1174激光雕刻機結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、【有全套 CAD 圖】需完整 CAD+說明書請聯(lián)系 QQ1175231241 海量畢業(yè)設(shè)計 課程設(shè)計，承接定制、更多設(shè)計請移步：http:/更多設(shè)計請移步：http:/ 歡迎咨詢畢業(yè)設(shè)計(論文)激光雕刻機結(jié)構(gòu)設(shè)計A STRUCTURAL DESIGN OF LASER ENGRAVING MACHINE學(xué)生姓名李文龍學(xué)院名稱機電工程 學(xué)院 學(xué)號 20090604114專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師張磊2013 年05 月22 日 圖書分類號：密 級：徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）I徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得

2、的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書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)保留并向國家有關(guān)部門或機構(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)庫進(jìn)

3、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。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）I摘要摘要激光雕刻加工是以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，以激光為加工媒介，加工材料在激光照射下瞬間熔化和氣化，從而達(dá)到加工的目的。激光加工與材料表面沒有接觸，不受機械運動影響，表面不會變形。具有加工精度高，速度快，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的特點。本文設(shè)計了一種基于同步帶傳動的激光雕刻機的機械結(jié)構(gòu)，同步帶是許多機電一體化設(shè)備的基本部件。激光雕刻機通常由導(dǎo)軌座、滑塊、工作臺、同步帶，以及步進(jìn)電機等部件構(gòu)成。在整個設(shè)計的過程中，利用機械制圖和機械設(shè)計手冊，設(shè)計出激

4、光雕刻機的整體結(jié)構(gòu)。通過 CAD 軟件繪制出相應(yīng)的機械圖紙。近年來隨著計算機圖像處理，計算機圖形等在激光領(lǐng)域的應(yīng)用，而且由于其具有加工對象廣、變形小、精度高、雕刻速度快、操作方便、自動化加工等顯著優(yōu)點，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率、實現(xiàn)加工過程自動化、消除污染、減少材料消耗等的作用愈來愈重要。因而，本文的研究有重要的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 激光雕刻機；同步帶；步進(jìn)電機；工作臺徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）IIAbstractLaser engraving machine depends on the NC technique and laser processing media, engraves

5、 materials under laser irradiation instantaneous melting and evaporation. Laser processing is able to accomplish the machining process without touching the surface of materials, not affected by mechanical motion, not cause the surface deformation. It is characterized by high accuracy, high speed and

6、 extensive domain.The design of a mechanical structure of laser engraving machine is based on synchronous belt transmission. The synchronous belt is one of most important electromechanical integration equipments. Laser engraving machine usually consists of guide rail seat, slider, workbench, synchro

7、nous belt and a stepper motor, etc. During the whole design process, a laser engraving machine structure has been completed by the mechanical drawing and mechanical design manuals. Then the corresponding mechanical drawings have been done through CAD software. In recent years, with the development o

8、f the computer image processing, computer graphics in the laser processing fields, and due to the advantages of wide processing object, little deformation, high precision, fast carving, convenient operation, laser processing is playing a more important role to improve product quality and productivit

9、y. Laser machining is capable of process automation, eliminating pollution and reducing the material consumption. Thus, this article has very important application significance. Keywords Laser engraving machine synchronous belt a stepper motor workbench徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）I目 錄摘要摘要 .I IA Abstractbstract .I

10、III目目 錄錄 .I I1 1 緒論緒論 .1 11.11.1 激光雕刻機研究的背景及意義激光雕刻機研究的背景及意義 .1 11.21.2 激光雕刻機的原理及雕刻方法激光雕刻機的原理及雕刻方法 .1 11.31.3 激光雕刻機的特點及發(fā)展現(xiàn)狀激光雕刻機的特點及發(fā)展現(xiàn)狀 .2 21.41.4 激光雕刻機的內(nèi)容和設(shè)計要求激光雕刻機的內(nèi)容和設(shè)計要求 .2 22 2 激光雕刻機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計激光雕刻機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .4 42.12.1 激光雕刻機設(shè)計要求激光雕刻機設(shè)計要求 .4 42.22.2 確定總體方案確定總體方案 .4 42.32.3 激光雕刻機的組成激光雕刻機的組成 .6 63 3 激光雕刻機

11、標(biāo)準(zhǔn)件選擇與計算激光雕刻機標(biāo)準(zhǔn)件選擇與計算 .8 83.13.1 X X 軸向機械傳動部件的選擇軸向機械傳動部件的選擇.8 83.1.13.1.1 X X 軸向?qū)к壍倪x擇軸向?qū)к壍倪x擇 .8 83.1.23.1.2 X X 軸向步進(jìn)電機的選擇軸向步進(jìn)電機的選擇 .9 93.1.33.1.3 X X 軸向同步帶及帶輪的選擇軸向同步帶及帶輪的選擇 .11113.23.2 Y Y 軸向機械傳動部件的選擇軸向機械傳動部件的選擇.17173.2.13.2.1 Y Y 軸向?qū)к壍倪x擇軸向?qū)к壍倪x擇 .17173.2.23.2.2 Y Y 軸向電動機的選擇軸向電動機的選擇 .17173.2.33.2.3 Y

12、 Y 軸向同步帶的選擇軸向同步帶的選擇 .18183.33.3 軸承的選擇軸承的選擇 .20203.3.13.3.1 軸承的選擇軸承的選擇 .20204 4 激光雕刻機非標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計激光雕刻機非標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計 .22224.14.1 軸的設(shè)計軸的設(shè)計 .22224.1.14.1.1 軸的簡介軸的簡介 .22224.1.24.1.2 軸的設(shè)計計算軸的設(shè)計計算 .22224.1.34.1.3 軸和軸承的配合設(shè)計軸和軸承的配合設(shè)計 .23234.24.2 步進(jìn)電機支撐架的設(shè)計步進(jìn)電機支撐架的設(shè)計 .25254.34.3 X X 軸向橫梁與導(dǎo)軌副的聯(lián)接設(shè)計軸向橫梁與導(dǎo)軌副的聯(lián)接設(shè)計.27274.44

13、.4 聯(lián)軸器的設(shè)計聯(lián)軸器的設(shè)計 .28284.54.5 X X 軸向?qū)к壐焙屯綆?lián)接設(shè)計軸向?qū)к壐焙屯綆?lián)接設(shè)計.2929總結(jié)與展望總結(jié)與展望 .3131研究工作總結(jié)研究工作總結(jié) .3131展望展望 .3232致謝致謝 .3333徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）II參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .3434徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11 緒論緒論1.1 激光雕刻機研究的背景及意義激光雕刻機研究的背景及意義 我國激光技術(shù)已有 40 多年的發(fā)展歷史，早在 1961 年中科院長春光學(xué)精密機械研究所就研制出我國的第一臺紅寶石型激光器，經(jīng)過 40 多年的努力探索，我國激光技術(shù)研究已經(jīng)獲得了重大突破，激光型產(chǎn)業(yè)也從無

