论文对卸胎手的整体设计，执行机构的设计，PLC自动控制的程序设计，设计思想，控制方法都作了详细的阐述，并对各个部分的设计方案进行了论述。从基本理论,工作原理上对设计进行了分析和论证，针对本次设计的技术要求，执行机构均采用了机械手，并对其结构进行了具体的设计，对于传动部分，考虑到既要准确又要容易控制，采用了齿轮齿条传动。整个卸胎是一个完整的过程，要求准确到位，所以选用了信号采集，PLC自动控制，也是本次设计的优点。

运用PLC控制电路来控制卸胎的整个过程，根据要求，通过PLC编程，既可以实现自动控制，也可以完成分布动作，方便了工人的操作。此外，设计还采用了其它附件与整个设备配合使用，进一步完善了设计。

关键词：机械手，齿轮齿条，PLC自动控制，胎筒，光幕。

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内容简介：: 大连水产学院本科毕业论文（设计）中文摘要 1 中文摘要论文着重论述了卡车胎成型车间卸胎手的设计。卸胎手主要由三部分组成：行走取胎部分，升举旋转部分，推进卸胎部分。完全代替了人工搬运，节省了劳动，提高了生产率。首先，行走取胎部分，采用齿轮齿条传动，动作到位后，卸胎手采用双层气缸推进，利用间隙，托起气缸托起胎筒，脱离轮毂，在无外界阻力的情况下，双层气缸收回，取下胎筒，行走电机带动齿轮齿条将胎筒运往包边机。其次，旋转升举部分，在移动过程中，下料电机 1 将胎筒卸到旋转升举部分，升举气缸将胎筒举起，达到包边机的高度，然后完成 180 度旋转。最后，推进卸胎部分，完成包边之后，紧接着是卸胎部分，由于距离和高度的影响，必须向将胎筒推进到圆盘上，然后旋转气缸旋转，将要胎筒平稳的卸下，完成整个过程。卸胎手的整个动作过程，采用信号触发， PLC 自动控制，三部分动作可连续完成，动作连贯。并且装有 PLC 控制的安全防护光幕，使车间达到既安全又高效。论文对卸胎手的整体设计，执行机构的设计， PLC 自动控制的程序设计，设计思想，控制方法都作了详细的阐述，并对各个部分的设计方案进行了论述。从基本理论 ,工作原理上对设计进行了分析和论证，针对本次设计的技术要求，执行机构均采用了机械手，并对其结构进行了具体的设计，对于传动部分，考虑到既要准确又要容易控制，采用了齿轮齿条传动。整个卸胎是一个完整的过程，要求准确到位，所以选用了信号采集， PLC 自动控制，也是本次设计的优点。运用 PLC 控制电路来控制卸胎的整个过程，根据要求，通过 PLC 编程，既可以实现自动控制，也可以完成分布动作，方便了工人的操作。此外，设计还采用了其它附件与整个设备配合使用，进一步完善了设计。关键词：机械手，齿轮齿条， PLC 自动控制，胎筒，光幕。 ntsDFU-07-417：大连水产学院毕业设计 (论文 )任务书 2007 届职业技术学院机械设计制造及其自动化专业题目：卡车胎成型车间卸胎手子题：学生姓名：孙云龙班级：机自 07-2 本指导教师 (签章 )：王伟职称（学位）：所在教研室：机自教研室专业负责人 (签章 )：下达日期： 2009 年 2 月 26 日完成日期： 2009 年 6 月 13 日 nts题目性质真实题目类型设计题目来源生产课题简介：本课题的零件图取自某汽车车胎成型车间的产品图。论文着重论述了卡车胎成型车间卸胎手的设计。卸胎手主要由三部分组成：行走取胎部分，升举旋转部分，推进卸胎部分。完全代替了人工搬运，节省了劳动，提高了生产率。组成汽车的各个部件的制造过程成为现代工程师研究的主题，汽车的轮胎制造过程也当属其一。完成该课题需 15 周。结果表现形式为全部设计图纸及设计说明书。其中说明书及 85%以上的图纸必须形成电子文档。具体任务、内容及要求（包括设计计算、实验分析、绘图质量各类图纸张数、外文翻译及撰写外文摘要等要求）一、设计条件与原始数据： 1. 机械手的相关资料主要尺寸参数： a) Outside Diameter 外径： 520 630mm b) Length 长度： 630 780mm c) Weight 重量： 30 60kg 2. 使用此机构不能减少产量。目前产量 50 个胎筒班（ 8 小时），卸胎简的平均时间为 12 秒。该机构用时最多不得超过 20 秒 3. 设计手册若干套二、主要设计内容： 1. 卸胎手总装配图 2. 托起机构图 3. 下料电机 1 4. 翻转机构图 5. 编写设计说明书一份三、要求 1. 绘图量 :折成 A0 号图纸 4 张。 2. 设计计算及说明书字数不少于 10000 字。 