1、畢業設計說明書iv摘 要目前，我們生活中用的木板越來越多，而大量薄木板原材料搬運作業多采用人工操作。人工上料勞動強度大，環境惡劣,危險系數大，而且搬運效率低下，不能適應快速制造業的發展；隨著現代機械工業的進步，對薄木板原材料搬運的工作效率和產品質量的要求也同時提高。該薄木板微波烘烤上下料裝置設計目的是設計一種帶上下料裝置的傳送裝置。它通過控制氣缸實現料架定位和上料。氣缸通過外部的接口安裝在支架上。傳送裝置采用履帶式輸送機，履帶的鏈板上均勻安裝隔箱。當隔離箱口正對著上料裝置時，通過單片機控制電機和電磁閥，實現傳送裝置暫停和兩個氣缸聯合動作，從而實現自動上料作業。基于氣動機器人原理設計的自動上料裝

2、置與人工上料相比，它的主要優點是：簡化了操作工藝，提高了運輸效率，改善了勞動條件，節省了作業人員，保障了生產安全。自動摘掛鉤搬運鋼管機械手的市場潛力很大，市場前景比較樂觀。關鍵詞：履帶；輸送機；氣缸；單片機；電機the design of the device of milling thin board microwave heat up abstractat present,more and more thin wood are used in lour daily lives ,but a lot of thin board raw materials are handled by man

3、ual operation which needs intensive labor. it is in harsh environment and with big risk coefficient, low handling efficiency., and can not adapt to the rapid development of manufacturing industry. with the advances in modern machine-building industry, it improves the request of work efficiency and p

4、roduct quality of conveying steel at the same time.the milling boards and microwave heating system is designed on a take out of the device, it can be achieved through the inlet control located on the tape movement and material. the cylinder by external feet interface installation in transmitting dev

5、ice. a transporter, too, has its crawler track tracked in on the installation of the links in isolation from the box. when was the case of the material devices, through monolithic integrated circuits to control motor and air valve for a transfer devices and the two cylinder joint action key words: m

6、anipulator; the hooks picking and linking; cylinder; single-chip前 言1.1我國自動輸送裝置的發展狀況1.1.1我國自動化制造業的發展現狀我國的機械制造業自動化技術的發展與應用起步較晚。50 年代初期,國家建設了一批大型現代化骨干企業，首先從研制自動化裝備開始發展機械自動化技術。隨著科學技術的進步和我國工業化的發展，我國的制造自動化技術水平不斷發展與提高，50年來已取得了很大的成就。1各種機械化與自動化輸送機愈來愈多地替代了人工操作的運輸。經過“七五”和“八五”期間的不懈努力，研制、開發的系列成套自動化設備基本上滿足了國內生產的需

7、要，部分改變了依賴進口的被動局面。2各種輔助機械化與全自動化裝置及技術也得到了發展，多自由度轉胎架、變位器、機械手等設備研制成功，并先后用于傳送生產過程。3自動化傳送裝置已逐漸發展為現代完全自動化技術。在汽車、焊管、包裝、工程機械和重型機械等企業中，發展為無需人力操作的生產流水線。但就自動化控制精度而言，我國輸送生產自動化技術與工業發達國家相比差距仍較大。1國產自動和半自動運輸設備的使用性能、品種和質量還不能完全滿足國內大多數用戶的需求，品種構成不適應生產工藝的需要，運輸精度低。 2機械化自動化專用成套制造設備、控制系統設計、制造技術落后，生產能力低，產品的使用性能和質量與國外同類產品相比差距

8、較大。3不同行業、不同地區、不同企業的機械化自動化技術發展應用不平衡，且差距很大，相當多的企業傳送機構生產仍以手工操作為主，機械化與自動化程度極低。4科研力量不足,既懂制造技術又會計算機應用技術的人員缺乏，發展應用現代設備自動化最新技術(計算機控制、逆變、信息傳感、參數控制等) 滯后，開發出的計算機軟硬件技術實用性和商品化程度差。1.1.2 我國輸送裝置的發展現狀我國生產制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶

9、式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以plc為核心的可編程電控裝置，驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術特征指標如表2所示。表1-2 國內帶式輸送機的主要技術指標tab.1-2 the main technical parameters of the belt conveyer in china主參數 順槽可伸縮帶式輸送機 大巷與斜井固定式強力帶式輸送機 運距/m20003000 3000帶速/m.s-13.

