1174激光雕刻机结构设计.doc

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1、图书分类号：密 级：毕业设计(论文)激光雕刻机结构设计A STRUCTURAL DESIGN OF LASER ENGRAVING MACHINE学生姓名李文龙学院名称机电工程学院 学号20090604114专业名称机械设计制造及其自动化指导教师张磊2013年05月22日 徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名

2、： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要激光雕刻加工是以数控技术为基础，以激光为加工媒介，加工材料在激光照射下瞬间熔化

3、和气化，从而达到加工的目的。激光加工与材料表面没有接触，不受机械运动影响，表面不会变形。具有加工精度高，速度快，应用领域广泛的特点。本文设计了一种基于同步带传动的激光雕刻机的机械结构，同步带是许多机电一体化设备的基本部件。激光雕刻机通常由导轨座、滑块、工作台、同步带，以及步进电机等部件构成。在整个设计的过程中，利用机械制图和机械设计手册，设计出激光雕刻机的整体结构。通过CAD软件绘制出相应的机械图纸。近年来随着计算机图像处理，计算机图形等在激光领域的应用，而且由于其具有加工对象广、变形小、精度高、雕刻速度快、操作方便、自动化加工等显著优点，对提高产品质量和劳动生产率、实现加工过程自动化、消除污

4、染、减少材料消耗等的作用愈来愈重要。因而，本文的研究有重要的应用价值。关键词 激光雕刻机；同步带；步进电机；工作台AbstractLaser engraving machine depends on the NC technique and laser processing media, engraves materials under laser irradiation instantaneous melting and evaporation. Laser processing is able to accomplish the machining process without touc

5、hing the surface of materials, not affected by mechanical motion, not cause the surface deformation. It is characterized by high accuracy, high speed and extensive domain.The design of a mechanical structure of laser engraving machine is based on synchronous belt transmission. The synchronous belt i

6、s one of most important electromechanical integration equipments. Laser engraving machine usually consists of guide rail seat, slider, workbench, synchronous belt and a stepper motor, etc. During the whole design process, a laser engraving machine structure has been completed by the mechanical drawi

7、ng and mechanical design manuals. Then the corresponding mechanical drawings have been done through CAD software. In recent years, with the development of the computer image processing, computer graphics in the laser processing fields, and due to the advantages of wide processing object, little defo

8、rmation, high precision, fast carving, convenient operation, laser processing is playing a more important role to improve product quality and productivity. Laser machining is capable of process automation, eliminating pollution and reducing the material consumption. Thus, this article has very impor

9、tant application significance. Keywords Laser engraving machine synchronous belt a stepper motor workbench目 录摘要IABSTRACTII目 录I1 绪论11.1 激光雕刻机研究的背景及意义11.2 激光雕刻机的原理及雕刻方法11.3 激光雕刻机的特点及发展现状21.4激光雕刻机的内容和设计要求22 激光雕刻机总体结构设计42.1 激光雕刻机设计要求42.2 确定总体方案42.3 激光雕刻机的组成63 激光雕刻机标准件选择与计算83.1 X轴向机械传动部件的选择83.1.1 X轴向导轨的选

10、择83.1.2 X轴向步进电机的选择93.1.3 X轴向同步带及带轮的选择113.2 Y轴向机械传动部件的选择173.2.1 Y轴向导轨的选择173.2.2 Y轴向电动机的选择173.2.3 Y轴向同步带的选择183.3 轴承的选择203.3.1 轴承的选择204 激光雕刻机非标准件结构设计224.1 轴的设计224.1.1 轴的简介224.1.2轴的设计计算224.1.3轴和轴承的配合设计234.2 步进电机支撑架的设计254.3 X轴向横梁与导轨副的联接设计274.4 联轴器的设计284.5 X轴向导轨副和同步带联接设计29总结与展望31研究工作总结31展望32致谢33参考文献341 绪论

11、1.1 激光雕刻机研究的背景及意义 我国激光技术已有40 多年的发展历史，早在1961 年中科院长春光学精密机械研究所就研制出我国的第一台红宝石型激光器，经过40 多年的努力探索，我国激光技术研究已经获得了重大突破，激光型产业也从无到有，逐渐成为我国科学界中最活跃的领域之一。随着激光的不断发张，激光雕刻机问世了，并且已经由一代发展到二代。如今，激光雕刻机已被广泛应用于：电子电器行业、服装行业、皮革业、家具业、装饰业、工艺礼品业、广告业、包装印刷业、模型业（建筑模型、航空航海模型、木制玩具）、工业面板的裁切、冲孔、打样、画线精密加工领域等。随着生产科技的发展，功能和性能的不断提高和改善，激光雕刻

