玻璃成型机电控制系统设计.doc

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1、毕业设计(论文)玻璃成型机电控制系统设计THE DESIGN OF A ELECTRICAL CONTROL SYSTEM ON GLASS MOLDING MECHANICAL 学生姓名学院名称专业名称指导教师20*年5月27日 徐州工程学院毕业设计(论文)摘要玻璃成型机的控制系统在国外己经较普遍，但在我国国内对于这方面的研究还是比较少，因此国产的控制系统几乎没有，这就更加有了对此系统进行改造的必要性。本课题设计阐述了小功率金属卤化灯玻璃成型机控制器的原理及其中的主要问题的解决办法，并利用PLC完成该系统的设计。机械方面具体内容有滚珠丝杠和齿轮设计。控制部分各硬件的设计包括各硬件的选择、控制

2、电路和操作面板的设计。软件部分包括工艺功能图、软件流程图的设计和程序的设计。关键词 PLC；小功率金属卤化灯；玻璃成型机；控制系统AbstractAt present our country majority of trip-hop machine control system is from the overseas introduction. Not only the cost is expensive, and at support etc. square and also very inconvenient, once appearing fault to have the proba

3、bility to stop production. This was serious to obstruct the normal capacity of business.Aim at this condition, reply to trip-hop machine control system to carry on a remould, make its localization, this is originally the design the main purpose of systemTrip-hop machine control system in overseas on

4、eself after universal , but the search in this aspect of our country domestic for is still less, therefore domestic of the control system almost have no, this had the necessity to carry on a remould vs this system more.This topic design elaborated Small power metal halogenating lamp to trip-hop the

5、priniple of the machine controller and the solution of the key problems in it, and make use of the design that PLC completes the system to develop.Keywords PLC Small power metal halogenating lamp Trip-hop machine Control system 目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1 玻璃成型机控制系统概述11.1.1 玻璃成型机的组成11.1.2 玻璃成型机控制系统的现状和发

6、展趋势31.2 课题研究的内容41.3 玻璃成型机电控制系统研究的现实意义42 玻璃成型机总体设计方案62.1 系统原理分析62.2 系统的工艺和气路图62.2.1 系统的工艺62.2.2 玻璃成型机的控制气路图72.3 系统的控制方案82.2 主要传动机构82.2.1 主传动系统83 玻璃成型机的传动装置103.1滚珠丝杠与丝杠螺母副103.1.1滚珠丝杠机构与工作原理103.1.2滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级113.1.3滚珠丝杠副的安装113.2 纵向齿轮传动系统123.2.1纵向传动系统的总体设计123.2.2纵向传动系统齿轮的设计133.2.2.1齿轮材料的选择及传动参数133.2

7、.2.2 齿面接触疲劳强度计算133.3横向滚珠丝杠进给系统153.3.1横向进给系统的总体设计153.3.2横向进给系统传动齿轮的设计163.3.2.1齿轮材料的选择及传动参数163.3.2.2 齿面接触疲劳强度计算163.3.2.3 齿面接触疲劳强度计算184 PLC控制系统硬件设计204.1 PLC选型和资源配置204.1.1 模块构成图214.1.2 各个模块的功能概述214.2 FM353(353-1BH02-OAA0)模块234.2.1 FM353模块的功能与设置244.2.2 FM353内部使能参数的确定244.3 电机的选择254.3.1 主轴电机的选择254.3.2 FM35

8、3步进电机的选择254.4 驱动器的选择264.5 控制电路274.6 PLC外部控制接线电路284.7 操作面板的设计285 PLC控制系统软件设计295.1 工艺功能图295.2 成品管的规格确定315.3 软件流程图和程序315.3.1 软件流程图315.3.2 程序32结论34致谢35参考文献36附录37附录137561 绪论1.1 玻璃成型机控制系统概述早期玻璃成型机的控制系统多为人工操作或者是单片机控制，可靠性低、故障率高、维护困难。可编程控制器( PLC) 作为一个新兴的工业控制器，具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便、体积小、重量轻、抗干扰能力强等优点，广泛应用于自动化设备

