盘子步进式扣式电池装盘机设计论文.doc

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1、毕业设计题 目盘子步进式扣式电池装盘机设计学生姓名学 号系 部专 业班 级指导教师二一五年X月 毕业设计（论文）报告纸摘要本设计为一种自动扣式电池装盘机，它包括自动上盘机构、盘子输送机构、电池输送机构，电池抓取装盘机构。本机采用电动和气动结合，盘子输送机构和电池输送机构采用电机驱动；自动上盘机构采用气缸驱动；电池抓取采用真空吸盘进行抓取；抓取和装盘定位采用伺服模组进行定位。本机为全自动机器，盘子摞起来放在自动上盘机构上，通过上盘气缸的动作实现自动上盘的目的，盘子在输送机构上进行输送，到达电池抓取装盘机构处停止运行，电池抓取装盘机构X轴移动到达电池输送机构处，检测到有电池后，Y轴下降吸盘动作，抓

2、取一颗电池；Y轴上升同时X轴移动到空盘处放下电池，一次抓取动作。本次毕业设计的主要任务是完成整个扣式电池装盘机的设计，本文完成整机的设计计算，包括电机功率的确认，伺服模组直线导轨及伺服电机的选取等，然后利用SOLIDWORKS完成整机三维工程图的绘制，最后生成二维工程图。关键词：扣式电池装盘机 盘子输送机构 三维工程图 二维工程图AbstractThe utility model relates to an automatic button battery tray machine, it includes automatic hanging plate mechanism, conveyin

3、g mechanism, conveying mechanism of battery, battery grab disc loading mechanism. This machine adopts electric and pneumatic combination plate, a conveying mechanism and a battery conveying mechanism driven by the motor; automatic hanging mechanism driven by a cylinder; the battery using vacuum suct

4、ion grab grab grab; and plate positioning using servo positioning module. The machine is fully automatic machine, stack the dishes on the automatic hanging mechanism, automatic plate to plate cylinder movement, the plate conveyed on the conveying mechanism, to grasp the battery assembly mechanism st

5、ops running, the battery grab the disc loading mechanism of X axis to the conveyor structure at the battery is detected, after the battery, the Y axis decrease sucker action, grab a battery; Y axis X axis to move up and down at the empty cell, a gripping action.The main task of this graduation desig

6、n is to complete the button type battery tray machine design, this paper completed the calculation of the design, including the identification of motor power module, servo linear guide and servo motor selection, and then use SOLIDWORKS to complete the drawing of the 3D drawing, finally generating 2D

7、 engineering drawing.Keywords: button battery tray loader plate conveying mechanism of 3D drawing two-dimensional engineering drawings目录摘要iAbstractii第一章 绪论11.1国外包装机械概述11.2 我国包装机械业发展的思考和发展战略21.3 课题研究的目的及意义31.4 课题设计思路31.5 课题设计结构3第二章 扣式电池装盘机的总体设计方案52.1 驱动方案的确认52.1.1 液压驱动52.1.2 气压驱动52.1.3 电动机驱动62.1.4 驱动

8、方案的确认62.2 总体方案拟定62.3 本章小结7第三章 Y轴移动进给系统系统的计算和X轴的选取83.1 拟定技术参数83.2 滚珠丝杠的计算及选择83.3 滚珠丝杠支承轴承的选择103.4 滚珠丝杠的校核123.4.1 临界压缩负荷123.4.2 临界转速133.4.3 滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率133.4.4 滚珠丝杠扭转刚度143.4.5 滚珠丝杠传动精度计算153.5 滚珠丝杠进给传动系统变形计算163.5.1 滚珠丝杠精度计算163.6 伺服电机的选择与计算193.6.1 进给伺服电机的校核213.7 联轴器的选择223.8 X轴传动机构的设计224.1 Solidwor

9、ks软件简介234.2 机架的造型244.3 电池托盘的造型254.4 料盘上料支架的造型254.5 吸盘的造型264.6 输送张紧板造型274.7 同步带轮的造型284.7 扣式电池装盘机的装配284.8 三维向二维的转换30第五章 结论335.1 本论文所取得的结果335.2 技术展望33参考文献34致谢36iii 第一章 绪论1.1国外包装机械概述包装机械是集机、电、光、声、磁、化、生、美为一体的高技术、高智能、高竞争的产品1。发展速度快、更新速度快是它的一大特点。世界上一切高技术成果，都会在包装机械产品中得到应用2。国外的包装机械近些年有了新特点，主要有：一是生产高效率；二是资源的高利