12、机将有更多领域的应用。由于国外的雕刻技术出现的早开发和应用的时间比较长,所以它们发展也比较成熟。我国的激光雕刻技术不管从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距，所以我们要立足国内，结合国情，面向经济建设的需要，开发出具有自己特色，符合中国人习惯的雕刻机结构及其软件。因此本课题的研究对社会科技的进步有重要意义。从实际情况来看激光产品正向高速度、高精度、高效率、多功能方向发展，技术含量越来越高，而我国激光系统的核心主要来自国外且自主研发能力不强，因此开发一套可以进一步改进雕刻工艺和水平的专用软件是非常有意义的。本课题的研究具有较高的实际意义和经济意义。本课题涉及机械制图、计算

13、机软件应用等众多知识，将这些理论知识和实际制图、程序编制结合起来对个人思维的开拓和工程经验的积累都有重要作用，对个人能力的培养和综合素质的训练都起到了十分重要的作用。1.2 激光雕刻机的原理及雕刻方法激光雕刻原理是由于原子(分子或离子筝)跃迁产生的，而且是由自发的辐射引起。激光虽然是光，但它与普通光明显的不同是激光只在最初极短时间内依赖于自发的辐射，此后的过程是完全由激辐射决定的，因此激光本身具有十分纯正的颜色，几乎是无发散的方向性,激光雕刻机具有极高的发光强度。同时激光又具有高强度性、高方向性、高想干性，激光是通过激光器产生后由反射镜反射并通过聚集镜照射到待加工物品上，使加工的物品（表面）受

14、到十分强大的热能而温度瞬间急剧增加，使得该点因高温而迅速的汽化或者融化，配合激光头的运行轨迹同时达到加工的目的。激光雕刻：在物体的表面进行雕刻加工，可分为位图雕刻与矢量雕刻两种类型： 位图雕刻： 先在PHOTOSHOP里将们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转换成单色BMP格式，然后在专业的激光雕刻切割软件中打开加工工件图形文件。根据所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了，然后点击运行，激光雕刻机就能够根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。 矢量雕刻：我们能够使用矢量软件如Coreldraw，AutoCad等排版进行设计，可以将图形导出为PLT，DXF以及AI格式,随后再用专业的激光切割雕刻软件

15、打开所要加工工件图形文件，将图形信息传送到激光雕刻机中完成加工。1.3 激光雕刻机的特点及发展现状激光雕刻机主要由以下特点： 1、加工范围广泛：二氧化碳激光差不多可可以完成对任何非金属材料进行雕刻切割的任务，并且加工的价格相对低廉。 2、生产安全可靠：利用非接触式的方法进行加工，大致不会对材料产生机械挤压和机械应力。没有加工痕迹，不会伤害加工件的表面；不会使材料发生变形； 3、加工精确细致：加工的精度大约是0.02mm左右； 4、生产节约环保：光束与光斑的直径很小，在一般情况下，直径小于0.5mm；在进行切割加工时，可以节省材料，保证加工安全卫生； 5、多次加工效果一致：能够保证工件同一批次的

16、加工效果基本完全相同。 6、加工高速快捷：能够根据计算机输出的图样完成高速雕刻与切割的任务。 7、加工成本相对低廉：基本不会受加工数量的影响，相对于大批量加工服务，进行小批量加工任务激光加工也会很便宜。 随着光电子技术的快速发展，激光雕刻技术应用范围越来越广泛，雕刻精度要求愈来愈高。体现激光材料加工发展水平的三个方面因素：第一为激光器技术，即应用激光加工材料的激光器件技术；第二是激光加工设备的控制系统、机械等，即激光加工的设备；第三是激光加工工艺的水平。因为激光器技术已经成为了很成熟的技术，所以能否对激光设备进行十分有效的控制以及激光加工工艺的水平成为了激光雕刻技术应用的瓶颈。 激光技术是二十