9、的各个领域。基于PLC 控制器的玻璃成型机自动化程度高，可以完全适应规模生产，将成为未来机械行业的主流，对其进行研究具有重要意义。目前我国大部分的玻璃成型机的控制系统都是从国外引进的。不仪成本昂贵、而且在维护等方而也非常不方便，一旦出现故障就有停产的可能性。这严重阻碍了企业的正常生产。针对这种情况。应对玻璃成型机控制系统进行改造，使其本地化。改造之后的控制系统不仅维护方面更加方便，而且也降低了成本，在产品的一致性上也有了提高，为产品的各项参数指标的提高创造了更好的前提条件、有利于质量的提高。所生产的小功率金属卤化物灯的应用也越来越广泛，如体育馆、商场等高档场所。因此前景是非常好的。1.1.1

10、玻璃成型机的组成金属石英玻璃成型机的设备主要由机床电机控制器、头仓、尾仓，驱动马达、定模夹、控制柜、火支架、控制面板(一些相应的控制参数可通过控制面板愉入)等部件组成。玻璃成型机的整体结构如图1-1,1-2所示，局部图如图1-3所示。(1)控制面板板上包括开机、急停，状态指示灯等所有控制需要的健。拉制面板的左上角还有一个计数器(自带电池)，用来计算产品的个数（可以复位）。(2)头仓头仓前端有一段圆柱型，中间带有一个5mm的夹头，用来夹料用。(3)尾仓尾仓和头仓类似，料可以先夹在头仓然后尾仓前进，夹紧。也可以将料夹在尾仓然后往头仓送。效果是一样的，只要根据现场工艺及设备的要求选择其中的一种。(4

11、)驱动马达主要是对尾仓和火支架的步进电机进行控制。以期保持一定的速度到达要求的位置，实现准确的定位。(5)定模夹主要是对加热以后的料管进行夹紧、定性，由电磁阀控制实现开、闭，由于存在器械上的延时，因此夹模延时时间的参数设置有严格要求。此工序对整个产品的质量影响甚大，因此参数的设定需根据经验，并且多次实验，只有达到要求时才可以固定下来。对于不同规格的产品，其参数也完全不同，要重新调整过后才可使用。(6)控制柜控制柜的大小尺寸设计要完全根据所选择和设计的硬件大小，尽量做到体积小、易固定，同时还需美观。(7)火支架火支架上包含两个火头大火苗和小火苗，两者协调工作，以达到倾热、加热的效果，火支架的移动

12、速度、距离由PLC的FM353幻实现精确的定位控制。(8)机床电机控制器主要完成对机床的运动控制（包括速度等），此控制器由人工手动完成，在自动控制模式下无需控制，只有在安装调试、检测或出现故降的情祝才才使用。图1-1 玻璃成型机的整体机构图图1-2 玻璃成型机的整体机构图图1-3 玻璃成型机的局部示意图1.1.2 玻璃成型机控制系统的现状和发展趋势随着知识经济时代的到来、科技的发展和进步，人们的物质生活逐渐丰富起来，而审美观念也发生了巨大的变化，生活方式和审美意识也在发生着奇妙变化，由于审美情趣的不同、年龄的各异、文化层次和地域的不同，也产生了不同的爱好。随着生活水平的提高，人们的审美观念也越

