1 本科畢業設計（論文）說明書 可隱藏式電動投影屏幕的研究與設計 學 院 機械工程學院 專業班級 機械三班 學生姓名 郭志威 學生學號 201038686167 指導教師 張木青 提交日期 年 月 日 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 華南理工大學廣州學院 學位論文原創性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是 本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 學位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本人完全了解華南理工大學廣州學院關于收集、保存、使用學位論文的規定，即：按照有關要求提交學位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學廣州學院圖書館有權保存學位論 文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；可以采用復印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部內容。 學位論文作者簽名： 日期： 年 月 日 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 作者聯系電話： 電子郵箱： I 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯系 414951605 或 1304139763 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 II 摘 要 隨著時代的信息化以及多 媒體技術的快速發展，現代化會議室視聽設備的組成 將會 越來越完善、先進 。 會議 的 模式呈現出了多元化狀態 。例如： 在政府行政部門中，會議系統在各種會議及文件學習中具有舉足輕重的作用，使得政府領導之間的工作交流更加便捷 ； 在教育中，會議系統可充分利用 多媒體教育網絡，以此 實現遠程教育，為 社會各界人士 提供多層次、 多選擇， 多樣化的教育服務 。所以，現代會議系統在各行各業都有廣泛的應用。 針對辦公場所實際情況，設計一種可隱藏式電動投影屏幕，并對關鍵結構進行運動分析與受力分析，對其主要結構的技術參數進行分析與計算，以完善機器結構和工作 原理。該種形式的電動投影屏幕適合辦公場所的設計工作，其傳動方式為電動機通過二級皮帶傳動和一 III 級減速器實現減速，并通過凸緣聯軸器與屏幕軸相連。該機器采用一級蝸桿減速器能夠很大程度上減小減速器的設計尺寸；可隱藏式電動投影屏幕，關閉時完全隱藏在天花板內，能夠大大減少占用空間。可隱藏式電動投影屏幕的正反轉實現卷簾和放簾作業。 關鍵詞 ： 屏幕 ；減速；可隱藏 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 IV Abstract With the rapid development of information technology and the era of multimedia technology , the composition of a modern conference room audio-visual equipment will be more complete and modern . Mode meeting showing a diverse state. For example: In the executive branch of government , the conference system has at various meetings and documents a pivotal role in learning , making the work exchange between government leaders more convenient ； in education , multimedia conferencing systems can take advantage of educational networks , in order to achieve distance education , provide community multi-level, multi- select , diverse educational services. So, modern conferencing systems have wide applications in various industries . Office space for the actual situation , to design a motorized