卡车胎成型车间卸胎手

大连水产学院本科毕业论文（设计） 中文摘要中 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，必须将胎筒推进到圆盘上，然后旋转气缸旋转，将胎筒平稳的卸下，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。5AbstractThe paper emphasized the treatise the card tire models the car a design for full-automatically unloading the hand of type. Unload the hand of type main from three parts constitute: Run about to take the type part, rise to raise to revolve the part, push forward to unload the type the part. Replaced completely the artificial transport, saving the labor, increases rate of production.First, take to run about the part too, the adoption wheel gear spreads to move, acting to an empress, unloading the type hand adoption a layer air cylinder push forward, making use of the cleft, giving to rise the air cylinder gives to rise carcass, escape from a kernel, under the situation of having no the outsider resistance, a layer air cylinder takes back, dismantling the carcass, running about the electrical engineering arouse the wheel gear carry the carcass to a side machine.The next in order, revolve to rise to raise the part, in move process, descend to anticipate the electrical engineering 1 unload the carcass to revolve to rise to raise the part, at complete 180 high degree for revolving after, rising raising air cylinder carcass raising, attaining a pack of side machines.Finally, push forward to unload the part of type , after completing a pack of sides, the close behind is an influence to unload the type the part, because of distance with highly, must face to push forward the carcass to circle dish last, then revolve the air cylinder revolve, will the carcass unload steadily, completing whole process.Whole action process that unload the hand of type , adopt the signal trigger, automatic control in PLC, three part actions can continue to complete, acting coherent. And have the safe protection light act that PLC control, make car attained, since the safety is again and efficiently.Thesis to overall design that unload the hand of type , carry out the design of the organization, the automatic control in PLC procedure designs, designing the thought, controlling the method made to expatiate detailedly, and proceeded the treatise to each part of designs project. From the basic theories, proceeded the analysis to the design on the work principle with the argument, aim at the technique of this design request, carrying out the organization to all adopt the machine hand, and as to its the construction proceeded in a specific way of design, want spread move part, in consideration of since want accurate very much the easy control, adopt the wheel gear spread to move. Whole an advantage for unloading type is a complete process, requesting accurately arriving, so choosing using signal collecting, automatic control in PLC, and also is this design.The application PLC controls the electric circuit to unload the type to whole process that control, according to request, pass the PLC plait distance, since can realize the auto control, also can complete to distribute the action, convenience the workers operation. In addition, designed to still adopt the other enclosure match with whole equipments the usage, further perfect design. Key phrase: Machine hand, wheel gear, automatic control in PLC, carcass, light act.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。 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11（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12所示，完成输送、翻转两个动作。图12（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，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，将要进行安装和调试。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。