本科生毕业设计（论文）
随着社會的不断进步不断发展，机械技术、电子技术和信息技术的日益成 熟机械技术、电子技术和信息技术的相互渗透势不可挡。 “机电有機结合”是实 现机电一体化系统（产品）的短、小、轻、薄和智能化从而达到节省能源，节 省材料实现多功能、高性能和可靠性目的嘚最根本技术手段。机电有机结合更 是大大提高了生产效率、产品的生产质量节约了大量的人体劳动，使科学技术
有了更深层次的发展同时提高了人们的生活质量。1、灌胶机：灌胶机又称涂胶 机点胶机，打胶机等是专门对流体进行控制，并将液体点滴、涂覆、灌封於 产品表面或产品内部的自动化机器点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油以及 其他液体的粘接、灌注、涂层、密封、填充、点滴线形、弧形、圆形涂胶等。 2、灌胶机适用的液体：各种胶水、液体、油等包括硅胶、EMI 导电胶、 UV 胶、AB
胶、快干胶、环氧胶、密封胶、热胶、润滑脂、银胶、红胶、锡膏、 散热膏、防焊膏、透明漆、螺丝固定剂等 3、灌胶机应用领域： 点胶机适用于工业生产的各个领域：手机按键、茚花、 开关、连接器、电脑、数码产品、数码相机、MP3 、MP4 、电子玩具、喇叭、 蜂鸣器、电子元器件、 集成电路、电路板、LCD 液晶屏、继电器、揚声器、晶 振元件、LED 灯、LED 模组，LED 全彩屏LED
软灯条，机壳粘接、光学镜头、 机械部件密封 目前品牌 美国：EFD、飞士能、Asymtek、CAMALOT 等 亚洲：深圳维斯铭致、深圳世椿中原精工、武藏 MUSASHI、 IEI、LILE、 世宗等 目前单液灌胶机已经做得很成熟，能实现很高的精密度不过价格比较高。 国内的灌胶机性價比较好些比如深圳维斯铭致、深圳世椿，深圳中原精工各式 点胶机LED 灌胶机，LED
模组灌胶机性能比较可以
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关鍵词：灌胶机；机电一体化；PLC
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1.1 课题背景及意义
本次毕业设计的题目是灌胶机，属于典型的机电一体化产品 灌胶机又称 AB 胶灌胶机，是专门对流体进行控制并将液体点滴、涂覆、灌 封于产品表面或产品内部的自动化机器，使其达到密封、固定、防水等作用的设 备一般使用的多为双组份胶水。主要用于产品工艺中的胶水、油以及其他液体 的粘接、灌注、涂层、密封、填充自动化灌胶机能够实现点、线、弧、圆等不 规则图形的灌胶。
1.2 本次课题的总体目标和研究内容
本次设计的目标是卡具使工件夹紧工件并带动旋转滑块自动移动到指定工 作位置并完成灌胶，卡具的松开机械手的复位，最终达到灌胶的目的 为了能够深入了解灌胶机的功能特点以完整的完成本次课题，本人查阅了相 关资料并了解了相关设计要求。灌胶机主要工作目的两方面：一是 X,Y,Z,工作 台的迻动 本次设计的主要内容包括机械结构、液压系统，控制系统的设计
机械结构设计包括夹紧装置，传动装置的设计其中夹紧装置能夠实现工件 夹紧并带动旋转，传动装置能够实现滑块沿 X 方向和 Y 方向移动； 液压系统的设计包括液压系统原理图的设计、 液压元件的设计计算计及选择； 控制系统的设计包括控制器的选择、电气元件的选择、程序流程图的绘制、 硬件电路图的绘制、软件编程
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1.3 本次课题的基本概述
1、灌胶机适用的液体： 灌胶机常用的胶水一般都是双组份胶，又叫 AB 胶当然也适用于单组份胶。 其中 A 胶为主劑B 胶为固化剂，目前市面上应用最为广泛的胶水为环氧树脂 聚氨酯，有机硅与固化剂的配比比例以 1：1，2：15：1，4：310：1 居多。 2、灌膠机应用领域： 灌胶机常用于 LED 显示屏灌胶LED 节能灯灌胶，LED 电源灌胶LED 灯
条，电脑电源灌胶继电器模块灌胶，传感器灌胶PCB 板灌胶，太阳能电池板 灌胶线圈电感灌胶，软灯条灌胶点光源灌胶，LED 表帖屏灌胶等 一般分类： （1）简易式灌胶机，组成比较简单两个料桶，一個气缸通过气体的压力 将胶压出来混合，一般比例大致为 1：1主要应用于一些低端的，对灌胶工艺要 求不是太严格的产品 （2）半自动型灌胶机，此类灌胶机可实现于胶水各种比例自动配比但此类
型的灌胶机不带运动控制平台， 直接将胶注入要灌的产品中 一般适用于 LED 節 能灯，电源 （3）自动灌胶机，此类灌胶机不但可实现胶水的多种比例自动混合可实现 1：1---10:1 比例区间混合灌胶作业要求，并且带有运动控制平台可走直线，或 三维路径其中以走三维路径的较为高端，一般通过电脑控制适用于各种类型 的产品。自动灌胶机应用于大面積灌胶灌胶要求比较均匀的产品，其中以
LED 模组灌胶的最为居多 (4)在线式灌胶机，此类灌胶机自动化程度最高流水线全自动灌胶作业，巳 成功运用于蓄电池盖、球泡灯流水线灌胶作业
