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机电传动实践报告 目录： 摘要： 4 一、FMS机电一体化综合实训系统 5 （一） 系统单元模块 5 （二） 系统总览图 5 二、尺寸检测模块单元 6 （一） 设备组成 6 （二） 尺寸检测模块单元工作过程简介 7 （三） 尺寸检测模块单元存在的问题 8 （四） 尺寸检测模块单元改进方案 8 （五） 尺寸检测模块单元改进后的工作过程简介 8 三、尺寸检测模块单元四大部分 8 （一） 传递部分（平带运输带部分） 8 （二） 执行部分（机械手及丝杠导轨） 14 （三） 测量检测部分（工作台及激光测距仪） 16 （四） 控制部分（电路气路控制系统） 17 四、尺寸检测模块单元机械手有限元分析 18 （一）机械手指有限元分析 18 （二） 滑块与机械手上升下降气缸相连接的连接板的有限元分析 19 五、尺寸检测模块单元控制系统设计 21 （一）控制流程图 21 （二） 电气元件清单 22 （三） I/O表分配 23 （四） 主电路、控制电路、PLC接线图 23 （五）PLC梯形图 24 六、尺寸检测模块单元的校核计算 24 （一）蜗轮蜗杆的校核计算 24 （二） 滑块与机械手上部连接的螺钉强度校核计算 24 （三）机械手指的强度和刚度校核计算 25 七、总结 26 参考文献 26 摘要： 随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的复杂程度也随之增加，而产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这—新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低能耗，从而降低生产成本，以获得更好的经济效益。桌面型柔性制造/自动化物流系统正是在这种形势下应运而生的。 桌面型柔性制造/自动化物流系统是由数控加工设备、物料运储装置、检测分拣装置、后处理装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。它通过简单地改变软件的方法能够制造出多种零件中任何一种零件。而且每个单元可以单独操作，独立进行实验和开发。本文将对FMS机电一体化综合实训系统内的其中一条模块单元进行机械结构设计改进，控制电路设计改进，机构计算与校核。 关键词：模块改进设计 模块控制设计 模块校核计算 机电传动实践 尺寸检测模块单元设计与改进 一、FMS机电一体化综合实训系统 （一）系统单元模块 本系统主要由九个单元模块组成： 立体仓库出库模块单元；材料检测与机器视觉模块单元；数控加工模块单元；尺寸检测模块单元；废品分拣模块单元；模拟量喷涂模块单元；六自由度装配串联机器人模块单元；成品库与堆垛机模块单元；系统总控模块单元。 （二）系统总览图 （三）系统工艺流程图 （四）系统流程简介 工件或毛坯由四自由度码垛机器人从立体仓库出库模块单元中取出，送到自动化输送系统单元出库皮带输送线上。皮带运输机将工件或毛坯送至材质检测与机器视觉模块单元处停止，由材质检测传感器工件进行材料识别。识别完毕，工件向下传输，到达皮带输送机气动定位处停止，再由三自由度气动机器人抓取工件，送入数控加工单元的六自由度并联加工中心进行加工。加工完成后，由三自由度气动机器人取出工件，将工件放回到输送线上。工件经过气动定位装置停止，由90度搬运机器人将工件抓取到四工位检测装置内，进入尺寸检测单元进行尺寸检测，检测结束后，不合格的工件被运送到废品区，进入废品单元，由气推装置送到废品槽内。合格的产品由90度搬运机器人放到输送线上继续运行。工件经过90度转角输送装置达到总控单元区域，继续经过皮带输送机与90度转角输送装置，到达模拟量喷涂单元，由真空吸附机器人装置搬运工件到达喷涂输送装置处，对工件进行模拟量控制操作喷涂。喷涂完毕，工件继续运行，经过CCD机器视觉系统处，进行形状识别。继续运行。到达六自由度装配机器人单元，由六自由度装配机器人从旋转料库中抓取工件，在装配缓台上进行装配。装配完毕后再由六自由度串联机器人把装配好的工件放到输送线上，最后由链条堆垛机器人完成入库，即到达成品库与上料机单元。