0002-立式高速火焰噴涂機床設計（全套CAD圖+翻譯）

0002-立式高速火焰噴涂機床設計（全套CAD圖+翻譯）,立式,高速,火焰,噴涂,機床,設計,全套,cad,翻譯 馬夫年會在福井。8月4日外文翻譯至6日,2003年福井大學、日本通過試驗臺實施跨車輛通信系統(tǒng)為車輛排實驗跆拳道Min Kim Jae Weon崔學校的機械工程和機械技術研究所釜山國立大學,609 - 735年,韓國釜山文摘:本研究認為通過試驗臺實現(xiàn)問題的跨車輛通信系統(tǒng)的車輛排實驗。這個試驗臺,包括三個車輛和一個RCS規(guī)模(遠程控制sbation),在前面是作為一種工具來評價仿真功能和全尺寸的車輛之間的研究。合作通信的車輛,車輛或路車輛保持相對間距小的車輛排扮演一個關鍵角色。然后:交通容量會增大。靜態(tài)排控制,汽車的數(shù)量保持不變,他在適當?shù)墓潭ㄩg隔傳播的信息就足夠了,而動態(tài)排控制如合并或者分立需要更靈活的網(wǎng)絡結構的動態(tài)協(xié)調的通信序列。在這項研究中,無線通信設備和可靠的協(xié)議實現(xiàn)了靈活的網(wǎng)絡架構,6位單片機收發(fā)信機使用在近距離、低成本情況。關鍵詞:車輛排、無線通信系統(tǒng)、試驗臺1. 介紹 在大多數(shù)主要城市城市道路變得擁擠,因為越來越多的旅行需求超過公路通行能力。擁塞等問題導致許多其他問題:浪費時間和精力,交通事故,污染等等。作為一個SD智能Tkansportation系統(tǒng)積極開發(fā)成為這些問題的全局最優(yōu)解。特別是,臺灣(智能車輛和公路系統(tǒng))是主要的主題，它在臺灣的目的是通過自動化車輛和自動公路改善安全作為增加highvmy能力。在臺灣,一個模范高效的車輛控制的方法通過提出了oons在路徑程序在平臺分組。車輛排是一組車輛在一個高速度與相對較小的間距一起旅行。車輛為什么在近地層排反饋控制規(guī)律是動態(tài)耦合的。根據(jù)信息反饋和取決于這種a11信息是一個自動加工合成的嗎。車輛跟蹤控制律,在一個車輛字符串內動態(tài)之間的相互作用會引起車輛不穩(wěn)定。控制與信息鉛的車輛在一個排這是第一輛車,前面的車輛只能保證穩(wěn)定在一個汽車。 測距雷達可以得到相對靠前的車輛的信息。但這信息是不能作為所有在一排的車輛使用。無線通信只允許獲得所有車輛中最靠前車輛的信息。對于靜態(tài)排控制的車輛來說這是足夠的，雷達獲取的信息保持不變,因為信息到他傳播在適當固定間隔內,每個車輛不需要頻繁的更新的控制輸入。這個方案可以保證每個汽車在一排有一個支持系統(tǒng)、統(tǒng)一發(fā)送每一個周期的信息。如果為動態(tài)排控制,如合并或分裂,更靈活網(wǎng)絡體系結構是必需的。在這種情況下,因為機動車輛為合并或分割需要頻繁?？刂戚斎氲母聲剐畔⒈粋魉偷綑C動車輛應該比其他人多。因此,來傳輸這個信息更多機會是給領導車輛和操縱車輛的。在這個方案中,cominunicat.ion應該協(xié)調有效的序列，因為協(xié)調的通信序列可能會實現(xiàn)容易被RCS(遠程控制站)控制。在這項研究中,無線通信系統(tǒng),可以通過“RCS”協(xié)調通信序列實現(xiàn)車輛縱向排實驗。2. 系統(tǒng)需求能力是直接影響交通流的車輛排控制策略。需要在實時實現(xiàn)戰(zhàn)略時，控制策略可以衡量最大流量的流能力,衰減的間距錯誤，它可以保證一個排的有效性和信息的數(shù)量,。在臺灣:恒間距和持續(xù)的進展已被研究過是主要的控制手段。恒間距控制,在車輛跟蹤的基礎上而不斷進展的控制,所需的控制間距期望的進展是除了維護車輛本身增加車輛覆蓋之間的距離。恒間距使用的優(yōu)越性是在不斷進展增加控制高速公路車輛的吞吐量,雖然常數(shù)進展控制更優(yōu)惠但外部信息是必需的。在恒間距控制、外部信息是穩(wěn)定所需的字符串。無線通信系統(tǒng)可以利用這個外部信息傳遞。在車輛排系統(tǒng)恒間距策略中,可以通過前面的車輛和車輛的信息獲得后面需要的車輛信息。這些信息包括位置、速度,加速度,和特定的命令的車輛，同時,由于指定的緊急事件可能需要命令RCS獲得每個車輛的信息。在前面的研究中測試床上的車輛縱向排實驗是發(fā)達的。試驗臺的圖1顯示的包含三個量表車和RCS。在圖2中顯示每個車輛傳感器的數(shù)據(jù)采集的可用的信息包括操作系統(tǒng)的計算的控制命令,執(zhí)行機構的驅動和轉向為最有效的操縱,無線通信系統(tǒng)外部信息的交換,界面合成等基本功能。 圖1:測試平臺的配置圖2:一個試驗臺的配置工具的規(guī)模 在前面的研究中,433 MHz射頻模塊,BIM-433,用于實現(xiàn)求解無線通信系統(tǒng)的構架這個TDMA(時分多址)。數(shù)據(jù)傳輸速率為38 kbps，這模塊是載波監(jiān)聽算法不受支持的。因此,通信系統(tǒng)的性能對于調度序列控制同步和車輛是不足夠的。 對于每輛車穩(wěn)定運動測試,抽樣期的車輛應低于40ms。傳感器用于試驗臺可以滿意抽樣段30 ms。 傳輸數(shù)據(jù)(12個字節(jié))和導言(上圖3 ms)在38 kbps這則需要高于5 ms。至于提高性能和穩(wěn)健性的通信系統(tǒng),因為開銷的增加更多的時間是必要的。此外,想要驗證各種網(wǎng)絡序列調度算法需要更靈活的網(wǎng)絡結構。這個無線通信系統(tǒng)是由雙方的硬件和軟件組成的。硬件提供了連接各種電臺(車輛或RCS)網(wǎng)絡硬件組件。軟件不僅提供了智能控制組件，該軟件還將提供一個靈活和可靠的交換協(xié)議通信數(shù)據(jù)。3. 硬件實現(xiàn)硬件的無線通信系統(tǒng)由以下組件組成:射頻前端模塊,接口芯片留給射頻前端模塊和MCU(microcontrol1er單位)。 這個圖3演示了配置的無線通信系統(tǒng)。硬件的架構分為四層,如下所示： PHY層(物理層) PHY-MAC層(物理到MAC層） MAC層(介質訪問控制層） MAC應用程序層(MAC應用程序層)PHY層的實現(xiàn)是通過射頻前端模塊,RFW102收發(fā)器(發(fā)射機/接收機)芯片研制的RFWaves有限公司)。PHY-MAC層由接口芯片,I/O(輸入/輸出)口的MCU,I/O驅動在單片機里。獨家接口芯片,RFW-D100 RFWaves有限公司開發(fā)的用于接口的rfw - 102.8)MAC層,它的使用是維持秩序的一個共享的介質,是在AICU的軟件。Mac層是在以后的一章討論,因為它是軟件組件。在MAC應用程序層是接口無線通信系統(tǒng)之間的部分,車輛RCS。 圖3:無線通信系統(tǒng)的配置表1:RFW - 102的規(guī)格物理媒介DSSS,ISM波段(2.4 Ghz)傳輸速率高達1 mbps帶寬在-20分貝 30 Mhz輸出功率峰值2dBm誤碼率-80dBm3.1 PHY層PHY層實際處理的是一個無線通信系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。