14、到有，逐漸成為我國科學(xué)界中最活躍的領(lǐng)域之一。隨著激光的不斷發(fā)張，激光雕刻機問世了，并且已經(jīng)由一代發(fā)展到二代。如今，激光雕刻機已被廣泛應(yīng)用于：電子電器行業(yè)、服裝行業(yè)、皮革業(yè)、家具業(yè)、裝飾業(yè)、工藝禮品業(yè)、廣告業(yè)、包裝印刷業(yè)、模型業(yè)（建筑模型、航空航海模型、木制玩具） 、工業(yè)面板的裁切、沖孔、打樣、畫線精密加工領(lǐng)域等。隨著生產(chǎn)科技的發(fā)展，功能和性能的不斷提高和改善，激光雕刻機將有更多領(lǐng)域的應(yīng)用。由于國外的雕刻技術(shù)出現(xiàn)的早開發(fā)和應(yīng)用的時間比較長,所以它們發(fā)展也比較成熟。我國的激光雕刻技術(shù)不管從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達(dá)國家有不小的差距，所以我們要立足國內(nèi)，結(jié)合國情，面向經(jīng)濟建設(shè)的需要

15、，開發(fā)出具有自己特色，符合中國人習(xí)慣的雕刻機結(jié)構(gòu)及其軟件。因此本課題的研究對社會科技的進(jìn)步有重要意義。從實際情況來看激光產(chǎn)品正向高速度、高精度、高效率、多功能方向發(fā)展，技術(shù)含量越來越高，而我國激光系統(tǒng)的核心主要來自國外且自主研發(fā)能力不強，因此開發(fā)一套可以進(jìn)一步改進(jìn)雕刻工藝和水平的專用軟件是非常有意義的。本課題的研究具有較高的實際意義和經(jīng)濟意義。本課題涉及機械制圖、計算機軟件應(yīng)用等眾多知識，將這些理論知識和實際制圖、程序編制結(jié)合起來對個人思維的開拓和工程經(jīng)驗的積累都有重要作用，對個人能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的訓(xùn)練都起到了十分重要的作用。1.21.2 激光雕刻機的激光雕刻機的原理及雕刻方法原理及雕刻方

16、法激光雕刻原理是由于原子(分子或離子箏)躍遷產(chǎn)生的，而且是由自發(fā)的輻射引起。激光雖然是光，但它與普通光明顯的不同是激光只在最初極短時間內(nèi)依賴于自發(fā)的輻射，此后的過程是完全由激輻射決定的，因此激光本身具有十分純正的顏色，幾乎是無發(fā)散的方向性,激光雕刻機具有極高的發(fā)光強度。同時激光又具有高強度性、高方向性、高想干性，激光是通過激光器產(chǎn)生后由反射鏡反射并通過聚集鏡照射到待加工物品上，使加工的物品（表面）受到十分強大的熱能而溫度瞬間急劇增加，使得該點因高溫而迅速的汽化或者融化，配合激光頭的運行軌跡同時達(dá)到加工的目的。激光雕刻：在物體的表面進(jìn)行雕刻加工，可分為位圖雕刻與矢量雕刻兩種類型： 位圖雕刻： 先

17、在 PHOTOSHOP 里將們所需要雕刻的圖形進(jìn)行掛網(wǎng)處理并轉(zhuǎn)換成單色BMP 格式，然后在專業(yè)的激光雕刻切割軟件中打開加工工件圖形文件。根據(jù)所加工的材料我們進(jìn)行合適的參數(shù)設(shè)置就可以了，然后點擊運行，激光雕刻機就能夠根據(jù)圖形文件徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2產(chǎn)生的點陣效果進(jìn)行雕刻。 矢量雕刻：我們能夠使用矢量軟件如 Coreldraw，AutoCad 等排版進(jìn)行設(shè)計，可以將圖形導(dǎo)出為 PLT，DXF 以及 AI 格式,隨后再用專業(yè)的激光切割雕刻軟件打開所要加工工件圖形文件，將圖形信息傳送到激光雕刻機中完成加工。1.3 激光雕刻機的特點及發(fā)展現(xiàn)狀激光雕刻機的特點及發(fā)展現(xiàn)狀激光雕刻機主要由以下特點：

18、 1、加工范圍廣泛：二氧化碳激光差不多可可以完成對任何非金屬材料進(jìn)行雕刻切割的任務(wù)，并且加工的價格相對低廉。 2、生產(chǎn)安全可靠：利用非接觸式的方法進(jìn)行加工，大致不會對材料產(chǎn)生機械擠壓和機械應(yīng)力。沒有加工痕跡，不會傷害加工件的表面；不會使材料發(fā)生變形； 3、加工精確細(xì)致：加工的精度大約是 0.02mm 左右； 4、生產(chǎn)節(jié)約環(huán)保：光束與光斑的直徑很小，在一般情況下，直徑小于 0.5mm；在進(jìn)行切割加工時，可以節(jié)省材料，保證加工安全衛(wèi)生； 5、多次加工效果一致：能夠保證工件同一批次的加工效果基本完全相同。 6、加工高速快捷：能夠根據(jù)計算機輸出的圖樣完成高速雕刻與切割的任務(wù)。 7、加工成本相對低廉：基

19、本不會受加工數(shù)量的影響，相對于大批量加工服務(wù)，進(jìn)行小批量加工任務(wù)激光加工也會很便宜。 隨著光電子技術(shù)的快速發(fā)展，激光雕刻技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，雕刻精度要求愈來愈高。體現(xiàn)激光材料加工發(fā)展水平的三個方面因素：第一為激光器技術(shù)，即應(yīng)用激光加工材料的激光器件技術(shù)；第二是激光加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、機械等，即激光加工的設(shè)備；第三是激光加工工藝的水平。因為激光器技術(shù)已經(jīng)成為了很成熟的技術(shù)，所以能否對激光設(shè)備進(jìn)行十分有效的控制以及激光加工工藝的水平成為了激光雕刻技術(shù)應(yīng)用的瓶頸。 激光技術(shù)是二十世紀(jì)與半導(dǎo)體，原子能及計算機齊名的四項發(fā)明之一，十多年來，以激光雕刻機，激光切割機為基礎(chǔ)的激光雕刻技術(shù)在我國已經(jīng)得到了

20、迅速的發(fā)展，現(xiàn)在已廣泛運用于各種工業(yè)生產(chǎn)、信息處理、通訊、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、軍事以及科學(xué)研究等領(lǐng)域，并且取得了很好的經(jīng)濟效益，對社會發(fā)展及國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮愈來愈重要的作用，由于激光具有很好的想干性、單色性、方向性和高能量密度特性，它已廣泛的滲透到很多學(xué)科領(lǐng)域，已經(jīng)形成了新的學(xué)科。例如：激光信息的存儲與處理、激光材料的加工、激光醫(yī)學(xué)以及生物學(xué)、激光通訊工程、激光印刷雕刻、激光光譜研究、激光化學(xué)、激光核聚變、激光分離同位素、激光檢測和計量以及軍用的激光技術(shù)等，極大地促進(jìn)了以上領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和重大的發(fā)展。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）31.4 激光雕刻機的內(nèi)容和設(shè)計要求激光雕刻機的內(nèi)容和設(shè)計要求激光