完成整个工艺流程。 二、尺寸检测模块单元 （一）设备组成 尺寸检测单元由铝合金工作台、皮带输送机、90度搬运机器人、光电传感器、接近开关、气动阀、位移检测传感器及单元控制系统组成。单元控制采用PLC控制系统。尺寸检测模块单元实物如下： （二）尺寸检测模块单元工作过程简介 工件通过上一模块单元数控加工出内孔后运输到该模块的传送带上，经过对射式传感器，传感器发出信号控制定位装置运动限位工件，工件因定位装置，定位在挡块正中央，90°机械手通过电机运动到工件处，由气缸控制夹持工件放到四工位检测装置上，然后四工位检测装置转动一定的角度，使工件到达检测装置下，检测装置由气缸控制来检测孔深，工件检测完后，四工位检测装置转回起点，工件由机械手夹持送走放回到传送带上，工件经过下一个对射式传感器后，由下一个传感器夹持到下一个模块单元中。 （三）尺寸检测模块单元存在的问题 由模块单元的工作过程可以知道，此单元是需要检测孔深，四工位工作。但实际流水线上，此模块单元只是仅此只对一个工件进行孔深的检测，造成不必要的时间消耗，减少生产效益，且其中间过程过多，不利于生产，可进行机械机构的改良，使得该模块单元更加简单，以达到降低成本，提高生产效率的目的。 （四）尺寸检测模块单元改进方案 1、改进机械手，使其的轴向移动能力提高，该机械手起夹持工件放到工作台上，测量完后，起夹走工件的作用，机械手的轴向移动用步进电机加丝杠来完成。 2、在传送带型材旁边加工作台，在工作台上方有激光测距传感器，用来测量孔深。 3、在丝杠导轨的边界位置有限位开关来限制机械手的移动极限位置，而机械手运动到工作台的准确位置是有步进电机发出的脉冲量来控制 （五）尺寸检测模块单元改进后的工作过程简介 工件到达该模块单元，经过对射式传感器后，传感器发出信号，定位装置定位，机械手通过气缸控制，实现下降夹紧工件，并上升带动工件移动到工作台上，通过限位开关在指定位置放下工件，并通过延时继电器控制测距离传感器测量孔深，测量结束后，机械手把工件夹持放到传送带上，工件运输到下一模块单元，机械手复位，各电气元件复位，进行下一个循环周期。

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1机电系统实践说明书题目尺寸检测模块改进设计专业机械工程班级姓名学号指导老师时间2017年7月10日2机电传动实践报告目录摘要4一、FMS机电一体化综合实训系统5（一）系统单元模块5（二）系统总览图5二、尺寸检测模块单元6（一）设备组成6（二）尺寸检测模块单元工作过程简介7（三）尺寸检测模块单元存在的问题8（四）尺寸检测模块单元改进方案8（五）尺寸检测模块单元改进后的工作过程简介8三、尺寸检测模块单元四大部分8（一）传递部分（平带运输带部分）8（二）执行部分（机械手及丝杠导轨）14（三）测量检测部分（工作台及激光测距仪）16（四）控制部分（电路气路控制系统）17四、尺寸检测模块单元机械手有限元分析18（一）机械手指有限元分析18（二）滑块与机械手上升下降气缸相连接的连接板的有限元分析19五、尺寸检测模块单元控制系统设计21（一）控制流程图21（二）电气元件清单22（三）I/O表分配23（四）主电路、控制电路、PLC接线图23（五）PLC梯形图24六、尺寸检测模块单元的校核计算24（一）蜗轮蜗杆的校核计算24（二）滑块与机械手上部连接的螺钉强度校核计算243（三）机械手指的强度和刚度校核计算25七、总结26参考文献264摘要随着科学技术的迅速发展，新产品不断涌现，产品的复杂程度也随之增加，而产品的市场寿命日益缩短，更新换代加速，中、小批量生产占有越来越重要的地位。面临这新的局面，必须大幅度提高制造柔性和生产效率，缩短生产周期，保证产品质量，降低能耗，从而降低生产成本，以获得更好的经济效益。桌面型柔性制造/自动化物流系统正是在这种形势下应运而生的。桌面型柔性制造/自动化物流系统是由数控加工设备、物料运储装置、检测分拣装置、后处理装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，以适宜于多品种、中小批量生产。它通过简单地改变软件的方法能够制造出多种零件中任何一种零件。而且每个单元可以单独操作，独立进行实验和开发。