建立油膜，润滑是断续的载荷大，摩擦热也大，易使油温上升，加速油膜的破坏齿轮的材料热处理加工和装配精度及齿面粗糙度等影响因素因此，齿轮传动的合理润滑设计是十分重要的。用于开式齿轮传动的为开式工业齿轮油及润滑脂。开式齿轮油种类选择开式齿轮油种类选择开式齿轮油种类适用范围抗氧防锈开式齿轮油工作平稳的半封闭和开式传动极压开式齿轮油重载开式传动剂稀释开式齿轮油重载开式传动开式齿轮油粘度选择开式齿轮油粘度选择给油方法推荐粘度环境温度油浴涂刷热冷手涂开式齿轮传动润滑方式开式齿轮传动，因速度低，般采用人工定期加润滑油或润滑脂。.齿轮齿条传动副的设计要求材料选择应具备条件齿面具有足够的硬度，以获得较高的抗点蚀，抗磨粒磨损，抗胶合和抗塑性流动的能力在变载荷和冲击载荷下有足够的弯曲疲劳强度具有良好的加工和热处理工艺性价格较低二几何计算模数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚齿槽宽顶隙三载荷计算圆周力径向力法向力根据名义转矩求得的圆周力称为名义圆周力。实际圆周力要比名义圆周力大。为此，用各种系数对名义圆周力进行修正以考虑各种因素的影响，故实际圆周力为四强度计算在预定的使用期限内，齿面不产生疲劳点蚀的强度条件为齿面接触疲劳强度计算.初步计算转矩齿宽系数查表取.接触疲劳极限查图取初步计算的的许用接触应力值查表取初步计算的小齿轮直径取初步齿宽.校核计算圆周速度精度等级查表选级精度齿数和模数模数取使用系数查表取动载系数查表取齿间载荷分配系数先求由此得齿向载荷分布系数查表.载荷系数.弹性系数查表取节点区域系数查表取接触最小安全系数.总工作时间应力循环次数查表则指数原估计应力循环次数正确接触寿命系数查图许用接触应力验算计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。否则，尺寸调整后还应在进行验算.确定传动主要尺寸实际分度圆直径因模数取标准值时，齿数已重新确定，但未圆整，故分度圆直径不会改变，即中心距齿宽齿跟弯曲疲劳强度验算重合度系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布系数载荷系数齿形系数查图应力修正系数查图弯曲疲劳极限查图弯曲最小安全系数查表应力循环次数查表估计的范围，得指数.原估计应力循环次数正确弯曲寿命系数查图尺寸系数查图许用弯曲应力验算传动无严重过载，故不作静强度校核五加工工艺齿面加工可以分为两类方法成形法，用与被切齿轮槽形状相符的成形刀具切出齿面，如铣齿，拉齿和成形磨齿等二是展成法，齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系做展成运动，工件齿面由刀具的切削刃包络而成，如滚齿，插齿，剃齿和磨齿等，加工精度和生产率都较高，应用十分广泛。.本章小结本章提出了喷标系统的总体设计方案，提出系统的设计要求根据系统的组成结构进行喷标系统的设计，包括系统组成和工作过程以及设计时应注意的问题，最后给出机械结构部分的设计。立柱横梁的设计.立柱横梁的组成在机器或仪器中支承或容纳零部件的零件称为机架，是机座床身壳体箱体及基础平台的统称。机架是各种机器中重要的零件之。机架概述.机架的主要功能对机器中的零部件起容纳支承的作用如变速器箱体支持其中的轴承轴传动零件，使它们保持定的相对位置。安全保护和密封作用保护内部零件不受外界尘土异物腐蚀性气体液体的侵害防止内部气体液体外泄。对比较复杂的机械，保证密切相关的部件间相对位置，与利于加工装配调整和维修。.机架设计的原则机架多数处于复杂的受载状态，外形结构复杂，因而机架的设计应针对具体情况进行分析，以便满足不同的要求。般而言，机架的设计主要应保证刚度强度及稳定性，同时，还应满足形状简单，便于制造截面形状合理和肋板布置恰当的要求。刚度评定大多数机架工作能力的主要准则是刚度，例如金属切削机床及其它要求精确运转的机器机架，以满足刚度条件为主。强度强度是评定重载机架工作性能的基本准则。如锻压机床冲剪机床等机器，以满足强度条件为主。稳定性机架受压结构及受压弯结构都存在失稳问题。有些构件制成薄壁腹式也存在局部失稳。稳定性是保证机架正常工作的基本条件，必须加以校核。形状简单，便于制造机架结构设计应合理，工艺性良好，便于铸造焊接和机架的加工。便于在机架上安装附件机架的结构力求便于安装与调整，方便处理和更换零部件。良好的耐磨性有导轨的机架，要求导轨面受力合理耐磨性良好，以保证机架有足够的使用寿命。另外，在满足强度和刚度的前提下，机架还应满足重量轻成本低抗振性好噪声小温度场分布合理热变形对精度影响小和造型好的要求。悬臂梁的设计悬臂梁与立柱相接是整个设备的主体部分，并且横移机构在悬臂梁上往返运动，其结构形式与加工方法直接影响喷头与钢管表面的喷印距离，所以悬臂梁的设计在整个系统中显得尤为重要。.悬臂梁的影响因素在悬臂梁的设计中必须要考虑到温度差异引起的伸缩变形加工中的应力引起的变形挠度和应力变化。