13、来越高，再加上对于手工个性化玻璃制品的喜爱，这种手工玻璃制品越来越受到人们的欢迎。现今新材料和新工艺不断涌现，人们的需求也不仅仅停留在功能要求和审美的普遍性上，玻璃作为重要材料之一，其表面和内在质地的多样性与丰富性给视觉带来的审美与精神t2,理因素，赋予了设计师新的灵魂，并已逐渐为设计师所关注。吹制玻璃是一种融传统审美和现代时尚于一体的现代装饰艺术，设计师们通过这种材料表达了对美的追求和艺术的创造，在晶莹剔透的材质上反映出对时代的气息和崭新的境界。传统的生产工艺与现代审美相结合，引领着吹制玻璃艺术的发展潮流。结合现代主义的人文观，追求回归自然、返璞归真的审美观念影响着人们对美的需求，独一无二的

14、设计理念及符合大众的审美观，让每一件玻璃制品尽显出它独一无二的魅力，而呈现出一种和谐之美、宁静之美。传统的手工玻璃吹制技术作为玻璃成型的核心技术大约持续了2000多年，吹制玻璃是一项不易掌握而且很景的活计。吹制工需经长期培训，培训费用很高，故愿意干此项工作的工人越来越步，因而，急需发展自动化吹玻璃技术。现已开发的畋玻璃的机器只能生产又小又轻的茼单的玻璃器件。而且生产的批量还大，因此急需更安全更高效的技术诞生到19世纪末，出现了用压缩空气进行玻璃吹制的技术，到20世纪引进了机械化革命，进入了自动化的时代，逐步进入了机械代替手工吹制的全自动时代。在国内，金卤灯玻璃成型机控制系统的研究还是较少，石英

15、金属卤化物灯控制系统的各项技术都不成熟，装备等都不完善。石英金属卤化物灯控制系统还处于人工手动状态。石英金属卤化物灯控制系统由人工手动向半自动化、自动化、规模化生产方向发展，尤其是石英金属卤化物灯，由于控制系统的自动化程度的提高，产量增加较快，有的厂家已年产超过多万只，为了进一步提高产量，保证质量，降低成本，采用半自动化或自动化生产将势在必行。金属卤化物灯的生产将向少人、无人（指操作工人）车间方向发展，尤其是超小功率金属卤化物灯的生产。1.高速高精高效化 速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。吹制灯具的庞大需求量要求吹制技术一定要能够高速高精高效的批量生产，以满足日趋增长的消费需求。玻

16、璃成型机是灯具企业的必备设备，用于吹制各种造型的灯泡，通过设计高效高速的传动机构来达到批量生产的目的，解决吹制灯具越来越无人可用的难题。2.安全化 吹制玻璃是一项不易掌握而且很景的活计。吹制工需经长期培训，培训费用很高，故愿意干此项工作的工人越来越步，因而，急需发展自动化吹玻璃技术。现已开发的吹玻璃的机器只能生产又小又轻的茼单的玻璃器件，而且生产的批量还要大。传统的吹制技术安全性很低，现在的批量生产要求对于安全性提出了更大的要求，在满足生产要求的同时要最大的估计到安全性的保证。3.实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则

17、试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。1.2 课题研究的内容本课题主要研究了国内外玻璃成型机发展的现状，阐述了玻璃成型机的功能要求和现实意义，通过对玻璃成型机工作原理的学习和了解，熟悉了玻璃成型机的运动机理。在现有玻璃成型机控制系统基础上，确定玻璃成型机的基本系统结构，对玻璃成型机的运动进行了简单的力学模型分析，完成了玻璃成型机机械部分、PLC硬件系统、PLC软件系统等系统的相关设计。1.3 玻璃成型机电控制系统

18、研究的现实意义目前我国大部分玻璃成型机控制系统都是从国外引进的不仅成本昂贵，而且在维护方面也非常不方便，一旦出现故障就有随时面临停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。对玻璃成型机控制系统进行改造并实现自动化，使其维护更加方便，降低生产成本，提高产品的一致性等，势在必行。本次研制的控制系统不仅在性能上达到了同类型进口设备的最新水平，而且具有结构紧凑、性价比高、升级方便的特点，并在部分性能上超过了原进口设备：通过一个主控程序完成现有四种规格的生产而不再需要更换上位机的主程序，简化了操作工序；在主控程序改动不大的情况下可以很方便的增加新规格；在泡型一致性和缩短单件加工时间上也比原进口系统有一定程度