在這一層,RFW -102收發(fā)器芯片用作射頻前端模塊。RFW - 102的動機是其高數(shù)據(jù)傳輸速率,減輕在連接到外部設備,對載波監(jiān)聽算法的可用性。 表1顯示了規(guī)范的RFW - 102。 因為收發(fā)器芯片提供的最大輸出2dbm和靈敏度是-80 dbm.當誤碼率(誤比特率)是在開放傳輸可用于的30米。這個范圍適用于測試平臺車輛的使用規(guī)模的大小約為0.3米。3.2 PHY-MAC 層 PHY-MAC層之間的接口是射頻前端模塊和MAC協(xié)議。層構造以下組件:接口對射頻前端模塊預留芯片組,I/O端口利用單片機的單位驅動I/O端口。這個RFW-D100,RFIVaves有限公司開發(fā)的作為接口芯片的。RFW-D100中芯片到RFW- 102芯片組是免費的。它提供一個并行接口RFW - 102,使一個協(xié)議適合無線通信更容易實現(xiàn)。在這項研究中,MCU是負責MAC層協(xié)議和驅動I/O控制的。接口芯片降低MCU實時要求處理的MAC協(xié)議。這個接口芯片類似于內存訪問,容易給MCU并行接口與射頻前端模塊。接口芯片轉換快串行輸入從射頻前端芯片到8打文字,然后適合一個8位MCU一起工作。此外,接口芯片要求一個更低的利率振蕩器的閑置模式.在空閑模式下,功耗RFW-102和RFW-D100大大減小了。這個接口芯片緩沖區(qū)數(shù)據(jù)通過第一字節(jié)FIFO(先入先出緩沖),這是可以給MCU訪問RFW - DlOO更有效率。而不是閱讀1字節(jié)/中斷,MCU可以讀到在每一個中斷16字節(jié)。每個傳入字節(jié)中斷的情況,這減少了單片機在閱讀傳入的話說的開銷，因為省去了堆棧填料和管道排空。當使用先進先出,MCU支付所有的FIFO字節(jié)相同的開銷,而它不支付一個FIFO字節(jié)。 表2：Atmega 161L的規(guī)格可操作的頻率3.6864 MHzUART串行2EA（最高1Mbps）內存16K字節(jié)（閃） 1K字節(jié)（SRAM）外部中斷3EA定時器/計數(shù)器8-bit(2EA) 16-bit（1EA）這個MCU實際由AIAC RFIV-D100處理協(xié)議和應用D的。這個ATmega161L,由ATMEL Corp發(fā)展來用作MCU .表2顯示ATmega161L的規(guī)范。在這項研究中,ATmega161L允許兩個外部中斷調用RFW-D100。 國家MAC層的變更中斷調用RFW-D100的事件。 根據(jù)變化的狀態(tài),執(zhí)行特定功能的MAC層,如接收、傳送、誤差檢驗,確認,和其他的數(shù)據(jù)處理。3.3 MAC應用程序層MAC應用程序層是MAC層和用程序(應用程序)層之間接口。在這項研究中,應用程序層是控制每輛車的回路。這個應用程序層連接到可編程串行UART,這有一個中斷向量。因此,中斷調用的應用程序層坐標是由國家的MAC層和特定的功能實現(xiàn)。此外,冗余的內部SRAM是分配給接收和發(fā)送緩沖,它在FIFO中擴展了RFW-D100。 然后就可以在FIFO中不斷發(fā)送和接收比RFW - D1OO長尺寸的數(shù)據(jù) 。4.軟件實現(xiàn)圖4說明了在這項研究中框圖的軟件配置。軟件配置分為三個層次，分類如下:PHY-MAC層MAC-APP層MAC層 MAC層的MAC也分為MAC狀態(tài)和MAC數(shù)據(jù)。一般程序的MAC協(xié)議如下:1.外部中斷調用的PHY層或者UART中斷調用的應用程序層激活了MAC狀態(tài)管理。2.MAC狀態(tài)管理檢查地位試用層,國家依照它的結果修改MAC。3.根據(jù)最新對MAC狀態(tài)的修改,MAC數(shù)據(jù)管理控制數(shù)據(jù)流和RX / TX緩沖區(qū)。4.然后,根據(jù)MAC的數(shù)據(jù)管理結果,MAC狀態(tài)管理設置新的MAC狀態(tài) 圖4 軟件配置的圖塊 兩個外部中斷的MCU是分配給分配層PHY的和UART中斷是分配給應用程序層。MAC的過渡狀態(tài)是由這些中斷和8位定時器執(zhí)行控制時間的。因此,協(xié)議是保證配置邏輯是有效地改善和實時執(zhí)行的。此外,RX緩沖和TX緩沖區(qū)中MAC層有64字節(jié)的SRAM，RFW-D100的大小在主要約束在FIFO。4.1可靠的協(xié)議通常,通信是通過是一組很有效率、方便的數(shù)據(jù)包交流的。在這項研究中,數(shù)據(jù)包,見圖5,包括以下字段：前言:同步接收端網(wǎng)絡ID:過濾數(shù)據(jù)包從其他網(wǎng)絡 目的地：ID目的地 資料來源:ID資料來源 類型/ Seq:數(shù)據(jù)包類型/ Numher的序列 尺寸:整個數(shù)據(jù)包的大小 數(shù)據(jù):實際的數(shù)據(jù)傳輸CRC:16位CRC檢查數(shù)據(jù)包的有效性 圖5:車輛與車輛間數(shù)據(jù)包的配置 數(shù)據(jù)域包含傳播的每一臺車輛的位置,速度,加速度數(shù)據(jù)。對于命令數(shù)據(jù)包的RCS;包括命令數(shù)據(jù)字段的RCS. 在這項研究中,射頻收發(fā)器是利用ISM波段。因為是一個波段之間的共享資源網(wǎng)會經(jīng)歷許多無線應用程序(如IEEE 802.11和藍牙,一個重疊在時間、頻率和空間域可能會干擾其他網(wǎng)絡狀況的。每個標準IEEE等802.11和藍牙使用包只有片段時間有定向協(xié)議和利用共享通道。一個協(xié)議的應用程序會有ISM的使用時間，在秩序轉移所需的數(shù)據(jù)間隔的通道是免費的或相對自由(干擾是弱)。當一個節(jié)點想傳輸,節(jié)點聽通道和檢查通道是免費的。機制RFW-DlOO支持CS(載波監(jiān)聽)這樣做。 為了確保一個數(shù)據(jù)包成功到達目的地(接收機),源(發(fā)射機)需要在某一固定時間從接收機的一面得到一些驗證。傳輸器將得到這個驗證,從接收端獲得一個承認包。如果發(fā)射機不得到一個承認包,發(fā)射機嘗試重新發(fā)送數(shù)據(jù)分組。4.2協(xié)議的行為 對于靜態(tài)排控制,因為每一輛車不需要頻繁的更新控制輸入的劑量,傳輸數(shù)據(jù)包的機會均勻分配到每輛車。動態(tài)排控制,由于機動車輛為合并或分割要求頻繁更新的控制輸入,信息越多應該傳給的數(shù)據(jù)包比其他機動車輛多。這也是為什么通信序列動態(tài)協(xié)調。該序列曾在崔和方舟子的工作算法中找到共通。這個協(xié)調通信序列通過RCS來實現(xiàn)。 