毕业设计（论文）-晶圆测试系统送进装置设计（全套图纸三维）.doc

1、毕业设计说明书（论文）中文摘要本文主要介绍晶圆测试的发展状况，晶圆测试送进装置结构设计原理，晶圆测试送进装置总体方案分析及确定，晶圆测试送进装置结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，送进装置的计算，送进装置的结构设计结论与建议。全套图纸三维，加153893706整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到带轮上，带轮带动导轨滑靴，从而带动整机装置运动送进装置可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用送进装置是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、

2、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容：(1) 晶圆测试送进装置总体结构设计。(2) 晶圆测试送进装置工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 晶圆测试送进装置的传动系统、执行部件及机架设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)运用计算机辅助设计，对设计的零件进行三维建模。(7)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词： 晶圆测试送进装置，结构设计，三维建模；步进电机 毕业设计说明书（论文）外文摘要Title ：Design of the device to the wafer testing system AbstractThi

3、s paper introduces the development situation of testing a wafer, wafer test feeding device structure design principle, wafer test to analysis and determine the overall plan arrangement, drawing the mechanical drawings wafer test to design device structure includes the calculation of the feeding devi

4、ce, the structure design, the conclusions and recommendations to the device.The structure is mainly produced by the motor power through the coupling will need to transfer the power to the belt wheel, belt wheel drives the guide slipper, heavy labor movement device to drive the feeding device can rep

5、lace the manual, greatly reduce the labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and automation level of production. Industrial production in the often cumbersome workpiece handling and frequent, the long, monotonous operation, the feeding device is effective; i

6、n addition, it can operate in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, environmental pollution condition, more show its superiority, there are broad prospects for the development.The research of this thesis:(1) testing to the general structure design of eq

7、uipment.(2) analysis device performance testing to.(3) the choice of motor.(4) transmission system, execution unit and a wafer test feeding device.(5) the design of components for the design calculation and check.(6) the use of computer aided design, 3D modeling on Design of parts.(7) to draw the as

8、sembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design.Keywords ：wafer test feeding device, structure design, 3D modeling; stepping motor目 录1 绪 论11.1 送进装置的特点11.2 送进装置的组成21.2.1 执行机构21.2.2 驱动机构21.2.3 控制机构21.3 本文研究主要内容32 晶圆测试送进装置机构总体方案设计42.1 送进装置的基本技术参数确定42.1.1 规格参数42.1.2 有效负载42.1.3 运动特性42.

9、1.4 工作范围（工作半径）52.2 送进装置材料的选择52.3 机械的运动方式52.4 送进装置的驱动元件62.5 机构整体设计73 晶圆测试系统送进装置的机械计算83.1 电机的选取83.2 同步带的概述及计算103.2.1 同步带介绍103.2.2 同步带的特点113.2.3 同步带传动的主要失效形式123.2.4 同步带传动的设计准则143.2.5 同步带分类143.2.6 同步带计算选型153.2.7 同步带的主要参数（结构部分）183.2.8 同步带的设计203.2.9 同步带轮的设计203.3 轴的设计213.4 轴的校核213.5 键的校核223.6 轴承的校核233.7 直线

10、滚动导轨副的计算、选择243.8 横梁的强度与刚度的计算26总 结31致 谢32参考文献33 本科毕业设计说明书（论文） 第3页 共37页1 绪 论随着人类科技的进步，社会经济的发展，送进装置成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。它体现了光机电一体化技术的最新成就，送进装置作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到送进装置的身影。送进装置产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的送进装置正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。送进装置是由于人类期望生产水平的提高，为了提升生产效

11、率而出现的。然而由于送进装置善于完成重复的，单调的，精确度要求高的工作，能取代人在恶劣的环境中完成人类不能或者不愿完成的工作，因此，送进装置的出现又大大解放了人类的生产力。所以说送进装置的发展是社会发展的结果，也是社会发展的必然趋势。现在，很多发达国家都追逐着送进装置这一发展趋势，积极地进行着送进装置的各种开发和研制的工作，并且其中一些国家已经取代了不错的成果，研制出了许多新型且实用的送进装置或者是送进装置。例如：日本的跳舞送进装置、犬型送进装置爱宝(AIBO)；英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆送进装置；美国iRobot公司推出了能避开障碍，自动设计行进路线吸尘器送进装置Room