本文将对FMS机电一体化综合实训系统内的其中一条模块单元进行机械结构设计改进，控制电路设计改进，机构计算与校核。关键词模块改进设计模块控制设计模块校核计算5机电传动实践尺寸检测模块单元设计与改进一、FMS机电一体化综合实训系统（1）系统单元模块本系统主要由九个单元模块组成立体仓库出库模块单元；材料检测与机器视觉模块单元；数控加工模块单元；尺寸检测模块单元；废品分拣模块单元；模拟量喷涂模块单元；六自由度装配串联机器人模块单元；成品库与堆垛机模块单元；系统总控模块单元。（2）系统总览图（3）系统工艺流程图6（4）系统流程简介工件或毛坯由四自由度码垛机器人从立体仓库出库模块单元中取出，送到自动化输送系统单元出库皮带输送线上。皮带运输机将工件或毛坯送至材质检测与机器视觉模块单元处停止，由材质检测传感器工件进行材料识别。识别完毕，工件向下传输，到达皮带输送机气动定位处停止，再由三自由度气动机器人抓取工件，送入数控加工单元的六自由度并联加工中心进行加工。加工完成后，由三自由度气动机器人取出工件，将工件放回到输送线上。工件经过气动定位装置停止，由90度搬运机器人将工件抓取到四工位检测装置内，进入尺寸检测单元进行尺寸检测，检测结束后，不合格的工件被运送到废品区，进入废品单元，由气推装置送到废品槽内。合格的产品由90度搬运机器人放到输送线上继续运行。工件经过90度转角输送装置达到总控单元区域，继续经过皮带输送机与90度转角输送装置，到达模拟量喷涂单元，由真空吸附机器人装置搬运工件到达喷涂输送装置处，对工件进行模拟量控制操作喷涂。喷涂完毕，工件继续运行，经过CCD机器视觉系统处，进行形状识别。继续运行。到达六自由度装配机器人单元，由六自由度装配机器人从旋转料库中抓取工件，在装配缓台上进行装配。装配完毕后再由六自由度串联机器人把装配好的工件放到输送线上，最后由链条堆垛机器人完成入库，即到达成品库与上料机单元。完成整个工艺流程。二、尺寸检测模块单元（1）设备组成尺寸检测单元由铝合金工作台、皮带输送机、90度搬运机器人、光电传感器、接近开关、7气动阀、位移检测传感器及单元控制系统组成。单元控制采用PLC控制系统。尺寸检测模块单元实物如下（2）尺寸检测模块单元工作过程简介工件通过上一模块单元数控加工出内孔后运输到该模块的传送带上，经过对射式传感器，传感器发出信号控制定位装置运动限位工件，工件因定位装置，定位在挡块正中央，90机械手通过电机运动到工件处，由气缸控制夹持工件放到四工位检测装置上，然后四工位检测装置8转动一定的角度，使工件到达检测装置下，检测装置由气缸控制来检测孔深，工件检测完后，四工位检测装置转回起点，工件由机械手夹持送走放回到传送带上，工件经过下一个对射式传感器后，由下一个传感器夹持到下一个模块单元中。（3）尺寸检测模块单元存在的问题由模块单元的工作过程可以知道，此单元是需要检测孔深，四工位工作。但实际流水线上，此模块单元只是仅此只对一个工件进行孔深的检测，造成不必要的时间消耗，减少生产效益，且其中间过程过多，不利于生产，可进行机械机构的改良，使得该模块单元更加简单，以达到降低成本，提高生产效率的目的。（4）尺寸检测模块单元改进方案1、改进机械手，使其的轴向移动能力提高，该机械手起夹持工件放到工作台上，测量完后，起夹走工件的作用，机械手的轴向移动用步进电机加丝杠来完成。2、在传送带型材旁边加工作台，在工作台上方有激光测距传感器，用来测量孔深。3、在丝杠导轨的边界位置有限位开关来限制机械手的移动极限位置，而机械手运动到工作台的准确位置是有步进电机发出的脉冲量来控制（5）尺寸检测模块单元改进后的工作过程简介工件到达该模块单元，经过对射式传感器后，传感器发出信号，定位装置定位，机械手通过气缸控制，实现下降夹紧工件，并上升带动工件移动到工作台上，通过限位开关在指定位置放下工件，并通过延时继电器控制测距离传感器测量孔深，测量结束后，机械手把工件夹持放到传送带上，工件运输到下一模块单元，机械手复位，各电气元件复位，进行下一个循环周期。三、尺寸检测模块单元四大部分（1）传递部分（平带运输带部分）尺寸检测模块单元传递部分采用三相异步电机经过一系列的传动机构，最后带动平带运动，以实现平带运动带动工件在平带上顺利移动。