畢業(yè)設(shè)計(jì)----黑白棋子的識(shí)別與分揀輸送裝置的設(shè)計(jì)

1、<p>　　黑白棋子識(shí)別與分揀輸送裝置的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　物料的自動(dòng)分揀及輸送系統(tǒng)在汽車制造業(yè)、物流業(yè)及郵政系統(tǒng)等多個(gè)行業(yè)中廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)為黑白棋子的識(shí)別與分揀輸送裝置設(shè)計(jì)，在自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的作用下，待分揀棋子自A地出發(fā)，由傳輸帶輸送至B地；在B地利用光電傳感器進(jìn)行識(shí)別及分揀，由分揀裝置將分揀后的黑白棋子分

2、別送至不同的儲(chǔ)料箱。裝置的工作節(jié)拍用可編程邏輯控制器（PLC）控制。</p><p>　　本文是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作較全面的介紹和總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：黑白棋子識(shí)別；自動(dòng)分揀輸送；可編程邏輯控制器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The sorting and trans

3、portation automatically of raw material is wildly used in motor industry , logistics job and postal service system etc. This scheme introduced the design of the black-and-white chessman identing, sorting and transporting

4、 apparatus. At the hands of self-feeding apparatus, the sorting chessman departs from place A to place B through the given transmission line. When the sorting chessman arrives at place B, the sensor will identify and sor

5、ting them. And then, different raw mate</p><p>　　This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the whole design work.</p><p>　　Key words: the black-and-white chessman identing

6、;automatic sorting and transportation; programmable logic controller</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b

7、>　　1緒 論1</b></p><p><b>　　2方案設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)方案一3</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)方案二3</p><p>　　2.3設(shè)計(jì)方案三4</p><p><b>　　2.4方案比較5</b>

8、;</p><p>　　3最終采用方案的總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)的選擇與校核6</p><p>　　3.1.1自動(dòng)上料裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核6</p><p>　　3.1.2物料輸送裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核7</p><p>　　3.1.3分揀裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核7</p>

9、<p>　　4機(jī)械結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.1裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　4.2裝置零部件設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2.1轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2.2搖板傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.3軸承的選擇10</p>&

10、lt;p>　　4.4聯(lián)軸器的選擇11</p><p>　　4.4.1自動(dòng)上料裝置處聯(lián)軸器的選擇11</p><p>　　4.4.2物料輸送裝置處聯(lián)軸器的選擇12</p><p>　　4.4.3分揀裝置處聯(lián)軸器的選擇12</p><p>　　5可編程邏輯控制器（PLC）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)13</p><p>

11、　　5.1設(shè)計(jì)要求13</p><p>　　5.1.1控制功能13</p><p>　　5.1.2控制要求13</p><p>　　5.2控制設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.2.1控制分析13</p><p>　　5.2.2控制程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.3控制程序語(yǔ)句表

12、15</p><p><b>　　6結(jié) 論16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　致謝18</b></p><p><b>　　論文原創(chuàng)性聲明</b></p><p>&l

13、t;b>　　1緒 論</b></p><p>　　自動(dòng)分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的作業(yè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單描述如下：物流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過(guò)各種運(yùn)輸工具送來(lái)的成千上萬(wàn)種商品，在最短的時(shí)間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲(chǔ)位

14、或發(fā)送地點(diǎn)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運(yùn)送到指定地點(diǎn)（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺(tái)等），同時(shí)，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時(shí)，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲(chǔ)系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫(kù)的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫(kù)，將從不同儲(chǔ)位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點(diǎn)的不同運(yùn)送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺(tái)集中，以便裝車配送。 </p><p>　　自動(dòng)分揀系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能連續(xù)、大批量地分揀貨

15、物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實(shí)無(wú)人化。</p><p>　　自動(dòng)分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識(shí)別、接收和處理分揀信號(hào)，根據(jù)分揀信號(hào)的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點(diǎn)或按貨主的類別對(duì)商品進(jìn)行自動(dòng)分類。</p><p>　　分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號(hào)的商品經(jīng)過(guò)該裝置時(shí)，該裝置動(dòng)作，使改變?cè)谳斔脱b

16、置上的運(yùn)行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。</p><p>　　輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品魚貫通過(guò)控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。</p><p>　　分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸

17、送裝置滑向集貨站臺(tái)，在那里由工作人員將該道口的所有商品集中后或是入庫(kù)儲(chǔ)存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。</p><p>　　以上四部分裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)分揀系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要適用于一次性投資巨大、對(duì)商品外包裝要求高的場(chǎng)合。</p><p>　　分揀輸送是物流配送中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)顧客訂貨要求或配送中心送貨計(jì)劃，迅

18、速、準(zhǔn)確地將商品從儲(chǔ)位或其他區(qū)域揀出，并按照一定方式進(jìn)行分類、集中，等待配裝送貨的作業(yè)過(guò)程。</p><p>　　分揀輸送是配送中心作業(yè)中最繁鎖、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心。如今，商品經(jīng)濟(jì)逐步深入，社會(huì)需求呈現(xiàn)出向小批量、多品種方向發(fā)展的趨勢(shì)，配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，使得分揀輸送作業(yè)在配送中心作業(yè)的比重越來(lái)越大，而客戶對(duì)配送服務(wù)和質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。分揀輸送作業(yè)的速度和質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)

19、配送中心的信譽(yù)和服務(wù)水平，分揀系統(tǒng)的建設(shè)也成為配送中心非常重視的問(wèn)題之一。</p><p>　　黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置主要用于將混合在一起的黑白棋子識(shí)別分揀后按照指定路徑送至不同的儲(chǔ)料箱。該裝置是工業(yè)自動(dòng)分揀輸送系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)單例子。自動(dòng)分揀輸送系統(tǒng)不僅可將工人從單調(diào)繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，而且分揀正確率更高，在汽車裝配業(yè)、郵政系統(tǒng)及物流業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。</p><p>　　對(duì)黑白棋子識(shí)

20、別及分揀輸送裝置的設(shè)計(jì)要用到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件制造技術(shù)、電氣控制、微機(jī)原理、PLC技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、傳感器技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)。自動(dòng)分揀輸送系統(tǒng)的工作原理較為簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)給定的有限時(shí)間內(nèi)完成，而且包含設(shè)計(jì)內(nèi)容較全面，能夠使學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械專業(yè)較多的專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置的設(shè)計(jì)及模型制作，能夠使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律和過(guò)程，在專業(yè)應(yīng)用、創(chuàng)新能力和解決

21、實(shí)際問(wèn)題的能力方面得到全面提高。為進(jìn)一步走上工作崗位從事相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造、控制等工作奠定基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置在工作時(shí)，需要一個(gè)自動(dòng)上料裝置、傳輸裝置及分揀系統(tǒng)?；靵y的黑白棋子通過(guò)自動(dòng)上料裝置獲得定向排列，由傳輸系統(tǒng)按照生產(chǎn)要求的節(jié)拍和位置送至分揀系統(tǒng)處分揀，分揀系統(tǒng)將送來(lái)的黑白棋子分揀

22、后分至不同的儲(chǔ)料箱。</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)方案一</b></p><p>　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)上料，分揀輸送帶分揀方案其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　1、曲柄 2、推料滑塊 3、料斗 4、黑白棋子 5、供料道</p><p>　　6、傳輸帶 7、光電傳感器 8、滾筒 9、分揀

23、輸送帶 10、黑白棋子儲(chǔ)料箱</p><p>　　圖2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)上料，分路器分揀方案示意圖</p><p>　　從圖2.1中看出，其工作原理是：待分揀的黑白棋子從料斗進(jìn)入供料道，曲柄在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下帶動(dòng)滑塊在供料道中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使棋子按一定節(jié)拍順序供料；滾筒驅(qū)動(dòng)傳輸帶將棋子送至指定地點(diǎn)，并由此處傳感器進(jìn)行黑白分揀，傳感器的數(shù)據(jù)信息控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)分揀輸送帶，從而將黑白棋子分

24、別送至不同儲(chǔ)料箱。</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　錐形摩擦盤上料，分路器分揀方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　1、料斗 2、錐形摩擦盤 3、供料道 4、傳輸帶 5、傳感器</p><p>　　6、滾筒 7、分路器 8、黑色棋子 9、白色棋子

