PCB(印刷电路板)自动剪脚机的毕业设计论文

PCB(印刷电路板)自动剪脚机的毕业设计论文 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 本科生毕业设计说明书(毕业论文) 题 目:PCB(印刷电路板)自动剪脚机 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) PCB(印刷电路板)自动剪脚机的设计 摘 要 在这届毕业设计中我的设计课题为PCB(印刷电路板)自动剪脚机的设计，总体设计分为两大部分:?刀具切削部分;?剪脚机进给装置。 本次设计的难点在于解决剪脚机剪切刀具切削刀刃的问题，而进给装置釆用了机械式无级变速器装置和蜗轮蜗杆及行星轮传动，保证了转动比的最优化。在设计过程中，我进行了多种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的分析和比较，最终筛选出了一种最优的方案。 设计绘图用的是二维绘图软件Auto CAD，用Word电子图版来处理图表(如明细表、标注等)很方便，极大的提高了绘图的速度。通过此次设计也使我的CAD绘图水平有了极大的提高。 本次设计的主要内容有:PCB板传送装置的设计;传动线路的设计;同步带的设计;刀具方案的拟定;电机的选择;轴及各零件的设计计算和校核。 关键词:自动剪脚机;刀具的切削与进给;无级变速器;蜗轮娲杆及行星轮传动; 计算与校核。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) PCB(printed circuit board)design of automatic cut legs Abstract My design in this session of graduation design topic for PCB (printed circuit board) automatic cut foot machine design, the overall design is divided into two parts: (1) cutting tool parts; (2) cut foot machine feeding device. The difficulties of this design is to solve the problem of cut the foot machine tool cutting blade, and the feeding device to adopt mechanical stepless transmission device and planetary wheel and worm and worm wheel transmission, guaranteed the rotation ratio optimization. In the design process, I has carried on the analysis and comparison of many alternatives, select a optimal solution in the end. Design drawing with Auto CAD 2 d graphic software, using Word electronic chart to process charts (such as schedule, labeling, etc.) is very convenient, greatly improves the speed of the drawing. Through this design also made me the CAD drawing level has improved greatly. The main content of this design are: the design of the PCB board transfer device; The design of the transmission line; The design of the synchronous belt; Cutting tool plan drawn up; The choice of the motor; Axis and the design calculation and checking of the parts. Key words:automatic cutting machine feet; Tool cutting and feed; Stepless transmission; Worm gear expansions of rod and the planetary wheel drive; Calculation and checking. 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 目 录 摘 要 ..............................................................................................错误～未定义书签。 Abstract .............................................................................................错误～未定义书签。 第一章 绪 论 .................................................................................................................... 1 1.1 前 言..................................................................................错误～未定义书签。 1.2 课题背景 ............................................................................................................. 2 1.2.1 PCB板简介及发展 ................................................................................... 2 1.2.2 剪脚机的简介及发展............................................................................... 6 1.3 课题意义.............................................................................................................. 6 第二章 课题资料 .............................................................................................................. 8 2.1 资料调查.............................................................................................................. 8 2.1.1 自动剪脚机............................................................................................... 8 2.1.2 剪脚机刀具............................................................................................. 11 第三章 方案拟定 ............................................................................................................ 15 3.1 目前问题............................................................................................................ 15 3.2 方案拟定 ........................................................................................................... 15 3.2.1 运输装置设计......................................................................................... 