zhí)行系統(tǒng)：分析設備的基本要求，執(zhí)行的結(jié)構(gòu)設備主要是對瓷磚的固定的夾緊套，以及活動平臺，和切刀等機構(gòu)部件。這些機構(gòu)都是瓷磚切割機設備的重要組成部分，包括了動力驅(qū)動機構(gòu)，傳動系統(tǒng)機構(gòu)，以及執(zhí)行裝置等，能夠滿足瓷磚切割機的工作需求，因而本次設計的瓷磚切割機有如下的方案圖所示的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖2-1和圖2-2所示：1-固定平臺；2-蝸輪；3-蝸桿；4-主軸；5-切刀；6-活動平臺；7-夾具；圖2-1瓷磚切割機總體方案圖置1Fig.2-1Generalplanoftilecuttingmachine1121234561-橫移電機；2-傳動軸；3-絲杠；4-絲杠螺母；5-切割電機；6-橫移機構(gòu)底座；圖2-2瓷磚切割機總體方案圖置2Fig.2-1Generalplanoftilecuttingmachine22.2瓷磚切割機工作原理如上圖是本次設計的瓷磚切割機的基本方案，可以滿足快速對瓷磚進行切割的要求，切割機采取的是固定式切刀+直線進給平臺組合方式來實現(xiàn)瓷磚的切割。固定式切刀部分，通過電機驅(qū)動，且通過蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)進行減速，最終能驅(qū)動切刀進行旋轉(zhuǎn)運動，滿足對瓷磚實現(xiàn)切割的要求，切割性能好。直線進給平臺采用電機驅(qū)動，通過伺服控制系統(tǒng)控制電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)往返。傳動裝置采用絲杠螺母傳動，將絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為螺母的直線運動。絲杠螺母與活動平臺固連，從而實現(xiàn)瓷磚的直線進給運動。本次的瓷磚切割機的整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，可以達到設備的經(jīng)濟性要求，造價低，切割的效果比較好，能夠滿足對400mm×600mm尺寸以內(nèi)的瓷磚切割?？傮w示意圖如圖2-3所示。圖2-3瓷磚切割機總示意圖Fig.2-3Rubbingtypethreshingmechanism3切割裝置的設計與計算3.1旋轉(zhuǎn)切割電機的選擇切割機的動力是采取的電機的方式來驅(qū)動，此種電機驅(qū)動的設備方便控制和操作，經(jīng)過查詢切割機的資料，發(fā)現(xiàn)目前類似的切割機設備的驅(qū)動電機供貨量都在0.75-3kW，工作電壓是工業(yè)用電，即三相交流電，電壓380V，頻率為50Hz。本次設計的瓷磚切割機主要是為用于對中小尺寸的瓷磚進行切割作業(yè)，故而選取功率比較小的電機，可滿足設備的結(jié)構(gòu)緊湊，以及造價低的要求。通過查找切割機文獻并了解不同型號切割機的切割功率。(1)工作機所需的功率為式中：(2)電機所需功率為：式中：選取電機的額定功率，使,根據(jù)《機械設計課程設計》表8-108取。(3)確定電動機的轉(zhuǎn)速：工作機轉(zhuǎn)速為蝸輪蝸桿傳動傳動比范圍i電動機的轉(zhuǎn)速范圍為：符合這一轉(zhuǎn)速的有1500r/min和3000r/min兩種，根據(jù)《機械設計課程設計》電機型號表確定兩種方案，電機選擇表如下表3-1所示：表3-1電機選擇表 Tab.3-7Motorselectiontable型號額定功率