圖6:協(xié)議行為的例子 圖6顯示了示例協(xié)議對一個周期無線通信系統(tǒng)之間的行為的研究。通信序列 #1,# 2,# 3 。RCS廣播主要的功能是,每一個周期其他通信序列命令數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)更新命令數(shù)據(jù)包。起初,RCS廣播命令通信序列包。然后,每個車輛根據(jù)序列命令試圖傳播1.0通信數(shù)據(jù)包。對于同步的車輛控制,RCS廣播數(shù)據(jù)更新命令數(shù)據(jù)包，在最后的車輛(本研究在第三車)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。通信系統(tǒng)的每輛車已收到數(shù)據(jù)更新命令發(fā)送接收到其他車輛的數(shù)據(jù)并從其車輛獲取新數(shù)據(jù)。此外,因為通信系統(tǒng),每輛車的嘗試將認定為播放包同時承認作為CSMA傳播。這個區(qū)間數(shù)據(jù)包的交流和確認不到1毫秒。在這個階段的發(fā)展,因為UART的轉移率將是115.2 kbps,更多的時間是疲憊比之間的無線通信系統(tǒng)。自每輛車的取樣時間是40米的時間,期間的一個周期溝通是不到20 ms和兩個周期的溝通是疲憊比在每輛車的采樣時間。4.3性能的協(xié)議 圖7顯示了在這項研究中實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)。無線通信是安裝在每個規(guī)模車輛和試驗臺的RCS。 圖8展示了驗證無線通信系統(tǒng)的性能的裝置。作為d0或d1,32字節(jié)的數(shù)據(jù)包傳送在每個節(jié)點的固定順序。當d0小于30米和dl是少于15米,在固定通信序列的案件包中沒有發(fā)現(xiàn)錯誤。車輛規(guī)模大小是0.3米,兩個規(guī)模汽車所需的距離不到l.O m,結果是合理的。否則,對于通信序列的命令就會改變。任意時間,它驗證的通信序列是到底是什么改變了。溝通序列修改的結果,見圖8,從源字段收到的數(shù)據(jù)包在RCS檢查。它表明,溝通序列在沒有錯誤情況下也改變了。 圖7:無線通信系統(tǒng)的實現(xiàn) 圖8:驗證過程的設置5. 結 論 在這項研究中,無線通信系統(tǒng)車輛排實驗通過試驗臺實現(xiàn)。使用低投短程和大規(guī)模混合集成帶射頻收發(fā)器和一個%位單片機,無線通信系統(tǒng)它在適合條件的實驗中,現(xiàn)實和性能已被確認的。使用可中斷單片機的定時器,保證了有效地實時操作。事實上,通信序列命令應根據(jù)對車輛的傳輸狀態(tài)來變化。在未來的工作中RCS保持監(jiān)控車輛的狀態(tài)的功能。在這項研究中無線通信系統(tǒng)他會安裝在每個車輛和RCS的試驗臺實現(xiàn),并將有 效用于開發(fā)和驗證的一個品種車輛排控制策略和序列調度算法。圖9:命令改變序列的結果引 用1P.Varaiya,“智能汽車智能道路:問題控制,”IEEE自動控制,38卷1號,195 - 207頁2S.E . Shladover,C . A . Desoer, J.k亨德里克,人工智能。Tomizuka,J . Walrand,WBzhang,D.H.McMahonhPeng,Sheikholeslam,N . McKeown,“自動車輛控制的發(fā)展路徑程序”,在交易車輛 IEEE技術卷。40歲,1號,114 - 130頁。3 D. Swaroop, J. K. Hedrick “恒間距、智能車隊”的策略在自動化高速公路系統(tǒng),動態(tài)系統(tǒng),測量和控制卷。121、462470頁。4 H. S. Song, T. hl. Kim, and J. W. Choi “通過遠程控制站開發(fā)車輛縱向連排控制試驗臺,“2002年國際會議控制、自動化和系統(tǒng)學報,1039 - 1042頁5 Choi, J. W., Fang, T. H., Kwong, S., and Y. H. Kim“通過編碼器遙控排合并-通信網(wǎng)絡的估計量序列算法,“IEEE工業(yè)電子、50卷1號,2003年。30-36頁。161 J. W. Choi and T. H. Fang 最優(yōu)通信序列排用于遠程控制的一個領頭車,”出現(xiàn)在2003在控制應用IEEE會議,20037 -, RFW-102 ISM llansceiuer Chipset, RFW有限公司., 2002181 -, RFW-DlOO Standard Interface, RFW有限公司., 20029 -, ATmegalGlL, Rev.l228c-AVR-O8/02, AtmelCo., 200210立式高速火焰噴涂機床設計Design Of Vertical HVOF Machine學 院：機械工程學院專 業(yè) 班 級：機械設計制造及其自動化摘 要高速火焰噴涂技術（HOVF）是一種可在零部件表面高效率地形成涂層的工藝方法，該方法具有火焰速度高、涂層結合強度高、致密性好、耐磨等優(yōu)點。本課題主要是對立式高速火焰噴涂機床進行機械結構設計，依據(jù)技術要求，給出機床的總體設計方案，并完成包括進給機構及主要零部件等的繪制。整機主要包括橫縱向進給機構、立柱、底座、工作臺等主要部件。其中所有進給機構均采用滾珠絲杠螺母副進行傳動，并由伺服電機進行驅動。噴槍安裝在縱向工作臺上，并采用重錘平衡機構保持平衡，使其升降輕便。本文介紹了高速火焰噴涂機床的組成，全面闡述了高速火焰噴涂機床的結構及設計特點，論述了采用伺服電機和滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點。詳細介紹了高速火焰噴涂機床的結構設計及其校核，另外匯總了有關技術參數(shù)。其中著重介紹了滾珠絲杠的原理及其選用原則，系統(tǒng)地對滾珠絲杠生產、應用等環(huán)節(jié)進行了介紹。包括種類選擇、參數(shù)選擇、精度選擇、循環(huán)方式選擇、與主機匹配的原則等。