3. 完成 3000 字以上的外文参考文献翻译 ,完成 1500 字以上的文献综述撰写等工作。注：说明书及图纸必须全部形成电子文档。另外要求其中 50%图纸再以手工的方式绘出。确定选题、撰写开题报告、调研第 12 周编写设计说明书第 14 周撰写文献综述、翻译外文文献、确定总体方案第 34 周审阅毕业设计第 15 周设计计算、作图等第 513 周毕业答辩第 16 周毕业论文（设计）领导小组长签章：教务处制表 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 1 第一章绪论机器人是一种典型的、机电一体化的、独立的自动化生产工具。机械手则是机器人学的一个分支。各种生产过程的机械化和自动化是现代技术发展的总趋势。随着技术进步和国民经济的发展，为适应产品品种频繁更新所形成的中、小批量生产，作为现代最新水平的 FMS（柔性制造系统）和 FA（工厂自动化）技术的重要组成部分的工业机器人技术也得到了迅速发展。机械手设计技术是一门跨学科的综合性技术，它涉及到力学、机构学、机械设计、气动液压技术、自动控制技术、传感技术和计算机技术等学科领域，是一门新型的综合性技术。机械手的产生是在本世纪 20 年代，由于机械制造业的发展而出现了一种附属在自动机、自动化生产线上可以代替人力传递和装卸工件的专用装置。 40 年代开始，为处理危险作业（辐射、易爆、有毒、高强度、高难度等工作场合），出现了一种有操作者直接控制的操作机，它可以由操作者直接驱动或由电动机驱动，亦可采用遥控操作。由于机械手、操作机、机器人有许多共同点，他们在技术是相通的，有时很难严格区分。世界上对机器人的分类有很多种，参照日本按输入信息和示教方式来进行分类和定义，可分为下面六种，它们是：手控操作器用于手操纵的操作机。固定程序机器人按照事先设定好的作业顺序、条件和位置，逐个执行动作的操作装置，设定后的信息不能轻易变更。可变程序机器人事先设定好的作业顺序及其他信息可以方便地变更的操作装置。示教再现型机器人采用示教式完成编程，并记录这些信息，机器人能重复再现示教的全部动作（称为在线编程方式）。数控机器人事先将动作顺序及其他信息进行数控编程（称为离线编程方式，例如用穿孔纸带、磁带、磁盘等）的可变程序机器人。智能机器人具有感觉、识别环境和决策规划的功能，可根据任务指令要求，自动规划完成任务的步骤。即具有类似人的某些智能的机器人。总括起来，一般认为机械手（ Mechanical Hand）是一种能模仿人手臂的动作，按事先设定的作业顺序、轨迹和其他要求，实现自动抓取、搬运等作业的机械化、自动化装置。机械手在多数情况下附属于主机，程序固定（也可以通过硬件稍作变更），如数控机床，加工中心上的上、下料、自动换刀机械手，因它们有一定的专用性，又称专用机械手。操作机（ Manipulator）是一种独立的有人工操纵的半自动的搬运、抓取、操作的装置。工业机器人与专用机械手的重要区别是前者具有独立的控制系统（大多应用计算机技术）；可以容易的通过再编程的方法实现动作程序的变化来适应不同的工作要求，而机械手则只能完成比较简单的搬运、抓取及上下料工作，常常作为机器设备上的附属装置，其程序是固定不变的，甚至没有程序控制，只是简单的手动操作。随着改革开放，市场经济的蓬勃发展，我国的制造业也随之日新月异。在新一轮的国际产业nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 2 结构变革中，我国正逐步成为全球制造业的重要基地之一，以信息化带动工业化，发挥后发优势，推动社会生产力的跨越式发展战略，应用高新技术，特别是信息技术改造传统技术，促进产业结构的优化升级，向着机械化，自动化发展，将成为今后一段时间制造业发展的主题之一。在我国加入 WTO 以后，制造业成为我国具有竞争优势的行业之一，当前世界上正在进行着新一轮的产业结构调整，一些产品的制造也向发展中国家转移。中国已经成为许多跨国公司的首选之地。中国成为世界制造大国，已成为不争的事实。而在各行各业中，汽车制造当属重中之重。组成汽车的各个部件的制造过程成为现代工程师研究的主题，汽车的轮胎制造过程也当属其一。今天，我将完成的题目是：“卡车胎成型车间卸胎手”。轮胎是汽车必须的组成部分，众所周知，汽车的发展非常的快。从无到有、从小到大、从短到长。卡车有轻卡、小卡、中卡、重卡。总之，轮胎所承受的压力越来越大。