第一篇：論衣物處理裝置的設(shè)計(jì)論文

整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

該設(shè)備由機(jī)械分系統(tǒng)和電子控制分系統(tǒng)兩大部分組成，并通過這兩個(gè)分系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)運(yùn)動(dòng)流程。

1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械系統(tǒng)由衣物輸送裝置、衣物折疊裝置和自動(dòng)卸衣衣架組成。整體機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建模如圖1所示。衣物輸送裝置如圖2所示，該裝置的輸送功能由一個(gè)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)單繩升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)衣物在水平平面中的平移運(yùn)動(dòng)，將衣物在水平位置上移動(dòng)到折疊裝置的工作區(qū)域內(nèi)。系統(tǒng)在該機(jī)構(gòu)中裝配有一直流剎車減速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。單繩升降機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)衣物和與其相連的同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，將衣物在豎直位置上移動(dòng)到折疊裝置的工作區(qū)域內(nèi)。系統(tǒng)在該機(jī)構(gòu)中裝配有一直流減速電機(jī)。為了避免在靜定狀態(tài)下電機(jī)因所提升物體的自重載荷對(duì)電機(jī)造成的損壞，同時(shí)為了防止電機(jī)在斷電后由于慣性作用繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而導(dǎo)致豎直方向上的定位出現(xiàn)偏差，該裝置選用直流剎車減速電機(jī)，即在電動(dòng)自行車中常用的電磁制動(dòng)功能［6］。與常用的減速電機(jī)相比，剎車減速電機(jī)多了一組用于控制電磁鐵制動(dòng)器的信號(hào)線。當(dāng)該信號(hào)線上的電流信號(hào)中斷時(shí)，制動(dòng)器自動(dòng)抱死，使電機(jī)立即停止工作，使得輸送裝置在豎直平面上定位準(zhǔn)確。衣物折疊裝置位于衣物輸送裝置的一邊，一側(cè)導(dǎo)軌的正下方。衣物折疊裝置如圖3所示，該裝置的主體部分是一個(gè)可以在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的箱體。箱體的上表面由5塊可以繞固定軸旋轉(zhuǎn)的塑料板組成。在箱體的后側(cè)面上有兩個(gè)夾子，用來使衣物與衣架脫離并且與薄板緊貼。工作時(shí)，衣物位于薄板上。該裝置通過板子的翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)衣物的折疊。在折疊完成后，位于中間的兩塊薄板向下旋轉(zhuǎn)，衣物自然落入位于折疊裝置下方的收集裝置中。該裝置的疊衣功能由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了箱體的翻轉(zhuǎn)，搖桿與箱體固定連接，曲柄由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在搖桿的第一個(gè)極限位置時(shí)，箱體與水平面呈45°夾角，接收由輸送機(jī)構(gòu)傳來的衣物。在該搖桿到達(dá)的第2個(gè)極限位置時(shí)，箱體近似水平，開始疊衣工作。曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了薄板的翻轉(zhuǎn)。系統(tǒng)在薄板下裝上兩根平行導(dǎo)軌（如圖4所示），用滑塊將導(dǎo)軌與搖桿連接在一起，實(shí)現(xiàn)了衣板180°正反翻轉(zhuǎn)。衣架兩桿采用類似天線的伸縮機(jī)構(gòu)，中間有繞線的軸，用線細(xì)一端連在衣桿頂端，一端連在繞線軸上。當(dāng)衣架與箱體接觸時(shí)，繞線軸伸出的手柄與箱體上的電機(jī)在同一平面內(nèi)。電機(jī)帶動(dòng)繞線軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使系在桿件兩端的棉線帶動(dòng)兩側(cè)衣桿向里收縮，直至橫向長(zhǎng)度小于衣領(lǐng)大小，之后衣物傳輸裝置帶動(dòng)衣架與衣物脫離。

2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該裝置使用時(shí)序控制與傳感器控制兩種控制相結(jié)合的方式。系統(tǒng)采用DSPC2000嵌入式開發(fā)平臺(tái)［7—11］，32位架構(gòu)，主頻高達(dá)150MHz，可以滿足實(shí)時(shí)控制應(yīng)用需求。該裝置使用的DSP控制系統(tǒng)輸出8路獨(dú)立的脈沖寬頻調(diào)制（PWM）信號(hào)，可以獨(dú)立控制8路電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。這8路信號(hào)通道控制衣物傳送裝置對(duì)負(fù)責(zé)提升的直流剎車減速電機(jī)、負(fù)責(zé)同步帶轉(zhuǎn)動(dòng)的直流電機(jī)、衣物折疊裝置上裝的負(fù)責(zé)箱體翻轉(zhuǎn)和薄板翻折的電機(jī)和負(fù)責(zé)中間板開合的電機(jī)進(jìn)行時(shí)序控制。同時(shí)，在衣物傳輸裝置上裝有一個(gè)測(cè)距傳感器，便于對(duì)衣物在導(dǎo)軌上的位置進(jìn)行定位。在衣物折疊裝置的箱體后側(cè)面上裝有一限位開關(guān)，當(dāng)夾子和箱體接近時(shí)，開關(guān)閉合，接通在箱體后側(cè)面的電機(jī)，使得與之相連的衣架的繞線軸轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)的流程如圖5所示。具體的步驟如下：當(dāng)掛有衣物的衣架到達(dá)與固定在傳輸裝置上的測(cè)距傳感器附近一定距離內(nèi)時(shí)，傳感器將這一信號(hào)傳給DSP。在接收到信號(hào)后，DSP在一定時(shí)間內(nèi)向負(fù)責(zé)箱體翻轉(zhuǎn)的電機(jī)輸出電壓信號(hào)，使箱體由水平位置旋轉(zhuǎn)到與水平面夾角45°的位置。到達(dá)位置后，箱體保持該位置一段時(shí)間。與此同時(shí)，衣架繼續(xù)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，直到衣架與箱體的上邊緣平齊，衣物自然攤在箱體的5塊薄板上。然后，兩個(gè)夾子翻轉(zhuǎn)，夾住衣服。在夾衣服的同時(shí)，夾子與箱體側(cè)板接近，閉合行程開關(guān)，接通位于箱體側(cè)板上的電機(jī)。電機(jī)帶動(dòng)與之接觸的繞線軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，使衣架收縮。在一定時(shí)間后，夾子松開，與箱體側(cè)板遠(yuǎn)離，斷開行程開關(guān)，箱體側(cè)板上的電機(jī)停止工作。在衣物輸送機(jī)構(gòu)上的電機(jī)再次啟動(dòng)，使衣架與箱體和衣服完全脫離。同時(shí)，負(fù)責(zé)箱體的電機(jī)反轉(zhuǎn)，使箱體回復(fù)水平狀態(tài)。然后，疊衣裝置上的左、右、下板依次翻折，完成折疊動(dòng)作。最后，分為左、右兩部分的中板向下開啟，衣服自然落入箱體正下方的收集裝置中。