12、ba；上海世博会使用过的福娃送进装置等等。由于送进装置的迅猛发展，送进装置进入学校教学是必然的。三自由度送进装置作为是送进装置的典型产品，其设计及应用对机电一体化、机械结构工艺、机械制造、自动化、电子信息等专业的教学及研究都有着很重要的意义。1.1 送进装置的特点1送进装置能进行自动化生产，降低成本。就本次设计的送进装置而言，它能不间断的搬运零件和各种材料的输送。这样既提高了生产率又降低了生产成本。2送进装置能使产品品质稳定，减少人工污染。人工生产会使产品质量受工人状态起伏而影响。对于某些高精度产品，人工送取会产生人工污染。3送进装置能改善劳动条件，避免各种工伤。在高温、高压、低温、低压、有灰

13、尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，人工操作会有危险，送进装置能代替人工作，改善了人们的劳动条件。4送进装置能持久、耐劳，可以把人从繁重的劳动中解放出来，人在连续工作几个小时后，总会感到疲劳或厌倦，以送进装置代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。5送进装置的灵活性、通用性强。它能通过更换部件来适应不同产品的生产。并通过改变程序和自由度来达到迅速改变作业的可能性。这样送进装置能满足各种各样的零件生产，在生产中发挥重大作用。1.2 送进装置的组成工业送进装置是由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。1.2.1 执行机构一般送进装置的执行机构由定

14、位，还有行走机构组成。1.2.2 驱动机构驱动机构主要有液压驱动、气动驱动、电动驱动和机械驱动等形式。不过目前还是以液压和气动用的最多。液压驱动具有体积小、出力大、控制性能好、动作平稳等特点，它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动具有润滑性能好、寿命长的特点，结构紧凑，刚性好。定位精度高，克实现任意位置开停。有很多专业送进装置能直接利用主机的液压系统。但缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。气动驱动结构简单、造价低廉、气源方便，所需的压缩气源一般工厂都有，并且无污染，一般采用的压力0.4-0.6MPa，最高

15、可达1MPa。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。电动由于减速和回转运动变往复运动机构复杂, 很少采用。机械式用于简单的场合。1.2.3 控制机构送进装置的控制方式有点动和连续控制两种方式。大多数是用插销板进行点位程序控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。1.3送进装置1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集 团）发明。送进装置主要由送进装置本体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的送进装置还包括液压油源

16、，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有23个自由度，可灵活运动。较先进的送进装置腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。送进装置一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。送进装置广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。 送进装置的主要优点：（1）柔性大，工作范围大。（2）提高质量和材料使用率。（3）易于操作和维护，可离线编程，大大的缩短现场调试时间。（4）设备利用率高，送进装置的利用率可达90%

17、-95%。1.3 本文研究主要内容通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解送进装置的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法如下：1、查阅资料、结合所学专业课程，产生送进装置结构设计的基本思路；2、查阅各类机械机构手册，确定合理的送进装置结构；3、根据给定技术参数来选择合适的部位；4、重点对驱动机构及控制机构进行设计研究；5、通过研究国内外情况，确定本设计课题的重点设计；6、完成2D装配图的设计和绘制，并由此绘制零件图；7、编写设计说明书；8、检查并完善本设计课题。本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。32 本科毕业设计说明

18、书（论文） 第32页 共37页2 晶圆测试送进装置机构总体方案设计本文的重要任务是完成送进装置的设计，本章内容是围绕送进装置机构设计任务来展开，介绍送进装置执行机构设计思路。2.1 送进装置的基本技术参数确定表示送进装置特性的基本技术参数主要有自由度、坐标形式的选择。原始数据：（1）物料（含升降台）重1000牛顿。（2）载物外形（方形），长350毫米，宽400毫米，高300毫米。（3）工作行程500毫米。技术要求：（1） 伺服电机驱动，转速可调。（2） 自由度数目1个，移动自由度（水平方向）。（3） 位置精度0.5毫米，使用同步带、滚珠丝杠及滑动导轨传动。2.1.1 规格参数用途：晶圆测试（1