15 3.2.2 运输装置动力......................................................................................... 21 3.3 传动方案设计 .................................................................................................... 22 3.3.1 部件选择................................................................................................. 22 第四章 参数计算 ............................................................................................................ 25 4.1 传动比分配........................................................................................................ 25 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 4.2 控制调速器的设计............................................................................................ 25 4.2.1 2K-H差动轮系分析 ............................................................................... 26 4.2.2 涡轮蜗杆的设计..................................................................................... 28 4.2.3 同步带参数的计算................................................................................. 30 4.3 刀具的设计........................................................................................................ 32 4.3.1 刀具结构................................................................................................. 32 4.3.2 刀具安装固定......................................................................................... 32 4.3.3 刀具部分设计计算................................................................................. 33 4.4 轴类零件设计.................................................................................................... 37 4.4.1 同步带轮轴设计..................................................................................... 37 4.4.2 同步带轮轴校核..................................................................................... 40 4.4.3 轴上键的校核......................................................................................... 43 第五章 参考文献 ............................................................................................................ 44 5.1 参考文献............................................................................................................ 44 第六章 设计总结 ............................................................................................................ 45 6.1 小结 学校三防设施建设情况幼儿园教研工作小结高血压知识讲座小结防范电信网络诈骗宣传幼儿园师德小结 .................................................................................................................... 45 6.2 致谢.................................................................................................................... 45 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第一章 绪 论 1.1 前言 毕业设计是完成教学 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 ，达到本科生培养目标的重要环节，也是教学过程的最后阶段所采纳的一种总结性的实践教学环节。它通过深入实践、认识社会、完成本科毕业设计任务或编写毕业论文等诸环节对大学所学专业知识有一比较好的应运，侧重培养学生概括分析和处理事情的能力、自力工作能力、专业知识应运和组织解决能力等;同时，对学生的思想道德，工作能力及处事能力等诸方面都会有较大的影响。对于加强事业心和责任感，提高毕业生综合能力具有很大说的教育意义。是学生学习、探究与实践效果的综合总结;是学生各项专业技能与实际工作能力培养的全面检验;是学生实现从学校到工作岗位的过渡性环节;是学生按时毕业以及学位资格审查的主要依据;是权衡高等教育质量和高校办学质量的重要评价指标。 毕业设计作为培养学生创新精神和实践能力的一次较为综合和系统的训练，注重以 下几个方面的能力培养: (1) 实际市场调查、查阅相关文献资料和收集数据的能力; (2) 定性理论分析、拟定设计方案的能力; (3) 独立进行数据收集与处理、参数计算的能力; (4) 语言表达、思维能力。 (5) 观点表达的准确性、问题回答简明性的能力。 此次毕业设计的主要任务是让学生通过对机器设备的综合设计，使学生综合运用大学中所学的有关机械的基础课程中的机械制图、金属工艺学、机械原理、材料力学、机械设计等课程的基本专业知识，进行对机械设备整体方案的设计，从而加强对学生设计能力的培养;学得将理论的机械系统设计成实体的机械装置的能力，了解从方案拟定到 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 机械结构设计的工作过程;通过查找相关的资料和借鉴各类相关设计数据，运用以CAD为基础的各类绘图软件从而完工作原理图的拟定、机械零部件的结构设计、零件图的绘制、完成装配图以及编写毕业设计相关论文等基本技能的练习。 1.2 课题背景 1.2.1 PCB板简介及发展 PCB(Printed Circuit Board)，翻译为中文叫印制电路板，也可以称为印刷电路板、印刷线路板，是生活中非常重要的电子元器件，是电子工业的支撑体，是电子元器件电气连接部分的基体。因为它的生产是釆用现代的“电子印刷”技术，因此被称之为“印刷电路板”。 随着现代科学技术的快速发展电子电路行业技术也在迅速发展，由此而带来的各种各样的电子行业“雨后春笋”般的竞相出现。而对于PCB板技术的快速发展集中表现在喷墨PCB技术、无源元件PCB技术、纳米材料在PCB板上的运用程序、PCB直接激光成像技术等方面。PCB从安装技术到承载板生产的发展，以及球栅阵列、芯片规模封装的日益发展、芯片的微小化和集中化，都在要求对PCB封装高集成化、端子微细化;同时也在要求基板要有承载新功能的能力;发展埋置组件PCB，来满足高密度组装的需求。 