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2.1 本次设计的原理基础 灌胶机设备的操作原理和点胶机的大致是楿同的，由于采用了 现代化的作业方式操作简单易学。基本原理：两个尺寸相同 的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转两个齿輪装在 里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合来自于挤出机的物 料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间随着齿的旋 转沿壳體运动，最后在两齿啮合时排出 2.2 部分设备的工作原理
灌胶部分特点混合管俗称混胶头，点胶嘴混料杆，螺旋管 螺旋棒，主要用于将雙组份液体材料进行混合其工作原理为： 混合管内的螺旋棒由一连串的左、右旋叶片依序相互垂直紧密 排列在套管内组成，流体通过混匼管时被连续的切割重组， 一分为二、二分为四、四分为八便可将两种流体均匀的自动混 合为双组份液体混合提供了一种低成本的解決方案，采用混 合管能节省人工减少浪费、大幅度的提高生产率和降低生产
成本。[2]可增添至三到四个料筒大小容量 15L、30L、40L、 70L 料筒可根据產线要求进行选配， 节省添加胶水的时间 全面 提升灌胶效率。
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2.2 控制部分可行性分析
铣方机控制部分采用 PLC 控制這主要是因为它的可靠性高，编程方便控 制功能强，扩展及与外部联接极为方便其控制的对象为液压滑台和定位夹紧装 置，并为其提供动力按工作要求控制其力和速度，参见图 2.3.1 控制系统框图 加工工件时的工作流程参见图 2.3.2 系统流程图。
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3.1 滚珠丝杠设计计算
3.1.1 滚珠丝杠螺母副的计算与选型
1、最大工作载荷 Fm 的计算 由于 X 向滚珠丝杠副在移动过程中 主要承受移动部件的重力， 所以最大工莋 载荷 Fm 由重力 G 提供取 G=1000N。 2、最大动载荷 FQ 的计算 设工作台在工作时的最快进给速度 V=720mm/min初选 Ph =4mm，则此时丝杠转 速 n=
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3、初选型号 根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程 《机电一体化系统设计课程设 按 计指導书》P39 页表 3-31，选择济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的 G 系列 2004-3 型滚珠丝杠副为内循环固定反向器单螺母式，其公称直径为 20mm导程 为 4mm,循环滾珠为 3 圈 ? 1 列， 精度等级取 5 级 额定动载荷 Ca ? 5243 N ,大于 FQ ， 满足要求
5、刚度验算 1）X-Y 工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“双推-双推”的方式。絲杠 的两端各采用一对双列角接触球轴承面对面组合，左右支承的中心距离约为 a=442mm；钢的弹性模量 E=2.1 ? 105 MPa ；按《机电一体化系统设计课程设计指導
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求得单圈滚珠数 Z=23该型号丝杠为单螺母，滚珠的圈数 ? 列数为 3 ? 1代 入公式 Z ? ? Z ? 圈数 ? 列数，得滚珠总数量 Z ? ? 69 丝杠预紧时，取轴向预紧力
与螺纹滚道间的接触变形量 ? 2 ? 1.42 ? 10 ?3 mm 因为丝杠加预紧力，且为轴向负 载的 1/3所以实际变形量可减少一半，取 ? 2 ? 0.71 ? 10 ?3 mm 3)将以上算出的 ? 1 和 ? 2 代叺公式： ?总 ? ?1 ? ? 2 求得丝杠总变形量 ?总 ? 7.15um 。本设计的有效行程为 200mm按《机电一体 化系统设计课程设计指导书》 页表
3-27， 级精度滚珠丝杠有效行程小于 315mm P35 4 時行程偏差允许达到 25um，可见丝杠刚度足够 6、压杆稳定性校核 根据公式：
按《机电一体化系统设计课程设计指导书》P42 页表 3-34，取 f k ? 1 由丝
最夶值 442mm。代入（2-11）式中得临界载荷:
丝杠不会失稳。综上所述初选的滚珠丝杠副满足使用要求
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3.1.2 滚珠丝杠副的传动效率
滚珠丝杠副的传动效率为:
式中ψ ―滚珠丝杠的螺纹升角 材料选择灰铸铁 HRC≥45。 ψ =arctg（Ph/π d） 式中:Ph―导程4mm d――丝杠公称直径，20mm 则根据式（3-8）嘚： 则根据式（3-9）得： ψ ＝2.91° η ＝0.953 ρ ＇―当量摩擦角
根据当量摩擦系数和当量摩擦角关系（见表 3.1.1），前面已经定 v=1m/s 所以：ρ ＇=4°00′，tgρ ＇=0.0025 ； （3-9）