该传动部分采用三相异步电机带动，经过蜗轮蜗杆减速箱把速度调低，并提供大转矩，再经过链轮传动带动传动轴滚筒带动平带的运转。下面9进行该部分的计算与选型计算该模块所使用的是带式运输，运输带的有效拉力为F1000N，带速为V01M/S，传动滚筒直径为50MM。1电机选择（1）选择电机类型由工作条件与工作要求选用Y系列三相异步电机（2）选择电机容量电动机所需工作功率为KWFVP10传动装置有蜗轮蜗杆减速器，链轮，其各部分效率为联轴器的效率1099，蜗轮蜗杆传动效率2090，滚动轴承效率（一对）3099，链轮传动效率4096，传动滚筒效率5096，则总传动效率为，则电机所809690354321需功率为，因载荷平稳，电机额定功率稍大于即可，由WPFVDK010EDPDYS系列三相异步电机技术数据选型，选电动机的额定功率为KW1ED（3）确定电动机转速滚筒轴的工作转速601000V/D60100001/503822R/MIN，由于已知链轮传动的传动比为，蜗轮WN1I蜗杆传动比，因此电机转速范围为382215288，由电机功率及电机转速，选定电401I2动机型号为YS6324，额定功率为018KW，同步转速为1500R/MIN，满载转速为1400R/MIN。2传动比分布情况（1）总转动比106328140IWMN总（2）分配转动比链轮传动比，蜗轮蜗杆传动比为1I63I23运动和动力参数计算（1）计算各轴转速MIN/2381640IN/1I/23120RINRINW（2）计算各轴的功率P0PD018KWP1P0101809901782KWP2P12301782090099016KWP3P2453016096096099015KW（3）计算各轴扭矩T09550P0/N09550018/1400123NMT19550P1/N19550018/1400123NMT29550P2/N29550016/38223998NMT39550P3/N39550015/38223748NM功率P/KW转矩T/NM轴名输入输出输入输出转速NR/MIN传动比I效率电机轴0181231400蜗杆轴018017812312214001099蜗0101393938360811轮轴6589858226391滚筒轴0150149374837113822109124蜗轮蜗杆的设计计算（1）蜗轮蜗杆的传动类型根据GB/T100851988选用阿基米德蜗杆（ZA）（2）选择蜗轮蜗杆的材料及精度等级考虑到蜗传动效率不大，速度中等蜗杆选45钢，表面淬火4555HRC；蜗轮边缘选择ZCUSN10P1。金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HE100制造。从GB/T100891988圆柱蜗轮蜗杆精度中选择8级精度。侧隙种类为F,标注为8FGB/T100891988蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，与铸造铁心采用配合，并加台肩和螺钉固定（螺钉6个）6R7H（3）按齿面接触疲劳强度计算根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，由机械设计中（1110）式计算12MD2212Z480HKTDM1蜗杆上的转矩2T29550P2/N29550016/382239979NMM2载荷系数K因工作载荷较稳定，故查表115知载荷分布不均匀系数1，1，由于转速不高，KA冲击不大，动载系数105N故K11105105KA3弹性影响系数EZ铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配，故160EZ12MP4确定蜗轮齿数2Z由于蜗杆主动，取2，因I3663,则1742636Z12I125许用接触应力H蜗轮材料铸锡磷青铜ZCUSN10P1。金属模铸造。蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,表117知涡轮的基本许用应力268MPA应力循环系数6013663103001610260HNJNL810寿命系数075781HK则075X268201MPAN6计算12DM4372MM212017483905,因2，故从机械设计第九版表112中取模数M2,蜗杆分度圆直径22MM，分Z1D度圆导程角68（4）蜗轮蜗杆的主要参数与尺寸1中心距M8527421DA2蜗杆轴向齿距628MMAPM直径系数111DQ齿顶圆直径26MM12AAAHDM齿根圆直径155MM1FFDC分度圆导程角111836“蜗杆轴向齿厚314MM2AS3蜗轮蜗轮齿数782Z验算传动比I21374传动比误差为5,满足条件允许063713蜗轮分度圆直径148MM2DMZ蜗轮喉圆直径150MM2AAH蜗轮齿根圆直径1455MM2FF蜗轮咽喉母圆半径10MM21GARD（5）校核齿根弯曲疲劳强度FFAFYMDKT2153当量齿数根据7848。从机械设计第九版图4873COS32ZV2VZ1117中可查的齿形系数228。2FAY螺旋角系数091921140许用变应力FFHK从机械设计第九版表118中查得由ZCUSN10P1制造的蜗轮的基本许用应力56MPA。F寿命系数0593256X05932MPA332192MPA6910FHKNFMPA672091284239752067MPA弯曲强度满足。FF5链轮的设计计算1链轮材料选择由表链轮常用材料及齿面硬度表选择链轮的材料，选择40号钢来制造。2链条的基本参数和主要尺寸由表滚子链规格和主要参数选用08A型链轮，链轮配有链条的节距P127，滚子直径792，排距，齿数1D3814P1521Z3滚子链链轮的主要尺寸14分度圆直径MM61Z80SINPD齿顶圆直径MM9251DA齿根圆直径MM31FD齿高MM8060ZPPHA确定最大轴凸缘直径MM46701COT2GH齿宽（单排）MM307B911F齿侧倒角MM650APB公称齿侧半径MM2RX公称齿全宽MM30711FTFN4滚子链链轮平均速度及其他计算平均速度SMPZV/2061单排链计算功率KW8160417PKZACA链节数和中心距4906380L5计算链传动作用在轴上的压轴力NFKEP420151（2）执行部分（机械手及丝杠导轨）机械手部分主要是起到机械手夹持工件送到测量检测位置，实现对工件孔深的测量，以及把检测结束的工件放回到传送带上，使工件能顺利有序地进入下一个环节，机械手通过电磁阀控制气缸的进气出气，实现机械手的夹紧放松与上升下降等一系列操作。57步进电机与丝杠导轨部分实现了机械手的轴向移动，机械手及其气缸与丝杠导轨上的滑块相连接，57步进电机输出固定脉冲信号数，电机转动，使丝杠转动，让滑块在丝杠上能顺利改变位置，且控制发出的脉冲数来实现，滑块（机械手）能准确到达检测工作台。151机械手的选型与夹持力的计算本模块单元的机械手指，气爪的选用为HFZ20（标准型气爪）16由上表可以看出HFZ20每个手指夹持力的有效值为，外径夹持力45N，内径夹持力为68N，开闭行程为10MM，重量236G。工件的质量为250G，机械手夹持工件所受到的是正压力F，因此由公式，取，则正压力为F25N，因此机械手指的夹紧力为52102MGFG1025N45N，在夹紧力有效范围内。3滑块在导轨上的滑块移动距离步进电机选择57步进电机（57BYGH250），步距角为18，为了确保机械手在丝杠上能准确移动到工作台位置，因此在电机驱动器设了细分，细分数为2。则电机旋转一周需要400个脉冲。813602对于丝杠，丝杠螺距螺纹头数导程414，而电机轴转一周的长度或导程，由导程/脉冲个数一个脉冲的线位移计算出，即，即一个脉冲的线位移为001，现已知机014械手起始位置和工作台位置，利用脉冲个数，控制步进电机带动丝杠转动，使滑块移动，从而17使机械手移动到准确的位置。工件起始位置的轴心与工作台上的轴心距离为172MM，丝杠导程为4，则所需的脉冲个数为，机械手从工作台夹持工件到放下工件处的17204172距离为130MM，需要的脉冲个数为，机械手返程距离为302MM，需要的33脉冲数为304302步进电机的转速通过改变脉冲频率来控制，速度的快慢不影响步进电机的行程，行程多少取决于脉冲数量。而步进电机的方向可以通过脉冲顺序来改变，也可以说是步进电机驱动器的方向控制ON或OFF挡控制。60360HZ脉冲速度步距角步进电机运行速度MIN/1506309R（3）测量检测部分（工作台及激光测距仪）检测工作台通过螺栓连接在传送带型材上，检测工作台用于放置工件。