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基于 MPS 安装 结构设计 CAD

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基于MPS安装站结构设计含6张CAD图.zip,基于,MPS,安装,结构设计,CAD

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目 录中文摘要外文摘要前言11 绪论21.1 题目来源21.2 课题研究目的和意义21.3 国内外现状和发展趋势31.4 主要研究内容41.5 预期目标52 MPS系统的技术组成62.1 MPS模块化加工系统62.2 MPS的基本组成62.3 模块化生产系统工作过程72.4 传感器技术72.5 气动技术102.6 机电一体化技术123 安装站硬件设计123.1 安装站简介123.2 安装单元的部件设计133.3 安装单元的部件连接213.4 安装单元的部件校核244 安装站结构设计254.1 同步齿形带的选择254.2 同步皮带轮的选择264.3 主动齿轮和从动齿轮的选择274.4 轴承的密封274.5 气缸选择要点274.6 换向阀的选用295 气动控制设计305.1 气路的一般分析305.2气动原理306 总结33参考文献33致谢35I基于MPS安装站结构设计 摘要 随着现代化工业生产的发展，气动技术、液压技术、传感器技术、PLC技术、网络及通讯技术等技术的紧密结合而形成的机电一体化的自动化控制技术的应用在工业生产正起着越来越重要的作用，自动化生产系统已成为当今工业生产的重要组成部分。模块化模拟生产加工系统（MPS）是一套模拟实际工业生产过程具有大量复杂控制的教学培训装置，融合气动技术、传感器技术、PLC技术、计算机及网络通讯技术等众多学科于一身。本文涉及的系统为上海英集斯公司生产的MPS模块化生产加工培训系统，它采用西门子公司生产的S7-200系列PLC对MPS各个工作站的运行过程进行实时控制。本文首先阐述了课题的研究背景和意义，并介绍了课题的研究内容。经过认真的分析之后，设计出符合课题要求的设备设计方案。然后在设备设计方案上，将MPS安装站的各个部件进行设计校核，以及其它需要设备的设计、选型、材料进行分析设计，并选择型号。其中主要涉及到安装单元各零件设备设计、PLC的选型、气缸的选择和传感器的选择等具体内容。接着将设计的各个部件按照装配过程进行组装。关键词 自动化；MPS；PLC；气动控制 1Structural Design of Installation Station Based on MPSAbstract Based on the extensive applications of pneumatic, hydraulic, sensor, PLC，network, communication and other technologies, mechanics-electronics-gas integrated automation have been playing a more and more important role in modern industry. Modular Production System (MPS) is a simulation of the actual industrial production process control with a large complex training teaching system, integration of pneumatic technology, sensor technology, PLC technology, computer and network communication technology and many other disciplines in one. The Modular Production System involved in this paper is produced by Shanghai Ingenious Automation CO. Ltd. It