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卡车 成型 车间 卸胎手 设计 11 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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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。1DFU-07-417：大连水产学院毕业设计(论文)任务书2009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： 王 猛 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：520630mmb) Length长度：630780mmc) Weight重量：3060kg2. 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14. 翻转机构图5. 零件图6. PLC电路图7. 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： 教务处制表大连水产学院本科毕业论文（设计） 参考文献参 考 文 献1，机械零件设计手册 东北工学院编写组编写 北京：冶金工业出版社出版，1980.12，机械原理 西北工业大学机械原理及机械零件教研室3，机械零件手册 周开勤编写 高等教育出版社出版4，机械设计学 黄靖远编写 高等教育出版社出版5，可编程序控制系统 朱善君编写 北京：清华大学出版社出版6，智能电器与自动控制钱小龙编写 沈阳：东北大学出版社，2003.37，可编程控制器郭棕仁编写 人民邮电出版社8,王得玺，裴垠欣，等机械设计北京：煤炭工业出版社,19999, 东北大学简明机械零件设计手册北京：冶金工业出版社，198510,周伯英工业机器人设计北京：机械工业出版社，1985.611, 天津大学工业机械手臂设计基础天津：天津科学技术出版社，1980.812, 刘荣革，赵德平，白秉三，等工程力学沈阳：东北大学出版社， 199713, 国家标准GB/T1264394工业机器人术语和图形符号北京：中国标准出版社，199114,马香峰机器人机构学北京：机械工业出版社，199115, 熊有伦 机器人学北京：机械工业出版，199316, Gosselin C.M. and Angeles J.The Optimum Kinematic Design of a Spherical 3DOF Parallel Manipulator ASME J.Mech.Trans.and Aut. In DES. 1989，111：20220717, Ball R.S. Theory of screw Cambridge University Press ,199018, Earl C.F. and Rooney J.Some Kinematics Structures for Robot Manipulator Design ASME J.of Mech.Trans.Aut.in Des. 1983，105：1522 毕业设计（论文）卡车胎成型车间卸胎手学 生 姓 名： 王 猛 指 导 教 师： 王 伟 合作指导教师： 专业名称：机械设计制造及其自动化 所在系别： 机械工程系 2009年6月工作总结经过为期四个月的努力，此次设计成功地解决了卡车胎成型车间卸胎的问题。设计主要包括三个方面的内容：首先是机械方面的设计，其次是PLC自动控制的程序设计，最后是进行安装调试。 为搞好本次设计，并顺利完成项目，和王老师一同进行数据测量，实地考察，对工人工作习惯的了解，以及对资料进行分析。综合多方面的信息，为本次设计做了一个良好的铺垫。 本文首先提出了几套卸胎手的设计方案，经过各方面的分析，进一步优化筛选，最后确定了此方案。经过三周的机械部件设计，顺利地完成了机械总装配图。根据所要完成的动作，进行PLC的程序编写，电器元件的选取，及成本预算，设计期间，同时还完成了三千多字的英文翻译，两张0号计算机输出图纸，两张0号手绘图纸，按要求完成了毕业设计的工作量，也完成了项目，达到了预期目标。 此次设计的项目，即实体设计，实际操作，所以除了机械设计和PLC程序的编写，还包括安装调试工作，在安装调试过程中，也遇到了不少问题，在和王老师的默契配合下，都很快得到解决，成功地完成了本次项目，顺利地通过验收。 此次设计思路清晰，设计合理，圆满完成了毕业设计工作。加上实际考察，实际操作，王老师的悉心指导，不但顺利地完成了此次设计，还从中学到了很多的新知识，理论体系。使我这几年所学的知识系统化，设计条理化，正规化，操作规范化，标准化，为以后的学习和工作打下了一个坚实的基础。工作计划1. 设计题目卡车胎成型车间卸胎手2. 设计任务 机械方案设计参数计算标准件的选取驱动件的配置动作过程与信号控制驱动顺序设计3. 设计的主要内容 支撑臂设计取料手设计取料车设计升举旋转台设计卸胎机构设计位置计算速度计算强度计算4. 时间安排第一至五周：明确设计任务和要求，查找相关资料，完成开题报告。第六至八周：机械零部件设计。第九周 ：参数计算机强度校核。第十周 ：依据机械部分的动作完成逻辑控制及PLC控制电路图。第十一周至十五周：绘制要求的设计图。第十六周 ：撰写论文。十七周 ：修改论文。第十八周 ：答辩。DFU-07-416：大连水产学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称卡 车 胎 成 型 车 间 卸 胎 手题目性质真实 题目类型设计 题目来源生产 学生姓名王 猛专 业机械设计制造及其自动化导 师王 伟报告内容：（调研资料的准备，论文或设计目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成论文或设计所具备的条件因素等。）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。指导教师签名： 年 月 日教务处制表大连水产学院本科毕业论文（设计） 文献综述文 献 综 述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。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。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。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讲，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。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。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， 机械零部件设计4， 参数计算机强度校核；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。2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。4AbstractThe 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行到圆盘上方旋转气缸盛器一定角度，使胎筒落到圆盘上3.2 动作过程与信号控制根据机械设计部分，要完成整个卸胎的过程，需采用PLC信号控制，所以为驱动件设定初位与末位，以信号驱动方式动作。首先，移动电机从包边机向垂直导轨移动，触发末位信号，立刻停止；支撑气缸动作，支撑气缸伸到导轨上；随即是一层气缸伸出达到末位，信号触发二层气缸伸出，到达末位后；得到末位信号的PLC将托起气缸升起；托起胎筒的同时，托起气缸末位信号又使得二层气缸缩回、一层气缸缩回。