10、用率，高度的综合利用和发展循环经济；三是产品高度重视节能，重视降低成本；四是高新技术实用化，提高生产效率，产品上水平、上档次；五是科研成果商品化，使包装机械产品向知识密集化、技术综合化、产品智能化等方面发展3。美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械业体系，其品种和产量均居世界之首4。10多年来，美国始终保持着世界包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制新型机械产品5，以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机械和薄膜包装机占整个市场份额的15%，厚纸盒

11、封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世纪90年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。日本的包装机械制造厂以中小企业为主，包装机械的品种齐全，产品品种近500种，规格有700多个。包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点6。90年代以来，已将变频调整、光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等技术运用在包装机械中7。日本包装机械大部分用于食品包装领域8。德国、意大利、英国、瑞士和法国等，都是世界上很重要的包装机械生产国家9。欧洲各国包装机械业的一个共同特点，是出口比例(出口额占产值的比例)都很大，如德国和意大利近80070 ,瑞士超过900

12、00，荷兰出口额甚至大于产值，因为荷兰是欧洲很重要的贸易转口地10。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、热饮灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球一些大公司生产的包装机械集机一电一仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成11。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右，德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是继美国、日本、德国之后的世界最大的包装机械生产国，又是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包

13、装机械多用于食品工业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点12。 在这样的形势下，我国的包装机械产品由于品种少、技术水平低、产品可靠性差等原因，面临着激烈的国际竞争13。特别是我国近5年来，加快发展农产品深加工，建设节约型社会，发展循环经济和加大技术创新力度，造成新一轮技术引进高潮14。如我国近年对农产品深加工总投资达到320多亿元，加工和包装设备80%以上靠进口。包装机械作为专业性机械，除了同于普通机械的一般要求外紧凑、运转平稳、还有外表美观、传动装置精度高、生产效率高等要求以很好地完成自身功能，适应市场需求15。1.2 我国包装机械业发展的思考和发展战略首先，要明确我国包装机械业的发展方

14、向预计到2005年我国包装机械产量将增加到67万台(套)，到2010年将增至93万台(套)。但是，靠简单的重复，靠扩大生产数量，靠向上游、向下游延伸的方法是行不通的，我国包装机械业必须走专业化生产的道路。要发展中高档设备，努力提高技术含量，把产品做精、做细、做专、做强，靠技术进步来推动行业的发展16。目前，世界各国对包装机械发展十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势这也是我国包装机械业的发展方向对于我国的包装机械生产企业，并不是求大求全，而是应求精求专。美国、日本、意大

15、利的包装机械生产企业大部分规模不大，但专业化程度很高17。其次，要进行我国包装机械业的结构调整在“十五”期间乃至2010年，我国包装机械业要着重进行产业结构、产品结构和组织结构的调整在产业结构调整上要提高生产集中度，促进专业化、系列化生产，提高产品质量和对市场的适应能力；要积极发展和扶持一批拥有名牌产品的重点骨干企业，加快现代企业制度的建立和完善.形成行业排头兵.参与国际市场竞争，从而加快产业提升在产品结构调整上，要改变目前产品结构中以低技术含量为主的状况，淘汰一批低效高耗的、低档次、低附加值的、劳动密集型的产品，学习国外先进技术，开发生产高效低耗的、产销对路的大型成套设备和高新技术产品，开发

16、出“新、奇、特”的包装设备，加速包装机械的更新换代，开拓国际市场18。在组织结构调整上，要成立跨部门的企业集团，树立大行业的全局观念，进行组织结构优化组合，实现行业资产优化配置，统一思想，强化管理，形成优势互补、分工合作、共同发展的新格局。1.3 课题研究的目的及意义 我国国产扣式电池装盘机虽然在近十几年来获得了快速的发展，但其面临的问题依然不少。在国内包装装备行业中扣式电池装盘机的制造商之中，技术含量和质量较高的制造商寥寥无几，且大多停留在半自动或中低速水平，同国外的同类产品相比，无论在装备的发展水平、技术含量和应用推广方面都不尽人意。在市场分配中，国产的扣式电池装盘机只是在中低档市场上略占