系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制

經(jīng)分析，該衣物處理裝置的協(xié)調(diào)控制主要在于輸送裝置和衣架的協(xié)調(diào)控制。這個(gè)關(guān)系如果處理不好，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)無法順利進(jìn)行。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，由于輸送裝置上的同步帶進(jìn)行的是間歇性的運(yùn)動(dòng)，如果同步帶的停止和再啟動(dòng)時(shí)間沒有掌握好，有可能導(dǎo)致衣架沒有進(jìn)入疊衣區(qū)域，或者無法順利實(shí)現(xiàn)衣架與衣服的脫離。因此，該協(xié)同控制中必須解決同步帶停止與再啟動(dòng)2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的確定問題。因?yàn)榕c這兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間間隔是固定的，研究者只需要準(zhǔn)確地知道同步帶停止的時(shí)刻，就可以確定再啟動(dòng)的時(shí)刻。該裝置使用測(cè)距傳感器所提供的距離參數(shù)來確定同步帶停止的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制，傳感器把距離參數(shù)傳給控制器。當(dāng)該參數(shù)小于一固定參數(shù)時(shí)，停止同步帶，便可以實(shí)現(xiàn)精確控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)距離為2。5cm時(shí)停止同步帶，能夠達(dá)到最好的效果。

試驗(yàn)與分析

本研究的試驗(yàn)把衣物平整度作為評(píng)價(jià)疊衣效果的指標(biāo)。本研究把由該裝置處理的衣物與手工處理的衣物各放在一處，請(qǐng)來20位不了解兩組衣物處理過程的參與者，要求他們選出平整度更好的一組衣物。結(jié)果有12人認(rèn)為手工折疊后的衣物的平整度較好，8人認(rèn)為機(jī)械折疊后衣物的平整度較好。因此，可以認(rèn)為手工折疊與機(jī)器折疊的效果基本相同。為了檢驗(yàn)自動(dòng)衣物處理裝置的工作效率，本研究進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)。經(jīng)過多次測(cè)驗(yàn)，該裝置完成整個(gè)流程用時(shí)30s，而疊衣過程僅用時(shí)8s。疊衣的效果與人工疊衣的效果相同。

結(jié)束語

自動(dòng)衣物處理裝置是一個(gè)符合市場(chǎng)要求和家居生活的機(jī)電設(shè)備。本研究基于DSP開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)收疊衣系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)備可以初步代替人工進(jìn)行收衣疊衣的工作，為服裝處理的自動(dòng)化和機(jī)械化提供了一種新的實(shí)現(xiàn)方法。目前，該裝置能處理一定尺寸范圍內(nèi)的衣物。在下一階段，本研究將著重提高該裝置的通用性，使其能夠處理尺寸特殊或者樣式特殊的衣物。同時(shí)，以提高折疊衣物的平整度為目標(biāo)進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。

第二篇：抽油機(jī)論文：抽油機(jī)載荷模擬裝置的設(shè)計(jì)

抽油機(jī)論文：抽油機(jī)載荷模擬裝置的設(shè)計(jì)

【中文摘要】在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展中,保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源越來越引起每個(gè)人的關(guān)注,并且已有很多國(guó)家上升到了政治的高度,如我國(guó)在“十一五”規(guī)劃中已明確提出節(jié)能減排的目標(biāo)。在此大環(huán)境下,耗能大戶——油田機(jī)械紛紛身先士卒。本課題是為了通過對(duì)建立的游梁式抽油機(jī)載荷模擬裝置的模擬,進(jìn)而得到抽油機(jī)在近似實(shí)際工況下的各種數(shù)據(jù),從而方便于游梁式抽油機(jī)節(jié)能方案的改進(jìn)。本文采用了虛擬制造的方法,通過對(duì)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行建模、裝配、最后導(dǎo)入Adams虛擬環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,利用現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。本課題的研究?jī)?nèi)容如下：首先：簡(jiǎn)要分析了抽油機(jī)載荷模擬裝置的與現(xiàn)狀,重點(diǎn)分析了抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷(包括類型及其特性)和抽油機(jī)懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并通過了Adams的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,對(duì)其運(yùn)動(dòng)有更形象的了解；通過matlab進(jìn)行計(jì)算,使其從理論上得到了驗(yàn)證。其次：分析現(xiàn)有的載荷模擬方案及其各模擬裝置的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而提出了自己的改進(jìn)方案,并通過比較得出可行的最終方案：飛輪和磁粉離合器、磁粉制動(dòng)器共同控制的載荷模擬方案。然后：根據(jù)確定的方案進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)、選型。包括拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、磁粉離合器、磁粉制動(dòng)器...【英文摘要】Along with the development of society, environment protection and energy saving,which have been risen to a political level in many countries, are attracting

everyone’s attention.For example, our government has made clear in the eleventh five-year development guidelines the goal of conserving energy and reducing emission.Under this condition, pumping unit used in oil-field, which consumes a lot of energy are innovating for less energy consumption.By simulating the load simulator of beam-pumping unit, t...【關(guān)鍵詞】抽油機(jī) 載荷模擬 選型 仿真