如此以来，轮胎本身的重量也发生了很大的变化，从普通的 20 公斤增长到了 60 公斤，人力再也满足不了卸胎的速度要求，更不用说人力所不能及的重型车胎了。其次，据调查， 2003 年的家用轿车比 1997 年同期增长了 10 倍，而 2003 年的载重型货车比 1997 年同期增长了 6 倍这样看来，汽车车胎的需求量也会随之增长，随着载重量的加大，那么车胎就更容易损坏，在这种情况下，就急需提高车胎的生产效率，所以，机械自动化代替人工成为发展的必然。生产效率的提高成为制造业的迫切要求。在人为时，我们强烈的渴望着机械化生产。而今天为了进一步提高生产效率，我们更需要的是自动化。本次设计将会成功的解决卡车胎成型车间遇到的这两大问题。利用现代的设计方法罗克韦尔自动化公司的 PLC 控制。这套设备的主要动作由汽缸和电机完成。针对汽车的发展形势，机械式自动化卸胎手也成为历史发展的必然。卡车胎成型车间卸胎手具有以下优点：首先，提高了生产率，满足了社会上的供求关系，方便了用户，增加了厂方效益，达到了双方受益。其次，降低了劳动强度，便于操作，减少了劳动力，减少了工人的劳动量，同样的一名工人，比过去的生产率提高了几倍，可以说是事半功倍。第三，卡车胎成型车间卸胎手的问世，减少了人的参与，避免了意外事故的发生率，提高了安全性，保证了工人的人身安全。最后，卡车胎成型车间卸胎手与人工相比，它使得胎筒受力均匀，行走路线一致，平衡性能好，不会造成车胎的变形或意外损伤。基于以上优点，我想卡车胎成型车间卸胎手将会成为轮胎车间的好助手。对于卡车胎成型车间卸胎手的设计，我已有了初步的构想，根据要求，所要完成的动作主要有以下： 1，将成型的胎筒从二次成型设备上取下； 2，旋转一周找准基准面，通过检验无误； 3，转移到包边机上进行包边； 4，将胎筒放置到圆盘上。对于以上的动作过程，我将拟采取以下设计方案：把这四个动作分别用两台机器完成，前三个动作为一体，后一个为一体，在完成所有的动作nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 3 中，运动形式均采用汽缸或电机作为驱动力。由于空间位置的限制： 1，胎筒距离地面的高度仅有 550 ； 2，胎下可利用的空间宽度只有 500 ； 3，取走胎筒后，此空间必须留给其它设备即离开胎下导轨。见于此种情况，设计思想如下图 1-1 所示：图 1 1（此图不作为设计标准尺寸） 1，支撑机构 2，托起机构 3，升举机构 4，行走机构第二部分是卸台机构，如图 1 2 所示，完成输送、翻转两个动作。图 1 2（此图不作为设计标准尺寸） 1 滑台 2，翻转台 3，旋转气缸 4，划架气缸取胎车移向导轨，支撑汽缸落下，接触导轨，采用双层汽缸两次推进，直到胎筒下，托起汽缸托起胎筒，双层汽缸再退回到初位，胎筒被取下，支撑汽缸升起高于圆形水平导轨，取胎车通过电机带动齿轮齿条沿垂直导轨移向包边机，在此过程中，进行第一次卸胎，由电机带动的短拨杆将其卸到旋转台上，旋转 180 度，经检验合格后，进行第二次卸胎，再由电机带动的长拨杆卸到包边机上进行包边，完成后，人为将其推到翻转机上，由翻转机上的汽缸移到接近圆盘位置，nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 4 升举汽缸升起一定角度，将胎筒卸到圆盘上，不包括卷边的时间， 20 秒内可以完成所有的动作。卡车胎成型车间卸胎手完全按照厂方提供的设计要求设计： 1，将胎筒从成型机移到包边机，包边结束后，再将胎筒从包边机翻转 90 度垂直放在圆盘上。胎筒上印有 O 的一侧放在下面； 2，此机构不能造成胎筒永久变形或刮伤胎筒表面； 3，使用此机构不能减少产量。目前产量 50 个胎筒 /班（ 8 小时），卸胎筒的平均时间为 12秒。该机构最多用时不能超过 20 秒； 4，此机构不能占用太多操作空间，车间建议使用地面卸胎； 5，机构的结构尽量简单，便于操作和维修。一个人可以操作，至多两个人可以维修； 6，此机构不能污染胎筒，材料为允许接触橡胶材料，润滑装置不能将润滑油沾到胎同上； 7，设计应考虑到操作和维修的方便性和安全性。在我完成设计过程中，可能会遇到以下问题： 1，由于首次采用 PLC 控制进行设计，所以首先得熟悉罗克韦尔自动化公司 PLC 的功能以及编程方法； 2，本次设计是实体设计，要进行实体调试，并且要接入 380V 的强电，这就要求布线必须严谨，注意安全。设计完成后，将在米其林沈阳有限公司的第三车间进行安装和调试。由于驱动力由七个汽缸和四个电机组成，也就是调试的动作比较多，我将实施对每一个动作进行调试，以免造成不必要的混乱。