I 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) III 摘 要 目前，我 們生活中用的木板越來(lái)越多 ， 而大量 薄木板原材料搬運(yùn)作業(yè)多采用人工操作。人工上料 勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境惡劣 ,危險(xiǎn)系數(shù)大，而且搬運(yùn)效率低下，不能適應(yīng)快速 制造業(yè)的發(fā)展 ；隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的 進(jìn)步 ，對(duì) 薄木板原材料 搬運(yùn) 的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的要求也同時(shí)提高。 該 薄木板微波烘烤上下料裝置設(shè)計(jì) 目的是設(shè)計(jì)一種帶上下料裝置的傳送裝置。它通過(guò)控制氣缸實(shí)現(xiàn)料架定位和上料。氣缸通過(guò)外部的接口安裝在支架上。傳送裝置采用履帶式輸送機(jī)，履帶的鏈板上均勻安裝隔箱。當(dāng)隔離箱口正對(duì)著上料裝置時(shí)， 通過(guò)單 片機(jī)控制 電機(jī)和 電磁閥，實(shí)現(xiàn) 傳送裝置暫停和兩個(gè)氣缸聯(lián)合動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)上料作業(yè)。 基于氣動(dòng)機(jī)器人原理設(shè)計(jì)的 自動(dòng)上料裝置 與人工 上料 相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)化了操作工藝，提高了運(yùn)輸效率，改善了勞動(dòng)條件，節(jié)省了作業(yè)人員，保障了生產(chǎn)安全。自動(dòng)摘掛鉤搬運(yùn)鋼管機(jī)械手的 市場(chǎng)潛力很大 ， 市場(chǎng)前景比較樂(lè)觀。 關(guān)鍵詞： 履帶；輸送機(jī)；氣缸；單片機(jī)；電機(jī) IV The Design of the device of Milling thin board microwave heat up ABSTRACT At present,more and more thin wood are used in lour daily lives ,but a lot of thin board raw materials are handled by manual 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 product 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 device. 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: manipulator； the hooks picking and linking； cylinder； single-chip - 1 - 前 言 1.1 我國(guó)自動(dòng)輸送裝置的發(fā)展?fàn)顩r 1.1.1 我國(guó)自動(dòng)化制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用起步較晚。 50 年代初期 ,國(guó)家建設(shè)了一批大型現(xiàn)代化骨干企業(yè)，首先從研制自動(dòng)化裝備開(kāi)始發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，我國(guó)的制造自動(dòng)化技術(shù)水平不斷發(fā)展與提高， 50年來(lái)已取得了很大的成就。 1各種機(jī)械化與自動(dòng)化輸送機(jī)愈來(lái)愈多地替代 了人工操作的運(yùn)輸。經(jīng)過(guò)“七五”和“八五”期間的不懈努力，研制、開(kāi)發(fā)的系列成套自動(dòng)化設(shè)備基本上滿足了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的需要，部分改變了依賴(lài)進(jìn)口的被動(dòng)局面。 2 各種輔助機(jī)械化與全自動(dòng)化裝置及技術(shù)也得到了發(fā)展，多自由度轉(zhuǎn)胎架、變位器、機(jī)械手等設(shè)備研制成功，并先后用于傳送生產(chǎn)過(guò)程。 3自動(dòng)化傳送裝置已逐漸發(fā)展為現(xiàn)代完全自動(dòng)化技術(shù)。在汽車(chē)、焊管、包裝、工程機(jī)械和重型機(jī)械等企業(yè)中，發(fā)展為無(wú)需人力操作的生產(chǎn)流水線。 但就自動(dòng)化控制精度而言，我國(guó)輸送生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距仍較大。 1 國(guó)產(chǎn)自動(dòng)和半自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備的使 用性能、品種和質(zhì)量還不能完全滿足國(guó)內(nèi)大多數(shù)用戶(hù)的需求，品種構(gòu)成不適應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要，運(yùn)輸精度低。 2 機(jī)械化自動(dòng)化專(zhuān)用成套制造設(shè)備、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)落后，生產(chǎn)能力低，產(chǎn)品的使用性能和質(zhì)量與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比差距較大。 3不同行業(yè)、不同地區(qū)、不同企業(yè)的機(jī)械化自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用不平衡，且差距很大，相當(dāng)多的企業(yè)傳送機(jī)構(gòu)生產(chǎn)仍以手工操作為主，機(jī)械化與自動(dòng)化程度極低。 4科研力量不足 ,既懂制造技術(shù)又會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的人員缺乏，發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)備自動(dòng)化最新技術(shù) (計(jì)算機(jī)控制、逆變、信息傳感、參數(shù)控制等 ) 滯后，開(kāi) 發(fā)出的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)實(shí)用性和商品化程度差。 1.1.2 我國(guó)輸送裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類(lèi)型較多。