(Kw)額定電流(A)轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)矩(倍)振動速度(mm/s)重量(kg)Y90L-42.24.814202.21.821Y90L-22.24.828402.21.825綜合考慮，本設計選取Y型三相異步電機型號為Y90L-2，功率為2.2KW,電機的轉(zhuǎn)速為2840r/min，具體如圖3-1所示：圖3-1Y系列電機外形尺寸Fig.3-1Sizeofmotor由Y系列電動機的安裝尺寸表可知電機的尺寸和電機技術(shù)的參數(shù)，如表3-2和表3-3所示：表3-2Y90L-2尺寸Tab.3-2SizeofY90L-2基座極數(shù)安裝尺寸（mm）外形尺寸（mm）ABCDEFGHKABACADHDL90L2.4.61401255624508209010180175155190335表3-3Y90L-2技術(shù)參數(shù)Tab.3-3ParameterofY90L-2型號功率

(Kw)額定電流(A)轉(zhuǎn)速(效率(%)功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)矩(倍)振動速度(mm/s)重量(kg)Y90L-22.24.8284080.50.862.21.825(4)傳動裝置的總傳動比為：各級傳動比分配為：（5）各軸的轉(zhuǎn)速為：各軸的輸入功率為：3.2蝸輪蝸桿傳動的設計與校核本次設計蝸桿機構(gòu)中，根據(jù)工作需要，選擇普通圓柱蝸桿：阿基米德蝸桿（ZA），如圖3-2所示?？紤]到蝸桿一般有合金鋼或者碳鋼制成，又因為一般蝸桿的傳動功率和轉(zhuǎn)速都較小，最終蝸桿材料選取的是45鋼材料，同時為了保證蝸桿的耐磨性和使用壽命，對其材料進行表面淬火，材料硬度能夠在40~55HRC。其中的蝸輪的材料選取的是，這是一種鑄造的錫青銅。根據(jù)蝸輪傳動設計準則，在傳動過程中，蝸桿副經(jīng)常會因為點蝕等情況而失效。因此要按齒面接觸疲勞強度進行設計，并且通過齒根彎曲疲勞強度而校核。圖3-2阿基米德蝸桿Fig.3-2Straightsidedaxialworm3.2.1蝸輪接觸疲勞強度條件設計（1）蝸桿頭數(shù)取,蝸輪的齒數(shù)，因為蝸輪齒數(shù)過小或過大時，會影響傳動的平穩(wěn)性和嚙合程度，所以一般蝸輪齒數(shù)要滿足26~80之間，通過查詢薦用值表，所得的蝸輪頭數(shù)和蝸桿齒數(shù)符合薦用值。（2）因為蝸桿傳功在工作時載荷平穩(wěn)，無沖擊振動情況，所以取使用系數(shù)，齒向載荷分布系數(shù)，動載系數(shù)。所以載荷系數(shù)為：（3）蝸輪的輸入轉(zhuǎn)矩為：因蝸輪主要失效形式為接觸疲勞失效，且蝸輪材料的鑄造方法為金屬膜制造，選擇的是強度極限為，所以由表3-3查出蝸輪的基本許用接觸應力為268。表3-3鑄錫青銅蝸輪基本許用接觸應力[21]Tab.3-3Allowablecontactstressoftinbronze蝸輪材料鑄造方法蝸桿螺旋面的硬度≤45HRC≥45HRC鑄錫磷青銅ZCuSn10P1砂模鑄造150180金屬模鑄造220268鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5砂模鑄造113135金屬模鑄造128140（5）應力循環(huán)次數(shù)，接觸強度的壽命系數(shù)為：所以許用接觸應力。（6）蝸輪接觸疲勞強度條件計算公式為：綜上得出，經(jīng)查蝸桿基本尺寸和參數(shù)，得出模數(shù)為4，蝸桿分度圓直徑，蝸輪的分度圓直徑為。（7）中心距3.2.2齒根彎曲疲勞強度校核（1）查表得鑄錫青銅材料的蝸輪基本許用彎曲應力為,蝸輪的許用彎曲應力為蝸輪的當量齒數(shù)經(jīng)查蝸輪的齒形系數(shù)表得螺旋角影響系數(shù)所以綜上所述，齒根彎曲疲勞強度校核所以是合格的。