uses Siemens S7-200 series PLC on each workstation running MPS real-time control.This paper first elaborates the research background and significance of the subject, and introduces the research content of the subject. After careful analysis, the equipment design scheme that meets the requirements of the subject is designed. Then in the equipment design, the MPS installation station components are designed and checked, as well as other equipment needed for design, selection, material analysis and design, and select the model. It mainly involves the design of parts and equipment of installation unit, the selection of PLC, the selection of cylinder and sensor, etc. Then the components are assembled according to the assembly process.Keywords Automation; PLC; MPS; pneumaticI前言机械制造行业提供了重要的技术设备，为国家经济的发展注入了巨大动力，而发展水平是一个国家的工业化的表现形式，这也是工业化的快速发展的主要指标之一。随着机械制造业的精度、传感器精度与灵敏度的不断提高，让机械工程才能真正实现信息化，智能化和敏捷性，以及人类可以完全解除繁琐工作，由此进行的创造性的工作更上一层楼。在日常工作中，我们为了安装制造机械零部件，不得不耗费很大的人力，机械化的发展改变了这一现状，自动安装设备的出现，不仅解决了我们安装慢，错误多的问题，还保证了我们自身的安全，不必亲自安装，有机器代替我们就可以达到预期效果；在工厂的实际生产中，使用机械手臂装配，搬运，安装，都能够达到很好的效果【1】。MPS安装站就是以实际安装的过程模拟演示出来，用一个小型的模拟设备来反映在工厂中的一个大型设备实际运行的过程，帮助我们解决工业生产中的问题。本设计就是通过研究分析MPS安装站的性能和工作要求，并自行设计各个部件，完成组装，最后能够正常运行。39基于MPS安装站结构设计1绪论1.1题目来源题目来源于生产实际。1.2课题研究目的和意义我这次毕业设计的课题来源于生产实际，设计目标是在己有控制系统的基础上对其硬件条件进行设计。自动化的意义也在随着时代的发展，有着崭新的变化。早期自动化是指使用诸如传送机和加工设备之类的机器人来代替人的手工劳动，为了减轻控制机械和设备的负担，人们开发了使用自动调节器来控制机器和生产过程。这时，利用反馈技术将机械设备的自动控制为自动化。在21世纪，在多种高新技术的推动下如计算机技术，人工智能技术等和网络化时代的到来，人工智能机械有一定限度的取代人类。自动智能化的生产有了一定的自主性和自适应性，但要知道的是，无论自动化技术如何发展，它只是人的器官功能的延伸和加强，并不能全部的代替人的创造性体力劳动和脑力劳动。研究的目的和意义：1.提高企业的管理效率；2体改产品的质量；3提高生产速度。在具体的工业自动化系统中可以发现，完成复杂动作或人力不能做到的，极大的减少劳动强度，并节省劳力。在这点上，日本做得相当好。智能机器人装配车间几乎完全无人， 机器人进行装配工作.每天三班倒，无需停止和进行重复工作。 它不需要照明和休息。 它是很高程度的工业自动化的典型例子。一般的，自动化设备不仅可以代替人力完成搬运，安装，加工，在化学危险及对人体有巨大伤害等人力无法完成或需要辅助的工作，也能代替人类完成在对人体有伤害的核磁环境，矿山，深海，传染病区等，自动化机器设备己有可能部分或完全解脱人力，这是人类科技进步，文明发展的体现。