21、雕刻機能提高雕刻的效率，使被雕刻處的表面光滑、圓潤，迅速地降低被雕刻的非金屬材料的溫度，減少被雕刻物的形變和內(nèi)應(yīng)力；可廣泛地用于對各種非金屬材料進(jìn)行精細(xì)雕刻的領(lǐng)域。圖 1-1 激光雕刻機工作流程圖由于激光雕刻機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要進(jìn)行車體的整體設(shè)計和局部的細(xì)節(jié)設(shè)計。具體部分分為以下兩類：1、結(jié)構(gòu)設(shè)計：激光雕刻機中同步帶、軸承、導(dǎo)軌的選擇，非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計等。2、驅(qū)動系統(tǒng)：步進(jìn)電機的選型。在設(shè)計過程中，對激光雕刻機現(xiàn)有產(chǎn)品現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研及市場分析；激光雕刻機的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，包括總體結(jié)構(gòu)、主運動方案、進(jìn)給運動方案、刀具方案等的確定；利用機械原理和機械設(shè)計的理論知識進(jìn)行激光雕刻機機械系統(tǒng)的設(shè)計計算，包括主運

22、動系統(tǒng)的設(shè)計計算、進(jìn)給運動系統(tǒng)的設(shè)計計算； 激光雕刻機步進(jìn)電機的選擇；用三維設(shè)計軟件CAD 設(shè)計有關(guān)零部件，并進(jìn)行裝配。擬解決的主要問題：對現(xiàn)有的雕刻機的產(chǎn)品及市場進(jìn)行調(diào)研分析；雕刻機的總體方案、結(jié)構(gòu)的確定；激光雕刻機的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求激光雕刻機結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、具有一定的代表性；激光雕刻機的控制系統(tǒng)的設(shè)計；步進(jìn)電動機的選擇；同步帶及同步帶輪的選擇與計算；軸承的選擇；軸和軸承的配合設(shè)計等等。 用制圖軟件繪制圖形計算機系統(tǒng)信息傳遞控制系統(tǒng)確定激光器工作位置 控制系統(tǒng)控制激光器雕刻完成雕刻徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）42 激光雕刻機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計激光雕刻機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 激光雕刻機設(shè)計要求激光雕

23、刻機設(shè)計要求 雕刻機總體布局的基本要求有以下幾點:1、首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等等各種要求；2、確保實現(xiàn)激光雕刻機所要求的工件和激光器的相對位置與相對運動。在經(jīng)濟性合理的條件下，盡量采用較短的傳動裝置，簡化機構(gòu)，提高傳動的精度和傳動的效率；3、確保激光雕刻機有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、熱變形及噪音水平；4、觀察加工的過程，要求便于加工操作、調(diào)整與維修，便于輸送、裝卸工件與清理，注意防護(hù)，確保加工安全；5、要求結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于進(jìn)行加工和裝配。根據(jù)激光雕刻機的主要加工材料及運動狀態(tài)設(shè)計，具體設(shè)計要求如下：1、設(shè)計激光器的運動速度為 200mm/s；2、雕刻范圍

24、 800 800mm；3、考慮到激光雕刻機中電機的工作狀態(tài)，初步選擇使用步進(jìn)電機；4、傳動系統(tǒng)可使用同步帶傳動；5、選擇使用 100W 的激光器。2.2 確定總體方案確定總體方案 激光雕刻機的結(jié)構(gòu)設(shè)計多種多樣，現(xiàn)在選擇兩個設(shè)計方案進(jìn)行比較，最后確定最優(yōu)的設(shè)計方案。 方案一：設(shè)計龍門式框架結(jié)構(gòu)，其主要組成部分有步進(jìn)電動機、激光器、絲杠、光杠、工作臺、立柱等，整體外觀如圖 2-1 所示。方案二：設(shè)計平面式雕刻機，其主要組成部分為步進(jìn)電動機、導(dǎo)軌、同步帶、支撐板、激光器、聯(lián)軸器等。其外觀圖如圖 2-2 所示。比較兩個方案，分析優(yōu)缺點：方案一：本方案中使用了龍門式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，加工空間大而且使用

25、了絲杠螺母副傳動，精密傳動但是其總體結(jié)構(gòu)笨重，載荷重電機消耗大，不利于激光雕刻機的靈活加工。方案二：本能方案中采用了平面加工模式，激光器在同步帶的帶動下精確靈活的加工工件，并且運動載荷小,機構(gòu)簡單，造價低，適合選用。綜上所述：選擇使用方案二。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5圖 2-1 龍門式雕刻機外觀圖2-2 圖 激光雕刻機外觀圖激光雕刻機的機械部分是 XY 方向?qū)к?，其?Y 方向是由兩個平行導(dǎo)軌構(gòu)成，X 方向徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）6由一個導(dǎo)軌構(gòu)成，X 方向?qū)к壥谴怪狈胖迷?Y 方向的兩平行導(dǎo)軌上，并加以緊固。激光雕刻機的激光源安裝在 X 方向?qū)к壣希⒂赏絺鲃訋釉?X 方向?qū)к壣?/p>

26、運動；X 方向的導(dǎo)軌兩端分別緊固在 Y 方向的兩個導(dǎo)軌上，并且分別由同步傳動帶帶動在 Y方向?qū)к壣线\動。激光源在 XY 方向上的運動是依靠步進(jìn)電動機為動力源，通過帶輪的旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)的能量轉(zhuǎn)化為同步傳動帶在 XY 直線方向上的位移，從而完成雕刻加工。2.3 激光雕刻機的組成激光雕刻機的組成激光雕刻機主要由控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機、XY 軸向支撐板、XY 軸向?qū)к墶⑼綆л?、同步帶、?lián)軸器等部分組成。激光雕刻機的基本結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。2-3 圖 激光雕刻機結(jié)構(gòu)示意圖 如 2-3 圖所示，1、同步帶帶輪，2、軸承，3、電動機，4、聯(lián)軸器，5、軸，6、支撐板，7、同步帶，8、導(dǎo)軌，9、激光器。下面分別介

27、紹激光雕刻機主要部分的功能：1、控制系統(tǒng)：根據(jù)計算機傳輸?shù)膱D形數(shù)據(jù)信息，控制步進(jìn)電機的運轉(zhuǎn)，利用同步帶帶動激光器的XY 軸向運動，完成圖形雕刻。2、步進(jìn)電機：步進(jìn)電機為激光雕刻機的正常運轉(zhuǎn)提供動力。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）73、XY 軸向支撐板：支撐導(dǎo)軌、軸承支撐架以及步進(jìn)電機支撐架；承載電動機，激光器等主要部件的重力，要求其結(jié)構(gòu)不宜變形，能承受一定載荷。4、XY 軸向?qū)к墸簽榧す獾窨虣C的激光器運動進(jìn)行導(dǎo)向。5、同步帶：同步帶帶動激光雕刻機的激光器運動。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）83 激光雕刻機標(biāo)準(zhǔn)件選擇與計算激光雕刻機標(biāo)準(zhǔn)件選擇與計算3.1 X X 軸向機械傳動部件的選擇軸向機械傳動