【英文關(guān)鍵詞】Pumping Units Load Simulation Model Choosing Simulation 【目錄】抽油機(jī)載荷模擬裝置的設(shè)計(jì)4-5Abstract5-6

中文摘要

1.1 課題

第1章 引言9-14研究的背景9-1111-1

21.2 抽油機(jī)載荷模擬的研究現(xiàn)狀

第2章 常規(guī)型游梁式2.2 抽油機(jī)示功圖

2.3.1 抽油機(jī)1.3 主要研究?jī)?nèi)容12-1

42.1 概述14-15抽油機(jī)14-3015-172.3 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷分析17-20

2.3.2 抽油機(jī)懸點(diǎn)動(dòng)載荷懸點(diǎn)靜載荷17-1818-19規(guī)律20-2424-27結(jié)29-3030-382.3.3 摩擦載荷19-202.4 抽油機(jī)懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)

2.5 基于ADAMS的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析2.6 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的傳遞轉(zhuǎn)換27-29第3章 抽油機(jī)載荷模擬原理與方案3.1 抽油機(jī)載荷模擬方案分析30-3

53.1.2 斜面重物加載31-32

3.1.1 吊3.1.3 2.7 小掛重物加載30-

31電阻尼加載32加載33(一)33-34(二)34-35

3.1.4 水井模擬加載32-333.1.5 液壓3.1.6 磁粉制動(dòng)器、磁粉離合器加載3.1.7 磁粉制動(dòng)器、磁粉離合器加載3.2 抽油機(jī)載荷模擬方案35-37

3.2.1 載

3.3 荷模擬方案A35-36小結(jié)37-3838-61選擇38-39

3.2.2 載荷模擬方案B36-37

第4章 載荷模擬裝置部件的選型4.1 驅(qū)動(dòng)裝置的選型38-40

4.1.1 拖動(dòng)電機(jī)的4.2 加4.2.2

4.1.2 飛輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇39-40

4.2.1 飛輪的選擇40-42

4.2.3 磁粉離合器的選型載裝置的選型40-46磁粉制動(dòng)器的選型42-4444-464.3 扭矩傳感器的選型46-484.4 其他傳動(dòng)部

4.4.2 件的選型48-59軸的設(shè)計(jì)55-5960-61

4.4.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核48-554.5 聯(lián)軸器的選擇59-60

4.6 小結(jié)5.1 建立仿第5章 載荷模擬裝置的仿真61-72

5.2 模型在ADAMS中的仿真真所需模型61-6262-69結(jié)71-725.5 仿真數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比69-71第6章 總結(jié)與展望72-73

5.6 小

致謝73-74參考文獻(xiàn)74-76

第三篇：帶式輸送機(jī)減速裝置設(shè)計(jì)論文

題 目： 帶式輸送機(jī)減速裝置設(shè)計(jì)

學(xué) 院：

專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

年 級(jí)：

學(xué) 號(hào):

姓 名:

導(dǎo) 師:

定稿日期： 20XX年 XX月XX 日

摘要

機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)學(xué)習(xí)后，一次重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是高等工科院校大多數(shù)專業(yè)學(xué)生第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，也是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)的全面復(fù)習(xí)和實(shí)踐。其目的是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)選修畢業(yè)的理論，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。

本次設(shè)計(jì)的題目是帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。總體方案為：根據(jù)題目要求和機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)作者做了以下幾個(gè)方面的工作：①?zèng)Q定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案，②選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，③傳動(dòng)零件以及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸承、聯(lián)接件、潤(rùn)滑密封和聯(lián)軸器的選擇及校驗(yàn)計(jì)算，④ 機(jī)體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計(jì)和參數(shù)的確定，⑤繪制裝配圖及零件圖，編寫計(jì)算說明書。

關(guān)鍵詞

減速器，帶式運(yùn)輸機(jī)，機(jī)械設(shè)計(jì)，疲勞強(qiáng)度

一、研究背景

帶式輸送機(jī)自1795年被發(fā)明以來，經(jīng)過200多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用，特別是第三次工業(yè)技術(shù)革命后新材料、新技術(shù)的采用，帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)新紀(jì)元。當(dāng)今，無論從輸送量、運(yùn)距、經(jīng)濟(jì)效益等各方面來衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運(yùn)輸相抗衡，成為各國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展的行業(yè)。

帶式輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運(yùn)距長(zhǎng)、裝卸料方便、可靠性高、運(yùn)費(fèi)低廉、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)[1]，它的優(yōu)越性已十分明顯，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。

近年來，隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，綜合機(jī)械化采煤工藝的推廣應(yīng)用使得礦井的開采量和運(yùn)輸量日益增大，從而長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率輸送設(shè)備的需求量越來越大[2]。單機(jī)總功率達(dá)到5000kW、輸送長(zhǎng)度達(dá)到10km以上、運(yùn)量超過5000t/h、運(yùn)行速度超過5-6m/s的帶式輸送機(jī)已經(jīng)在煤礦得到了實(shí)際應(yīng)用[3]。

然而，長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度的帶式輸送機(jī)如采用傳統(tǒng)的直接啟動(dòng)方式，由于啟動(dòng)時(shí)間為1-3s，啟動(dòng)加速度大于0.32/ms,會(huì)產(chǎn)生如下問題：

1.啟動(dòng)時(shí)打滑問題 由于大型帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)度和功率較大，如果啟動(dòng)時(shí)間過短，易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。為了消除打滑現(xiàn)象保證有效啟動(dòng)，增大輸送帶與滾筒間的摩擦力，必須提高張緊裝置的初張力，由此相關(guān)連接部件的受力加大，對(duì)強(qiáng)度和剛度要求增加，提高了整機(jī)的初期投資。