两层气缸都退回到达初位后；支撑气缸抬起，脱离导轨；当触发到初位信号时，移动电机和下料电机同时动作，旋转台收到胎筒在位信号后，升举气缸将胎筒举起胎筒到包边机的高度，开始旋转；到达180度后触发在位信号，停止旋转；此动作都在大车移动过程中完成，当行走电机到达初位时（根据时间的安排，前两个动作已经完成），触发初位信号，不仅使得自身停止，还触发下料电机2下料，将胎筒下到包边机上，完成取胎整个动作。另一个独立的部分是翻转卸胎，包边机包完边后，人为将它轻推到翻转台上，胎筒接触到在位信号，在延时2秒后，PLC控制使得滑架气缸推进，到达末位后，翻转气缸伸出，以铰轴为中心旋转，随即伸出达到一定角度。人为将胎筒轻推到圆盘上，同时，在位信号失去信号，在延时2秒后，使得滑架气缸和旋转气缸依次回到初位。完成最终卸胎。此卸胎过程将由一套全自动程序控制，分别由信号触发。输入信号：在整个设备中，用到四个电机，移动电机，下料电机1，下料电机2，旋转电机，其中，前三个电机分别有两位，即初位和末位，而旋转电机只有在位信号，所以需要七个接近开关。表3-3 电机信号电机名称初位信号末位信号移动电机SQ1SQ2下料电机1SQ3SQ4下料电机2SQ5SQ6旋转电机SQ7（在位）七个气缸：一层气缸、二层气缸、支撑气缸、托起气缸、升举气缸、滑架气缸、旋转气缸。气缸分别有初位和末位，即需要气缸传感器14个。表3-4 气缸信号气缸名称初位信号末位信号一层气缸SQ8SQ9二层气缸SQ10SQ11支撑气缸SQ12SQ13托起气缸SQ14SQ15升举气缸SQ16滑架气缸SQ17SQ18根据设计原则，为了安全期间，须加一个安全传感器（安全光幕）；又由于共用一个导轨，避免撞车，须加一个在位传感器（传感器有信号时，大车才能移动）；在卸胎过程中，难免有取胎失败的现象发生，一旦出现，以后的动作必须立即停止，故须加两个胎筒在位信号，即在位旋转和在位卸胎，共有附加传感器四个。表3-5 附加信号旋转在位卸胎在位安全光幕小车在位SQ19SQ20SQ21SQ22对于动力元件电机，由于其工作过程是不到一周的运动，即可认为是摆动，那么为了限制它的行程，必须加上极限开关，防止位移传感器失效时造成意外的损伤，如下表：表3-6 电机极限信号电机移动电机初位移动电机末位下料电机1初位下料电机1末位下料电机2初位下料电机2末位开关SB3SB4SB5SB6SB7SB8按钮也属于输入信号，根据技术要求，设备需以下按钮，包括复位、暂停、自动、手动、大车进给、大车退回、取胎进给、取胎退回、卸胎、退回，共十个输入按钮。如下表：表3-7 按钮列表复位暂停自动手动大车进 给大车退 回取胎进 给取胎退 回卸胎退回SB10SB11SB12SB13SB14SB15SB16SB17SB18SB19输出信号：设备共用电机四个，完成动作七个，故需继电器七个作为电机的输出信号；共用七个气缸，须用电磁阀14个，这21个控制单元构成了设备的输出驱动，另外，在控制台上有四个灯。驱动件控制部分： 表3-8 电机线圈分布电机名称正转反转移动电机KM1KM2下料电机1KM3KM4下料电机2KM5KM6旋转电机KM7表3-9 气缸电磁阀分布气缸名称初位电磁阀末位电磁阀一层气缸JC1JC2二层气缸JC3JC4支撑气缸JC5JC6托起气缸JC7JC8升举气缸JC9JC10滑架气缸JC11JC12旋转气缸JC13JC143.3 驱动顺序设计动作顺序及信号驱动：顺序执行符号：触发驱动符号：动作位置：移动电机末位SQ2移动电机初位SQ1支撑气缸末位SQ13支撑气缸初位SQ12 一层气缸末位SQ9一层气缸初位SQ8二层气缸末位SQ11二层气缸初位SQ10托起气缸末位SQ15托起气缸初位SQ14 二层气缸末位SQ11二层气缸初位SQ10一层气缸初位SQ8一层气缸末位SQ9支撑气缸初位SQ12支撑气缸末位SQ13 下料电机1末位SQ4下料电机1初位SQ3下料电机1初位SQ3下料电机1末位SQ4 托起气缸初位SQ14托起气缸末位SQ15升举气缸末位SQ16升举气缸初位旋转电机到位SQ7旋转电机在位SQ7移动电机初位SQ1移动电机末位SQ2下料电机2末位SQ6下料电机2初位SQ5下料电机2初位SQ5下料电机2末位SQ6升举气缸初位升举气缸末位SQ16滑架气缸末位SQ18滑架气缸初位SQ17旋转气缸末位旋转气缸初位滑架气缸初位SQ17滑架气缸末位SQ18旋转气缸初位旋转气缸末位31大连水产学院本科毕业论文（设计） 第四章 结论结论经过为期四个月的努力，此次设计成功地解决了卡车胎成型车间卸胎的问题。设计主要包括三个方面的内容：首先是机械方面的设计，其次是PLC自动控制的程序设计，最后是进行安装调试。 为搞好本次设计，并顺利完成项目，和王老师一同进行数据测量，实地考察，对工人工作习惯的了解，以及对资料进行分析。综合多方面的信息，为本次设计做了一个良好的铺垫。 本文首先提出了几套卸胎手的设计方案，经过各方面的分析，进一步优化筛选，最后确定了此方案。经过三周的机械部件设计，顺利地完成了机械总装配图。根据所要完成的动作，进行PLC的程序编写，电器元件的选取，及成本预算，设计期间，同时还完成了三千多字的英文翻译，两张0号计算机输出图纸，两张0号手绘图纸，按要求完成了毕业设计的工作量，也完成了项目，达到了预期目标。 此次设计的项目，即实体设计，实际操作，所以除了机械设计和PLC程序的编写，还包括安装调试工作，在安装调试过程中，也遇到了不少问题，在和王老师的默契配合下，都很快得到解决，成功地完成了本次项目，顺利地通过验收。 此次设计思路清晰，设计合理，圆满完成了毕业设计工作。加上实际考察，实际操作，王老师的悉心指导，不但顺利地完成了此次设计，还从中学到了很多的新知识，理论体系。使我这几年所学的知识系统化，设计条理化，正规化，操作规范化，标准化，为以后的学习和工作打下了一个坚实的基础。32大连水产学院本科毕业论文（设计） EnglishDesign Knowledge Management with Reconstructible StructureAbstractCritical issue in knowledge management is how to increase the adaptability of knowledge as well as how to reconstruct similar knowledge. In order to construct for new products, designers need to reconstruct the design knowledge with new relationships.A new design knowledge expression method, Design DNA, is proposed in this work for representing complicated relationships of design knowledge structure. Design DNA facilitates rearrangement of design knowledge and promotes the flexibility of knowledge structure, Design DNA is based on layout-oriented domain knowledge and Function oriented domain knowledge ,which enables to generate new design knowledge that will result in new part geometries for given constraints on the part functions. Keywords:Knowledge, Design, Knowledge representation1 IntroductionThe use of knowledge-based systems has been limited to the areas of very specific application where special methodologies and tools are used. The