28、部件的選擇3.1.1 X 軸向?qū)к壍倪x擇根據(jù)載荷重量及激光雕刻機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，本次設(shè)計初步選擇使用 GGC 微型直線滾動導(dǎo)軌，GGC 微型直線滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3-1 所示。 3-1 圖 GGC 微型直線導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)示意圖X 軸向?qū)к壍倪x擇計算過程：工作臺質(zhì)量均勻分布，重心在中間，G 為所受載荷，外力 F 的作用中心和工作臺重心重合。激光雕刻機激光器的運動可近似看作為勻速運動。運動條件：常溫，平穩(wěn)無沖擊和振動，載荷小。導(dǎo)軌所受總載荷:NFG20有效行程： mLa8 . 0每分鐘往返次數(shù)： 4n移動速度：min/15min/12mmv導(dǎo)軌滑塊數(shù)目： 2m根據(jù)導(dǎo)軌載荷計算：兩滑塊受力載荷相等，即

29、NGFFF10)(2121綜上所述，選擇 GGC 微型直線型導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的額定動、靜載荷分別為 .KNCKNCoa5 . 8,5 . 8導(dǎo)軌的使用壽命計算驗證：徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）9 式KPCfffffLawacth.)(（3.1） 式maxFP （3.2） 式3210120nLLLah（3.3）額定壽命（Km）L實際壽命（h）hL激光器運動有效行程（m）aL開機率2n額定載荷（KN)aC當(dāng)量載荷P受力最大的滑塊所受載荷（KN）maxF指數(shù)，當(dāng)滾動體為滾珠時，3硬度系數(shù)hf溫度系數(shù)tf接觸系數(shù)cf精度系數(shù)af載荷系數(shù)wf查表得：1tf 81. 0cf 1af 2 . 1wf 1hf KN

30、Ca5 . 7 KmK50 3 mLa8 . 0計算得：KNFFP21max10假設(shè)年工作日為 300d，兩班工作制，每班工作時間為 16h，開機率為 80%。將上述數(shù)據(jù)代入上式，得年。10hL綜上所述，GGC 15 BA 微型直線導(dǎo)軌滿足工作要求，可以選擇使用。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）103.1.2 X 軸向步進(jìn)電機的選擇X 軸向步進(jìn)電機的計算與選擇： 計算滾動摩擦力1F估算激光器的總重量。KgM2 式MgG （3.4） 式fGF11（3.5）滾動摩擦因數(shù)，此處。1005. 0003. 01004. 01計算得：NG20 Nf1052 NF08.101020004. 01計算最大靜摩擦力

31、：2F最大靜摩擦因數(shù)，23 . 02 計算得：NF162根據(jù)以上計算得： 式12FF（3.6） 綜上所述：NFF162計算轉(zhuǎn)矩21T假設(shè)同步帶輪直徑為 20mm1DmNDFT.16. 02/11計算 X 軸傳動功率31P假設(shè)激光器在 X 軸向的運動速度為 0.2m/s1vWFvP2 . 311總數(shù)所述:選擇 57BYGH311 步進(jìn)電機。電機的具體尺寸如 3-2 圖所示。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11圖 3-2 步進(jìn)電機尺寸圖步進(jìn)電機 57BYGH311 的具體參數(shù)表 3-1 步進(jìn)電機數(shù)據(jù)表步進(jìn)角 電壓 電流 相數(shù)最大轉(zhuǎn)矩 重量 轉(zhuǎn)速1.8 度3.6V3A2 1.5N.m 1.1Kg360

32、r/min3.1.3 X 軸向同步帶及帶輪的選擇1、同步帶輪的介紹同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。圖 3-3 同步帶傳動示意圖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）12同步帶傳動（見圖3-3），傳動比較準(zhǔn)確，對軸的作用力比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化的性能好，一般使用溫度 -2080，v50m/s，P300kw,i10,要求同步的傳動也

33、可用于低速的傳動。同步帶傳動的組成是一根內(nèi)周表面中設(shè)有等間距齒形的環(huán)行帶和具有相應(yīng)吻合齒形的同步帶輪。其具有鏈傳動、帶傳動以及齒輪傳動各自的優(yōu)點。運轉(zhuǎn)時，利用帶齒與帶輪的齒槽嚙合達(dá)到傳遞動力的目的。 同步帶傳動特點明顯，具有準(zhǔn)確的傳動比，沒有滑差，并且可以得到恒定的速比，運動平穩(wěn)，噪音小，傳動比范圍比較大，一般可以達(dá)到 1:10 左右。允許的線速度可以達(dá)50M/S 左右，傳遞功率范圍從幾瓦到百千瓦。傳動效率很高，一般可達(dá)98%左右，結(jié)構(gòu)十分緊湊，適合于多軸傳動，不需要潤滑，沒有污染，所以可在污染和工作環(huán)境良好的場所中正常工作。 激光雕刻機廣泛應(yīng)用于紡織、機床、煙草、通訊工程、輕化工、冶金、儀表

34、儀器、食品、礦山、石油、汽車等各行業(yè)中各種類型的機械傳動中。通過使用同步帶，改變了帶傳動僅僅為摩擦傳動的概念，擴展了帶傳動的應(yīng)用范圍，并且成為帶傳動中相對獨立的研究對象，開辟了帶傳動新的發(fā)展途徑。2、同步帶的特點 (1)傳動精確，工作時沒有滑動，保持恒定的傳動比；(2)傳動穩(wěn)定，具有緩沖和減振的能力，噪聲?。?3)高傳動效率，可以達(dá)到0.98 左右，具有明顯節(jié)能效果；(4)保養(yǎng)維護(hù)方便，不需要潤滑，只需要較低的維修費用；(5)速比傳動的范圍大，可達(dá)10 左右，線速度可以達(dá)到50m/s 左右，能傳遞很大的功率傳遞范圍；(6)可以用于長距離的傳遞，中心距可以達(dá)到10m 以上。3、同步帶的分類同步帶

35、齒可以分為梯形齒和弧齒兩種類型，弧齒也可以分成三種系列：平頂圓弧齒、圓弧齒和凹頂拋物線齒。梯形齒同步帶 梯形齒同步帶可以分為單面有齒和雙面有齒兩種類型，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶按照齒的排列方式可以分為對稱齒型與交錯齒型兩種類型。梯形齒同步帶的兩種尺寸制為：節(jié)距制與模數(shù)制。我國采用的是節(jié)距制，而且通過 ISO 5296 制訂了相應(yīng)的同步帶傳動標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1136111362-1989 與GB/T 11616-1989?；↓X同步帶 弧齒同步帶的齒形除了有曲線形之外，它的結(jié)構(gòu)和梯形齒同步帶大致相同，帶節(jié)距基本一致，齒高、齒根厚與齒根圓角半徑等都比梯形齒的大。帶齒受到載荷時，有較好的應(yīng)力分布狀態(tài)

