毕业设计（论文）-自动铺砖机构研究

本科毕业论文（设计）题目自动铺砖机构方案研究作者（二号黑体）学院（二号黑体）专业（二号黑体）学号（二号黑体）指导教师（二号黑体）二〇年月日（填写时间要用中文）第1章绪论1.1课题的来源与研究的目的和意义随着人类社会的飞速发展,居民的娱乐和消费要求不断提高,城市精神文明建设也越来越得到世界各国的重视。因而,像广场、商业街和大型超市这些娱乐或消费场所,都在大力的建设当中。据统计,像建设一个50000平方米左右的大型广场,需要铺设的地砖数量就多达128888块,数量之多超乎人们的想象。如何高效率、高质量的铺设地砖,便成为了一个具有研究价值的课题。2008年,许玉彬等人提出了“一种地面砖自动铺砖机”设计方案,利用滑动的双轨道来实现铺砖机的平动,砖块通过倾斜的皮带从上运至地面,再用压头进行压实。2010年,荷兰发明了一种名为Tiger-Stone的自动铺路机,它与一辆小型伸缩臂式铲车合作进行铺设工作,砖块由于重力自动码放在一起,施工时需要工作人员将砖块装进装料槽。2011年王怀成等人提出了一种“智能铺砖机”设计方案,先用传感技术进行三维定位,再利用带吸盘的机械手臂将砖块放到特定的位置。然而,目前铺砖的主要方式依然为人工铺设,人工铺砖存在着效率低、成本高、质量差等问题。针对目前现状,我们提出一种智能高效铺砖机的设计方案,并对重要部件进行相关仿真分析。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。1.2本课题研究的内容SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（DassaultSystemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3DCAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3DCAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行教学。Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。第13422章铺砖机方案的设计2.1方案一的设计本实用新型涉及一种绿化带铺砖机，包括牵引装置、铺设装置和固定装置，铺设装置安装在牵引装置的后侧，固定装置安装在牵引装置的左前部。利用牵引装置实现整体的前进，进而带动铺设装置和固定装置沿着规定的轨迹运动，利用铺设装置以实现对砖的自动铺设，利用固定装置对铺设好的砖进行固定，从而可实现对砖的成型铺设，提高了铺设的效率，降低了工人的劳动强度，缩短了工时。本实用新型具有结构设计合理、方便使用和自动化程度高等优点，能实现自动铺砖和对砖进行固定，实现对砖的成型铺设，提高了铺设的效率，降低了工人的劳动强度，缩短了工时。图2.1a立体图图2.1b主视图图2.1c俯视图图2.1d左视图绿化带铺砖机，包括牵引装置、铺设装置和固定装置，其特征在于:所述铺设装置安装在牵引装置的后侧，所述固定装置安装在牵引装置的左前部;所述牵引装置包括方管架(1)和轮毅电机(2)，所述方管架(1)包括前横架(101)、巾横架(102)、后横架(103)、两个长支撑架(104)、两个短支撑架(105)、跨板(8)和方形固定板(18)，所述两个长支撑架(104)垂直连接在中横架(102)的右部以及后横架(103)的右部，所述两个短支撑架(105)垂直连接在中横架(102)的中部以及后横架(103)的中部，所述轮毅电机(2)两两对称安装在方管架(1)下侧，所述跨板(8)连接在中横架(102)和后横架(103)之间，所述方形固定板(18)连接在前横架(101)的左部和中横架(102)的左部之间;所述铺设装置包括皮带一(3)、皮轮一(15)、皮轮二(10)、两个限位板(6)、气缸(7)和压轮(16)，所述皮轮一(15)安装在两个长支撑架(104)之间，所述皮轮二(10)安装在两个短支撑架(105)之间，所述皮带一(3)右端缠绕在皮轮一(15)上，皮带一(3)左端缠绕在皮轮二(10)上，所述皮带一(3)上前后边缘位置上沿着皮带一(3)的长度方向均与内的设有隔位块(4)，所述两个限位板(6)分别对应安装在中横架(102)左下部、后横架(103)左下部，所述两个限位板(6)呈V字形布置，所述气缸(7)安装在跨板(8)的中上部，所述压轮(16)安装在气缸(7)的下端，且所述压轮(16)位于跨板(8)的正下方;所述固定装置包括载料仓(5)、电动机(11)、带轮一(17)、皮带二(14)、带轮二(12),排料管道(13)、漆料板(9)，所述载料仓(5)安装在方形固定板(18)上表面上，所述载料仓(5)包括上料盒(5a)、下料盒(5b)和搅拌盒(5c)，所述搅拌盒(5c)呈圆锥状，所述搅拌盒(5c)内同轴装有旋转轴(5e)，旋转轴(5e)外部环绕有螺旋搅拌叶片(5d)，所述漆料板(9)安装在中横架(102)左侧面上，所述排料管道(13)前上端与搅拌盒(5c)轴向相连，排料管道(13)后下端位于漆料板(9)右侧，所述电动机(11)安装在方形固定板(18)的下表面上，所述带轮一(17)与电动机(11)相连，所述带轮二(12)与旋转轴(5e)相连，皮带二(14)左端缠绕在带轮一(17)上，所述皮带二(14)右端缠绕在带轮二(12)上。