其中汽缸和导轨都是精度非常高的设备，所以在安装过程中，首先应用水平尺进行测平，保证两导轨水平平行，达到最佳状态，运动流畅。汽缸的安装也要达到一定的标准，即汽缸要与被驱动体平行。保证汽缸的推杆只受轴向力，而不受径向力。不但可以减少驱动力，而且还延长了汽缸的寿命。在调试过程中，限位开关和传感器的位置也不可以忽视，触发的位置要得当，避免造成破坏，譬如带有推杆的电机转角的限位。我将设计题目分为以下几个部分来完成： 1，分析资料信息以及要求； 2，根据要求选取机械部分的最佳设计方案； 3，参数计算机强度校核； 4，机械零部件设计； 5，整体总装配； 6，依据机械部分的动作完成逻辑控制 7，完成 PLC 控制电路图； 8，设计电控箱以及集线盒并完成接线工作； 9，安装调试； 10，撰写毕业论文。 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 5 第二章机械部分机械部分包括了以下几个方面的内容：机械方案设计；参数的计算；标准件的选取；机械图纸的绘制。 2.1 机械方案设计机械方案设计从以下几个方面来叙述：首先，是从设计原则来分析，不能违反机械设计的原则，还应考虑到设计简单，价格便宜，加工方便，装配容易，工作可靠；其次，从机械部分的构成上将，采用尽量多的标准件，减少加工；最后，是从动作过程看，动作灵活，控制方便，灵敏性高，具有很高的适应性。本次设计中的部件主要有以下几部分：支撑臂、取料手、取料车、旋转升举台、翻转机构。以下是其的设计方案： 2.1.1 支撑臂设计首先支撑臂是非常必要的，考虑到定向因素的影响，即取胎同时，取料手是伸出的，进行的是悬臂工作，它的刚度和强度很难保证，并且由于胎筒本身的质量可达 60Kg，加之取料手的质量不下 100 Kg，在如此大的力下，伸出的旋臂一定会产生弯曲变形，前端下垂，使得取料手的两个滚轮失去平衡，如果这样，胎筒就难以顺利取下，只有在支撑臂的支撑下，取料手才能够平稳的进入轮毂下，水平地将胎筒托起，完全地脱离轮毂，顺利地将胎筒取出。所以，支撑臂是必要的。支撑臂的设计方案如图 2-1 所示：图 2-1 支撑臂 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 6 行走过程中，是靠着支撑滚轮的滚动来实现的，在此，支撑滚轮选用单列向心球轴承，它可承受径向负荷及径向和轴向同时作用的联合符合，能够达到最佳状态。由于支撑臂所走的是外侧平导轨，内侧是直线导轨，而外侧是平导轨，如图 2-2 所示：平导轨直线导轨图 2-2 导轨位置由于导轨的高度影响，内侧直线导轨比外侧平导轨高出 40 ，即要求支撑滚轮的抬起高度应超过直线导轨，而且支撑滚轮必须落在平导轨上，所以选取负责滚轮升降的气缸行程应大于40mm，才能越过直线导轨。支撑臂的工作过程是：当取料车做到末位时，支撑臂在气缸的驱动下下压，达到平导轨的表面上，然后，在两层气缸分别伸出的程中，滚轮在平轨上滚动，是取料手能够平稳的进入，达到增加强度和刚度的目的。 2.1.2 取料手设计胎筒经二次成型后，要将其从轮毂上取下。而在此过程中，必须使得胎筒脱离轮毂才能达到取下的目的，当二次成型设备泄气后，胎筒就与轮毂之间产生 30-50 的间隙，正是利用这个间隙，使得胎筒和轮毂分离，然后平稳地取图 2-3 取料手 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 7 出，取料手的设计方案如上图 2-3 所示：取料手主要由气缸和导柱组成，气缸用来调整间隙，在气缸伸出的同时，导柱保证了气缸的平稳升起，起到平衡作用，延长了气缸的使用寿命。当两层气缸完全伸出，到达胎筒下时，气缸升起一定的高度，使得胎筒和轮毂完全脱离，在轮毂旋转的同时，气缸开始回退，完成取下胎筒的工作。设计严格按照尺寸，最大的胎筒长为780mm，托起胎筒的两个滚轮的设计尺寸为 900mm，在两端分别预留 60mm，是为了避免当出现取胎的位置不对中时，发生意外，避免造成不必要的损失。在取胎的过程中，有一个中间机构，就是两个立板。取胎手和支撑臂是一体的，同时伸出也同时退回，所以必须将其固定在同一块立板上，又因为设计所用的空间如下图 2-4 所示：立板1一层气缸二层气缸小车立板立板2图 2-4 气缸伸出后位置也就是说，要在 1200 长的取料车上，设计出能够达到其以外 1600 的机构，在此情况下，只有采用行程分别为 800 的两个气缸，才能够达到此目的。