在 “ 八五 ” 期間，通過(guò)國(guó)家一條龍“ 日產(chǎn)萬(wàn)噸綜采設(shè)備 ” 項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開(kāi)發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾 - 2 - 角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以 PLC為核心的可編程 電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國(guó)煤礦井下用帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表 2所示。 表 1-2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) Tab.1-2 The main technical parameters of the belt conveyer in China 主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī) 運(yùn)距 /m 20003000 3000 帶速 /m.s-1 3.5 4 45，最高達(dá) 8 輸送量 /t.h-1 2500 3000 3000 4000 驅(qū)動(dòng)總功率 /kW 1200 2000 1500 3000，最大達(dá)10100 圖 1.1 順槽可伸縮帶式輸送機(jī) 1.1.3 國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距 1 .大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距 - 3 - 帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測(cè)技術(shù) 長(zhǎng)距離、大功率帶式輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)，它是制約大型帶式輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國(guó)用剛性理論來(lái)分析研究帶式輸送機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)中對(duì)輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取 n=10 左右），與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)其輸送 帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，而不能 簡(jiǎn)單地用剛體力學(xué)來(lái)解釋和計(jì)算。已開(kāi)發(fā)了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長(zhǎng)使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了最高水平（輸送帶安全系數(shù) n=5 6），并使輸送機(jī)的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。 可靠的可控軟起動(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大、距離長(zhǎng)且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來(lái)降低輸送機(jī)制動(dòng)張力 ，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，軟起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)；還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度 0.3 0.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問(wèn)題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)元部件的沖擊。由于制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率會(huì)出現(xiàn)不均衡，一旦某個(gè)電機(jī)功率過(guò)大將會(huì)引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國(guó)內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問(wèn)題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國(guó)外相比還有一定差距。此外，長(zhǎng)距離大 功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長(zhǎng)距離的無(wú)級(jí)液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機(jī)功率 500 kW 時(shí)，可控 CST 軟起動(dòng)顯示出優(yōu)越性 4-10。由于可控軟起動(dòng)是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動(dòng)）。通過(guò)比例閥及控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá) 98% 以上。但價(jià)格昂貴，急需國(guó)產(chǎn)化。 2. 技術(shù)性能上差距 我國(guó)帶式輸送機(jī)的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)高效礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸 送機(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國(guó)外有著很大差距。 - 4 - 裝機(jī)功率 我國(guó)工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)最大裝機(jī)功率為 4 250 kW，國(guó)外產(chǎn)品可達(dá) 4 970 kW，國(guó)產(chǎn)帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率約為國(guó)外產(chǎn)品的 30% 40%，固定帶式輸送機(jī)的裝機(jī)功率相差更大。 運(yùn)輸能力 我國(guó)帶式輸送機(jī)最大運(yùn)量為 3000 t/h，國(guó)外已達(dá) 5500 t/h。 最大輸送帶寬度 我國(guó)帶式輸送機(jī)為 1400 mm，國(guó)外最大為 1830 mm。 帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國(guó)帶式 輸送機(jī)帶速為 4m/s，國(guó)外為 5m/s 以上。 工作面順槽運(yùn)輸長(zhǎng)度 我國(guó)為 3000 m，國(guó)外為 7300m。 自移機(jī)尾 隨著高產(chǎn)高效工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國(guó)內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴(lài)進(jìn)口，主要有 2 種：（ a）隨轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)的由英國(guó) LONGWALL 公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。（ b）德國(guó) DBT 公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。前者只有一個(gè)推進(jìn)油缸，后者則有 2個(gè)推進(jìn)油缸。 LONGWALL 公司生產(chǎn)的自稱(chēng)機(jī)尾用于在國(guó)內(nèi)帶寬 1.2 m 的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏 能力弱，剛性差。德國(guó)生產(chǎn)的自移機(jī)尾在國(guó)內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直 2 個(gè)方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強(qiáng)。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對(duì)自移機(jī)尾的要求是共同的，既要滿足輸送機(jī)正常工作時(shí)防滑的要求，又要滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移 11-18。 高效儲(chǔ)帶與張緊裝置 我國(guó)采用封閉式儲(chǔ)帶結(jié)構(gòu)和絞車(chē)紅緊為主，張緊小車(chē)易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時(shí)，托輥小車(chē)不自移，需人工推移，檢修麻煩。國(guó)外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開(kāi)放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車(chē)能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送 帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。 輸送機(jī)品種 機(jī)型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用；另外，我國(guó)煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（ +25）直至垂直提升等，應(yīng)開(kāi)發(fā)特殊型專(zhuān)用機(jī)種帶式輸送機(jī)。 3 . 可靠性、壽命上的差距 輸送帶抗拉強(qiáng)度 我國(guó)生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶最高為 2500 N/mm，國(guó)外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶最高為 4000 N/mm，國(guó)外為 7000 N/mm。 輸送帶接頭強(qiáng)度 我國(guó)輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的 50% 65%，國(guó)外達(dá)母帶的70% 75%。 - 5 - 托輥壽命 我國(guó)現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國(guó)外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國(guó)等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國(guó)輸送機(jī)托輥壽命為 2萬(wàn) h，國(guó)外托輥壽命 5 9萬(wàn) h，國(guó)產(chǎn)托輥壽命僅為國(guó)外產(chǎn)品的 30%40%。 輸送機(jī)減速器壽命 我國(guó)輸送機(jī)減速器壽命 2萬(wàn) h，國(guó)外減速器壽命 7 萬(wàn) h。 帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠 性差 19-21。 4 . 控制系統(tǒng)上差距 驅(qū)動(dòng)方式 我國(guó)為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國(guó)外傳動(dòng)方式多樣，如 BOSS 系統(tǒng)、 CST 可控傳動(dòng)系統(tǒng)等，控制精度較高。 監(jiān)控裝置 國(guó)外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器 PLC，開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢(xún)等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國(guó)輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來(lái)控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)等工作過(guò)程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒(méi) 有自動(dòng)臨近裝置，沒(méi)有故障診斷與查詢(xún)等。 輸送機(jī)保護(hù)裝置 國(guó)外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過(guò)滿堵塞、自動(dòng)灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開(kāi)發(fā)了很多新型監(jiān)測(cè)裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國(guó)基本處于空白。