在由很多种MPS机台，不同的技术知识，例如气动控制技术，机械技术，电气和电子技术，传感应用技术，PLC控制技术，配置控制技术的系统，信息技术等使用这个系统，我们可以模拟一个控制过程，这是非常接近实际生产情况，这样我们就可以练习在学习过程中的理论和实现在教学设备的理论与实践的完美结合环境非常接近实际情况。从而缩短理论教学和实际应用之间的距离【2】。通过研究模块化处理系统让我们在实验室做一个具有开放功能且创新程度高，和可参与度极强的结构设计，让我们认识到系统的各部分组成，从而掌握安装单元结构的组成、功能及控制原理，并且可以激发学习兴趣，使机电一体化设计、装配、调试的动手能力得到综合提高1.3国内外现状和发展趋势目前，在国内，自动化生产线在许多行业中都起到了主导作用。可以说，自动化生产线是现代工业的生命线。自动化生产线可以改变原来而要人工与自动化专机共同参与才能完成工作的情况，减少了整个生产过程所需要的人力物力，降低了生产成本，保证了产品质量。国内状况:随着中国经济的高速发展和加入国际组织（WTO），中国将成为世界制造业基地。发展现代制造业和提升城市的实力和水半，不仅需要大量的高层次专业人才，还需要培养大批 “应用型”高科技人才进行一系列的生产，建设，服务和管理。目前，对这些人才的需求很大。工业自动化技术是一门综合性强的技术，它利用多种理论和技术来实现工业生产过程中的检测和控制，用来增加产品产量，提高产品质量，降低原料消耗，确保生产安全。 它主要包括三个部分：工业自动化软件，硬件和系统。虽然自动化系统本身并不能直接创造收益，但它在改善企业生产过程中起着很大作用。目前我国机械工业自动化的发展主要是消化和吸收国外的技术设备，并且在进行新一代的开发和应用。目前，中国的工业自动化技术，工业及应用都取得了重大进展，中国的工业计算机系统产业已经成型。从目前来说，机械工业控制自动化技术的发展目标是智能化，网络化和集成化。在国内，上海英集斯自动化技术有限公司其自行研发的自动化生产线加工系统在中国走在了最前方， 内容齐全，将机械，光学，电学和气体学等高新技术集成到机电一体化系统中。国外状况:模块化的概念有着悠久的历史。 模块化制造的办法也是来自于长期的生产实践。 在机床制造业中，具有多年制造经验的德国提出了模块化结构设计制造的研究理论。因为该方法设计制造的机床具有较高的经济效益，所以模块化结构在世界范围内得到快速发展。灵活安装单元（FMC）由日本工业和技术部于1977年开发。模块化结构的概念被明确引入。模块化之中的模块是根据不同结构功能制造，具有很强的独立性，统一性。在模块化功能单元可独立操作。整个控制系统是由多个模块组成的多级系统。模块化是现代制造业的发展和标准化的传统形式的基本要求。模块化和现代制造技术，如成组技术，灵活的生产工艺和计算机辅助技术之间的关系是互补的和相互支持。只有密切合作，可以最大限度地提高生产效率。施进发等人提出了最新的机械定义，说明了现实意义及模块化机械产品的现状，建立了机械模块化的理论体系，并分析了机械模块化的研究对象。模块化是企业和产品不会被淘汰的根本，是产品和制造系统持续更新和不断开发的基础。最后，从模块化制造概念的形成可以看出，模块化制造是一种实用的先进制造模型和技术体系，符合当前制造业的发展趋势。具有广泛的实践基础，可以具体实施和运行。模块化制造系统是根据特定模块化产品的制造要求设计的：缩短产品性能周期，提高质量，增加频率，快速响应市场需求，相应的生产系统易于重组，适应快速转型的产品。满足这两个基本要求的实现条件是产品结构的模块化和制造系统设备的模块化。后者包括制造设备（包括硬件和软件）和管理系统的模块化【3】。1.4主要研究内容从分析安装单元功能需求着手，该设计主要实现安装单元部件选择、电气控制、硬件选型的设计。对该结构充分分析之后，进行设计与组装调试，使该结构具有良好的实际运行效果，从而制造出一个与实际生产情况十分接近的安装站结构。主要工作内容如下：（1）安装站的真窒吸盘与设计；（2）安装站的气动控制和气动元件的造型；（3）安装站的部件连接； （4）完成安装，组装安装单元。 