projection screen can be hidden , and the key structural stress analysis and motion analysis , technical analysis and calculation of parameters of its main structure to improve the machine structure and working principle . The forms of motorized projection screen suitable for the design of office space , the drive motor way through secondary and primary belt drive gear reducer to achieve , and the screen is connected to the shaft through a coupling flange . The machine uses can greatly reduce the level of worm gear reducer design dimensions ； electric projection screen can be hidden when closed completely hidden in the ceiling , can greatly reduce the space occupied . Can achieve hidden reversing electric projection screen roller blinds and curtains to put the job . Key Words： Can conceal； Decelerate； Hold the act V 目 錄 摘 要 . Abstract . 第一章 緒論 .1 第二章 可隱藏式電動投影屏幕機構的整體設計 .2 2.1 整機結構 .2 2.2 投影屏幕尺寸及要求 .3 2.3 屏幕轉角及自由度的確定 .4 2.4 中心軸位置確定 .5 2.5 中心軸的長度 .6 2.6 電動投影屏幕總傳動比及分配 .6 第三章 電動投影屏幕受力分析 .8 3.1 主要部件的質量 .8 3.2 阻力矩及電機功率 .8 第四章 減速器設計 .9 4.1 傳動裝置總體設計方案 .9 4.2 電機的選擇 .9 4.3 計算 傳動裝置的總傳動比并分配傳動比 .10 4.4 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數 .10 4.4.1 確定各軸轉速 .10 4.4.2 確定各軸輸入功率 . 11 4.4.3 確定各軸輸入轉矩 . 11 4.5 傳動件的設計計算 .12 4.6 軸的設計計算 .14 4.6.1 蝸桿軸的設計計算 .14 4.6.2 聯軸器的選擇 .17 4.6.3 減速器的潤滑與密封的選擇 .17 第五章 帶傳動設計 .18 5.1 皮帶設計計算 .18 5.2 皮帶設計計算 .22 第六章 控制技術 .24 6.1 PLC 概述 .24 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 VI 6.2 PLC 的選型原則 .24 第七章 系統其余部件的選型 .26 7.1 光電開關 .26 7.2 外觀處理 .26 結論 .27 參考文獻 .29 致 謝 .30 1 緒論 1 1 緒論 投影機 自從 90 年代左右進入我國市場以來，其發展勢頭迅猛，市場銷量日漸增多，截止 2014 年為止，預測銷量大概達到 90 萬臺。投影儀市場的增大，也帶動了與其配套的投影屏幕的完善和發展。隨著投影機的功能享受不斷擴展，目前已經由政府、教育、企業領域延伸到個人家庭領域中，而其 價格 也越來越大眾化。這也是預示著投影屏幕生產廠商的機遇降臨。中國投影幕市場將越來越大，與之伴隨的是各投影幕廠商的市場競爭也越來越激烈。隨著中國投影幕市場的不斷成熟，其競爭格局也逐漸開始發生變化。投影幕是投影系統里最直接的一環，是畫面直接顯示的地方，其重要性不用多說。但大部分的消費者對投影幕有著這樣的一個誤解：認為投影屏幕是投影機的一個附帶品，只要選擇最好的投影機，至于是什么樣的投影屏幕，其直接展示在眼前的效果都應該差不了多少。但是，伴隨著人們教 育水平的提高，用戶對投影知識的理解程度也越來越高，投影屏幕也越來越受到消費者的高度重視。而且隨著投影畫面顯示技術的不斷發展、創新以及用戶對畫面享受水平要求的提高，畫面大、亮度高、分辨率高、對比度高以及更好的視覺保護效果的投影顯示屏幕便成為市場的最迫切需求。 從如今的投影市場看，我國國內的中高檔投影屏幕市場一直以來基本被國外的廠商享有。國內廠商長期以來被困于技術程度的限制，只能著重于中端甚至于低端市場。