设计方案是：一层气缸固定在取料车上，当一层气缸伸出同时，也将第一块立板推出；二层气缸固定在第一块立板上，当二层气缸推出时，就将固定支撑臂和取料手的第二块立板推出，到达 1600 处。两块立板之间的滑动是靠导轨来完成的，有以下两种方案可以完成此动作，方案一：如图2-5 所示：在两块立板之间，有两条导轨，导轨之间夹着四个滑块，采用滑块在一块立板上，导轨在一块立板上，由于每块立板要伸出 800mm，所以滑块只能占用长为 1200 立板的 400 。也就是说，立板的一段始终处于悬臂状态，而取胎手和支撑臂也都固定在其悬臂处，这样就会一直对立板产生扭矩，这样将影响机器的寿命。 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 8 图 2-5 方案 1 方案二：如下图 2-6 所示图 2-6 方案 2 在两块立板之间，也有两条导轨，导轨之间夹有四块滑块，但是，采用的是每个立板上都分布有滑块，这样的好处是：增加了立板的刚度，加大了取胎时的平衡性，而且无论是在伸出取胎，还是在取胎退回过程中，所承受的力都是一直变化的，取胎时，所承受的力是由小变大；而在取胎退回过程中，力是由大变小的，而且，越来越趋于平衡，当完全退回时，即达到最终的平衡，所有的力都作用在中间，两边成为支点，避免了像第一种悬臂的情况，对于机器的寿命是很重要的。 2.1.3 取料车设计取料车的设计采用以下方案，结构如下图 2-7 所示： nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 9 图 2-7 取料车主要有 L 型支架和直线导轨组成，由于取料车在其垂直的立板上固定有导轨、支撑臂、取料手及升举台。重心将会落在立板上，即在立板上产生压力，以左侧的滑块为支点会产生力矩，而右侧没有任何力来平衡这个力矩，故只有靠右侧的滑块与导轨之间的反力来平衡，为克服这一问题，采用以下导轨形式：滑块导轨图 2-8 导轨与滑块配合图工作过程中，导轨起到了移动作用，并且消除了偏心产生的力矩，使得小车能够安全、可靠的移动，故适宜采用。取料车主要完成将胎筒运到包边机上，设计中采用了低速电机作为驱动件，齿轮齿条带动取料车行走，采用齿轮齿条的优点主要有： 1，安全可靠； 2，维修简单方便； 3，伸缩性小，准确性高，能够在遇到信号时，立即停止，不会造成意外的损伤； 4，干净卫生，噪音小。 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 10 2.1.4 升举旋转台设计根据设计要求：胎筒在取下必须完成 180 度的旋转，以便找到基准面，又由于胎筒取下的高度与包边机相差 300 ，故在升高到包边机的高度，还应完成旋转，拟于以上分析，设计方案确定如下图：图 2-9 升举台在旋转升举台上，有一个电机和一个气缸，电机完成旋转 180 度，气缸完成升起 300mm 的高度，又由于旋转必须处于中间位置，因此气缸只有安置在偏心位置，为了保证气缸升起时的平衡度，在电机的对称位置分别安装导柱。当胎筒被卸到升举台上时，首先在气缸的推动下，升起 300mm，到达包边机的高度，然后完成 180 度旋转，以便卸胎。 2.1.5 卸胎机构设计胎筒在包边机上完成包边后，要将其卸到圆盘上，首先圆盘与包边机的高度不同，包边机高出圆盘 200mm，其次，圆盘还与包边机有大概 200 的距离，这就要求，卸胎机构不但要完成运送胎筒 200 ，还要使胎筒下落 200 。设计方案如下图 2-10 所示：机构主要包括：一个划架气缸，一个旋转气缸。划架气缸负责将胎筒推倒圆盘上方，此时旋转气缸伸出，跤轴连接处作为旋转中心，绕此中心旋转一定角度，使得胎筒在自身重力作用下，落到圆盘上，完成整个过程。 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 11 图 2-10 卸胎机构图 2.2 参数计算计算的分布： 1，位置计算； 2，速度计算； 3，强度计算。