methodologies and tools are developed respectively according to the different conventions of knowledge representation and expertise in the relevant files. Recognizing that the dependencies of knowledge models limit the general use of knowledge-based systems, researchers studied general models for representation. The first generation of knowledge-based system provided a set of standard reasoning procedures using declarative representation of such as rules, frames, etc. The next generation of knowledge-based systems in design applications abstracted the design processes with symbolic representational considerations and evolved to the paradigm of model-based systems, where a new concept called abstract level is proposed. Knowledge expressed in the abstract level can be explained as playing its role in problem-solving processes.However, the abstract level structure of knowledge has difficulties in product design and manufacturing fields. Even though the structure was widely considered in many companies because of its simplicity , the complexity of dynamic domain and the uncertainty about the future maintainability confined the use of the strict level structure.The third generation knowledge-based systems considered the relationship among each knowledge and fact. However, they also have problems such as: short life cycles of design knowledge, lack of flexibility due to the vertical structured knowledge, and the difficulty of knowledge reuse. Design knowledge has a short life cycle in real industrial practices. For example, in an automotive part manufacturing company in Korea, the life cycle of the product is less than four months. Hence new design knowledge is generated even before the knowledge base of the current knowledge is constructed. The knowledge stored in the current knowledge is constructed. The knowledge stored in the current knowledge base becomes obsolete even before it becomes fully operative.In order to enable changes in design knowledge of short life cycle, flexible knowledge structures, reusable design knowledge , and easy definitions of knowledge structures are required. In this work, biological DNA structures are studied because they are knowledge expression methods in the biological ecosystem. Design DNA method is proposed for solving the problem of knowledge reuse and applied to examples of practical products in automotive part industry. Design knowledge is divided into Layout-oriented domain and Function-oriented domain in order to realize flexible knowledge structures. In Design DNA method the knowledge expression is commonly understood by both human and software agents, and knowledge reuse among different knowledge domains is possible.2KNOWLEDGE EXPRESSION2.1 Related worksThe abstract level, also known as knowledge level, allows describing a knowledge model in terms of strategies of reasoning and roles of knowledge types . The levels are implemented by specific symbolic representation formalisms. After some years of different proposals for knowledge modeling at the knowledge level, the knowledge acquisition community agreed upon several key concepts such as the generic task, the generic task in the model of components of expertise, the role limiting method, and the ontology concept.2.2 Design DNADesign is known as a creative process where not only making a whole new product or one of its elements but also synthesizing preexisting designs in an effective way are performed. In many real practices, the