36、，減緩齒根部分應(yīng)力集中，在一定程度上提高齒的承載能力。所以弧齒同步帶相比于梯形齒同步帶有較大的傳遞功率，并且能夠預(yù)防齒嚙合發(fā)生干涉?；↓X同步帶具有耐磨性能好，工作噪聲小和不需要潤滑等優(yōu)點，并且已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于食品、紡織、汽車、制藥、印刷和造紙等行業(yè)。4、同步帶的設(shè)計準(zhǔn)則徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）13通過對同步帶傳動失效形式進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)同步帶和帶輪材料之間有較高的機械 性能，有合理的制造工藝，帶以及輪的尺寸都進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并且要進(jìn)行嚴(yán)格的安裝，這樣許多的失效形式就都可以避免。所以在進(jìn)行正常工作時，同步帶傳動三種主要的失效 形式為如下；同步帶的承載繩因疲勞而拉斷；1同步帶發(fā)生打滑與跳齒；

37、2同步帶帶齒發(fā)生磨損。3根據(jù)以上分析可知，同步帶傳動的設(shè)計淮則為在同步帶不打滑時，有著很高的抗拉強度，并且能夠保證承線繩能夠不被拉斷。除此之外，在灰塵和雜質(zhì)較多的惡劣工作條件下計算齒輪的磨性。5、同步帶傳動設(shè)計計算電機額定輸出功率估算1WAVP8 .106 . 33確定計算功率2 電動機每天使用35 小時左右，查表3-2，=1.3。則計算功率為:AKWPKPAca04.143 . 108.10表3-2 工作情況系數(shù)選擇表原動機最大輸出功率為額定值的 300以下最大輸出功率為額定值的 300以上交流馬達(dá)直流馬達(dá)特殊馬達(dá)、單缸發(fā)動機直流馬達(dá)、通過旋轉(zhuǎn)軸或者離合器運行運行時間運行時間使用皮帶的機械實

38、例間歇使用1 天35 小時正常使用1 天812 小時連續(xù)使用1 天1624 小時間歇使用1 天35 小時正常使用1 天812 小時連續(xù)使用1 天1624 小時展覽器具、放映機、計量設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備1.01.21.41.21.41.6吸塵器、縫紉機、辦公設(shè)備、木工車床1.21.41.61.41.61.8輕載型皮帶運輸機、包裝機械、篩子1.31.51.71.51.71.9液體攪拌機、鉆床、車床、螺紋加工機、圓盤鋸床、刨床、洗衣機、印刷機械1.41.61.81.61.82.0攪拌機、皮帶輸送1.51.71.91.71.92.1徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）14機、磨床、牛頭刨床、銑床、鏜床、壓縮機、振動

39、篩、纖維機械輸送機（板式、盒式、斗式） 、發(fā)電機、鼓風(fēng)機、風(fēng)扇、升降機、纖維機械1.61.82.01.82.02.2離心分離機、輸送機（刮板式、螺旋式） 、錘擊式粉碎機、造紙機械1.71.92.11.92.12.3小帶輪轉(zhuǎn)速計算3min/255)15(200)/(12rDvn選定同步帶帶型和節(jié)距4由同步帶選型圖3-4 設(shè)計功率和轉(zhuǎn)速，選取XL 型帶，節(jié)距mmPb08. 5圖 3-4 同步帶選型圖選取主動輪齒數(shù)51z 查表3-3 輪最小齒數(shù)為10，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為14。表 3-3 最小齒數(shù)表帶型小帶輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）MXLXXLXLLHXHXXH徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）159001

40、012142222900120012121012162424120018001414121418262618003600161612162030360048001818151822小帶輪節(jié)圓直徑確定6=bPzd1114. 308. 514mm65.22大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定7 系統(tǒng)傳動比計算：min/3601rn min/2552rn 4 . 125536021nni大帶輪相關(guān)參數(shù)計算：齒數(shù)，節(jié)距2012 izzmmPb08. 5帶速v 的確定8smndv/43. 010006036065.2214. 310006011maxv、初定周間間距9根據(jù)公式 式)(2)(7 . 021021ddadd（

41、3.7） 得 mmamm02.1105 .380現(xiàn)在初步選取軸間間距為100mm。、同步帶帶長及其齒數(shù)確定10()0L220a21dd 2/ )36.3265.22(14. 31002 286.61mm選擇使用代號為112 的XL 型同步帶，其節(jié)線長。mmLp48.284帶輪嚙合齒數(shù)計算11有在本次設(shè)計中傳動比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即 =20。mz實際軸間距的計算12徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）16261.28648.284100200LLpaa =97.87mm基本額定功率的計算130P 式1000)(20vmvTPa（3.8） 查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表 3

42、-4 道=50.17N，m=0.022Kg/m。aT 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為=0.022KW0P100043. 0)43. 0022. 017.50(2表3-4 寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表帶型Ta/Nm/(kg/m)MXL270.007XXL310.01XL50.170.022L244.460.095H2100.850.448XH4048.901.484XXH6398.032.473同步帶帶寬計算14sb 式14. 100pdpbbszds（3.9） XL 型同步帶標(biāo)注帶寬0sb嚙合齒數(shù)zd查得，mmbs5 . 901zd12. 9022. 0014. 05 . 914.

43、1bs查表得，選擇帶寬代號為 037 的 XL 型帶，選mmbs5 . 9帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸15傳動帶選用的同步帶尺寸如下：小帶輪：mmdmmdza14.22,65.22,14111徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）17大帶輪：mmdmmdza85.31,36.32,20222同步帶輪寬度 bf，查得mmbf4 .10min因為，所以帶輪要裝有雙邊擋圈。mmdmma2 .181887.971同步帶強度校核16XL 帶抗拉力強度，大帶輪轉(zhuǎn)矩NTa17.50mNT.2 . 0同步帶拉力計算aaTNdTF54.1222所以，同步帶選用合適，滿足強度要求。6、X 軸向橫梁傳動帶的選擇根據(jù) X 軸向橫梁上的帶輪直

44、徑為 15mm，功率為 3.2W,帶輪的轉(zhuǎn)速為 255r/min，可選擇 XL 型同步帶。X 軸向橫梁傳動帶的參數(shù)：mmdmmdza66.15,17.16,10333根據(jù)上文中同步帶輪軸間距的計算方法，可算得 X 軸向橫梁上兩同步帶輪的實際軸間距為 860mm。7、選用同步帶的齒形及參數(shù)圖3-5 的標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖表 3-5 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸表型號節(jié)距齒形角齒根厚齒高齒根圓角半徑齒頂圓半徑XL5.0850。2.571.270.380.383.2 Y Y 軸向機械傳動部件的選擇軸向機械傳動部件的選擇3.2.1 Y 軸向?qū)к壍倪x擇Y 軸向運動條件：常溫，平穩(wěn)無沖擊和振動，載荷小。估算 X 軸橫梁重量，激光器

45、重量，步進(jìn)電機及其零件重量。kgm31kgm22kgm23徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）18導(dǎo)軌所受的最大載荷:maxFNgmgmmF552)(132max有效行程： mLa8 . 0每分鐘往返次數(shù)： 4n移動速度：min/15min/12mmv導(dǎo)軌滑塊數(shù)目： 2m綜上所述，選擇 GGC 微型直線型導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的額定動、靜載荷分別為 .KNCKNCoa5 . 8,5 . 83.2.2 Y 軸向電動機的選擇Y 軸向步進(jìn)電機的計算與選擇： 計算最大靜摩擦力1F估算 Y 導(dǎo)軌上的總載荷。NG70 式fGF2（3.10） 滾動摩擦因數(shù)，此處。13 . 02 計算得： ,NG70 ,Nf2054 NF482