10、5445，最高達8輸送量/t.h-125003000 30004000驅動總功率/kw12002000 15003000，最大達10100圖1.1 順槽可伸縮帶式輸送機1.1.3 國內外帶式輸送機技術的差距 1 .大型帶式輸送機的關鍵核心技術上的差距 帶式輸送機動態分析與監測技術 長距離、大功率帶式輸送機的技術關鍵是動態設計與監測，它是制約大型帶式輸送機發展的核心技術。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設計規范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅動裝置的起、制動力的動態響應是一個

11、非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發了帶式輸送機動態設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設計達到了最高水平（輸送帶安全系數n=56），并使輸送機的設備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 可靠的可控軟起動技術與功率均衡技術 長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.30.1 m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同

12、步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會出現不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應加以控制，并提高平衡精度。國內已大量應用調速型液力偶合器來實現輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調節精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。當單機功率500 kw時，可控cst軟起動顯示出優越性4-10。由于可控軟起動是將行星齒輪減

13、速器的內齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統來實現軟起動與功率平衡，其調節精度可達98% 以上。但價格昂貴，急需國產化。 2. 技術性能上差距 我國帶式輸送機的主要性能與參數已不能滿足高產高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關鍵元部件及其功能如自移機尾、高效儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。 裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機最大裝機功率為4250 kw，國外產品可達4970 kw，國產帶式輸送機的裝機功率約為國外產品的30%40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。 運輸能力 我國帶式輸送機最大運量為3000 t/h，國外已達5500 t/h。 最

14、大輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，國外最大為1830 mm。 帶速 由于受托輥轉速的限制，我國帶式輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。自移機尾 隨著高產高效工作面的不斷出現，要求順槽可伸縮帶式輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內自移機尾主要依賴進口，主要有2種：（a）隨轉載機一起移動的由英國longwall公司生產的自移機尾裝置。（b）德國dbt公司生產的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有2個推進油缸。longwall公司生產的自稱機尾用于在國內帶寬1.2 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量

15、太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產的自移機尾在國內使用效果優于前者，水平、垂直2個方向均有調偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現快速自移11-18。 高效儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結構和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。 輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分

16、發揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統的布置上經常會出現一些特殊要求，如彎曲、大傾角（+25）直至垂直提升等，應開發特殊型專用機種帶式輸送機。3 . 可靠性、壽命上的差距 輸送帶抗拉強度 我國生產的織物整芯阻燃輸送帶最高為2500 n/mm，國外為3150 n/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為4000 n/mm，國外為7000 n/mm。 輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%65%，國外達母帶的70%75%。 托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承

17、采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應用于帶式輸送機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命59萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的30%40%。 輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。帶式輸送機上下運行時可靠性差19-21。4 . 控制系統上差距 驅動方式 我國為調速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如boss系統、cst可控傳動系統等，控制精度較高。 監控裝置 國外輸送機已采用高檔可編程序控制器plc，開發了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監

18、控系統。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。 輸送機保護裝置 國外帶式輸送機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護裝置外，近年又開發了很多新型監測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監測系統；防爆電子輸送帶秤自動計量系統。這些新型保護系統我國基本處于空白。而我國現有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性