3.2.3蝸桿剛度驗算如果蝸桿受力后產(chǎn)生較大的變形，會導致齒輪上的載荷集中，會造成蝸輪蝸桿無法正常嚙合，所以還需對蝸桿進行剛度校核。（1）因為，則軸慣性矩為（2）蝸桿所受的圓周力和徑向力為蝸桿兩端的支撐間跨距為，經(jīng)查表得蝸桿材料的彈性模量為，許用最大撓度綜上所述，蝸桿的剛度條件為：經(jīng)計算，滿足其剛度條件。QUOTE=0.028mm（4）減速器的結(jié)構(gòu)設計：因為減速器一端要固定在切割設備上，另一端要固定電機，所以要求減速器的箱體要具有一定的結(jié)構(gòu)強度。而且如果箱體的表面和蝸桿軸不垂直則會使主動輪發(fā)生傾斜角度不準確的后果，使工作件被施加額外的彎曲載荷，所以需要要確保蝸桿軸與減速箱表面的垂直度公差，另一方面減速箱和電機的接觸面的部分需要高出基體面1~2mm，來保證平面度公差。從而延長切割刀刃的使用壽命，提高鋸切精度。主動輪在軸上的軸向固定一方面通過軸與孔的過盈配合和自身重力，另一方面通過螺栓壓緊。圖3-3蝸輪蝸桿減速器模型三維結(jié)構(gòu)圖Fig.3-3Threedimensionalstructureofwormgearreducermodel4Y向傳動的設計計算滾珠絲桿是比較常見的一種傳動系統(tǒng)，能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運動變成為直線運動，因而在很多機械結(jié)構(gòu)當中都使用的比較普遍。本次的瓷磚切割機也是采取的滾珠絲桿的傳動機構(gòu)。根據(jù)滾珠絲桿的傳動方式區(qū)分的話，可以把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，同時也可以將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動。滾珠絲桿的傳動特點：A、傳動效率高：滾珠絲桿傳動系統(tǒng)有較高的傳動效率，通常能夠達到90%以上，因而是機械傳動機構(gòu)中常見的一種設備。B、運動平穩(wěn)：滾珠絲桿機構(gòu)是為接觸滾動的運動，因此傳動的領密度比較高，且摩擦的阻力也不大，在運動過程開啟的時候沒有顫動的現(xiàn)象，以及低速運行沒有爬行的情況。C、高精度：滾珠絲桿的傳動過程中定位和重復定位的精度非常的高，也是多種傳動系統(tǒng)中精度較高的一種，故而多被用在一些精確度要求高的設備當中。D、同步性好：因為滾珠絲桿的運動穩(wěn)定性好，且反應比較靈敏，故而跟驅(qū)動專治的運動有較好的同步性，同步效果非常的好。F、高可靠性：跟傳統(tǒng)的機械和液壓機構(gòu)比較的話，滾珠絲桿的可靠性比較高，使用過程中出現(xiàn)故障的概率也比較低，特別是在后期的使用中保養(yǎng)操作都比較方便，也能夠滿足不同場所的使用，尤其是在一些粉塵比較多的環(huán)境也能夠正常的使用，因此適應環(huán)境的性能好。由于滾珠絲桿的性能好，可靠性比較高，尤其是精度也高，故而本次的傳動機構(gòu)采取的是滾珠絲桿副的傳動機構(gòu)。4.1滾珠絲杠副的載荷及轉(zhuǎn)速計算（1）按用途可將滾珠絲杠分為T類和P類，因為選擇其作為傳動裝置且對定位精度要求不高，所以本裝置選用T類滾珠絲杠。（2）滾珠絲杠的導程為絲杠每轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的直線運動行程，它與電機的額定轉(zhuǎn)速，Y向運動軸所要求的最高移動速度和減速部件的減速比有關。首先經(jīng)查找資料，最終選擇Y向運動的驅(qū)動電機選擇為MDMA152P1V型電機，電機的最高轉(zhuǎn)速為為4500rpm。