19、）物料（含升降台）重1000牛顿。（2）载物外形（方形），长350毫米，宽400毫米，高300毫米。（3）工作行程500毫米。2.1.2 有效负载有效负载是指送进装置操作臂在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，它表示了送进装置的负载能力。送进装置的载荷不仅仅取决于负载的质量，还与送进装置运动的速度和加速度的大小及方向有关。为了安全起见，有效负载是指高速运行时的有效负载。2.1.3 运动特性速度和加速度是表明送进装置运动特性的主要指标。它反映了送进装置的使用效率和生产水平，送进装置的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平越高。但速度越快产生的冲击和震动也越大，因此提高送进装置的加

20、减速速能力，保证送进装置加速过程的平稳性是非常重要的。对于本文中的送进装置，在没有负载时可以适当地加快其运动速度;而在其有负载时，末端执行器(手爪)通常要和物体直接接触，为了安全起见，务必要尽量减少手臂的运动速度。总的来说，送进装置的速度在一定范围内要是可调的，这样才能满足在各种不同情况下的使用需要。2.1.4 工作范围（工作半径）工业送进装置的工作范围是根据工业送进装置作业过程中的操作范围和运动的轨迹来确定的,用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响送进装置的机械结构坐标型式、自由度数和操作机各手臂关节轴线间的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择。2.2 送进装置材料的选择 (l)

21、碳素结构钢和合金结构钢等高强度钢：这类材料强度好，尤其是合金结构钢强度增加了很多倍、弹性模量大、抗变形能力强，是应用最广泛的材料;(2)铝、铝合金及其它轻合金材料：其共同特点是重量轻、弹性模量不大，但是材料密度小，但仍可与钢材相比;(3)陶瓷：陶瓷材料具有良好的品质，但是脆性大，可加工性不高，一般用于和金属连接的特殊部位。然而，国外已经设计出纯陶瓷的送进装置臂了。从本文设计的送进装置的角度来看，在选用材料时不需要很大的负载能力，也不需要很高的弹性模量和抗变形能力，此外还要考虑材料的成本，可加工性等因素。在衡量了各种因素和结合工作状况的条件下，初步选用铝合金作为机械臂的构件材料。2.3 机械的运

22、动方式根据主要的运动参数选择运动形式是结构设计的基础。常见的送进装置的运动形式有五种：直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、关节型和SCARA型。同一种运动形式为适应不同生产工艺的需要，可采用不同的结构。具体选用哪种形式，必须根据作业要求、工作现场、位置以及搬运前后工件中心线方向的变化等情况，分析比较并择优选取。考虑到送进装置的作业特点，即要求其动作灵活、有较大的工作空间、且要求结构紧凑、占用空间小等特点，故选用坐标型送进装置。2.4 送进装置的驱动元件在送进装置驱动系统中，电气驱动是利用各种电动机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动送进装置的关节，来获得动力。电气驱动主要有步进电机、直流伺服

23、电机、交流伺服电机、直线电动机以及最近几年出现的超声波电机和HD电动机【10】等几种。步进电机是一种用电脉冲信号进行控制，每输入一个脉冲，步进电机就进行回转一定的角度，脉冲数与角度数成正比，旋转方向取决于输入脉冲的顺序。步进电机可在很宽的范围内，通过脉冲频率同步，能够按照脉冲要求进行起动、停止、反转和制动变速，有较强的阻碍偏离稳定的能力。在送进装置中位置控制系统中得到了极大的应用。主要有永磁式、反应式、永磁感应子式三种。直流伺服电机是用直流电供电的电动机。其功能是将输入的受控电压/电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。直流伺服电机的工作原理和基本结构均与普通动力用直流电机相同。特点是稳定

24、性好、可控性好、响应迅速、转矩大。一般有永磁式和电磁式，在送进装置驱动系统中多采用永磁式直流伺服电机。.交流伺服电机的使用情况与直流伺服电机相同，但交流伺服电机与直流伺服电机相比，结构简单、工作可靠、功率大、过载能力强、无电刷、维修方便，因而交流伺服电机是今后送进装置用电机的主流。低速电机主要用于系统精度要求高的送进装置。为了提高功率效率比，伺服电机制成高转速，经齿轮减速后带动机械负载。由于齿轮传动存在间隙，系统精度不易提高，若对功率效率比要求不十分严格，而对于精度有严格的要求，则最好取消减速齿轮，采用大力矩的低速电机，配以高分辨率的光电编码器及高灵敏度的测速发电机，实现直接驱动。环形超声波电

