自动化车床的供料及出料装置设计[含CAD高清图纸和文档]
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共49页)
编号：21976569
类型：共享资源
大小：2.45MB
格式：ZIP
上传时间：2019-09-14
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
50
积分
- 关 键 词：
-
含CAD高清图纸和文档
自动化
车床
料及
装置
设计
cad
高清
图纸
以及
文档
- 资源描述：
-
【温馨提示】 dwg后缀的文件为CAD图，可编辑，无水印，高清图，压缩包内含CAD图的预览图片，仅用于预览，压缩包内文档可直接点开预览，需要原稿请自助充值下载，请见压缩包内的文件及预览，所见才能所得，请细心查看有疑问可以咨询QQ：414951605或1304139763
- 内容简介：
-
上海电机学院毕业设计课 题 自动化车床的供料及出料装置设计 专 业 年 级 2009级 姓 名 学 号 指 导 教 师 （签字） 学 院（系）院长（签字） 年 月 日自动化车床的供料及出料装置设计摘 要供料及出料具有很多人类所不具有的能力，包括快速分析环境能力；抗干扰能力强，能长时间工作和工作精度高。可以说供料及出料是工业进步的产物，它也发挥了在当今工业的至关重要的作用。如今，供料及出料工业已成为世界各国备受关注的产业。本文阐述了自动化供料及出料的发展历史，国内外的应用状况，及其巨大的优越性，提出了具体的供料及出料设计要求和进行了总体方案设计具体结构设计、计算；在分析国内外智能供料及出料研究现状的基础上，本文设计了一种新型供料及出料结构将驱动系统机构相结合，在两个电机的驱动下，通过一些简单的传动机构，使供料及出料可以实现运行。建立了供料及出料的准静态模型，进行了准静态分析，从而获得供料及出料在步态运动时各部件的受力状况。关键词：供料及出料，步态行走，供料及出料；工业；传动；强度III自动化车床的供料及出料装置设计AbstractFeeding and discharging ability of many humans do not have, including rapid analysis of environmental capacity; strong anti-interference ability, can work for a long time and high precision work. Can be said that the feeding and discharging is a product of industrial progress, it also plays a vital role in todays industry. Now, the feeding and discharging industrial countries in the world has become the concern of the industry.This paper describes the automatic feeding and the development history, application status at home and abroad, and its great superiority, proposed the concrete material feeding and discharging the design requirements and the specific structure design, calculation of overall scheme design;In the analysis of domestic and foreign intelligence information and basic research on the current situation, this paper designed a new type of feeding and discharging structure - will drive system of combined mechanism, the drive two motors, through some simple transmission mechanism, the material feeding and discharging can be implemented to run. Establishment of the feeding and quasi static model material, quasi static analysis is carried out, so as to obtain the feeding and the stress state of material in the gait motion components.Keywords: feeding and discharging, gait, feeding and discharging; industrial; transmission; strength目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 课题研究意义11.2自动化车床设备应用11.3 自动化车床设备21.4 自动化车床设备趋势22 