2.振動(dòng)問題 帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中存在著諸如輸送帶的縱向、橫向、側(cè)向振動(dòng)，動(dòng)力裝置、滾筒和托輥等旋轉(zhuǎn)部件的振動(dòng)，裝卸載時(shí)物料的沖擊振動(dòng)以及基礎(chǔ)的振動(dòng)等各種形式的振動(dòng)，這些振動(dòng)對(duì)于大型帶式輸送機(jī)來說表現(xiàn)得更為明顯和強(qiáng)烈。當(dāng)它們作用于輸送帶時(shí)會(huì)引起動(dòng)態(tài)響應(yīng)而導(dǎo)致速度、加速度以及張力的變化，從而產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷，影響元部件、輸送帶以及整機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命。

3.瞬態(tài)沖擊大問題 啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)初張力會(huì)降低輸送帶的使用壽命，可能引發(fā)斷帶事故。為了保證輸送帶運(yùn)行可靠，必須提高輸送帶的強(qiáng)度等級(jí)，相應(yīng)加大了輸送帶的初期投資。同時(shí)，提高輸送帶的強(qiáng)度等級(jí)還必須相應(yīng)加大滾筒的直徑，以滿足輸送帶最小彎曲半徑的要求，從而又加大了機(jī)械加工件的初期投資。

4.電動(dòng)機(jī)功率增加問題 由于啟動(dòng)時(shí)間過短，啟動(dòng)力矩大，容易發(fā)生燒毀電機(jī)的事故，考慮電動(dòng)機(jī)的選型時(shí)要相應(yīng)提高安全系數(shù)，增加了正常使用的能耗。此外，大功率電動(dòng)機(jī)在較短的時(shí)間啟動(dòng)運(yùn)行，對(duì)周邊環(huán)境電網(wǎng)的沖擊巨大，其負(fù)面影響是無法容忍的。由此可見，啟動(dòng)問題對(duì)帶式輸送機(jī)尤其是大型帶式輸送機(jī)來說，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，它不僅對(duì)啟動(dòng)性能產(chǎn)生直接影響，而且還可以降低輸送機(jī)的成本，因此必須對(duì)啟動(dòng)加以控制。驅(qū)動(dòng)裝置是帶式輸送機(jī)的心臟，從某種程度上來說，驅(qū)動(dòng)裝置的性能就決定了輸送機(jī)的性能。解決上述問題的有效方法就是合理和最佳地確定大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。針對(duì)大型帶式輸送機(jī)的實(shí)際工況，理想的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：

1.啟動(dòng)時(shí)間可在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，使帶式輸送機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，并可實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)；

2.啟動(dòng)加速度控制在一定的范圍內(nèi)，可有效降低啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)初張力，降低整機(jī)輸送帶的選用安全系數(shù)，有效地降低輸送帶的初期投資；

3.在多機(jī)啟動(dòng)或多點(diǎn)中間啟動(dòng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)的功率平衡；

4.電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)，降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

5.具有過載保護(hù)功能；

6.帶式輸送機(jī)瞬時(shí)停車時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不停電動(dòng)機(jī)，提高電動(dòng)機(jī)使用壽命；

7.帶式輸送機(jī)低速檢帶運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱導(dǎo)致停車故障，確保正常檢修工作。

作為帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可控啟動(dòng)技術(shù)或軟啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停車是解決大型帶式輸送機(jī)上述問題的有效措施?！败泦?dòng)”是指機(jī)械設(shè)備在空、重載工況下，能夠逐步克服整個(gè)系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動(dòng)，而這種啟動(dòng)是可控的[7]。對(duì)于帶式輸送機(jī)而言，“軟啟動(dòng)”不僅能夠大幅度減輕傳動(dòng)系統(tǒng)本身所受到的啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)輸送機(jī)關(guān)鍵零部件的使用壽命，同時(shí)還能大大縮短電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的沖擊時(shí)間，減小對(duì)電動(dòng)機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對(duì)電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電力并延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的工作壽命。帶式輸送機(jī)可控變速裝置是是一種新型的軟啟動(dòng)裝置，能很好的解決大型帶式輸送機(jī)工作過程中產(chǎn)生的問題。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停車、過載保護(hù)、溫度保護(hù)、檢帶運(yùn)行、多機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡等功能，而且具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制造成本低、備件購(gòu)置方便、維護(hù)和日常運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，因而它是一種比較理想的軟啟動(dòng)裝置。帶式輸送機(jī)可控變速裝置在國(guó)外已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但到目前為止國(guó)內(nèi)這種產(chǎn)品應(yīng)用還比較少。鑒于目前煤炭工業(yè)發(fā)展的迫切需要，急需開展關(guān)這方面的研究開發(fā)及推廣工作.二、文獻(xiàn)綜述

煤礦業(yè)帶式輸送機(jī)幾種軟起動(dòng)方式的比較

Michael L.Nave P.E.1800 年華盛頓路匹茲堡，PA 15241帶式運(yùn)送機(jī)是采礦工業(yè)運(yùn)輸大批原料的重要方法。從傳送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)到傳送帶紋理結(jié)構(gòu)啟動(dòng)力矩的應(yīng)用和控制影響著運(yùn)送機(jī)的性能，壽命和可靠性。本文考查了不同啟動(dòng)方法在煤礦工業(yè)帶式運(yùn)送機(jī)中的應(yīng)用。