46、0703 . 0計算轉(zhuǎn)矩22T假設(shè)同步帶輪直徑為 15mm2D則 mNDFT.2195. 02/22計算 X 軸傳動功率31P假設(shè)激光器在 X 軸向的運動速度為 0.2m/s1v計算得： WvFP6 . 9122 綜上所述:選擇 57BYGH311 步進(jìn)電機。3.2.3 Y 軸向同步帶的選擇1、同步帶傳動設(shè)計計算電機額定輸出功率估算1徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）19WAVP8 .106 . 33確定計算功率2 電動機每天使用35 小時左右，查表3-1 得到工作情況系數(shù)=1.3。則計算功率為:AK WPKPAca04.143 . 108.10小帶輪轉(zhuǎn)速計算3 min/255)15(200)/(1

47、2rDvn選定同步帶帶型和節(jié)距4由同步帶選型圖3.5，根據(jù)設(shè)計功率和轉(zhuǎn)速，選取XL 型帶，節(jié)距mmPb08. 5選取主動輪齒數(shù)51z查表3-2 知道小帶輪最小齒數(shù)為10，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為14。小帶輪節(jié)圓直徑確定6 =bPzd1114. 308. 514mm65.22大帶輪相關(guān)數(shù)據(jù)確定7系統(tǒng)傳動比計算： min/3601rn min/2552rn 4 . 125536021nni大帶輪相關(guān)參數(shù)計算：齒數(shù)，節(jié)距2012 izzmmPb08. 5帶速v 的確定8 smndv/43. 010006036065.2214. 310006011maxv、初定周間間距9根據(jù)公式 式)(2)(7 . 02

48、1021ddadd（3.11） 得mmamm02.1105 .380現(xiàn)在初步選取軸間間距為100mm。、同步帶帶長及其齒數(shù)確定10=()0L220a21dd =2/ )36.3265.22(14. 31002 =286.61mm選擇使用代號為112 的XL 型同步帶，其節(jié)線長。mmLp48.284徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）20帶輪嚙合齒數(shù)計算11有在本次設(shè)計中傳動比為一，所以嚙合齒數(shù)為帶輪齒數(shù)的一半，即 =20。mz實際軸間距的計算12261.28648.284100200LLpaa =97.87mm基本額定功率的計算130P查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表 4-3 可以知道10

49、00)(20vmvTPa=50.17N，m=0.022Kg/m。aT 所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為=0.022KW0P100043. 0)43. 0022. 017.50(2同步帶帶寬計算14sb 式14. 100pdpbbszds（3.12） XL 型同步帶標(biāo)注帶寬0sb嚙合齒數(shù)zd查得，mmbs5 . 901zd12. 9022. 0014. 05 . 914. 1bs查表得，選擇帶寬代號為 037 的 XL 型帶，選mmbs5 . 9帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸15傳動帶選用的同步帶尺寸如下：小帶輪：mmdmmdza14.22,65.22,14111大帶輪：mmdmmdza85.31,36.32,202

50、22同步帶輪寬度 bf，查得mmbf4 .10min因為，所以帶輪要裝有雙邊擋圈。mmdmma2 .181887.971同步帶強度校核16XL 帶抗拉力強度，大帶輪轉(zhuǎn)矩NTa17.50mNT.2 . 0同步帶拉力計算aaTNdTF54.1222所以，同步帶選用合適，滿足強度要求。2、Y 軸向橫梁傳動帶的選擇徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）21根據(jù) Y 軸向橫梁上的帶輪直徑為 15mm，功率為 3.2W,帶輪的轉(zhuǎn)速為 255r/min，可選擇 XL 型同步帶。Y 軸向橫梁傳動帶的參數(shù)：mmdmmdza66.15,17.16,10333根據(jù)上文中同步帶輪軸間距的計算方法，可算得 Y 軸向橫梁上兩同步帶

51、輪的實際軸間距為 860mm。3、選用同步帶的齒形及參數(shù)見圖 3-4 表 3-3。3.3 軸承的選擇軸承的選擇3.3.1 軸承的選擇軸承的受力特點：軸承主要承受徑向力，只受輕微軸向載荷。軸承選擇使用深溝球，型號 617，軸承形狀及尺寸分別見 表 3-6 深溝球軸承尺寸表內(nèi)徑 d外徑 D寬度 B6mm17mm6mm圖 3-6 深溝球軸承示意圖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）224 激光雕刻機非標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計激光雕刻機非標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 軸的設(shè)計軸的設(shè)計4.1.1 軸的簡介1、軸的類型 （1）按軸的軸線形狀分類直軸：直軸最為廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)加工之中：分為光軸與階梯軸兩種。曲軸：曲軸能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)

52、化為往復(fù)直線運動或者是作相反的運動轉(zhuǎn)換。撓性軸：撓性鋼絲軟軸是一種由幾層鋼絲層構(gòu)成的軟軸，它能夠把扭矩和旋轉(zhuǎn)運動靈活地傳遞到任何位置。 （2）按軸所承受載荷不同分類心軸：是用來支承轉(zhuǎn)動的零件，只受彎曲作用而不傳遞轉(zhuǎn)矩。車輛用的轉(zhuǎn)動心軸；支承滑輪用的固定心軸。轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸的應(yīng)用特點是既支承轉(zhuǎn)動零件又傳遞動力，同時承受彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種作用。傳動軸：只受扭轉(zhuǎn)作用而不受彎曲作用。2、軸的材料優(yōu)質(zhì)碳素鋼，如 45：價廉，對應(yīng)力集中不敏感，應(yīng)用較廣。合金鋼，如 40Cr：材料承載能力強，重量較輕及耐磨性等。球墨鑄鐵：可代替鋼制造外形復(fù)雜的曲軸和凸輪軸。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）234.1.2 軸的設(shè)計計算1

53、、確定軸的類型分析可知激光雕刻機上的軸都為轉(zhuǎn)軸。2、選擇軸的材料 分析激光雕刻機的運動傳動過程可知，激光雕刻機傳動載荷，轉(zhuǎn)矩均比較小，并且運動平穩(wěn)無沖擊，所以選擇使用 45#鋼。3、分析設(shè)計問題 根據(jù)結(jié)構(gòu)配合滿足一系列要求:設(shè)計軸向固定，周向旋轉(zhuǎn)固定；按照工作能力準(zhǔn)則進(jìn)行計算校核強度。4、軸的計算 軸的最小直徑的計算1 式31npcd （4.1） 軸的直徑（mm）d 軸的傳遞功率（kw）1p 軸的轉(zhuǎn)速（r/min）n 與軸的材料有關(guān)的系數(shù)，查得 45#鋼，c112c 假設(shè)電動機傳動到軸的效率。%95 WPp26.10%9536 . 31 mmnpcd8 . 32551026.101123331