25、 10、儲(chǔ)料箱</p><p>　　圖2.2錐形摩擦盤上料，分路器分揀方案示意圖</p><p>　　由圖2.2中看出，其工作原理是：待分揀的黑白棋子裝進(jìn)料斗，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸及錐形摩擦盤轉(zhuǎn)動(dòng)，棋子在錐形摩擦盤的摩擦力及轉(zhuǎn)動(dòng)離心力作用下被送進(jìn)供料道，之后由滾筒帶動(dòng)傳輸帶將棋子送至指定地，此處的傳感器識(shí)別黑白棋子后驅(qū)動(dòng)分路器將黑白棋子分別送至不同的儲(chǔ)料箱。</p><p&

26、gt;<b>　　2.3設(shè)計(jì)方案三</b></p><p>　　漏斗上料，分揀機(jī)械手分揀方案其工作原理簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　1、滾筒 2、黑白棋子 3、料斗 4、傳輸帶 </p><p>　　5、光電傳感器 6、分揀機(jī)械手 7、分揀平臺(tái) 8、儲(chǔ)料箱</p><

27、p>　　圖2.3漏斗上料，分揀機(jī)械手機(jī)構(gòu)方案示意圖</p><p>　　其工作過(guò)程為：棋子由料斗靠自重落到傳輸帶上，滾筒帶動(dòng)傳輸帶將棋子送到分揀平臺(tái)處，由光電傳感器識(shí)別黑白棋子，之后用分揀機(jī)械手將棋子分別送至不同的儲(chǔ)料箱。</p><p><b>　　2.4方案比較</b></p><p>　　以上三種方案，從原理上說(shuō)都能完成設(shè)計(jì)任務(wù)書提

28、出的要求，但方案三中涉及對(duì)分揀機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造，考慮到設(shè)計(jì)時(shí)間、實(shí)際加工難度及維修費(fèi)用的影響，排除這種方案；方案一的工作效率不高，且已有現(xiàn)成模型，故綜合考慮決定選用方案二。下章將對(duì)最終采用方案進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。</p><p>　　3 最終采用方案的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)比較后選用第二種方案，即錐形摩擦盤上料，分路器分揀方案。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.2所示，黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置由下列

29、主要部件組成：自動(dòng)上料裝置、物料輸送裝置、分揀裝置、支架、底座和電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　為使總裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，采用上下結(jié)構(gòu)布局，其減速機(jī)構(gòu)均安置于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，即選用齒輪減速電動(dòng)機(jī)；為運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，在裝置各轉(zhuǎn)動(dòng)處均采用滾動(dòng)軸承支撐。</p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)的選擇與校核</p><p>　　3.1.1自動(dòng)上料裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核</p>

30、<p>　　查《工程力學(xué)》表3.1可知，橡膠與鑄鐵之間在無(wú)潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑時(shí)動(dòng)摩擦因數(shù)f=0.80</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　離心力</b></p><p>　　式中m=0.05Kg</p><p><b>　　r=50mm</b&g

31、t;</p><p><b>　　要想讓棋子拋出，則</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　為使自動(dòng)上料裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)體積小，初選電動(dòng)機(jī)為同步轉(zhuǎn)速60r/min的永磁低速同步電動(dòng)機(jī)。由《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》式12－10知</p><p>　　式中：T——自動(dòng)上料裝置靜負(fù)載轉(zhuǎn)

32、矩 0.9</p><p>　　n——自動(dòng)上料裝置工作轉(zhuǎn)速 60r/min</p><p>　　選擇功率為24W，型號(hào)為70TDYO60-1-2B的電機(jī)，參數(shù)如下：</p><p><b>　　額定功率：24W</b></p><p>　　額定轉(zhuǎn)速：60r/min</p><p><

33、b>　　最大轉(zhuǎn)矩：900m</b></p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩：850m</b></p><p>　　3.1.2物料輸送裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核</p><p>　　為使物料輸送的節(jié)拍方便控制，初選電動(dòng)機(jī)為同步轉(zhuǎn)速15r/min的永磁同步齒輪減速電動(dòng)機(jī)，由《電力與拖動(dòng)基礎(chǔ)》式12－9可知，所選電動(dòng)機(jī)的輸出功率為<