而我國(guó)現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉(cāng)保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。 1.2 課題任務(wù)及要求 1.2.1 課題背景和研究意義 隨著科學(xué)技 術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)傳送裝置制造行業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。傳送裝置的成套性，自動(dòng)化程度，定位精度和整體質(zhì)量都明顯提高，其應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大，尤其是我國(guó)制定了拉動(dòng)內(nèi)需的政策以后，傳送裝置制造業(yè)加快了發(fā)展。在我國(guó)，工廠內(nèi)流水 - 6 - 線生產(chǎn)方式還不完善，其主要原因是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，存在準(zhǔn)確性低，控制不穩(wěn)定，夾緊裝置設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，在生產(chǎn)線上一般需要人工管理，影響到生產(chǎn)進(jìn)度。雖然傳送裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)在制造業(yè)中不是核心技術(shù)問(wèn)題，但對(duì)我國(guó)生產(chǎn)流水線技術(shù)的進(jìn)步起著舉足輕重的作用。可以預(yù)計(jì)，今后 10 年內(nèi)，隨著世界制造業(yè)中心逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移，我 國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)必將按照現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)加快技術(shù)改造。大量采用高度自動(dòng)化的加工設(shè)備是工業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，并將促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)發(fā)生根本性的變革。 目前，低成本高自動(dòng)化傳送裝置已成為制造行業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)。它明顯區(qū)別于傳統(tǒng)的人工操作和先進(jìn)的導(dǎo)軌式傳送裝置 ，采用 高精度、 高效 率、自動(dòng)化高的傳送設(shè)備 技術(shù) 5,6。在傳送過(guò)程中上料裝置給輸送機(jī)自動(dòng)上料，在此過(guò)程中定位可靠，總偏移量小于 1cm，并且在傳輸烘烤過(guò)程中無(wú)需人工管理，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，運(yùn)作性能穩(wěn)定可靠，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 ，節(jié)約能源等方面均有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，自動(dòng) 化的應(yīng)用將在各行各業(yè)得到飛速的發(fā)展。 1.2.2 課題任務(wù) 1.設(shè)計(jì)一臺(tái)可應(yīng)用在微波干燥機(jī)上的薄板上料裝置。該裝置所上的材料為厚度2mm，長(zhǎng)度 800mm，寬度 300mm 的薄木板； 2.該裝置的上料效率為每小時(shí) 4000 片； 3.木板被上料前的狀態(tài)為摞在一起的堆垛狀態(tài)； 4.機(jī)械手應(yīng)用單片機(jī)或 PLC 控制。 1.2.3 課題所完成的主要工作 1.總體方案設(shè)計(jì)； 2.各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 3.各零部件計(jì)算與設(shè)計(jì)； 4.標(biāo)準(zhǔn)件的選用； 5.控制系統(tǒng)的電路原理圖。 2 總體方案的設(shè)計(jì) 2.1 總體方案的確定 方案 是采用履帶式運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，可以連續(xù)的進(jìn)行傳送運(yùn)輸作業(yè)，并且在運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行烘烤處理，同時(shí)在履帶鏈板均勻安裝隔離盒子，把木料放在隔離盒子里進(jìn)行傳送，使木板在傳送過(guò)程中更好的烘烤和方便上料，當(dāng)料盒口水平并到達(dá)上料位時(shí)，單片機(jī) - 7 - 根據(jù)不同的信號(hào)調(diào)用不同的子程序，來(lái)控制相應(yīng)的交流伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制履帶鏈的運(yùn)動(dòng)與停止。當(dāng)履帶鏈停止時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥動(dòng)作，水平氣缸伸出，完成上料。上料結(jié)束后，單片機(jī)控制電磁閥水平氣缸縮回的同時(shí)控制另一個(gè)電磁閥把料架提升到上料位。上料動(dòng)作完成后，單片機(jī)控制電機(jī)使履帶鏈運(yùn)動(dòng)。當(dāng)料箱到達(dá)下料位，料 箱傾斜，木料自動(dòng)滑下。 更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，上料機(jī)構(gòu) 如下圖 2.1 所示 。 傳送裝置如下圖 2.2 所示 。 圖 2.1 上料機(jī)構(gòu) 圖 2.2 傳送機(jī)構(gòu) 2.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇 目前機(jī)械手常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等多種方式，各種 - 8 - 驅(qū)動(dòng)方式有其自身的特點(diǎn)，在工業(yè)中液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用很廣泛，有些場(chǎng)合則同時(shí)采用多種驅(qū)動(dòng)方式，這都視不同工作的特點(diǎn)和要求所定。比較這些驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)，從中選出適合 上料裝置和傳送裝置 的驅(qū)動(dòng)方式。 