自动化车床的供料及出料装置设计结构方案设计32.1机构方案设计32.2机构方案论述43 供料及出料四连杆机构设计63.1四连杆机构设计63.2确定设计变量73.3建立目标函数73.4确定约束条件83.5写出优化数学模型94 输送带装置设计104.1同步带的概述104.1.1同步带介绍104.1.2同步带传动的主要失效形式114.2 同步带传动的设计准则134.3同步带分类134.4同步带传动计算144.4.1同步带计算选型144.4.2同步带的主要参数（结构部分）164.5同步带的设计184.6同步带轮的设计195 凸轮机构的设计205.1凸轮从动件运动规律205.2 凸轮轮廓线曲线的设计215.3凸轮机构基本尺寸的确定245.4滚子半径的选择245.4.1凸轮理论轮廓内凹部分245.4.2凸轮理论轮廓的外凸部分245.5 直动滚子推杆盘形凸轮265.6直动平底推杆盘形凸轮266 气缸设计286.1供料用气缸的计算286.2下摆动关节气缸的计算296.3四连杆关节气缸的计算307 气动原理设计338 PLC控制部分设计358.1 可编程序控制器的选择及工作过程358.1.1 可编程序控制器的选择358.1.2 可编程序控制器的工作过程358.2 可编程序控制器的使用步骤368.3可编程序控制器控制方案378.3.1 控制系统的工作原理及控制要求378.3.2.控制要求378.4 PLC控制原理图设计38总结与展望40参 考 文 献41致 谢42 自动化车床的供料及出料装置设计1 绪论1.1 课题研究意义市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) ， 产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。1.2自动化车床设备应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，自动化车床设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的自动化车床设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单与锪沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合自动化车床设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了自动化车床设备的使用愈来愈多这一趋势。1.3 自动化车床设备自动化车床设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。1.4 自动化车床设备趋势自动化车床设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，自动化车床设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。43自动化车床的供料及出料装置设计2 自动化车床的供料及出料装置设计结构方案设计2.1机构方案设计由输送带将坯料送到料架上，供料装置将坯料送入车床主轴的中心，夹紧工件；平端面、端面倒角；加工完后，工件落入出料托盘中，托盘随后向输出斜槽倾斜。由输送带输出。在加工过程中，工件托架必须要转到一个离开加工碎屑的位置。1、 圆形工件的料架；2、工件（末加工）；3、气缸；4、四连杆机构（双摇杆）5、出料斜槽；6、加工完的工件；7、供料用气缸；8、夹具；9、工具滑块10、供料设备；11、出料装置；12、摆动关节；13、杠杆图示所示为自动车床的供料和出料机构。V 形的高度可调。托架从料架中取出一个未加工的工件，并把工件输送到机床主轴的中心，在这个位置，被一个凸轮（未显示）推进到夹具中，加工完后，工件落入出料托盘中，这个托盘随后向输出斜槽倾斜。整个设备是装在一个基座上的，并与机器上工具的区域连接。在加工过程中，工件托架必须要转到一个离开加工碎屑的位置。适用元件：标准气缸ESN标准气缸DNG或DNC接近开关SM气缸安装脚架LBG双耳环SGS单向流量阀GR耳轴支座LNZ安装附件管接头2.2机构方案论述负载大小的确定主要是考虑沿供料及出料各运动方向作用于机械接口处的力和扭矩。其中应包括供料及出料末端的重量、抓取工件或作业对象的重量和规定速度和加速度条件下，产生的惯性力等。由本次设计给的设计参数可初估本次设计属于小负载。驱动方式由于伺服电机具有控制性能好，控制灵活性强，可实现速度、位置的精确控制，对环境没有影响，体积小，效率高，适用于运动控制要求严格的中、小型供料及出料等特点，故本次设计采用了伺服电机驱动（三）传动系统设计供料及出料传动装置中应尽可能做到结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小，在传动链中要考虑采用消除间隙措施，以提高供料及出料的运动和位置控制精度。在供料及出料中常采用的机械传动机构有齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠传动、同步齿形带传动、链传动、行星齿轮传动、谐波齿轮传动和钢带传动等，由于齿轮传动具有效率高，传动比准确，结构紧凑、工作可靠、使用寿命长等优点，且大学学习掌握的比较扎实，故本次设计选用齿轮传动。（四）工作范围工业供料及出料的工作范围是根据工业供料及出料作业过程中操作范围和运动轨迹来确定，用工作空间来表示的。