1簡(jiǎn)介

運(yùn)行帶式運(yùn)送機(jī)的動(dòng)力必須由驅(qū)動(dòng)滑輪產(chǎn)生，通過滑輪和傳送帶之間的摩擦力來傳遞。為了傳遞能量，傳送帶上面的張力在接近滑輪部分和離開滑輪部分必定存在著差別。這種差別在穩(wěn)定運(yùn)行、啟動(dòng)和停止時(shí)刻都是真實(shí)存在的。傳統(tǒng)傳送帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，都是根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行情況下傳送帶的受力情況。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過程中沒有詳盡研究傳送帶啟動(dòng)和停止階段的受力情況，所有的安全措施都集中在穩(wěn)定運(yùn)行階段（Harrison 1987）。本文主要集中講述傳送機(jī)啟動(dòng)和加速階段的特性。傳送帶設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮控制啟動(dòng)階段的加速狀況，以免使傳送帶和傳送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生過大的張力和動(dòng)力（Suttees1986）。大加速度產(chǎn)生的動(dòng)力會(huì)給傳送帶的紋理、傳送帶結(jié)合處、驅(qū)動(dòng)滑輪、軸承、減速器以及耦合器帶來負(fù)面影響。毫無控制的加速度產(chǎn)生的動(dòng)力能夠引起帶式傳送機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生諸多不良問題，比如上下曲線運(yùn)動(dòng)、過度傳送帶提升運(yùn)動(dòng)、滑輪和傳送帶打滑、運(yùn)輸原料的溢出和傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶的設(shè)計(jì)需要面對(duì)兩個(gè)問題：第一，傳送帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須能夠產(chǎn)生啟動(dòng)帶式傳送機(jī)的最小轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；第二，控制加速度產(chǎn)生動(dòng)力在安全界限內(nèi)?？梢酝ㄟ^驅(qū)動(dòng)力矩控制設(shè)備來完成，控制設(shè)備可以是電子手段也可以是機(jī)械手段，也可以是兩者的組合（CEM1979）。

本文主要闡述輸送機(jī)的開始和加速的過程。傳送帶設(shè)計(jì)師必須控制開始加速度防止過度張緊在傳送帶織品和力量在皮帶傳動(dòng)系統(tǒng).強(qiáng)加速度力量可能有害地影響傳送帶織品，傳送帶接合，驅(qū)動(dòng)皮帶輪，更加無所事事的滑輪，軸，軸承，速度還原劑，并且聯(lián)結(jié)。未管制的加速度力量可能造成皮帶輸送機(jī)有垂直的曲線的系統(tǒng)性能問題，傳送帶緊線器運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)皮帶輪摩擦損失，材料溢出，并且做成花彩傳送帶織品。傳送帶設(shè)計(jì)員與二個(gè)問題被面對(duì)，皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)必須導(dǎo)致極小的扭矩足夠強(qiáng)有力開始傳動(dòng)機(jī)，和控制了這樣加速度強(qiáng)制是在安全限額內(nèi)。光滑開始傳動(dòng)機(jī)可能由對(duì)驅(qū)動(dòng)器扭矩控制設(shè)備的用途，或機(jī)械或電子，或組合的二完成（CEM 1979)。軟起動(dòng)結(jié)構(gòu)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

什么是最佳的皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?答案取決于許多變量。最佳的系統(tǒng)是一個(gè)為開始,運(yùn)行 和終止提供可接受的控制在合理的費(fèi)用和以及高可靠性。皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)為本文我們考慮的設(shè)計(jì)方案,皮帶輸送機(jī)被電子頭等搬家工人幾乎總驅(qū)動(dòng)。傳送帶”驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”將包括多個(gè)要素包括電子原動(dòng)力、電子馬達(dá)起始者以控制系統(tǒng),馬達(dá)聯(lián)結(jié)、速度還原劑、低速聯(lián)結(jié)、皮帶傳動(dòng)滑輪、和滑輪閘(Cur 1986)。它重要,傳送帶設(shè)計(jì)員審查各個(gè)系統(tǒng)要素的適用性對(duì)特殊申請(qǐng)。為本文的目的,我們假設(shè),所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要素設(shè)置礦的新鮮空氣,非允許面積全國(guó)電子編碼條500防爆礦的表面的面積。皮帶傳動(dòng)要素歸因于范圍。某些驅(qū)動(dòng)器要素是可利用和實(shí)用的用不同的范圍。為這論述,我們假設(shè)那皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)范圍從分?jǐn)?shù)馬力對(duì)千位的多個(gè)馬力。小驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常是在50 馬力以下。中型系統(tǒng)范圍從50 到1000 馬力。大型系統(tǒng)可能被考慮在1000 馬力之上。范圍分部入這些組是整個(gè)地任意的。必須被保重抵抗誘惑對(duì)超出馬達(dá)或在馬達(dá)之下傳送帶飛行提高標(biāo)準(zhǔn)化。驅(qū)動(dòng)器結(jié)果在粗劣的效率和在高扭矩的潛在,當(dāng)驅(qū)動(dòng)器能導(dǎo)致破壞性超速在再生,或過度加熱以變短的馬達(dá)壽命。扭矩控制。傳送帶設(shè)計(jì)員設(shè)法限制開始的扭矩到?jīng)]有比150 運(yùn)行中。限額在應(yīng)用的開始的扭矩經(jīng)常是傳送帶胴體肉、傳送帶接合、滑輪絕熱材料軸偏折評(píng)級(jí)。在更大的傳送帶和傳送帶以優(yōu)化大小的要素,扭矩限額110 至125 是公用。除扭矩限額之外 傳送帶起始者必需限制會(huì)舒展圍繞和會(huì)導(dǎo)致旅行的波浪的扭矩增量。一個(gè)理想的開始的控制系統(tǒng)會(huì)適用于資格整個(gè)傳送帶的扭矩傳送帶休息由問題的脫離決定,或運(yùn)動(dòng),然后扭矩相等與傳送帶的運(yùn)動(dòng)需求以負(fù)荷加上恒定的扭矩從休息加速系統(tǒng)要素的慣性對(duì)最終奔跑速度。這使系統(tǒng)臨時(shí)強(qiáng)制和傳送帶舒展。不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)陳列變化的能力控制扭矩的申請(qǐng)對(duì)傳送帶休息和以不同的速度。并且,傳動(dòng)機(jī)陳列裝載二個(gè)極端。一條空傳送帶正常存在最小的必需的扭矩為脫離和加速度 當(dāng)一條充分地被裝載的傳送帶存在最高的必需的扭矩。開采驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須是能稱應(yīng)用的扭矩從一個(gè)2/1 比率為一個(gè)水平的簡(jiǎn)單傳送帶安排,對(duì)一個(gè)10/1 范圍為一個(gè)傾斜、復(fù)雜傳送帶配置文件。