1.5预期目标操作人员能够根据设计的搬运单元各个零部件的型号，完成组装，并平稳运行。2MPS系统的技术组成2.1 MPS模块化加工系统模块化处理系统（MPS，Modular Production System）主要是机械和电气相结合的实际应用。 MPS设备是一套开放式设备。 用户可以根据实际需要选择相应的组件。一个单元可以组合成一个控制系统，并且由多个单元组成的生产系统可以由自动化生产线控制。模块化处理系统适用于机械，电气和自动化相关领域的操作人员进行简单的基本操作。涉及多单元生产系统的应用技术有：工业总线技术，网络通信技术，机械传动， 执行器技术，PLC控制技术，电气控制技术，液压和气动技术，电子电工技术，装配技术，故障检测和消除技术，传感器技术，配置控制等。结果是一个完整的闭环可回收系统，从控制中心下达指令，到信息匹配中心处理信息，再到各个设备，同时伴有监测系统，组成一个完整的系统。MPS系统提供多样化，创新和参与性的实验操作平台，使操作人员能够充分掌握机电一体化技术的应用，开发和集成技术，帮助操作人员从系统角度理解系统的各个组成部分。操作人员在机电控制系统的设计，设备组装，编程等方面的解决方法多样，可以激发操作人员的思考能力和动手能力，从而可以培养操作人员在机电一体化实际操作中的设计，装配，调试，检测和分析能力【4】。2.2 MPS的基本组成模块化加工系统可以由很多单元构成并且能真实模拟出自动生产和流水线加工等工作过程。每个单元的执行单元主要是气动执行单元和电动机驱动单元。可以通过安装在其上的传感器的信号来判断这些致动器的运动位置。MPS装置应用了多种传感器，用于判断物体的移动位置，物体的通过状态，物体的颜色，物体的材料，物体的高度等。在控制方面，MPS设备由PLC控制。用户可以根据需要选择使用不同厂家的PLC（如三菱公司的FX3U系列PLC，西门子公司的S7.200系列PLC和西门子公司的S7.300系列PLC）。【5】。2.3 模块化生产系统工作过程模块化生产系统由六部分组成：装载和测试站，处理站，处理站，安装站，安装和处理站以及分类站。 装载和测试站有一个旋转仓库，存储大量黑白颜色的工件，安装站有一个仓库，存放大小不一的黑白颜色工件。 每个站都有一个独立的PLC控制系统，可以独立完成一个动作过程。 当每个站按特定顺序连接时，形成模块化生产系统。如图2-1所示。图2-1 系统方块图MPS模块化加工系统的工作流程：通过PLC的控制，上料检测站将大型工件从旋转仓中送到搬运站，搬运站将大型工件移至加工站，加工站点处理并检测大型工件并将其发送出去，安装和处理站将大型工件向下移动到安装站，安装站将相应的小工件装入大型工件，然后安装。装载和处理站将安装好的工件送到分类站，然后根据分类站的要求将工件送到相应的仓库。2.4传感器技术2.4.1传感器的简介以及分类人们依靠外部感觉器官如：视觉，听觉，触觉等来接收和感知来自外部的信息; 同样，自动化设备也需要“感受”其工作中的各种信息。 只有当自动化设备有足够的信息时，才能根据设计要求实现自动化控制。 传感器是自动化设备用来“感觉”信息的设备。 传感器是实现自动化的关键技术之一。1、传感器的组成传感器，简单的说就是一种将不能或不方便直接测量的物理量，通过一些物理变换，转换为易于测量和记录的信号的器件或装置。通常以下5个部分组成：（1）敏感元件，用于检测被测量的部分；（2）转换元件，将敏感元件的输入转换为易于测量和记录的信号的部分；（3）转换电路，将转换元件输出的信号转换成电压、电流等电学量的电路；（4）辅助电源，保证传感器正常工作【6】。传感器的组成如图2-2所示。图2-2 传感器的组成2、常用传感器的分类作为实现传感功能的基本设备，传感器分类方法有很多种：（1）按传感器能量变换关系进行分类依据能量转换的关系，有发电传感器和参数量型传感器两种传感器。（2）按传感器输入量(即被测参数)进行分类根据输入的特点，可分为位移传感器，速度传感器，温度传感器等。（3）按传感器的输出量进行分类依据输出量的关系，有模拟传感器和数字传感器两种。前者输出为模拟量，后者输出为数字量。（4）按传感器工作原理进行分类依据传感器的工作原理，有电阻应变传感器，电容传感器，电感传感器，压电传感器，热电传感器等几种传感器。