34、/p><p>　　式子中：F——傳輸帶靜阻力 0.5N</p><p>　　V——傳輸帶線速度 0.03m/s</p><p>　　η——滾筒傳遞效率 0.96</p><p>　　考慮到電機(jī)體積及安裝方便，選擇型號(hào)為70TDY4J4的電機(jī)，其基本參數(shù)如下：</p><p><b>　　輸入功率：24W&l

35、t;/b></p><p>　　輸出轉(zhuǎn)速：15r/min</p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩：290</b></p><p>　　3.1.3分揀裝置的電動(dòng)機(jī)選擇與校核</p><p>　　考慮到電動(dòng)機(jī)啟停及正反轉(zhuǎn)較頻繁，且轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不大，初選同步轉(zhuǎn)速為10r/min的永磁同步齒輪減速電動(dòng)機(jī)。</p>

36、<p>　　因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)控制分路搖板的左右擺，所負(fù)載扭矩很小，因此，選擇型號(hào)為70TDY4J6的電機(jī)，其參數(shù)如下：</p><p><b>　　輸入功率：24W</b></p><p>　　輸出轉(zhuǎn)速：10r/min</p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩：435</b></p><p>　　4

37、 機(jī)械結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　黑白棋子識(shí)別與分揀輸送機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)如圖4.1.1所示</p><p>　　圖4-1黑白棋子識(shí)別與分揀輸送機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　各主要組成部分的結(jié)構(gòu)特征如下：</p><p><b>　?。?）自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)&l

38、t;/b></p><p>　　采用料斗式自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，工件可成批放入料斗內(nèi)，工件可自動(dòng)定向，并以一定的相對(duì)位置自動(dòng)地落到加工地點(diǎn)，從工件的定向排列到送料至加工地點(diǎn)全部可以自動(dòng)完成。這種機(jī)構(gòu)適用于形狀簡(jiǎn)單、重量不大，但批量大、生產(chǎn)率很高的工件。黑白棋子剛好符合這種情況。</p><p>　　為配合錐形轉(zhuǎn)盤工作，料斗采用圓形設(shè)計(jì)，如附圖。出料道可采用T型槽與料斗連接，或者焊接亦可。料斗

39、用螺釘固定在料斗支架上。錐形轉(zhuǎn)盤與轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸用螺紋連接，用推力球軸承支撐；轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸用聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后驅(qū)動(dòng)錐形轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而起到物料自動(dòng)上料功能。</p><p><b>　　主要零件功能：</b></p><p>　　圓柱形料斗：存放散亂的棋子，調(diào)劑棋子供需平衡</p><p>　　錐形轉(zhuǎn)盤：使棋子從散亂的狀態(tài)下獲得定向排列

40、以保證棋子在送料過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)是規(guī)則的，并按照生產(chǎn)的節(jié)拍和位置送到工作地點(diǎn)去。</p><p><b>　?。?）物料輸送裝置</b></p><p>　　黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置的物料輸送裝置采用滾筒傳輸帶輸送,滾筒支架用螺釘固定在小底板上，滾筒固定在滾筒支架上，電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與滾筒軸相連，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)傳輸帶向前運(yùn)行。為防止黑白棋子滑出傳輸帶，在傳輸帶兩側(cè)加設(shè)輸

41、料擋板。為保證傳輸效率及流程正常工作，要求傳輸帶有一定張緊度。</p><p><b>　?。?）分揀裝置</b></p><p>　　分揀裝置是黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置的重要組成部分，其機(jī)械部分主要由分路器、分路器擋板、分路搖板及搖板傳動(dòng)軸等組成。當(dāng)黑白棋子被光電傳感器識(shí)別后，識(shí)別信息通過(guò)PLC控制電動(dòng)機(jī)軸正反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器和搖板傳動(dòng)軸相連，搖板傳動(dòng)軸通過(guò)

42、平鍵與分路搖板相連，通過(guò)分路搖板的左右擺將黑白不同顏色的棋子分送至不同的儲(chǔ)料倉(cāng)。</p><p><b>　?。?）大底座</b></p><p>　　黑白棋子識(shí)別與分揀輸送裝置的大底座用鑄鐵制成。電動(dòng)機(jī)、小底座支架均用螺釘固定在大底座上。</p><p>　　4.2裝置零部件設(shè)計(jì)</p><p>　　組成黑白棋子識(shí)別及