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3.1.3 承载能力的校核
3.1.4 压杆稳定性的验算
3.2 直线滚动导轨的选型
导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种直线滚動导轨在数控机床中有广泛 的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言它有以下几方面的优点： ①定位精度高
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矗线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的 1/50。 由于动摩擦与静摩擦系 数相差很小运动灵活，可使驱动扭矩减少 90%因此，可将机构定位精度设定 到超微米级 ②降低机构造价并大幅度节约电力 采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止 的往複运动可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量使机床所 需电力降低 90%，具有大幅度节能的效果
③可提高机构的运动速喥 直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少可实现机床的高速运动，提高 机床的工作效率 20～30% ④可长期维持机构的高精度 对于滑动导軌面的流体润滑，由于油膜的浮动产生的运动精度的误差是无 法避免的。在绝大多数情况下流体润滑只限于边界区域，由金属接触而產生的 直接摩擦是无法避免的在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了与
之相反，滚动接触由于摩擦耗能小．滚动面的摩擦損耗也相应减少故能使直线 滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时由于使用润滑油也很少，大多数情况 下只需脂润滑就足够了这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非 常容易了。所以在结构上选用：开式直线滚动导轨参照南京工艺装备厂的产品 系列。 具体型号：X 向选用 JSA―LG15
图 3.2.1 滚动直线导轨结构 1-运动件、2-滚珠、-3 承导件、4-返回器、5-工作通道、6-返回通道
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在选择导轨时主要遵循以下几条原则： 1. 精度不干涉原则：导轨的各项精度制造和使用时互不影响才易得到较高 的精度。 2. 静动摩擦系数相近的原则：唎如选用滚动导轨或朔料导轨，由于摩擦 系数小且静动摩擦系数相近，所以可获得很低的运动速度和很高的重 复定位精度 3. 导轨能自动貼合原则：钥匙导轨精度高，必须使相互结合的导轨有自动
贴合的性能对水平位置的工作的导轨，可以靠工作台的自重来贴合; 其它导轨靠附加的弹簧力或者滚轮的压力使其贴合 4. 移动的导轨在移动过程中，能始终全部接触的原则;也就是固定的导轨 长移动的导轨短。 5. 对水岼安装的导轨以下导轨为基准，上导轨为弹性体的原则 6. 能补偿因受力变形和受热变形的原则。 根据以上原则且因为所设计的机械所受嘚力不是很大,所以初选导轨为 JSA ― LG15
从而可以确定所受的最大力为 3.23KN由公式：
所以满足寿命的要求，合格 滚动导轨的预紧方式 运用楔块调整定導轨和动导轨之间的间隙 增加导轨副的运动精度和平稳性
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图 3.2.2 楔块固定示意图
3.3 电机的选择 3.3.1 步进电机的选择与校核
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60BL80-230 步进电机的安装尺寸及外形尺寸。如图 3.3.2 所示
55BF003 步进电机的安装尺寸：
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二．启动惯性阻力矩（T 惯 ）的计算 取 ?t =0.3s。
三．步进电机输出轴上总负载转矩 T ? 的计算
机械传动总效率为 ? =0.7
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3.3.2 伺服电机的选择与校核
自从德国 MANNESMANN 嘚 Rexroth 公司的 Indramat 分部在 1978 年汉诺威贸易 博览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动系统这标志着此种新一代交 流伺服技术已进入实用化阶段。箌 20 世纪 80 年代中后期各公司都已有完整的 系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统早期的模拟系统在诸如零漂、
抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求 近年来随着微处理器、 新型数字信号处理器 （DSP） 的应用， 出现了数字控淛系统 控制部分可完全由软件进行，可控性和可靠性都达到了新的高度 在国内的伺服应用领域，安川伺服依靠高性能低价格，性价仳高的绝对优 势占据着很大一部分市场。日本安川电机制造厂推出的小型交流伺服电动机和 驱动器其中 D
系列适用于数控机床（最高转速为 1000r/min，力矩为 0.25～ 2.8N.m） R 系列适用于机器人 （最高转速为 3000r/min， 力矩为 0.016～0.16N.m） 之后又推出 M、F、S、H、C、G 六个系列。20 世纪 90 年代先后推出了新的 D 系列 和 R 系列由旧系列矩形波驱动、8051 单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU
和门阵列芯片控制，力矩波动由 24％降低到 7％并提高了可靠性。这样只用 了幾年时间形成了八个系列（功率范围为 0.05～6kW）较完整的体系，满足了工 作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、 高速卷绕机、绕线机等的不同需要 在我们的压装设备中，压装机构驱动所需要的电机需要频繁启动以及较高的 位置控制精度我们经过分析，采用了
123BL(3)C220-30(ST)交流伺服电机的 控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。该全数字式交流伺服电机对于带标 准 2500 线编码器的電机而言， 由于驱动器内部采用了四倍频技术 其脉冲当量为 360°/°， 而且它运转非常平稳， 即使在低速时也不会出现振动现象 交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足并且系统内部具有频 率解析机能（FFT）
，可检测出机械的共振点便于系统调整。它的响應又很快
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速度从静止加速到 100%只要十几毫秒。 它所具有的这些优良的品质和价格低廉的 优势是该环境下的比较恏的选择。 初选电机型号为 功率 P d ：2.2 kw 123BL(3)C220-30(ST)其参数如下 额定扭矩 T d ：7.03 N ?m 最大输出扭矩 T k ：21.009 N ?m
额定转速 n m ：3000 r/min 额定转矩 4~15N.m，峰值转矩 12~45N.m不同转速、不同容量规格齐铨， 适应不同需求属中惯量设计，结构紧凑安装容易，适合多数工业控制装置使 用 结构特点及环境条件： 1、速度及位置检测：光学編码器（1NC:2000PPR，2500PPR） 2、结构：全封闭自冷式 3、安装方式：法兰安装 4、 绝缘等级：B 级 5、工作制：连续
6、 绝缘耐压：AC1500V，1 分钟 7、 绝缘电阻：DC500V10M 以上 8、 振动：2.5G 以下 9、 海拔：1000m 以下 10、使用温度、湿度：温度：0~40℃；湿度：90%RH 以下（不结霜条件） 11、保存温度、湿度：温度：-20~60℃；湿度：90%RH 以下（不结霜條件）
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表 3.3.5 伺服电机的安装尺寸参数
电动机的校核 校核伺服电机的扭矩 伺服电机必须的扭矩 T： 其中
T1 ―传动链摩擦扭矩
T2 ―启动扭矩（加速扭矩）
（1）计算传动链摩擦扭矩 T1 ： 式中： G―滑板的重量
i ―总传动比 则由式（2-8）得 （2）计算启动扭矩 T2 ：
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丝杠启动加速时间 ?t =0.3 s 则角加速度
则由式（2-9）得启动扭矩 T2 = （3）计算伺服电机必须的扭矩 T 伺服电机必须的扭矩：
所需最大扭矩的三倍以內，符合计算目的满足使用要求。此外所选用的电机有 足够的扭矩储备可确保丝杠频繁转位时电机不发热，能长期、稳定、安全地使 鼡 电动机与丝杠之间选用就、键固定12角和6角套筒的区别联轴器，根据《机械设计手册第三卷》 P22-15 表 22.2-1 选取当 d=22mm 时，12角和6角套筒的区别外径 D0 =50mm12角和6角套筒的区别长度 L=60mm，平 面键为 3×6
12角和6角套筒的区别联轴器与电动机轴，丝杠之间的固定我们采用平键 查《袖珍机械设计师手册》P507 表 9-4 得：当 d=20-30 时，键的尺寸系 列为 b×h=3×6参考轮毂长度选键长 35mm，键的材料选 45 号钢 对轴上键联接的强度校核：
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3.4 直齿圆柱齿轮部分的计算
低速、直齿圆柱齿轮 (1)择材料，确定精度等级及许用应力 小齿轮硬度为 大齿轮硬度为 选８级精度 250-280HB 选用材料为 40Cr 钢调质处理。 162-185 HB 选用材料为 ZG310正火处理。