一 液壓驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)有 : 1)驅(qū)動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力矩較大，臂力可達(dá) 100 公 斤 ； 2)速度反應(yīng)性較好。因?yàn)楸或?qū)動(dòng)件的速度快慢取決于油液的容積變化，所以當(dāng)不考慮油液的溫度變化時(shí)，被驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的滯后也幾乎沒(méi)有，而且液壓機(jī)構(gòu)的適量輕、慣性小，因此它的速度反應(yīng)性較好 ； 3)調(diào)速范圍較大，而且可以無(wú)級(jí)調(diào)速，易于適應(yīng)不同的工作要求 : 4)傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸收沖擊力，可以實(shí)現(xiàn)較頻繁而平穩(wěn)的換向 ； 5)在產(chǎn)生相同驅(qū)動(dòng)力條件下，液壓驅(qū)動(dòng)比其他驅(qū)動(dòng)方式體積小、重量輕、慣性小 ； 6)定位精度比氣動(dòng)高，但比電機(jī)低 ； 7)液壓系統(tǒng)的泄漏對(duì)機(jī)構(gòu)的工作穩(wěn)定性有一定的影響 ； 8)油液中如果混入氣體，將降低傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性，影響定位精度 (產(chǎn)生爬行 )； 9)油液的溫度和粘度變化影響傳動(dòng)性能。 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手多用于要求臂力較大而運(yùn)動(dòng)速度較低的工作場(chǎng)合。 二 氣壓驅(qū)動(dòng) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)有 : 1)通過(guò)調(diào)節(jié)氣流，就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速 ； 2)由于壓縮空氣粘性小，流速大，因此氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手動(dòng)作速度快 ； 3)壓縮空氣可從大氣中吸取，故動(dòng)力源獲得方便、價(jià)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(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送 ； 5)壓縮空氣的 壓縮性較大，因此使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差，定位精度較低， 而且壓縮空氣排到大氣中時(shí)噪聲較大，另外還須考慮潤(rùn)滑和防銹等 ； 耐壓縮空氣的工作壓力較低，致使機(jī)械手結(jié)構(gòu)較大。 因此，氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，常用于臂力小于 30公斤、運(yùn)動(dòng)速度較快以及高溫、 低溫、高粉塵等工作條件較惡劣的場(chǎng)合。 三 電機(jī)驅(qū)動(dòng) - 9 - 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按電機(jī)的功能可分為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和多態(tài)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等。各種電機(jī)系統(tǒng)的工作原理有很大的區(qū)別，性能上也存在著較大的差異。在這里，不對(duì)這些電機(jī)系統(tǒng) 作一一介紹。只是把電機(jī)驅(qū)動(dòng)與液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)做一個(gè)比較，從中得到結(jié)論。 電動(dòng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行距離及電機(jī)的脈沖當(dāng)量算出脈沖數(shù)，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，可達(dá)到非常高的位姿準(zhǔn)確度，這些都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)的，液壓與氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成機(jī)構(gòu)繁瑣，維護(hù)不方便，液壓源和氣壓源裝置體積大，對(duì)于 上料裝置 來(lái)說(shuō)也是一個(gè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于 上料裝置 所要求的速度精度，液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)也很難滿足。 在 減速 電機(jī)的選型上，考慮到 減速 電機(jī)品種規(guī)格較多，仔細(xì)分析它們的特點(diǎn)，來(lái)恰到好處的選擇。 常見(jiàn)減速電機(jī)的種類(lèi) 及特點(diǎn) 1） 蝸輪蝸桿減速機(jī)的主要特 點(diǎn)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(dòng)效率不高，精度不高。 2） 諧波減速電機(jī)的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。 3） 行星減速電機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。減速電機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī) .內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)減速電機(jī)的 輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的，普通的減速電機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動(dòng)比 。 減速箱（或叫齒輪箱）的用途有 : 1.加速減速 ,就是常說(shuō)的變速齒輪箱 . 2.改變傳動(dòng)方向 ,例如我們用兩個(gè)扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸 . 3.改變轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 .同等功率條件下 ,速度轉(zhuǎn)的越快的齒輪 ,軸所受的力矩越小 ,反之越大 . 4.離合功能 : 我們可以通過(guò)分開(kāi)兩個(gè)原本嚙合的齒輪 ,達(dá)到把發(fā)動(dòng)機(jī)與負(fù)載分開(kāi)的目的 .