2.4.2光电式传感器的原理光电式接近开关的基本工作原理：一种光传感器，是将光信号转换成使用光电转换器作为一个感测元件的电信号的装置。根据输出信号，有各种光电传感器，其可被分为模拟，数字和数字输出。在开关量形式的光传感器输出是一个光电开关。利用光电效应制成的传感器被称为光电传感器。有许多类型的光电传感器，其输出形式是开关的数量，所述传感器是光电接近开关。1.光电式接近开关重要零件为：光发射器和光接收器。2光发射器作用为发射红外光或可见光。3光接收器主要接收由所述发射机发射的光并将其转换成在数字输出的形式的电信号。根据接收机如何接收光，光电接近开关可以分为三种类型：对射，反射的，扩散。也有两种类型的光发射器和光接收器：一体式，分体式。如图2-3所示图2-3 光电式传感器的应用2.4.3磁感应传感器的特点在图2-4所示为光电式接近开关原理图。图2-4 光电式接近开关原理图光电式接近开关在传送带上安装一个光电感应装置，当传送带上的大工件传送到指定位置时时，触发信号，信息传递出去，完成动作。所以使用起来方便简单、结构紧凑。并且寿命较长、成本低廉、开关反应时间和速度快，因此被广泛应用。故选用光电式传感器。2.5气动技术气压传动简称气动，是用空气为介质来传递力或力矩，用以驱动各种执行机构实既定动作的一种技术。2.5.1气压传动系统简介压力传动系统是使用压缩空气作为工作介质来传输功率和控制信号的系统。 气动传动系统由四部分组成：气源装置，辅助部件，控制部件和执行部件1、空气源装置：主要功能是提供干净，干燥的压缩空气。2、控制元件：其功能是调节和控制压缩空气的压力，流量和流向，使执行元件可以按照所需的程序和性能工作。 控制元件分为压力控制阀，流量控制阀和方向控制阀。3、执行元件：将气体的压力能转换为机械能的一种能量转换装置。 例如，气缸和气动马达。4、辅助元件：其功能是协助气动系统的正常运行，主要由净化压缩空气的净化器，过滤器和干燥器组成， 此外，它还包括用于润滑系统的油雾器，用于消除噪音的消音器，用于冷却系统的冷却器等【7】。2.5.2 气压传动工作原理气动传动装置的工作原理是使用空气压缩机产生的空气介质压力能量，并且所述控制元件的作用下传送的气体压力能量递给执行机构。执行机构（气缸或气动马达）可以执行线性和旋转运动。2.5.3气压传动的用途气压传动的用途是极其广泛的：用于化工产品的生产过程中。用于人不宜工作的地点。用于高速重复的运动机械中。用于食品行业中。用于医学领域中。用于太空设备中。2.5.4气压传动的优点及特点（1）能够无休止的提取大气气体，而不会损失介质成本和供应的难度。同时，使用过后的空气直接排放，处理便捷。如果空气管道泄漏，除了造成部分能量损失，也不会造成对工作严重不良影响。（2）气体粘度很小，管道内压力损失小，一般其阻力损失小于油路损失的千分之一，因此压缩空气便于集中供气和长途运输。（3）对于空气压缩时的工作压力低，能够有效的降低材料的质量与元件精度的要求。所以气压传动结构简单，成本低。（4）气动动作速度、反应快，这个突出的特点。因此，特别适合用于一般机械设备的控制上。（5）气压传动维护简单，介质是空气，不会有介质老化，补给和更换等一些问题。（6）使用安全可靠。它可以在恶劣的环境，例如高温度，振动，腐蚀，爆炸等工作，并且很容易实现自动过载保护。（7）噪声大。（8）空气是无润滑的，组件需要配备油润滑装置。2.6机电一体化技术2.6.1机电一体化技术的概念机电一体化技术是由大规模集成电路和微型计算机为代表的高度发展的微电子技术。它迅速渗透到传统机械产业和现代工业，在信息技术，传感技术，机械技术，电工电子技术的基础上，将微电子技术高度集成，有机地结合起来。综合运用这些技术，我们应该在微处理器单元的控制下，根据系统的功能和优化组织结构为目标，使它们协调有序地工作，并将它们有机地结合起来，以实现所需的功能。因此，机电一体化技术是一种在高性能，高质量和高可靠性意义上实现特定功能价值的系统工程。【8】。2.6.2机电一体化的分类机电一体化技术随着微电子技术及其他相关技术的迅速发展而在不断地发展着，机电一体化的应用范围也在逐渐增加，并形成了种类繁多的机电一体化产品，主要种类有：1、在原有的机械本体上加入了电子控制设备，实现高性能和多功能的系统，如数控机床、机器人、发动机控制系统、自动洗衣机等。