19、提高等。该控制器一方面可与现有设备互为冗余，解决了企业随时面临停产的后顾之忧，另一方面也为扩大生产规模和研制开发新规格金卤灯产品提供了技术上的支持。2 玻璃成型机总体设计方案2.1 系统原理分析该系统工艺流程包括送料、加热、吹泡成型、下料等过程，加工精度是0.01mm。运动控制包括推料轴和加热轴的自动归零和工作空间中以指定方向、速度和距离的定位。输入量含多个零位开关、限位开关和手动输入信号，输出量包括送料、夹模、退料汽缸和氢、氧、氮气等的执行机构。加工流程由上位机实现，运动控制由下位机实现，这样可以保证对速度、加速度等指标的实时监控。在PLC控制系统中，对产品的最终质量具有决定性影响的参数主要

20、有以下几个。（1）打开氢气和氧气之间的时间延时参数先开氢气后，再开氧气，这之间的延时时间非常重要，如果打开氢气后到开氧气之间的延时过短，就会出现轻微的爆炸声，比较危险，如果之间的时间过长，则会造成氢气的浪费，这个时间参数的设定需要平时经验的积累和实验。（2）关闭氢气和氧气之间的延时参数如果关闭氧气后到关闭氢气之间的延时时间过长，则会出现火苗进入管内的现象，容易出现不合格的产品，且易出事故。（3）加热时间参数此项参数对整个工艺流程和产品最终的质量至关重要，如果控制不好将导致产品壁无法符合要求，如果加热时间过短则会使壁过厚，反之，则过薄现象。（4）夹模的延时时间参数这项参数将直接影响到产品的最终定

21、型是否符合要求。如果延时过长，管子已经冷却下来了，可还没完全定型，最终无法完全定型。（5）其他参数的设定除以上几个关键参数之外，其余大多数参数对产品的最终质量没有太大影响，主要影响加工效率，因此也需要加工测试，使其达到最高效率。2.2 系统的工艺和气路图2.2.1 系统的工艺小功率金卤灯吹泡机主要有进料架、退料架、尾仓电机、火苗电机和主轴电机5个运动部件。其中，尾仓电机、火苗电机是由两个专业的步进电机定位模块进行控制，其他部件由阀门可控制。各种输入信号是各个运动部件的各个位置的霍尔开关量信号，输出的主要是各个运动部件的控制信号和三种气体的控制信号。具体的流程如下：（1）尾仓、火架归零，送火架参

22、数。（2）火架进到1位置，同时送尾仓参数，等延时时间参数到后，尾仓进到1位置。（3）当尾仓到达左极限位置时，停止尾仓前进，并送火架进2参数，然后延时。（4）延时到后，开动主轴，先后开氢气、氧气，之后火架进到2进行预热。（5）关闭氧气、氢气，开氢气，送尾仓进2、火架进3参数，再开氧气，送尾仓进2，火架进3参数，进行加热。（6）关氧气，送火架进4，关氢气，再先后打开和关闭氢气、氧气，进行加热。（7）等加热完之后，关闭主轴电机。（8）夹模前进，进行夹模定型，等夹紧后延时一段时间，然后吹氮气，同时送尾仓归零和火架归零参数。（9）关氮气，夹模后退。（10）尾仓和火架归零。2.2.2 玻璃成型机的控制气路