3熱量評(píng)級(jí)

在開始和運(yùn)行期間,各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也許消散廢熱。廢熱也許被解放在電子馬達(dá)、電子控制、聯(lián)結(jié)、速度還原劑,或傳送帶制動(dòng)系統(tǒng)。各個(gè)起始時(shí)間熱量負(fù)荷依靠相當(dāng)數(shù)量傳送帶負(fù)荷和起始時(shí)間的期限。設(shè)計(jì)員必須履行被重復(fù)的起始時(shí)間的申請(qǐng)需求在運(yùn)行傳動(dòng)機(jī)以后在全負(fù)荷。典型的開采傳送帶開始的責(zé)任變化從3到10 個(gè)起始時(shí)間每時(shí)數(shù)等隔或2到4 個(gè)起始時(shí)間在連續(xù)。被重復(fù)的開始也許要求減稅或系統(tǒng)要素。有一個(gè)直接關(guān)系在熱量評(píng)級(jí)為被重復(fù)的起始時(shí)間和費(fèi)用之間?？勺兯俣?。一些皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)是適當(dāng)?shù)臑榭刂崎_始的扭矩和速度,但只運(yùn)行以恒定的速度。一些傳送帶申請(qǐng)會(huì)要求一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能運(yùn)行延長(zhǎng)的期間以較不比最高速度。這是有用的當(dāng)驅(qū)動(dòng)器負(fù)荷必須與其它驅(qū)動(dòng)器被共享傳送帶被使用當(dāng)處理飼養(yǎng)者為被表達(dá)的物料的費(fèi)率控制,傳送帶速度被優(yōu)選為貨車使用費(fèi)費(fèi)率傳送帶被使用以慢速運(yùn)輸人工或材料,或傳送帶運(yùn)行緩慢的檢驗(yàn)或移動(dòng)速度為維護(hù)目的?？勺兯俣绕鲃?dòng)將要求一個(gè)控制系統(tǒng)根據(jù)某一算法調(diào)控操作速度。再生或翻修負(fù)荷。一些傳送帶配置文件存在翻修傳送帶系統(tǒng)用品能量對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷的潛在。沒有所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有能力接受被重新生成的能量從負(fù)荷。一些驅(qū)動(dòng)器可能接受能量從負(fù)荷和退回它到輸電線供其它負(fù)荷使用。其它驅(qū)動(dòng)器接受能量從負(fù)荷和消散它入選定的動(dòng)態(tài)或機(jī)械剎車的要素。一些傳送帶描出切換從開汽車對(duì)再生在運(yùn)算期間。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能接受有些巨大的被重新生成的能量為申請(qǐng)嗎?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制或必須調(diào)整相當(dāng)數(shù)量減速的強(qiáng)制在翻修期間嗎翻修發(fā)生當(dāng)運(yùn)行和開始 維護(hù)和支持系統(tǒng)。各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將要求定期預(yù)防維護(hù)?？商鎿Q的項(xiàng)目會(huì)包括馬達(dá)畫筆、軸承、閘填充、散逸電阻器、油 和涼水。如果驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和保守地被管理 更低的重音在可消耗導(dǎo)致更低的維修費(fèi)用。一些驅(qū)動(dòng)器要求支持系統(tǒng)譬如流通的油為潤(rùn)滑油、冷卻空氣或水,環(huán)境塵土過濾,或計(jì)算機(jī)儀器工作。支持系統(tǒng)的維護(hù)可能影響驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。

4費(fèi)用

驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)員將審查各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的費(fèi)用。費(fèi)用合計(jì)是第一基建成本獲取驅(qū)動(dòng)器，費(fèi)用安裝和委任驅(qū)動(dòng)器，費(fèi)用運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器，和費(fèi)用的總和維護(hù)驅(qū)動(dòng)器。費(fèi)用使力量運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器也許廣泛變化用不同的地點(diǎn)。設(shè)計(jì)員努力符合所有系統(tǒng)性能要求在最低的費(fèi)用合計(jì)。經(jīng)常超過一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也許滿足所有系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)在競(jìng)爭(zhēng)費(fèi)用。更喜歡的驅(qū)動(dòng)器安排是最簡(jiǎn)單 譬如一個(gè)唯一馬達(dá)驅(qū)動(dòng)通過一個(gè)唯一頂頭滑輪。但是機(jī)械，經(jīng)濟(jì)和功能需求經(jīng)常需要對(duì)復(fù)雜驅(qū)動(dòng)器的用途。傳送帶設(shè)計(jì)員必須平衡對(duì)優(yōu)雅的需要反對(duì)伴隨復(fù)雜系統(tǒng)的問題。復(fù)雜系統(tǒng)要求額外設(shè)計(jì)工程為成功配置。經(jīng)常被忽略的費(fèi)用在復(fù)雜系統(tǒng)是培訓(xùn)人事部的費(fèi)用或停工期的費(fèi)用由于不足的培訓(xùn)。