工作空间的形状和尺寸则影响供料及出料的机械结构坐标形式、自由度数和操作机各手臂关节轴线的长度和各关节轴转角的大小及变动范围的选择（五） 运动速度供料及出料操作机手臂的各个动作的最大行程确定后，按照循环时间安排确定每个动作的时间，就能进一步确定各动作的运动速度，用m/s或（）/s表示，各动作的时间分配要考虑多方面的因素，例如总的循环时间的长短，各动作之间顺序是依序进行还是同时进行等。应试做各动作时间的分配方案表，进行比较，分配动作时间除考虑工艺动作的要求外，还应考虑惯性和行程的大小，驱动和控制方式、定位方式和精度等要求。自动化车床的供料及出料装置设计3 供料及出料四连杆机构设计3.1四连杆机构设计连杆机构是最常用的机构，因此连杆机构优化设计在机构设计中十分重要，研究工作开展得也最为广泛。有大量的文献介绍有关平面四杆机构、平面五杆机构、柔性连杆机构、曲柄连杆机构、槽轮连杆机构、凸轮连杆组合机构和齿轮连杆等机构的优化。鉴于四连杆机构的典型性，本节结合四连杆机构的函数再现优化设计问题，阐述连杆机构优化问题的一般方法及流程。四连杆机构的优化设计就是对四连杆机构的参量进行优化调整，使得机构给定的运动和机构所实现的运动之间误差最小。因此四连杆机构的优化设计的过程，就是寻找使得四连杆机构运动误差最小的一组机构设计参量。四连杆机构设计参量确定后，就可认为实现了机构的优化设计。四连杆机构的优化设计包括四连杆机构优化模型建立和优化模型求解二个主要过程。通过对四连杆机构的分析确定优化方案，确定设计变量，给出目标函数，并将机构设计制约条件，如杆长条件、传动角条件等，写成相应的约束条件，即可建立机构优化设计模型。下面介绍四连杆机构函数再现优化设计模型的建立。3.2确定设计变量根据设计要求，由机械原理知识可知，设计变量有L1、L2、L3、L4、。将曲柄的长度取为一个单位长度1，其余三杆长可表示为L1的倍数。由图1所示的几何关系可知为杆长的函数。另外，根据机构在机器中的许可空间，可以适当预选机架L4的长度，取L4=5，经以上分析，只剩下L2、L3两个独立变量，所以，该优化问题的设计变量为因此。本优化设计为一个二维优化问题。3.3建立目标函数按轨迹的优化设计，可以将连杆上M点与预期轨迹点坐标偏差最小为寻优目标，其偏差为和，如图2。为此，把摇杆运动区间2到5分成S等分，M点坐标有相应分点与之对应。将各分点标号记作，根据均方根差可建立其目标函数，即 ，S为运动区间的分段数于是由以上表达式便构成了一个目标函数的数学表达式，对应于每一个机构设计方案（即给定），即可计算出均方根差。图 23.4确定约束条件根据设计条件，该机构的约束条件有两个方面：一是传递运动过程中的最小传动角应大于50度；二是保证四杆机构满足曲柄存在的条件。以此为基础建立优化线束条件。保证传动角图 3按传动条件，根据图3可能发生传动角最小值的位置图，由余弦定理 （见图3（a）所以 （a） （见图3（b）所以 （b）式（a）、（b）为两个约束条件，将，代入式（a）、（b），得曲柄存在的条件按曲柄存在条件，由机械原理知识可知，把它们写成不等式约束条件（将，代入上式），得经过分析，上述七个约束条件式中，和为紧约束条件，为松约束条件，即满足和的，必满足不等式，所以本优化问题实际起作用的只有和两个不等式约束条件。3.5写出优化数学模型综上所述，可得本优化问题的数学模型为 即本优化问题具有两个不等式约束的二维约束优化问题。4 输送带装置设计4.1同步带的概述4.1.1同步带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。同步带传动（见图3-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v50m/s，P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3.1 同步带传动同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。 同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。允许线速度可达50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。 本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。2 同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。4.1.2同步带传动的主要失效形式在同步带传动中常见的失效形式有如下几种：(1)、同步带的承载绳断裂破坏同步带在运转过程中承载绳断裂损坏是常见的失效形式。失效原因是带在传递动力过程中，在承载绳作用有过大的拉力，而使承载绳被拉断。此外当选用的主动捞轮直径过小，使承载绳在进入和退出带抡中承受较大的周期性的弯曲疲劳应力作用，也会产生弯曲疲劳折断(见图3-2)。图3.2 同步带承载绳断裂损坏(2)、同步带的爬齿和跳齿根据对带爬齿和跳齿现象的分析，带的爬齿和眺齿是由于几何和力学两种因素所引起。因此为避免产生爬齿和跳齿，可采用以下一些措施：1、控制同步带所传递的圆周力，使它小于或等于由带型号所决定的许用圆周力。2、控制带与带轮间的节距差值，使它位于允许的节距误差范围内。3、适当增大带安装时的初拉力开。，使带齿不易从轮齿槽中滑出。4、提高同步带基体材料的硬度，减少带的弹性变形，可以减少爬齿现象的产生。