数控激光雕刻机机架总体设计(编辑修改稿)

数控激光雕刻机机架总体设计(编辑修改稿)内容摘要：

导轨的材料应具有良好的耐磨性、摩擦系数小、动静摩擦系数之差小，加工和使用时产生的内应力小，尺寸稳定性好等特点。 考虑以上因素，选用铸铁 /镀铬铸铁作为导轨副材料，以提高使用受命。 前者为滑块材料，后者为导轨材料，二者均采用 HT200。 本设计中导轨长度小于 2500mm，按表 [6] 对灰铸铁硬度进 行处理： 190HBS 255,且硬度差不超过 25。 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 8 页 热处理方法 粗加工后进行一次时效处理，半精加工后再进行一次时效处理。 中频淬火，淬硬深度 12mm，硬度 220HBS[8][9]。 导轨额定寿命计算 公式： KPCf ffffL aw acth )( （ ） maxFP （ ） 式中 L—— 额定寿命（ km）； aC —— 额定动载荷（ kN）；查表 [6]， aC =； maxF —— 受力最大滑块所受的载荷（ kN）；  —— 指数，当滚动体为滚珠时 3 ； K—— 额定寿命单位（ km），滚珠时， 50K ； hf —— 滚动硬度系数，通常取 1hf ； tf —— 温度系数，查表 [6]， 1tf ； cf —— 接触系数，查表 [6]， cf ； af —— 精度系数，查表 [6]， af ； wf —— 载荷系数，查表 [6]， wf ； maxF 滑块的载荷计算方法见机械设计手册表[6] 分析：当横梁上滑块 位于横梁左端时，两平行导轨受力基本上均等，取50)0100(21)(2121  FGFF N； 当滑块位于横梁最右端时，右侧的平行导轨承载大部分重量， 1F 2F ,取 1001F N； 所以 maxF =100N。 将以上数据带入公式 （ ） 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 9 页 KPCf ffffL aw acth )( = ]50) [( 3  km=446491km 按式 177119 10446491602 1033    nLLL ahh 式中 hL —— 寿命时间（ h）； L—— 额定寿命（ km）； aL —— 行程长度（ m） , aL =。 n—— 每分钟往复次数， n =60。 按年工作日 360 天，两班制，每班 8 小时，开机率为 90%，预计寿命年限为 177119 L 理论计算寿命符合要求 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 10 页 4 同步带系统的设计 同步带利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力。 它兼具带传动、齿轮传动及链传动的优点，能方便地实现较远中心距的传动，传动过程无相对滑动，平均传动比较准确，传动精度高，且齿形带的强度高，厚度小，重量轻，故可以用于低速及高速传动。 齿形带无需特别张紧，作用在轴和轴承等处的载荷小，传动效率高，因此在数 控机床、工业机器人等伺服传动中的到广泛应用 [11]。 同步带的选择 [6] 估算同步带传递的功率 同步带主要用于带动横梁或滑块上的激光头运动。 其能量主要消耗在克服导轨的摩擦上。 由于横梁下的平行导轨副受力大于横梁上上导轨副受力，故设计时以平行导轨副为设计对象即可满足全部同步带的要求。 根据总体设计初估平行导轨上所承受的重量为 10Kg 根据机械设计手册公式 fFF  （ ） 其中： ~ 滚动摩擦系数 F ：法向载荷（ N） f ：密封件的阻力 N，每个滑块座（ Nf 5 ） 所以  fFF  N 根据相关资料显示，数控激光雕刻机的加工速度一般不高于 1m/s，这里按  maxvv 1m/s进行设计。 则  FVP Kw 雕刻机在工作过程中工作平稳，查表 [6] 取修正系数 AK 则  PKP Ad Kw 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 11 页 根据 dP 选择 75BYG4501 型混合式步进电动机 [6][13] 表 m in/3 6 03 6 2 0 060m a x rn  带型和节距的选择 根据 dP 和 maxn 由图 [6] 确定选用 XL 型同步带，根据表 选择节距bP mm 带轮齿数 Z 根据带型和带轮转速 n，由表 [6] 查得 10min Z ，取 12Z 带轮直径 1d bPZd 11  （ ） 带入数据得   bPZd mm 查表 [6] 取 d mm 由表 [6] 查得 9 0 0  dd a mm 取 ad mm 从动轮齿数的确定 本设计中采用 1： 1 传动，故 1212112  iZZ 大带轮直径 2d 型 号 步距角 相 数 V A 静 转 矩 重 量 频 率 75BYG4501 176。 /176。 2/4 50 3 1200/s 黄河科技学院毕业设计（论文） 第 12 页  bPZd 22  （ ） 带入数据得 0 8   bPZd mm 带速 v 100060 11 ndv  （ ） 3 6 0 0 060 11  ndv  mm/s 初定轴间距 0a 取 15001a mm, 50002a mm, 54003a mm。 带长及齿数 02122100 4 )()(22 addddaL   （ ） )()(22 01 212210101   a ddddaL mm 查表 [6]，应选长代号为 140 的 XL 型同步带，其节线长 pL mm 70Z )()(22 02 212210202。