43、分揀輸送裝置的主要機(jī)械零部件設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　4.2.1轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）材料選擇</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)軸在常溫大氣中使用，它主要傳遞扭矩，軸頸承受有摩擦，有時(shí)承受一定的沖擊載荷或過(guò)量載荷，故要求材料具有較高強(qiáng)度、疲勞極限、塑性和韌性，即要求具有良好的綜合力學(xué)性能。綜合考慮后選擇3

44、5鋼，為消除內(nèi)應(yīng)力作正火處理。</p><p><b>　　（2）強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)于只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式子14-1知，其強(qiáng)度條件為</p><p>　　式子中： 為軸的扭切應(yīng)力，；</p><p>　　T為轉(zhuǎn)矩，N?mm;</p><p>　　為抗扭

45、截面系數(shù)，,對(duì)圓截面軸,</p><p>　　P為傳遞的功率，KW；</p><p>　　N為軸的轉(zhuǎn)速，60r/min;</p><p>　　d為軸的直徑，20mm;</p><p>　　[]為許用扭切應(yīng)力，20～30</p><p><b>　　， 故安全</b></p>&

46、lt;p>　　4.2.2搖板傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）材料選擇</b></p><p>　　搖板傳動(dòng)軸在常溫大氣下使用，它主要傳遞扭矩，軸頸承受有摩擦，有時(shí)承受一定的沖擊載荷或過(guò)量載荷，故要求材料具有較高強(qiáng)度、疲勞極限、塑性和韌性，即要求具有良好的綜合力學(xué)性能。綜合考慮后選擇35鋼。</p><p><b>

47、;　　（2）強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)于只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式子14-1知，其強(qiáng)度條件為</p><p>　　式子中： 為軸的扭切應(yīng)力，；</p><p>　　T為轉(zhuǎn)矩，N?mm;</p><p>　　為抗扭截面系數(shù)，,對(duì)圓截面軸,</p><p>　　P為傳遞的功率，KW

48、；</p><p>　　N為軸的轉(zhuǎn)速，10r/min;</p><p>　　d為軸的直徑，20mm;</p><p>　　[]為許用扭切應(yīng)力，20～30</p><p><b>　　， 故安全</b></p><p><b>　　4.3軸承的選擇</b></p&g

49、t;<p>　　與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小、啟動(dòng)靈敏、效率高、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便和易于互換等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，所以選用滾動(dòng)軸承。</p><p>　　就承載能力而言，在同樣外形尺寸下，滾子軸承的承載能力約為球軸承的1.5～3倍。所以，在載荷較大或有沖擊載荷的時(shí)候宜采用滾子軸承。但當(dāng)軸承內(nèi)徑d≤20mm時(shí)，滾子軸承和球軸承的承載能力已相差不多，而球軸承的價(jià)格一般低于滾子軸承，所以優(yōu)先選用球軸承。<

50、;/p><p>　　根據(jù)軸承的受力情況、軸頸尺寸大小及軸的轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-1，表6-8做如下選擇</p><p>　　錐形轉(zhuǎn)盤下部選用推力球軸承，型號(hào)為51204，它的有關(guān)參數(shù)如下：</p><p>　　表4-1錐形轉(zhuǎn)盤下部選用推力球軸承有關(guān)參數(shù)</p><p>　　滾筒與滾筒支架連接處、搖板傳動(dòng)軸與分路器連接處選用深溝球軸

51、承，型號(hào)為6004，其相關(guān)參數(shù)如下：</p><p>　　表4-2滾筒與支架、搖板傳動(dòng)軸與分路器的連接處選用深溝球軸承有關(guān)參數(shù)</p><p><b>　　4.4聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　4.4.1自動(dòng)上料裝置處聯(lián)軸器的選擇</p><p><b>　　（1）選擇類型</b><

52、/p><p>　　為了緩和沖擊和減輕振動(dòng)，選用彈簧套柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償兩軸線相對(duì)偏移和減振緩沖能力，適用于安裝底座剛性好，沖擊載荷不大的中、小功率軸系傳動(dòng)，可用于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。工作溫度為-20℃～+70℃。</p><p><b>　?。?）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式子14-1知，轉(zhuǎn)