(3)、带齿的剪切破坏带齿在与带轮齿啮合传力过程中，在剪切和挤压应力作用下带齿表面产生裂纹此裂纹逐渐向齿根部扩展，并沿承线绳表面延件，直至整个带齿与带基体脱离，这就是带齿的剪切脱落（见图3-3）。造成带齿剪切脱落的原因大致有如下几个：1、同步带与带轮问有较大的节距差，使带齿无法完全进入轮齿槽，从而产生不完全啮合状态，而使带齿在较小的接触面积上承受过大的载荷，从而产生应力集中，导致带齿剪切损坏。 2、带与带轮在围齿区内的啮合齿数过少，使啮合带齿承受过大的载荷，而产生剪切破坏。 3、同步带的基体材料强度差。为减少带齿被剪切，首先应严格控制带与带轮间的节距误差，保证带齿与轮齿能正确啮合；其次应使带与带轮在围齿区内的啮合齿数等于或大于6，此外在选材上应采用有较高勿切韧挤压强度的材料作为带的基体材料。图3.3 带齿的剪切破坏 (4)、带齿的磨损带齿的磨损（见图3-4）包括带齿工作面及带齿齿顶因角处和齿谷底部的廓损。造成磨损的原因是过大的张紧力和忻齿和轮齿间的啮合干涉。因此减少带齿的磨损，应在安装时合理的调整带的张紧力；在带齿齿形设计时，选用较大的带齿齿顶圆角半径，以减少啮合时轮齿的挤压和刮削；此外应提高同步带带齿材料的耐磨性。图3.4 带齿磨损(5)、同步带带背的龟裂(图3-5)同步带在运转一段时期后，有时在带背会产生龟裂现象，而使带失效。同步带带背产生龟裂的原因如下， 1、带基体材料的老化所引起；2、带长期工作在道低的温度下，使带背基体材料产生龟裂。图3.5 同步带带背龟裂 防止带背龟裂的方法是改进带基体材料的材质，提向材料的耐寒、耐热性和抗老化性能，此外尽量避免同步带在低温和高温条件下工作。4.2 同步带传动的设计准则据对同步带传动失效形式的分析，可知如同步带与带轮材料有较高的机械性能，制造工艺合理，带、轮的尺寸控制严格，安装调试也正确，那么许多失效形式均可避免。因此，在正常工作条件下，同步带传动的主要失效形式为如下三种； (1)同步带的承载绳疲劳拉断； (2同步带的打滑和跳齿； (3)同步带带齿的磨损。 因此，同步带传动的设计淮则是同步带在不打滑情况下，具有较高的抗拉强度，保证承线绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下应对带齿进行耐磨性计算。4.3同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD带)和凹顶抛物线齿（R系列)。梯形齿同步带 梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB。梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO 5296制订了同步带传动相应标准GB/T 1136111362-1989和GB/T 11616-1989。弧齿同步带 弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。4.4同步带传动计算4.4.1同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：式中需要传递的名义功率工作情况系数，按表2工作情况系数选取=1.5；表3-3.工作情况系数确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中Pd=4.5kw，n1=960/15.027=64 rpm。查表3-4表3-4选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm选择小带轮齿数z1，z2 可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。 查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=21故大带轮齿数为：z2=iz1=1z1=34。 故z1=21，z2=21。确定带轮的节圆直径d1，d2小带轮节圆直径d1= d2=Pbz1/=8.0021/3.1453.5mm验证带速v 由公式v=d1n1/60000计算得， svmax=40m/s，确定带长和中心矩现在选取轴间间距为取1350mm10、同步带带长及其齿数确定=() = =2866.4mm11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即=17。12、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=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步带的基准额定功率为=0.21KW表3-5 基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量4.4.2同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表3-6）。表3-6 带节线长度表2、带的节距Pb如图3-4所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表3-5。