17、优势，而高档市场几乎全部被国外产品所占据23。 随着我国电子产品规模的日趋增大，产品种类的日益繁多，需要扣式电池的数量也不断的增加，市场对扣式电池装盘机的需求也在不断地膨胀，其市场前景十分看好。通过本课题，让学生在毕业设计过程中综合大学所学基础课程及专业课程，培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决一般工程技术问题的能力；进一步培养学生分析问题、创造性地解决实际问题的能力。1.4 课题设计思路1） 参考所有与扣式电池装盘机产品相关数据，了解整个扣式电池装盘机的整机系统的组成。 2）扣式电池装盘机整机方案的确认。3）扣式电池装盘机整机的设计计算，并对主要零部件进行设计校核。4）扣式电池装盘机整

18、机三维建模。1.5 课题设计结构本文以扣式电池装盘机项目作为应用背景，对其机械结构进行了研究。全文共分为五章，各章的主要内容如下：第一章前言部分，主要介绍扣式电池装盘机的研究现状和课题研究的目的及意义；第二章对整个扣式电池装盘机的整机方案进行确认，包括传动系统，驱动系统等确认。第三章整个扣式电池装盘机装盘机构的设计计算；第四章对扣式电池装盘机进行三维建模；第五章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。第二章 扣式电池装盘机的总体设计方案2.1 驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.1.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动

19、有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更

20、大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.1.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于

21、点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.1.3 电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.1.4 驱动方案的确认通过比较上述三种驱动方案，本文选用气动和电动结合的驱动方案，电动机用于完成输送和定位，气动用于盘子上料和抓取。2.2 总体方案拟定本设计

22、扣式电池装盘机的最终目的是实现热饮的封口。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定扣式电池装盘机，利用三相异步电机驱动涡轮蜗杆减速机带封口薄膜输送，利用气缸带动塑料杯输送机机构和扣式电池装盘机；其扣式电池装盘机的结构简图见图2-2：图2-2扣式电池装盘机结构图本设计为一种自动扣式电池装盘机，它包括自动上盘机构、盘子输送机构、电池输送机构，电池抓取装盘机构。本机采用电动和气动结合，盘子输送机构和电池输送机构采用电机驱动；自动上盘机构采用气缸驱动；电池抓取采用真空吸盘进行抓取；抓取和装盘定位采用伺服模组进行定位。本机为全自动机器，盘子摞起来放在自动上盘机构上，通过上盘气缸的动作实现自

23、动上盘的目的，盘子在输送机构上进行输送，到达电池抓取装盘机构处停止运行，电池抓取装盘机构X轴移动到达电池输送机构处，检测到有电池后，Y轴下降吸盘动作，抓取一颗电池；Y轴上升同时X轴移动到空盘处放下电池，一次抓取动作。2.3 本章小结本章主要完成扣式电池装盘机结构方案的确认，包括驱动方案，传动方案，整机结构方案的设计，通过本章设计可以了解整个扣式电池装盘机各个部分的结构以及各个结构的作用。第三章 Y轴移动进给系统系统的计算和X轴的选取3.1 拟定技术参数最大行程350mm；慢速进给速度：0.1m/min快速进给速度：1 m/min；X轴和吸盘结构估计质量：60kg；3.2 滚珠丝杠的计算及选择1

24、滚珠丝杠导程的确定 在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比为，设电机的最高工作转速为，则丝杠导程为： (3.1)，取 2、确定丝杠的等效转速 (3.2)由公式(3.2),最大进给速度时丝杠的转速： 最小进给速度时丝杠的转速：丝杠等效转速：（取 ） (3.3)，转速，作用下的时间(s)。3、估计工作台质量及工作台承重由已知参数可知总质量： 4、确定丝杠的等效负载工作负载是指机器工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为0.3。 (3.4) 5、确定丝杠所受的最大动载荷 (3.5)fw负荷性质系数；（查表：当一般运转时，fw 为1.21.5，取fw=1.5。）ft温