關鍵詞：熱噴涂；高速火焰噴涂；滾珠絲杠；伺服電機AbstractHigh velocity oxy-fuel (HOVF) technologyis is a process method in the surface of parts efficiently forming coating, the method has the advantages of high flame speed, high strength, high density, good abrasion resistance, etc. This topic is mainly on vertical HVOF machine tool mechanical structure design, based on technical requirements, given the machines overall design, and complete including drawing feeding mechanism and major components and the like. Entire machine including horizontal and vertical feed mechanism, column, base, table and other major components. Wherein all feed mechanism are ball screw drive nut carried by the servo motor drive. Gun mounted on the longitudinal table and lifting of weights balancing mechanism to make it light.This article describes the composition of the high-speed flame spraying machine, a comprehensive exposition of the structure and design features of the high-speed flame spraying machine, discusses the advantages of using servo motor and ball screw nut pairs. Details of the HVOF structural design and verification tools, in addition to a summary of the technical parameters. Which focuses on the principles and selection principles of the ball screw, ball screw system to production, application and other aspects were introduced. Including species selection, parameter selection, precision selection, circulation mode selection, principles and host matches and the like.Keywords：Thermal Spray;HVOF;Ball screw; Servo motor目錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 高速火焰噴涂簡介11.2 高速火焰噴涂的發(fā)展現(xiàn)狀11.3 立式高速火焰噴涂機床設計的選題意義51.4 課題研究內容61.5 本章小節(jié)6第2章 立式高速火焰噴涂機床的總體機械設計72.1 機床的設計要求72.2 設計方案72.3 本章小節(jié)9第3章 進給伺服系統(tǒng)的設計與計算103.1 進給伺服系統(tǒng)的設計要求103.2 滾珠絲杠的特點113.3 絲杠的計算123.3.1 滾珠絲杠副的導程計算123.3.2 滾珠絲杠副的載荷計算133.3.3 確定允許最小螺紋低經(jīng)143.3.4 確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號153.4 伺服電機的選擇153.4.1 基本原則153.4.2 額定轉速的選擇163.4.3 慣量匹配163.4.4 電機選擇173.3.5 慣量匹配驗算173.3.6 速度的驗算173.5 滾珠絲杠副的安全使用183.5.1 潤滑183.5.2 防塵183.5.3 使用183.5.4 安裝183.6 聯(lián)軸器的選擇193.7 Y軸和Z軸滾珠絲杠及伺服電機的選擇193.8 伺服進給系統(tǒng)結構圖的設計203.9 本章小節(jié)22第4章 主要零部件設計234.1 床身結構的設計234.1.1 床身設計的基本要求234.1.2 床身的結構設計244.2 導軌的設計254.2.1 導軌的設計要求254.2.2 導軌的結構設計254.2.3 導軌的防護及潤滑284.3 工作臺的設計294.4 本章小節(jié)29第5章 結論30參考文獻31致謝33V本科生畢業(yè)設計（論文）第1章 緒論1.1 高速火焰噴涂簡介高速火焰噴涂(high velocity oxy-fuel，簡稱HOVF)是在火焰噴涂的基礎上發(fā)展起來的熱噴涂技術1，其出現(xiàn)促進了熱噴涂技術的發(fā)展，擴大了熱噴涂的應用范圍2,3，與其他技術相比，有許多優(yōu)越性4。它是利用丙烯、天然氣、煤油5等燃料和氧氣在燃燒室或特殊噴嘴中燃燒產生高溫，將涂料融化或半融化，經(jīng)加速撞擊在被加工體表面沉積形成涂層。從表1-1可以看出，高速火焰噴涂較其它表面噴涂工藝擁有更高的結合強度和硬度，孔隙率及氧化物含量較低等特點。由于HVOF噴槍所產生的粉末顆粒速度相對于其他熱噴涂方法的顆粒速度有明顯提高,使得粉末顆粒從進入噴槍到噴涂至工件表面，進而撞擊基體表面形成涂層的整個過程得到改善6。表1-1 高速火焰噴涂涂層與其它表面噴涂工藝涂層性能比較7工藝結合強度厚度孔隙率氧化物含量硬度應力電弧線材噴涂2040 Mpa5%3%中低火焰線材噴涂1030 Mpa10%5%低中火焰粉末噴涂1030 Mpa10%5%低中等離子噴涂3050 Mpa 3%1%中高HOVF70100 Mpa5 mm1%1%高中冷噴涂3050 Mpa10 mm1%1%高高 HOVF技術的主要特點有:(1) 火焰速度高，可達1500/s以上8,9,10，可將噴涂粒子加速到300500/s 11；(2) 溫度比等離子噴涂低很多，約276012，可有效防止噴涂過程中粒子的氧化，特別適合噴涂加熱后易于分解的金屬陶瓷涂層；(3) 涂層的致密性好，結合強度高(大于70MPa)13,14，耐磨性能優(yōu)越。1.2 高速火焰噴涂的發(fā)展現(xiàn)狀HVOF技術是在上世紀80年代初期，由美國Borwning公司開發(fā)成功，并且先以JET-KOTE（圖1-1）為商品推出。經(jīng)過幾年的系統(tǒng)開發(fā)，該技術的優(yōu)點逐漸被接受和認識。由此，世界上發(fā)達國家，投入了大量的財力對高速火焰噴涂技術進行研究開發(fā)。于上世紀八十年代末九十年代初期，先后又有數(shù)種高速火焰噴涂系統(tǒng)開發(fā)成功，并投放入市場。如射流槍(J-Gun)，沖鋒槍(Top-Gun)，金剛石射流(Diamond-Jet)，高速空氣燃料系統(tǒng)(HVAF,HighveloeityAir-Fue)，連續(xù)爆炸噴涂(CDS，ContinuouSDetonation Spraying)，等。