design process often involves arranging established elements under various constrains, such as space , weight ,cost. Figure 1 shows the application of common design knowledge in different work areas. The common design knowledge exists in various work areas as a fragmentary puzzle. Previously knowledge expression methods were studied for classifying fragmentary knowledge. However design knowledge has various types, so that the expression methods were limited to the areas of very specific applications where special methodologies and tools are used. They caused applications problems of the design knowledge of the design knowledge has similarity. These problems make design knowledge expression unable to catch up with the short life cycle of products. In order to solve these problems, Design DNA method has the following features.Flexible knowledge structureBecause the change of design knowledge in real practices occurs frequently, design knowledge needs to be possibly transformed into other related knowledge into Design DNA methods divides domains of knowledge into Layout-oriented and Function-oriented for facilitating the knowledge changes.Easy reuse of design knowledge Two domains in design DNA methods consist of minimal knowledge units such as know-how, expertise, organization, ideas, mechanism, formula, patent, and value. Design DNA structure that is formed in a work area can be applied in another areas when similar constraints are imposed.Common understanding of knowledge Previously design knowledge is structured differently according to knowledge models, which makes knowledge structures hardly understood by both humans and software agents. Design DNA methods offers common understanding of knowledge structure through one-dimension knowledge structure and graphical representation of knowledge.Turban and Aronson proposed that knowledge can be classified into explicit knowledge and tacit knowledge and that these different types of knowledge are closely connected with each other 5.In Design DNA method, however, design knowledge is divided into two domains as follows: Layout-oriented domain knowledgeThis is a set of knowledge that becomes the backbone of composing information. This set of knowledge consists of characteristic that are needed in order to satisfy the given constrains. It is composed of external facts and related knowledge, i.e., tacit knowledgeFunction-oriented domain knowledgeThis is a set of knowledge that is independent of layout-oriented knowledge. It is connected with internal operation of the system using explicit knowledge. This set of knowledge is used to decide the optimal designs. Figure 2 shows two domains of design knowledge in real practice. The Layout-oriented domain knowledge should be uniquely defined so that it becomes possible to reuse preexisting knowledge.The Layout-oriented domain includes tacit knowledge concept. It is composed of expertise, organization, know-low, and ideas. Expertise is a measure of experiential knowledge and corresponds to formula and parent of Function-oriented domain. Organization represents the structure and the connecting method between each knowledge unit. It corresponds to mechanism of Function-oriented domain. Know-low is an industrial skill and engineering knowledge such as recipe, secret, parent, and copyright. It corresponds to formula and value of Function-oriented domain. Idea means creativity in design and corresponds to mechanism, formula, patent, and