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机械毕业设计论文

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毕业设计92带式输送机,机械毕业设计论文

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1 目录 一前言 . 1 1.作用及意义 1 2.传动方案规划 1 二、电机的选择及主要性能参数计算 . 2 1. 电动机的选择 2 2.传动比的确定 .2 3.计算传动装置的运动和动力参数 .2 三 .结构设计 （一） 齿轮 的 计算 闭式 .4 1. 选定齿轮类型 ， 精度等 级， 材料 及 齿数 . 4 2. 按齿面接触疲劳强度设计 4 3.按 齿根弯曲强度 计算 6 4.几何尺寸 计算 7 5.结构设计及绘制齿轮零件图 . 7 （二）齿轮的计算开式 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 . .8 2. 按 齿面 接触疲劳强度设计 . .8 3.按齿根 弯曲强度 计算 .10 4.几何尺寸计算 .11 （三）轴与 轴承 的选择和计算轴的设计轴 1.轴上功率，转速，转矩 .12 2.求作用在齿轮上的 .12 nts 2 3.初步确定轴的最小直径 12 4.轴的结构设计 .12 5.求轴上的载荷 .13 6.按弯矩合成应力校核轴的强度 .15 轴 1.轴上功率，转速，转矩 .16 2.求作用在齿轮上的 .16 3.初步确定轴的最小直径 .16 4.轴的结构设计 .16 5.求轴上的载荷 .17 6.按弯矩合成应力校核轴的强度 .18 (四 )带及带轮的设计计算 nts 3 一、前言 1.作用及意义 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动 形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便 。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了 三 级传动，第一级传动为 带传动，第二 级 传动为 直齿圆柱齿轮减速器，第 三 级传动为 开式齿轮 传动。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之 。本设计采用的是 二 级直齿轮传动 (说明直齿轮传动的优缺点 ) 说明减速 器的结构特点、材料选择和应用场合 。 综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达 等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力 2.传动方案规划 原始数据 参数 题号 2 输出轴功率 P/KW 4 输出轴转速 n/min 38 传动工作年限 /a 10 每日工作班数 1 工作场所 矿山 批量 大批 nts 4 二、电机的选择及主要性能参数计算 1. 电动机的选择 （ 1） 电 机类型的选择 按已知工作要求和条件选用 Y 系列一般用途的全封闭自扇鼠笼型三相异步电动机。 （ 2） 电动机功率的选择 确定各个部分的传动效率为：带传动效率 1，滚动轴承效率（一对） 2，闭式齿轮传动效率 3，开式齿轮传动效率 4。 所需电动机功率 PdPd = PW * W= 1* 23* 3* 4 = 0.96*0.993*0.97*0.92 = 0.83 Pd = Pw *w= 40.83 = 4.82 KW (3) 确定电动 机的转速 根据输出轴为 38r/min，按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动比 i1 = 24,单级齿轮传动比 i2 = 925，则合理总传动比范围为 i =18100，故电动机转速可选范围为 nd = i w =（ 18100） *38 =6843800r/min 由附表 8.1 查得 故选 Y132M2-6 2.传动比的确定 (1)总传动比为 i = nmnw= 96038 =25.26 (2)分配传动比 带传动传动比为 :： 2 减速器的传动比为： 3 开 式齿轮传动传动比为： 4.21 3.计算传动装置的运动和动力参数 1.各轴转速 n = nmi0= 9602 = 480r/min nts 5 n = ni1= 4803 = 160r/min n = ni2= 1604.21 =38r/min 2.各轴的输入功率 P = Pd * 01 = 4.82 * 0.96 = 4.63 KW P = P * 12 = 4.63 * 0.99 *0.97 = 4.45 KW P = P * 2 * 4 = 4.45 *0.99 *0.92 =4.05 KW 3.各轴的转矩 Td = 9550 * Pdnm= 9550 * 4.82960 =47.95 NM T = Td * i0 01 = 47.95 * 2 * 0.96 = 92.06 NM T = T * i1 * 12 = 92.06 * 3 * 0.99 * 0.97 = 265.22 NM T = T * i2 * 23 = 265.3 * 4.21 * 0.99 * 0.92 = 1016.98 NM 将以上算得的运动和动力参数列表如下 轴名 参 数 电动机轴 轴 1 轴 2 轴 3 转速 n(r/min) 960 480 160 38 功率 P(kW) 4.82 4.63 4.45 4.05 转矩 T(Nm) 47.95 92.06 265.22 1016.98 传动比 i 2 3 4.21 效率 0.96 0.95 0.95 nts 6 三 .