而當前最關鍵的一點還是因為之前的中高檔投影幕市場并不及現在大，反而是最大的投影屏幕市場教育市場一直以來都因為 費用的問題而盡量選取中端或者低端投影幕。但是隨著中高端投影幕市場的日益擴展，國內的廠商也意識到這一點，因此越來越重視這一領域的發展。特別是隨著投影幕技術的不斷成熟與資本積累的完成，我國的投影屏幕龍頭企業也慢慢向中高檔的屏幕市場發起進攻。隨著投影屏幕的低端市場利潤日益遞減，中高端市場已經成了這些企業開發新利潤增長點的重要目標。從之前的北京 2009Infocommmm 展上，大量的投影屏幕生產商參展 產品 即可一見。而在展會上紅葉、白雪等知名品牌也集中展出了中高端的投影幕，因此可以預示，我們國家的投影屏幕市場競爭已經開始進入白熱化階段。 隨著數字技術和顯示技術的高速發展，目前全世界正在進入一個創新的高清時代，畫面的數字化和高清晰度成為消費者消費的主要欲望和需求。高清時代的出現，改變了人們習慣上的視覺需求，對消費者來講，高清是一場時代生活娛樂方式變革。其清晰的畫面、細膩的畫質，這些展示無不給處于舊畫面時代的人們帶來了強而有力的視覺 效果撞擊。而展現在直接投影顯示上，投影屏幕最終顯示的影像決定了帶給觀眾的享受，因此為在經營這塊市場的屏幕生廠商帶給了希望。而能否提供最佳視覺效果的高清屏幕將會是消費者選擇消費的重要一環。華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 2 第二章 可隱藏式電動投影屏幕機構的整體設計 2.1 整機結構 可隱藏式電動投影屏幕的主要結構如 圖 2-1 所示 (1、屏幕 2、屏幕軸 3、皮帶 4、減速機 5、電機上固定座 6、機殼 7、中心軸固定座 8、皮帶輪 )。該電動投影屏幕的屏幕是通過中心軸與可控電機形成皮帶聯接，中心軸與電機或者減速器的底座相連，電機固定在減速器底座上。電機的輸 出扭矩通過兩級帶傳動傳至一級蝸桿減速器的蝸桿軸上，蝸輪軸將輸出扭矩通過凸緣聯軸器或法蘭盤傳到屏幕軸，從而實現屏幕軸的屏幕和收放動作。 圖 2-1 電動投影屏幕 主要結構 電動投影屏幕做收幕動作時，電機通過減速器帶動屏幕軸轉動，拴在屏幕軸上的屏幕卷在屏幕軸上，完成收幕動作；電動投影屏幕作鋪簾作業時，電機旋轉方向相反，通過屏幕配重向下力，完成放幕動作。 如下圖 2-1.1工作狀態 . 第二章 可隱藏式電動投影屏幕機構的整體設計 3 屏幕 可隱藏機體 天花板 投影機 圖 2-1.1 2.2 投影屏幕尺寸及要求 幕厚 mmx 5 ，幕寬 mmB 2319 ，幕長 mmL 15811 。如圖 2-2 收幕或鋪簾作業 5 mmin內結束；屏幕軸轉速 min31 rn 。華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 4 長 1581mm 圖 2-2 寬 2319mm 2.3 屏幕轉角及自由度的確定 屏幕軸收幕過程中忽略屏幕的壓縮量，屏幕以屏幕軸為中心按 阿基米德螺旋規律運動。屏幕軸每轉 1周，屏幕半徑變化量為 mmx 5 。 屏幕半徑 由公式（ 1）給出： 2 525.020 rr (1) 為屏幕軸轉角。為屏幕軸半徑；式中： r 阿基米德螺旋長度的微分方程 由公式（ 2）給出： drrddB )2( 0 (2) 為屏幕軸轉角。為屏幕半徑；式中： r 第二章 可隱藏式電動投影屏幕機構的整體設計 5 積分得： 20 4 rB 代入基本尺寸整理得： 03 7 7 047.102 解方程得屏幕軸轉角為： rad39.56 屏幕軸回轉圈數 為： 122 39.562 電機通過減速器帶動屏幕軸轉動時，屏幕軸在屏幕配重上下空間內一方面作上下鉛錘運動。如圖 2-3 圖 2-3 自由度 由公式 （ 3）給出： HLa PPnF 23 (3) 為高副。為低副；為運動構件數；為機構自由度；式中： HLa PPnF 機構中有 3個運動件， 3 個低副， 1個高副，故 : 213233 aF 2.4 中心軸位置確定 為使機構的結構緊湊，應正確選擇中心軸的位置，否則電動投影屏幕工作時屏幕中心軸收幕完畢后會出現空間不足，進而對整個機構的壽命大打折扣。屏幕寬度方向為 X軸，高度方向為 Z軸。 屏幕軸最高位置 由公式 （ 4）給出： 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 6 mmrHH 78)30512(08.19)( 01 (4) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數；為屏幕高度；式中： 01 rH 頂桿最大伸張量發生在屏幕軸最高位置和殼體前端拐點處。故： 2121212120121 hxBrHxR (5) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數；為屏幕高度；式中： 01 rH 即 21222122 2.1703.09025.05.2 xx 解方程得 mmx 04.3 中心軸的坐標為 (3.04， 0) 2.5 中心軸的長度 頂桿最大伸張量 1R 由公式 （ 6）給出： 2120121 rHxR (6) 為屏幕軸半徑。