而当今世界在制造业中先进的PCB制造技术主要有:HAP(半加成法技术)、HDI(曾层法制作高密度内层印制板的制造工艺)、Via Filling(电镀填平盲孔技术)、TCD(热固油墨积层法技术)、HGS(高档次特殊材料印制板制造技术)等。 印刷电路板技术是电子电器行业科技的一个不可或缺的组成部分。在人们的生活中几乎所有的电子设施小到电子手表、 计算器，大到像手机等移动通讯设备、电脑、军事武器系统、航空电子设备等，只要安装集成电路就必须有PCB板与其他电子元器件相配合。为了使它们之间的电路相互连通，都必须要用到PCB板作为其载体。在更为大型的电子元器件产品的研发过程中，最基本的成功要素就是该产品的PCB的设计、 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 其有关文件的编制和相关制造业的技术。PCB的设计是否合理、产品质量是否合格将会直接影响到整个产品的质量和相关的经济效益，甚至可以导致商业竞争的成败。现在电子设备采用印刷电路板的一个很重要的原因是PCB的高度一致性，可以有效的避免了人工连接的误差;并且能够实现自动仪表盘或SMT电子元器件的自动焊接、自动捡测功能，从而确保了电子设备的质量、降低了生产成本、提高了劳动生产效率，并且很容易更换和维修。 PCB板经历了从单一到双面、多层和挠性的发展历程，并且依旧保持着各自的发展趋势。由于PCB技术不断地向高精度、高密度和高综合机械性能方向发展，不断地减小体积、减轻重量、降低生产成本、提高其综合机械性能，使得PCB板在未来的电子元器件设备工程发展中，依旧保持着强大的生命力。 从目前官方统计的各项数据来看，虽然PCB行业在当前很繁荣，但在实际的工程中出现了很多问题。其一是:发达国家为了扩大其经济市场，不断地把本国的电子行业转移到发展中国家，极大地促进了电子行业技术的交流融合，使其更加繁荣和发展。其二是:与所有事物发展规律一样，当其技术发展到一顶点之后随之而来的问题也会不断地显现出来从而导致其进一步的发展。主要表现在:有限的自然资源限制其进一步的发展;高度发展后的环境的污染;对其技术的滥用等带来一系列后果也会阻碍其发展。由于我国的人口资源和自然资源的基础较大，这使得许多发达国家将PCB行业不断转移到我国，我国将会迎来一个电子行业快速发展的“春天”。 中国增长的趋势分析:发展中国家对产品的需求进一步促进了电子电器行业的发展，中、低端电子产品不断地从发达国家转移到以我国为代表的发展中国家。但我国政府出于对本国电子电器行业和环境保护的考虑，限制5层以下的低端电子产品进入国内市场。加大像HDI等高端产品的引进，在这些因素共同的作用下PCB板趋于高端产品的研发迫在眉睫。往后PCB板的发展主要集中在HDI板、IC载板、软板等方面，但是这几 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 种板的技术含量非常高，对生产设备的投资非常大。目前PCB板的生产厂家主要集中在日本和我国台湾等地，所以我国PCB板的发展还有很大的成长空间。PCB板总的发展方向是一些大型生产商不断向高端产品“进军”，逐渐放弃了很多低端的产品或是采用外包其它中小型PCB板生产厂商的方式。从我国官方统计的关于PCB板专利申请数量的数据来看，近几十年间我国在PCB板技术领域的专利申请处于一高速增长的时期。其中我国的台湾、日本、韩国等生产商占据了很大的比例。随着我国对于知识产权意识的提升、国家对企业用于技术研发的资金的不断投入、对于专利申请的重视程度不断提高，使得国内以国企为首的生产厂家的专利申请也呈现出比较明显的上升趋势。 对国内外关于未来PCB板制造技术的综合考虑来看，国内外对于其技术发展的论述基本是一致的。即逐渐向高密度、高精度、细导线、多层次，重量轻的方向发展，同时在生产上逐渐向提高生产率、降低成本、减少污染、大批量生产的方向发展。PCB 板技术的优劣一般是以PCB板上的线宽、孔径、板厚/孔径的值为参考。 在PCB板出现以前，电子元器件与其他元件的连接是依靠线路来完成的。 而现在，电线绝大部分用在民用家庭与实验室研究。在未来，PCB技术无疑会在电子技术的发展中占有非常重要的地位。 PCB板的技术参数(见表1.1) 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 表1.1 PCB板的技术参数 层数 1,64 最大板厚 10.0mm 最小板厚 0.6mm 机械孔/CNC:0.2mm 最小钻孔孔径 激光孔/Laser:4mm 最大板厚孔径比 16 :1 最大尺寸 610?1100mm 最小线宽与间距 3mm/3mm 阻抗公差 ?10, 最小绝缘层厚度 3mm 无铅喷锡/有铅喷锡 化学镍金 化学沉锡 表面处理 化学沉银 电镀金手指 表面抗氧化 选择性化学镍金 表面抗腐蚀 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 1.2.2 剪脚机的简介及发展 Cut the foot machine，翻译为中文名称为剪脚机是电路板剪脚机的简称。主要用于除去焊接在PCB板上组件的过长的引脚。根据剪脚机刀片转速来看:其可分为低速剪脚机和高速剪脚机两种。通常情况来看，低速剪脚机的机芯转速在3000r/min以下，能够由电机直接带动工作;高速剪脚机，经过变速机构使其机芯转速达到4500r/min以上。这里需要注意的是，不是说剪脚机的机芯转速越高越好。如果剪脚机的机芯转速太高，则很容易使刀片的压盖因剧烈的摩擦而受损，从而使机器不能正常工作，甚至是发生生产事故导致无法估计的损失。所以在选择机器时因该根据自己厂房的实际生产情况选择最合适自己生产的机器。 1.3 课题意义 随着科学技术的不断发展电子电器工业也在随着其不断发展，各种应用的PCB板也越来越多，进而对PCB板的加工工艺也越来越先进。目前市场使用比较多的PCB扳的元件主要有两大类:插件式元件和贴片式元件。 经过网上资料查询以及实际的市场调查，我发现目前的中、小型生产厂商对PCB板的生产过程中较为通用的切脚方式有两种:第一种方法，利用人力纯手工操作，使用剪刀来把过长的引脚一个个剪掉。这种方法的优势在于能很好的保护PCB板以及焊点，避免了PCB板以及焊点的损坏。其缺点在于使用这种方式生产PCB板的效率极低;第二种方法，利用小型切脚机。利用切脚机的效率当然比第一种的效率要高出很多，但这种方法大部分用于大型生产，而且有一部分小型切脚机的设计己经很为落后。目前大部分大型生产厂商的生产线都是一体化的，也就是说从PCB板元件的插接焊接到引脚的切除这个过程都是在一封闭的大型设备中来完成的。所以对于大型的生产厂商，对于剪脚机的研究并没有实质性的价值。由于市场上缺乏适合中小型生产线的切脚机设备，而PCB板应用日渐广泛，因而PCB板自动剪脚机有着很大的发展空间。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 我设计的题目正是PCB板自动剪脚机，我需要使用在大学期间所学专业知识，初 步设计出一种适用于中小型生产线的PCB板自动剪脚机。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第二章 课题资料 2.1 资料调查 2.1.1 自动剪脚机 通过网上资料查找和市场调查查得，现在市场普遍使用的剪脚机有以下几种形式: (1) PCB-400线路板自动剪脚机(如图2.1): 图2.1 PCB-400自动剪脚机 特点:1) 配用鹰爪式弹片夹具，能夹紧PCB板并且全自动推送，稳定性比较高。 2) 配有安全开关，使用安全性能较高。 3) 提供PCB板过锡炉后的剪脚作业。 4) 轨道送板的速度可根据引脚高度进行调整，从而增加了刀具的使用寿命。 5) 主轴轴承采用德国进口，转速比较快(4500r/min)，精确度高，生产率高。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 6) 附有顶针刺球和电木压板，可减少因焊锡而变形的PCB板的剪脚误差。 7) 进料速度可任意调整，最大速度为3m/min。 表2.1剪脚机参数: 最大速度 3m/min 转速 4500r/min 外形规格 750?600?860mm 备注 不含刀片 (2) YR-113PCB板自动剪脚机(如图2.2): 图2.2 YR-113PCB板自动剪脚机 特点:1) 采用鹰爪式弹片夹具，能全自动推送，稳定性较高，并可自行连接生产线和自动焊锡炉。 2) PCB板入料切脚可以依据零件脚大小、粗细，可调整轨道的速度，增加刀具寿 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 命。 3) 轨道采用鹰爪弹片，可以夹紧PCB板，并可由后推送，推进有力而平稳。 4) 附有顶针刺球和电木压刀，可克服因焊锡后变形之PCB板的剪脚误差。 5) 另有压料装置可确保脚长稳定。 6) 依据实际要求有加宽型及常规型两种。 表2.2 剪脚机参数: 动力 AC110V/220V 60/50Hz 重量 115Kg 外型规格 750?600?860mm (3) HD-911A全自动PCB板剪脚机 图2.3 HD-911A自动剪脚机 特点:1) 采用鹰爪式弹片夹具，夹紧PCB板全自动推送，稳定性较高。 2) 轨道送板速度可根据引脚粗、细进行调整，增加了刀具使用寿命。