3、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以s表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图3.7 带的标准尺寸表3-7 梯形齿标准同步带的齿形尺寸4、带的齿根圆角带齿齿根回角半径rr的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关t齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径八带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。4.5同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表3-8。带的图形如图3-5。表3-8 同步带尺寸型号节距齿形角齿根厚齿高齿根圆角半径齿顶圆半径H840。6.124.31.021.02图 同步带4.6同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求1、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性 加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。5 凸轮机构的设计5.1凸轮从动件运动规律基本运动规律从动件位移s随凸轮转角的变化情况如图2-3所示，图中横坐标代表凸轮转角，纵坐标代表从动件位移s、速度v和加速度a随凸轮转角的变化规律称为从动件运动规律。从动件运动规律又可分为基本运动规律，基本运动规律有以下几种： 图2-3等速运动规律：从动件在运动过程中速度为常数，而在运动的始、末点处速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，称为刚性冲击，次类运动规律只使用于低速运动的场合。等加速等减速运动规律：从动件在运动过程中加速度为常数，而在运动的始、末点处加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击称为柔性冲击，这种运动规律只适用与中速运动的场合。余弦加速度运动规律：又名简谐运动规律。从动件在整个运动过程中速度皆连续，但在运动的始、末点处加速度有突变，产生柔性冲击，因而也只适用中速运动场合。正弦加速度运动规律：又名摆线运动规律。从动件在整个运动过程中速度和加速度皆连续无突变，避免了刚性冲击和柔性冲击，可以用于高速运动的场合。在工程实际中，为使凸轮机构获得更好的工作性能，经常采用以某种基本运动规律为基础，辅之以其他运动规律与其组合，从而获得组合运动规律。当采用不用的运动规律组合成改进型运动规律时，它们在连接点处的位移、速度和加速度应分别相等；这就是两运动规律组合时必须满足的边界条件。常用的组合运动规律有：改进性等速运动规律，改进性正弦加速度运动规律和改进性梯形加速度运动规律。基本的从动件运动规律方程如表2-1：从动件运动位移方程运动规律从动件运动方程推程01回程03等速运动规律S=h1S=h-h3等加速等减速运动规律012S=2h122032S=h- 2h322121S=h-2h12(1-)232。这样，当理论轮廓作出后，不论选择多大的滚子，都能做出工作轮廓。5.4.2凸轮理论轮廓的外凸部分如图2-8b所示，工作轮廓曲率半径a理论轮廓曲率半径与滚子半径rr三者之间的关系为:a=+rr (2-8)图2-8滚子半径对工作轮廓的影响如图2-6b，当rr时，a0；这时，可以作出论拖的工作轮廓；如图2-6c，当=rr时，虽然能作出凸轮工作轮廓，但出现了尖点；尖点处是极容易磨损的。如图2-6d，当rr时，a0，这时，作出的工作轮廓出现了相交的包络线。这部分工作轮廓无法加工，因此也无法实现从动件的预期运动规律，即出现了“失真”现象。综上可知，滚子半径不宜过大。但因滚子装在销轴上，故亦不宜过小。一般我们采用rrMg=(3.057+0.1+0.660+0.309+0.139)10=41.65 N。根据公式F=PA+，系统压为最低0.3Mpa考虑，可得压侧的输出力为94.2 N；拉侧的输出力为65.7 N，显然满足要求。参照（ISO6432标准），气缸1选用缸径为20mm，行程为25mm的亚德客超薄气缸，代号为ACQ-2025 。同理，下压气缸4选用亚德客笔型气缸，代号为PB-1030。 图2.10 AIRTAC超薄气缸参照供料用传动方案设计，又下摆动关节的冲压力Pz=8.6 N，选择的气缸类型分别为（表2.4）：气缸名称上模板气缸下压气缸品牌及类型AIRTAC ACQ-25X12AIRTAC ACQ-40X50缸径mm2540活塞杆外径mm914行程mm1040受压面积mm2(押侧/拉侧)421/2981057/756理论输出力N(押侧/拉侧)117.3/103.3337.0/216.7表2.4 下摆动关节气缸的规格气缸的运动时序表如下：气缸名称速度T（伸出）/sT（收回）/s上模板气缸210-0.52.5-3下压气缸230.5-2.51.5-3表2.5 下摆动关节气缸的运动时序表6.3四连杆关节气缸的计算对四连杆关节连接滑块进行受力分析（在最大压力角处），图示如下：图2.27 连接滑块的受力分析连接滑块受力来自两个部分，第一是气缸给的动力，第二是连接滑块和滑销之间的摩擦阻力。连接滑块的摩擦阻力又来自两个部分，其一是滑块上方零部件的重量和自重引起的，另一个是由送料凸轮给的力F在水平方向的分量引起的。其中，是连接滑块、螺钉、垫圈、弹簧垫片、送料夹滑块、连接螺钉、送料夹、送料夹固定螺钉在送料滑销上的压力之和，跟据proe中质量分析，设置材料Q235A的密度为，可分别得出各零件的质量。