如圖1-2是目前國際上流行的主要超音速火焰噴槍結構示意圖，其結構是參照火箭發(fā)動機的原理設計的15。燃氣532141噴涂槍；2冷卻水；3控制箱；4送粉器；5氣體供給圖1-1 JET-KOTE 高速燃氣噴涂系統(tǒng)示意圖a擴散型噴嘴；b收劍型噴嘴；c前端細圓筒噴嘴；d多段噴嘴；e無噴嘴；f前端細圓筒噴嘴 圖1-2目前國際上流行的主要超音速火焰噴槍結構示意圖161994年,這種設備日本有60多套，歐洲大約有120套，其中德國大約有30套，1995年在日本神戶召開的第14屆熱噴涂國際會議上，以HVOF為主題的論文就達到40篇17。在九十年代初期，高速火焰噴涂設備在熱噴涂市場中所占的比例約為3%，到了2000年，該比例達到約25%18。據(jù)英國Metallisatio有限公司稱，高速火焰噴涂設備在熱噴涂市場上越來越熱銷。Metallisatio公司認為高速火焰噴設備越來越受到那些尋求耐磨性能更好或耐腐蝕性能的涂層的工程師們的歡迎，因為相對于那些采用較熟悉的常規(guī)噴涂工藝，如: 等離于噴涂、火焰噴涂和電弧噴涂等制成的涂層來說，高速火焰噴涂制成的涂層硬度更高、致密度會更好一些19。Fusion公司現(xiàn)已關閉電鍍Cr生產線而轉向HVOF噴涂，因為這種涂層具有高韌性和高結合強度，完全可以適應部件服役時的彎曲情況。公司總裁Stratton Gillis稱，高速火焰噴涂的費用可與電鍍鉻的價格相競爭，尤其對于大型部件或外形復雜的部件是十分經(jīng)濟的方法。該公司的其它應用還包括化工廠軸承密封區(qū)域聯(lián)接配合件、離心壓縮機轉子和推進軸承配合件等的修復20。到目前為止，我國己陸續(xù)從國外購進了幾臺HVOF設備，如上海的司太立公司引進了美國Stelhte公司的Jet-Kote高速火焰噴涂設備，中國有色金屬研究總院引進了Diamond-Jet系統(tǒng)，鞍山鋼鐵公司引進了Top-Gun系統(tǒng)。此外,西安交通大學于1995年已研制成功了我國自己的HVOF系統(tǒng)(CH-2000)，長安大學、沈陽工業(yè)大學、裝甲兵工程學院、武漢材料保護研究院、北京鋼鐵研究總院、北京欽得新工藝材料有限公司等幾家單位也都在進行這方面研究21。美國近年來在航空發(fā)動機部件如壓縮機葉片，軸承套等上使用HVOF技術已經(jīng)基本實現(xiàn)了標準化，可完全取代以前使用的爆炸噴涂層，旨在降低成本22。英國在氣輪機使用HVOF技術在第一級靜葉片上效果很好，可取代昂貴的電子束物理氣相沉積和低壓等離子噴涂層。美國、德國、法國等國家在冶金行業(yè)中大量使用熱浸鍍鋅槽、擠壓輥輪中的有色金屬及沉沒輥二次加工軋輥等應用高速火焰噴涂技術，使其壽命明顯提高23。日本鋼鐵工業(yè)應用HVOF噴涂修復退火爐輥，修復率從80年代中期的30%上升到90年代后期的80%，而帶鋼因結瘤等引起的次品率則由85%下降到零24。國際上著名的熱噴涂設備生產公司普萊克斯表面技術公司推出的JP-5000、JP-8000型高壓HVOF系統(tǒng)是當前國際上最為暢銷的HOVF系統(tǒng),目前在國際上已有超過500臺的在役量，這是其他HVOF系統(tǒng)無法比擬的25。其中JP-5000系統(tǒng)的5100型CORNOA控制臺，是一閉環(huán)、全自動控制的控制臺,其外形如下圖1-3所示。1- 冷卻水回路； 2-液體燃料回路；3-氧氣回路；4-送載氣回路圖1-3 JP-8000系統(tǒng)的8100型HVOF系統(tǒng)控制臺外形圖1.3 立式高速火焰噴涂機床設計的選題意義高速火焰噴涂機床作為火焰噴涂工藝的載體，其主要功能是在高速火焰噴涂生產過程中，控制整個噴涂過程，同時還可以通過控制噴槍的速度和噴槍到工件表面距離，從而實現(xiàn)對噴涂寬度和厚度的控制，達到滿足不同性能材料的噴涂要求，最終噴涂出滿足簡單或者極端條件應用需求的涂層。高速火焰噴涂技術是一種比較新型技術，而高速火焰噴涂設備也隨著微控制技術的不斷革新，在不斷地發(fā)生變化。研究和設計出穩(wěn)定性好、快速性好、可靠性高和易操作的高速火焰噴涂機床是生產和發(fā)展的需要。1.4 課題研究內容本課題主要是對立式高速火焰噴涂機床進行機械結構設計，依據(jù)技術要求，確定機床的總體設計方案，并對其主要結構進行設計,完成橫縱向進給機構及床身、滑座、立柱、工作臺等主要零部件的繪制。1.5 本章小節(jié)本章主要講述了高速火焰噴涂技術發(fā)展趨勢及其相關知識，包括熱噴涂的類型，高速火焰噴涂設備的組成部分和工作原理。第2章 立式高速火焰噴涂機床的總體機械設計2.1 機床的設計要求根據(jù)設計要求及常用機床性能，列出以下立式高速火焰噴涂機床主要參數(shù)，用于方案擬定。工作臺尺寸：600橫向X軸加工范圍Lx=300，工件線速度030m/min橫向Y軸加工范圍Ly=500要求性能穩(wěn)定，精度較高，高速高效，結構簡單可靠，可用于噴涂板材以及多種工件。2.2 設計方案整機分為床身、基座、立柱、滑座、主軸箱、工作臺、三軸進給驅動機構機械部分?？傃b圖如圖2-1所示。圖2-1 立式高速火焰噴涂機總裝圖床身是機床設計的基礎，床身的尺寸設計影響著機床的設計，而且設計的合理性直接影響到機床的剛度。床身用來固定和支撐機床上的各個部件，頂面有供滑座移動的導軌?；脑O計是在床身完成后完成的，而立柱安裝在床身一側，按照主軸的中心盡量貼近橫梁上的導軌面為原則，并把Z軸驅動安裝位置設計在立柱上，有效地減輕滑座的重量。因滾珠絲杠傳動效率高，摩擦力小，精度高，三軸進給驅動機構均采用滾珠絲杠螺母副將。這樣設計使可以機床的整體進給性能得以協(xié)調，各軸的進給力和進給速度得到了最佳匹配。驅動電機采用永磁同步交流伺服電機，其特點是可以通過軟件簡單精準的對速度、轉矩進行控制，將伺服系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最大，其伺服驅動器連接圖如圖2-1。圖2-2 伺服驅動器連接圖噴槍的上下垂直運動Z軸同樣采用滾珠絲杠副傳動。關于Z 軸的安全問題，首先選用帶電磁剎車的伺服電動機，其次為防止?jié)L珠螺母自轉引起噴槍機械式下垂，使噴槍升降更輕便，采用了重錘平衡機構。2.3 本章小節(jié)本章主要講解了立式高速火焰噴涂機床的總體方案設計，其主要內容為機械部分的設計，根據(jù)所給要求制定出了總體設計方案。第3章 進給伺服系統(tǒng)的設計與計算3.1 進給伺服系統(tǒng)的設計要求機床的位置調節(jié)對進給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。其中在靜態(tài)設計方面有： (1)能夠克服摩擦力和負載； (2)很小的進給位移量； (3)高的靜態(tài)扭轉剛度； (4)足夠的調速范圍，滿足快進和工進的需要； (5)進給速度均勻，在速度很低時，無爬行現(xiàn)象。在動態(tài)設計方面的要求有： (1)具有足夠的加速和制動轉距，以便快速地完成啟動和制動過程。 (2)具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意地表面質量； (3)負載引起的軌跡誤差盡可能小。對于數(shù)控機床機械傳動部件則有以下要求： (1)被加速的運動部件具有較小的慣量； (2)高的剛度； (3)良好的阻尼； (4)傳動部件在拉壓剛度、扭轉剛度、摩擦阻尼特性和間隙等方面具有盡可能小的非線性。伺服系統(tǒng)總體設計方案如圖3-1。圖3-1 伺服系統(tǒng)總體設計方案3.2 滾珠絲杠的特點在機床的設計中，滾珠絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉運動轉化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設備和精密儀器26。 滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。滾珠絲杠的特點：(1)與滑動絲杠副相比驅動力矩為1/3由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動，所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅動力矩達到1/3以下，即達到同樣運動結果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。(2)高精度的保證滾珠絲杠副是用世界最高水平的機械設備連貫生產出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質管理體制使精度得以充分保證。 (3)微進給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進給。(4)無側隙、剛性高滾珠絲杠副可以加預壓，由于預壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內通過給滾珠加預壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。(5)高速進給可能滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。滾珠絲杠副的精度是影響機床的定位精度及重復定位精度的最主要的因素。為了在機床的設計中更合理的選用滾珠絲杠副，使其充分發(fā)揮效能，必須進行一系列的計算。3.3 絲杠的計算3.3.1 滾珠絲杠副的導程計算工作臺橫向X軸行程300mm，速度為030m/min，伺服電機最大轉速為3000r/min,，算得其導程為： (3-1)式中: Ph絲杠導程，mm；vmax工件最大速度，m/min；inmax電機最大轉速，r/min。3.3.2 滾珠絲杠副的載荷計算(1)最小載荷 機床空載時滾珠絲杠副的傳動力，如工作臺重量引起的摩擦力 (3-2)式中: Fmin最小載荷，N；f摩擦力系數(shù)；G滑座及工作臺重力，N。(2)最大載荷選機床承受最大負荷時滾珠絲杠的傳動力。如機床切削時，切削力在滾珠絲杠副軸向的分力與導軌摩擦力之和即為Fmax（這時導軌摩擦力是由工作臺、工件、夾具三者總的重量以及切削力在垂直導軌方向的分量共同引起的）。 (3-3)式中: Fmax最大載荷，N；Fc夾具重量，N；Fp工件重量，N。(3)平均載荷平均載荷為： (3-4) (4)當量載荷工作臺進給速度為030m/min，故平均轉速為： (3-5)絲杠的工作壽命取為10000h。故： (3-6)當量動載荷 (3-7)式中:fw負荷系數(shù)；fa精度系數(shù)。3.3.3 確定允許最小螺紋低經(jīng)絲杠要求預拉伸，取兩端固定的支承形式 (3-8)式中:最大軸向形變量，um；L行程，mm；F0靜摩擦力，N。3.3.4 確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號查機械設計師手冊，選型號為JCS3210-4的絲杠。額定動載荷為。符合要求。絲杠直徑為32mm，導程10mm。滾珠絲桿及螺母副結構如圖4-1。圖4-1滾珠絲桿及螺母副結構圖3.4 伺服電機的選擇3.4.1 基本原則 (1) 考慮電動機的主要性能（啟動、過載及調速等）、額定功率大小、額定轉速及結構形式等方面要滿足生產機械的要求。 (2) 在以上前提下，優(yōu)先選用結構簡單、運行可靠、維護方便又價格合理的電動機。 (3)安裝方式：立式和臥式(4)防護方式：開啟式、封閉式、防護式、防暴式。 (5)額定電壓 交流380220V，或根據(jù)需要配變壓器。 3.4.2 額定轉速的選擇 根據(jù)生產機械的具體情況來選擇要求重復、短時、正反轉工作的生產機械，除應選擇滿足工藝要求的電動機額定轉速外，還要保證生產機械達到最大的加、減速度的要求而選擇最恰當?shù)貍鲃友b置，以達到最大生產率或最小損耗的目標。一般都是直接傳動，而不是減速器。 3.4.3 慣量匹配工件和工作臺的最大質量為3000kg,折算到電動機軸，其慣量為 (3-9)式中:m工件和工作臺的重量，kg；v速度，m/s；w角速度，rad。絲杠慣量：絲杠直徑32mm，決定長度為920mm。 (3-10)式中:d0絲杠直徑，mm；l絲杠長度，mm；密度，取7.85103kg/m3。負載慣量為： (3-11)最大切削負載轉矩： (3-12)3.4.4 電機選擇選伺服電機SM110-040-30LFB：最高轉速：3000；額定轉距：4；轉子慣量：0.6510-3；功率：1.2kw；重量：5.2kg。3.3.5 慣量匹配驗算 (3-13) (3-14)慣量滿足匹配要求。3.3.6 速度的驗算高速長絲杠工作時可能發(fā)生共振，因此驗算其不會發(fā)生共振的最高轉速ncr。 (3-15)絲杠平均轉速navncr，因此不會發(fā)生共振。3.5 滾珠絲杠副的安全使用3.5.1 潤滑 為使?jié)L珠絲杠副充分發(fā)揮機能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑的方式主要有以下兩種： (1)潤滑脂 潤滑脂的給脂量一般是螺母內部空間容積的1/3，滾珠絲杠副出廠時在螺母內部已經(jīng)加注鋰基潤滑脂。 (2)潤滑油 運動粘度28.574cst(400T)的潤滑油，給油量隨使用條件等的不同而有所變化。 3.5.2 防塵 滾珠絲杠與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨損，成為破損的原因。因此，考慮有污物異物進入時，必須采用防塵裝置，將絲杠軸完全保護起來。另外，如沒有異物，但有浮沉時可以在滾珠螺母兩端增加防塵圈。3.5.3 使用滾珠絲杠副在使用時應注意以下事項： (1)滾珠螺母應在有效行程內運動，必要時在行程兩端配置限位，以免螺母約程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。 (2)滾珠絲杠副由于傳動效率高，不能自鎖，在用于垂直方向傳動使，如部件重量未加平衡，必須防止傳動停止或電機失電后，因部件自重而產生的逆?zhèn)鲃印?3)滾珠絲杠副正常工作環(huán)境溫度為60C。 3.5.4 安裝 滾珠絲杠副在安裝時應注意以下事項： (1)滾珠絲杠副僅用于承受軸向載荷。徑向載荷、彎矩會使?jié)L珠絲杠副產生附加表面接觸應力等負荷，從而造成絲杠的永久性破壞。因此，滾珠絲杠副安裝到機床時，應注意絲杠的軸線必須和其配套導軌的軸線平行，機床的兩端軸承座與螺母座必須三點成一線； 安裝螺母時，應盡量靠近支撐軸承； 同時，安裝支撐軸承時，應盡量靠近螺母安裝部位。 (2)滾珠絲杠安裝到機床時，盡量不要把螺母從絲杠上卸下來，如必須卸下來時要使用輔助套，否則裝卸時滾珠有可能脫落。螺母裝卸時應注意輔助套外徑應小于絲杠底徑0.10.2 mm；輔助套早使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩；裝卸時，不可使用過大力以免螺母損壞；裝入安裝孔時要避免撞擊和偏心。3.6 聯(lián)軸器的選擇 已知：電動機輸出軸D=24mm 絲杠輸入軸d=22mm (3-15)由機械設計表14-1查得KA=1.5 (3-16)從JB/T 9147-1999中查得SZL-02-24/22雙錐套膜片彈性聯(lián)軸器。公稱轉矩：80；許用轉速：5000r/min；軸孔直徑：10mm，32mm。3.7 Y軸和Z軸滾珠絲杠及伺服電機的選擇(1)Y軸滾珠絲杠HJG2065-3：額定動載荷：Ca=9kN；絲杠直徑為：20mm；導程：5mm。伺服電機SM110-060-20LFB：最高轉：2000； 額定轉距：6；轉子慣量：110-3；功率：1.2kw；重量：6.4kg。(2)Z軸滾珠絲FFZD3205 -3：額定動載荷：Ca=11.3kN；絲杠直徑為：32mm；導程：5mm。伺服電機：SM110-050-30LFB；最高轉速：3000； 額定轉距：6；轉子慣量：0.8210-3；功率：1.5kw；重量：5.8kg。3.8 伺服進給系統(tǒng)結構圖的設計 由以上的分析計算可以設計出伺服進給系統(tǒng)的機構如圖3-23-4所示。圖3-2 伺服進給系統(tǒng)結構圖（主視圖）圖3-3 伺服進給系統(tǒng)結構圖（左視圖）圖3-4 伺服進給系統(tǒng)結構圖（俯視圖）3.9 本章小節(jié)本章主要講述了進給伺服系統(tǒng)的基本要求和進給伺服系統(tǒng)的設計要求，按照要求選擇滾珠絲杠、伺服電機，并進行伺服進給系統(tǒng)結構圖的設計。第4章 主要零部件設計4.1 床身結構的設計4.1.1 床身設計的基本要求機床的床身是整個機床的設計基礎，一般用來放置導軌，主軸箱等重要部件。為了滿足機床高速度、高精度、高生產率、高可靠性和高自動化程度的要求，立式高速火焰噴涂機床應有高的靜、動剛度，更好的抗振性。 對立式高速火焰噴涂機床的床身主要在以下3 個方面提出了更高的要求： (1)較高的精度和精度保持性 在床身上有很多安裝零部件的加工面和運動部件的導軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長時間保持。另外，機床在加工時，所有的靜、動載荷最后往往都傳到床身上，所以，床身受力很復雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對運動精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術要求。 (2)應具有足夠的靜、動剛度 靜剛度包括：床身的自身結構剛度、局部剛度和接觸剛度，都應該采取相應的措施，最后達到有較高的剛度-質量比。動剛度直接反映機床的動態(tài)性能，為了保證機床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動及自激振動的能力，可以通過適當?shù)脑黾幼枘?、提高固有頻率等措施避免共振及因薄壁振動而產生噪音。 (3)較好的熱穩(wěn)定性 對高速火焰噴涂機床來說，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個突出問題，必須在設計上要做到使整機的熱變形小，或使熱變形對加工精度的影響小。熱變形將直接影響機架的原有的精度，從而是產品精度下降，如立軸矩臺平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導軌的機架，由于導軌面與底面存在溫差，在垂直平面內導軌將產生中凸或中凹熱變形。因此，床身結構設計時應使熱變形盡量小。 床身機架設計的一般要求 ：(1) 在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應要求輕、成本低； (2) 抗振性好。把受迫振動振幅限制在允許范圍內； (3) 躁聲?。?(4) 溫度場分布合理，熱變形對精度的影響??； (5) 結構設計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機械加工； (6) 結構力求便于安裝與調整，方便修理和更換零部件； (7) 有導軌的機架要求導軌面受力合理、耐磨性良好； (8) 造型既適用經(jīng)濟，又美觀大方。4.1.2 床身的結構設計 根據(jù)機床的類型不同，床身的結構形式有各種各樣的形式。例如數(shù)控車床床身的結構形式有平床身、斜床身、平床身斜導軌和直立床身等四種類型。 另外，斜床身結構還能設計成封閉式斷面，這樣大大提高了床身的剛度。數(shù)控鉆銑床、加工中心等這一類數(shù)控機床的床身結構與數(shù)控車床有所不同。例如加工中心的床身有固定立柱式和移動立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形床身和前后床身分開組裝的T形床身。所謂T形床身是指床身是由橫置的前床身和與它垂直的后床身組成。整體式床身，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來很大不便，尤其是大中型機床的整體床身，制造時需要大型設備。而分離式T形床身，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后床身聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的床身，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。 機床的床身通常為箱體結構，合理設計床身的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結構可以在較小質量下獲得較高的靜剛度和適當?shù)墓逃蓄l率。床身肋板一般根據(jù)床身結構和載荷分布情況進行設計，滿足床身剛度和抗振性要求，V形肋板有利于加強導軌支承部分的剛度；斜方肋和對角肋結構可明顯增強床身的扭轉剛度，并且便于設計成全封閉的箱形結構。 