结构设计 （一）齿轮的计算 闭式 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 。 1） 选用直齿圆柱齿轮传动 2） 选用 8 级精度 3） 材料选择 由 表 10-1选用闭式直齿圆柱齿轮传动，为使结构紧凑，小齿轮选用 40Cr（调质），硬度 280HBS，大齿轮选用 45钢（调质），硬度 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。由表 10-4选择齿轮精度 8级。 取小齿轮齿数 1z 24,则大齿轮齿数 2z 3*24 72，取 2z 72。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 3 211 )(132.2nEdtZuuKTd(1)确定公式内的各计算值。 1） 式选载荷系数 Kt =1.3 2） 小齿轮传递的转矩 92060NMM 3） 由 表 10-7，选取齿宽系数 1d4） 由表 10-6，得 材料的弹性影响系数 218.189 MPZ E 5） 由图 10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 M P aH 6001lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 M P aH 5502lim 6） 计算应力循环次数 N1 =60 * n1 * j * Lh =60 * 480 * 1 * 8 * 300 * 10 = 69120000h N2= 6912000003 = 230400000 h 7) 图 10-19查得按接触疲劳疲劳寿命系数 KHNI = 0.93； 95.02 HNK， 8) 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1， H1= Hlim2KHN2S = 0.93 * 6001 = 558 nts 7 5.5221 95.0550 22l i m2 S K HNHH (2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径 d1t，代入 H中较小值。 3 211 )(132.2nEdtZuuKTd= 64.06mm 2）计算圆周速度 V V = d1tn160 * 1000 = * 64.06 * 48060 * 1000 = 1.62m/s 3）计算齿宽 b = dd1t = 1 * 64.06 = 64.06mm 4) 计算齿宽 与齿高之比 bh 模数 mt = d1tz1= 64.0624 = 2.67mm 齿高 h = 2.25mt = 2.25 * 2.67 = 6mm bh = 64.066 = 10.68 5) 计算载荷系数 根据 V = 1.62m/s ， 8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 KV = 1.16 直齿轮 1 FH KK,查表 10-2 得 KA = 1.25，查表 10-4， 8 级精度，小齿轮相对支撑对称布置时， KH = 1.35。由 bh = 10.68， KH = 1.35 查图 10-13 得 KF =1.29 故载荷系数 K = KA KV KH KH = 1.25 * 1.16 * 1 * 0.35 = 1.9575 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 nts 8 d1 = d1t 3 KKt = 64.06 * 3 1.95751.3 = 73.42mm 7)计算模数 m m = d1z1= 73.4224 = 3.059mm 故取 m = 3mm. 3.按齿根弯曲强度计算 (1) 3 211 )(2FSaFadYYzKTm1）由图 10-20c得小齿轮弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802 2）由图 10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1 = 0.95， KFN2 = 0.98 3) 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安 全系数 S=1.4. F1 = KFN1 FE1S = 0.95 * 5001.4 = 339.29Mpa F2 = KFN2 FE2S = 0.98 * 3801.4 = 266Mpa 4)计算载荷系数 K K = KAKVKF KF = 1.25 * 0.16 * 1 * 1.29 = 1.8705 5) 查取齿形系数： 65.21 FaY,YFa2 = 2.236 6） 取应力校 正系数 YSa1= 1.58, YSa2= 1.754 7)计算大、小齿轮的 YFaYSaF并加以比较 YFa1YSa1 F1 = 2.65 * 1.58339.26 = 0.01234 YFa2YSa2 F2 = 2.236 * 1.754266 = 0.01474 大齿轮的数值大 （ 2）设计计算 nts 9 m 3 2 * 1.8705 * 9.2606 * 104 * 0.014741 * 242 = 2.066mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数 2.066，并 圆整为标准值 3mm。 