53、矩</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表17-1查得，工作機(jī)為轉(zhuǎn)矩變化很小的機(jī)械時(shí)，工作情況系數(shù),故計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　?。?）確定型號(hào)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-5選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT3。它的公稱轉(zhuǎn)矩為31.5，許用轉(zhuǎn)速為6300r/min，允許的軸孔直徑在16mm～22mm之間。&l

54、t;/p><p>　　4.4.2物料輸送裝置處聯(lián)軸器的選擇</p><p><b>　?。?）選擇類型</b></p><p>　　為方便傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，選用凸緣聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器不具備徑向、軸向和角向的補(bǔ)償性能，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，適用于兩軸對(duì)中精度良好的一般軸系傳動(dòng)。</p><p><

55、;b>　?。?）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式子14-1知，轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表17-1查得，工作機(jī)為輸送機(jī)時(shí)，工作情況系數(shù)故計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　?。?）確定型號(hào)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-2選取凸

56、緣聯(lián)軸器GYS2。它的公稱轉(zhuǎn)矩為63，許用轉(zhuǎn)速為10000r/min，允許的軸孔直徑在20mm～24mm之間。</p><p>　　4.4.3分揀裝置處聯(lián)軸器的選擇</p><p><b>　?。?）選擇類型</b></p><p>　　為滿足正反向變化多、啟動(dòng)頻繁的條件，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器適用于連接兩同軸線的傳動(dòng)軸系，并具有補(bǔ)償兩

57、軸相對(duì)位移和緩和沖擊、吸收振動(dòng)的性能。工作溫度在-20℃～+70℃之間。</p><p><b>　　（2）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式子14-1知，轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表17-1查得，工作機(jī)為轉(zhuǎn)矩變化中等的機(jī)械時(shí)，工作情況系數(shù)，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p><

58、b>　　（3）確定型號(hào)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-7選取彈性柱銷聯(lián)軸器LX1。它的公稱轉(zhuǎn)矩為250，許用轉(zhuǎn)速為8500r/min，允許的軸孔直徑在12mm～24mm之間。</p><p>　　5 可編程邏輯控制器（PLC）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1設(shè)計(jì)要求</b><

59、;/p><p><b>　　5.1.1控制功能</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟停及正反轉(zhuǎn)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)黑白棋子識(shí)別及分揀輸送裝置的相關(guān)功能。</p><p><b>　　5.1.2控制要求</b></p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，錐形轉(zhuǎn)盤開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)；經(jīng)過(guò)5秒后，傳輸帶開(kāi)始動(dòng)作；當(dāng)傳感

60、器檢測(cè)到“黑色”信號(hào)時(shí)，分路搖板左擺，碰到分路器左側(cè)行程開(kāi)關(guān)1停止；當(dāng)傳感器檢測(cè)到“白色”信號(hào)時(shí)，分路搖板右擺，碰到分路器右側(cè)行程開(kāi)關(guān)2停止。</p><p>　　按下停止按鈕后，錐形轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)；經(jīng)過(guò)5秒后，傳輸帶停止動(dòng)作，同時(shí)分路搖板停止動(dòng)作。</p><p><b>　　5.2控制設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.2

61、.1控制分析</b></p><p>　　分析控制要求，可以確定主要有自動(dòng)上料裝置處和物料傳輸裝置處的電動(dòng)機(jī)的順序啟?？刂?、分揀裝置處的電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制兩種控制。</p><p>　　在控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先完成控制要求分析，明確控制對(duì)象及控制目的，然后繪制各個(gè)控制的控制邏輯，完成邏輯設(shè)計(jì)后，可寫出指令表，也可在用軟件編程時(shí)，通過(guò)特定鍵由邏輯圖直接轉(zhuǎn)換成指令表。<

62、/p><p>　　本控制系統(tǒng)采用歐姆龍CPM1A系列可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行控制。</p><p>　　5.2.2控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）確定PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配</p><p>　　由控制要求分析可知，輸入元件有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、感應(yīng)黑色傳感器、感應(yīng)白色傳感器、左限位開(kāi)關(guān)1和右限位開(kāi)關(guān)2；輸出元件有自動(dòng)上料裝置處電動(dòng)