19、、壽命都較低。1.2 課題任務及要求1.2.1課題背景和研究意義隨著科學技術的進步，我國傳送裝置制造行業有了長足的進步。傳送裝置的成套性，自動化程度，定位精度和整體質量都明顯提高，其應用范圍正逐步擴大，尤其是我國制定了拉動內需的政策以后，傳送裝置制造業加快了發展。在我國，工廠內流水線生產方式還不完善，其主要原因是在自動化生產過程中，存在準確性低，控制不穩定，夾緊裝置設計不合理等問題，在生產線上一般需要人工管理，影響到生產進度。雖然傳送裝置系統設計在制造業中不是核心技術問題，但對我國生產流水線技術的進步起著舉足輕重的作用?？梢灶A計，今后10年內，隨著世界制造業中心逐步向中國轉移，我國的傳統制造業

20、必將按照現代化的標準加快技術改造。大量采用高度自動化的加工設備是工業現代化的必然趨勢，并將促進我國制造業發生根本性的變革。目前，低成本高自動化傳送裝置已成為制造行業發展的一種趨勢。它明顯區別于傳統的人工操作和先進的導軌式傳送裝置，采用高精度、高效率、自動化高的傳送設備技術5,6。在傳送過程中上料裝置給輸送機自動上料，在此過程中定位可靠，總偏移量小于1cm，并且在傳輸烘烤過程中無需人工管理，實現全自動化，運作性能穩定可靠，提高了勞動生產率，節約能源等方面均有明顯的經濟效益。從長遠來看，自動化的應用將在各行各業得到飛速的發展。1.2.2課題任務1.設計一臺可應用在微波干燥機上的薄板上料裝置。該裝置

21、所上的材料為厚度2mm，長度800mm，寬度300mm的薄木板； 2.該裝置的上料效率為每小時4000片； 3.木板被上料前的狀態為摞在一起的堆垛狀態； 4.機械手應用單片機或plc控制。1.2.3課題所完成的主要工作1.總體方案設計；2.各子系統的設計；3.各零部件計算與設計；4.標準件的選用；5.控制系統的電路原理圖。2 總體方案的設計2.1總體方案的確定方案是采用履帶式運輸機構，可以連續的進行傳送運輸作業，并且在運輸過程中進行烘烤處理，同時在履帶鏈板均勻安裝隔離盒子，把木料放在隔離盒子里進行傳送，使木板在傳送過程中更好的烘烤和方便上料，當料盒口水平并到達上料位時，單片機根據不同的信號調用

22、不同的子程序，來控制相應的交流伺服電機的運轉，控制履帶鏈的運動與停止。當履帶鏈停止時，單片機控制電磁閥動作，水平氣缸伸出，完成上料。上料結束后，單片機控制電磁閥水平氣缸縮回的同時控制另一個電磁閥把料架提升到上料位。上料動作完成后，單片機控制電機使履帶鏈運動。當料箱到達下料位，料箱傾斜，木料自動滑下。更好的實現自動化，上料機構如下圖2.1所示。傳送裝置如下圖2.2所示。圖2.1 上料機構圖2.2 傳送機構2.2 驅動系統選擇目前機械手常用的驅動方式有液壓驅動、氣壓驅動、電機驅動等多種方式，各種驅動方式有其自身的特點，在工業中液壓和氣壓驅動應用很廣泛，有些場合則同時采用多種驅動方式，這都視不同工作

23、的特點和要求所定。比較這些驅動方式的特點，從中選出適合上料裝置和傳送裝置的驅動方式。一 液壓驅動 液壓驅動的特點有: 1)驅動力和驅動力矩較大，臂力可達100公斤; 2)速度反應性較好。因為被驅動件的速度快慢取決于油液的容積變化，所以當不考慮油液的溫度變化時，被驅動系統的滯后也幾乎沒有，而且液壓機構的適量輕、慣性小，因此它的速度反應性較好; 3)調速范圍較大，而且可以無級調速，易于適應不同的工作要求: 4)傳動平穩，能吸收沖擊力，可以實現較頻繁而平穩的換向;5)在產生相同驅動力條件下，液壓驅動比其他驅動方式體積小、重量輕、慣性小; 6)定位精度比氣動高，但比電機低; 7)液壓系統的泄漏對機構的