17、世纪与半导体，原子能及计算机齐名的四项发明之一，十多年来，以激光雕刻机，激光切割机为基础的激光雕刻技术在我国已经得到了迅速的发展，现在已广泛运用于各种工业生产、信息处理、通讯、医疗卫生、文化教育、军事以及科学研究等领域，并且取得了很好的经济效益，对社会发展及国民经济发展发挥愈来愈重要的作用，由于激光具有很好的想干性、单色性、方向性和高能量密度特性，它已广泛的渗透到很多学科领域，已经形成了新的学科。例如：激光信息的存储与处理、激光材料的加工、激光医学以及生物学、激光通讯工程、激光印刷雕刻、激光光谱研究、激光化学、激光核聚变、激光分离同位素、激光检测和计量以及军用的激光技术等，极大地促进了以上领域

18、的技术进步和重大的发展。1.4激光雕刻机的内容和设计要求激光雕刻机能提高雕刻的效率，使被雕刻处的表面光滑、圆润，迅速地降低被雕刻的非金属材料的温度，减少被雕刻物的形变和内应力；可广泛地用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。 用制图软件绘制图形计算机系统信息传递控制系统确定激光器工作位置 控制系统控制激光器雕刻完成雕刻图1-1 激光雕刻机工作流程图由于激光雕刻机结构复杂，需要进行车体的整体设计和局部的细节设计。具体部分分为以下两类：1、 结构设计：激光雕刻机中同步带、轴承、导轨的选择，非标准件的设计等。2、 驱动系统：步进电机的选型。在设计过程中，对激光雕刻机现有产品现状进行调研及市场分析；激

19、光雕刻机的机械结构的设计，包括总体结构、主运动方案、进给运动方案、刀具方案等的确定；利用机械原理和机械设计的理论知识进行激光雕刻机机械系统的设计计算，包括主运动系统的设计计算、进给运动系统的设计计算； 激光雕刻机步进电机的选择；用三维设计软件CAD设计有关零部件，并进行装配。拟解决的主要问题：对现有的雕刻机的产品及市场进行调研分析；雕刻机的总体方案、结构的确定；激光雕刻机的机械结构设计，要求激光雕刻机结构简单、经济、具有一定的代表性；激光雕刻机的控制系统的设计；步进电动机的选择；同步带及同步带轮的选择与计算；轴承的选择；轴和轴承的配合设计等等。2 激光雕刻机总体结构设计2.1 激光雕刻机设计要

20、求 雕刻机总体布局的基本要求有以下几点:1、首先必须满足如加工范围、工作精度、生产率和经济性等等各种要求；2、确保实现激光雕刻机所要求的工件和激光器的相对位置与相对运动。在经济性合理的条件下，尽量采用较短的传动装置，简化机构，提高传动的精度和传动的效率；3、确保激光雕刻机有与所要求的加工精度相适应的刚度、热变形及噪音水平；4、观察加工的过程，要求便于加工操作、调整与维修，便于输送、装卸工件与清理，注意防护，确保加工安全；5、要求结构简单，合理可靠，便于进行加工和装配。根据激光雕刻机的主要加工材料及运动状态设计，具体设计要求如下：1、设计激光器的运动速度为200mm/s；2、雕刻范围800800

21、mm；3、考虑到激光雕刻机中电机的工作状态，初步选择使用步进电机；4、传动系统可使用同步带传动；5、选择使用100W的激光器。2.2 确定总体方案 激光雕刻机的结构设计多种多样，现在选择两个设计方案进行比较，最后确定最优的设计方案。 方案一：设计龙门式框架结构，其主要组成部分有步进电动机、激光器、丝杠、光杠、工作台、立柱等，整体外观如图2-1所示。方案二：设计平面式雕刻机，其主要组成部分为步进电动机、导轨、同步带、支撑板、激光器、联轴器等。其外观图如图2-2所示。比较两个方案，分析优缺点：方案一：本方案中使用了龙门式结构，结构稳定性强，加工空间大而且使用了丝杠螺母副传动，精密传动但是其总体结构

22、笨重，载荷重电机消耗大，不利于激光雕刻机的灵活加工。方案二：本能方案中采用了平面加工模式，激光器在同步带的带动下精确灵活的加工工件，并且运动载荷小,机构简单，造价低，适合选用。综上所述：选择使用方案二。图2-1 龙门式雕刻机外观图2-2图 激光雕刻机外观图激光雕刻机的机械部分是XY方向导轨，其中Y方向是由两个平行导轨构成，X方向由一个导轨构成，X方向导轨是垂直放置在Y方向的两平行导轨上，并加以紧固。激光雕刻机的激光源安装在X方向导轨上，并由同步传动带带动在X方向导轨上运动；X方向的导轨两端分别紧固在Y方向的两个导轨上，并且分别由同步传动带带动在Y方向导轨上运动。激光源在XY方向上的运动是依靠步