2、将机械系统全部升级改造为电子系统的信息处理设备，如石英钟、电子计算机、电子秤、电子交换机、电子计费器等。3、与电子设备有机结合的检测系统，如白动探伤机、形状识别装置，CT扫描仪和生物化学分析仪等。3安装站硬件结构设计3.1安装单元简介安装单元的主要功能是提供双色小工件并将其输入大工件的空腔中。 圆筒交替地推出筒仓中的双色小工件，它们被真空吸盘吸收并通过旋转臂输入大工件的空腔。安装站单元主要组成部分有：料仓模块、旋转模块、 转运模块、真空组件以及伺服驱动单元等。如图3-1所示。图3-1 安装站结构示意图3.2安装单元的部件设计（1）底板底板图如下：图3-2 底板结构示意图底板长为550mm，宽为400mm，4个直径为4mm，长度为12mm的通孔用于固定导料组合和传送带组合，使其在以后的运行中足够平稳。（2）齿轮安装背板 图3-3 齿轮安装背板示意图齿轮安装背板用两根调整轴一根主动轴连接齿轮安装板，用于固定齿轮和电动机。两个小沉头孔直径为3mm,两个中沉头孔直径为5mm，用于连接同步带组合。三个大沉头孔直接为6mm，两侧大沉头用两个调整轴连接齿轮安装板，中间大沉头用主动轴连接从动齿轮。这样连接有益于齿轮安装板更稳固，不会因速度太快而发生脱落。（3）带轮固定板 图3-4 带轮固定板的示意图带轮固定板长为60mm，宽为30mm和高5mm。中间通孔圆直径为5.5mm，两个圆角旁的通孔圆直径为4.5mm,最后一个通孔直径为5mm。中间和两个圆角旁的通孔圆都是为了连接另一个带轮固定板，则最后一个是为了固定挡板。都是为了同步带组合能平稳运行。（4）固定环 图3-5 固定环的示意图两个通孔圆直径都是5.5mm，用于连接旋转块，旋转块在连接在旋转气缸上。当皮带上有工件时，固定环在气缸的带动下，旋转90度，工件就会停在固定环这位置处，等待其它工位装配工件，当工件装配完后，固定环返回，工件在皮带作用下，继续前行。（5）连接板 图3-6 连接板的示意图两个小通孔圆直径为5.5mm，用于连接固定同步带组合。大通孔圆直径为20mm，用于连接传感器。（6）旋转气缸安装板 图3-7 旋转气缸安装板的示意图中心通孔圆直径为14mm，是用于旋转气缸伸出连接旋转块。中心通孔圆四周六个小通孔圆是用于连接旋转气缸，使其稳固。板的另一侧中两个通孔圆直径为5.5mm，用于连接固定传步带组合的。 （7）主动轴图3-8 主动轴的示意图主动轴长度为84.5mm，直径5mm，是用于从动齿轮带动皮带轮。（8）气动吸嘴图3-9 气动吸嘴的示意图气动吸嘴在设计过程中是标准件，在商场可以买到，不做详细的介绍，但在后续的校核过程中会通过计算确定吸嘴的型号，气动吸嘴主要的作用是为了吸取工件。气动吸嘴选用的型号为ZP3-Y16BNJ3-04_N。（9）同步皮带轮图3-10 同步皮带轮的示意图同步皮带轮在设计中是为了传动皮带所用，这里是商场买的标准件，其型号为HTPA14S3M060。（10）固定块及内六角圆柱头螺钉带弹平垫 图3-11 固定块及内六角圆柱头螺钉带弹平垫的示意图固定块长高都为30mm的标准件它与内六角圆柱螺钉弹平垫配合固定铝合金与挡板此次设计所选用的内六角圆柱头螺钉型号为GBT70.1 -2000。（11）滚动轴承图3-12 滚动轴承的示意图轴承是国家标准型号，在所有的商场都可以买到，此次设计用的是轴承675，用了六个。它能有效的支持传动部件，减少摩擦，使用维护方便，工作可靠，起动性能好。（12）装配示意图图3-13 装配示意图3.3安装单元的部件连接（1）安装设备机架铝材图3-14 设备机架铝材安装示意图安装好的机架铝材如图所示，在底板的内部有m4的螺纹孔，设备机架铝材内部也有m4的螺纹孔两者用固定块和六角圆柱头螺钉带弹平垫连接固定。（2）固定板安装图3-15 固定板安装示意图安装好的固定板如图，在底板下有两个m4的螺纹孔，固定板也有两个m4的圆通孔两者用六角圆柱头螺钉带弹平垫连接固定。（3）安装调压阀组件图3-16 调压阀组件安装示意图将调压阀组件如图19所示安装，在固定板的上方，用M4的六角圆柱头螺钉带弹平垫连接固定（4）安装导料组件图3-17 导料组件安装示意图安装导料组件如图所示，在设备机架铝材中部位置用两个m5*8的六角圆柱头螺钉带弹平垫和T形螺母连接滑槽固定板固定滑槽。