電機與滾珠絲桿可通過聯(lián)軸器鏈接，傳動比等于1。Y向最大運動速度等于5mm/s，即300mm/min。則絲杠導程為：實際選取，來滿足速度要求。（3）滾動導軌工作當中，按照其承受載荷的情況下來分析，通常滑動摩擦系數(shù)最大的為0.004，靜摩擦系數(shù)跟摩擦系數(shù)的數(shù)值基本接近，通常計算當中選取的靜摩擦系數(shù)都是0.006，因此可計算導軌靜摩擦力數(shù)值：式中：——工件及工作臺質(zhì)量，經(jīng)計算約為100kg。——導軌滑塊密封阻力，按2個滑塊，每個滑塊密封阻力5N。切割阻力為500N。（4）絲杠工作時載荷包括最小載荷和最大載荷兩個參數(shù)。最小載荷是運動軸發(fā)生空載時所產(chǎn)生的的傳動力，它跟運動部件的重力和傳動部件本身所產(chǎn)生的摩擦阻力有關:最大載荷是運動部件承受最大負荷時所產(chǎn)生的傳動力。絲杠實際工作時的載荷和轉(zhuǎn)速通常是個周期性變化的量，因此需要根據(jù)實際工作狀態(tài)。因為本次的設備主要是用在切割作業(yè)，故而絲桿在工作時沒有切削力，因此絲桿工作過程動作勻速，阻力大部分為導軌及滑塊的摩擦力，因此計算最高工作轉(zhuǎn)速和最低工作轉(zhuǎn)速為：最小載荷和最大載荷為：滾珠絲杠副的當量載荷：滾珠絲杠副的當量轉(zhuǎn)速：4.2滾珠絲杠副預期額定動載荷計算（1）按照滾珠絲杠副的預期工作時間來計算式中：——當量轉(zhuǎn)速，——預期工作時間，正常工作時一般為15000小時——負荷系數(shù)，平穩(wěn)無沖擊選擇=1——精度系數(shù)，7級精度選擇=0.8——可靠性系數(shù)，一般選擇=1所以得出最終：（2）按照滾珠絲杠副的預期運動距離來計算式中：——預期運行距離，一般取250Km得出:（3）按照滾珠絲杠副的預加最大軸向負載來計算式中：——預加負荷系數(shù)，輕預載時，選擇=4.5——絲杠副最大載荷4.3估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量軸向變形量一般要求重復定位精度，一般Y向運動的重復定位精度要求為1mm，則4.4估算滾珠絲杠副的螺紋底（1）固定支撐的最大距離的計算根據(jù)Y向運動行程為600mm，可以計算出兩個固定支撐的最大距離：（2）螺紋底的計算按絲杠安裝方式為軸向兩端固定支承，軸向載荷由滾珠絲杠兩端的支承軸承分別來承擔，軸承選擇角接觸球軸承，安裝形式如下圖4-1所示：圖4-1滾珠絲杠的安裝形式Fig.4-1Installationformofballscrew絲杠螺紋底為：式中：F0——導軌靜摩擦力，F(xiàn)0=526NL——滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支承的最大距離，L=780mm則有4.5確定滾珠絲杠副規(guī)格代號（1）按照Y軸的定位分析，其精度能滿足0.01mm/1000mm，則任意300mm長度的導程精度選擇為0.0025mm。（2）按照絲杠Ph、d2m、Cam選擇上銀牌（HIWIN）滾珠絲桿，型號為20-5B1，精度等級2級。絲桿基本導程Ph=5mm，絲杠底Xd2m=18.5mm＞3.6mm，外Xd=19mm，公稱直Xd0=20mm，額定動載荷Ca=2370N＞Cam，額定靜載荷Cao=3733N。選擇標準如圖4-1所示。圖4-2部分滾珠絲桿型號表Fig.4-2Modeltableofsomeballscrews4.6電機的選擇與連接方式選擇電機是為主要的驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動Y向運動的傳動機構(gòu)動作的要求，目前這種傳動機構(gòu)都是采取的伺服電機驅(qū)動，可根據(jù)要求選用MDMA152P1V型大慣量電機，其功率為1.5KW,額定轉(zhuǎn)矩為7.15N.m,電機慣量JM為：0.00123Kg.m2Y向運動工件及工作臺質(zhì)量估計最大值約100Kg。