经分析，得总质量M=(连接滑块质量+六角螺钉质量+垫圈质量+弹簧垫片质量+连接螺钉质量) X 2+送料夹X 3 +送料夹固定螺钉X 6 + 送料夹滑块质量。即M=（0.065+0.0038+0.0014+0.0026+0.0038）X 2 + 0.0068 X 3 + 0.0019 X 6 + 0.132= 0.245 Kg故，=Mg=0.2168 X 10 =2.164 N又查得刚和刚（粗糙度3.2）之间的 u=0.1。 N （1） （2）根据连接滑块Y方向的力衡，可知 （3）联立（1）（2）（3）解得F= 0.340 N根据要求，四连杆关节气缸选用笔型气缸（ISO6432标准），理论出力计算公式是：F=PA+ 式中：F气缸理论输出力（N）P工作压力(MPa)A活塞受力面积（）弹簧复位力（N）系统压力为0.30.5MPa，选用复动型气缸时，=0 N，取系统压力极小值时，可得：气缸活塞面积大于6.288即可。即气缸缸径大于1.457就行。参照（ISO6432标准），选用缸径为12mm，行程为40mm的笔型气缸足够满足要求。选用亚德客气缸，代号为PB-1240。7 气动原理设计气动原理图如图4-1所示。整个气动系统就是要对供料气缸、摆动气缸、四连杆气缸动作进行控制。图4-1 气动原理图气路元件表如图4-1所示： 图4-1 气路元件表序号型号规格名称数量1L1-25单向节流阀6224DH-10-S三位四通电磁滑阀33QF-44手动截止阀14QSL-26SQTY-20-S压力组件15YJ-1压力继电器16Q24DH-10-S两位三通电磁滑阀1各执行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调速，这种方法的特点是结构简单，效果尚好。如手臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快起动速度，也可调节全程上的速度。升降气缸采用进气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成。气液传送器气缸侧的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸的尺寸、行程、速度计算出所需压缩空气流量，与所选用电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。8 PLC控制部分设计考虑到气缸的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对气缸进行控制.当气缸的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。8.1 可编程序控制器的选择及工作过程8.1.1 可编程序控制器的选择目前，国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的F系列PC,德国西门子公司的SIMATIC N5系列PC、日本OMRON(立石)公司的C型、P型PC等。考虑到本气缸的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到制造成本，因此在本次设计中选择了OMRON公司的C28P型可编程序控制器。8.1.2 可编程序控制器的工作过程可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为四个阶段。第一阶段是初始化处理。可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连，CPU对输入输出状态的询问是针对输入输出状态暂存器而言的。输入输出状态暂存器也称为I/0状态表.该表是一个专门存放输入输出状态信息的存储区。其中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器;存放输出状态信息的存储器叫输出状态暂存器。开机时，CPU首先使I/0状态表清零，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。第二阶段是处理输入信号阶段。在处理输入信号阶段，CPU对输入状态进行扫描，将获得的各个输入端子的状态信息送到I/0状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在I/0状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。第三阶段是程序处理阶段。当输入状态信息全部进入I/0状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各I/0状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入I/0状态表的输出状态暂存器中。第四阶段是输出处理阶段。 CPU对用户程序已扫描处理完毕，并将运算结果写入到I/0状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送到输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控设备进行各种相应的动作。然后，CPU又返回执行下一个循环的扫描周期。8.2 可编程序控制器的使用步骤在可编程序控制器与被控对象(机器、设备或生产过程)构成一个自动控制系统时，通常以七个步骤进行:(1)系统设计即确定被控对象的工作原理，控制要求，动作及动作顺序。