54、5、軸的尺寸如圖 4-1.徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）24圖 4-1 軸尺寸示意圖4.1.3 軸和軸承的配合設(shè)計1、軸上零件的固定 （1）軸上零件的軸向固定軸肩或軸環(huán)固定1結(jié)構(gòu)相對簡單，定位可靠以及能夠承受較大軸向力，屬于常用的類型。用軸端擋圈、軸套以及圓螺母等進(jìn)行固定2軸端擋圈只能夠用于軸端零件的固定。采用帶有鎖緊裝置的固定形式，防止軸端擋圈發(fā)生松動。軸套(套筒)：一般情況下，其可以用在兩個零件之間，間距較小的位置。圓螺母：一般情況下，在不能采用軸套以及軸套太長時選用圓螺母。選用圓螺母是因為其拆裝方便，而且固定可靠，可以承受相對較大的軸向作用力。其它的軸向固定形式3在受軸向力不大以及為了防止

55、零件發(fā)生軸向竄動的位置，我們可以選擇使用用緊定螺釘固定、圓錐銷固定以及彈性擋圈固定等形式。 （2）軸上零件的周向固定使用鍵進(jìn)行軸周向的固定：鍵的使用相對十分廣泛。1使用過盈配合進(jìn)行軸周向的固定：使用溫差法或者也如法進(jìn)行裝配。2徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）25 圖 4-2 軸承支架示意圖2、軸的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）軸形狀要求盡量簡單，便于進(jìn)行加工與檢驗，并且軸上臺階數(shù)不可以太多。 （2）軸肩處的過渡圓角半徑 r 要求小于零件孔的倒角 C 或者圓角半徑 R： （3）要進(jìn)行磨削加工的周表面，在軸肩的位置要求加工砂輪越程槽。 （4）當(dāng)在軸上車螺紋時，在螺紋尾部要求留有退刀槽。 （5）在軸端位置要求倒角，

56、若需要在軸的兩端加工中心孔。 （6）在同一軸上的軸徑相差不大軸段的鍵槽，要求盡量采用相同規(guī)格的鍵槽尺寸，而且要保持在同一加工直線，這樣能夠保證加工方便。3、軸承和軸的配合公差標(biāo)準(zhǔn) （1）在軸公差帶和軸承內(nèi)徑公差帶構(gòu)成配合時，在一般的基孔制當(dāng)中，原本屬于過渡配合的公差代號都將變成過贏配合，例如 km5、m6、k5、k6、n6 等等，然而要求過贏量不能太大；在軸承內(nèi)徑公差帶和 g5、g6、h5、h6 等構(gòu)成配合時，之前的間隙配合將成為過贏配合。（2）因為公差值不和一般基準(zhǔn)軸相同，軸承外徑公差帶屬于一種相對特殊的公差帶，并且在大多情況下，外圈是固定在外殼孔中的，由于部分軸承部件結(jié)構(gòu)要求有時需要調(diào)整，

57、所以它們的配合要求不能太緊，大多和 J6、J7、H6、H7、Js6、Js7 等構(gòu)成配合。 4、軸和軸承的配合安裝徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）26 （1）軸上安裝同步帶輪，周向固定采用鍵固定，徑向采用套筒固定。 （2）軸和軸承的內(nèi)徑之間采用過盈配合，軸向安裝端蓋，防止軸向的軸竄動，軸承和軸承之間也應(yīng)采用該過盈配合。軸和軸承之間的配合安裝如圖 4-3 所示。圖 4-3 軸軸承配合安裝示意圖4.2 步進(jìn)電機支撐架的設(shè)計步進(jìn)電機支撐架的設(shè)計步進(jìn)電機支撐架的設(shè)計必須根據(jù)步進(jìn)電機的尺寸進(jìn)行設(shè)計，并且考慮設(shè)計步進(jìn)電機與步進(jìn)電機支架之間裝配。步進(jìn)電機與支架裝配示意圖和支架尺寸如圖 4-1 和圖 4-2 所示。

58、徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）27圖 4-4 步進(jìn)電機與支架裝配示意圖圖 4-5 步進(jìn)電機形狀尺寸示意圖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）284.3 X 軸向橫梁與導(dǎo)軌副的聯(lián)接設(shè)計軸向橫梁與導(dǎo)軌副的聯(lián)接設(shè)計 XZ 軸向橫梁和導(dǎo)軌副是兩個獨立的部件，在兩者中間設(shè)計一個聯(lián)接件，起到連接的作用。聯(lián)接件的形狀和尺寸要按照導(dǎo)軌副的尺寸和橫梁的形狀尺寸進(jìn)行設(shè)計，要保證 X軸向橫梁和導(dǎo)軌副之間固定連接，保證運動系統(tǒng)正常的運行。 X 軸向橫梁的尺寸如圖 4-3 所示。圖 4-6 波導(dǎo)腔體設(shè)計示意圖圖 4-7 XZ 軸向橫梁和導(dǎo)軌副聯(lián)接示意圖徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）29圖 4-8 X 軸向橫梁與導(dǎo)軌副的聯(lián)接件尺寸示

59、意圖4.4 聯(lián)軸器的設(shè)計聯(lián)軸器的設(shè)計常用的聯(lián)軸器基本上已經(jīng)規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化，在一般情況下，只要正確的選擇聯(lián)軸器類型、確定聯(lián)軸器的尺寸和型號。在必要的時候，要對聯(lián)軸器容易損壞的薄弱部分進(jìn)行負(fù)荷能力的校核計算，在轉(zhuǎn)速較高時，我們還應(yīng)該驗算聯(lián)軸器外緣的彈性元件的變形與離心力，并且進(jìn)行平衡的檢驗等等。1、聯(lián)軸器的種類相當(dāng)多，根據(jù)被連接兩軸的相對位置以及位置變動情況，可以分為：（1）固定式聯(lián)軸器。主要用在兩軸要求嚴(yán)格的對中以及在運轉(zhuǎn)中不發(fā)生相對位移的位置，結(jié)構(gòu)大多比較簡單，便于制造，而且兩軸在瞬時的轉(zhuǎn)速相同，主要分為套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器以及夾殼聯(lián)軸器等。（2）可移式聯(lián)軸器。主要用在兩軸有偏斜或者在運轉(zhuǎn)中

60、有相對位移的位置，依照補償位移的方法可以分為剛性可移式聯(lián)軸器與彈性可移式聯(lián)軸器兩種。選擇時先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊中查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗算。2、聯(lián)軸器類型的選擇 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）30 根據(jù)以下選擇要求，選擇聯(lián)軸器的類型： （1）機械傳遞轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)與大小，減震和緩沖功能的要求以及發(fā)生共振的可能性等。 （2）加工與裝配產(chǎn)生的誤差，熱膨脹變形、軸受力與零件間的相對運動等原因所引起的兩軸軸線發(fā)生相對位移。 （3）多樣的聯(lián)軸器的外形尺寸與裝配形式，方便裝配、調(diào)整以及維修必需的工作維護(hù)空間。相對于小型的聯(lián)軸器，要求大型