算出小齿轮齿数 Z1 = d1m1=73.423 25 大齿轮齿数 Z2= 3 * 25 = 75 4.几何尺寸计算 （ 1） 计算分度圆 直径 （ 2） d1 = Z1m1= 25 * 3 =75mm d2 = Z2m1 =75 * 3 = 225mm （ 2）计算中心距 a=d1+d22 = 75+2252 =150mm (3)计算齿轮宽 b= dd1 = 1 * 75 =75mm 取 B1= 80mm B2= 75mm 5.结构设计及绘制齿轮零件图 nts 10 （二）齿轮的计算 开式 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 。 1）选用直齿圆柱齿轮传动 2）选用 8 级精度 3）材料选择 由 表 10-1选用闭式直齿圆柱齿轮传动，为使结构紧凑，小齿轮选用 QT600-2（常化），硬度 280HBS，大齿轮选用 QT500-5（常化），硬度 240HBS，二者材料硬度差 40HBS。由表 10-4选择齿轮精度 8 级。 取小齿轮齿数 1z 18,则大齿轮齿数 2z 4.21*18 76，取 2z 76。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 3 211 )(132.2nEdtZuuKTd(1)确定公式内的各计算值。 1） 式选载荷系数 Kt =1.3 2）小齿轮传递的转矩 265220NMM 3）由 表 10-7，选取齿宽系数 .60d4）由表 10-6，得 材料的弹性影响系数 21.9173 MPZ E 5）由图 10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 M P aH 6201lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 M P aH 5502lim 6）计算应力循环次数 N1 =60*n1*j*Lh =60*160*1*8*300*10 =230400000h N2= = 54726840h 7)图 10-19查得按接触疲劳疲劳寿命系数 KHNI 0.95； 98.02 HNK， 8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1， H1=KHN1 Hlim1S = =589Mpa nts 11 pa.85481 5608.90 22l i m2 MS K HNHH (2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径 d1t，代入 H中较小值。 3 211 )(132.2nEdtZuuKTd=2.32 mm =96.25mm 2）计算圆周速度 V V = = m/s 3）计算齿宽 b = dd1t =0.6 =57.75mm 4) 计算齿宽与齿高之比 bh 模数 mt = d1tz1= =5.4mm 齿高 h = 2.25mt = 2.25 =12.015mm bh = =4.81mm 5) 计算载荷系数 根据 V =0.81m/s ， 8 级精度，由图 10-8 查得动载系数 KV =1.04 直齿轮 1 FH KK,查表 10-2 得 KA = 1.25，查表 10-4， 8 级精度，小齿轮相对支撑对称布置时， KH =1.389。由 bh =4.81， KH =1.389 查图 10-13 得 KF =1.28 故载荷系数 K = KA KV KH KH nts 12 = 1.25 * 1.04* 1 *1.389 =1.81 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 d1 = d1t 3 KKt =96.25 =107.47mm 7)计算模数 m m = d1z1= =5.97mm 故取 m =6mm. 3.按齿根弯曲强度计算 3 211 )(2FSaFadYYzKTm1）由图 10-20(a)得小齿轮弯曲疲劳强度极限 MPaFE 4301 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3302 2）由图 10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1 = 0.95， KFN2 = 0.98 3) 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S=1.4. F1 = KFN1 FE1S = =230.7Mpa F2 = KFN2 FE2S = =231Mpa 4)计算载荷系数 K K = KAKVKF KF =1.25*1.04*1*1.28 =1.664 5) 查取齿形系数： 80.21 FaY,YFa2 =2.212 6）取应力校正系数 YSa1=1.55, YSa2=1.774 7)计算大、小齿轮的 YFaYSaF并加以比较 nts 13 YFa1YSa1 F1 = =0.0188 YFa2YSa2 F2 = =0.0169 大齿轮的数值大 （ 2）设计计算 m =4.36mm 对比计算结果，由 齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数4.36mm，并 圆整为标准值 6mm。 