2.2方案二的设计本设计是一种自动高效铺砖机，包括分别设置于机体两端的传动机构和机体框架，从传动机构到机体框架之间依次设有刷浆机构、用于抓取砖块的翻转抓取机构和提升机构，机体底部安装有推挤机构和砖块压实机构，所述传动机构中包括驱动电机和转向机构;所述提升机构带动翻转抓取机构升降。本实用新型通过提升机构、翻转抓取机构、刷浆机构和推挤机构的相互配合使用，可完成取砖、刷浆、翻转、放砖和压实等多道工序，本实用新型结构简单、操作方便，铺砖类型丰富，铺设效率高，砖块铺设质量高，适应性强，能够广泛应用于各建设场所。图2.2a总体布置图图2.2b总体布置图的俯视图1.一种自动高效铺砖机，其特征在于:包括分别设置于机体两端的传动机构和机体框架(2)，从传动机构到机体框架(2)之间依次设有刷浆机构(7)、用于抓取砖块的翻转抓取机构(4)和提升机构(3)，机体底部安装有推挤机构(1)和砖块压实机构，所述传动机构中包括驱动电机和转向机构(5);所述提升机构(3)带动翻转抓取机构(4)升降。2.根据权利要求1所述的自动高效铺砖机，其特征在于:所述转向机构(5)包括转向轮C5W、转向轴(57)和方向盘(58);所述方向盘(58)安装在转向轴(57)的顶端，转向轴(57)的另一端依次连接有转向部分固定架(53)和转向主动板(56}，所述转向部分固定架(53)呈倒U型，转向部分固定架(53)的横杆两端均向下设有转向轮支架(52}，转向轮支架(52)上安装有转向中间板(55)、转向从动板(54)和转向轮(5W，两转向中间板(55)向内连接于转向主动板(56)。3.根据权利要求1所述的自动高效铺砖机，其特征在于:所述翻转抓取机构(4)包括翻转固定板(4W),翻转板固定悬臂(42)和翻转板(43);所述翻转板(43)下方通过若干翻转板固定悬臂(42)固定于翻转固定板(4W,翻转板(43)一侧设有至少两个抓取块(46}，抓取块(46)下端连接于抓取导轨(45)的顶端，抓取导轨(45)的另一端连接有抓取块固定座(44),抓取块固定座(44)设有直线电机。4.根据权利要求1或3所述的白动高效铺砖机，其特征在于:所述翻转抓取机构(4)与提升机构(3)相连接，所述提升机构(3)包括提升电机和用于感知砖块位置的传感器。5.根据权利要求1所述的自动高效铺砖机，其特征在于:所述推挤机构(1)包括主动推杆(11)和从动推杆(12)，所述主动推杆(11)上设有提升块(15)，从动推杆(12)上设有与提升块(15)相适配的从动提升轮(14)，在主动推杆(11)与从动推杆(12)之间设有导向杆(13)。6.根据权利要求1至5任一项所述的自动高效铺砖机，其特征在于:所述机体底部设有驱动轮(6)。2.3方案三的设计本方案的自动铺砖机包括机体，机体底部设置有移动轮，机体的前部设置有铺砖斜轨，后部设置有自动码砖装置，自动码砖装置下游连接活动砖台，活动砖台上设置有固定砖台，机体上设置有用于带动活动砖台上升至铺砖斜轨顶部的升降装置，机体上设置有用于控制活动砖台与铺砖斜轨角度的顶升装置，本实用新型能够替代人工码砖和铺砖的过程，结构合理，易于安装，降低劳动力，在很大程度上解放了劳动力，降低成本，实现自动化。图2.3a结构示意图;图2.3b侧视图1、机体;2、移动轮;3,铺砖斜轨;4、挡板;5、正反牙滚珠丝杠滑台;6、侧面丝杠螺母副;7、固定砖台;8、轴承座;9、顶升装置;10、后面丝杠螺母副;11、活动砖台;12,滑块;13、自动码砖装置;14、传送带1一种自动铺砖机，其特征在于，包括机体(1)，机体(1)底部设置有移动轮(2)，机体(1)的前部设置有铺砖斜轨(3)，后部设置有自动码砖装置(13)，自动码砖装置(13)下游连接活动砖台(11)，活动砖台(11)上设置有固定砖台(7)，机体(1)上设置有用于带动活动砖台(11)上升至铺砖斜轨(3)顶部的升降装置，机体(1)上设置有用于控制活动砖台(11)与铺砖斜轨(3)角度的顶升装置(9)。2.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述铺砖斜轨(3)上设置有两个挡板(4)。3.根据权利要求2所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述铺砖斜轨(3)上设置有用于调整挡板((4)间距的正反牙滚珠丝杠滑台(5)。4.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述自动码砖装置(13)通过传送带(14)连接活动砖台(11)。5.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述升降装置包括固定在机体(1)两侧的侧面丝杆螺母副((6)，侧面丝杆螺母副((6)上设置有滑块(12)，滑块(12)与固定砖台(7)连接，侧面丝杆螺母副((6)通过电机带动旋转。6.根据权利要求5所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述侧面丝杆螺母副(6)通过轴承座((8)固定在机体(1)上。