OPTONCDT230050激光位移传感器，安装在检测工作台上，通过PLC控制，当工件到达检测工作台下方时，OPTONCDT230050激光位移传感器开始测量孔深。18（4）控制部分（电路气路控制系统）整个模块单元灵活运用机电气一体化，用机械结构部分实现动力传动与传送带的运转，利用气路气缸实现对机械手，挡板的动作控制，利用电路及PLC控制实现对整个模块单元的各个位置的控制，对电机控制，机械手的移动距离控制，及测量孔深控制，都做到精密相关。通过对PLC编程及电气元件的接线，实现了用PLC控制整个模块单元。在第五部分将详细阐述控制部分及控制系统设计。四、尺寸检测模块单元机械手有限元分析（一）机械手指有限元分析1模型约束情况分析机械手指由气缸控制，只能进行轴向的移动，即夹紧放松，而没有其他方向的移动2模型受力情况分析机械手指在夹持工件的时候受到轴向力F25N（正压力），此处用最大正压力计算即45N，01MPA3模型的简化由于本模块单元的机械手夹持，是夹持工件外径，位置，位于机械手较外端，因此机械手19指后面的螺纹连接孔可以简化去掉，只需进行有限元分析机械手指前部，即把机械手指简化为一根以手指尺寸为准的长方体。进行静力学分析。4网格的划分5加载荷以及给定边界条件机械手滑块连接的表面给定固定约束，在螺钉孔内给定无摩擦约束，在圆弧段施加压力01MPA6求解结果20由上图可以看到当夹持力为45N时即施放01MPA的力时，机械手指总变形为0015976MM，应力为89916MPA,该机械手指选用铝合金材料2A12，厚度为10，该材料的抗拉强度为410MPA，屈服极限为325MPA,可以看出该机械手指在本模块单元工作合适，且符合要求，无论是应力还是应变或者是总变形都在材料允许范围内。（2）滑块与机械手上升下降气缸相连接的连接板的有限元分析1模型约束情况分析连接板前部分通过前部气缸的2颗螺钉M4连接，连接板的后部分通过4颗螺钉M5连接，把连接板与滑块连接起来，连接板因前后皆用螺钉连接起来，因此连接板是固定在滑块上凹部，没有其他方向的运动2模型受力情况分析连接板连接滑块与机械手，受到的力主要是连接板前部以下的气缸，气爪，机械手指，及工件等重量所导致的重力。3模型的简化本次有限元分析的连接板既不是轴对称结构模型，也不是周期对称结构模型，是平面静力学问题，因此可以直接用其本身形状进行有限元分析4网格的划分5加载荷以及给定边界条件连接板通过后4颗螺钉与滑块连接，此处应用螺钉孔的无摩擦约束，沉孔上表面有固定约束。由于连接板受到的载荷主要是连接板前部的一些连接件，其中包括气缸300G，机械气爪236G，工件250G，螺钉及小滑块100G。因此连接板前端受到的力为上面所述的重力即M0886X10886N/M，对应作用在整块板的压强为0002MPA310254086216求解结果经过ANSYS求解后，可以看到连接板前端受到的总应力为074MPA，连接板的总变形为0001461MM，该连接板选用铝合金材料2A12，厚度为10，该材料的抗拉强度为410MPA，屈服极限为325MPA,可以看出该连接板在本模块单元工作合适，且符合要求，无论是应力还是应变或者是总变形都在材料运行范围内。22五、尺寸检测模块单元控制系统设计（一）控制流程图总停开关SB1，启动开关SB2，复位开关SB3，联机单机选择开关SA1，手动选择开关SA2。23（2）电气元件清单（3）I/O表分配I/O表分配输入信号及名称符号PLC输入端子号输出信号及名称符号PLC输出端子号总停开关SB1X0步进电机脉冲信号Y0启动开关SB2X1接触器KM1（传送带）Y1对射式传感器X2步进电机方向信号Y224右限位开关SQ1X3电磁阀YA1Y3左限位开关SQ3X4电磁阀YA2Y4联机单机选择开关SA1X5电磁阀YA3Y5手动自动选择开关SA2X6激光测距Y6复位开关SB3X7HL3启动按钮Y7HL4停止按钮Y8（4）主电路、控制电路、PLC接线图25（五）PLC梯形图六、尺寸检测模块单元的校核计算（一）蜗轮蜗杆的校核计算在前面第三大点处的传送带部分的设计计算中，需要用Y系列三相异步电机通过传动机构带动传送带的运转，因为电机所输出的转速快，转矩小，为了得到稳定的速度及较大的转矩，因此需要选择减速箱对转速进行调低，此处选择蜗轮蜗杆的方式进行减速。