為收幕后圈數；為屏幕高度；式中： 01 rH 中心軸坐標 (3 04， 0) 中心軸的最小垂直距離 由公式 （ 7）給出： 21222 BACBzAxR (7) 為直線方程的系數。、為最小伸張量；式中： CBAR 2 代入數據得： mmR 91.11185.05.2004.3185.0 21222 頂桿的滑動距離 R 為： mmRRR 23.291.114.421 設計中心軸長度時必須滿足：屏幕寬度 2319 mm；傳動軸長度 45HRC,可從手冊中查得 蝸輪的基本許用應力 MPaH 268 。 應力循環次 52 1094.3)153006020(5.8716060 hLjnN 壽命系數 498.11094.3 1010 8 5787 NK HN 則 M P aM P aK HHNH 2 1 82 6 84 9 8.1 mmmma 131.155218 9.21601 5 0 8 7 721.132 取中心距 mma 160 ，因 62i ，完全滿足要求， 取模數 mmm 4 ，蝸桿分度圓直徑mmd 711 。這時 44.01 ad ， 從圖 11 18 中可查得接觸系數 0.3Z ，因為 , ZZ 因此以上計算結果可用。 軸向齒距 mmp a 566.12 ；直徑系數 mmq 65.5 ；齒頂圓直徑 mmd a 791 ；齒根圓直徑 mmd f 611 ；分度圓導程角 0369.10 ；蝸桿軸向齒厚 mms a 14.3 。 蝸桿齒數 11z ；蝸輪齒數 622 z ；變位系數 02 x ；驗算傳動比 6216212 zzi，這時傳動比誤差為 062 6262 ，是允許的。 蝸輪分度圓直徑 ；24862422 mmmzd 蝸輪喉圓直徑 ；2561422482 222 mmhdd aa 蝸輪齒根圓直徑 ；23825.01422482 222 mmhdd ff 蝸輪喉母圓半徑 ；322562116021 22 mmdar ag FFaF YYmdd KT 221253.1 當量齒數： 94.640369.10c o s62c o s 3322 ZZv 根據 02 x ， 94.642 VZ ，從圖 11 19 中可查得齒數系數 27.22 FaY 。 螺旋角系數 9 2 8 3 1.01400 3 6 9.1011401 Y 許用彎應力 FNFF K 從表 11 8中查得由鑄錫磷青銅制造得蝸輪得基本許用彎曲應力 MPa56 ， 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 14 壽命系數為 1 0 9 0 3.11094.3 109 56 FNK M P aM P aF 106.6210903.156 ，MP aF 9407.592831.027.2424871 1 5 0 8 7 721.153.1 FF ，可見彎曲強度是滿足的。 考慮到所設計的蝸桿是動力傳動屬于通用機械減速器，從 GB/T1008 圓柱 3蝸桿，蝸輪精度中選擇 8 級精度，側隙種類為 f 標注為 8f ，查表得蝸桿，蝸輪齒面精度均為 1.6 而蝸桿頂圓為 1.6，蝸輪頂 圓為 3.2。 4.6 軸的設計計算 4.6.1 蝸桿軸的設計計算 該軸是蝸桿軸，其所選材料是 45 號鋼，調質處理。 該軸的轉速為 min/14401 rn ，功率為 kwp 45.31 ，轉矩為 mNT 88.221 。 蝸桿軸所受各力的大小為： Nd TFF at 06.425071150877221121 , Nd TFF ta 96.5 9 1 4 32487 3 3 3 8 5 1222221 NFFF trr 53.525520t a n96.59143t a n221 根據 3 110min npAd ，其 中 1120 A ，于是得 mmd 9.1735044.1112 3m in ，輸出軸的最小直徑顯然是帶輪，為了使選的軸直徑與帶輪的孔徑相適應，取 mmd 35min 。 蝸桿軸的結構與受力圖 如圖 4-2 所示。 為滿足小帶輪的軸向定位要求，段的左端制出軸肩，故取 d =45mmmm；段長度取 L - 40mmmm。因軸承同時受有軸向力和徑向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據 d =50mmmm 初步選取 0 組基本游隙組標準精度級的單列圓錐滾子軸承，軸承代號是 30210,其尺寸是 mmmmmmTDd 75.219050 ，故d - =d - =50mmmm, 右端采用軸肩定位，由手冊查得軸肩高度 h=3mmmm,于是d - =50mmmm.而 L - =56mmmm。由于蝸桿螺旋部分半徑不大，蝸桿的齒根圓直徑與軸的比值小于 1.7 時一般將蝸桿的螺旋部分與軸加工成整體，蝸桿齒寬 1b 按 mb )45.10(1 算，于是 mmb 35.913.6)405.1(1 取 1b =92mmmm 。 