比如剎車(chē)離合器等 . 5.分配動(dòng)力 .例如我們可以用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī) ,通過(guò)齒輪箱主軸帶動(dòng)多個(gè)從軸 ,從而實(shí)現(xiàn)一 - 10 - 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)多個(gè)負(fù)載的功能 . 齒輪箱的工作原理： 齒輪箱是用來(lái)變速的，減速箱或者減速電機(jī)多是通過(guò)齒輪變速，原理一說(shuō)白了就是一個(gè)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(jī)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(dòng)方向。 綜上所述，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)提出的要求，本文 上料機(jī)構(gòu) 選擇氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式 ，傳送機(jī)構(gòu)選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。 2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)選擇 2.3.1 傳送機(jī)構(gòu)選擇 方案一 本 方案采用刮板式輸送機(jī)，該結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)， 能經(jīng)受住煤炭、矸石或其他物料的沖、撞、砸、壓等外力作用。能適應(yīng)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(jī)機(jī)身矮，便于安裝。 但該輸送機(jī)自動(dòng)上料實(shí)現(xiàn)困難。 圖 2.3 刮板式輸送機(jī) 方案二 本方案采用帶式輸送機(jī)， 帶式輸送機(jī)（皮帶輸送機(jī)）是功能齊全的輸送機(jī)種，既可直線輸送，又可傾斜、轉(zhuǎn)彎輸送，它是運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)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(jī)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(jìn)行 特殊 制造 ，所以不適合微波烘烤裝置。 圖 2.4 帶式輸送機(jī) - 11 - 方案三 本方案采用特殊制造的鏈板式輸送機(jī) ，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(jī)，以單片鋼板鉸接成環(huán)帶作為運(yùn)輸機(jī)的牽引和承載構(gòu)件承載面具有橫向隔片置于槽箱中驅(qū)動(dòng)環(huán)帶借隔片將煤刮運(yùn)輸出。它由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、張緊裝置、牽引鏈、板條、驅(qū)動(dòng)及改向鏈輪、機(jī)架等部分組成。在冶金、煤炭、化工、電力、機(jī)械制造及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其他工業(yè)部門(mén)中均得到了廣泛的應(yīng)用。 其特點(diǎn)如下： 1、適用范圍廣。除 粘度特別大的物料外，一般固態(tài)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(jī)（一般稱(chēng)為雙鏈有擋邊波浪型鏈板式輸送機(jī)）的生產(chǎn)能力可高達(dá) 1000t/h； 3、牽引鏈的強(qiáng)度高，可用作長(zhǎng)距離輸送； 4、輸送線路布置靈活。與帶式輸送機(jī)相比，鏈板式輸送機(jī)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(jī)的傾角可達(dá) 30 -35，彎曲半徑一般約為 5-8m； 5、在輸送過(guò)程中可進(jìn)行分類(lèi)、干燥、冷卻或裝配等各種工藝加工； 6、運(yùn)行平穩(wěn)可靠。 圖 2.4 履帶式輸送機(jī) 總述以上方 案，最終選定方案三，該方案簡(jiǎn)潔有效，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且比較適合自動(dòng)上料。 2.3.2 上料機(jī)構(gòu)選擇 方案一 本方案的主要特點(diǎn)是由鏈條傳動(dòng)。當(dāng)物料從上料機(jī)構(gòu)上面到達(dá)上料機(jī)構(gòu)前端時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈條帶動(dòng)上料機(jī)構(gòu)往前運(yùn)動(dòng)，把物料送到下一個(gè)工位。本方案的特點(diǎn)是物料必須有上面到達(dá)上料位置。 - 12 - 圖 2.5 鏈條上料機(jī)構(gòu) 圖 2.6 氣缸對(duì)重式上料機(jī)構(gòu) 方案二 本方案的主要特點(diǎn)是由兩個(gè)氣缸協(xié)調(diào)動(dòng)作來(lái)完成上料。當(dāng)上一個(gè)物料通過(guò)水平氣缸送出完成時(shí)，迅速把上料機(jī)構(gòu)收回，垂直氣缸通過(guò)滑輪組把料架 拉到下一個(gè)上料位。如此循環(huán)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 3 總體 計(jì)算 3.1 氣缸的選擇 3.1.1 垂直 氣缸選擇 對(duì)重 氣缸選擇型號(hào)為 CA240-U1I07-400，其具體參數(shù)為： 活塞直徑： 40mm 最大行程： 400 mm 壓力范圍： 0.1-4.2MP 受力計(jì)算：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，垂直氣缸 最大負(fù)重可達(dá) 120Kg,料架 重約為 15Kg 建立上部夾緊機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型：（圖 3-1） 符號(hào)說(shuō)明： f：摩擦力 Fn:氣缸提供的推力 - 13 - Fn :圓桿的支反力 Mg:機(jī)構(gòu)自身重力 F 機(jī)構(gòu)負(fù)重 本計(jì)算采用簡(jiǎn)化算法， 其中將機(jī)器人的重力作用 點(diǎn)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 ； fFM g (3-1) 所以： )(13 238.9)1512 0( Nf (3-2) 單側(cè)所受摩擦力 5.661213232 ； ff(3-3) 又： nFuf 查表得摩擦系數(shù) u=0.5 )(1 3 2 35.0 5.6 6 1 NufFF nn (3-4) 對(duì)氣缸進(jìn)行受力分析 （圖 3-2） ： 其中， )(1323 NFFnn (3-5) 圖 3-2 氣缸受力分析 建立平衡方程： aa FSPSPn 其中 S=0.02x0.02=0.0004 2M ， P 為大氣壓強(qiáng) 1.01x 510 Pa 所以： 0 0 0 4.0 1 3 2 30 0 0 4.01001.15S FSPP aan3.4Mpa4.2Mpa (3-6) 符合設(shè)計(jì)要求，型號(hào)選擇正確。 - 14 - 圖 3.3 腳架固定氣缸的型式、尺寸和質(zhì)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(dǎo)桿，增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了防止系統(tǒng)因氣缸偏置而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，所以采用兩個(gè)氣缸雙側(cè)布置。氣缸主要參數(shù)如下： 活塞直徑： 20mm 最大行程： 50 mm 壓力范圍： 0.1-0.7MP 計(jì)算當(dāng)氣缸達(dá)到極限壓力時(shí)（ P=0.7MPa）所產(chǎn)生的最大提升力 : ）（ NPSF 56002.0107.022 26 (3-7) 設(shè)計(jì)要求為 450N,符合設(shè)計(jì)要求。 3.2 導(dǎo)向桿的加工 安裝在基板上的垂直氣缸驅(qū)動(dòng) V 型定位架上下移動(dòng)，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(cè)分別設(shè)計(jì)一個(gè)導(dǎo)向桿，起到保證軸向定位作用。導(dǎo)向桿的直徑為 20，材料45 號(hào)鋼，加工工藝路線為鍛造 熱處理 機(jī)加 熱處理 精加工。 第一次熱處理應(yīng)該是正火處理或者是調(diào)質(zhì)處理 ,應(yīng)用較多的是調(diào)質(zhì)處理 .其主要作用是提高材料的機(jī)械性能 ,獲得綜合機(jī)械性能良好的索氏體組織 ,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(xì)化晶粒 。 第二次熱處理應(yīng)該是淬火處理 .一般的軸類(lèi) - 15 - 工件選用中頻淬火機(jī)床進(jìn)行表面感應(yīng)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(guī)熱處理 ,因?yàn)槠涮幚砗蟮淖冃瘟看?,不利于進(jìn)行精加工 . 3.3 軸承的校核 為了簡(jiǎn)便計(jì)算使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版） V3.0 進(jìn)行軸承設(shè)計(jì)，其校核過(guò)程如下表 表 1 6314 軸承的校核過(guò)程表 設(shè)計(jì) 參數(shù) 選擇軸 承型號(hào) 計(jì)算軸 承受力 計(jì)算當(dāng) 量動(dòng)載荷 校核軸 承壽命 Fr=0 N Fa=0N Ft=165N d1=70mm n=40r/min Lh=15000h L=860mm L1=245mm La=150 mm ft=1 潤(rùn)滑方式為油潤(rùn)滑 d=70 mm D=150 mm B=35mm C=12800 N Co=6650N nlimy=18000 r/min Fr1=82.5 N Fa1=0 N Fr2=82.5 N Fa2=0 N P1=123.75N P2=123.75 N 軸承工作溫度 T=120 軸承壽命 L10=1106609 (106 轉(zhuǎn) ) 軸承壽命 Lh=461087177h 經(jīng)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(chǎn)的直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，用于無(wú)限行程與圓柱軸配合使用。由于承載球與軸呈點(diǎn)接觸，故使用載荷小。鋼球以極小的磨擦阻力旋轉(zhuǎn)，從而能獲得高精度的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng) （圖 3-6） 。 直線軸承 是與淬火 導(dǎo)向軸 配合使用。作無(wú)限直線運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng) 負(fù)荷滾珠和淬火傳動(dòng)軸因?yàn)槭屈c(diǎn)接觸，容許載荷較小，但直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦阻力最小，精度高，運(yùn)動(dòng)快捷。 直線軸承廣泛用于電子設(shè)備，拉力試驗(yàn)機(jī)及數(shù)字化三維坐標(biāo)測(cè) 量設(shè)備等精密設(shè)備，以及多軸機(jī)床、沖床、工具磨床、自動(dòng)氣割機(jī)、打印機(jī)、卡片分選機(jī)、食品包裝機(jī)等工業(yè)機(jī)械的滑動(dòng)部件。 根據(jù)導(dǎo)向桿的尺寸，設(shè)計(jì)選用了 LM20L 32 80 型號(hào)的直線軸承，直線軸承內(nèi)徑為 20，外徑為 32，長(zhǎng)度為 80， 直線軸承是用在在軸上做軸向運(yùn)動(dòng)減少摩擦力的 。 - 16 - 圖 3.4 LM 直線軸承 3.5 鋼絲繩的計(jì)算 在工作時(shí)鋼絲繩所受的力為 F=mgu F=240N 鋼絲繩直徑由最大工作靜拉力確定，取鋼 絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度 1550t M P a d C S = mm44.10 9 3.02 4 0 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取最小破斷力為 7.49KN，公稱(chēng)直徑為 3mm 的鋼絲繩 3.6 減速電機(jī)的選擇 電機(jī)的種類(lèi)很多，本設(shè)計(jì)的控制需要有一定的精度，采用蝸輪減速電機(jī)作為動(dòng)力源可以很方便的實(shí)現(xiàn)控制。程序也容易實(shí)現(xiàn)。且蝸輪減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制，結(jié)合本設(shè)計(jì)的動(dòng)作不需要很大的轉(zhuǎn)速，選用較大的蝸輪減速電機(jī)來(lái)達(dá)到功率的要求。 電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器與 主動(dòng)軸相連，主動(dòng)軸帶動(dòng)整個(gè)傳送系統(tǒng)。通過(guò)控制電機(jī)的起停，配合上料裝置實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)。 