7.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机，其特征在于，所述机体(1)后部设置有后面丝杆螺母副(10)，顶升装置((9)设置在后面丝杆螺母副(10)上。2.4方案四的设计本自动铺砖机方案，包括相连的车头和车架，车架下侧安装若干个轮胎;车架上从前往后依次安装有料筒和砖箱，车架下侧安装有与料筒相连的泥料送料装置以及与砖箱相连的送砖装置，送砖装置和铺砖装置相连;车架下侧还安装有压实装置。本实用新型在车架下设置轮胎，形成轮式行走系统，通过轮胎前进，结构简单且轮胎较窄不会对地面造成较大的碾压，方便自动铺砖机在较窄的道路上进行铺砖作业;通过设置泥料送料装置进行铺泥，通过送砖装置和铺砖装置进行铺砖，通过压实装置对铺好的砖进行压实，且三个部分依次从前往后设置，可以依次实现铺泥、铺砖和压实三个连续的工作，实现自动化并且铺砖效率提高。图2.4a结构示意图图2.4b剖视图1一种自动铺砖机系统，其特征在于:包括相连的车头(7)和车架(40)，车架(40)下侧安装若干个轮胎④;车架(40)上从前往后依次安装有料筒(1)和砖箱(2)，车架(40)下侧安装有与料筒(1)相连的泥料送料装置以及与砖箱(2)相连的送砖装置，送砖装置和铺砖装置相连;车架(40)后端下侧还安装有压实装置。2.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:泥料送料装置包括依次与料筒(1)相连的活塞缸(17)和输料管(18)，活塞缸(17)内设置有活塞(16)，活塞(16)通过曲柄(15)连接在带轮(12)上，带轮(12)安装在带轮支架(13)上，带轮(12)通过V带(11)连接第一电机(10)，带轮支架(13)和第一电机(10)均安装在车架(40)上。3.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:输料管(18)的料嘴处设置有用于控制料嘴开放以及开口大小的圆盘。4.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:车架(40)下侧安装有刮料板(19)，刮料板(19)位于泥料送料装置和铺砖装置之间。5.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:送砖装置包括设置在砖箱(2)下侧的输送带(21)，砖箱(2)的底部开口且设置有位于输送带(21)上方的斜板;输送带(21)通过两根第一横轴(20)连接在车架(40)下侧，其中一根第一横轴(20)通过第一平带(35)与第二电机(36)相连。6.根据权利要求5所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:输送带(21)上均匀设置有若干个卡板;第一横轴(20)连接在输送带支架(25)上，输送带支架(25)固定在车架(40)下侧。7.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:铺砖装置包括在车架(40)上方设置的滑槽(3)，滑槽(3)上连接第二横轴(26)，第二横轴(26)一端连接齿条(27)，齿条(27)与第一步进电机(28)相连接;第二横轴(26)上设置若干个U形板(39)，每个U形板(39)均固定安装第二步进电机(29)和第三步进电机(30)，第二步进电机(29)通过支架绳(33)连接抓手支架(32)，第三步进电机(30)通过抓手绳(34)连接抓手(31)。8.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:送砖装置和铺砖装置均为两个，且对称设置。9.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:压实装置包括设置在车架(40)下侧的凸轮支架(6)，凸轮支架(6)内从上往下安装有凸轮(22)、矩形板(38)和弹簧(5)，凸轮(22)通过第二平带(24)与最后侧轮胎(4)的轮轴(37)相连接;矩形板(38)与第三横轴相连，第三横轴下侧安装有橡胶锤(23)，在凸轮(22)处于最低位置时，弹簧(5)处于压缩状态，且橡胶锤(23)接地。10.根据权利要求1所述的一种自动铺砖机系统，其特征在于:料筒(1)的四周通过四个料筒支腿(8)固定在车架(40)上。2.5方案五的设计本方案的自动铺砖机包括固定轨道、活动轨道、撤灰机构、铺砖机构及压砖机构：活动轨道位于固定轨道上方且水平垂直：撒灰机构、铺砖机构、压砖机构的壳体上设有与活动轨道配合的平移装置：撒灰机构的储灰箱出灰口设有开关、灰料刮平板：铺砖机构的输送带表面均布垂直设有多个挂砖挡板：壳体顶面上设有地面砖入口、送砖机构：压砖机构包括位于压杆、固装在压杆底端的压垫、压杆驱动装置：活动轨道上设有卷扬机，卷扬机拉绳的两端分别连接壳体的前后端；还包括一个控制带辑驱动装置与卷扬机同步工作、控制压杆驱动装置与卷扬机交替工作的电气控制装置。它代替人士铺设地面砖，提高工作效率，降低劳动强度且铺设后的地面砖整齐、平整。