23、图图2-1 玻璃成型机的气路控制图2.3 系统的控制方案根据以上分析,设计系统控制总体方案如图2-2所示：驱动器操作员面板PC 尾架电机驱动器 电 源输出模板火架控制尾架控制输入模板CPU 火架电机电磁阀、继电器 限位开关 控制对象图2-2 玻璃成型机系统结构框图上位机为标准的CPU模板，下位机采用单轴步进电机定位模板，实现步进电机的运动控制。系统结构非常简单，具有良好的硬件通用性和高的性能价格比。CPU模板完成加工程序流程控制功能和人机界面交互功能，具有手动模式和自动模式。手动模式下可借助操作员面板完成机械调试，更换规格等操作任务，此时若电机处于通电状态下，则一些基本任务不宜实现，所以利用两

24、个输出点对电机的使能进行控制，从而可以自由的移动轴。自动模式下，CPU模板完成顺序控制的加工任务。定位模板作为下位机完成尾架和火架的位置控制。CPU模板通过内部总线与定位模板实现通讯。由CPU将需要的运动信息通过总线传递给定位模板，并根据接收到的反馈信息判断其执行情况。定位模板根据接收到的代码执行相应的程序，从而完成按规定速度、距离的定位，尤其在均匀加热石英管的过程中，对尾架和火架协调运动的速度、加速度和距离参数要求很高，这也正是使用分级控制策略的目的：将运动控制作为普通的开关量处理，既简化了上位机的控制任务，又很好的实现了定位功能。2.2 主要传动机构 2.2.1 主传动系统1.带有二级齿轮

25、变速的主传动 主轴电动机经过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列。2.通过带传动的主传动3.用两个电动机分别驱动主轴 这是上两种方式的混合传动，具有上诉两种性能。4.由主轴电动机直接驱动的主传动 电动机与主轴用联轴器同轴连接。用伺服电机的无极调速直接驱动主轴旋转，这种方式大大简化了主轴箱体和主轴结构，有效的提高了主轴件的刚性。5.电主轴 其转子和主轴合二为一，其有点是主轴部件结构更紧凑，质量小，惯性小，可提高启动、停止的响应特性。2.2.2 进给系统进给系统的机械结构特点：1.高传动刚度 进给传动系统的高传动刚度主要取决于丝杆螺母副（直线运动）或蜗轮蜗杆（回转运动）及其支承部件的刚度

26、。刚度不足与摩擦阻力一起会导致工作台产生爬行现象以及造成反向死区，影响传动准确性。缩短传动链，合理选择丝杆的尺寸以及对丝杆螺母副及支承部件等预紧是提高传动刚度的有效途径。2.高谐振 为提高进给系统的抗振性，应使机械机构具有高的固有频率和合适的阻尼，一般要求机械传动的固有频率应高于伺服驱动系统固有频率的23倍。3.低摩擦 进给传动系统要求运动平稳，定位准确，快速响应特性好，必须减少运动件的摩擦阻力和动、静摩擦系数之差，在进给传动系统中，在进给传动中现普遍采用滚珠丝杆螺母副。4.低惯量 进给系统由于经常需进行起动、停止、变速或反向，若机械传动装置惯量大，会增大负载并使系统动态性能变差。因此在满足强

27、调与刚度的前提下，应尽可能减少运动部件的重量以及各传动部件对指令的快速响应能力。5.无间隙 机械间隙是造成进给系统反向死区的另一主要原因，因此对传动的各个环节，包括：齿轮副、丝杆螺母副、联轴器及其支承部件等等均应采用消除间隙的结构措施。3 玻璃成型机的传动装置为确保进给系统的传动精度和工作稳定性，在设计机械传动装置时，通常提出了无间隙、低磨擦、低惯量、高刚度、高谐振频率能及有适宜的阻尼比的要求。为了达到这些要求，采取主要措施如下：1.尽量采用低摩擦的传动，如采用静压导轨、滚动导轨和滚动丝杠等，以减少摩擦力。2.选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速，以达到跟踪指令，系统