技术参数： outside diameter 外径： 520-630 height 长度： 630-780 weight 重量： 30-60 top height of machine 包边机高度： 820 center height of drum 成型毂中心高： 835 height of round plate 圆盘稿： 520 the space between carcass and drum 胎筒与成型毂（泄气后）的间隙： 30-50 2.2.1 位置计算根据以上提供的参数，所设计的卸胎手合理分配位置如下图 2-11 所示：如图所示：在一次成型和二次成型设备之间暂时可用的位置 1600 ，在此情况下，即设计的小车不可以比 1600 宽，又由于在一次成型设备的左侧经常有上料的工人经过，所以要求小车应小于 1600 ，再根据胎筒的最大宽度为 780 ，所以最后确定小车的最佳宽度为 1200 。nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 12 在一次成型设备左侧预留 300 的工作人员通道是最理想的。二次成型右侧预留 100 ，可以防止胎筒与其它设备发生碰撞。一次成型机构工人通道二次成型机构小车可用位置图 2-11 位置图在两次气缸伸出的过程中，由于支撑气缸的滚轮压在外侧的导轨上，即立板、卸胎手和支撑部分的总体宽度不能超出两轨之间的距离 400 ，并且要保证支撑滚轮能够压倒外侧平导轨。小车高度的确定：成型毂的中心与导轨的高度约为 835 ，而最大胎筒的半径约为 315 ，加之胎筒泄气后还会下垂 30-50 ，则胎毂下可利用的空间约为 500 ，所以确定小车上立板的高度应小于 500 。成型毂图 2-12 成型古语导轨之间的高度图 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 13 托架的长度计算：胎筒的长度为 630 到 780 ，设计的托架长为 900 ，如下图 2-13 所示：为两边预留 60 到 135 的长度，避免当发生意外时，导致偏心，产生一边悬空，而造成损坏。图 2-13 托架托架宽度的计算：胎筒的外径为 520 到 630 ，当取胎手将胎筒取下后，它的高度会比升举台高大约 40 ，如果这时将胎筒拨到升举台上，如果没有足够的阻力，胎筒将会跃出，解决这个问题的办法是托架具有一定的宽度，如下图 2-14 所示：图 2-14 托架气缸行程的确定：取胎气缸：如上图 2-11 所示，在二次成型设备上，胎筒的最左侧与小车之间的距离为 1600 ，而小车本身的长度只有 1200 ，只能采用两次推进的方法取胎，则采用两个 800 行程的气缸进行工作。nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 14 如上 2-4 图所示支撑气缸：根据设计方案，支撑滚轮必须落在外侧的导轨上，起到增加刚度、增强强度的作用，又由于内侧是直线轴承导轨，外侧是平轨，而两条导轨的高度不同，如上图 2-2 所示，内侧导轨比外侧导轨高出 40mm，所以支撑滚轮必须采用可升降型，取胎时滚沦落到外侧导轨上，随着气缸的外伸，在平轨上滚动，起到平衡作用；当取完胎小车回退时，支撑气缸收回，带动滚轮升起，越过直线导轨，顺利将胎筒取走。所以，确定支撑气缸的行程为 50 。托起气缸：之所以能够将胎筒顺利取下，是利用了在二次成型完成泄气后，胎筒会脱离成型毂自由下垂，产生 30 到 50 的间隙，正是利用这个间隙，采用气缸将胎筒平稳地举起一定的高度，使得胎筒完全脱离成型毂，在没有任何摩擦阻力的情况下，将胎筒顺利地取出。所以，最后确定托起气缸的行程为 50 。升举气缸：由于包边机的顶高为 820 ，与小车的高度差为 320 ，要将取下得胎筒送到包边机上，必须克服包边机与小车之间的高度差，高度差为 300 ，则选用的升举气缸行程必须大于 300 ，所以，确定升据气缸的高度为 320 。滑架气缸和旋转气缸：包完边的胎筒还需卸到圆盘上，而圆盘与包边机不但存在着 200 的距离差，还存在 200 的高度差，要解决这两个问题，采用以下方案：如上图 2-10 所示：应用两个气缸，即滑架气缸和旋转气缸，滑架气缸在水平方向推进一定距离，到达圆盘上方，然后，旋转气缸旋转一定角度，使得胎筒到达圆盘表面高度，并且在自身重力的作用下，垂直落在圆盘上。经过实际计算分别取滑架气缸行程为 300 ，旋转气缸的行程为400 。下料电机 1 的总体设计：图 2-15 下料电机 1 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 15 由于胎筒长为 630 到 780 ，半径为最大 630 ，故选用的拨杆长为 900 ，要将胎筒拨下，则拨杆需要一定的力臂，如上图 2-15 所示：根据电机的位置，和两个托架之间的距离，要将胎筒顺利的拨下，拨杆必须到达两个托架的中心处，加上惯性的作用，胎筒就会滚落到升举台的托加上。