24、工作穩定性有一定的影響; 8)油液中如果混入氣體，將降低傳動機構的剛性，影響定位精度(產生爬行); 9)油液的溫度和粘度變化影響傳動性能。 液壓驅動機械手多用于要求臂力較大而運動速度較低的工作場合。二 氣壓驅動氣動驅動的特點有:1)通過調節氣流，就可實現無級變速;2)由于壓縮空氣粘性小，流速大，因此氣壓驅動的機械手動作速度快;3)壓縮空氣可從大氣中吸取，故動力源獲得方便、價格低廉，而且廢氣處理方便;4)由于壓縮空氣粘度小，因此在管路中的壓力損失也很小，一般其阻力損失不到油液在油路中損失的千分之一;故壓縮空氣可以集中供應，遠距離輸送;5)壓縮空氣的壓縮性較大，因此使機械手的運動平穩性較差，定位精

25、度較低，而且壓縮空氣排到大氣中時噪聲較大，另外還須考慮潤滑和防銹等; 耐壓縮空氣的工作壓力較低，致使機械手結構較大。因此，氣壓驅動的機械手，常用于臂力小于30公斤、運動速度較快以及高溫、 低溫、高粉塵等工作條件較惡劣的場合。三 電機驅動電機驅動系統按電機的功能可分為直流電機驅動系統、交流異步電機驅動系統、無刷直流電機驅動系統、開關磁阻電機驅動系統和多態電機驅動系統等。各種電機系統的工作原理有很大的區別，性能上也存在著較大的差異。在這里，不對這些電機系統作一一介紹。只是把電機驅動與液壓和氣壓驅動做一個比較，從中得到結論。 電動機根據運行距離及電機的脈沖當量算出脈沖數，將數據輸入計算機，可達到非常

26、高的位姿準確度，這些都是電機驅動的優點。相對的，液壓與氣壓驅動系統組成機構繁瑣，維護不方便，液壓源和氣壓源裝置體積大，對于上料裝置來說也是一個無法實現的問題，對于上料裝置所要求的速度精度，液壓和氣壓驅動也很難滿足。在減速電機的選型上，考慮到減速電機品種規格較多，仔細分析它們的特點，來恰到好處的選擇。常見減速電機的種類及特點 1） 蝸輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。 2） 諧波減速電機的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命

27、有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。 3） 行星減速電機其優點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。減速電機一般用于低轉速大扭矩的傳動設備，把電動機.內燃機或其它高速運轉的動力通過減速電機的輸入軸上的齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，普通的減速電機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數之比，就是傳動比。減速箱（或叫齒輪箱）的用途有: 1.加速減速,就是常說的變速齒輪箱. 2.改變傳動方向,例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉動軸. 3.改變轉動力矩.同等功率條件下,速度轉的越快

28、的齒輪,軸所受的力矩越小,反之越大. 4.離合功能: 我們可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪,達到把發動機與負載分開的目的.比如剎車離合器等. 5.分配動力.例如我們可以用一臺發動機,通過齒輪箱主軸帶動多個從軸,從而實現一臺發動機帶動多個負載的功能. 齒輪箱的工作原理：齒輪箱是用來變速的，減速箱或者減速電機多是通過齒輪變速，原理一說白了就是一個大齒輪帶齒輪或小齒輪帶大齒輪從上面介紹可以看出：減速電機變比一旦選好速比，就不能改變， 減速箱可以變速和改變傳動方向。 綜上所述，根據設計任務提出的要求，本文上料機構選擇氣動驅動方式，傳送機構選擇電機驅動方式。2.3機械結構選擇2.3.1傳送機構選擇方案一本