算出小齿轮齿数 Z1 = d1m1= 18 大齿轮齿数 Z2= 取 Z2=76 4.几何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径 （ 2） d1 =Z1m1=18 =108mm d2 = Z2m1 = mm （ 2）计算中心距 a=d1+d22 = =282mm (3)计算齿轮宽 b= dd1 =0.6 mm 取 B1=70mm， B2=70mm nts 14 （二）轴与轴承的选择和计算 轴的设计 轴 1.轴上功率，转速，转矩 P = 4.63KW n =480r/min T = 92060NM 2.求作用在齿轮上的 d1= Z1m1= 25 * 3=75mm Ft = 2Td1= 2 * 9206075 =2455N Fr = Ft1tan = 2455 * tan20=89305N Fn = Ftcos = 2455cos20 = 2612.6N 3.初步确定轴的最小直径 选用材料为 45 钢，经调质处理，根据查表 15-3，取 A0=112 dmin= A03 Pn = 112 * 3 4.63480 = 23.84mm 故取 d = 26mm 4.轴的结构设计 （ 1） 拟定轴上零件的装配方案 （ 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1)为了满足带轮的轴向定位要求， 轴段右端需制出一轴肩， 故取 d =30mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取轴端挡圈直径 D= 33mm。带轮与轴配合的轮毂的长度 L2=52mm，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在轴端面上，故 轴段的长度应比 L2略短些， nts 15 现取 l = 50mm 2)初步选择滚动轴承 因轴承只受径向力作用，故选单列向心球轴承。参照工作要求并根据 d =30 mm，选 6307。 则 d = d 35mm，而 l = 23mm.右端轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册查得 6307 型轴承的的定位轴肩高度 h = 4.5mm，因此，取 d = 44mm。 3)取安装齿轮处的轴段 的直径 d = 40mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 80mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 l = 76mm，齿轮右端采用轴环定位，轴肩高度 h0.07d， 故取 h = 4mm，则轴环处的直径 d = 48mm，轴环宽度 b 1.4h，取 l = 10mm 4)根据计算轴承端盖的总宽度为 20mm，根据轴承端盖的装拆及 便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与带轮的右端面间 的距离 l = 30mm，故取 l = 50mm。 5)取齿轮距离箱体内壁的距离 a = 16mm 轴承应距箱体内壁一段距离 s，取s = 8mm 已知轴承宽度 T = 21mm 则， l = 49mm，根据支承对称 l = 33mm 至此已初步确定了轴的各段直径和长度。 5.求轴上的载荷 从轴的结构图以及弯矩图中可以看出截面 C 是 轴的危险截面。现将计算出的截面 C 处的 MH、 MV、 M 的值列于下表： nts 16 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F FNH2=2812.8N FNV1=446.75N FNH2=659N FNV2=446.75N 弯矩 M MH1=86591.79Nmm MV=34176.37Nmm MH2=128227.4Nmm 总弯矩M M1=86591.79Nmm M2=132703.76Nmm 扭矩 T T=92060Nmm nts 17 6.按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上的承受最大弯 矩的截面的强度。根据上表数据以及单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =0.6，轴的计算应力。 ca= =22.46Mpa 前已选定轴的材料为 45 刚，调质处理，由表 15-1 查得 -1=60Mpa，因此 ca0.07d， 故取 h =5mm，则轴环处的直径 d =60mm，轴环宽度 b1.4h，取 l =9mm 4)根据计算轴承端盖的总宽度为 20mm，根据轴承端盖的装拆及 便于轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与带轮的右端面间 的距离 l =28mm，故取 l =48mm。 5)取齿轮距离箱体内壁的距离 a = 16mm 轴承应距箱体内壁一段距离 s，取s = 8mm 已知轴承宽度 T = 24mm 则， l =4mm，根据支承对称 l =55mm 至此已初步确定了轴的各段直径和长度。 