value of Function-oriented domain.In the Function-oriented domain, knowledge is divided into mechanism, formula, patent, and value. The knowledge units in this domain are connected with particular knowledge units of Layout-oriented domain. One-to-many mapping is possible between Layout-oriented domain knowledge and Function-oriented domain knowledge .However, the constraints of a new design select the optimum mapping, which concludes one-to-one mapping among multiple stray mappings. The selection by the constraints is based on the fact that the design can satisfy new constraints.Table 1 shows example of design knowledge needed is designing a spring. The design knowledge of the spring of each domain is mapped as one-to-one correspondence. The design knowledge units of length, centerline, and inside radius are defined as know-how. In this case the constraints, determines that know-how to formula mapping is an optimum mapping because know-how to value mapping cannot satisfy the given constraints.Figure 3 shows the analogy between the synthesis process of Design DNA system and biological system 12. In this figure, design knowledge has a form of thread, which is Design DNA, and represents the mapping between Layout-oriented domain and Function-oriented domain. When a new part or product is designed, the Design DNA is divided into mRNA and tRNA which are useful knowledge extracted from DNA using two types of enzymes. Enzymes have two types of constraint as ENZm and ENZt. The roles of the enzymes are: they act as inputs to the system and they set the constraints. ENZm works for rearranging design information extracting useful geometrical knowledge, mRNA from Design DNA, and it works for constructing relational information product design.mRNA is transformed into codons which contain geometrical information and is combined with anticodons. A codon represents the resulting component of feature which is reasoned by design knowledge in mRNA. An anticodon is a constraint that a corresponding condon should have in relation to other codons. The codon and antcodon are synthesized, which results in the features of part or product. The synthesis process is analogous to the generation of polypeptide chain in biological system.4 PRODUCT DESIGN WITH DESIGN DNAIn a company that produces the automatic transmission lever in Korea, new design of the product are needed every three to four month. Although the lever types are same, the levers have a lot of variation so that the lever designers have to modify existing designs with the reuse of previous design knowledge.A cable plate of the automatic transmission lever system has a function of guiding the cable that ia connect to key-lock cam and shift-lock cam. The cable plate has three supporting holes, one contact surface with bracket and two control planes as design features. The cable plate geometry is controlled by the mounting position of key-lock cam and shift-lock cam.Figure 4 shows part of design knowledge of the cable plate that is represented by the Design DNA method. Design knowledge needed for deciding the contact surface and the end point of the plate is shown in the figure. Among the design knowledge of the contact surface position, the knowledge that the contact surface is necessary in order to fix the cable plate to the bracket is the Layout-oriented domain knowledge, and the knowledge how the contact surface position and shape are decided is the Function-oriented domain k