圖4-2伺服電機三維圖Fig.4-2Schematicdiagramofservomotor（1）按外部負荷的轉(zhuǎn)動慣量的計算絲桿部分的轉(zhuǎn)動慣量：外部負荷的負荷轉(zhuǎn)動慣量：則有：加在電機上的轉(zhuǎn)動慣量：（2）外部負荷產(chǎn)生的摩擦扭矩的計算式中： ——滾珠絲桿副的導程——未預緊的滾珠絲桿副的效率（2級精度=0.9）——外加軸向載荷，含導軌摩擦力，其中含切削力為500則有：（3）預緊力產(chǎn)生的摩擦扭矩的計算式中：——滾珠絲桿副間的預緊力，526/3=175N（4）支撐軸承產(chǎn)生的摩擦扭矩的計算支撐部分通過軸承來實現(xiàn)支撐的要求，軸承可選取的是角接觸軸承，規(guī)格為7201C/DB，查軸承樣本可得摩擦力矩：。（5）加速度產(chǎn)生的負荷扭矩的計算分析本次的設計要求：X向工作臺運動速度為v=5mm/s，對應電機轉(zhuǎn)速=60rpm，最大加速度為a=8mm/s2,則工作臺速度從0升至5mm/s所需時間為：當電機轉(zhuǎn)速從升至時，其負荷扭矩為：（5）電機總扭矩的計算綜上所述，所選擇電機額定扭矩為7.15N.m，大于計算電機的總扭矩3倍以上，所以所選擇電機扭矩符合要求。（6）滾珠絲杠鏈接滾珠絲杠與驅(qū)動電機連接的方式主要有聯(lián)軸器和同步皮帶兩種，因為聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)接單，扭轉(zhuǎn)剛度大且安裝調(diào)整方便，因此選用聯(lián)軸器鏈接，不僅可以傳遞轉(zhuǎn)矩，還可以補償滾珠絲杠與電機軸的同軸度誤差。本次的伺服電機輸出軸的直徑比較小，軸徑為8mm,因而可以根據(jù)這種軸的直徑選取相應的聯(lián)軸器型號，因此尺寸比較小，聯(lián)軸器的種類選取的不多，通過查詢可以選取套筒聯(lián)軸器，此種甜筒聯(lián)軸器為標準件，查詢《機械設計手冊》選擇的套筒聯(lián)軸器的基本型號為。套筒聯(lián)軸器的二維圖形如圖4-2所示。圖4-3套筒聯(lián)軸器Fig.4-3sleevecoupling5直線導軌的設計直線導軌由導軌和滑塊兩部分組成。其具有靈敏性好，使用簡單，接觸應力小等優(yōu)點可用于直線運動系統(tǒng)的導向部件。滾動導軌一般成對來使用，其中的一根作為基準導軌，在運動部件的負責主要導向，而另一根則作為從動導軌，其支撐作用，因此要在左右兩方向都安裝直線導軌，一般選用螺栓來進行定位。5.1作用于滾動直線導軌副的載荷計算根據(jù)工作要求分析，兩邊的導軌載荷都基本相等，因此對直線導軌的受力分析如圖5-1所示：下層工作臺的承載重約為1000N圖5-1滾動導軌受力分圖析圖Fig.5-1Analysisofforcedistributionofrollingguiderailwheel將已知數(shù)據(jù)代入上式得：載荷成分變化，其計算載荷：式中：——對應行程內(nèi)的載荷；——分段行程；——全行程等于；5.2滾動直線導軌副的額定壽命（1）因為使用環(huán)境為無定位精度要求的輸送機構(gòu)，所以選用的滾動導軌的精度為5，預載荷等級為P3,預載荷值為0N。（2）因為滑動塊數(shù)量為2，所以接觸系數(shù)取0.81；工作溫度為常溫，則溫度系數(shù)取1；因為精度為5級，所以精度系數(shù)取0.9；運料速度為低速運動，且無外部沖擊或振動的場合，則載荷系數(shù)為1.5，硬度系數(shù)取1.0。