5.求轴上的载荷 （ 1）作用在三轴上的力 nts 20 D3=m1Z3=6 Ft = =4911.48N Fr =Ft tan=1787.6N Fn = （ 2） 从轴的结构图以及弯矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 C 处的 MH、 MV、 M 的值列于下表： 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F FNH2=1978.63N FNV1=720N FNH2=9247.61N FNV2=1787.6N 弯矩 M MH1=152354.5Nmm MV1=55440Nmm MH2=486235.5Nmm MV=121506Nmm 总弯矩M M1=162128Nmm M2=538914Nmm 扭矩 T T=265220Nmm 6.按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上的承受最大弯矩的截面的强度。根据上表数据以及单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =0.6，轴的计算应力。 ca= =22.46Mpa 前已选定轴的材料为 Cr40，调质处理，由表 15-1 查得 -1=70Mpa，因此 ca90 6.计算带的根数 Z 1)计算单根 V 带的额定功率 Pr 由 dd1 = 125mm 和 n1 = 960r/min 查表 8-5 得 P0 = 1.3816KW 根据 n1 = 960r/min， i0 = 2 和 A 型带查表 8-4b 得 P0 = 0.1116KW nts 24 查表 8-5 得 K = 0.9628 查表 8-2 得 KL = 0.99 Pr = (P0 + P0)K KL = (1.3816 + 0.1116) * 0.9628 * 0.99 = 1.423KW 2)计 算 V 带的根数 Z Z = PcaPr= 5.31.423 = 3.7 故取 4 跟 7.计算单根 V 带的初拉力的最小值 由表 8-3 查得 A 型带的单 位长度质量 q = 0.1gk/m (F0)min = 500 (2.5 - K )PcaK ZV+ qv2 = 500 * (2.5 - 0.9628) * 5.30.9628 * 4 * 6.28 =172.3N 8.计算轴压力 Fp （ FP） min =2Z(F0)minsin 12 = 2 * 4 * 172.3 * sin165.72 =1367.68N nts 25 （ 五 ） 箱体 名称 符号 减速器形式 尺寸关系 /mm 齿轮减速器 箱座壁厚 8 箱盖壁厚 8 箱盖凸缘厚度 12 箱座凸缘厚度 12 箱座底凸缘厚度 20 地脚螺钉直径 18 地脚螺钉数目 4 轴承旁连接螺栓直径 14 盖鱼座连接螺栓直径 10 连接螺栓 d2 的间距 180 轴承端盖螺钉直径 8 检查孔盖螺钉直径 6 定位销直径 8 df、 d1、 d2 至外箱壁距离 14、 22、 18 Df、 d1 至凸缘边缘距离 24、 16 轴承旁凸台半径 37.5 凸台高度 2 外箱壁至轴承座端面的距离 24 齿轮顶圆与内箱壁的距离 10 齿轮端面与内箱壁的距离 10 箱盖、箱座肋厚 6.8、 6.8 轴承端盖外径 75.85 轴承旁连接螺钉距离 75.85 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 0 - 广州工程技术职业学院 广州市公用事业高级技工学校教学点 成人高等教育 毕业设计（论文） 题 目 基于三菱 PLC 控制传送带的系统设计 系 别 机电工程系 专 业 机电一体化技术 年级班别 大专 09 机电班 学 生名字 李锦泉 学 号 090918 指导老师 李伟鹏 （ 2011 年 5 月 28 日） 广州工程技术职业学院公用事业高级技工学校教学点制 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 1 - 毕业设计（论文）成绩评定： 指导教师评语： 评分： 指导教师： （签名） 年 月 日 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 2 - 目 录 摘 要 3 1 引言 3 1.1 传送带控制系统的发展概述 4 1.1.1 我国传送机的发展 4 1.1.2 国内传送带输送机的发展发展趋势 4 1.2 总体方案说明 5 2 传送带控制系统设计及 PLC 的选取 5 2.1 PLC的选取及介绍 6 2.1.1三菱 FX2N PLC的主要特点 6 2.1.2 PLC 的性能指标和分类 6 2.2 总体方案确定 7 2.3 传感器选择与设计 8 2.3.1 光电开关的原理 8 2.3.2 数码显示部分设计 10 2.3.3 具体系统工作流程 11 3 传送带输送工作梯形图 11 4 全文总结 13 参考文献 14 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 3 - 基于三菱 PLC控制传送带的系统设计 李锦泉 摘要 为了适应现代自动化传送的要求， PLC 控制逐渐取代继电接触器控制成为传送控制的主要环节，使控制系统更加安全、迅速、可靠。 