(2)I/0分配即确定哪些信号是送到可编程序控制器的，并分配给相应的输入端号;哪些信号是由可编程序控制器送到被控对象的，并分配相应的输出端号.此外，对用到的可编程序控制器内部的计数器、定时器等也要进行分配。可编程序控制器是通过编号来识别信号的。(3)画梯形图它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同，表达了系统中全部动作的相互关系。如果使用图形编程器(LCD或CRT)，则画出梯形图相当于编制出了程序，可将梯形图直接送入可编程序控制器。对简易编程器，则往往要经过下一步的助记符程序转换过程。(4)助记符机器程序相当于微机的助记符程序，是面向机器的(即不同厂家的可编程序控制器，助记符指令形式不同)，用简易编程器时，应将梯形图转化成助记符程序，才能将其输入到可编程序控制器中。(5)编制程序即检查程序中每条语法错误，若有则修改。这项工作在编程器上进行。(6)调试程序即检查程序是否能正确完成逻辑要求，不合要求，可以在编程器上修改。程序设计(包括画梯形图、助记符程序、编辑、甚至调试)也可在别的工具上进行。如IBM-PC机，只要这个机器配有相应的软件。(7)保存程序调试通过的程序，可以固化在EPROM中或保存在磁盘上备用。8.3可编程序控制器控制方案8.3.1 控制系统的工作原理及控制要求以上各动作均采用气动方式驱动，即用五个二位五通电磁阀(每个阀有两个线圈，对应两个相反动作)分别控制五个气缸，使气缸完成伸、缩、上、下、旋转及气缸抓放动作。其中旋转运动用一组齿轮齿条，使气缸的直线运动转化为旋转运动。这样，可用PLC的8个输出端与电磁阀的8个线圈相连，通过编程，使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使气缸按预先安排的动作序列工作.如果欲改变气缸的动作，不需改变接线，只需将程序中动作代码及顺序稍加修改即可。另外，除抓放外，其余六个动作末端均放置一限位开关，以检测动作是否到位，如果某动作没有到位，则出错指示灯亮。8.3.2.控制要求为了满足生产需要，气缸应设置手动工作方式、单动工作方式和自动工作方式。（1）手动工作方式便于对设备进行调整和检修，设置手动工作方式。用按钮对气缸每一动作单独进行控制。（2）单动工作方式从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按下一次起动按钮，气缸完成一步的工作后，自动停止。（3）自动工作方式按下起动按钮，气缸从原点开始，按工序自动反复连续工作，直到按下停止按钮，气缸在完成最后一个周期的动作后，返回原点自动停机。8.4 PLC控制原理图设计PLC时专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电器技术人员，为了适应他们的传统习惯和装我能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程，连线问题的自然语言编程。国际电动委员会详细地说明了语法，语义和下述5种编程语言：功能图，梯形图，功能快图，指令表，结构文本。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符合来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述时间繁盛的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级种，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于掌握和学习；与原有的继电器逻辑控制技术的不同是：梯形图中的电流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。梯形图是使用得最多的梯形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的有点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为编程总结与展望总结本文对供料及出料结构系统进行了设计。由于作者的水平有限，而且对有些相关学科，如传感器技术、控制技术等并不是很了解，仍有许多问题需要解决，还有许多问题值得进一步讨论和更加深入的研究与展望： (1)机械结构优化问题在供料及出料设计过程中，包括机械臂，采用模块化设计，不同功能结构分别进行设计，各模块之间连接采用最优方式。但是在模块各零件设计过程中，各参数计算选择主要从结构强度和刚度要求出发，很多零件为了匹配，比实际需求尺寸大很多。包括一些非关键零件设计，均是根据前人经验设计，选择尺寸。这种设计不仅增加了整个系统质量，同时增加了电机负载，造成了资源浪费。（2）计算机的有限元的分析没有做。通过对计算机有限元软件的更深层次挖掘，对零件的强度和刚度和臂部的力学分析，会得到最优的结构。这个以后可以作为后续学习的方向。 (3) 机械臂自主控制系统的建立有待于进一步研究，以及它的运动控制技术，路径规划技术，实时视觉技术，定位和导航技术，多传感集成和数据融合技术，高性能计算技术，无线通信与因特网技术问题也是多个有待研究的方面。供料及出料在未来生活中，包括消防、探测等危险作业中的应用将会越来越广。包括在军事领域中的应用将
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号