25、度系数；fh硬度系数；（查表：滚道实际硬度HRC58时，fh=1。）fa精度系数；（查表：当精度等级为3时，fa=1.0。）fk可靠性系数；(查表：可靠性为90%时，fk =1.00。)Fm等效负荷(N)；nm等效转速(r/min)；Tn工作寿命(h)。（查表得：SLC-M激光切割机工作台：Th=15000。）由公式(3.5) 6、由丝杠轴向压力选取丝杠底径 （3.6）式中， X轴滚珠丝杠底径，mm；丝杠支承距离， mm；压弯临界载荷，N；与丝杆支承方式有关的临界载荷系数，见表3.1表3.1 系数和支承方式双推-双推21.920.3双推-支承15.110.2单推-单推9.75.1双推-自由3.

26、41.3计算为保证强度和精度，估取进行计算。将各项数值代入式（3.6），得：。7、最大转速限制滚珠丝杠的最大转速应满足下式的要求： （3.7）式中， 丝杠底径，mm；丝杠最大转速，r/min；常取=5000070000.已知丝杠最大转速为，取=70000计算，得：。8、选择丝杠直径由上述计算结果，可以得知选取的滚珠丝杠须满足如下的式子的限制：9、选择滚珠丝杠型号由文献7,8可知，查表选定为上银精密丝杠制造有限公司生产的外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型丝杠，型号： BSBR1606。丝杠公称直径为16mm，基本导程。3.3 滚珠丝杠支承轴承的选择计算动态等效载荷：表3.2 径向载荷系数（）和轴向

27、载荷系数 （）组合列数2列3列4列组合形式代号DFDTDFDDTDDFTDFFDFTDTT承受轴向载荷的列数1列2列1列2列3列1列2列3列4列1.91.432.331.172.332.530.540.770.350.890.350.260.920.920.920.920.920.920.920.920.92动态等效载荷： （3.8）式中，径向载荷, N；轴向载荷, N；径向载荷系数；轴向载荷系数。计算动载荷： （3.9）代入数值，查阅机械设计手册，可得底径为12.9mm的滚珠丝杠的右端轴承内径应略小于丝杠外径，取，型号规格为12TAC47A。满足设计要求。在本设计中采用固定固定安装的双螺母垫

28、片预紧的成对滚珠丝杠专用轴承组合。 滚珠丝杠支承用专用轴承的特点：1、刚性大。采用特殊设计的尼龙成形保持架，增加了钢球数，且接触角为60轴向刚性大。2、不需要预调整。对每种组合形式，生产厂家已作好了能得到最佳预紧力的间隙，故用户在装配时不需要再调整，只要按厂家作出的装置序列符号排列后，装紧即可。3、起动力矩小。与圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承相比，起动力矩小。为了易于吸收滚珠螺母与轴承之间的不同轴度，推荐采用正面组合形式。3.4 滚珠丝杠的校核 滚珠丝杠副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压振动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杠副的拉压系统刚度Ke由丝杠本身的拉压刚

29、度Ks，丝杠副内滚道的接触刚度Kc，轴承的接触刚度KB，螺母座的刚度KH，按不同支承组合方式的计算而定。扭转刚度按丝杠的参数计算。 3.4.1 临界压缩负荷丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。临界压缩负荷按下式计算： (3.10)式中 E材料的弹性模量E钢=2.11011(N/m2)； L0最大受压长度(m)； K1安全系数，取K1=1/3； Fmax最大轴向工作负荷(N)； f1丝杠支承方式系数；(支承方式为双固双固时，f1=4，f2=4.730) I丝杠最小截面惯性矩(m4)： (3.11)式中 d0丝杠公称直径(mm

30、)； dw滚珠直径(mm)。丝杠螺纹部分长度，取 经过设计论证丝杠全长为 由公式(3.6)可见远大于，临界压缩负荷满足要求。3.4.2 临界转速 (3.12)式中 A丝杠最小横截面： 临界转速计算长度：取 ，安全系数，一般取 ；材料的密度：；丝杠支承方式系数，查表得，满足要求。3.4.3 滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率滚珠丝杠系统的轴向拉压系统刚度Ke的计算公式：两端固定： （3.13）式中 Ke 滚珠丝杠副的拉压系统刚度(N/m)； KH螺母座的刚度(N/m)；Kc丝杠副内滚道的接触刚度(N/m)；KS丝杠本身的拉压刚度(N/m)；KB轴承的接触刚度(N/m)。（1）丝杠副内滚道的接触