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 3) 主轴转速比较快，精确度较高，生产效率较快。 4) 附有顶针刺球和电木压板，可减少因焊锡而变形之PCB板的剪脚误差。 5) 自动切脚机配有安全开关，安全性高。 表2.3 自动剪脚机参数: 动力 AC220V 60Hz/50Hz 重量 115kg 转速 4500r/min 尺寸 750?600?850mm 2.1.2剪脚机刀具 (1) 简介: 图2.4剪脚机刀片 剪脚机刀具是由以钨钢为主要材料的硬质合金刀具，所以也能叫做钨钢剪脚机刀具或者硬质合金剪脚机刀具。剪脚机刀具用来剪去PCB板过长的引脚，是对电路板引脚、 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 电子元件引脚，LED灯引脚等切除的工具。它是目前使用较为普及的电子硬件工具产品，特殊要求的自动剪脚机刀具是采用整体以钨钢为主要材料的硬质合金，经过多道工序加工而成。 硬质合金是以钨钢为代表的金属合金材料总称，它是将钴粉和优质碳化钨材料通过一定比例混合然后经过高压烧结制作而成。其具有强度高、硬度高、耐磨性好等的优点，属于现代粉末冶金材料行业。硬质合金形象地被比喻为当代机械工业的“牙齿”，以其为材料的刀具对机械制造业的进一步发展起着很重要的作用。 硬质合金按晶粒大小可以分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金、亚细晶粒硬质合金、超细晶粒硬质合金，以及新研发出的双晶硬质合金。根据其主要的化学成分可分为碳化钨(WC)基硬质合金和碳化钛(TiC)基硬质合金。碳化钨基硬质合金主要包括:钨钴钛类(YT)、钨钴类(YG)，添加稀有碳化类(YW)三类，每一种都有其各自的优缺点。其主要化学成分为碳化钛(TiC)、碳化钨 (WC)，碳化铌(NbC)等，而其常用的金属粘接剂是Co。碳化钛基硬质合金是以TiC为主要材料的硬质合金，常用的金属粘接剂是Mo和Ni。硬质合金具有热硬性好(可达900?1000?C，保持60HRC)、硬度高(86?93HRA，相当于69?81HRC)仅次于金刚石、弯曲强度高(MPaSlOO)，抗冲击韧性良好，是其他合金所无法比拟的。 通过精加工磨削而成的超细晶粒钨钢剪脚机刀片具有锋利的刀刃、很高的光洁度、高的耐磨性，使用寿命比一般钨钢高30?120倍左右，可切削50HRC左右的硬质合金材料;可减少换刀和磨刀的频率缩短了生产时间从而提高了生产效率，尤其是双晶钨钢剪脚机刀片由于其韧性比较好，所以几乎没什么崩刃、卷刃的现象发生，降低了生产成本。 现在市场上大多数采用多功能进口刀片，我国的刀片研究处于起步阶段，因此对材料的研究是很有必要的。查阅相关资料、数据，就当前所采用的刀具材料来说，PCBN 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 是一种新型的刀具材料，PCBN具有很高的硬度、化学惰性及高温下的热稳定性，所以以PCBN为主要磨料的砂轮被广泛应运于生产车间的磨削加工工艺中。由于PCBN具有其他金属材料所没有的特性，所以科研人员正在努力尝试将其广泛用于切削加工中。但是由于单晶粒的PCBN很难制成较大的结晶体，所以也不能制成较大的剪脚机刀具;且PCBN的烧结性能很差，很难做成较大的PCBN烧结体，直到1970年，前苏联、中国、美国、英国和其他国家联合开研究出了作为切削刀具的PCBN烧结体———聚晶立方氮化硼PCBN(Polycrystalline Cubic Boron Nitride)。从那时起，PCBN以其独特的切削特性被广泛应用于各个领域，特别是在比较难加工的高硬度材料的切削加工中更是“如鱼得水”。经过30多年的发展和改进，如今已经成功研发出了用于加工不同材料的PCBN刀具材质。如果在PCBN刀具的切削用量、刀具几何参数及其他加工条件选择恰当的条件下加工生产，那么PCBN刀具将会代替一切刀具，并且能产生很高的经济效益;但如果使用方法不当，则会造成很大的浪费导致巨大的亏损。 如何合理选择刀具，以下是几种经验之谈: ? 合理选择切削用量 由于实际加工是以被加工的材料来选择不同的切削速度，而一般选择的切削速度要高于普通硬质合金刀具所需速度，一般来说切削硬度(HRC55?65)的材料可以选择80?120m/min的切削速度。由于PCBN刀具切削硬质材料是先将切削区内微小区域的金属软化然后再进行切削的，因此如果切削速度过低时就不能充分发挥出PCBN刀具的特性。实际切削时选择进给量一般不能大于0.3mm/r，背吃刀量一般小于0.4mm。 ? 合理选择刀具几何参数 由于PCBN刀具的韧性介于硬质合金和陶瓷之间，因此在选择刀具的几何参数时主要考虑刀具刃口强度。为了保证刀具刃口强度刀具前角一般选择 (0??-15? )，后角一般为10?左右。除了特殊要求外，为了保证刀具刀尖强度，刀尖尖角一般不少于80?;刃 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 口要磨出负棱角，一般选取0.2mm?(-10?? -25? )，使用前要用20?40倍放大镜对刀具进行仔细检查以确保刃口没有崩溃边缘。 ? 对机床的工艺系统 现在，虽然PCBN刀具的价格要比硬质合金及陶瓷刀具的高一些，但是在加工同一批产品的条件下，均摊到每个工件上刀具的成本却低于其它材料刀具。使用较为复杂的加工工艺加工产品时，如果将加工机床、人工，材料费用算入到最初成本，则使用PCBN刀具将会带来更为可观的利润。对大多数中、小企业来说，精加工工序的磨削加工一直是其短板，如果购买先进的国外车床，再加上PCBN刀具，虽然一次投入的成本可能比较大，但长远的经济效益将是非常可观的。此外，在当前国际上对于环境保护的呼吁逐渐加强再加上人工费用的逐渐加大这种大趋势下，对PCBN刀具的使用推广已经迫在眉睫。 3以普通钨钢为主要材料的剪脚机刀片的特点:材质通常为YG8，密度为14.58g/m， 2硬度 89.OHRA，抗弯强度2710N/mm。其优点:适用范围广、成本低，加工简单;缺点:相对PCBN刀具来说其寿命比较短。 PCBN材质刀片的特点:高硬度、高耐磨性，因此寿命长;高的热稳定性、耐高温;具有很高的化学稳定性;具有良好的导热性;具有较低的摩擦系数普通钨钢剪脚机刀片与PCBN材质刀片各有其优缺点，目前广泛使用普通钨钢剪脚机刀片，但PCBN刀具在将来的切削工业中将会有很大的发展空间，具有无可替代的地位。 ? 产品尺寸规格: ?产品规格一:φ200?φ70?3.5mm(俗称8寸小刀); ?产品规格二:φ250?φ70?3.5mm(俗称10寸大刀); 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第三章 方案拟定 3.1 目前问题 通过对以上信息的总结，并且综合国内外在此技术的发展再加上将来趋势分析，我认为现在对自动剪脚机的研究和改进是非常有必要的。对于设计一部合格的切脚机，我总结出以下几个问题: (1) PCB板的运输方式 其中的难点是在运行过程中对PCB板的固定;PCB板在载体上的安装与脱离;载体的运动方式等。 (2) 刀具运动的设计 刀片很容易磨损，所以需要经常打磨及更换使其光泽。所以对刀具的要求主要是确保拆装刀具方便;剪脚机的切刀在工作中受力并不大，但是由于转速比较高，并且是切断运动，应力比较集中，再加上机器长时间工作，刀具的寿命通常是很短的。目前市场上切刀所用材料多为钨钢。国内的刀片研制正处于起步阶段，所以对其进项研究很有必要。 3.2 方案拟定 根据以上查找的资料总结现有各种形式的剪脚机，经过对其进行分析和研究后拟定了运动方案。我所设计的自动剪脚机总体设计分为两个主要的部分:第一部分是用于持续运送PCB板的运输设备和与之匹配的动力和变速装置———控制式无级变速器; 另一部分是刀具的安装固定和驱动装置———电动机。 3.2.1 运输装置设计 在现代机械工业生产中传动方式主要有:链传动、带传动、辊子传动等，由于PCB板自身的质量很轻，属于轻型传动。我选择采用同步带传送的方式，同步带传动克服了 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 传统平带、V带传动易打滑的缺点，具有传动比恒定、传送效率高(可达0.98)、可靠性好、抗拉层等优点，因此在现在的轻工业中运用越来越广泛。 由于PCB板在刀盘下面将被切除引脚，PCB需要固定在同步带上，但直接采用普通同步带，很难实现PCB板的固定，因此我选用了双面同步带。双面同步带有DA型，DB型俩种结构，其结构如图3.1，图3.2所示: 图3.1 DA型 图3.2 DB型 双面同步带内外环表面制成等距横向齿，它的横截面是矩形，以多股绕制而成的钢丝绳作抗拉层，以聚氨酯或橡胶为基体。其外环表面的齿与运输带的齿槽啮合，内环表面的齿则与带轮的齿槽啮合，因此是一种双面啮合传动。由于带与带轮无相对滑动，故能保持两轮的圆周速度同步，即传动比恒定。这种带薄而轻，抗拉层强度高，故适用于高速传动，因此双面同步带传动的应运日益广泛。它的主要缺点是制造和安装要求较高，成本昂贵。 