图2.5a结构示意图图2.5b撒灰机构、铺砖机构、压砖机构的结构示意图图2.5cI处放大图图2.5d（2.5c）A-A视图图2.5e2.5d）B-B视图1、一种地面砖自动铺砖机，其特征是：包括两条平行设置的直线型固定轨道、两条平行设置的直线型活动轨道，活动轨道位于固定轨道上方且与之水平垂直，活动轨道的底部设有与固定轨道滑动配合或滚动配合的平移装置；还包括撒灰机构、铺砖机构及压砖机构：撒灰机构、铺砖机构、压砖机构设置在一个壳体内，该壳体位于活动轨道上方且底部设有与所述活动轨道滑动配合或滚动配合的平移装置：撒灰机构包括储灰箱：储灰箱顶部设有加料口，底部设有出灰口，出灰口上设有开关及灰料刮平板：铺砖机构设置在储灰箱的后方，包括输送带、带辗、带辗驱动装置，一个带辗设置在壳体的上方，另一个带辗位于其后下方设置在壳体底部，带辗驱动装置设置在壳体上：输送带表面均布垂直设有多个挂砖挡板，且挂砖挡板的高度小于地面砖的厚度，相邻挂砖挡板的间距大于地面砖的边长；与输送带相对应在壳体顶面上设有地面砖入口，输送带表面与地面砖入口边沿之间的距离小于两块地面砖的厚度：壳体上方设有往地面砖入口处输送地面砖的送砖机构：所述压砖机构位于铺砖机构的后方，包括位于壳体内的可纵向移动的压杆、固装在压杆底端的压垫、压杆驱动装置：活动轨道上设有一卷扬机，卷扬机拉绳的两端分别连接所述壳体的前端、后端：还包括一个控制带辘驱动装置与卷扬机同步工作、控制压杆驱动装置与卷扬机交替工作的电气控制装置。2、根据权利要求l所述的一种地面砖自动铺砖机，其特征是：所述送砖机构包括位于壳体上方的推砖挡板、驱动推砖挡板前后移动的驱动装置；该驱动装置为弹簧，弹簧一端连接在推砖挡板上，另一端固接在壳体上。3、根据权利要求l或2所述的一种地面砖自动铺砖机，其特征是：所述壳体包括上壳体和下壳体，下壳体与所述活动轨道之间设置滑动配合或滚动配合的平移装置：所述的上壳体与下壳体之间设有一可使上壳体转动的转轴，该转轴设置在下壳体的中心处：上壳体、下壳体之间设有限位插销。4、根据权利要求3所述的一种地面砖自动铺砖机，其特征是：所述壳体前端设有行程控制开关，活动轨道的两端设有与该行程控制开关对应配合的触点。5、根据权利要求4所述的一种地面砖自动铺砖机，其特征是：壳体内在压垫的上方固设有控制压垫向下运动的下行开关、在压垫的下方固设有控制压垫向上运动的上行开关。6、根据权利要求1所述的一种地面砖自动铺砖机，其特征是：所述输送带的末端下方设有可撒灰浆的转辘，转辑安装在上壳体上：上壳体外侧固装有灰浆储存桶，灰浆储存桶上连接有出浆软管，出浆软管的出浆端位于转辑的上方。第3章自动铺砖机构的设计3.1总体思路图3.1本次设计的三维图通过滚子装置将铺砖路段整平，通过推砖升降装置的上下移动，并通过砖块移动装置前后移动实现了将转库里摆好的行道砖自动移动到需要的铺行道砖地方的装置，减少了人工劳动力；通过震平装置的压板与震动电动机相配合，将铺好的行道砖压平。所述滚动铺砖装置包括滚动铺砖装置同步带、滚动铺砖装置齿轮、滚动铺砖装置滚动轴、滚动铺砖装置滚动轴带轮、滚动铺砖装置皮带、滚动铺砖装置电动机带轮、滚动铺砖装置电动机和滚动铺砖装置主支撑架，所述滚动铺砖装置主支撑架上开有圆孔，所述圆孔上安装有滚动铺砖装置滚动轴，所述滚动铺砖装置滚动轴上安装有滚动铺砖装置齿轮，所述滚动铺砖装置齿轮与滚动铺砖装置同步带相啮合，所述滚动铺砖装置滚动轴上安装有滚动铺砖装置滚动轴带轮，所述滚动铺砖装置滚动轴带轮通过滚动铺砖装置皮带与滚动铺砖装置电动机带轮固定连接，所述滚动铺砖装置电动机带轮与滚动铺砖装置电动机固定连接，所述滚动铺砖装置电动机与滚动铺砖装置主支撑架固定连接。3.2行走机构的设计3.2.1行走机构的设计①确定行走机构履带的外形尺寸同时总体方案中已经确定采用3组履带，相对来说比较狭小；所以行走机构尺寸不能太大。关于转弯的功能，它能转多少大于150度的角，转大概ф200mm的转弯半径.首先，确定履带的宽度。由于履带的宽度较小，那么它的工作所提供的驱动力就会减小；而其宽度太大时，所受到的阻力就会很大。通过作图的方法，取履带的宽度为：=150mm。其次，确定履带的长度。履带的长度越长其转弯的灵活性就会受到影响。所以，履带的长度不能太长。所以其长度L为：L=580mm。最后，确定履带的高度。履带的高度受到管道直径的限制，同时还受到撑开杆组的影响；由于撑开杆组要能在φ=700mm—1000mm范围内变化，所以杆长要达到给定的范围。通过对撑开杆组的设计，后最终确定高度H=175mm。②确定行走机构的结构由于外形尺寸的限制，电机内置在履带组中，同时采用锥齿轮来换向，最后驱动履带轮。其结构图如下图所示：=150mmL=580mmH=175mm结构总图1—轴012—电机3—小锥齿轮4—驱动带轮5—轴026—直齿轮017—直齿轮028—轴039—大锥齿轮10—从动带轮③确定行走机构中的履带轮和履带轮采用同步带的结构来设计履带。以下是同步带传动的优点：适用于两轴中心距较大传动，承载能力较大。带具有良好的弹性，可以缓冲、吸振，传动平稳，噪声小。结构简单，制造和维护较为方便，价格低廉。