29、方案采用刮板式輸送機，該結構堅實，能經受住煤炭、矸石或其他物料的沖、撞、砸、壓等外力作用。能適應采煤工作面底板不平、彎曲推移的需要，可以承受垂直或水平方向的曲。輸送機機身矮，便于安裝。但該輸送機自動上料實現困難。 圖2.3 刮板式輸送機 方案二本方案采用帶式輸送機，帶式輸送機（皮帶輸送機）是功能齊全的輸送機種，既可直線輸送，又可傾斜、轉彎輸送，它是運用輸送帶的連續或間歇運動來輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的貨物，但帶式輸送機的耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能比較差，并耐高、低溫均需要進行特殊制造，所以不適合微波烘烤裝置。圖2.4帶式輸送機方案三本方

30、案采用特殊制造的鏈板式輸送機，利用固接在牽引鏈上的一系列板條在水平或傾斜方向輸送物料的輸送機，以單片鋼板鉸接成環帶作為運輸機的牽引和承載構件承載面具有橫向隔片置于槽箱中驅動環帶借隔片將煤刮運輸出。它由驅動機構、張緊裝置、牽引鏈、板條、驅動及改向鏈輪、機架等部分組成。在冶金、煤炭、化工、電力、機械制造及國民經濟的其他工業部門中均得到了廣泛的應用。其特點如下：1、適用范圍廣。除粘度特別大的物料外，一般固態物料和成件物均可用它輸送；2、輸送能力大。特別是鱗板鏈板式輸送機（一般稱為雙鏈有擋邊波浪型鏈板式輸送機）的生產能力可高達1000t/h；3、牽引鏈的強度高，可用作長距離輸送；4、輸送線路布置靈活。

31、與帶式輸送機相比，鏈板式輸送機可在較大的傾角和較小的彎曲半徑的條件下輸送，因此布置的靈活性較大。該輸送機的傾角可達30-35，彎曲半徑一般約為5-8m；5、在輸送過程中可進行分類、干燥、冷卻或裝配等各種工藝加工；6、運行平穩可靠。圖2.4 履帶式輸送機 總述以上方案，最終選定方案三，該方案簡潔有效，結構緊湊，機械原理和機械設計設計比較簡單，且比較適合自動上料。2.3.2上料機構選擇 方案一本方案的主要特點是由鏈條傳動。當物料從上料機構上面到達上料機構前端時，電機運轉，鏈條帶動上料機構往前運動，把物料送到下一個工位。本方案的特點是物料必須有上面到達上料位置。圖2.5 鏈條上料機構圖2.6 氣缸對

32、重式上料機構方案二本方案的主要特點是由兩個氣缸協調動作來完成上料。當上一個物料通過水平氣缸送出完成時，迅速把上料機構收回，垂直氣缸通過滑輪組把料架拉到下一個上料位。如此循環動作實現自動化。3總體計算3.1 氣缸的選擇3.1.1垂直氣缸選擇對重氣缸選擇型號為ca240-u1i07-400，其具體參數為：活塞直徑：40mm最大行程：400 mm壓力范圍：0.1-4.2mp受力計算：根據設計要求，垂直氣缸最大負重可達120kg,料架重約為15kg建立上部夾緊機構的力學模型：（圖3-1）符號說明：f：摩擦力fn:氣缸提供的推力fn:圓桿的支反力mg:機構自身重力f機構負重本計算采用簡化算法，其中將機器

33、人的重力作用點移到圖示位置.圖3-1 受力分析圖在垂直方向建立平衡方程; (3-1)所以： (3-2)單側所受摩擦力 (3-3) 又： 查表得摩擦系數 u=0.5 (3-4)對氣缸進行受力分析（圖3-2）：其中， (3-5)圖3-2 氣缸受力分析建立平衡方程：其中s=0.02x0.02=0.0004，為大氣壓強1.01xpa所以： 3.4mpa4.2mpa (3-6)符合設計要求，型號選擇正確。圖3.3 腳架固定氣缸的型式、尺寸和質量3.1.2水平氣缸選擇水平上料氣缸選用mb20x50該氣缸自身帶導桿，增強了機構的穩定性。為了防止系統因氣缸偏置而產生扭轉應力，所以采用兩個氣缸雙側布置。氣缸主要