5起動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制邏輯

各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將要求一個(gè)控制系統(tǒng)調(diào)控開始的機(jī)制。最共同的類型控制被使用在更小對(duì)中等大小驅(qū)動(dòng)以簡(jiǎn)單的外形被命名“開環(huán)加速度控制”。在開環(huán)控制系統(tǒng)早先被配置程序化開始的機(jī)制以被規(guī)定的方式通常準(zhǔn)時(shí)根據(jù)。在開環(huán)控制,駕駛使用參數(shù)譬如潮流,扭矩或速度不影響序列操作。這個(gè)方法假定控制設(shè)計(jì)師充分地塑造了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)表現(xiàn)在傳動(dòng)機(jī)。為更大或更加復(fù)雜的傳送帶”閉合回路”或”反饋”控制可以他運(yùn)用了。在閉合回路控制在開始期間控制系統(tǒng)顯示器通過傳感器駕駛使用參數(shù)譬如馬達(dá)的當(dāng)前層,傳送帶的速度或力量在傳送帶并且修改起動(dòng)程序控制,極限或優(yōu)選或佩帶了參量。閉合回路控制系統(tǒng)修改開始的被應(yīng)用的力量在一臺(tái)空和充分地被裝載的傳動(dòng)機(jī)之間。常數(shù)在數(shù)學(xué)模型與被測(cè)量的可變物有關(guān)對(duì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)反應(yīng)被命名定調(diào)的常數(shù)。這些常數(shù)必須適當(dāng)?shù)乇徽{(diào)整為成功的應(yīng)用對(duì)各臺(tái)傳動(dòng)機(jī)。最共同的計(jì)劃為傳動(dòng)機(jī)開始閉合回路控制是車頭表反饋為速度控制和壓電池力量或驅(qū)動(dòng)力反饋為扭矩控制。在一些復(fù)雜系統(tǒng)，它是中意安排閉合回路控制系統(tǒng)調(diào)整自己為各種各樣的遇到的傳動(dòng)機(jī)情況。這被命名“能適應(yīng)的控制”。這些極端可能介入浩大的變異在裝貨，圍繞的溫度，裝貨的地點(diǎn)在外形或多個(gè)驅(qū)動(dòng)選擇在傳動(dòng)機(jī)。有三個(gè)共同的能適應(yīng)的方法。介入決定做在開始之前如果控制系統(tǒng)能知道傳送帶是空的 它會(huì)減少最初的力量和會(huì)加長(zhǎng)加速度力量的應(yīng)用對(duì)最高速度。如果傳送帶被裝載 控制系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用資格力量在攤位之下使較少時(shí)刻和供應(yīng)充足的扭矩及時(shí)地充分地加速傳送帶。因?yàn)閭魉蛶е怀蔀榱搜b載在早先賽跑期間由裝載驅(qū)動(dòng)平均驅(qū)動(dòng)潮流可能被抽樣當(dāng)連續(xù)和被保留在反射傳送帶搬運(yùn)器時(shí)間的緩沖記憶。然后在停工平均也許是預(yù)先處理一些開環(huán)和閉合回路為下個(gè)開始。第二個(gè)方法介入根據(jù)驅(qū)動(dòng)觀察發(fā)生在最初開始或行動(dòng)期間證明的決定。這及時(shí)驅(qū)動(dòng)潮流的或力量通常介入比較對(duì)傳送帶速度。如果驅(qū)動(dòng)潮流或力量必需及早在序列是降低并且行動(dòng)被創(chuàng)始，傳送帶必須被卸載。如果驅(qū)動(dòng)潮流或力量必需是高的。在開始 傳動(dòng)機(jī)必須被裝載。這個(gè)決定可能被劃分在區(qū)域和使用修改起動(dòng)程序控制的中部和結(jié)束。第三個(gè)方法介入傳送帶速度的比較對(duì)時(shí)刻為這個(gè)開始反對(duì)傳送帶加速度歷史極限或加速度信封監(jiān)視。在開始，傳送帶速度被測(cè)量對(duì)時(shí)間。這與被保留在控制系統(tǒng)記憶的二限制的傳送帶速度曲線比較。第一曲線描出空的傳送帶加速并且第二個(gè)充分地被裝載的傳送帶。因而 如果當(dāng)前的速度對(duì)時(shí)間比被裝載的外形低，它也許表明，傳送帶被超載，妨礙或驅(qū)動(dòng)故障。如果當(dāng)前的速度對(duì)時(shí)間比空間的外形高級(jí)，它也許表明一條殘破的傳送帶結(jié)合或驅(qū)動(dòng)故障。無論如何當(dāng)前的起飛中止并且警報(bào)運(yùn)行。

6結(jié)論

最好的傳送帶啟動(dòng)系統(tǒng)要求在不同的傳送帶負(fù)載條件下，能夠以合理的代價(jià)帶來可靠性高的可以接受的運(yùn)行性能。但是至今沒有一個(gè)啟動(dòng)系統(tǒng)能夠達(dá)到這樣的要求。傳送帶設(shè)計(jì)者必須為每個(gè)傳送帶設(shè)計(jì)啟動(dòng)系統(tǒng)屬性。總得來說全電壓交流發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)適合于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的小型傳送帶。減電壓SCR交流發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是地下中、小型傳送帶的基本啟動(dòng)方法。最新的進(jìn)展顯示固定液體填充耦合系統(tǒng)的交流發(fā)動(dòng)機(jī)是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中、大型傳送帶基本啟動(dòng)方法。對(duì)于那些大、中型而且需要重復(fù)啟動(dòng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)傳送帶繞線轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是常用的選擇。在結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜運(yùn)行需要不同速度的傳送帶啟動(dòng)中傳送帶直流發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、不同填充液體驅(qū)動(dòng)、和相異機(jī)械傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一直實(shí)力相當(dāng)?shù)暮蜻x者。具體選擇哪個(gè)啟動(dòng)方式由使用環(huán)境，相對(duì)價(jià)格，運(yùn)行能耗，反應(yīng)速度和使用者習(xí)慣來決定。變頻交流驅(qū)動(dòng)和非電刷直流驅(qū)動(dòng)主要限制于中型傳送帶，這些中型傳送帶需要精確的速度控制，高代價(jià)和復(fù)雜性。但是隨著持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)進(jìn)步，波形綜合技術(shù)的電子驅(qū)動(dòng)器的使用將越來越廣。

三、技術(shù)路線

第一部分 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)

第二部分 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算

第三部分 軸的設(shè)計(jì)

第四部分 潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑方式的選擇

第五部分 密封及密封的選擇

第六部分 主要尺寸及數(shù)據(jù)

四、進(jìn)度安排

五、參考文獻(xiàn)