结合拨杆的行走路线。取拨杆的力臂长 300 。下料电机 2 的总体设计：图 2-16 下料电机 2 与下料电机 1 几乎相同。由于下料电机 2 是在升举台之后才下料的，这就要求下料电机 2的力臂必须能够越过升举台上的托架，并且能够把胎筒下到包边机上，根据同样的分析，最后取下料电机 2 拨杆力臂长为 400mm。 2.2.2 速度计算表 2-1 传动比组数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 传动比 11 17 23 29 35 43 59 71 87 1,移动电机 (功率： 0.55kw) 电机额定转速为 1400r/m，传动比选用 1： 35（沈阳工业大学机械传动厂），即经过减速后的速度为： 1400/35=40r/m 在将其转化成为每秒的转速： 40/60=0.67r/s 根据时间分配，小车需在 20s 内完成 2.4m 的行程， nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 16 即小车的速度为： 2.4/20=0.12m/s 齿轮的选取，要在 0.67 转内完成 0.12 米，也就是说，齿轮的分度圆周长为 0.12/0.67=0.08m=180mm 所以直径为： d=180/3.14=57.32mm r=28.66mm 既然是在 20s 内完成，故可以选半径大一些，取 30mm。齿轮参数计算如下： r = 30mm d = 60mm 模数取： m = 2.5 齿数： z = 24 分度圆直径为： 605.224 mzd 压力角取： 20a 齿顶高： 5.2* mhhaa齿根高： 125.35.225.1*)*( mchhaf齿全高： 6 2 5.51 2 5.35.2 fa hhh齿顶圆直径： 622602 aa hdd齿根圆直径： 375.54625.5602 ff hdd下料电机 1（功率： 0.25w）：电机额定转速为 1400r/m，传动比（沈阳工业大学机械传动厂） 1:59，即经过减速后的速度为： mr7.235914 00 在将其转化成为每秒的转速： sr4.060 7.23 由于拨杆的力臂长为 300mm, 所以，下料电机 1 拨杆的线速度为： sm12.04.03.0 下料电机 2（功率： 0.25w）：电机额定转速为 1400r/m，由于下料点机 2 拨杆的力臂长，在相同的角速度下也会增加拨杆的线速度，所以在此选取下料电机 2 传动比（沈阳工业大学机械传动厂）为 1:71，即经过减速后的速度为： mr72.19711 4 0 0 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 17 在将其转化成为每秒的转速： sr3 2 8.06072.19 下料点机 2 拨杆的力臂长为 350mm, 所以，下料电机 1 拨杆的线速度为： sm11 5.032 8.035.0 旋转电机（功率： 0.25w）：额定转速为： 1400r/m，传动比为： 1:81, 实际转速为： 1400/81/60=0.288 r/m 因为升举台的电机要驱动器上的托架旋转 180 度，而托架自身长 900 ，宽为 300mm，所以旋转台转动时，画出的圆的半径为： r=475 smar 1 3 68.0288.0475 即旋转电机完成 180 度所需要的时间是： st 74.12 8 8.05.0 2.2.3 强度计算表 2-2 部件质量估算支撑机构托起机构立板 1 及导轨立板 2 及导轨 25kg 45 kg 35 kg 45 kg 两个气缸四个电机小车升举台 30 kg 100 kg 200 kg 150 kg 伸出后的第一种情况校核：正常工作情况下：当取料大车行至终端后，支撑气缸推动滚轮下压至平导轨，此后，一层、二层气缸分别伸出到胎毂下，将胎托起后退回，在整个过程中，支撑滚轮一直承受较大的压力，以下将校核伸出其后的危险处，假设两个气缸伸出后到达 1600 处时，两立板可认为是刚性一体，即看作一块立板处于悬空状态。则对此立板的支撑点（滚动轴承）进行校核，计算过程如下：将结构图简化如下图 2-17 所示： A 为大车的右导轨， B 为大车的左导轨， C 为浮动支撑点支撑滚轮。可认为在伸出后，立板和大车的自身重量为均布载荷。 BC 段均布载荷的集度为 q2=560KN/m， AB 段均布载荷的集度为 q1=7300KN/m。 