31、刚度可查滚珠丝杠副型号样本；（2）轴承的接触刚度可查轴承型号样本；（3）螺母座的刚度可近似估算为1000；（4）丝杠本身的拉压刚度。对丝杠支承组合方式为两端固定的方式： (3.14)式中 A丝杠最小横截面，；E材料的弹性模量，E=2.11011(N/m2)；l两支承间距(m)；a螺母至轴向固定处的距离(m)。已知：轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，丝杠的最小拉压刚度，螺母座刚度。丝杠系统轴向拉压振动的固有频率： (3.15)式中 m丝杠末端的运动部件与工件的质量和(N/m)；Ke丝杠系统的轴向拉压系统刚度(N/m)。显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500r/min，能满足要求。3.4.

32、4 滚珠丝杠扭转刚度滚珠丝杠的扭转刚度按下式计算： (3.16)式中 丝杠平均直径：L丝杠长度扭转振动的固有频率: (3.17)式中 JW运动部件质量换算到丝杠轴上的转动惯量(kgm2)； JZ丝杠上传动件的转动惯量(kgm2)； JS丝杠的转动惯量(kgm2)。由文献7，8得： 平移物体的转动惯量为：丝杠转动惯量： 显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500r/min，可以满足设计要求。3.4.5 滚珠丝杠传动精度计算滚珠丝杠的拉压刚度 ： (3.18)导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L值分别为9mm和100mm。最大与最小传动刚度：最大和最小机械传动刚度：由于机械传动装

33、置引起的定位误差为 (3.19)对于3级滚珠丝杠，其任意300mm导程公差为 ，机器定位精度，所以，可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于（1/31/5）机器定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进一步提高10。3.5 滚珠丝杠进给传动系统变形计算 本精密SLC-M激光切割机工作台的进给传动系统采用闭环控制，系统的精度取决于组成进给系统各环节的精度，由下列几部分误差组成：滚珠丝杠副制造的误差和由于载荷与温度变化的作用产生的丝杠、螺母、轴承、联轴器及伺服系统的误差 。滚珠丝杠副制造误差由所选丝杠副的精度决定，可按任意300mm行程内行程变动量而定。3.5.1 滚珠丝杠精度计算

34、1、滚珠丝杠的轴向变形量计算丝杠的拉伸或压缩变形量在轴向载荷作用下，丝杠在轴线方向上被拉伸或压缩，变形量的大小与支承方式和螺母工作位置有关。由于丝杠采用两端固定的形式，根据材料力学求解超静定计算式，求得变形量： （3.20） 式中，F轴向工作载荷，N；E弹性模量，对于钢，E=20.6N/； A丝杠截面积（按底径定），；L丝杠在支承间的受力长度，；a,b螺母至两支承端的距离，当螺母运动到两支承端中点时，变形最大，其最大变形量： （3.21）丝杠底径为12.9，F=180N，根据前面计算结果，取L=930，代入数值，得， 丝杠扭转变形所产生的轴向变形量丝杠工作过程中受到扭矩作用，扭转变形将引起丝杠

35、导程发生变化。一个导程的变化量： （3.22） 式中，丝杠导程，mm； 扭矩作用下丝杠每一导程长度两截面上的相对扭转角，rad。则丝杠受扭矩作用在支承长度L上产生的轴向变形量： （3.23）根据材料力学公式，计算扭转角： （3.24）式中，丝杠的驱动扭矩，；剪切弹性模量，对钢，G=8.24N/；丝杠截面惯性矩，。根据进给系统设计过程中驱动电机的选择计算，已算出M=2700 Nmm，因此，得：由于丝杠较短，丝杠自重弯曲所引起的轴向变形量可以忽略不计。 故可以求得在载荷作用下，丝杠的轴向变形量：2、滚珠与滚道面弹性接触变形引起的轴向变形量螺母体变形量包括螺母和螺母座的变形量、螺母的固定螺栓所产生的