蜗轮蜗杆的形状尺寸和各重要尺寸，以及相应的疲劳强度计算已在前面进行计算，此处不再重复。（2）滑块与机械手上部连接的螺钉强度校核计算用于把机械手固定在滑块上的螺钉，在静态的时候受到了前面连接的各部件的重力（机械手，气爪，气缸，螺钉，固连板），而在动态的时候由于滑块与机械手部分是通过螺钉连接，因此可以当做一个整体，不受到其他的力影响。26则此处的螺钉强度校核计算属于承受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接校核计算。螺钉承受预紧力，及工作拉力，则由公式1FNGMF86102总求出总拉力，其中预紧力（0206）04X88635N，由推荐数据选2M1CFB12F取的值，取02，则总拉力F5272N，则螺钉危险截面的拉伸强度条件为BMB，可见螺钉危险截面的拉伸强度远小于标准值，符合19082413752DFCA要求。（三）机械手指的强度和刚度校核计算机械手指的受力如上图中的红色箭头，力的大小为F25N，力离机械手指的最左端距离为50MM，则最大弯矩为MFL25X0050125NM，抗弯截面系数为，则抗弯强度为32286MBHWZMPAWZ1568023MAX，所以机械手指的抗弯强度在允许的范围内MPA180抗弯刚度的计算由公式E为铝合金的弹46333M10241072BHEIZ性模量，B，H为机械手的截面尺寸，机械手指的最大挠度为在规定的范围之内，符合要求。MEIFLZB901352Y6327七、总结通过这次机电实践设计，使我把之前的所学知识有了新的认知，也把以前所学的学科一门一门的串接起来，让我把所学的理论知识与实际联系一起，真真正正的做到学以致用，运用所学知识来解决实际中的种种问题，提高了自己在机械结构设计部分，三维建模二维绘图等相应软件的能力，加深电路控制系统和PLC控制的认识，最重要的是在这次机电实践中的个人分工与团体合作锻炼，锻炼了团体协作解决问题的能力。在这次机电实践设计中，不仅在把各学科知识串联起来，也加强了我在网络上取舍合适资源的能力，而且也间接地加强了二维、三维、有限元、控制电路画图、机械结构选型与设计的能力，更能解决实际问题。经过这次机电实践，让我感触颇多，最深刻的是，不同学科之间的串联，环环相扣，每一种训练，每一次任务，便是对自身的一次训练，对知识的认知与掌握程度的检验，让我明白了真正有效，并影响深远的学习方法是，把所学应用于实践，并能灵活运用所学所读的知识解决所面临的问题。事非经过不知难，书到用时方觉少，也许这就是对我们的鞭策，我们仍需继续努力，自我感觉收获颇多，体会深厚。参考文献1杨铁牛主编互换性及测量技术电子工业大学出版社，201062濮良贵陈国定吴立言等编机械设计第九版高等教育出版社,201353孙恒陈作模葛文杰等编机械原理第八版高等教育出版社,201354关慧贞，冯辛安主编机械制造装备设计第4版机械工业出版社,20145冯清秀邓星钟等编机电传动控制第五版华中科技大学出版社，201166王之栎王大康主编机械设计综合课程设计第2版机械工业出版社，200787史天录刘经燕郝晓曦等编测试技术及应用第二版华南理工大学出版社,200958张秉荣主编工程力学第4版工程力学,20111228,机电传动实践,模块4：尺寸检测单元,工件通过上一模块单元数控加工出内孔后运输到该模块的传送带上，经过对射式传感器，传感器发出信号控制定位装置运动限位工件，工件因定位装置，定位在挡块正中央，90机械手通过电机运动到工件处，由气缸控制夹持工件放到四工位检测装置上，然后四工位检测装置转动一定的角度，使工件到达检测装置下，检测装置由气缸控制来检测孔深，工件检测完后，四工位检测装置转回起点，工件由机械手夹持送走放回到传送带上，工件经过下一个对射式传感器后，由下一个传感器夹持到下一个模块单元中。,1、模块单元工作过程：,由模块单元的工作过程可以知道，此单元是需要检测孔深，四工位工作。但实际流水线上，此模块单元只是仅此只对一个工件进行孔深的检测，造成不必要的时间消耗，减少生产效益，且其中间过程过多，不利于生产，可进行机械机构的改良，使得该模块单元更加简单，以达到降低成本，提高生产效率的目的。,2、模块单元存在的问题：,1、改进机械手，使其的轴向移动