1)選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式。按工作條件和要求，選用蝸輪減速 電機(jī)。 2） 選擇電動(dòng)機(jī)的容量。 本設(shè)計(jì)為實(shí)體設(shè)計(jì)，可以考慮適當(dāng)增加所需要的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，工作所需的 轉(zhuǎn)矩 Tw=200N.m.則電動(dòng)機(jī)所需的功率為 - 17 - 0 WTT 從電動(dòng)機(jī)至 門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng) 軸之間的傳動(dòng)裝置的總效率 為 =軸 承 聯(lián) 軸 器 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第二篇第十一章查得 軸 承=0.99， 聯(lián) 軸 器=0.99 則： = 0.98 020 . 2 0 . 4 . 0 . 9 8WTT N m N m T0=TW/ =200/0.98=204N.M 選取 蝸輪減速 電動(dòng)機(jī)，使 Tm (1 1 3) To 表 2 電機(jī)的 型號(hào)及安裝尺寸 根據(jù)蝸輪減速電機(jī)型號(hào)表，選取 YWG80-1.5-30型號(hào)的蝸輪減速電機(jī)。 由 安裝尺寸設(shè)計(jì)電機(jī)的安裝支撐 。電機(jī)的外形圖如圖 3.5所示 - 18 - 圖 3.5 電機(jī)的外形圖 3.7 立柱強(qiáng)度校核 問(wèn)題描述： 由于整個(gè)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(qiáng)度影響著整個(gè)系統(tǒng)的安全性。將立柱的材料選為 Q235，利用 SolidWorks2004 進(jìn)行校核分析。 簡(jiǎn)化模型： 圖 3.5 立柱力學(xué)模型 該立柱主要是支撐起整個(gè)傳送裝置和上料裝置的重量，其主要受到壓應(yīng)力。由于立柱是 100 100 8 的方形鋼管，所以校核強(qiáng)度還是十分有必要的。在下圖，經(jīng)過(guò)分析可以看到，立柱所受的最大應(yīng)力在與導(dǎo)軌的接觸面上，最大應(yīng)力為 9.627e+005N/m2， - 19 - 而材料的屈服應(yīng)力為 2.206e+008 N/m2，所以可以看出材料還沒(méi)有達(dá)到屈服極限， 所以應(yīng)該說(shuō)材料的強(qiáng)度還是足夠的。另外從圖 3.4-3（立柱應(yīng)變分析圖），也可以看到立柱的最大變形為 2.649e-003mm，所以說(shuō)變形很小，幾乎可以忽略不計(jì)。 圖 3.6 立柱應(yīng)力分析圖 圖 3.7 立柱應(yīng)變分析圖 - 20 - 4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 控制系統(tǒng)的選擇 控制器目前應(yīng)用較為廣泛的有 PC 機(jī)、 PLC 和單片機(jī)。以下為幾種方案的比較： 方案一： PC 機(jī) PC 機(jī)控制簡(jiǎn)單，控制可容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，達(dá)到很高的精度，且處理器反應(yīng)時(shí)間短，但與其它兩種控制方式相比較，價(jià)格最高，考慮到本次設(shè)計(jì)所需的精度要求， 選用 PC機(jī)的性?xún)r(jià)比最差。 方案二： PLC PLC 的編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序，維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)，可靠性高于繼電器控制裝置，體積小于繼電器控制器，數(shù)據(jù)可直接輸入管理計(jì)算機(jī)，成本可與繼電器裝置競(jìng)爭(zhēng)，擴(kuò)展方便，輸入可以是交流 115V。 方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī) 單片機(jī)具有小巧、低功耗、控制功能強(qiáng)、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于機(jī)電產(chǎn)品的控制，可以作為獨(dú)立的控制單元應(yīng)用于自動(dòng)設(shè)備。 單片機(jī)是在一塊硅片上集成了中央處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)。由于 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)的功能都是按工業(yè)控制要求而 設(shè)計(jì)的 ，常 用在工 業(yè)的檢 測(cè)、 控制裝 置中 ，因而 也稱(chēng) 為微控 制器（ Micro-Controller）或者嵌入式控制器（ Embedded-Controller）。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其他芯片無(wú)法比擬的 。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令，內(nèi)部含有存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)一些程序和數(shù)據(jù)。這也是單片機(jī)的到廣泛應(yīng)用的原因。本身帶有常用的 I/O 口，方便數(shù)據(jù)信息和控制信號(hào)的進(jìn)、出。 綜上所述，控制器選用單片機(jī)，其控制 簡(jiǎn)單可靠，且價(jià)位最低，空間尺寸小。 4.2 總體設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)欲采用實(shí)物按鈕控制，一是為了操作方便，二是經(jīng)濟(jì)方面的考慮，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)主要是為 工廠設(shè)計(jì)的，屬于工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域 。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作有： 水平氣缸 的伸縮， 垂直氣缸的 伸縮和 電機(jī)起停 等六個(gè)動(dòng)作，在控制的部分就需要有六個(gè)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn) 其人工操作和調(diào)整此外還需設(shè)置一個(gè)全自動(dòng)化按鈕 ， 每個(gè)按鈕獨(dú)立，這樣編寫(xiě)程序框架會(huì)很清楚明了。 - 21 - 本設(shè)計(jì) 用到 一個(gè) 電機(jī)，電源為