34、參數如下：活塞直徑：20mm最大行程：50 mm壓力范圍：0.1-0.7mp計算當氣缸達到極限壓力時（p=0.7mpa）所產生的最大提升力: (3-7)設計要求為450n,符合設計要求。3.2導向桿的加工 安裝在基板上的垂直氣缸驅動v型定位架上下移動，但是由于鋼管的重量和v型定位架的重量都比較重，為了使垂直氣缸的活塞桿不因受偏載荷而彎曲變形，在垂直氣缸的兩側分別設計一個導向桿，起到保證軸向定位作用。導向桿的直徑為20，材料45號鋼，加工工藝路線為鍛造熱處理機加熱處理精加工。第一次熱處理應該是正火處理或者是調質處理,應用較多的是調質處理.其主要作用是提高材料的機械性能,獲得綜合機械性能良好的索氏

35、體組織,可提高工件的使用性能;如果是正火處理其主要作用是改善組織,細化晶粒。第二次熱處理應該是淬火處理.一般的軸類工件選用中頻淬火機床進行表面感應淬火處理,其主要作用是提高表面硬度,提高軸的耐磨性,提高使用壽命.一般不選用常規熱處理,因為其處理后的變形量大,不利于進行精加工. 3.3軸承的校核為了簡便計算使用機械設計手冊（軟件版）v3.0進行軸承設計，其校核過程如下表表1 6314軸承的校核過程表設計參數選擇軸承型號計算軸承受力計算當量動載荷校核軸承壽命fr=0 nfa=0nft=165nd1=70mmn=40r/minlh=15000hl=860mml1=245mmla=150 mmft=1

36、潤滑方式為油潤滑d=70 mmd=150 mmb=35mmc=12800 nco=6650nnlimy=18000 r/minfr1=82.5 nfa1=0 nfr2=82.5 nfa2=0 np1=123.75n p2=123.75 n軸承工作溫度t=120軸承壽命l10=1106609 (106 轉)軸承壽命lh=461087177h經校核可知6314可以滿足要求。3.4直線軸承的選擇直線軸承是一種以低成本生產的直線運動系統，用于無限行程與圓柱軸配合使用。由于承載球與軸呈點接觸，故使用載荷小。鋼球以極小的磨擦阻力旋轉，從而能獲得高精度的平穩運動（圖3-6）。直線軸承是與淬火導向軸配合使用。

37、作無限直線運動的系統負荷滾珠和淬火傳動軸因為是點接觸，容許載荷較小，但直線運動時，摩擦阻力最小，精度高，運動快捷。 直線軸承廣泛用于電子設備，拉力試驗機及數字化三維坐標測量設備等精密設備，以及多軸機床、沖床、工具磨床、自動氣割機、打印機、卡片分選機、食品包裝機等工業機械的滑動部件。根據導向桿的尺寸，設計選用了lm20l3280 型號的直線軸承，直線軸承內徑為20，外徑為32，長度為80，直線軸承是用在在軸上做軸向運動減少摩擦力的。 圖3.4 lm直線軸承3.5鋼絲繩的計算在工作時鋼絲繩所受的力為f=mguf=240n鋼絲繩直徑由最大工作靜拉力確定，取鋼絲繩公稱抗拉強度 =查機械設計手冊取最小破

38、斷力為7.49kn，公稱直徑為3mm的鋼絲繩3.6 減速電機的選擇電機的種類很多，本設計的控制需要有一定的精度，采用蝸輪減速電機作為動力源可以很方便的實現控制。程序也容易實現。且蝸輪減速電機的轉速可以控制，結合本設計的動作不需要很大的轉速，選用較大的蝸輪減速電機來達到功率的要求。電機軸通過聯軸器與主動軸相連，主動軸帶動整個傳送系統。通過控制電機的起停，配合上料裝置實現全自動。1)選擇電動機類型和結構形式。按工作條件和要求，選用蝸輪減速電機。2）選擇電動機的容量。本設計為實體設計，可以考慮適當增加所需要的實際轉矩，工作所需的轉矩tw=200n.m.則電動機所需的功率為從電動機至門轉動軸之間的傳動