23、进电动机为动力源，通过带轮的旋转将旋转的能量转化为同步传动带在XY直线方向上的位移，从而完成雕刻加工。2.3 激光雕刻机的组成激光雕刻机主要由控制系统，步进电机、XY轴向支撑板、XY轴向导轨、同步带轮、同步带、联轴器等部分组成。激光雕刻机的基本结构如图2-3所示。2-3图 激光雕刻机结构示意图 如2-3图所示，1、同步带带轮，2、轴承，3、电动机，4、联轴器，5、轴，6、支撑板，7、同步带，8、导轨，9、激光器。下面分别介绍激光雕刻机主要部分的功能：1、控制系统：根据计算机传输的图形数据信息，控制步进电机的运转，利用同步带带动激光器的XY 轴向运动，完成图形雕刻。2、 步进电机：步进电机为激光

24、雕刻机的正常运转提供动力。3、 XY轴向支撑板：支撑导轨、轴承支撑架以及步进电机支撑架；承载电动机，激光器等主要部件的重力，要求其结构不宜变形，能承受一定载荷。4、XY轴向导轨：为激光雕刻机的激光器运动进行导向。5、同步带：同步带带动激光雕刻机的激光器运动。 3 激光雕刻机标准件选择与计算3.1 X轴向机械传动部件的选择3.1.1 X轴向导轨的选择根据载荷重量及激光雕刻机的运转状态，本次设计初步选择使用GGC微型直线滚动导轨，GGC微型直线滚动导轨结构示意图如图3-1所示。 3-1图 GGC微型直线导轨副结构示意图X轴向导轨的选择计算过程：工作台质量均匀分布，重心在中间，G为所受载荷，外力F的

25、作用中心和工作台重心重合。激光雕刻机激光器的运动可近似看作为匀速运动。运动条件：常温，平稳无冲击和振动，载荷小。导轨所受总载荷:有效行程： 每分钟往返次数： 移动速度：导轨滑块数目： 根据导轨载荷计算：两滑块受力载荷相等，即综上所述，选择GGC微型直线型导轨。导轨的额定动、静载荷分别为 .导轨的使用寿命计算验证： 式（3.1） 式（3.2） 式（3.3）额定寿命（Km）实际寿命（h）激光器运动有效行程（m）开机率额定载荷（KN)当量载荷受力最大的滑块所受载荷（KN）指数，当滚动体为滚珠时，硬度系数温度系数接触系数精度系数载荷系数查表得： 计算得：假设年工作日为300d，两班工作制，每班工作时间

26、为16h，开机率为80%。将上述数据代入上式，得年。综上所述，GGC 15 BA微型直线导轨满足工作要求，可以选择使用。3.1.2 X轴向步进电机的选择X轴向步进电机的计算与选择： 计算滚动摩擦力估算激光器的总重量。 式（3.4） 式（3.5）滚动摩擦因数，此处。计算得： 计算最大静摩擦力：最大静摩擦因数， 计算得：根据以上计算得： 式（3.6） 综上所述：计算转矩假设同步带轮直径为20mm计算X轴传动功率假设激光器在X轴向的运动速度为0.2m/s总数所述:选择57BYGH311步进电机。电机的具体尺寸如3-2图所示。 图3-2 步进电机尺寸图步进电机57BYGH311的具体参数表3-1 步进

27、电机数据表步进角 电压 电流 相数最大转矩 重量 转速1.8度3.6V3A2 1.5N.m 1.1Kg360r/min3.1.3 X轴向同步带及带轮的选择1、 同步带轮的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。图3-3 同步带传动示意图同步带传动（见图3-3），传动比较准确，对轴的作用力比较小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化的性能好，一般

28、使用温度-2080，v50m/s，P300kw,i10,要求同步的传动也可用于低速的传动。同步带传动的组成是一根内周表面中设有等间距齿形的环行带和具有相应吻合齿形的同步带轮。其具有链传动、带传动以及齿轮传动各自的优点。运转时，利用带齿与带轮的齿槽啮合达到传递动力的目的。 同步带传动特点明显，具有准确的传动比，没有滑差，并且可以得到恒定的速比，运动平稳，噪音小，传动比范围比较大，一般可以达到1:10左右。允许的线速度可以达50M/S左右，传递功率范围从几瓦到百千瓦。传动效率很高，一般可达98%左右，结构十分紧凑，适合于多轴传动，不需要润滑，没有污染，所以可在污染和工作环境良好的场所中正常工作。