用履带来运输PCB板，在以前的产品中并没有出现过，有一个重要的原因是需要剪切的引脚在PCB板的背面，而PCB板的正面是焊接的各类电子元器件，因此在切削的过程中很容易受损并且在履带上运输很难。因此为了解决这个问题，我设计了一个方法:用模板来固定PCB板。因为我所设计的这种剪脚机所加工的PCB板的形状比较固 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 定，大小一般不会超过150?150mm。因此可以在同步带上面开一些槽，槽与槽的之间的间隔为50mm，槽口的大小为150?150mm，槽深20mm。槽的结构如图3.3所示: 图3.3 槽的结构 槽内可以放置模板，其真正意义上的PCB板的载体是固定在传送带上的模板，如图3.4所示: 图3.4 模板 模板与带之间的连接依据边沿齿形，这个齿形是根据模板与带的材料韧性大小所决定的，越靠近外沿齿条则越长。由现场剪脚机采集数据来看剪脚机带轮的直径比较小，转弯处带与模具的啮合比较困难。由于外面张紧度要大于内面，外面的啮合程度要大于内面，如果采用上图模具来固定能够很好地确保模具和带的啮合。 由于PCB板的型号各不相同，在模具总体尺寸大小不变的情况下，模具上所开的槽是任意的。由上面图可知，模具上开槽的上部是用来安放PCB板的。PCB板在模具上放置时除了有小凹槽水平向固定外，在模具与PCB板安装时需采用过盈配合。这样既可以保护PCB板的正面电子元器件不会因挤压摩檫而遭到损坏，同时也可以起到固 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 定的作用。 由于输送带要承受PCB板一定的重量，而带的长度接近1m。因此和以往带传动设计不一样的是，还要考虑带因承重而使带发生挠性变形的问题，因为带一旦发生挠性变形PCB板的剪脚高度就不精确从而影响PCB板的装配。因此，在带轮的中间添加一被动轮这样带中央承重的问题就很好地解决了，而且额外增加成本也不是很多。综合考虑可以采用这种方法，其结构如图3.5所示: 图3.5 带的传动结构 无级变速器的选用及设计: 无级变速传动是指在某种控制下，可以在两个极值范围内连续地改变机器的输出轴转速的传动方式。它可分为机械的、液压的和电力的三大类 国内对于机械式无级变速器的研究大体上是从1960年开始到1980年中期逐渐发展的，随着国外先进设备生产商不断转移到国内市场，我国的机械电子行业在其推动下快速发逐步向全自动化生产线迈进。为市场供应各类机械式无级变速器的生产厂商逐渐增加，并且取得了很大的经济效益。为了进一步扩大其生产规模和掌握先进的制造技术，国家在一些重点大学已经建立了一些重点实验室以用来科研。经过国家鼓励，民营竞争，现在我国的机械式无级变速器已经取得了突破性的进展。从无级变速器的前期研发到后期的生产，国内生产车间已经对其有了一个比较系统的，完整的掌握，一个新兴机械行 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 业在我国的悄然兴起。 目前，我国生产的机械式无级变速器主要依赖于中外合营企业，或是引进其先进设备然后对其研究，最后研发出属于自己的机器。其主要的产品类型有: (1) 摩擦式无级变速器: 1 行星锥盘式(DISCO型); 2 行星环锥式(RX型); 3 环盘、锥盘式(湿式、干式); 4 多盘式(Bier型)等。 (2) 齿链式无级变速器: 1 滑片链式; 2 滚柱链式; 3 链式卷绕式。 (3) 带式无级变速器: 1 普通V带; 2 宽V带; (4) 脉动式无级变速器: 1 三相并列连杆式; 2 四相并开连杆式。 通过最近的有关官方资料表明:相比于国外在该领域研究所取得的成果，我国机械无级变速器的发展还会有一个快速发展的新阶段。 主要是因为: (1) 基础研发的“功率恒定的摩擦式行星无级变速器”和“非物理主轴的行星齿轮式无级变速器”的研究和发展处于起步阶段，后者的传动比由以前的4增加到7再到目前的30，相信以后还会增加更多。与此同时，输出轴的转矩也增加了近2倍多。 (2) 科学家在对汽车CVT无级变速器的研究和开发的基础上研发出了一种新型高科技产品，就是目前在汽车上广为应运的金属带式无级变速器。通过专门的科学测试，其各各项指标已经达到安全生产的要求;其中我国自行研发的关键零件“金属条”由于其优良的性能而畅销国内外。 (3) 目前致力于开发新型无级变速器的研发已经取得了一些突破性的进展，相信以 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 后将会有更多的具有特殊性能的新型无级变速器的相继问世。目前先进的机械式无级变速器的主要特性:? 逐步代替以前摩擦式的传动方式，更多地是采用链接脉动或主链驱动的无级变速器;? 传动过程中功率损耗比较小，能够适应恒功率和宽变速的要求;? 逐步向结构紧凑、制造简单、成本低、良好的综合性能方向转变。这个 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 已研究试验了许多年并且也取得了一定的相关成果，相信在不久的将来，其研发的产品会相继问世给机械制造业带来一次新的革新。 以上情况可以很好地解释我国对于国外先进设备的“引进———消化———再吸收”的战略方案，在掌握目前先进技术的条件下逐步向更高端科技方向发展。随着世界电子科学技术的迅猛发展，自1960年以来，国际上出现过许多由交流电机驱动的无级变速器。它作为一种新的驱动装置、控制器使得机械无级变速器的发展进入了一个可突破的关键时期，并且应用其生产出一系列具有不同性能的新型产品。它的主要优点有:快速性、效率高、综合性能优良。缺点在于:传动过程功率损耗较大造成资源的浪费，承载能力比较小。 与上述类型的无级变速器相比，机械式无级变速器的主要特性是:转速高、稳定性好、可靠性高、传动效率高、结构简单、成本低、维修方便、适用范围广等的特点。所以，在未来的科技发展中，机械式无级变速器仍然具有广阔的前景和发展空间。 机械式无极变速器的使用场合:(1) 工艺参数多变的机器;(2) 要求转速连续变化的机器;(3) 探求机器工作的最佳转速;(4) 协调几台机器或是一台机器的动力系统中几个操作单元之间的转速;(5) 缓速启动或快速越过共振区等。 机械式无级变速器大都利用摩擦传动的原理来工作，传动件间压紧力大、易磨损和发热，因而对传动件的材料、加工精度和润滑油均有较高的要求。它不能够保证严格的传动比，承受过载和冲击的能力较差。它有以下优点:恒功率特性好，变速范围宽(少数变速器可实现零输出转速及反向输出)，可以减速或是增速以及对称调速，结构简单， 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 维护方便，噪音小和成本低。 综合考虑其影响因素，我选择机械无级变速器中的普通V带式无级变速器，下面图3.6是其原理图: 图3.6 无级变速器 3.2.2 运输装置动力 (1) 带动剪脚机刀片旋转的电机型号的选择 根据网上资料查到目前普遍使用的剪脚机的电机型号及其参数如下: Y801-2电机:额定电压380V，额定功率0.75KW(1.0马力)，额定电流1.8A， 转速2830r/min，效率75,，功率因素0.84。 (2) 传送装置的电机选择 选用Y90L-4电机: 额定电压380V，额定功率1.5KW，额定电流3.7A， 转速1400r/min，效率79,，功率因素0.79。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 3.3 传动方案设计 传动方案图如图3.7所示: 图3.7 传动方案 1.调速手柄 2.可调变速带轮 3.差速外齿轮(c) 4.六角螺母 5.弹簧 6.从动变速带轮 7.太阳轮(a) 8.行星轮(g) ‘9.内外齿轮(b，b) 10.蜗轮 11.蜗杆 12.电机 3.3.1 部件选择 随着现代自动化工业程度的占有比例逐渐增大，流水线生产变得越来越普及。传送带的运行速度往往需要根据实际的工作情况来进行调整，而且一般的运行速度比较低大约为1,3m/min，所以要求其传动装置的传动比要足够大以满足工作要求。当下普遍所采用直流电机驱动的无级变速器，它的缺点是带的负荷大、寿命短，调速范围较小。而如果采用控制式无级变速器则可以避免上述缺点，所以其应运将会受到普及。相对于直流电机驱动的无级变速器，它具有结构简单、调速方便、调速范围广、功率分流传递，可在作业过程中进行连续调速等优点，是一种新型的带式无级变速器，也是机械无级变速器中应用最为广泛的一种。其缺点是外形尺寸比较大安装不变，调速范围比较小。它 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 由主动带轮、带、从动带轮、调速机构和张紧装置等组成。当电机驱动主动轮转动时，通过带与锥轮之间的摩擦力来驱动从动带轮，从而完成传递功能。通过调速机构来改变锥轮上带的位置，从而使主、从动轮的实际工作半径发生变化，来达到无级变速的目的。 普通V带无级变速传动:其结构简单、变速范围小。 V形宽带无级变速传动:无级变速用的V形宽带的内周具有齿形，因而具有良好的曲挠性、耐热性和耐侧压性。 由于传送带实际传送的速度比较低，并且需要在带的工作过程中连续调节带速。