支 承 跨 度第四章 減速器設計 15 mmdL a 298284)1.19.0( 2 ,取 L=294mmmm。小帶輪與軸的軸向定位采用平鍵聯接 ,軸段由手冊選用平鍵為 mmmmmm 3266 ，小帶輪與軸的配合為 H7/K6，軸承與軸的軸向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 mm6。 在水平面上 NLL dFLFR arH 1245110 115709569912/3231 NRFR HrH 254124599112 負號表示 力的方向于受力簡圖中所設方向相反。 在垂直平面上 NFRR tVV 13602/21 軸承上的總支承反力 NRRR VH 8.184313601245 2221211 軸承上的總支承反力 NRRR VH 92222222 校核軸的強度 對于調質處理的 45 鋼，由表 10.1 查得 MPaB 650 ， MPa3001 ， MPa1551 ， 由表 10.1 注 查得材料的等效系數 2.0 ， 1.0 。 鍵槽引起的應力集中系數，由表 10.4 查得 6 25.1,8 25.1 KK 絕對尺寸系數，由附圖 10.1 查得 76.0,8.0 軸磨削加 工時的表面質量系數由附圖 10.2 查得 92.0 。 安全系數 49.1402.035.88.092.0 825.13001 maKS 85.114.51.04.576.092.0 625.11551 maKS 17.985.1149.14 85.1149.14 2222 SSSSS 查表 10.5 得許用安全系數 5.13.1 S ，顯然 SS ，故 C-C剖面安全。 小帶輪處鍵連接的擠壓應力 MP ad h lTP 4.88)1050(840 2 8 3 0 0 044 取鍵、軸、聯軸器的材料都為鋼，查表 6.1 得 M PaP 150120 。顯然， PP ，故強度足夠。 齒輪處鍵連接的擠壓應力 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 16 M P adhl TP 37.38)1170(1050 28300044 取鍵、軸、齒輪的材料都為鋼，查表 6.1 得 M PaP 150120 。顯然， PP ，故強度足夠。由表 11.13 查得 70309 軸承內部軸向力計算公式，則軸承、的內部軸向力分別為 NFS r 52.7378.18434.04.0 11 NFS r 76.5529.13814.04.0 22 比較兩軸承的受力，因 2121 aa FFRR 及 ，故只需校核軸承。 根據 對軸的校核可知 ,軸所受到的徑向載荷為： NFFF NHNVr 70.1 2 6 03.82502.953 2212121 NFFF NHNVr 00.8813.82599.305 2222222 軸向載荷為： NYFS r .19.3508.12 70.12602 11 NYFS r 7.2448.12 00.8812 22 又知 NFa 35.726 ， 12 SFS a 。因此 NSF a 7.24421 ， NFSF aa 05.97122 。 軸的當量載荷 21 PP和 33.010.100.88105.97133.019.070.12607.2442211eFFeFFrara 11 rFP )( 22222 arp FYFXfP 查表可知徑向載荷系數和軸向載荷系數分別為 4.02 X ， 8.12 Y ， 2.1pf 。所以：NFP r 7.126011 。 滾子軸承的壽命指數 =310 ,按表 13 6取載荷 系數 2.1pf ， ,溫度系數 0.1tf 。于是，計算壽命： 6310366 1031.235.2520100.4673.10460106010 pCnLrn hh LL 所選軸承滿足壽命要求。 4.6.2 聯軸器的選擇 本設計用到一個聯軸器，用來連接輸出軸和屏幕軸。聯軸器的選擇主要考濾它的孔徑和它受的轉矩而且載荷平穩無沖擊，同時構造簡單，軸的剛性大，對中性也較好。根據所選的電機的傳動軸軸徑和輸入軸的軸徑，選擇凸緣聯軸器（ GB/T5843-86）聯軸器的型號 選為 YL7。對所選的聯軸器，其公稱轉矩為： mmNmNT 1 6 0 0 0 0 01 6 0 0 第四章 減速器設計 17 于是： mmNmmNTKT Aca 11167918590703.13 因為 caT T ，可見聯軸器的強度是符合要求的。 4.6.3 減速器的潤滑與密封的選擇 蝸輪圓周速度： smndV /22.1601000 73.045.346601000 22 蝸桿圓周速度： smndV /8.4601000 11 由于 V 較小，采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度約為一個齒高，但不應超過滾動軸 承最下面滾動體的中心線，否則容易漏油，為防止運轉時過多的潤滑油流入軸承，在軸承內側加擋油板。對于軸承的潤承，由于蝸輪 V1.5mm/s，不宜采用飛濺潤滑，宜采用潤滑脂潤滑，為了防止在運轉時潤滑脂被飛濺起來的油稀釋應在軸承內側設擋油環。 