29、激光雕刻机广泛应用于纺织、机床、烟草、通讯工程、轻化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业中各种类型的机械传动中。通过使用同步带，改变了带传动仅仅为摩擦传动的概念，扩展了带传动的应用范围，并且成为带传动中相对独立的研究对象，开辟了带传动新的发展途径。2、 同步带的特点 (1)传动精确，工作时没有滑动，保持恒定的传动比；(2)传动稳定，具有缓冲和减振的能力，噪声小；(3)高传动效率，可以达到0.98左右，具有明显节能效果；(4)保养维护方便，不需要润滑，只需要较低的维修费用；(5)速比传动的范围大，可达10左右，线速度可以达到50m/s左右，能传递很大的功率传递范围；(6)可以用于长

30、距离的传递，中心距可以达到10m以上。3、同步带的分类同步带齿可以分为梯形齿和弧齿两种类型，弧齿也可以分成三种系列：平顶圆弧齿、圆弧齿和凹顶抛物线齿。梯形齿同步带 梯形齿同步带可以分为单面有齿和双面有齿两种类型，简称为单面带和双面带。双面带按照齿的排列方式可以分为对称齿型与交错齿型两种类型。梯形齿同步带的两种尺寸制为：节距制与模数制。我国采用的是节距制，而且通过ISO 5296制订了相应的同步带传动标准GB/T 1136111362-1989与GB/T 11616-1989。弧齿同步带 弧齿同步带的齿形除了有曲线形之外，它的结构和梯形齿同步带大致相同，带节距基本一致，齿高、齿根厚与齿根圆角半径

31、等都比梯形齿的大。带齿受到载荷时，有较好的应力分布状态，减缓齿根部分应力集中，在一定程度上提高齿的承载能力。所以弧齿同步带相比于梯形齿同步带有较大的传递功率，并且能够预防齿啮合发生干涉。弧齿同步带具有耐磨性能好，工作噪声小和不需要润滑等优点，并且已经广泛的应用于食品、纺织、汽车、制药、印刷和造纸等行业。4、 同步带的设计准则通过对同步带传动失效形式进行分析，可以发现同步带和带轮材料之间有较高的机械性能，有合理的制造工艺，带以及轮的尺寸都进行严格的控制，并且要进行严格的安装，这样许多的失效形式就都可以避免。所以在进行正常工作时，同步带传动三种主要的失效形式为如下；同步带的承载绳因疲劳而拉断；同步

32、带发生打滑与跳齿；同步带带齿发生磨损。根据以上分析可知，同步带传动的设计淮则为在同步带不打滑时，有着很高的抗拉强度，并且能够保证承线绳能够不被拉断。除此之外，在灰尘和杂质较多的恶劣工作条件下计算齿轮的磨性。5、 同步带传动设计计算电机额定输出功率估算确定计算功率 电动机每天使用35小时左右，查表3-2，=1.3。则计算功率为:表3-2 工作情况系数选择表使用皮带的机械实例原动机最大输出功率为额定值的300以下最大输出功率为额定值的300以上交流马达直流马达特殊马达、单缸发动机直流马达、通过旋转轴或者离合器运行运行时间运行时间间歇使用1天35小时正常使用1天812小时连续使用1天1624小时间歇

33、使用1天35小时正常使用1天812小时连续使用1天1624小时展览器具、放映机、计量设备、医疗设备1.01.21.41.21.41.6吸尘器、缝纫机、办公设备、木工车床1.21.41.61.41.61.8轻载型皮带运输机、包装机械、筛子1.31.51.71.51.71.9液体搅拌机、钻床、车床、螺纹加工机、圆盘锯床、刨床、洗衣机、印刷机械1.41.61.81.61.82.0搅拌机、皮带输送机、磨床、牛头刨床、铣床、镗床、压缩机、振动筛、纤维机械1.51.71.91.71.92.1输送机（板式、盒式、斗式）、发电机、鼓风机、风扇、升降机、纤维机械1.61.82.01.82.02.2离心分离机、输