PLC 的推广应用在我国得到迅猛的发展，它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。 基于 PLC 的控制 原理 ,运用 三菱公司的 FX2N 系列 PLC 来实现对工业生产常用的 传送带运动的控制。 本文 介绍了传送带系统的基本结构、系统各部分的功能及系统 PLC的控制 原理 ,并以 光电传感器 实现了对传送带的控制 ,达到 预期控制效果。 证明该系统 具有较好的 自动运行、检测和装载功能 , 提高了传送带的性能与效率 ， 大大的节约人员劳动力 。 关键词 ： 传送带； PLC 控制 ； 光电传感器 ； 1.引言 随着经济的快速发展 , 企业竞争越来越激烈 ,为提高效率、降低生产成本 , 传送带得到了广泛的应用。传送带广泛应用于工业生产系统。传送带的应用不仅节约了劳 动力 , 提高了生产效率 , 而且降低了生产成本 , 在工业生产中发挥了巨大的作用。未来传送带设备的将向着大型化发展、扩大使用范围、物料自动分拣、降低能量消耗、减少污染等方面发展。本文结合传送带的实际模型 , 针对 PLC本身具有的功能特点 , 利用 传感器的工作原理 , 成功的实现对传送带系统的控制 , 达到了预期的控制效果。 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 4 - 1.1 传送带控制系统的发展概述 传送带的发展起源于 17 世纪美国架空索道传送散状物料 ; 19 世纪中叶 , 各种现代结构的传送带输送机相继出现。此后 , 传送带又受到机械制造、电机、化工和冶金工业技 术进步的影响 , 不断完善 ,逐步由完成车间内部的传送 , 发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运 , 成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。 1.1.1 我国传送机的发展 我国早期的工业生产资源传送带输送工序主要是采用手工传送，后来随着科学技术的发展，人们逐渐采用机械化装送。我国最早使用的传送带输送机主要是从国外进口的， 20 世纪 70 年代中期，天津力生制药厂就曾经井口过意大利生产的全传送带输送机，但由于当时我国传送材料的质量及矿产资源制作工艺等都达不到机器传送的要求，使得传送带输送机一直无 法正常使用。所以，全传送带输送机在我国的应用也一直无法得到广泛的推广，以致我国矿产资源生产、工业生产在很长的一段时间里不得不放弃传送带输送机而采用手工操作，使得生产效率极端低下。 20 世纪 80 年代后，相关技术水平获得了飞速发展，传送材料的质量及箱子制作工艺等方面的技术有了明显的进步，全传送带输送机开始得到了应用与推广。也是此时，我国的矿产资源传送带输送机改变了国外矿产资源一统天下的局面，国产矿产资源传送带输送机开始面市并得到了广泛的应用。 20 世纪 90 年代末期，一些生产量大的生产企业相继开始采用国产的全传送带输 送机来代替手工传送，同时国内一些相关的企业也在研制与生产功能更加全面的全自动传送带输送机。 1.1.2 国内传送带输送机的 发展发展趋势 目前， 我 国 传送产业发展的 正处于飞速发展的趋势中。随着自动化生产不断发展，输送机械化得到了广泛应用。从大型的工业生产，如矿产资源开发；到中心型的作坊工厂，如零件流水线等等，传送带输送机的应用日益重要。带式输送机因作为一种输送量大、运行费用低、适用范围广、结构简单、便于维护、能耗较小、使用成本低的输送设备而会得到更宽广的应用范文，市场发展nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 5 - 前景十分看好。未来输送机将向着大型化发 展，扩大适用范围，产品多元化，物料自动分拣，减低能量消耗，减少污染等方面发展。 1.2 总体方案说明 图 1 1 传送带输送控制原理图 如图 1 1所示，系统有两个传送带，即传送带 1和传送带 2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装 够 恒定 数量 产品 的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带 1的中间安装一个光电传感器 1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带 2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入 箱子内，并有检测器 2转换成计数脉冲。 2.传送带控制系统设计及 PLC的选取 可编程序控制器（ Programmable Logical Controller）是 20世纪 70年代以来以微处理器为核心，综合计算机计术，自动控制计数和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。近年来由于微电子技术的发展和进步，使具有完全功能的超大规模集成电路的价格日益便宜，同样也促进可编程序控制器成本大大降低，对于采用 可nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） - 6 - 编程序控制器来代替传统继电器接触器电气控制的系统来改造传统机床，无论从经济上，还是可靠性、维修性，工作寿命及功能上来说，可编程序控制器都是十分经济和划算的，也是的优选方案。 本文的传送带控制系统就是基于 PLC控制原理而设计的。 