（5）吸盘气缸组件图3-18 吸盘气缸安装示意图吸盘气缸组件如图所示，主气缸用主气缸固定板和四个m5*8的六角圆柱头螺钉带弹平垫和T形螺母连接固定在机架铝材，z轴气缸z轴气缸固定板和两个m5*8的六角圆柱头螺钉带弹平垫和T形螺母连接固定在主气缸上。气动吸嘴用气缸杆连接在z轴气缸。（6）传送带组件 图3-19 传送带组件安装示意图传送带组件如图所示，传送组件中间左侧是齿轮安装背板与右侧齿轮安装板用一个齿轮安装连接板，两个调整轴，一个主动轴，一个皮带传送轮，两个轴承按安装在产送皮带轮的两侧。电机通过齿轮安装板连接主动齿轮，主动齿轮咬合次级齿轮，次级齿轮通过主动轴连接皮带传送轮。在皮带下方前后端各有两个皮带传送轮（藏在皮带下）皮带传送轮通过带轮固定板固定连接，固定环通过旋转块连接在旋转气缸上，旋转气缸通过旋转气缸安装板安装在横向大机架铝材，侧方两个机架铝材通过固定块连接在横向大机架铝材，挡板安装在传送带上方固定在带轮固定板上。（7）装配示意图图3-20 装配示意图3.4安装单元的部件校核除标准件外，所有的器件材料为铸铁，许用拉应力为：t=30MPa，许用压应力为：c=50MPa，许用切应力为：=100MPa（1）气动吸嘴校核如图所示，气动吸嘴吸取工件时，若工件要上升，气动吸嘴与工件相接触的一个面会得到吸嘴的拉力，提取工件向上运动图3-21 受力分析图分析：在吸取工件时，气动吸嘴与工件相接触的一个面会得到吸嘴的拉力，即x轴上方的力为F, 工件的重力为10KgF=G=mg解得F=100N保证了工件在运动中不会脱落，克服工件的重力即可使工件上升，F应大于G,即FG故F=100N既满足要求。Z轴气缸选用的是按标准件CDJ2KB16-60Z,气动吸嘴选用的是标准件ZP3-Y16B。4安装站结构设计4.1同步齿形带的选择同步齿带由钢丝绳或合成纤维作为强力层，聚氨酯或氯丁橡胶作为基质制成，并且在带的内周形成齿。用来与同步带轮的齿相啮合的一种传动带。与普通传动皮带相比，同步齿轮皮带传动比准确，结构紧凑，传动比宽，低速动力传动等优点。其主要缺点是严格的安装要求和高成本。目前我国主要生产的聚氨酯同步齿形带具有耐油性，耐磨性和耐老化性，其使用温度一般为-20-80。v50m/s，P 5米/秒至进行。同步齿形带在运转时，有轻度的侧向推力。为了防止齿形带在操作过程中脱落，侧护板通常安装在小带轮的两侧，或大带轮和小带轮的不同侧面，各装单侧挡边。当中心距8d1（d1：小带轮直径）时，或带轮的轴线与水平面垂直安装时，则两带轮均应有档边，或至少主动轮的两侧和从动轮的下侧应有档边【10】。同步带轮选用的材料为铝合金，同步带轮的宽度为6mm，同步带轮的表面处理有：白色阳极氧化处理、黑色阳极氧化处理、硬质阳极氧化处理（表层硬度300HV）、无电解镀镍、四氧化三铁保护膜，孔内直径为6mm，内螺纹为m4，用m4的带平垫内六角的圆柱头钉安装固定。本站同步皮带轮选用的是标准件HTPA14S3M060，S3M型。4.3主动齿轮和从动齿轮的选择在设计齿轮时，首先需要根据工作情况（如：移动负载、移动速度、到达距离）来选择模数，模数决定齿轮齿条机构是否能够胜任工作，有足够的强度不至于断齿。1、根据载荷确定模数1.5（在机械设计手册里查m的值）【11】；2、需要根据负载的扭矩和结构综合考虑齿轮的齿的数目。当转矩大时，齿轮的齿的数量可以被选择为大点，并且齿轮的直径较大，反之可以将直径做得小一点。因此主动齿轮的齿数为22，从动齿轮的齿数为19； 3、确定从动件齿轮的分度圆直径D，即主动齿轮D=33，从动齿轮D=28.5。主动齿轮设计参数为：齿数中心孔直径齿距模数压力角2262.51.520从动齿轮设计参数为：齿数中心孔直径齿距模数压力角1952.51.520（选自参考文献7表8-26 表8-27）4.4轴承的选择深沟球轴承结构简单，使用方便。它们是最广泛使用的具有最大批量生产的轴承类型。 它主要承受径向载荷，但也能承受一定的轴向载荷。当轴承的径向间隙增大时，它具有角接触球轴承的功能，能够承受较大的轴向载荷的功能。与同尺寸的其他轴承相比，这种轴承具有更小的摩擦系数和更高的极限速度。【12】。所以本站采用深沟球轴承675。