61、聯(lián)軸器在不需軸發(fā)生軸向移動時能夠裝拆。 除了以上的條件，我們還應(yīng)該考慮使用的壽命，工作的條件，密封與潤滑以及經(jīng)濟性等要求，之后再根據(jù)各種聯(lián)軸器的性能，選擇出一種滿足生產(chǎn)要求的聯(lián)軸器。 本次設(shè)計中軸的轉(zhuǎn)速比較低和所受轉(zhuǎn)矩也比較小，有輕微的沖擊和震蕩，所以選擇使用彈性聯(lián)軸器。所設(shè)計的聯(lián)軸器的形狀尺寸如圖 4-5 所示。 圖 4-9 聯(lián)軸器設(shè)計示意圖 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。本設(shè)計中傳遞的扭矩很小，可忽略不計，所以不再進(jìn)行校核檢驗的計算和使用壽命的估算。4.5 X 軸向?qū)к壐焙屯綆?lián)接設(shè)計軸向?qū)к壐焙屯綆?lián)接設(shè)計 同步帶帶動激光器在

62、X 軸向?qū)к壣弦苿?，同步帶和?dǎo)軌之間設(shè)計聯(lián)接件，保證同步帶精確帶動激光器完成雕刻加工。 設(shè)計的聯(lián)接裝配如 4-10 所示。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）31圖 4-10 聯(lián)接設(shè)計裝配示意圖 同步帶聯(lián)接件上用雙排螺釘將同步帶固定在連接件上，同步帶聯(lián)接件和激光器聯(lián)接件通過螺釘固定連接，激光器聯(lián)接件和導(dǎo)軌副同樣采用螺釘聯(lián)接，這樣設(shè)計就保證了激光器能夠隨著同步帶的運轉(zhuǎn)在導(dǎo)軌上運動并精確進(jìn)行雕刻加工。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）32總結(jié)與展望總結(jié)與展望研究工作總結(jié)研究工作總結(jié)激光雕刻機是運用計算機軟件設(shè)計圖稿傳遞給雕刻機，根據(jù)圖稿數(shù)據(jù)完成雕刻的自動化機器?，F(xiàn)在激光雕刻機已經(jīng)逐漸演變?yōu)榧す饧庸ゎI(lǐng)域最成熟的技

63、術(shù)和運用最廣泛的設(shè)計機械。利用激光雕刻機，任何復(fù)雜圖形都能完成雕刻。另外激光雕刻機還可以進(jìn)行鏤空雕刻和不穿透的盲槽雕刻，以至于雕刻出形狀、色彩，深淺以及質(zhì)感都不同的各種奇特圖案。主要研究工作可歸納為以下幾個方面：1.激光雕刻機的原理在本階段主要做的工作是了解激光雕刻的原理，只有掌握了激光雕刻的原理才能精確的設(shè)計出激光雕刻機的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中，應(yīng)用了各種網(wǎng)絡(luò)資源知識，激光雕刻機手冊以及查找圖書館文獻(xiàn)資料完成的。激光雕刻原理是由于原子(分子或離子箏)躍遷產(chǎn)生的，而且是由自發(fā)的輻射引起。激光雖然是光，但它與普通光明顯的不同是激光只在最初極短時間內(nèi)依賴于自發(fā)的輻射，此后的過程是完全由激輻射決

64、定的，因此激光本身具有十分純正的顏色，幾乎是無發(fā)散的方向性,激光雕刻機具有極高的發(fā)光強度。同時激光又具有高強度性、高方向性、高想干性，激光是通過激光器產(chǎn)生后由反射鏡反射并通過聚集鏡照射到待加工物品上，使加工的物品（表面）受到十分強大的熱能而溫度瞬間急劇增加，使得該點因高溫而迅速的汽化或者融化，配合激光頭的運行軌跡同時達(dá)到加工的目的。2.激光雕刻機的總體方案設(shè)計根據(jù)激光雕刻機的主要加工運動特點和設(shè)計的主要要求與內(nèi)容，確定出激光雕刻機的整體方案設(shè)計?？傮w的方案設(shè)計必須詳細(xì)的表達(dá)出激光雕刻機的主要運動結(jié)構(gòu)以及動力源的選擇，并且保證各個部件之間運動時不發(fā)生干涉，能精確的完成雕刻加工任務(wù)。設(shè)計中可查閱相

65、關(guān)的設(shè)計方案以及各種激光雕刻機的實物。激光雕刻機的機械部分是 XY 方向?qū)к?，其?Y 方向是由兩個平行導(dǎo)軌構(gòu)成，X 方向由一個導(dǎo)軌構(gòu)成，X 方向?qū)к壥谴怪狈胖迷?Y 方向的兩平行導(dǎo)軌上，并加以緊固。激光雕刻機的激光源安裝在 X 方向?qū)к壣?，并由同步傳動帶帶動?X 方向?qū)к壣线\動；X 方向的導(dǎo)軌兩端分別緊固在 Y 方向的兩個導(dǎo)軌上，并且分別由同步傳動帶帶動在 Y方向?qū)к壣线\動。激光源在 XY 方向上的運動是依靠步進(jìn)電動機為動力源，通過帶輪的旋轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)的能量轉(zhuǎn)化為同步傳動帶在 XY 直線方向上的位移，從而完成雕刻加工。3.激光雕刻機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 激光雕刻機的中體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括 XY 軸向的導(dǎo)

66、軌選擇設(shè)計、XY 軸向步進(jìn)電機選擇、XY 軸同步帶的設(shè)計選擇以及軸承的選擇。在設(shè)計選擇的過程中必須嚴(yán)格參照機械設(shè)計手冊等相關(guān)的設(shè)計手冊，選擇合適的型號，設(shè)計合適的結(jié)構(gòu)。徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）33導(dǎo)軌主要起了導(dǎo)向的作用，能夠承載一定的載荷，按照具體的選擇步驟進(jìn)行選擇，并且根據(jù)相關(guān)的公式進(jìn)行校核，并對使用壽命進(jìn)行校核；步進(jìn)電機是整個激光雕刻機運行的動力源，要根據(jù)激光器運動時所受載荷計算阻力，功率以及轉(zhuǎn)矩，確定相應(yīng)的步進(jìn)電機型號，步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速必須符合相應(yīng)的要求；同步帶的運動將帶動激光器的精確移動，保證精確的完成雕刻加工任務(wù)，要按照同步帶的選擇步驟和計算步驟進(jìn)行選擇計算，確定同步帶的齒形尺寸，選擇符合的型號，最后計算出相應(yīng)的同步帶輪的型號；根據(jù)激光雕刻機的傳動狀態(tài)和受力特點，選擇相應(yīng)的軸承類型及其型號。4.非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計與配合安裝激光雕刻機的各個結(jié)構(gòu)部件之間，設(shè)計相關(guān)的零件進(jìn)行配合，保證激光雕刻機的正常運行。非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計主要包括各種軸的設(shè)計和相關(guān)零件聯(lián)接件的設(shè)計，設(shè)計時要要充分考慮到相關(guān)零件之間的配合，選擇相關(guān)的配合公差，保證能夠運行。在整個設(shè)計過程中要參照主要標(biāo)準(zhǔn)零件尺寸進(jìn)行