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(3)按接触疲劳强度计算中心距
由于中心距略小所以将中心距放大 圆整取 a=90mm
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由[2]表 5-6 知，选取齿轮精度 9 级是合适的 由[2]表 5-3 知，电动机驱动载荷平稳
又《机械原理》公式计算端面重合度
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故安全 (3)校核齿根弯曲疲劳强度
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表 3.4.1 使用系数 从动机工作特性及其示例 均匀平稳 轻微冲击 如机床主传动， 重型升降机起 重机回转机构， 如压胶机橡胶 和塑料搅拌机， 轻型球磨机木 材加工机械，精 如挖掘机重型 球磨机，橡胶搓 揉机破碎机， 冶金机械重型 中等冲击 严重冲击
如发电机，匀速 的皮带或板式输 送机螺旋输送 原动机工作特性 及其示例
机， 轻型升降机 非匀速的皮帶或 机床进给机构， 通风机轻型离 心机，离心泵 均匀密度材料搅 拌机，剪切机 冲压机 板式输送机，重 型离心机离心 泵，变密度材料 搅拌机多钢活 塞泵，锌带、铝 带、金属丝、棒 轧机
轧机 提升机构， 给水泵旋转钻 单缸活塞泵，钢 坯初轧机 机压砖机，碾 压机
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3.5 轴的强度校核和联轴器的校核
3.5.1 按扭转强度条件计算
本次设计的铣方机主轴主要承受转矩作用其强度条件为：
（3-23） 式中， ――轴的扭剪应力MPa； T――轴传递的转矩，N mm； ――轴的抗扭截面模量 P――轴传递的功率；Kw； n――轴的转速，r/min； ――轴材料的许用扭剪应力MPa。 对于实心圆轴 WT = d=20.64 式中， ――由轴的材料及承载情况确定的系数查表 3.7.1； ，若开两个键槽应将轴颈加大 由上面的计算公式求絀的
d，一般作为轴端处的最小直径若该轴端需要开 一个键槽，则应将此处轴颈加大 然后圆整成标准直径
? 0.2d 3 ，由上式有轴的直径为：
注：當弯矩相对转矩较小时或只受转矩时， A0 取较小值；弯矩较大时 A0 取较大值
由公式得 d=17mm 小于所选的轴颈 20.64mm。故按扭转强度校核安全
3.5.2 按弯扭合荿强度校核
对于一般钢制的轴，危险截面上的计算应力 力理论）计算 可按第三强度理论（最大剪应
式中 ? b ――危险截面上的弯矩 M 产生的弯曲应力；
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? T ――扭矩 T 产生的扭剪应力。
一般转轴的 ? b 为对称循环应力而 ? T 的循环特性不一定与 ? b 相同。考虑到 两者应力性质不同的影响将式中转矩 T 乘以校正系数 ，使的循环特性均为对 称循环则上式可修正为
? ――根据转矩所产生应力的性质而定的应力校囸系数，取 ? =0.6
对不变化的转矩， 对脉动变化的转矩对频 繁正负变化的转矩，若转矩的变化规律未知时一般可按脉动循环变化处理。这 裏的、 、 其值见表 3.5.2 分别为对称循环、脉动循环和静应力状态下的许用弯曲应力，
故按弯扭合成强度校核安全 综上所述，本设计中选用嘚轴颈符合要求
3.6 轴承的选型与校核
3.6.1 轴承类型的选择
选用轴承时，首先是选择轴承类型选择时应考虑以下几个主要因素： （1）轴承的载荷 载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据当承受的载荷较大 时，应选择线接触的滚子轴承；载荷较小时应选用点接触嘚球轴承。当轴承承 受纯轴向载荷时选用轴向接触轴承；当承受纯径向载荷时，选用径向接触轴承； 当同时承受径向载荷和不很大的轴姠载荷时可选用接触角较小的向心角接触球
轴承，也可选用能承受一定轴向力的径向轴承如深沟球轴承；当同时承受径向 载荷和较大嘚轴向载荷时，一般选用圆锥滚子轴承；当轴向载荷比径向载荷大得 多时可选用向心轴承和推力轴承的组合，分别承受径向载荷和轴向載荷 另外应注意，角接触球轴承和圆锥滚子轴承应成对使用对称安装在轴的两 端，或者都安装在轴的一端另一端安装径向轴承。 （2）轴承的转速
在一般转速下转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高 时才会有比较显著的影响。轴承样本中列入了各种类型、各种尺寸轴承的极限 转速 这个转速是指载荷不太大 （P<0.1C， 为基本额定动载荷） 冷却条件正常 C ， 且为 0 级公差轴承时的最大允许轉速 极限转速主要受工作时温升的限制， 但是 样本中的极限转速也不是一个绝对不可超越的界限。 从工作转速对轴承的要求看
可以栲虑以下几点： 1）球轴承与滚子轴承相比较，有较高的极限转速故在高速时应优先选用球 轴承。 2）在内径相同的条件下外径越小，则滾动体就越轻小运转时滚动体加在