25、动机具有低速大转矩的特点，使用在送进装置的关节处，不需齿轮减速，可直接驱动负载，因而可大大改善功率重量比，并可利用其中空结构传递信息。HD电动机是一种小型大转矩(大推力)的电动机，电动机可直接与负载连接，可应用在系统定位精度要求高的送进装置产品中。通过上述对几种送进装置常用电机的分析和比较，综合考虑本文送进装置臂并不要求有很高的扭矩，但是要求有较高精度并要求能够快速启动和制动，所以选择应用较为广泛的步进电机作为驱动电机。2.5 机构整体设计综合考虑送进装置的作业任务和作业环境，采用了5 个自由度的关节型送进装置。整个机构的水平运动采用来实现，即整个机构装在一个上。整个执行机构是一个4 自由度的

26、串行机构，且臂与小臂关节的轴线相互平行。这种结构动作灵活，结构紧凑，工作空间大，占地面积小，在作业空间内手臂的干涉最小，关节需要的驱动力矩小，能量消耗较少，关节相对运动部位容易密封防尘。图2.1 晶圆测试系统送进装置装配图图2.2 旋转运动传动结构图3 晶圆测试系统送进装置的机械计算3.1 电机的选取（1）粗略计算驱动电机的功率已知重量为m=100kgg=10N/kg总重力G1=mg=1000N查表3-1得摩擦系数为0.035表3.1 摩擦系数表作用在一个滚子上的载荷（包括滚子自重） N物品与接触的底面材料金属木材硬底板01100.040.0450.051104500.0350.0350.05

27、4509000.0250.030.0459000.020.0250.051）驱动功率计算则工件受到的摩擦力为：则移行电机所需牵引力为：假设直径R=125mm假设转速na=61rpm 速度v=Rna=0.12561=24m/min 设功率安全系数为1.2，驱动装置的效率为0.8，则需要的驱动功率为：2）电动机至的总效率c联轴器效率，c=0.99b对滚动轴承效率，b=0.99v带效率，v=0.94cy效率，cy=0。96估算传动系统总效率=vbccy=0.940.990.990.96=0.883） 所需电动机的功率Pd（kw）Pd=Pw/=0.05/0.88=0.06kw（4） 基于电动机的以上特

28、点，本文选用作为北京和利时电机技术有限公司部分110BYG系列混合式步进电机输送机床的驱动装置。图3.1是北京和利时电机技术有限公司部分110BYG系列混合式步进电机的技术数据。图3.1 110BYG系列混合式步进电机的技术数据所以根据计算所得数据选择110BYG350DH-SAKRMA型号的电机，图3.2是110BYG系列混合式步进电机的型号说明。图3.2 110BYG系列混合式步进电机的型号说明110BYG系列混合式步进电机的外形尺寸，如图3.3所示。图3.3 110BYG系列混合式步进电机的外形尺寸110BYG系列混合式步进电机的矩频特性曲线，如图3.4所示。图3.4 110BYG350

29、DH型电机矩频特性曲线3.2 同步带的概述及计算3.2.1 同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图3.5）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v50m/s，P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3.5 同步带传动同步带传动是由一根内周表面

30、设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，

31、扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。3.2.2 同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。3.2.3 同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种：(1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失

32、效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图3.6)。图3.6 同步带承载绳断裂损坏(2)、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施：1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材

33、料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。(3)、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图3.7）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。 2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。 3、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮

34、间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图3.7 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损带齿的磨损（见图3.8）包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图3.8 带齿磨损(5)、同步带带背的龟裂(图3.9)同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。

35、同步带带背产生龟裂的原因如下， 1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。图3.9 同步带带背龟裂 防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。3.2.4 同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种； (1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。 因此，同步带传

36、动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。3.2.5 同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。梯形齿同步带 梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB。梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO 5296制订了同步带传动相应标准GB/T 1136111362-1989和GB/T 1161

37、6-1989。弧齿同步带 弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。3.2.6 同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：式中需要传递的名义功率工作情况系数，按表3.2工作情况系