（3）導軌的使用壽命可通過使用時間或運動距離表示，當導軌行程一定時，使用壽命可以通過使用的時間來表示：式中：l——行程長度；L——以運動距離表示的使用壽命；n——每分鐘往復次數(shù)；一般情況下，滾動直線導軌副預期壽命取15000小時，則：以距離表示時，使用壽命的計算公式為：式中：L——額定壽命；C——額定動載荷；——計算載荷；則：取則：根據(jù)計算和設計的要求，通過對設計手冊進行查詢，選取HGHCA系列的輕型直線導軌，其精度高，導向性能較好。最終選擇為HGH15CA型直線導軌。導軌尺寸參數(shù)如圖5-2所示：圖5-2HGH-CA導軌詳細尺寸Fig.5-2HGH-CAguidedetaileddimensions每條導軌上采用兩個移動滑塊，因此確定使用HGH15CA型導軌后，經(jīng)查閱資料選擇配套的移動滑塊，三維示意圖如圖5-3所示。圖5-3HGH-CA滑塊三維圖Fig.5-4HGH-CA3Ddrawingofslider5.3滾動直線導軌的長度選擇由于本次的瓷磚切割機中的移動距離已經(jīng)確定，直線導軌的長度受工作臺的運動行程和尺寸要求的影響，而且直線導軌的長度不僅需要滿足行程需求，還需要分析導軌的安裝孔的距離尺寸，以及導軌滑塊中潤滑油安裝位置的距離，以及絲桿螺母的厚度尺寸等。本次設計絲桿螺母厚度尺寸是30mm，且每個移動段需預留20-30mm的余量，所以需根據(jù)最大軸向的尺寸來保持50mm的距離差。因此對直線導軌長度進行確定和選取。因為螺栓孔距端面距離的尺寸最好不大于二分之一螺栓孔間距離，以防止螺栓孔至端面距離的尺寸過大導致導軌裝配后端部不穩(wěn)定，而導致導軌精度降低。因此導軌長度根據(jù)其最大數(shù)值范圍做出選取，確定導軌長度為1297mm，符合實際要求，三維示意圖如圖5-3所示。圖5-4直線導軌三維圖Fig.5-53Ddrawingoflinearguiderail6瓷磚切割機的保養(yǎng)與維護因為瓷磚切割機在工業(yè)的生產(chǎn)中越來越廣發(fā)，尤其在房屋裝修的時間內(nèi)被大量需求。因為瓷磚切割機在一定時間內(nèi)需要進行大量的工作，不僅工作載荷大，而且會對機器造成一定的損害。所以，為了不耽誤切割機的使用壽命，使切割到達最佳的使用狀況，保證安全生產(chǎn)，所以對瓷磚切割機進行良好的調(diào)養(yǎng)和保護便很重要，不僅方便下次使用，使工件達到要求，還能節(jié)約成本。7.1瓷磚切割機的維護（1）在開機前，機器上各個部件遺留的瓷磚渣及其他灰塵雜質(zhì)等需進行有效的清潔整理，特別要注意導軌、滾珠絲杠處的衛(wèi)生處理。（2）注意觀察機器傳動部分比如縱向?qū)к壍茸屑毑烀嬗袩o潤滑油，特別是需要潤滑的部分，應按時涂上潤滑油、潤滑脂等潤滑劑，使之保持潤滑良好!。（3）切割機使用完畢后立刻進行清理工作，是機器表面和內(nèi)部都不要遺留雜質(zhì)，防止造成機器運行不暢，出現(xiàn)卡頓。（4）可定時察看機器內(nèi)有無磨損情況，需要時可對機器外表補噴油漆處理。7.2瓷磚切割機的保養(yǎng)因為瓷磚切割機工作時易產(chǎn)生雜料，灰塵等雜質(zhì)，且刀片易造成磨損。因此切割機的保養(yǎng)好壞就與切割機的使用壽命，以及能否正常運轉(zhuǎn)達到預期的要求有很大的關系。這就要求在切割機不使用的時候要認真進行切割機的保管任務，妥善維護，決不因保養(yǎng)不當造成其損壞影響切割效果乃至正常使用，更不能造成機器殘損，有變形、腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生[28]。（1）檢查切割的內(nèi)外是否有雜質(zhì)或者殘存物，如果有應及時清理，保持整體的清潔，不能放松警惕。