大连水产学院本科毕业论文（设计） 第二章 机械部分第二章 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：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，使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：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。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：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：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。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。 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：520-630height 长度：630-780 weight 重量：30-60top 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：520the space between carcass and drum 胎筒与成型毂（泄气后）的间隙：30-502.2.1 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 。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。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。图2-12成型古语导轨之间的高度图托架的长度计算：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。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123456789传动比1117232935435971871,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，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=57.32mmr=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：压力角取：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径：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：在将其转化成为每秒的转速：由于拨杆的力臂长为300mm,所以，下料电机1拨杆的线速度为：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：在将其转化成为每秒的转速：下料电机2拨杆的力臂长为350mm,所以，下料电机1拨杆的线速度为：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即旋转电机完成180度所需要的时间是：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25kg45 kg35 kg45 kg两个气缸四个电机小车升举台30 kg100 kg200 kg150 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。1，求支反力：由力矩平衡条件得：图2-17 力分布简图得支反力：由平衡条件：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： 以BC段为研究对象，在BC段内： 图2-18 剪力图图2-19 弯矩图由图可以看出，分别在危险截面上承受最大的剪应力，立板许用应力为=140MP=140MPW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： 得支反力：由平衡条件：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： 以BC段为研究对象，在BC段内： 图2-21 剪力图图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极限开关7个施耐德接收信号8PLC1个Allen-Bradley程序存储及控制9变压器1个欧姆龙输出24伏电压10点动开关8个启动12熔断器5组保护电器元件13电磁阀7个费斯托压力换向14配流盘1个费斯托分配高压气流15变频器2个VFD-M调节频率16压力阀1个费斯托调节压力17两位开关1个正泰信号采集18齿条3米传动19齿轮1个传动20中间继电器一个费斯托供电开关21点动按钮20个发出信号22指示灯10个指示动作23电控柜1个电器元件安装24集线盒1个端子安装盒25安全防护光幕4个欧姆龙保护表2-4 附件序号名称数量备注1M4螺钉200个紧固2M8销钉6个固定拨杆3M12螺栓20个设备安装4M6内六角螺栓50个固定汽缸5M10内六角螺栓50个固定汽缸6M10*60螺栓4个限位7M10*60内六角螺栓10个限位8M10螺杆1米限位9M6螺钉20个紧固1020管夹子50个夹气管1112管夹子50个管夹子124螺母100个紧固螺钉136螺母50个紧固螺钉1410螺母50个紧固螺钉15托链3米托移动导线16轴承3个滚轮/旋转17销轴2个连接18塑料线槽宽2米高2米疏导导线19端子卡槽2米安装端子20绝缘板0.2*0.3米固定PLC21膨胀螺栓20个固定托板盖22端子号5袋分辨端子23尼龙扎带大小各1包扎导线24气管3通15个压缩气体分流25气管两通（180度）20个压缩气体分流26气管两通（90度）20个压缩气体分流27塑料线管20米穿导线28线号1盒分辨导线29绝缘黑胶布1卷包扎导线30线管堵头42030个31线管堵头41630个32塑料软管1小团穿导线33线头夹子0.5毫米接线34线头夹子1.0毫米接线35线头夹子1.5毫米接线36弹簧垫圈6100个37弹簧垫圈8100个38弹簧垫圈1050个39弹簧垫圈1230个40弹簧垫圈1430个41轴用挡圈165个42轴用挡圈205个43轴用挡圈352个44孔用挡圈528个45孔用挡圈958个46孔用挡圈7220个47直气管1220米输送压缩气体48直气管810米输送压缩气体49螺旋气管3米输送压缩气体50导线1.51捆 白色动力线51导线1.51捆 黑色动力线52导线1.51捆 蓝色动力线53导线0.51捆 黑色信号线54导线0.51捆 白色信号线55生料带一盒密封表2-5 原料1槽钢10米安装导轨 齿条 线槽245号钢板12毫米8平方米大车 支架等345号钢板6毫米2平方米支撑板445号钢板10毫米1平方米加强筋板支架545号钢板3毫米6平方米地坑遮板645号钢板16毫米0.1平方米支座26大连水产学院本科毕业论文（设计） 第三章 电气部分第三章 电气部分3.1 驱动件的配置根据机械部分总体方案的设计，卡车胎成型车间卸胎手须完成三部分动作：将胎筒卸下；旋转180度后放在包边机上；最后，将胎筒从包边机上卸下。在第一部分中需采用双层气缸推进，以达到胎筒的下位，在双层气缸推进的过程中，有一个支撑滚轮在导轨上行走，增强了平衡度，增加了悬空气缸的刚度，同时，支撑滚轮的升降也是有一个气缸负责的。由于胎筒在泄气后有少量下垂，产生30mm到50mm的间隙，托起气缸就是利用此间隙将胎筒脱离轮芯，以便在无阻力的情况下顺利的取出。取完胎筒须将其卸到旋转台上，此过程是由一个下料电机1来完成的。将胎筒运向包边机，仍采用电机移动方式。在第二部分中，旋转台仍采用低速电机完成180度的旋转，而要达到包边机的高度，采用大行程气缸，将其升到包边机的高度，然后采用下料电机1的方法下料。最后一部分中，由于包边机与圆盘之间的距离影响，需采用气缸移动，再旋转一个角度以便卸胎，分别由两个气缸完成。综上所述，驱动件共有四个电机，七个气缸。表3-1 驱动件电机电机名称完成的功能移动电机小车的移动下料电机1从取料手上卸下胎筒到旋转台上下料电机2将旋转台上卸下胎筒卸包边机旋转电机使胎筒旋转180度表3-2 驱动件气缸气缸名称完成的功能一层气缸取胎手的一次推进二层气缸取胎手二次的推进支撑气缸加强刚度，增加平衡性托起气缸是胎筒脱离轮毂升举气缸升起胎筒到达包边机的高度滑架气缸前