63、機(jī)1、物料輸送裝置處電動(dòng)機(jī)2、分揀裝置處電動(dòng)機(jī)3左轉(zhuǎn)繼電器和右轉(zhuǎn)繼電器組成。該P(yáng)LC的I/O分配如表5-1：</p><p>　　表5-1 PLC的I/O分配表</p><p><b>　?。?）梯形圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)控制要求分析設(shè)計(jì)PLC控制程序梯形圖如下：</p><p>　　5.3控制程序語(yǔ)句

64、表</p><p>　　LD 00000</p><p>　　OR 20001</p><p>　　AND NOT 00001</p><p>　　OUT 20001</p><p>　　LD 20001</p><p&g

65、t;　　TIM 001</p><p><b>　　#0050</b></p><p>　　LD TIM001</p><p>　　OUT 20002 (順序啟?？刂?</p><p>　　LD 00002</p><

66、;p>　　OR 20003</p><p>　　AND NOT 00004</p><p>　　AND NOT 20004</p><p>　　OUT 20003</p><p>　　LD 00003</p><p>　　OR

67、20004</p><p>　　AND NOT 00005</p><p>　　AND NOT 20003</p><p>　　OUT 20004 （正反轉(zhuǎn)控制）</p><p>　　END(01) (程序結(jié)束)</p><p>

68、<b>　　6結(jié) 論</b></p><p>　　通過(guò)光電傳感器識(shí)別黑白棋子，再利用PLC控制整個(gè)識(shí)別與分揀輸送過(guò)程。在實(shí)際使用時(shí)，亦可以通過(guò)PLC控制各個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)工作頻率。光電傳感器與PLC的配合使用，使得分揀正確率更高，工作效率也更高。</p><p>　　本文還有許多的不足之處，主要有以下兩點(diǎn)：</p><p>　?。?）由于物

69、料識(shí)別與分揀輸送所具有的多樣性，以及要考慮電氣控制、機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及通信技術(shù)等多方面的因素，因此，理論分析的深度不夠；</p><p>　?。?）在實(shí)際工作中未能進(jìn)行更深層次的研究。</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)內(nèi)容的發(fā)展前景，我有以下看法：</p><p>　?。?）物料自動(dòng)識(shí)別及分揀輸送系統(tǒng)在郵政、汽車零部件制造和物流等多個(gè)行業(yè)使用越來(lái)越廣泛，因此，對(duì)它的深入分

70、析研究是相當(dāng)必要的。</p><p>　?。?）隨著科技的發(fā)展，各種新型電子器件和設(shè)備的出現(xiàn)必將為工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程提供良好的硬件基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黃繼昌.實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè).北京：人民郵電出版社，1995</p><p>　　[2] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)

71、.北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[3] 陳傳堯.工程力學(xué).北京：高等教育出版社，2006</p><p>　　[4] 楊可楨.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[5] 楊文煥.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[6] 周軍.電氣控制及PLC.北京：

72、機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[7] 盧志文.工程材料及成形工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[8] 張立勛.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[9] 孫波.機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[10] 劉涳.電

73、氣及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[11] 大熊 繁.機(jī)器人控制.北京：科學(xué)出版社，2002</p><p>　　[12] 雨宮好文.機(jī)器人控制入門.北京：科學(xué)出版社，2000</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　美好的日子總是短暫的，畢業(yè)在

74、即，我們?cè)诖髮W(xué)生活的最后一段時(shí)間完成了綜合性的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)老師的辛勤指導(dǎo)和自身的努力，我們對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容從不了解到理解并掌握。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)小組的成員互相學(xué)習(xí)，刻苦認(rèn)真，遇到不懂的互相討論，彼此幫助很大，收獲也很多。</p><p>　　本論文是在老師的精心指導(dǎo)下完成的。在課題進(jìn)展過(guò)程中，老師一直給予我認(rèn)真細(xì)致的指導(dǎo)幫助，引導(dǎo)并啟發(fā)我如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如何找到解決問(wèn)題的思路。半年中，老師認(rèn)真細(xì)