首先，确定同步带的主要参数：（查机械设计手册13-42）齿形：梯形齿距制式：模数制型号：m7节距：=21.991mm其次，设计带轮：（查机械设计手册13-50）(1)初选带轮的次数：；⑵选择切削带轮齿形的刀具类型—切出直线齿廓的特别刀具；⑶齿槽角：2φ=2β=40°；⑷节距:=πm=mm；⑸节圆直径:；⑹模数：；⑺齿侧间隙：；=21.991mm2φ=40°⑻名义径向间隙：；⑼径向间隙：；⑽外圆直径：mm（其中δ=1.750）；⑾外圆齿距：；⑿外圆齿槽宽：；⒀齿槽深：；⒁齿槽底宽：；⒂齿根圆角半径：；⒃；最后，设计履带：（查机械设计手册13-43）由于采用同步带的结构来设计履带，同时履带用于特殊的工作环境，所以不能完全采用同步带的参数，根据具体的结构尺寸设计履带。⑴节距：=21.991；⑵齿形角：2β=40°；⑶齿根厚：σ=10.06；⑷齿高：=4.2；⑸带高：；⑹齿顶厚：；⑺节顶距：δ=1.750；⑻带宽：；=116.5mm=21.529mm=11.06mm=8.036=21.9912β=40°σ=10.06=4.2δ=1.750④确定大小锥齿轮参数整个行走装置里，锥齿轮的主要作用换向，传递动力。同时考虑到其完全在行走装置内部，尺寸受到限制。根据以上的因素，设计大小锥齿轮的具体参数。根据总体结构设计图，采用轴交角。齿轮类型为：直齿锥齿轮、齿形制为GB/T12369—1990,齿形角为20°、齿顶高系数=1、顶隙系数。（查机械设计手册14-200）大锥齿轮的次数;小锥齿轮的次数。大小锥齿轮的具体参数分别如下：（查机械设计手册14-201）大锥齿轮：⑴法向模数：；⑵齿数：；⑶法向齿形角：⑷分度圆直径：⑸分度圆锥角：⑹齿顶圆直径：=75+2×1×2.5×=78.044mm⑺齿根圆直径：大锥齿轮：78.044mm71.347mm⑻锥距：==47.253mm⑼齿顶角：==3°1′43″⑽齿根角：==3°47′1″⑾顶圆锥角：=+3°1′43″=55°33′9″⑿根圆锥角：=-3°47′1″=48°44′25″⒀齿宽：b=25mm47.253mmb=25mm小锥齿轮：⑴法向模数：；⑵齿数：；⑶法向齿形角：⑷分度圆直径：⑸分度圆锥角：⑹齿顶圆直径：=57.5+2×1×2.5×=61.467mm⑺齿根圆直径：=57.5-2×（1+0.2）×2.5×=52.54mm⑻锥距：==47.253mm⑼齿顶角：==3°1′43″小锥齿轮：57.5mm=61.467mm=52.54mm47.253mm⑽齿根角：==3°47′1″⑾顶圆锥角：=+3°1′43″=⑿根圆锥角：=-3°47′1″=⒀齿宽：b=25mm⑤确定直齿轮的参数在整个行走装置中，直齿轮的作用，主要是传递动力。根据行走机构的结构和尺寸限制，同时为了减少零件的个数和降低成本，才用两个完全相同的直齿轮，齿顶高系数=1、顶隙系数。齿数z=40，模数。其具体参数如下：⑴分度圆直径：⑵齿顶高：⑶齿根高：=3.125b=25mm=100mm=2.5=3.125⑷全齿高：=2.5+3.125=5.625⑸齿顶圆直径：=100+2×2.5=105mm⑹齿根圆直径：=100-2×3.125=93.75mm⑺齿厚：⑻齿根宽：⑼中心距：⑽顶隙：3.2.2大小锥齿轮的设计和校核⑴选择齿轮的类型,精度等级,材料和齿数选择直齿圆锥齿轮8级精度齿轮,软齿面小齿轮的材料为40Cr，调制处理，硬度为280HBS；大齿轮的材料为45钢，调制处理HBS。初选小齿轮的齿数；大齿轮的齿数为。⑵按齿面接触疲劳强度设计计算根据轴承布置方式和载荷的冲击情况，取K=1.8。查附录2（机械设计、机械设计基础课程设计）得小齿轮的接触疲劳极限为： 大齿轮的接触疲劳极限为：计算接触疲劳许用应力： ③计算小齿轮的分度圆直径=195.153.856mm其中=36.1N.m⑶按齿根弯曲疲劳强度设计计算①计算当量齿数并查取齿形系数，两齿轮的分度圆锥角分别为：当量齿数为：查附录2得：由附录2得，小齿轮的弯曲疲劳极限为：大齿轮的弯曲疲劳极限为：53.856mm=36.1N.m=计算弯曲疲劳许用应力： 大齿轮数值大，代入计算计算：==2.1635取m=2.5则：取，取；锥距为：=47.253mm分度圆直径为：分度圆锥角为：，2.1635⑧齿宽：b=25mm3.2.3轴Ⅰ的设计和校核按扭转强度条件，初步估计轴径：其中=110，查机械设计（P362）表15-3可得。代入上面得值，计算可得：由于轴上有一键槽，所以：，取轴的最小直径为：d=20mm。2.轴的结构简图如下：3.按弯扭合成强度进行强度校核①做出轴的计算简图轴所受的载荷是从轴上零件传来的。根据结构尺寸，做出其受力简图如下图所示：b=25mmd=20mm。②校核所需要的基本参数计算齿轮的啮合力：A:直齿轮的齿轮啮合力齿轮圆周力：=685.9N直齿轮：685.9N2.齿轮径向力：B:锥齿轮的齿轮啮合力齿轮圆周力：=914.533N齿轮径向力：=202.634N齿轮轴向力：==264.078N求水平面的支反力和做出弯矩图:1.其受力分析图如下图所示:锥齿轮：=914.533N=202.634N=264.078N2.对A点求矩：则有：=372.848N3.对B点求矩：则有： ==-144.216N根据上面的计算结果，画出弯矩图。=372.848N求垂直面内的支反力，并作出弯矩图受力分析如图所示：2.