39、裝置的總效率為 =由機械設計課程設計第二篇第十一章查得=0.99，=0.99則： = 0.98 t0=tw/=200/0.98=204n.m選取蝸輪減速電動機，使tm(113) to表2 電機的型號及安裝尺寸根據蝸輪減速電機型號表，選取ywg80-1.5-30型號的蝸輪減速電機。由安裝尺寸設計電機的安裝支撐。電機的外形圖如圖3.5所示圖3.5 電機的外形圖3.7立柱強度校核問題描述：由于整個傳送裝置和上料裝置是靠立柱的支撐而懸在空中，所以立柱的強度影響著整個系統的安全性。將立柱的材料選為q235，利用solidworks2004進行校核分析。簡化模型：圖3.5 立柱力學模型該立柱主要是支撐起整

40、個傳送裝置和上料裝置的重量，其主要受到壓應力。由于立柱是1001008的方形鋼管，所以校核強度還是十分有必要的。在下圖，經過分析可以看到，立柱所受的最大應力在與導軌的接觸面上，最大應力為9.627e+005n/m2，而材料的屈服應力為2.206e+008 n/m2，所以可以看出材料還沒有達到屈服極限，所以應該說材料的強度還是足夠的。另外從圖3.4-3（立柱應變分析圖），也可以看到立柱的最大變形為2.649e-003mm，所以說變形很小，幾乎可以忽略不計。圖3.6 立柱應力分析圖圖3.7 立柱應變分析圖4 控制系統設計4.1 控制系統的選擇控制器目前應用較為廣泛的有pc機、plc和單片機。以下為

41、幾種方案的比較：方案一：pc機pc機控制簡單，控制可容易實現閉環控制，達到很高的精度，且處理器反應時間短，但與其它兩種控制方式相比較，價格最高，考慮到本次設計所需的精度要求，選用pc機的性價比最差。方案二：plc plc的編程方便，現場可修改程序，維修方便，采用模塊化結構，可靠性高于繼電器控制裝置，體積小于繼電器控制器，數據可直接輸入管理計算機，成本可與繼電器裝置競爭，擴展方便，輸入可以是交流115v。方案三：單片機 單片機具有小巧、低功耗、控制功能強、價格低廉的優點，特別適合于機電產品的控制，可以作為獨立的控制單元應用于自動設備。單片機是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲器和各種輸入、輸出接

42、口，這樣一塊芯片具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機。由于單片機的硬件結構與指令系統的功能都是按工業控制要求而設計的，常用在工業的檢測、控制裝置中，因而也稱為微控制器（micro-controller）或者嵌入式控制器（embedded-controller）。單片機芯片本身是按工業測控環境要求設計的，能適應各種惡劣的環境，這是其他芯片無法比擬的。單片機的邏輯控制功能很強，指令系統有各種控制功能用指令，內部含有存儲器，可以存儲一些程序和數據。這也是單片機的到廣泛應用的原因。本身帶有常用的i/o口，方便數據信息和控制信號的進、出。綜上所述，控制器選用單片機，其控制簡單可靠，且價位最低，空間尺寸小。4.2 總體設計思路本設計欲采用實物按鈕控制，一是為了操作方便，二是經濟方面的考慮，因為本設計主要是為工廠設計的，屬于工業機械領域。本設計要實現的動作有：水平氣缸的伸縮，垂直氣缸的伸縮和電機起停等六個動作，在控制的部分就需要有六個按鈕來實現其人工操作和調整此外還需設置一個全自動化按鈕，每個按鈕獨立，這樣編寫程