28、折算到驱动轴上的转动惯量尽量小的要求。3.缩短传动链以及预紧的办法提高传动系统的刚度。如采用大扭矩宽调速的直流电机与丝杠直接联接，应用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副，丝杠支承设计成两端轴向固定的，并可用预拉伸的结构等办法来提高传动系统的刚度。4.尽量消除传动间隙，减少反向死区误差。如采用消除间隙的联轴器（如用加锥销固定的联轴套，用键加顶丝紧固的联轴套以及用无扭转间隙的挠性联轴器等），采用有消除间隙措施的传动副等。3.1滚珠丝杠与丝杠螺母副3.1.1滚珠丝杠机构与工作原理如图3-1所示，丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动

29、摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。图3-1滚珠丝杆副结构滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环二种。内循环 内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杆表面保持接触，在螺母的侧面孔内装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杆的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。一般在同一螺母上装有24个滚珠用反向器，并沿螺母圆周均匀分布。内循环方式的优点是滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。其不足之处是反向器加工困难、装配调整也不方便。外循环 外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，

30、在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有以下三种形式，即螺旋槽式、插管式和端盖式。3.1.2滚珠丝杠副的主要尺寸、精度等级1.主要尺寸 滚珠丝杠副的主要尺寸及其计算公式见表。2.精度等级 JB316.282滚珠丝杠副精度标准规定分为六个等级：C、D、E、F、G、H。C级最高，H级最低。滚珠丝杠副精度包括各元件的制造精度和装配后的综合精度，如：丝杠公称直径尺寸变动量、丝杠和螺母的表面粗糙度、丝杠大径对螺纹轴线的径向圆跳动、导程误差等。各等级对各项均有公差要求。为了提高经济性，按实际使用的导程精度要求，在每一精度等级内再分项，用以规定各精度等级的检查项目。项目15表示导程精度检验项目的规定

31、内容，未指定的检验项目，其误差值（偏差值）不超过下一等级的规定值，H级不作规定。例如D3表示只检验3个项目，其余2个项目不得超过E级的规定。数控机床、精密机床和精密仪器用于进给系统时，根据定位精度和重复定位精度的要求，可选用C、D、E级等；一般动力传动，其精度等级偏低，可选用F、G级等。各类型机械精度等级要求。3.1.3滚珠丝杠副的安装丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的刚度和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考虑。为了提高轴向刚度，丝杠支承。表3-1 滚珠丝杠副的主要尺寸及其计算公式主要尺寸符号计 算 公 式标称直径(滚珠中心圆直径)mm30405

32、06070根据承载能力选用导程mm56686810810121012根据承载能力选用螺旋升角一般滚珠直径(mm)3.1753.9693.9694.7633.9694.7635.9534.7635.9537.1445.9537.144螺纹滚道半 径一般目前，内循环常数取外循环常数取或接触角偏心距丝杠外径丝杠内径螺纹牙顶圆角半径（用于内循环）螺母外径螺母内径（外循环）（内循环）表3-2滚珠丝杠副精度等级导程公差项 目符号精 度 等 级CDEFGH基本导程极限偏差/2弧度内导程公差/456任意300mm内导程公差/510152550100螺纹全长内导程公差/0.80.80.80.80.81.0导程误

33、差曲线的带宽公差/0.60.60.60.60.6表3-3导程精度检验项目序号项目符号检验项目选择标号123451任意300mm螺纹长度内导程误差2螺纹全长内导程误差3导程误差曲线的带宽4基本导程偏差52弧度内导程误差常用推力轴承为主的轴承组合，仅当轴向载荷很小时，才用向心推力轴承。表3-5中列出了四种典型支承方式及其特点。除表中所列特点外，当滚珠丝杠副工作时，因受热（摩擦及其它热源）而伸长，它对第一种支承方式的预紧轴承将会引起卸载，甚至产生轴向间隙，此时与第三、四种支承方式类似，但对第二种支承方式，其卸载结果可能在两端支承中造成预紧力的不对称，且只能允许在某个范围内，即要严格限制其温升，故这种