对A点求矩：则有：（其中）=-8.590N对D点求矩：则有：=-8.590N=-38.423N做出对应弯矩图⑥求支反力=149.246N=312.965N⑦合成弯矩图=2889.432N=25774.198N=23238.956N⑧根据已知条件，做出扭矩⑨校核危险截面综上所知，C面为危险截面：(其中，由于扭转切应力为脉动循环变应力，所以取，T=36100) =31767.982(其中=1251.74)C截面图=，轴满足要求。(其中=55查机械设计基础教程P261-表11-13得)下页附：弯矩图1251.743.2.4键的校核在整个设计过程中，由于平键的制作方便，同时经济性比较好，所以能采用平键的情况下，都采用平键。平键的主要失效形式为工作面被压溃；严重过载时，可能出现键被剪断。所以，通常情况下只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。由于在轴01上的键825其结构尺寸最小，受力较大。在这里就只校核该键，其余可以不予与校核。普通平键的强度条件： 其中 T传递扭矩：；键与轮毂键槽的接触高度：键的工作长度，圆头平键为：轴的直径=42.47由于键的材料为45，同时其载荷性质为轻微冲击，查机械设计（P-106）表6-2可得： 所以，键满足要求。3.3机械手升降机构升降系统完成零件支撑及运动的功能，它带动托板上下移动。采用步进电机驱动，精密滚珠丝杠传动及精密导轨导向结构。驱动电机采用混合式步进电机，配合细分驱动电路，与滚珠丝杠直接联接实现高分辨率驱动，省去了中间齿轮级传动，既减小了尺寸又减小了传动误差。3.3.1设计参数系统分辨率由静止到最大快进速度过度时间11ms～13ms工作台行程300mm最大快进速度m/s定位精度3.3.2方案的分析、比较、论证1、升降系统的总体方案设计应考虑因素A．工作台应具有沿升降往复运动、暂停等功能，因此数控控制系统采用连续控制系统。B．在保证一定加工性能的前提下，结构应简单，以求降低成本。因此进给伺服统采用步进电机开环控制系统。C．为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧装置，以提高传动刚度和消除间隙。D．为减少导轨的摩擦阻力，选用滚动直线导轨。2、进给伺服系统总体方案方框图Z向微Z向微机驱动器功率放大步进电机图3.1进给伺服系统总体方案方框图3.3.3脉冲当量和传动比的确定1脉冲当量的确定脉冲当量即系统分辨率。本设计中，＝2传动比的确定当＝1时，可使步进电机直接与丝杠联接，有利于简化结构，提高精度。因此本设计中取＝1。3确定步进电机步距角根据公式(3.1)其中为传动比，为电机步距角，为滚珠丝杠导程，为脉冲当量。因为＝1，＝0.001mm，现取＝4mm，可得＝0.09o。由于其步距角很小，所以将采用有细分电路的驱动结构。3.3.4丝杠的选型及计算1计算丝杠受力由于工作台质量较小，且只承担传动作用，不承受任何切削力，故本设计中只考虑导轨摩擦力和系统加减速时的惯性力。1、移动件及最大成型件重量的计算根据摩擦力计算公式：G=mg(3.2)移动部件质量=10kg最大成型件重量=10kg=20×9.8=196N2、工作台惯性力的计算取平均加速时间t=12ms,由于系统最大移动速度=，经计算得，系统加速度a===20×1.4=28N3.3.5滚珠丝杠螺母副的选型和校核由于转速较大，滚珠丝杠螺母副初步选型的主要依据其使用寿命选择丝杠的基本尺寸并较核其承载能力是否超过额定动载荷。1、最大工作载荷的计算本设计中，工作台最大载荷应该是导轨摩擦力与加减速惯性力的总和所以，2、最大动载荷的计算和主要尺寸的初选滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算：(3.3)式中：F—滚珠丝杠副的轴向负荷（N）--影响滚珠丝杠副寿命的综合系数；为温度系数工作温度小于125，=0.95为硬度系数硬度大于58HRC，=1.0为精度系数精度等级取三级，=1.0为负荷性质系数无冲击平稳运转，=1.1为可靠性系数可靠度98%，=0.33--滚珠丝杠副的额定动负荷（N）--滚珠丝杠副的计算动负荷（N）--各类机械所用的滚珠丝杠的推荐寿命,取15000h--寿命系数,--转速系数，经计算得：C=8122N查《机电一体化系统设计手册》P770,本设计选内循环浮动返回器双螺母垫片预紧滚珠丝杠副FFZ3204,其参数如下：选取丝杠精度等级为一级。3、传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为(3.4)式中：为丝杠螺旋升角，为摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数＝0.003～0.005,其摩擦角约等于。所以，4、定位精度验算滚珠丝杠副的轴向刚度会影响进给系统的定位精度和运动平稳性。由于轴向刚度不足引起的轴向变形量一般不应大于机床定位精度的一半。滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形、丝杠与螺母之间滚道的接触变形、丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。