4.5气缸选择的要点气缸是一个外形为圆柱体的金属器件，通过内部的活塞运动，转化为机械能，为其它部件提供能量，进行运动。由于气缸是金属制成，并且连接活塞的杆是直的，所以活塞在气缸内的运动是直线型的，故又称这种运动为往复直线运动。缸内的空气通过压缩，密度变大，空气受热膨胀而产生力，热能转化为机械能，推动活塞运动，达到所需要求。由于缸内的活塞运动主要是利用空气压缩运动的，对气缸的密封性要求比较高，在气缸的左右端盖上要安装密封圈进行密封，保证缸内不漏气，避免因漏气而影响机械能的输出。另外气缸内壁和活塞的接触也要紧密，不然在活塞运动过程中会产生空气压缩不完全，造成动力不够，不能给其它工件提供足够的动力，这就要求在制作过程中精度要高【13】。（1）作用力的大小：依据工作时对于力的需求。 确定活塞杆上的推力或张力。 必须指出的是，同一气缸的实际输出变化很大取决于所需的操作速度。随着速度增加，输出将急剧下降由于一些因素，如增加背压，并且变化是不是线性的。选择气缸直径时，必须非常注意。 根据不同的工作条件下，根据外部负载的理论平衡的条件下，所需要的气缸力应大致由1.15-2储备系数相乘以确定所需的气缸内径。（2）活塞行程的长度：该行程是气缸活塞可以移动的最大距离，并且还包括具有缓冲装置的气缸的缓冲部分的距离。 行程的长度与场合的使用有关，并且也受到处理和结构的限制。（3）安装形式：依据安装的位置情况，再根据其他因素来确定。通常情况下，选用固定式气缸。在车床或磨床，工件需要被连续地旋转，应该选择回转气缸。除了活塞杆的直线运动。对于较大的圆弧运动，应该使用一个摆动气体（也称为销气缸）。（4）活塞的运动速度：它主要取决于气缸的进气口和排气口的尺寸以及管道的内径。 如果需求活塞杆高速移动，接地和排气口和管道应该被选中。 为了获得一个缓冲的和光滑的活塞杆速度，有节流或油阻尼器的气缸，通常选择。 节流方法如下：当负载被水平安装筒推进，建议以执行排气节流;当垂直安装气缸用于提升的重量，建议节流进气; 当行程末端的活塞杆需要平稳移动时，选择带缓冲器的气缸等。所以本站采用气缸参数如下： 主气缸 MGCMB20-100:字段描述取值描述轴承种类滑动轴承动作方式双作用缸径20mm最高使用压力1.0Mpa最低使用压力0.15Mpa活塞速递50-750mm/s气缸行径100mm缓冲气缓冲Z轴气缸 CDJ2KB16-60Z:字段描述取值描述动作方式单杠作用缸径16mm气缸行径径向90度最高使用压力0.7Mpa最低使用压力0.1Mpa缓冲气缓冲旋转气缸 CDRN2BW20-90S:字段描述取值描述缸径20mm动作方式双作用最高使用压力0.7mpa最低使用压力0.1Mpa缓冲橡胶4.6电磁阀的选用：电磁阀是利用电磁来控制其它设备，在液压和气动上应用较广，通过按钮来控制气体的通断，进而控制气缸的动作，在设计过程中完成简单的动作，工作时需要的压强为0.150.7MPa，故选用SMC系列的SY3120-5LZE-C4型【14】。在电磁阀的工作过程中会产生噪声，因此需要安装两个消声器进行减噪。工作环境室内，外部环境影响不大，故选用非金属式电磁阀消声器。5气动控制设计5.1气路的一般分析首先，考虑合理分配和利用动力。 气动系统的运行特性如下：1.很少有气动装置同时在所有工作地点工作; 2.每个气动装置的压缩空气消耗量不固定。 对最佳时间的要求很大，但有时可能非常小或完全没必要;3. 工作压力的不同将决定气动装置的不同，这是根据工作要求来选择的。 因此，在设计中，应适当分析和计算空压机的效率，排气量和工作压力的选择。应有适当的分析和计算。其次合理的布局。 网络的设计要求如下：1.最短的线，转弯少；2.少使用橡胶管，供给少，价格昂贵的；3.个控制阀和其它的辅助装置也很少。第三，这是为了确保在工作时间内协调所有部件。由于空气介质的可压缩性，空气压力的能量转换过程复杂且不稳定。因此，当应用一个阀控制多缸的原理时，必须同时考虑诸如多缸运动的协调的各种问题。在设计气路并选择控制阀和辅助设备时必须考虑这个因素【15】。5.2气动原理该装置的执行器是气动控制系统。 方向控制阀的控制方式是电磁控制或手动控制。 每个执行机构的逻辑控制功能由PLC控制实现。气动控制原理图如图5-1图5-1 气动原理控制图在安装单元的气动控制示意图，图1A