因為該減速器為蝸輪蝸桿減速器，查機械手冊可選蝸輪蝸桿潤滑油代號 320，軸承選用 ZGN 2 潤滑脂。 計算可得，各軸與軸承接觸處的線速度 smv 10 ，且根據潤滑要求，所以采用氈圈密封。 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 18 第五章 帶傳動設計 5.1 皮帶設計計算 計算功率是根 據需要傳遞的名義功率及考慮載荷性質、原動機類型和每天連續工作的時間長短等因素共同確定的。 計算功率 由公式（ 13）給出： PKP Aca (13) 。為為 工況系數名義功率，式中： AKP 按教材表 8 7，查得工作情況系數 AK ，選取1.1AK 。所以， kWkWPKP Aca 65.15.11.1 。 皮帶型號根據設計功率 caP 和小帶輪轉速 0n 確定，查教材圖 8 11 可選取 Z 型帶。 由教材表 8 6和表 8 8，取小帶輪的基準直徑 mmd d 751 。 帶的速度 由公式（ 14）給出： 100060 01 ndv d (14) 。為為 10 小帶輪基準直徑電動機轉速，式中： ddn 代入數據得： smsmndv d 50.56 0 0 0 0 1 4 0 0751 0 0 060 01 。 因為 5mm/s v 30mm/s，故帶速合適。 根據 112 dd did ，計算大帶輪的基準直徑 2dd ， mmmmdid dd 300754112 ,根據教材表 8 8，圓整為 mmd d 3152 。 根據 21021 27.0 dddd ddadd 初步確定中心距， mmamm 780273 0 ，選取中心距 mma 5000 。 帶所需的基準長度 由公式（ 15）給出： 02122100 422 addddaL ddddd (15) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準長度，帶的標準基準長度，式中： aLL dd 第五章 帶傳動設計 19 代 入數據得： mmL d 16425004 75315315752500220 。查教材表 8 2，確定帶的基準長度 mmL d 1600 。 帶的實際中心距 由公式（ 16）給出： 2 00 dd LLaa (16) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準長度，帶的標準基準長度，式中： aLL dd 代入數據得： mmmmLLaa dd 4792 164216005002 00 。所以中心距的變化范圍為 470mmmm 542mmmm。 帶的包角 由公式（ 17）給出： add dd 3.57180 121 (17) 。為為 21 為實際中心距大帶輪基準直徑小帶輪基準直徑， add dd 代入數據得： 90151479 3.57753151803.57180 121 add dd 。 由 mmd d 751 和 min14000 rn ，查教材表 8 4a得 kWP 064.10 。根據min14000 rn ， 41i 和 Z型帶，查教材表 8 4b得 kWP 03.00 。查教材表 8 5 得96.0aK ，表 8 2得 16.1LK 。 于是 kWKKPPP Lar 73.116.1924.003.0064.100 。皮帶的根數 Z 為95.073.1 65.1Pr caPZ 。所以，選取皮帶根數 1Z 。 單根帶初拉力 由公式（ 18）給出： 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 20 2m i n0 )5.2(500)( qvZvK PKFacaa (18) 。為為度質量為帶每米長為包角修正系數，為帶的根數，帶的速度，計算功率， qKZvP aca 代入數據得： NNF 2585.506.05.51924.0 65.1)923.05.2(500)( 2m i n0 。 應使帶的實際初 拉力 min0 )(FF 。 壓軸力 由公式（ 19）給出： 2s in)(2)( 1m in0m in FZF p (19) 為小輪包角。為帶的根數，初拉力， 1m i n0 為 ZF 代入數據得： NNFZF p 5002151s i n258122s i n)(2)( 1m i n0m i n 。 計算功率是根據需要傳遞的名義功率及考慮載荷性質、原動機類型和每天連續工作的時間長短等因素共同確定的。 計算功率 由公式（ 20）給出： PKP Aca (20) 。為為 工況系數名義功率，式中： AKP 按 教材表 8 7，查得工作情況系數 AK ，選取1.1AK 。所以， kWkWPKP Aca 584.144.11.1 。 皮帶型號根據設計功率 caP 和小帶輪轉速 0n 確定，查教材圖 8 11 可選取 Z 型帶。 由教材表 8 6和表 8 8，取小帶輪的基準直徑 mmd d 801 。 