因此在确定传动方案时应该让变速器实现零速起动，连续调速的特性。控制式无级变速器主要有两部分组成:一部分由2K-H差动轮系构成的控制调速部分;另一部分由带和带轮构成的无极变速部分。其传动方案如下。 根据设计要求: (1) 传动装置的传动比较大，运行速度为l~3m/min(1.54~12.44r/min)。 (2) 工作过程中带速要连续可调; (3) 空间较小，为了使整机的大小尽量紧凑密集，节约空间，因此传动链部分需尽 量减小。 根据上述要求，我采用如下传动路线。 整个传动链为: 电机——连轴器——无极变速器——连轴器——蜗杆涡轮减速器——联轴器—— 同步带 该传动链的特点如下: (1) 控制式无级变速器，克服了目前所用的大多数直流式变速器带载荷大、寿命短，调速范围小的缺点。相对于目前使用的无级变速器来说，其结构简单、加工容易、成本较低、调速范围广、可在工作过程中连续调速，是一种新型的带式无级变速器。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) (2) 采用了蜗轮蜗杆减速器，蜗轮和蜗杆减速器具有传动比大、结构紧凑、传动平 稳，噪音小的特点。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第四章 参数计算 4.1 传动比分配 由于同步带要在l~3m/min(1.54~12.44r/min)因此可得: i=ii=n/n 总电机带轮12 式中 i„„„„„„„„„„„„„„„控制调速器传动比 1 i„„„„„„„„„„„„„„蜗轮蜗杆减速器传动比 2 ?i=113，?i=921 minmax 我所设计的传动比分配为: i=3?15，i=10?40 124.2 控制调速器的设计 原理图如图4.1所示: 图4.1 控制调速器原理图 1———小带轮 2———普通V带 3———大带轮 通过上面的设计可知，调速控制器的变速比变化区域为i=3?15。因此我设计了调速控1 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 制器，结构图见传动图。 传动比推导: D2无级变速V带 i,pD(1,),1 式中 D、D分别为主动轮、从动轮的直径; 12 ζ为带轮传动的打滑率，ζ=0.01?0.02取ζ=0.015 则无级变速带的调速范围为 inDD,,rrpmax2max2max1max21,,,,(1，)(1，)RbnDDirr 2min1min2minpmin21 其中 D，D，r，r分别为主动轮、从动轮计算直径;Δr，Δr为主动轮、从动轮工121212 作半径的变化量。 由资料可知，一般R=3?6，i=0.25?4。取R=5，取i=0.4，得i=2.0; bpbpminpmax然后查表选取D=63mm，得D=124mm;取D=71mm，得D=180mm。 1min2max2min1max4.2.1 2K-H差动轮系分析 行星齿轮的特点: 采用行星齿轮传动的优点:受载能力大、体积小，工作比较平稳。但是制造大功率高速行星齿轮比较困难，成本也比较高并且制造精度也难以达到要求。有些行星齿轮传动传动比小，但是效率很高。而另一些传动比很大，但效率很低。使用此行星齿轮用作减速器时，其传动效率会随着传动比的增大而减小;作为增速器时则可能会发生自锁效应。其工作比较稳定，精度较高的特点符合PCB板剪脚机的使用要求，所以可以使用。 2K-H轮系结构如下: 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 图4.2 2K-H轮系 H的选择因该满足总传动比的使用要求和效率高的特点，综合考虑我选iab H=2.7?9，取的是负2K-H差动传动轮系。经过查手册得i=1.13?13.7，其中推荐i轮ab H传动效率0.97?0.99。查表初步取值为-4.6250。 iab Habiicb'icb',,,11.5625选取时应该满足n=0，因此可得 带minipmin为了使调速器结构紧凑重量小选取行星齿轮为变位直齿轮， 取太阳轮Z=16，m=2，X=0.22。则依次可得: aaa icb'内外齿轮外圈部分:Z=Z=173，m=1.5，X=-0.18; b’cb’b’内外齿轮内圈部分:Z=74，m=2，X=0.12; bbb 行星轮:Z=29，m=2，X=0.8; ggg 差速外齿轮:Z=15，m=l.5，X=0.38; ccc n1400n,nH电aHi,,i,,,得n,,121.08r/min;，n=n;bb’abcb'b'n,nn11.5625bHb' n电i,，得n,700r/min,n,3500r/min; paminamaxna 则n38.62r/min，n=311.04r/min; HminHmax 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 4.2.2 蜗轮蜗杆的设计 蜗轮蜗杆减速器查表得: i=10,40，η=0.75,0.82。初步取传动比为i=25，η=0.80; 蜗蜗对蜗轮蜗杆的设计如下: (1) 选择蜗杆传动类型 根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆(ZI) (2) 选材 查表选取 蜗杆选用40Cr，表面淬火45,55HRC，7级精度; 蜗轮齿圈选用锡青铜ZCuSn10Pb1，金属模锻造，轮芯采用HT100; 估计相对滑动速度v=1.5m/s，查表得浸油润滑，滑动速度影响系数Z=0.9; svs(1) 设计参数: nHi,，得n,1.54r/min,n,12.44r/mini=25，Z=2，Z=50，; 12涡轮min涡轮maxn涡轮 其中Z为蜗杆头数，Z为蜗轮齿数; 12 7 应力循环次数N=60jnL=60?1?12.44?12000=0.9?10(L按12000小时算) 2hh ‘7查表得，接触强度的寿命系数Z=0.84，N=10时的许用接触应力[σ]=220MPa。计算NH ‘蜗轮的许用接触应力为[σ]=[σ]ZZ=220?0.9?0.84=170Mpa; HHvsN (2) 作用在蜗轮上的转矩T 2: p,0.5，0.8665杆T,9.55，10，,9.55，10，,3.07，10N,mm 2n12.442 (3) 接齿面触疲劳强度设计: MPa查表得Z=155，并取K=1.2，得 E Z155223E,[9.4，1.2，307000，()],1151mmmdKT,9.4() 250，170z,[]2H 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 23查表选取m=8，d=80mm，其md=5120mm所以满足。 11 (4) 按齿根弯曲疲劳强度校核 1.53KT2 ,,YY,[,]FFa2,Fddm12 z2当量齿数，根据z查表得Y=2.35 ,,53.03zv2Fa2V23,cos ,螺旋角系数 Y,1,,0.9192,140: ''许用弯曲应力 查表得=56Mpa [,],[,]K[,]FFFNF 66101099寿命系数，得， K,,,0.78[,],43.68MPaFNF6N9，10 1.53，1.2，307000,,，2.35，0.9192,4.76MPa F80，400，8故弯曲强度是满足的。 (5) 验算相对滑动速度V s: 蜗杆的导程角为 zm2，8,1 ,,arctan,arctan,11.31d801 dn，80，311.04,,11 v,,(),1.32m/ss,60，1000，cos60，1000，cos11.31, 与初步估计的相符合。 '蜗杆传动的当量摩擦角 ,,1.50 ,tantan11.31:,传动总效率,(0.95，0.97),(0.95，0.97),0.834，0.853 ',,tan(，)tan(11.31:，1.50:) 与估计值接近不再进行修正。 (7) 几何尺寸的计算:(蜗杆为1，蜗轮为2) 直径:d=80mm(由接触强度决定)d=mz=8?50=400m 122齿顶圆直径:d=d+2m=(80+2?8)=96mm d=d+2m=(400+2?8)=416mm a11a22 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 齿根圆直径:d=d-2.4m=(80-2.4?8)=60.8mm f11 d=d-2.4m=(400-2.4?8)=380.8mm f22 d，d80，40012中心距: a,,(),240mm22 (8) 主要设计结论: 模数m=8mm，蜗杆直径d=80，蜗杆头数z=2，涡轮齿数z=50; 112蜗杆材料用45钢，表面淬火;涡轮材料用ZCuSn10Pb1，金属模锻造。 4.2.3 同步带参数的计算 同步带工作原理简图如图4.3所示: 图4.3 同步带工作原理 (1) 计算功率P c p=pη=1.5?0.6=0.9KW(η为减速器效率，查得为0.6) 电 查表得K=1.1，则P=KP=1.1?0.9=0.99KW AcA (2) 选取普通V带型号 根据P=0.99KW，n=12.44r/min查图选取A型V带。 