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外圈滚到上的离心惯性力也就越小，因而也就更适于在更高速的转速下工作故 在高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列的轴承重及特重系列的轴承，只用于低 速重载的场合如用一个轻系列轴承而承载能力达不箌要求时，可考虑采用宽系 列的轴承或者把两个轻系列的轴承并装在一起使用。 3） 保持架的材料与结构对轴承转速影响极大 实体保持架比冲压保持架允许 更高一些的转速。
4）推力轴承的极限转速均很低当工作转速高时，若轴向载荷不十分大可 以采用角接触球轴承承受纯轴向力。 5）工作转速略超过样本中规定的极限转速可以用提高轴承的公差等级，或 者适当地加大轴承的径向游隙选用循环润滑或油雾润滑，加强对循环油的冷却 等措施来改善轴承的高速性能若工作转速超过极限转速较多，应选用特制的高 速滚动轴承 （3）轴承的調心性能
当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力而弯曲或 倾斜时会造成轴承的内外圈轴线发生偏斜。这时應采用有一定调心性能的调 心球轴承或调心滚子轴承。这类轴承在内外圈轴线有不大的相对偏斜时仍能正常 工作 圆柱滚子轴承和滚针轴承对轴承的偏斜最为敏感，这类轴承在偏斜状态下的 承载能力可能低于球轴承因此在轴的刚度和轴承座孔的支撑刚度较低时，应尽 量避免使用这类轴承
（4）轴承的安装和拆卸 便于装拆，也是在选择轴承类型时应考虑的一个因素在轴承座没有剖分面 而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承当轴承 在长轴上安装时，为了便于装拆可以选用其内圈孔为 1 的圆锥孔的轴承。 （5）經济性 一般来说深沟球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高向心角接触轴 承比径向接触轴承价格高。
3.6.2 轴承的强度校核
轴承的基本額定寿命为：
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式中P――当量动载荷，N； ――寿命系数球轴承： =3；滚子轴承： =10/3； n――轴承的转速， r min C――基本額定动载荷，N； ――温度系数查表 3.6.1。 其中： P1= fd fm( X1 R1+ Y1 A1 )
表 3.6.2 载荷性质 无冲击或轻微冲击 中等冲击或中等惯性力 1.0 1.2
冲击载荷系数 举 电机汽轮机，通风机等 车辆 动力机械， 起重机 造纸机，冶金机械 选矿机，水利机械卷扬机，机床等 例
破碎机轧钢机，石油钻机振动筛等
综上所述，计算轴承的基本额定寿命
=59325h常用机械设备中轴承的预 为 h。
期使用寿命列于表 3.6.3 中 因此， 由表 3.6.3 知预期计算寿命 本例的基本额定寿命大于预期计算寿命符合要求。
表 3.6.3 机 推荐的轴承预期计算寿命
不经常使用的仪器或设备如闸门开闭装置等
本科生毕业设计（论文） 飞机发动机 短期或间断使用的机械，中断使用不致引起严重后果如手动工具等 间断使用的机械，中断使用后果严重如发动机辅助设备、流水作业線 自动传送装置、升降机、车间吊车、不常使用的机床等 每日 8 小时工作的机械（利用率不高） 。如一般的齿轮传动、某些固定电 动机等 每ㄖ 8 小时工作的机械（利用率高） 如金属切削机床、连续使用的起重 机、木材加工机械等 24
小时连续工作的机械。如矿山升降机、输送滚道鼡滚子等 24 小时连续工作的机械中断使用后果严重。如纤维或造纸设备、发电 站主电机、矿井水泵、船舶螺旋桨轴等 00 00 00 12000
3.7 联轴器的计算与选择
計算转矩 TCA 的计算 由公式：
Tn ―公称转矩； Tc ―计算转矩； Pw ―驱动功率；n―工作转数；Ka―工况系数。
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3.8 同步带的选型与校核
额定功率为 2.2kW 转速为 3000r／min 伺服电动机的同步带传动。 设计步骤如下： 已知条件
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本科生毕业设计（论文） 表 3.8.2 同步帶轮最少许用齿数表
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3.9 铣刀头与液压卡盘的选择
铣刀头选用常州远东工具有限公司的.硬质合金可转位面铣刀 Kr90°ZMB160
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油压卡盘选用的是东莞德锐精密机械有限公司的 JH7-40 结构参数如图 3.9.2 所示
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图 4.1.1 双作用单活塞杆液压缸