滚珠丝杠的扭转变形较小，对纵向变形的影响更小，可忽略不计。螺母座只要设计合理，其变形量也可忽略不计，只要滚珠丝杠支承的刚度设计得好，轴承的轴向接触变形在此也可以不予考虑。A．丝杠的拉压变形量滚珠丝杠应计算满载时拉压变形量，其计算公式为(3.5)式中：为在工作载荷作用下丝杠总长度上拉伸或压缩变形量（mm）；为丝杠的工作载荷(N)；为滚珠丝杠在支承间的受力长度(mm)；E为材料弹性模量，对钢E＝20.6×104MPa；A为滚珠丝杠按内径确定的截面积（mm2）；“＋”号用于拉伸，“—”号用于压缩。根据滚珠直径DW＝3mm，其中，为丝杠公称直径。为丝杠底径。取丝杠长度L＝420mm。所以，B．丝杠与螺母间的接触变形量该变形量与滚珠列、圈数有关，即与滚珠总数量有关，与滚珠丝杠长度无关。其计算公式：(3.6)式中：为滚珠丝杠的工作载荷（N）；为丝杠副的接触刚度,查表取=580N/所以，丝杠的总的变形量应小于允许的变形量。一般不应大于机床进给系统规定的定位精度值的一半。因为：取丝杠精度等级为1级，其有效工作行程内的误差为6，加上丝杠副的总变形量1.08，可以满足机床的定位精度的0.01/300要求。5、压杆稳定性验算滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆，若轴向工作载荷过大，将使丝杠失去稳定而产生纵向弯曲，即失稳。失稳时的临界载荷为(3.7)式中：J为丝杠轴最小截面惯性矩，对丝杠圆截面，（d2为丝杠底径，）；L为丝杠最大工作长度（m）；E为材料的拉、压弹性模量，对钢E＝2.1×1011Pa；为丝杠支承方式系数。本设计中，丝杠为长丝杠，故支承方式选用一端轴向固定一端游动，即＝2。为安全系数，取=1/3。所以：临界载荷远大于丝杠工作载荷=224N，因此滚珠丝杠不会失稳。3.3.6步进电机的选择1传动系统等效转动惯量计算传动系统是转动惯量是一种惯性负载,在电机选用时必须加以考虑。由于传动系统的各传动部件并不都与电机轴同轴线，还存在各传动部件转动惯量向电机轴折算问题。最后，要计算整个传动系统折算到电机轴上的总转动惯量，即传动系统等效转动惯量。本设计需要对丝杠,工作台进行转动惯量的计算。1、滚珠丝杠转动惯量的折算滚珠丝杠转动惯量：；其中为丝杠公称直径（cm）,为丝杠有效行程（mm）2、工作台质量的折算工作台是移动部件，其移动质量折算到滚珠丝杠轴上的转动惯可按下式进行计算：(3.8)式中，为丝杠导程（cm）；为工作台质量（kg）。所以，3、传动系统等效转动惯量计算2所需转动力矩计算步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩可按下式计算：(3.9)式中：为空载启动力矩（N•cm）；为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度，折算到电机轴上的加速力矩（N•cm）；为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩（N•cm）；为由于丝杠预紧，折算到电机轴上的附加摩擦力矩（N•cm）。有关的各项力矩值计算如下：1、加速力矩(3.10)(3.11)式中：为传动系统等效转动惯量；为电机最大角加速度；为与运动部件最大快进速度对应的电机最大转速；t为运动部件从静止启动加速到最大快进速度所需的时间，为运动部件最大快进速度；为初选步进电机的步距角；为脉冲当量。2、空载摩擦力矩(3.12)式中：为运动部件的总重量；为导轨摩擦系数；传动降速比；为传动系数总效率，取＝0.8；为滚珠丝杠的基本导程。3、附加摩擦力矩(3.13)式中：为滚珠丝杠预紧力，=/3；为滚珠丝杠预紧时的传动效率，现取＝0.9。所以，步进电机所需空载启动所需转矩：步进电机所需空载启动所需转矩M，步进电机启动力矩关系如下：所以，=1343.2为满足最小步距角要求，查表知步进电机最大静转矩与步进电机启动力矩的关系为：(3.14)查《经济型数控机床系统设计》表7-2P347得＝0.866。所以，综合考虑查表选择57BYGH401型步进电机如图3.2、3.3所示：图3.2步进电机图3.3步进电机尺寸图表3.1步进电机参数电机型号相数步距角最大静转距电压电流分配方式57BYGH40121.82.0N.mDC24V3A双相四拍3.4机械手机构机械手的手部是最重要的执行机构，是用来握持工件的部件。常用的手部按其握持原理可以分为夹持类和吸附类两大类，本课题采用夹持类手部。夹持类手部又可分夹钳式、托勾式和弹簧式。本课题选用夹钳式，它是工业机械手最常见的一种手部。手部传动机构可分回转型、平动型和平移型。回转型的特点是当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动。当被抓物体的直径大小变化时，需要调整手爪的位置才能保持物体的中心位置不变。平动型的特点是手指由平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物体时，手指姿态不变，作平动。和回转型手爪一样，夹持中心随被夹持物体直径的大小而变。平移型的特点是当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并保持夹持中心固定不变，不受工件直径变化的影响。