34、高刚度、高精度的支承方式更适宜于精密丝杠传动系统。普通机械常用第三、四种方案，其费用比较低廉，前者用于长丝杠，后者用于短丝杠。3.2 纵向齿轮传动系统3.2.1纵向传动系统的总体设计纵向传动系统简图如图3-2所示：图3-2 纵向进给系统简图3.2.2纵向传动系统齿轮的设计3.2.2.1齿轮材料的选择及传动参数小齿轮与大齿轮都选用40Cr，并经调质及表面淬火。热处理级别均为MQ。传动比设为i=1.25。3.2.2.2 齿面接触疲劳强度计算1.初步计算传递功率P1=Pe1=1.2KW转矩 （式3.1）齿宽系数 查表得b=1.1接触疲劳极限 查表得Hlim1=700MPa初步计算的许用接触应力H1=

35、0.9Hlim1=630MPaAd值， 查表12.16取Ad=85初步计算的小齿轮直径 （式3.2） 所以取小齿轮分度圆直径 d1=58初步齿宽 b=20mm2.校核计算圆周速度精度等级 查表选精度等级6级齿数和模数 初取齿数z1=30，z2=iz1=38 由表，取m=2使用系数查表12.9， 取KA=1.5动载系数由图12.9， 取KV=1.2齿间载荷分配系数 先求 （式3.3） = 由此得 齿轮载荷分布系数 （式3.4） 载荷系数 （式3.5）弹性系数 查表得 节点区域系数 查表得 接触最小安全系数 由表得 总工作时间 =1030080.2=4800h 假设工作时间为10年应力循环次数 由

36、表，估计, 则指数m=8.78 （式3.6） 原估计应力循环次数正 接触寿命系数 由图得 许用接触应力 验算 （式3.7） 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还应再进行验算。3.确定传动主要尺寸实际分度园直径d 因模数取标准时，齿数已重新确定，但并未圆整， 故分度圆直径不会改变，即 中心距 a 齿宽b=20mm 3.3横向滚珠丝杠进给系统3.3.1横向进给系统的总体设计横向进给系统简图如图3-3所示：图3-3 纵向进给系统简图3.3.2横向进给系统传动齿轮的设计3.3.2.1齿轮材料的选择及传动参数小齿轮与大齿轮都选用40Cr，并经调质及表面淬火。热处理级别

37、均为MQ。传动比设为i=1.7。3.3.2.2 齿面接触疲劳强度计算1.初步计算传递功率P1=Pe1=1.2KW转矩 齿宽系数 查表得b=1.1接触疲劳极限 由图得Hlim1=660MPa初步计算的许用接触应力H1=0.9Hlim1=630MPaAd值， 查表取Ad=85初步计算的小齿轮直径 所以取小齿轮分度圆直径 d1=42初步齿宽 b=dd1=50mm2.校核计算圆周速度精度等级 查表选精度等级6级齿数和模数 初取齿数z1=21，z2=iz1=38 由表，取m=2使用系数查表， 取KA=1.5动载系数由图， 取KV=1.2齿间载荷分配系数 由表先求 由此得 齿轮载荷分布系数 由表得 载荷系

38、数 弹性系数 由表得 节点区域系数 由表得 接触最小安全系数 由表得 总工作时间 假设工作时间为10年应力循环次数 由表，估计, 则指数m=8.78 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数 许用接触应力 验算 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还应再进行验算3.确定传动主要尺寸实际分度园直径d 因模数取标准时，齿数已重新确定，但并未圆整， 故分度圆直径不会改变，即 221=42 中心距 a 齿宽b =20mm 3.3.2.3 齿面接触疲劳强度计算重合度系数 齿间载荷分配系数 由表得， 齿向载荷分布系数 由图得 载荷系数K 齿形系数 由图得 应力修正系数 由图得 弯曲疲劳极限 由图得 弯曲最小安全系数 由图得