38、数选取=1.7；表3.2 工作情况系数2） 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中Pd=0.63kw，n1=61rpm。查表3.3表3.3 同步带选型选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm3) 选择小带轮齿数z1，z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。 查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=34故大带轮齿数为：z2=iz1=1z1=34。 故z1=34，z2=34。4） 确定带轮的节圆直径d1，d2小带轮节圆直径d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.5

39、3mm大带轮节圆直径d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.53mm5） 验证带速v 由公式v=d1n1/60000计算得， svmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。10、同步带带长及其齿数确定=() = =719.7mm11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=17。12、基本额定功率的计算查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表4-3可以知道=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.21KW表3.4 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力=71.6N

40、3.2.7 同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度 同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表3.5）。表3.5 带节线长度表2、带的节距Pb如图3.10所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带

41、的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表3.6。3、带的齿根宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以s表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图3.10 带的标准尺寸表3.6 梯形齿标准同步带的齿形尺寸4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径rr的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关t齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿

42、啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能

43、顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。3.2.8 同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表3.7。带的图形如图3.11。表3.7 同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。6.124.31.021.02图3.11 同步带3.2.9 同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓

44、曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性 加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。3.3 轴的设计3.3.1 材料可选轴的材料为45钢，调质处理。3.3.2 计算轴的最小直径电机轴的直径为14,由于轴的直径小于100mm，且由3个键槽，故将轴径增加15%，

45、即将轴径圆整为标准直径，取d=14mm3.3.3 轴的结构设计1、轴的外形结构2、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度。（1）、根据内径可得d67=30 mm，根据的宽度可得出L67=20 mm，右侧采用轴肩定为，取d78=38 mm，L78=11 mm。（2）、初选深沟球轴承D6204，其尺寸为dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根据装配关系取L45=L910=15 mm 。（3）、5处为一定位轴肩，故取d56=d89=25 mm，根据装配关系，计算得L56=L89=383 mm 。（4）、3处为一定位轴肩，故取d23=d910=16 mm，根据装配关系，计算

46、得L23=L910=33 mm。（5）、1处为轴的最小直径d=10 mm，攻螺纹，与螺母配合，选择螺母为 GB/T 6172.1。通过查机械设计手册的螺母厚度m=5 mm，由于采用双螺母预紧，故取L12=L1213=19 mm。（6）、4处为一定位轴肩，所以取d34=d1011=18 mm，根据装配关系计算得出，L34=L1011=40 mm。至此已经确定了轴的各段长度和直径。3.4 轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验

47、算传动轴中点处挠度（误差%3）.当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。：通过受力分析，最大挠度：查【1】表3-12许用挠度； 。3.5 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表6-2查的许用挤压应力,取其中间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的接触高度。由【4

48、】式（6-1）可得可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：3.6 轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对轴未端的滚子轴承进行校核。轴传递的转矩 受力 根据图3.12受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:图3.12受力分析和受力图在水平面：在水平面： 因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，【4】表13-6查得载荷系数，取，则有： 轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命 故该轴承6206能满足要求。、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。3.7 直线滚动导

49、轨副的计算、选择根据给定的工作载荷Fz和估算的Wx和Wy计算导轨的静安全系数fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；工作载荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.03.0(一般运行状况)，3.05.0（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨：（1）选BR直线滚动导轨导轨,E级精度.查得,fh=1,ft=1,fc=0.81,f=1,fw=1.（2）工作寿命每天8小时，连续工作5年，250/年,额定寿命为:Lh=52508=10000 h,每分钟往复次数nz=8L=(2lsnz60Lh)/(103)=(20.3186038400)/ (103)=11428Km计算四滑块的载荷,工作台及其物重约为4000N计算需要的动载荷CP=110/4=27.5N C=( fwP)(fh ft fc f)(L/50)1/3=208N由机械电子工程专业课程设计指导书表3-20中选用LY15AL直线滚动导轨副,其C=606N, C0=745N.基本参数如下:导轨的额定动载荷N依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷 (kN)验算导轨的工作寿命Ln：额定行程长度寿命: 导轨的额定工作时间寿命: 导轨的工作寿命足够.（3）滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度,预