涡轮c 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) (3) 查表选取小带轮基准直径d=75mm，得d=d=75mm d1d2d1(4) 验算带速 dn，71，12.44,,d11 v,,(),2.93m/min10001000在1,3m/min范围内，带速合适。 (5) 确定带长L和中心距 ad0 由，选取=300mm 0.7(d，d),a,2(d，d)ad1d20d1d20 (d,d),21dd L,2a，(d，d)，,835.5mm0012dd24a0 L,Ld0查表选取带的基准长度L=800mm。实际中心距为a,a，,282.25mm d02(6) 验算小带轮包角 ,ddd2d1,,180:,，57.3:,180:,120:，故合适。 1, (7) 确定V带根数 ?由d=75mm，n=12.44r/min，A型V带，查表得P=0.16KW d10 1,P,Kn,?， (1)0b1Ki d1-3d2i其中传动比，查表得K=1，K=1.03?10 ,,,1.02ibd,(1,)1,0.015d1 得,P=0 0 ?查表得K=1，K=0.85，则 aL V带根数 Pcz,,7.3 取z=8折合为2根宽V带; PPKK(，,)00aL (8) 带宽B B,(z,1)e，2f,(8,1)，15.3，2，10,127.1mm (9) 计算张紧力F 0 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 查表得q=0.1kg/m 500P2.52c F,(,1)，qv,7576N0zvK, (10) 计算压轴力Q ,1 Q,2zFsin,30.3KN02 4.3 刀具的设计 4.3.1 刀具结构 综合考虑，我决定对刀具的固定采用螺纹与螺栓加固的方法。并且选用旋向相反的螺纹连接方式，这样不至于使刀具在旋转的过程中因松脱而掉落下来。由于电机转速比较高，而力矩比较小，所以在我的设计中我采取了一级圆柱齿轮增速器，从而增大了力矩，规避了以上弊端。结合实际成型产品与工艺设计要求，对刀具的固定如图4.4所示: 图4.4 刀具结构 4.3.2 刀具安装固定 如图4.5所示: 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 图4.5 刀具安装固定 9———螺栓 10———可移动导轨 11———镶条 12———调整螺钉 13———压板 14———支承导轨 我所选用的是矩形———燕尾槽导轨，之所以选用矩形———燕尾槽导轨，是因为需要它承载比较大的倾覆力矩，调整间隙比较方便。将动导轨与刀架焊接在一起，支承导轨与立柱焊接在一起，用螺栓来固定，并保留了扳手空间。用螺钉、压板和镶条来调整轨道结合面的间隙，且它们也可以确保轨道具有较高的刚度。为了提高耐磨性，防止咬焊，支撑导轨和动导轨应该选用不同的材料:支承导轨选用淬硬钢，动导轨选用HT200。 在我的设计要求中，没有要求刀架实现高度任意可调的目的。因为在实际的加工过程中，PCB板需要剪脚的高度变化非常小(PCB板的引脚高度要求保留1?2mm即可)，因此可以经过调整模具的高度来调整。所以，这里要实现的功能是:只要将刀架固定在立柱的某一适合的高度处即可，并且刀架要便于拆卸以方便打磨刀具。上述方案就可满足使用要求而且节省成本，所以选择以上方案是完全可行的。 4.3.3 刀具部分设计计算 (1) 上网查资料可知: 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 刀具转速通常为n=4500r/min 刀片直径d=200mm 刀刀 带速最大v=3m/min=0.05m/s PCB板的规格150?150mm 由此可以得出每一个PCB板与刀具接触的时间为: L，d150，2000 t,,,7sV50 而刀具转速n=75r/s，在t=7s的时间内，刀具转过了n=nt=75?7=525r 刀刀査资料可知，刀片的圆周方向总切削力为F=19.17N 由此可求得: Fd刀T,,1917N,mm刀具切削需要的最大转矩为 2 n电i采用一级齿轮增速传动，增速比i(0.2?,1) ,,0.63n刀 (2) 按齿面接触疲劳强度进行设计: ? 选精度等级材料和齿数: a) 选用直齿圆柱齿轮 b) 选用7级精度 c) 材料选择。 小齿轮材料为45钢(调制)，硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢(调制)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS z1z,,31.7,取z,32d) 选小齿轮齿数为Z=20，大齿轮齿数 122i 按齿面接触疲劳强度设计计算 ,KT，ZZ21)1(EH2 3d1,()即: ,,[,H]d ? 确定公式内的各计算数值 a) 计算传递功率 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) η=0.98,0.99，选取η=0.98。P=0.75KW，则P=Pη=0.74KW。 电电1b) 计算小齿轮传递的转矩 0.74P6631T=9.55?10=(9.55?10?)=1.57?10N?mm 14500n1 bc) 选取齿宽系数ψ==l dd1 d) 查机械设计手册可得齿轮材料的弹性系数Z=189.8MPa E查手册得 大齿轮的接触疲劳极限应力σ=560Mpa Hlim2 小齿轮的接触疲劳极限应力σ=600Mpa Hlim1 e) 计算应力循环次数 9 N=60nL=60?4500?12000=3.24?10(L按12000小时算) 1hhf) 确定许用接触应力 [,]H 因为大齿轮硬度低，也小，只要求校验即可，不必要求小轮的 [,][,][,]H2H2H1 通用机械齿轮取失效概率1,，查表得S=l， H 可得大齿轮的许用接触应力 ,HL2im [],,560MPa,2HSH ? 计算 a) 先试算小齿轮分度圆直径d， 1 ,KT，ZZ21)1(EH3d1,() ,,[,H]d bK,KKK选择齿宽系数ψ==l，载荷系数 dAV,d1 查表得:工况系数K=1，动载系数K=1.15，齿向载荷分布系数K=1.05 βAV MPa 弹性系数Z=189.8 节点区域系数Z=2.5 EH 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 得 K=1.21 d?19.8mm，取d=40mm。 11b) 计算圆周速度 dn,1刀v,,9.42m/s 60，1000(3) 按齿根弯曲强度校核 ? 确定齿形系数，以及应力修正系数 YYFasa 因为z=20，z=32，查图得=2.8 =2.5 =1.55 =1.64 YYYY12Fa1Fa2sa1sa2 ? 确定许用弯曲疲劳应力 通用机械齿轮取失效概率1,，查表得S=l。 H 查表得: Y=1 =420Mpa =400Mpa ,,xFLim1FLim2 ,FLim1许用弯曲应力: [],Y,420MPa,FX1SF ,FLim2 [],Y,400MPa,FX2SF? 确定载荷系数 同前， 查表得:工况系数K=1，动载系数K=1.15，齿向载荷分布系数K=1.05 βAV 载荷系数K,KKK，得K=1.21。 AV,? 校验弯曲疲劳强度 2KT1,,YY,36.8MPa,[,],420MPa F1Fa1sa1F1bdm1 YYFa2sa2,,,,34.8MPa,[,],400MPa F2F1F2YYFa1sa1 故弯曲疲劳强度满足安全性能要求。 ? 几何尺寸计算 d1b,,d,40mmm,,2齿宽 b=35mm 模数 21d1z1 小齿轮参数:d=40mm d=d+2=42mm d=d-2.5m=35mm 1a11f11 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 大齿轮参数:d=mz=64mm d=d+2=66mm d=d-2.5m=59mm 22a22f22 d，d12齿底高:h=m=2 中心距: a,,52mmf2 齿顶高:h=1.25m=2.5mm a 4. 4 轴类零件设计 轴的强度计算主要有三个方面:许用弯曲应力的计算、许用切应力计的算，安全系数校 核的计算。 轴的刚度要求:轴的变形、挠度、转角和扭角不超过许用值。 轴的稳定性要:求轴的反复变形————轴的振动不发生共振; 不超过显著变形的转速一一临界转速n; cr 对于刚性轴，通常n?(0.75?0.8)n; cr1 4.4.1 同步带轮轴设计 带轮轴主要的零件有:带轮，键，带菱形座轴承。带轮轴将转矩从带轮传递到带轮， 因此带轮轴既受转矩，又受弯矩。 (1) 求输入轴上的功率P、转速n和转矩T 111 无极变速器的传递效率查表取η=0.85，每一级齿轮传动效率η=0.97，涡轮减速器p 的传动效率η=0.75 (包括轴承效率)，则 蜗 22P=Pηηη=1.5?0.97?0.75?0.85=0.9KW 电蜗1p p651T,9.55，10,6.91，10N,mmn=12.44r/min; 11n1(2) 求作用在带轮上的力 由前面设计可知d=75mm，进行校核得， 1 2T1F,,18426.7N 1td1 F,Ftan,,6706.8N r1t1 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) Ft1 F,,19609.3Nn,cos方向如图所示; (3) 初步确定轴的最小直径 查表选取A=112，于是可得 0 P13 d,A,46.67mmmin0n1输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d(如图4.6所示)，根据联轴器的型号初a 步选定其直径。 