为便于夹持避免固定中心的麻烦，采用平移型，图3.4所示的是靠导槽保持手指作平移运动。 图3.4手部装配图3.4.1计算分析因工件运动速度引起视在重量增加情况下的夹紧力计算机械手手臂停止状态开始的直线运动和旋转运动的组合，所以伴随有速度和加速度.工件有了加速度，其视在重量就变化。设机械手手部纵向中心线上所加的驱动力为P，P＝油缸有效截面积×使用的气压×η.作用在一个指尖上的夹紧力为Q（方向沿手指的运动方向）.设手指以摩擦力μQ，工件重量为G=mg.夹起工件要计算的是单个手指所必须的力Q.如图2-2所示，工件以加速度a垂直上升，要使工件不掉下，下式必须成立.得代入数据，得选取活塞杆直径d=0.5D,选择油缸工作压力P=0.81MPa,根据表4.1（JB826-66），选取液压缸内径为：D=63mm则活塞杆内径为:D=630.5=31.5mm，选取d=32mm为了保证手抓张开角为，活塞杆运动长度为34mm。手抓夹持范围，手指长100mm,当手抓没有张开角的时候，如图3.2（a）所示，根据机构设计，它的最小夹持半径，当张开时，如图3.2（b）所示，最大夹持半径计算如下：第4章铺砖机控制系统设计4.1系统总体设计思路4.1.1硬件电路设计思路依照设计需求确定所需元件，完成系统原理框图及系统电路原理图的设计。转速测量单片机硬件设计框图图4－1。复位电路 复位电路 显示电路CPU执行单元发送电路时钟电路发送电路时钟电路 图4-1单片机部分硬件框图4.1.2软件设计思路AT89C51P3.2口接收传感器的信息编成一个外部中断服务序列，得到三个子节，然后第二次清0记数初值用于第二次计数及计算。为了与PC进行通讯，我们需要单片机晶振为十一点零五九二兆赫兹。4.2电机转速控制系统系统让单片机接收霍尔传感脉冲信号，其外部中断及内部定时器得到电机转速并显在屏幕上。其通信由单片机通过电瓶转换电路，并通过串口将数据发送，然后由PC机接受。4.2.1霍尔传感器霍尔传感器是一种利用磁场的原件，广泛使用。它能够用来检测磁场及其变化，能够在与磁场有关连的不同地方使用。霍尔原件体积不算大、寿命不小、重量轻盈、频率高（可达1MHZ），因此广泛应用于测量、计算机和信息技术等领域。按功能分为模拟量输出的线性器件和数字量输出的开关器件。霍尔器件的形态是多种多样的。按被检对象的性质可将将其分为直接测出受检对象本身的磁场或磁场特性的直接应用型和测被检对象上由外力形成的磁场，此磁场将作为被检信息的载体，通过它，将许多物理量转换成电量来进行检测和控制的间接应用型。集成霍尔传感器是通过硅集成电路工艺把霍尔器件与测量线路合成起来而得到的一种传感器。它消除了边界传感器与测量电路中材料、部件，电路三者间的一个。4.2.2霍尔传感器的应用霍尔器件只对垂直表面上的磁感应强度有反应，因此磁力线一定要与器件表面保持垂直。若不垂直，则算出其垂直分量来得出目标磁场的磁感应强度为多少。另外霍尔元件的尺寸非常之小，单点检测只是其应用之一，通过计算机将所得数据尽心处理就能得到场的分布状态。在进行行动坐标的传感时，一般而言会让磁体跟着被检测物体运动，霍尔元件则被固定在合适位置监测工作磁场。4.3AH41霍尔开关AH41霍尔开关电路最好使用在响应变动、斜率陡峭、磁通量密度不是很强的磁场，而将其应用于单极或多对磁环的场合中同样是很优秀的。其组成部分包含了反向霍尔电压发生器、电压保护器、电压调整器、信号放大器、史密特触发器及集电极开路输出级。在-40℃~150℃之间工作，贮藏温度为150℃，在机械及机电一体化领域有着广泛应用。电源电压VCC4.5-24V输出高电平电流IOFFVout=24VB电源电流ICCVCC=24V输出低电平电压VoutIout=20mAB>BOP-200-400mV输出端开路10mA输出上升时间trVcc=12VRL=1.1KΩCL=20Pf--0.12μS输出下降时间tfVcc=12VRL=1.1KΩCL=20Pf--0.18μS霍尔开关元件的电路图：图4-2霍尔传感器的电路图4.4程序设计思绪在测量电机转速的时候，单片机可分为好多个分支，而后在主程序中调用各分支，其流程图如下。开始开始初始化计算程序BCD码转换非压缩BCD转换显示程序返回图4－3主程序流程4.4.1单片机程序设计思路计算转速公式：（4-1）：内部定时器的记数值；：时基；因使用11.0592M的晶振，所以，而是12M/11.0592M，代入(4-1)得：(4-2)再将55296000化为二进制数存入单片机的内存单元。单片机测量转速完成，内部定时器定T0在外部中断来的时候读取TH0、TL0并同时将TH0、TL0清零，使定时器计内部脉冲再次循环。除了这些，在转速较低时，还需预设一个软件记数器，在外部中断到达之前且内部定时器已经逸出时，添加软件计数器VTT作为三字节中的高字节。三字节被当做除数，四字节不变，因此很容易看得出来计算程序在根源上就是用三字节除以四字节的商为两字节的程序。4.4.2单片机转速计算程序系统设计实现对外部中断信号控制的霍尔传感功能微控器，在一个周期方波内计数称之为测量计算程序的速度。为使数码管可显示，须经如此过程：二进质十进质BCD码（无压缩）调用查表