帶的速度 由公式（ 21）給出： 100060 01 ndv d (21) 。為為 10 小帶輪基準直徑電動機轉速，式中： ddn 代入數據得： smsmndv d 86.56 0 0 0 0 1 4 0 0801 0 0 060 01 。 第五章 帶傳動設計 21 因為 5mm/s v 30mm/s，故帶速合適。 根據 112 dd did ，計算大帶輪的基準直徑 2dd ， mmmmdid dd 320804112 ,根據教材表 8 8，圓整為 mmd d 3552 。 根據 21021 27.0 dddd ddadd 初步確定 中心距， mmamm 8705.304 0 ，選取中心距 mma 5000 。 帶所需的基準長度 由公式（ 22）給出： 02122100 422 addddaL ddddd (22) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準長度，帶的標準基準長度，式中： aLL dd 代入數據得： mmL d 17215004 80355355802500220 。查教材表 8 2，確定帶的基準長度 mmL d 1600 。 帶的實際中心距 由公式（ 23）給出： 2 00 dd LLaa (23) 。為為 00 為初選中心距帶的初算基準長度，帶的標準基準長度，式中： aLL dd 代入數據得： mmmmLLaa dd 5.4392 172116005002 00 。所以中心距的變化范圍為 415.5mmmm 487.5mmmm。 帶的包角 由公式（ 24）給出： add dd 3.57180 121 (24) 。為為 21 為實際中心距大帶輪基準直徑小帶輪基準直徑， add dd 代入數據得： 901445.439 3.57803551803.57180 121 add dd 。 由 mmd d 801 和 min3500 rn ，查教材表 8 4a 得 kWP 064.10 。根據華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 22 min14000 rn ， 41i 和 Z型帶，查教材表 8 4b得 kWP 03.00 。查教材表 8 5 得96.0aK ，表 8 2得 16.1LK 。 于是 kWKKPPP Lar 73.116.1924.003.0064.100 。皮帶的根數 Z 為95.073.1 65.1Pr caPZ 。所以，選取皮帶 根數 1Z 。 單根帶初拉力 由公式（ 25）給出： 2m i n0 )5.2(500)( qvZvK PKFacaa (25) 。為為度質量為帶每米長為包角修正系數，為帶的根數，帶的速度，計算功率， qKZvP aca 代入數據得： NNF 27686.506.05.51924.0 65.1)923.05.2(500)( 2m i n0 。 應使帶的實際初拉力 min0 )(FF 。 壓軸力 由公式（ 26）給出： 2s in)(2)( 1m in0m in FZF p (26) 為小輪包角。為帶的根數，初拉力， 1m i n0 為 ZF 代入數據得： NNFZF p 5322144s i n276122s i n)(2)( 1m i n0m i n 。 5.2 皮帶設計計算 皮帶傳動為具有中間撓性件的嚙合傳動，從理論上講它有很好的工作可靠性。但是，在實際使用過程中，當不能保證它們的正常嚙合條件時，會出現脫離與掉鏈現象。脫離瞬間，皮帶傳動的從動輪會出現丟速，并且伴有劇烈的沖擊與振動。所以，脫離的發生會嚴第五章 帶傳動設計 23 重的破壞皮帶傳動的傳動質量，并損壞傳動皮帶。 為了避免脫離，在設計時，我們應該采取以下措施： 合理的設計張緊裝置。設計鏈傳動時，應認真考慮張緊裝置的設計，使傳動傳動軸在最大教荷下工作時，保證松邊張力仍可維持平衡點處在圍齒區間 內。張緊裝置設計的具體內容，包括合理地確定張緊量，皮帶磨損伸長后的補償，以及安放位置等。 正確選擇皮帶寬度與中心距。選擇皮帶與中心合距時，要考慮保證圍齒區間內有足夠多的輪齒參加工作，使平衡點不容易完全移到圍齒區外。在設計多軸傳動的鏈傳動時，這一因素更是重要。 正確確定松邊垂度。從不發生脫離的角度確定松邊垂度，應該保證皮帶松邊實際長度比理論長度小于一個鏈節距，這對小節距長中心距的傳動十分重要。因為在這種情況下，每個皮帶鉸鏈磨損量的累積，容易使松邊實際長度增加到比理論長度超過一個鏈節距。 限制傳動軸最大嚙 合作用角。如果限于空間尺寸無法安裝張緊裝置及增大圍鏈齒數時，防止脫離有效的措施是設計非標準的小嚙合作用角傳動軸。只要嚙合作用角小于摩擦角，滾子的向外移動就不會出現，從而也不會出現脫離。如圖 5-1 圖 5-1 防脫落隔片 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 26 第六章 控制技術 6.1 PLC 概述 可編程邏輯控制器 (PLC)是 20 世紀 80 年代發展起來的新一代工業控制裝置 ,是自動控制、計算機和通信技術相結合的產物 ,是一種專門用于工業生產過程控制的現場設備。 