此外，還有縱向肋板和橫向肋板，分別對抗彎剛度和抗扭剛度有明顯效果；米字形肋板和井字形肋板的抗彎剛度也較高，尤其是米字形肋板更高。 床身結構設計時，應盡量避免薄壁結構并簡化表面形狀。根據(jù)設計的具體情況及要求，床身的結構如圖4-1。圖4-1 床身結構4.2 導軌的設計4.2.1 導軌的設計要求當運動件沿著絲杠作直線運動時，導軌起支承和導向的作用，即支承和保證運動件在外力的作用下，沿給定的方向進行直線運動。對導軌的要求如下：(1)一定的導向精度。導向精度是指運動件沿導軌移動的直線性，以及它與有關基面間的相互位置的正確性。(2)運動輕便平穩(wěn)。工作時，應輕便省力，速度均勻，低速時應無爬行現(xiàn)象。(3)良好的耐磨性。導軌的耐磨性是指導軌長期使用后，能保持一定的使用精度。導軌在使用過程中要磨損，但應使磨損量小，且磨損后能自動補償或便于調整。(4)足夠的剛度。運動件所受的外力，是由導軌面承受的，故導軌應有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導軌面寬度，以降低導軌面比壓。設置輔助導軌，以承受外載。(5)溫度變化影響小。應保證導軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。(6)結構工藝性好。在保證導軌其它要求的條件下，應使導軌結構簡單，便于加工、丈量、裝配和調整，降低本錢。4.2.2 導軌的結構設計(1)導軌的基本形式三角形導軌：該導軌磨損后能自動補償，故導向精度高。它的截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110120）；為進步導向性，采用較小的頂角（60）。假如導軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導軌面。矩形導軌：優(yōu)點是結構簡單，制造、檢驗和修理方便；導軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應用廣泛。但它的導向精度沒有三角形導軌高；導軌間隙需用壓板或鑲條調整，且磨損后需重新調整。燕尾形導軌：燕尾形導軌的調整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調節(jié)各面的間隙，且高度小，結構緊湊；但制造檢驗不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場合。圓形導軌：制造方便，外圓采用磨削，內孔珩磨可達精密的配合，但磨損后不能調整間隙。為防止轉動，可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場合。(2)常用導軌組合形式三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導軌為導向面，導向精度較高，而平導軌的工藝性好，因此應用最廣。這種組合有V-平組合、棱-平組合兩種形式。V-平組合導軌易儲存潤滑油，低、高速都能采用；棱-平組合導軌不能儲存潤滑油，只用于低速移動。為使導軌移動輕便省力和兩導軌磨損均勻，驅動元件應設在三角形導軌之下，或偏向三角形導軌。如圖4-2。圖4-2 三角形和矩形組合矩形和矩形組合：承載面和導向面分開，因而制造和調整簡單。導向面的間隙用鑲條調整，接觸剛度低。如圖4-3。圖4-3矩形和矩形組合雙三角形導軌：由于采用對稱結構，兩條導軌磨損均勻，磨損后對稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導向精度高，但工藝性差，四個表面刮削或磨削也難以完全接觸，假如運動部件熱變形不同，也不能保證四個面同時接觸，故不宜用在溫度變化大的場合。(3)間隙調整為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠刮研來保證，要廢很大的勞動量，而且導軌經(jīng)過長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調整，故導軌應有間隙調整裝置。矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調整它的底面間隙，其方法有：刮研或配磨下壓板的結合面；用螺釘調整鑲條位置；改變墊片的片數(shù)或厚度等。如圖4-4所示。在水平方向上，常用平鑲條或斜鑲條調整它的側面間隙。如圖4-5所示。圓形導軌的間隙不能調整。a-刮研下壓板的結合面；b-用螺釘調整鑲條位置；c-改變墊片的片數(shù)或厚度圖4-4 垂直方向的間隙調整方法圖4-5垂直方向的間隙調整方法(4)導軌結構根據(jù)設計的具體情況及要求，導軌的結構如圖4-6。4-6導軌結構4.2.3 導軌的防護及潤滑導軌潤滑的主要目的是減小摩擦和磨損以防止過熱破壞其內部結構，影響導軌副的運動性能。本設計同一采用鋰基潤滑脂潤滑。 導軌的防護是防止或減少導軌副磨損、延長導軌壽命的重要方法之一。防護裝置已有專門工廠生產，可以外購。導軌的防護方法很多，有刮板式、卷簾式、伸縮式（包括軟式皮囊式和疊層式）等，對于噴涂機床，大都采用折疊式防護罩。折疊式防護罩用人造革，浸聚氨基甲酸脂橡膠的緹滌綸，以聚酰氨基為基體的合成薄膜材料折疊成風箱，再襯以高壓紙板，牛皮紙板等。制造簡單，剛性較差。方角折疊剛性較好，適用于水平導軌。斜角折疊制造簡單，外形美觀，適用于垂直導軌。 提高折疊式防護裝置壽命的措施主要有：（1）提高組合式風箱接縫強度； （2）保證風箱有正確的導向； （3）采用耐磨材料。4.3 工作臺的設計本題目已給出了工作臺的尺寸為，由此可以確定T型槽的數(shù)目為3個且應用的是滑動導軌，由此可設計出工作臺的結構如圖4-7。圖4-7 工作臺結構4.4 本章小節(jié)本章主要講述了床身的結構特點，導軌的設計要求及其結構特點和最終的選擇的類型，工作臺的結構。第5章 結論本文對立式高速火焰噴涂機床進行了全面地論述，分析了本設計的必要性。機床總體采用立式加工結構，并可以通過橫向和縱向的進給來實現(xiàn)對板材零件表面的均勻噴涂。主要研究成果總結如下:(1)對床身、導軌、工作臺等進行設計，如改進材料、合理選擇結構、防護及潤滑方式，增加了其使用壽命，提高工作效率;(2)三軸進給系統(tǒng)均采用滾珠絲杠螺母副將電機的旋轉運動轉化成直線運動，其傳動精度高，運動平穩(wěn)同步性好等特點不僅完成了進給任務，而且還使系統(tǒng)操作更為方便；(3)對滾珠絲杠進行設計，按要求合理的選擇伺服電機，使其較好的實現(xiàn)了設計要求，基本達到了設計目的。參考文獻1 王引真，石建穩(wěn)，李小龍超音速火焰噴涂技術的現(xiàn)狀及展望J 材料導報，2004，18(F10): 1861882 師昌緒，徐濱士，張平等 21世紀表面工程的發(fā)展趨勢J中國表面工程，2001，14(1):273 李哲. 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