温度差异的影响由于悬臂梁端是自由端，而且与立柱的联接的端采用的是铰制螺栓联接，所以温度的差异可以不计算在内。应力的影响由于导轨对于横移机构运动是否平稳有着很大的影响，因此需要对导轨进行精加工。为了消除由于内应力而引起的悬臂梁变形，必须进行热处理。挠度的影响悬臂梁比较长，而且自重比较大，当横移机构在悬臂梁的自由端时，悬臂梁产生挠度变形最大，会直接影响到喷头到钢管表面的喷印距离。机械极限位置由于横移机构的速度很快，为了确保设备安全，以防出现误动作时横移机构脱离悬臂梁的危险，特别在悬臂梁两端除了设计有电气保护之外还特别设有机械极限挡板。.悬臂梁结构的确定悬臂梁的结构设计可以使用型钢结构也可以使用箱形结构，二者各有优缺点，我们在设计时采用了二者相结合的结构方式。型钢结构型钢存在方钢槽钢工字钢等形式。型钢的优点是次性成材，具有良好的直线度，采购方便。缺点是若采用种形式的型钢作为喷标机横梁，在其结构上很难实现与喷标机其他部分的连接喷标机悬臂梁要求有良好的刚性，但型钢只能通过增大型号实现，其结果是增加悬臂梁自重，从而增加了悬臂梁的挠度，无法优化结构。箱形结构箱形结构主要由板材焊接而成。箱形结构的优点是可进行结构优化设计，减少设备重量。缺点是焊接过程的存在使得横梁产生弯曲扭曲等变形及较大的内应力。为使得横梁具有较好的直线度变形量小及良好的连接性能，喷标机横梁截面结构形式设计成组合结构。横梁以工字钢为主体，方钢为附梁，上下排列连接而成。.悬臂梁与立柱的联接悬臂梁与立柱的连接有两种方式相对偏置联接和无偏置联接。采用了相对偏置联接可以将横移机构的原始位置提前，减小了悬臂梁的长度，降低了悬臂梁的挠度变形。横移机构的设计横移机构的主要组成部分有精密齿轮齿条副滚动直线导轨副伺服电机等。横移机构通过连接在伺服电机主轴上的齿轮与横梁上的齿条啮合，伺服电机转动带动整个横移机构的移动。同时，导轨副移动件沿横梁导轨运动，限制了横移机构整体框架的上下左右及各方向的旋转自由度，使得横移机构只能沿着钢管轴向运动。喷标机的强度校核在机械设计时很多影响设计质量的因素都要考虑到，例如，立柱的压杆稳定分析，悬臂梁的挠度校核应力校核等。喷标机立柱的高度与截面面积的比值较大，因此立柱的压杆稳定性是能够满足的，在此就不进行压杆稳定性校核了。由于喷标机喷头距钢管表面的距离要满足最佳喷印距离的要求，因此对于悬臂梁挠度的校核是最主要的，横移机构在挠度最大的地方要满足喷头到钢管距离为的要求。.强度校核根据喷标机的机械结构，将悬臂梁的受力简化成端固定，端悬臂的情况。悬臂梁自重看作是均匀载荷，而横移机构看作是集中载荷，距悬臂梁固定端的距离为，由于横移机构有机械极限位置，所以的最大值为.，而是任意截面到悬臂梁固定端的距离，是喷标机的悬臂长度。悬臂梁截面图如图所示，受力分析图如图所示图悬梁壁截面图图悬梁壁受力分析图悬臂梁的固定端约束了端截面的移动和转动，故有垂直反力凡和反作用力偶。由平衡方程，求得当时，剪力与弯矩为当时，剪力与弯矩为由上面式可以得知，在时，剪力与弯矩比较大，因此在此只校核当时的应力。由式可以看出，当最大最小时，弯矩最大。通过上面可知处剪力最大，为.，横移机构位置在时处弯矩最大，为。经过计算可以得到，悬臂梁的形心轴如图的位置参数.，.，截面相对于形心轴的惯性矩为，如图所示。在弯矩最大的截面上，最大压应力发生于下边缘各点，即最大拉应力发生于上边缘各点，即由式可见，最大拉应力与最大压应力均未超过许用应力，强度条件是允许的。.挠性计算在弯曲变形很小，且材料服从胡克定律的情况下，挠曲线的微分方程是线性的，在小变形的前提下，计算弯矩时用梁变形前的位置，弯矩与载荷的关系也是线性的。因此，在和联合作用下的挠度可以认为是两个载荷单独作用下的挠度几和几的代数和。均布载荷单独作用载荷在任意横截面上的弯矩为载荷所产生的转角为载荷所产生的挠性为载荷在点产生的挠度与转角均为。，带入式可知集中载荷单独作用由图可以看出当时，移动集中载荷所产生的挠度计算如下载荷在任意截面上的弯矩为载荷产生的转角为载荷产生的转角为载荷在点产生的挠度与转角均为,带入，可知由式可以知道，当截面位置二不变，时，最大，所以悬臂梁挠度是二者挠度叠加而成所以由上式可知，其中悬臂梁均布载荷，.横移机构重量，悬臂梁横截面弹性模量，悬臂梁惯性矩，悬臂部分的长度，四稳定性计算轴心受压构件的稳定性验算公式式中构件的毛截面面积，计算轴向压力，根据结构件的最大长细比或最大的换算长细比选取的轴心受压构件稳定系数当钢材的屈服点高于时，可近似用构件的假想长细比，按钢选取。的计算公式是五结构件长细比的计算结构件的长细比公式式中结构件的计算长度，结构毛截面对轴的回转半径结构件的许用长细比.喷标伺服系统伺服电机根据动力速度环境要求定位精度经济性等要求选择交流伺服电机.惯量匹配由于伺服电机的运行性能依赖于负载和电机惯量的匹配，为了满足系统灵敏性和稳定性的要求，负载惯量应限制在电机惯量的倍之内。等效转动惯量算法如下式中各种转动的转动惯量各转动件角速度各移动件的速度