36、轴向变形量与滚道面弹性接触变形引起的轴向变形量，由于螺母和螺母座的刚性好，可以不考虑其变形。因采用预紧螺母，对固定螺栓的变形也可以略去不计。对螺母体的变形只需考虑滚珠与滚道面弹性接触变形量。取=1.04，故有： （3.25）式中：R滚道半径，mm；、分别为滚珠半径、直径，mm；接触角，=；工作的滚珠数，；轴向预紧力，N；滚珠丝杠副公称直径，mm。将各参数带入上式，得：mm=0.462。3、支承滚珠丝杠的轴承的轴向变形量轴承刚度为1080，估算其最大轴向变形：滚珠丝杠选用3级精度，可查得其其任意300mm导程公差为 ,机器定位精度，所以，综上所述，可得本机器X轴（横向）进给系统定位误差为：满足定

37、位精度要求。3.6 伺服电机的选择与计算选择的进给系统的伺服电机，应满足如下要求：1、在所有进给速度范围内（包括快速移动），空载进给力矩应小于电动机额定转矩；2、最大切削力矩小于电动机额定转矩；3、加、减速时间应符合所希望的时间常数；4、快速进给频繁度应在希望值之内。为选取满足上述要求的电动机，需要进行负载扭矩计算，功率计算，加减速扭矩计算，并进行惯量匹配验算。根据文献11，扭矩的计算为：1、理论动态预紧转矩查表知3级滚珠丝杠 ， 而 (3.26)2、最大动态摩擦力矩对于3级滚珠丝杠， (3.27)3、驱动最大负载所耗转矩 (3.28)4、支承轴承所需启动扭矩查轴承表：对于的轴承，其，对于的轴

38、承，其，则 。5驱动滚珠丝杠副所需扭矩 6、电机的额定转矩 7、快进至最大速度时所需功率： （3.29）式中，快进最大需求功率，kw；快进速度，m/s，惯性力，N。由电动机的功率要满足下式的关系： （3.30）式中，进给传动系统机械效率，综合考虑丝杠预紧、导轨、联轴器效率的影响，取0.85；电机超载时的容许系数，一般取1.25。综上计算，选择的电机应满足转矩和功率两方面要求，满足转矩：，功率：。通过翻阅资料和传统经验，预选用台达的电机，具体选择电机型号为台达的A2-750交流伺服电机，电机的具体参数为：额定电压 电机轴直径 额定转速 计算功率 同时此电机购进时，已安装脉冲编码器和制动器。3.6

39、1 进给伺服电机的校核 电机惯量的验算各部分折算到丝杆轴的转动惯量如下所求：1、工作台折算到丝杆上的转动惯量为： 2、丝杆的转动惯量为： 其中求解为： 3、螺母的转动惯量估算为：负载及机械传动装置总的转动惯量为：4、而台达电动机的转动惯量为：5、全部的转动惯量为： 根据惯性匹配原则，满足 综上计算，选择的电机符合设计要求。3.7 联轴器的选择滚珠丝杠与电动机的联接的型式为与联轴器直接联接，依据机械设计手册，选取可用于高、低温，高、中速，大转矩和有油和水的场合的联轴器。在此，根据电机轴直径、长度和丝杠链接尺寸来选定型号，选择联轴器为：HL114-12型弹性联轴器符合条件。HL1型弹性柱销联轴器

40、具有结构简单，更换尼龙柱销方便，不需移动两个半联轴器；尼龙柱销有较好的耐磨性和自润滑性，维护简易。3.8 X轴传动机构的设计考虑到通用性，本次设计X轴和Y轴采用同样的配置，通过对Y轴的计算，X轴的负载只有抓取吸盘机构，X轴选择和Y轴一样的配置肯定能够达到设计要求。第四章 扣式电池装盘机三维造型的设计4.1 Solidworks软件简介首先我要对Solidworks进行介绍一下，它是一种先进的，智能化的参变量式CAD设计软件，在业界被称为“3D机械设计方案的领先者”，易学易用，界面友好，功能强大，在机械制图和结构设计领域，掌握和使用Solidworks已经成为最基本的技能之一。与传统的2D机械制图相比，参变量式CAD设计软件具有许多优越性，是当代机械制图设计软件的主流和发展方向。传统的CAD设计通常是按照一定的比例关系，从正视，侧视，俯视等角度，根据投影，透视效果逐步绘出所需要的各个单元，然后标注相应尺寸，这