5联轴器的计算转矩T=KT，查表得K=1.3，则T=8.98?10N?mm。 caA1Aca 6N,mm查机械设计手册选用LX4型弹性柱销联轴器，公称转矩T=1.25?10。d=50mm，n2 L=112mm，配合长度L=84mm 1 因此d=50mm，L=82mm。 aa (4) 轴的结构设计 ? 拟定轴上零件的装配方案 拟定装配方案如图所示 图4.6 轴的结构 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) ? 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，结合轴承的选取。 即选取轴承几乎不受轴向力所以选取深沟球轴承6210，d=55mm,D=90mm,B=20mm。 因此d=55mm。 b b) 选取装有轮齿的一段轴直径;轮齿左端与左轴承之间采用套筒定位。 已知轮齿的宽度为127mm，d=60mm。选取轮齿段的轴长L=123mm，d=65mm,L轴cd =12mm。 轴环 c) 轴承端盖的总宽度为20mmm，取端盖的外端面与半联轴器右端面的间距L=20mm， 套筒的宽度B=20mm。 套 故取L=80mm,L=12mm,L=123mm。 bdc ? 总结参数 d=50mm，L=82mm;d=55mm，L=80mm;d=65mm，L=12mm;d=60mm，aabbddc L=123mm。 c ? 轴上零件的周向固定 轮齿、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。查表得 H7轮齿键:b?h=18mm?11mm L=110mm 与轴的配合 n6 H7半联轴器键:b?h=14mm?9mm L=70mm 与轴的配合 k6 滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选直径尺寸公差为m6。 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 4.4.2 同步带轮轴校核 (1) 画轴水平的受力简图(如图4.7所示) 图4.7 轴的水平受力 (2) 作水平面内的弯矩M图(如图4.7所示) H 图4.8 轴的水平弯矩图 支座反力为 F(L，L)6706.8，(90，12)rACCDF,,,3563.0N RHBL192AB F,2F,F,9850.6N RHArRHA 截面C左侧的弯矩为 M,FL,886.6N,m HC1RHAAC 截面D右侧的弯矩为 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) M,FL,320.7N,mHC2RHBBD(3) 作垂直面内的弯矩M图(如图4.8所示) V 图4.8 垂直面内的弯矩 支座反力为 F(L，L)18426.7，(90，12)tACCD F,,,9789.2NRVBL192AB F,2F,F,27064.2NRVAtRVB 截面C左侧的弯矩为 M,FL,2435.8N,mVC1RVAAC截面D右侧的弯矩为 M,FL,881.0N,m VC2RVBBD(4) 作合成弯矩M图(如图4.9所示) 图4.9 合成弯矩 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 22 M,M，M,2592.1N,mVC1HC1C1 22M,M，M,937.6N,m VC2HC2C2 (5) 作转矩图(如图4.10所示) 图4.10 转矩图 p61 T,9.55，10,691N,mn1(6) 作当量弯矩图(如图4.11所示) ,[]1,b,因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数，则危险截面C,,0.58,[]0b的当量弯矩为 22M,M，(,T),2622.9N,m C1eC MeC,,,26.9MPa轴的应力为 caW ,,[,]查表得，，故安全。 [,],60MPaca,1,1 图4.11 当量弯矩图 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 4.4.3 轴上键的校核 假设载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为: T2000 ,,,[,]ppkld 查表得，=120,150Mpa [,]p (1) 轮齿键的校核 参数如下: b?h=18mm?11mm L=110mm d605T,F,18426.7，,5.53，10N,mm 22 52000T2000，5.53，10,,,,36.43MPa pkld5.5，92，60 <，故键能满足要求。 [,],pp (2) 半联轴器键校核 参数如下: b?h=14mm?9mm L=70mm d505T,F,18426.7，,4.61，10N,mm 22 52000T2000，4.61，10,,,,73.17MPa pkld4.5，56，50 [,],<，故键能满足要求。 pp 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第五章 参考文献 5.1 参考文献 [1] 成大先 机械设计手册第三版?第2卷 北京:化学工业出版社 1994 [2] 成大先 机械设计手册第三版?第3卷 北京:化学工业出版社 1994 [3] 曹志超 常用机械电器实用手册? 下册 数学七年级下册拔高题下载二年级下册除法运算下载七年级下册数学试卷免费下载二年级下册语文生字表部编三年级下册语文教材分析 北京:化学工业出版社 2000 [4] 陆萍 机械设计基础教材 山东:山东科学技术出版社 2003 [5] 濮良贵 陈定国 吴立言 机械设计第九版 北京:高等教育出版社 2013 [6] 孔凌嘉 张春林 机械基础综合课程设计 北京:北京理工大学出版社 2004 [7] 库德里亚夫采夫,B. H. 基尔佳舍夫 行星传动手册 北京:冶金工业出版社 1986 [8] 赵世华 金属切削机床 北京:航空工业出版社 1996 [9] 成大先 机械设计图册?第2卷 北京:化学工业出版社 2000 [10]刘战强 高速切削刀具材料及其应用 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 第六章 设计总结 6.1 小结 为期近三个月的毕业设计接近尾声，为了更能好的完成设计，我翻阅了大量的书籍资料以及网络视频资料，了解了PCB自动剪脚机设备的实际运行情况。使我在设计时能更符合实际要求，贴近工作要求。将理论与实践相结合，大大的提高了自己在设计方面的思维能力和动手能力，对四年所学知识进行了比较理论化、系统化、综合化运用，以及深化总结。通过考察、立题、收集数据、拟定方案、安培工艺等过程，极大地提高了自身的思维能力、创新能力、交流能力，实践能等。 毕业设计是对学生四年所学的一次全面性考核。通过本次毕业设计，让我再次进行了机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计软件等。通过本次设计，把在有关课程(机械原理、机械设计、机械结构设计、材料力学、理论力学等)中所获得的理论知识与实际操作结合起来。 本次我所做的设计，只是对PCB自动剪脚机结构的简单设计，距离剪脚机的完全自动化还差得很远。 通过此次的毕业设计我收获了很多，以下是我的一些心得与体会: 第一:在接到任务后，分析题目，明确自己接下来的设计方向。 第二:分析完题目后，开始寻找与课题相关的资料。 第三:明确了研究方向并有一定的资料储备，下一步就要开始计算数据。 第四:在设计过程中难免遇到问题，这就需要多向老师请教，并多与同学交流。 毕业设计，让我从对PCB自动剪脚机一无所知，到最后简单设计PCB 自动剪脚机结构，让我对专业知识更加了解，设计水平有了很大的提升。 6.2 致谢 内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 在此我非常感谢李强老师对我这次毕业设计的悉心指导，李强老师仔细认证、学识渊博、一丝不苟的工作作风，将是我以后工作和学习的榜样。在毕业设计期间李强老师对我提出的问题都会详细解答，对我设计中存在的问题也会耐心指岀。在为期三个月的毕业设计过程中，李强老师给我提供了很大的帮助，在此表示对李强老师的感谢。 同时对在我的设计期间帮助过我的同学表示诚挚的感谢，我们共同学习、共同努力、共同监督、共同进步。也非常感谢我所借鉴的书籍作者，在此表意诚挚的感谢。由于本人的设计能力和所学的知识有限，在设计的过程中难免会出现一些错误，恳请老师们多多指教，我非常乐意接受你们的批评与指正，本人十分感谢。