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 18 1，求支反力：由力矩平衡条件得： 0AM 图2-17 力分布简图 0)21(2121 3221 ACqABBCBCqABqACqABq CB07.1500)55.015.121(15.15602155.07300217.145055.0 2 BqNqb 2820 0BM 02121 32221 BCqBCqABqABqBCq AC 015.150015.15602155.055.0730 02115.1450 22 Aq Nq A 1230 得支反力：NqNqBA 28201230 由平衡条件： 0yN0321 qqqqqq CBA nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 19 得知支反力计算无误。根据所选型号的导轨，每个滑块可以承受 3000N 的力，而在 A 与 B 点分别有两个滑块，即导轨能够承受机械机构所施加的力，设计是安全地、可靠的。 2，剪力、弯矩将 AC 分为两段，即 AB 与 AC 段，以 AB 段为研究对象，在 AB 段内： xqqxQ A 1)( )55.00( x 2121)( xqxqxM A )55.00( x 以 BC 段为研究对象，在 BC 段内： )7.1()( 23 xqqqxQ C )7.155.0( x 2233 )7.1(21)7.1()()( xqxqqxM )7.155.0( x 单位 : 牛图 2-18 剪力图单位 : 牛米图 2-19 弯矩图 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 20 由图可以看出，分别在危险截面上承受最大的剪应力，立板许用应力为 =140MP 622123 bhhbhW 5.2 MPWM =140MP W 抗弯截面系数 M 弯矩 b 截面宽 h 截面高在第一种情况下，所以是安全的伸出后的第二种情况校核：在生产过程中，难免存在事故的发生，下面将对取胎过程中，支撑滚轮没有接触到平导轨，以及支撑气缸没有伸出的情况进行校核。即伸出后立板完全处于悬空状态，示意图如下所示：图 2-20 力分布简图求支反力：如图所示，由力矩平衡条件得： 0AM 055.0)21(2121 3221 BqACqABBCBCqABq 055.07.1500125.115.15602155.0730 021 2 qB Nqb 4212 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 21 0BM 02121 2122 ABqBCqBCqABq cA 015.150015.15602155.055.0221 22 qAq NqA 289 得支反力：NqNqBA 4212289 由平衡条件： 0yN0321 qqqqqq CBA 得知支反力计算无误。 2，剪力、弯矩将 AC 分为两段，即 AB 与 AC 段，以 AB 段为研究对象，在 AB 段内： xqqxQ A 1)( )55.00( x 2121)( xqxqxM A )55.00( x 以 BC 段为研究对象，在 BC 段内： 32 )7.1()( qxqxQ )7.155.0( x 223 )7.1(21)7.1()( xqxqxM )7.155.0( x 单位 : 牛3 7 2 6图 2-21 剪力图 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 22 单位 : 牛米8 1 5图 2-22 弯矩图由图可以看出，分别在危险截面上承受如此大的力，但对于立板剪应力为 622123 bhhbhW MPMPWM 1407.4 W 抗弯截面系数 M 弯矩 b 截面宽 h 截面高在设种情况下，仍然是安全的。 2.3 标准件的选取设计中用到以下标准件、部件和材料，现将其归类列表如下 : 表 2-3 电器元件序号名称数量品牌备注 1 电机 4 个沈阳维新电机驱动 2 汽缸 7 个费斯托驱动 3 继电器 2 个欧姆龙保护电机 4 热继电器 2 个欧姆龙保护电机 nts大连水产学院本科毕业论文（设计）第一章绪论 23 5 气缸传感器 14 个费斯托接收信号 6 电机接近开关 7 个施耐德接收信号 7

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