11目前 ,PLC 始終處于工業自動化控制領域的主戰場 ,為各種各樣的自動化控制設 備提供了非常可靠的控制應用。主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案 ,適合于當前工業企業對自動化的需要。 PLC 之所以得到迅速的發展和越來越廣泛的應用，是因為它具有一些良好的特點 PLC 集三電 (電控、電儀、電傳 )于一體，實現三電一體化 ； PLC 的輸入 /輸出系統完善，性能可靠，能夠適應于各種形式和性質的開關量和模擬量信號的輸出和輸入，在 PLC 內部具備計數器、中間繼電器等的許多控制功能，而且還具有良好的聯網通信功能 ； PLC 的硬件結構全部采用模塊化結構，安裝方便、接線簡單，而且可以通過不 同的模塊組合，適應不同規模、功能復雜程度的各種控制要求 ； PLC 能直觀地反映現場信號的變化狀態和控制系統的運行狀態，非常有利于系統的維護和監控， PLC可采用梯形圖編程和語句編程多種方式，給編程人員帶來了極大的方便 ； PLC 性能穩定，可靠性高，且具有較高的性能 /價格比。 12 6.2 PLC 的選型原則 目前市場上的 PLC 產品眾多，除國產品牌外，國外有 :日本的 OMRON C40/C60、MITSUBISHI、 FUJJF50、 Panasonic FP，德國的 SIEMENS57-300/400，韓國的 LG 等。近幾年， PLC 產品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，這是眾多自動化工程技術人員選用 PLC 的重要原因。 13PLC 的選型應注意以下方面 : 1.PLC 控制系統規模的確定 l)一般依據工廠生產工藝流程確定，單機或者小規模生產過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關量為主， FO 點數小于 128 點 ；建議選用微型 PLC，如 C40/C60、 F50、 57-200等。 2)如果生產過程是復雜邏輯控制和閉環控制，應該選用具有模擬量控制、 PID 控制等功能的 PLC， FO 點數在 128-512 點之間 ；建議選用中檔 PLC， 如 0MR0NC2000， SIEMENS57-300等。 3)如果生產過程是大規模過程控制、 DCS 系統和工廠自動化網絡控制，應該選用具有通信聯網、智能控制、數據庫、中斷控制、函數運算的高檔 PLC， FO 點數在 512 點以上 ；第六章 控制技術 25 建議選用高檔 PLC，如 oMRONeZ000H， sIEMENs57-400 等，再和工業現場總線 Profibus 結合實現工廠工業網絡的無縫通訊和完美控制。 2.PLC 編程方法的確定 l)一般的手持編程器編程。它只能用商家規定語句表中的語句表 (STL)編程。這種方式效率低，但對于系統容量小， 用量小的產品比較適宜，并且體積小，易于現場調試，造價也較低，這主要用于微型 PLC，如三菱機電 Fl-40MR 的編程器 (F1-20PE)。 2)圖形編程器編程。該編程器采用梯形圖 (LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內就可應用自如，但該編程器價格較高，主要用于微型 PLC 和中檔 PLC，如 FUJIF50、 OMRONC40/60 的編程器。 3)個人計算機或兼容機加 PLC 軟件包編程。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的 PLC 開發軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現場調試，主要用于中高檔 PLC 系統的硬件 組態和軟件編程，如 SIEMENSSTEPS.O 軟件包。 14 基于以上原則，本設計選定采用 OMRON 公司的 CPM2A 型，采用圖形編程器編程。 華南理工大學廣州學院本科畢業設計（論文）說明書 26 第七章 系統其余部件的選型 7.1 光電開關 光電開關主要用于檢測箱體是否到位， 15基于檢測范圍與檢測精度的考慮，選用上海普邦傳感器公司生產的 PCBA-R2MNA-D3Y2 型光電式接近開關，具體參數見圖 8-1 圖 8-1 PCBA-R2MNA-D3Y2 型光電式接近開關參數 7.2 外觀處理 1.殼體上蓋板可做 噴漆與貼膜 ,具體根據辦公室環境相匹配的風格。 2.殼體采用 POM，易加工。 第八章 結論 29 第八章 結論 本次畢業設計是可隱藏式電動投影屏幕的設計。該機主機固定在天花板內部，減速器馬達放置該主機上部，通過皮帶與中心軸聯軸器橫貫全屏的屏幕軸相連。接動電動投影屏幕控制開關的按鈕，電動投影屏幕組即直接驅動屏幕桿轉動。當驅動屏幕桿沿著棚面向上方轉動時，屏幕桿即帶動屏幕邊自旋轉收幕隱藏在天花板內。反之，令電動投影屏幕驅動屏幕桿反向轉動時，屏幕便在自重作用下天花板面