（2）需按時查看傳動和切割部件等經(jīng)常出現(xiàn)磨損的部位，如果發(fā)現(xiàn)零件磨損嚴重影響正常工作時，及時更換，防止影響切割工作，造成瓷磚浪費。（3）切割機使用前應對切割機需要潤滑的部分及時添加潤滑劑，防止零部件磨損嚴重，保證切割機能夠正常工作。（4）查定時夾緊裝置等有無松動緊狀況，必要時調(diào)整。（5）在啟動機器前要對工作的區(qū)域進行認真打掃，不要隨意擺放與工作內(nèi)容不相關的任何物體。（6）切割刀片嚴禁在沒有水或者水墨的情況下強行空轉(zhuǎn)，以免造成刮刀嚴重磨損（7）避免讓機器運行過久，通常情況約8小時就要停機、調(diào)整和潤滑，以避免磨擦嚴重致使磨損、發(fā)熱或變形。8總結(jié)本文主要對瓷磚切割機的動力系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)等進行設計，首先確定了研究課題的主要研究內(nèi)容，課題研究的意義和目的，對當今國內(nèi)切割機的發(fā)展狀況進行了詳細的調(diào)研。然后確定了總體設計方案，主要設計了框架、傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)以及執(zhí)行機構(gòu)，本文首先進行切割部分的設計，對切割部分的動力系統(tǒng)，傳動機構(gòu)進行了設計計算。其次對送料部分的傳動系統(tǒng)進行了設計以及計算，一些機構(gòu)只做了簡單的功能設計，沒有做詳細展開。本設計對送料裝置進行了改進，采用了滾珠絲杠搭配直線導軌，保證其送料速度快以及運行平穩(wěn)，也保證了操作工人的安全，減少灰塵產(chǎn)生和降低了噪音，同時提高切割精度。切割裝置選用了蝸輪蝸桿傳動，使其切割過程平穩(wěn)，切割準確。但在設計上還存在一些不足。例如：只討論了一種滾珠絲杠和直線導軌的安裝形式，未對其他形式進行討論，未仔細研究螺母的預緊方法等。另外，設計的瓷磚切割機是自動化的裝置，現(xiàn)在無論是企業(yè)還是家庭都都趨向于自動化管理。而未來的任何產(chǎn)品的發(fā)展方向都想著節(jié)能、環(huán)保、低成本、高效率、高科技、綠色無公害等一系列趨勢進行發(fā)展設計。臺式自動瓷磚切割機的設計非常符合這一發(fā)展趨勢。參考文獻[1]李聚穩(wěn).一種多功能切割機[J].裝備制造技術(shù).2019(08):27-43.[2]中國磁磚切割機行業(yè)發(fā)展分析及投資潛力研究報告[J].中國報告大廳.2016(21):46-52.[3]周夢德.瓷磚切割機尺寸控制方法研究[J].艾歐史密斯(中國)環(huán)境電器有限公司.2020,18(08):21-29.[4]顏永年.先進制造技術(shù)[M]北京:北京化學工業(yè)出版社.2003:54-70.[5]2020-2025年中國電動瓷磚切割機行業(yè)發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資分析報告[J].中國報告大廳.2020(15):21-23.[6]申榮華.工程材料及其成形技術(shù)基礎[M]北京:北京大學出版社.2008:24-36.[7]馮虎田,王禹林.優(yōu)化設計選型應用手冊滾珠絲杠副分冊[M].機械工業(yè)出版社.2018:113-169.[8]祁龍.數(shù)控加工中心進給系統(tǒng)設計分析[J].機械研究與應用.2005(11):11-13.[9]潘新文.工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)及維護[M].化學工業(yè)出版社.2017:88-92.[10]歐屹,梁醫(yī),馮虎田.優(yōu)化設計選型應用手冊滾動直線導軌副分冊[M].機械工業(yè)出版社.2018:74-1