34、送机（刮板式、螺旋式）、锤击式粉碎机、造纸机械1.71.92.11.92.12.3小带轮转速计算选定同步带带型和节距由同步带选型图3-4设计功率和转速，选取XL型带，节距图3-4 同步带选型图选取主动轮齿数 查表3-3轮最小齿数为10，现在选取小带轮齿数为14。表3-3 最小齿数表小带轮转速n1（r/min）带型MXLXXLXLLHXHXXH9001012142222900120012121012162424120018001414121418262618003600161612162030360048001818151822小带轮节圆直径确定=大带轮相关数据确定 系统传动比计算： 大带轮相关

35、参数计算：齿数，节距带速v的确定、初定周间间距根据公式 式（3.7） 得 现在初步选取轴间间距为100mm。、同步带带长及其齿数确定() 286.61mm选择使用代号为112的XL型同步带，其节线长。带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为一，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=20。实际轴间距的计算 =97.87mm基本额定功率的计算 式（3.8） 查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表3-4道=50.17N，m=0.022Kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.022KW表3-4 宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量表带型Ta/Nm/(kg/m)MXL270.007XXL310.

36、01XL50.170.022L244.460.095H2100.850.448XH4048.901.484XXH6398.032.473同步带带宽计算 式（3.9） XL型同步带标注带宽啮合齿数查得，查表得，选择带宽代号为037的XL型带，选带轮结构和尺寸传动带选用的同步带尺寸如下：小带轮：大带轮：同步带轮宽度bf，查得因为，所以带轮要装有双边挡圈。同步带强度校核XL带抗拉力强度，大带轮转矩同步带拉力计算所以，同步带选用合适，满足强度要求。6、 X轴向横梁传动带的选择根据X轴向横梁上的带轮直径为15mm，功率为3.2W,带轮的转速为255r/min，可选择XL型同步带。X轴向横梁传动带的参数：

37、根据上文中同步带轮轴间距的计算方法，可算得X轴向横梁上两同步带轮的实际轴间距为860mm。7、 选用同步带的齿形及参数图3-5 的标准尺寸图表3-5 带的标准尺寸表型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径XL5.0850。2.571.270.380.383.2 Y轴向机械传动部件的选择3.2.1 Y轴向导轨的选择Y轴向运动条件：常温，平稳无冲击和振动，载荷小。估算X轴横梁重量，激光器重量，步进电机及其零件重量。导轨所受的最大载荷:有效行程： 每分钟往返次数： 移动速度：导轨滑块数目： 综上所述，选择GGC微型直线型导轨。导轨的额定动、静载荷分别为 .3.2.2 Y轴向电动机的选择Y轴向步

38、进电机的计算与选择： 计算最大静摩擦力估算Y导轨上的总载荷。 式（3.10） 滚动摩擦因数，此处。 计算得： , , 计算转矩假设同步带轮直径为15mm则 计算X轴传动功率假设激光器在X轴向的运动速度为0.2m/s计算得： 综上所述:选择57BYGH311步进电机。3.2.3 Y轴向同步带的选择1、同步带传动设计计算电机额定输出功率估算确定计算功率 电动机每天使用35小时左右，查表3-1得到工作情况系数=1.3。则计算功率为: 小带轮转速计算 选定同步带带型和节距由同步带选型图3.5，根据设计功率和转速，选取XL型带，节距选取主动轮齿数查表3-2知道小带轮最小齿数为10，现在选取小带轮齿数为1

39、4。小带轮节圆直径确定 =大带轮相关数据确定系统传动比计算： 大带轮相关参数计算：齿数，节距带速v的确定 、初定周间间距根据公式 式（3.11） 得现在初步选取轴间间距为100mm。、同步带带长及其齿数确定=() = =286.61mm选择使用代号为112的XL型同步带，其节线长。带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为一，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=20。实际轴间距的计算 =97.87mm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=50.17N，m=0.022Kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.022KW同步带带宽计算 式（3.12） XL型同步带标注带宽啮合齿数查得，查表得，选择带宽代号为037的XL型带，选带轮结构和尺寸传动带选用的同步带尺寸如下：小带轮：大带轮：同步带轮宽度bf，查得因为，所以带轮要装有双边挡圈。同步带强度校核XL带抗拉力强度，大带轮转矩同步带拉力计算所以，同步带选用合适，满足强度要求。2、Y轴向横梁传动带的选择根据Y轴向横梁上的带轮直径为15mm，功率为3.2W,带轮的转速为255r/min，可选择XL型同步带。Y轴向横梁传动带的参数：根据上文中同步带轮轴间距的计