2.1 PLC的选取及介绍 本次设计采用的是日本三菱 FX2N系列的 PLC 2.1.1 三菱 FX2N PLC的主要特点： 一个程序包的单元型可编程序控制器 采用装卸式端子台 内装 PUN/STOP开关 程序存储器 钟表功能 PUN写入 利用键盘保护程序（编程手测、外围设备手册） 元件注解 丰富的输出入和特殊扩展设备 用 SFC表现的编程 简便的应用指令库 高速处理 2.1.2 PLC的性能指标和分类 PLC的主要性能指标 输入 /输出点数（ I/O点数） I/O点数是指可编程序控制器外部输入。输出端子数的总和。它标志着可以接开关的多少、按钮和可以控制负载的多少。 存储容量 存储容量是指可编程序控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制 16位 即以一个字为一步 扫描速度 一般以执行 1000步指令所需要的时间来衡量，单位为 ms/k步，也有以执行一步指令所需要时间来计算的，单位用 s/步。 功能扩展能力 可编程序控制器除了主模板之外，通常度可配置一些可扩展模板，以适应各种特殊应用的需要，如 A/D模板、 D/A模板、位置控制模板等。 指令系统 指令系统是指一台可编程序控制器指令的总和，是衡量可编程序控制器的主要指标。 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） 7 2.2 总体方案确定 根据“传送带输送”这 目的要求，做以下设计： 设计一个自动传送产品的传送带，使从生产线过来的产品能自动进入预定位置； 设计一个自动传送箱子的 传送带，使空箱子能够自动进入，并达到指定的位置。 装载产品的数量到额定数量 后能自动退出。按照前两项 要求 设计其 原理 图 如图 2 1所示： 图 2-1 传送带输送控制原理图 如图 2 1所示，系统有两个传送带，即传送带 1和传送带 2。传送箱传送带1用来传送产品传送箱，其功能是把已经装够产品数量的箱子运走，并且用一只空箱子来代替。为使空箱子恰好对准产品传送带的末端，使传送来的产品刚好落入箱子中，在传送箱传送带 1的中间安装一个光电传感器 1，用于检测传送箱是否到位。产品传送带 2将产品从生产车间传送到传送箱。当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入箱子内，并有检测器 2转换成计数脉冲。 根据以上传送过程描述，系统共需要 3个输入点， 10个输出点，分别为光电传感器输入，计数器复位端口，急停开关输入， 8421数码管输出， M1、 M2转动，停止输出。 如下表： nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） 8 输入设备 输入点编号 输出设备 输出点编号 光电传感器 1（计数） IO.0 M1 转动 QO.0 计数器复位 IO.1 M1 停止 QO.1QO.2 急停开光 IO.2 M2 转动 /停止 光电传感器 2 IO.4 8421 数码管显示 启动开光 IO.5 2.3 传感 器选择与设计 光电开关 是传感器中比较一种常用的， 光电开关按检测分类可分为：反射式、对射式、镜面反射式三类。本文 使用的是对射式和镜面反射式光电开关。 2.3.1 光电开关的原理 光电开关 （光电传感器） 是把发射端和接收端之间的光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。 光电开关具有如下的特点： 输出和输入回路是电绝缘的 ； 其体积小、精度高、检测距离远； 能有效的防水、防腐蚀、防震动； 较好的抗光、抗电、抗磁等干扰； 所以光电开关可以在冶金、纺织、烟草、造纸、电力、保安等各种行业得到应用。光电开关（光电传 感器）利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线或遮挡光线的物体均可被检测。光电开关将对输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。工作原理如图 2-2： 图 2-2 光电传感器工作原理 nts广州工程技术职业学院 毕业设计（ 论 文） 9 光电开关在一般情况下由三个部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。光电开关的重要功能是能够处理光的强度变化，利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。发 泄器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（ LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间断地运行。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件，如透镜和光栏等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 图 2-3 材料块计数结构图 首先将发射器和接收器面对面安装好，注意它们必须保持在同一个水平面且高度一致。发射端的光电开关有两根线，只要供上 12-240V 直流或 24-240V的交流电流即可正常工 作，其正常工作的表现为光电开关上的红色指示灯亮。接收端由五根线，其中两根线的颜色和发射端的两根线的颜色一样均为电源供电线，另外三根线中一根