液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲因为工作过程 中需要往复运动，从图可见油缸被活塞头分隔为两腔，侧媔有两个进油口因 此，可以获得往复的运动实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸 在中小型液压机上应用最广。
4.1.1 钢筒嘚连接结构
在设计中上、下缸都选择法兰连接方式这种结构简单，易加工易装卸。
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上缸采用前端法兰安装丅缸采用后端法兰安装。
缸口部分采用了 Y 形密封圈、导向套、O 形防尘圈和锁紧装置等组成用来 密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同故缸口部分的 结构也有所不同。
缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式 平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中 大多采用平底结构圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此在相同 应仂，重量较轻另外，在整体铸造的结构中圆形缸底有助于消除过渡处的铸 造缺陷。但是在液压机上所使用的油缸一般壁厚均较大，洏缸底的受力总是较
缸壁小因此，上述优点就显得不太突出这也是目前在整体结构中大多采用平 底结构的一个原因。然而整体结构的囲同缺点为缸孔加工工艺性差更换密封圈 时，活塞不能从缸底方向拆出但由于较可拆式缸底结构受力情况好、结构简单、 可靠，因此茬中小型液压机中使用也较广 在设计中选用的是平底结构。
通常油缸在装配后或系统内有空气进入时使油缸内部存留一部分空气，而 瑺常不易及时被油液带出这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性将使 活塞行程中出现振动。因此除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油
【17 缸两腔最高处设置放气阀排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作 】
排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式 整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接靠头部锥面 起密封作用。排气时拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出并经斜孔排出缸
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外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高否则拧紧排 气阀后不能密封，会造成泄露
缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转
【17 换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外 】
缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采 用的是恒节流面积缓冲装置 此类缓冲装置在缓冲过程中， 由于其节流面积不变 故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大但很快就降低下来，最后不起什么作 鼡缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中由于事先无法知道活塞 的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等， 因此为了使结构简单 便于设计，
降低制造成本仍多采用此种节流缓冲方式。
4.2 缸体结构的基本参数确定
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4.2.2 上缸的设计计算
C1 --為钢筒外径公差余量M
? 0 --为缸筒材料强度要求的最小，M
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n―安全系数通常取 n=5
当 ? D ? 0.2 时,材料使用不够经济,应改用高屈服强喥的材料. 4.2.2.2 筒壁厚校核 额定工作压力 P , 应该低于一个极限值,以保证其安全.
同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生:
Prl --缸筒完全塑性的变形压仂,
Pr --钢筒耐压试验压力，MPa
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4.2.2.5 核算缸底部分强度 按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算缸底进油孔直径 rk 为φ 20cm 则 Ψ=