[1]劉朝儒、彭福蔭、高政一.機(jī)械制圖（第四版）.北京：高等教育出版社 2001年

[2]濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）北京：高等教育出版社 2006年

[3]孫桓、陳作模、葛文杰.機(jī)械原理（第七版）北京：高等教育出版社 2006年

[4]武建華.材料力學(xué).重慶：重慶大學(xué)出版社 2002年

第四篇：蓄電池充放電的管理裝置設(shè)計(jì)論文

本系統(tǒng)的面向?qū)ο髣?dòng)力和照明所用的鉛酸蓄電池。蓄電池作為大型動(dòng)力機(jī)器的主要的動(dòng)力源和照明源，因此每天都要對(duì)數(shù)百個(gè)大功率蓄電池進(jìn)行充電，以儲(chǔ)存維持工作所需的電能，同時(shí)還要按照一定的時(shí)間周期對(duì)這些蓄電池進(jìn)行維護(hù)性放電作業(yè)，以保證其維持良好的儲(chǔ)能效果。因此充放電過程對(duì)于蓄電池來說是十分重要的，但在以往的蓄電池實(shí)際使用中，往往過分強(qiáng)調(diào)蓄電池的放電能力和使用壽命，常常忽略了蓄電池充放電過程對(duì)其產(chǎn)生的嚴(yán)重影響。事實(shí)上，經(jīng)過多年研究表明，蓄電池的充電和放電過程是蓄電池使用效果和使用壽命最為重要的影響因素。所以充放電的好壞無論是對(duì)蓄電池的使用效果，還是對(duì)蓄電池的使用壽命都是非常重要的。

因此本課題以大功率的鉛酸蓄電池充放電為模型，設(shè)計(jì)了一套蓄電池的智能化充放電管理裝置。以實(shí)現(xiàn)對(duì)2。35V 100A容量蓄電池進(jìn)行充放電測(cè)量和控制，即最終完成的充放電管理系統(tǒng)是以8051單片機(jī)為主控單元，配合電壓電流的采樣及測(cè)量單元，通過PI閉環(huán)調(diào)節(jié)控制蓄電池恒流充放電，從而實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電管理。

針對(duì)蓄電池充/放電的過程中電壓信號(hào)與電流信號(hào)的測(cè)量與控制問題，在研究設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)其充放電方法及測(cè)量與控制技術(shù)的研究，以大功率蓄電池充放電為模型，完成了對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電測(cè)量與控制能力的智能型大功率蓄電池充放電管理裝置的設(shè)計(jì)，其中主要完成了以下幾方面的工作：

（1）通過對(duì)蓄電池充放電方法的研究，提出了大功率蓄電池的智能型充放電測(cè)量與控制設(shè)備的設(shè)計(jì)方案；

（2）通過合理設(shè)計(jì)電路，以普通光藕實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流信號(hào)的隔離測(cè)量，較好的解決了采用單一AD測(cè)量?jī)煞N變化范圍相差較大的信號(hào)的測(cè)量問題；

（3）通過采用模塊單元設(shè)計(jì)的方式，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用性和可行性，有力的保證了該設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用。

通過課題的設(shè)計(jì)，較好的解決了蓄電池充放電測(cè)量與控制的實(shí)際問題，系統(tǒng)的測(cè)量精度與控制精度均較為理想，取得了較好的應(yīng)用效果，該課題的完成將極大的改善各大艦船中大功率蓄電池的充放電條件，提高蓄電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品質(zhì)量水平，將有力的推動(dòng)蓄電池的進(jìn)一步應(yīng)用。

第五篇：電動(dòng)大巴車電池抓取裝置設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

2012屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

前 言

所謂抓取裝置也就是機(jī)械手。機(jī)械手是模仿著人的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。

本次設(shè)計(jì)主要完成電池快換真空吸附手整體設(shè)計(jì)與PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)是在楊世強(qiáng)老師的指導(dǎo)下完成的。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)涉及到真空原理的問題，是我此前從來沒有接觸過的新領(lǐng)域，因此首先用了一個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行這些方面的理解與學(xué)習(xí)，熟悉了真空發(fā)生器的特點(diǎn)及原理，并收集了許多相關(guān)資料。在四月初開始了機(jī)構(gòu)總體方案的探索性設(shè)計(jì)，在四月下旬正式開始機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在楊老師的指導(dǎo)下，結(jié)合所學(xué)機(jī)械方面的知識(shí)，查閱許多手冊(cè)，經(jīng)過不斷的改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出了此次專用機(jī)構(gòu)。

通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在機(jī)械CAD、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝、電氣控制PLC等方面的知識(shí)都受到全面的綜合訓(xùn)練，在機(jī)電氣的結(jié)合方面更使我受益匪淺。由于第一次接觸類似的大型課題，又有本領(lǐng)域外的真空知識(shí)，加之本人知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，雖有楊老師的幫助，設(shè)計(jì)中依然存在許多不足之處，錯(cuò)誤之處，有待于進(jìn)一步的完善，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。

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第1章 電動(dòng)大巴車的發(fā)展概述

1.1 形勢(shì)與需求

從國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)看，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，面對(duì)金融危機(jī)、油價(jià)振蕩和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，2008年以來，以美國(guó)、日本、歐盟為代表的國(guó)家和地區(qū)相繼發(fā)布實(shí)施了新的電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略，進(jìn)一步明確了產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，明顯加大了政策扶持力度。

從技術(shù)層面看，混合動(dòng)力汽車技術(shù)逐步成熟，已進(jìn)入產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)期，率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，正成為汽車市場(chǎng)銷售新的增長(zhǎng)點(diǎn)。純電動(dòng)汽車電池技術(shù)進(jìn)步加速，整車產(chǎn)品更加接近消費(fèi)者需求；世界主要汽車制造商加快了純電動(dòng)汽車量產(chǎn)步伐；插電式混合動(dòng)力作為一種具有純電動(dòng)和混合動(dòng)力雙重特征的電動(dòng)汽車技術(shù)成為全球新的研發(fā)熱點(diǎn)；以電池租賃為代表的純電動(dòng)汽車商業(yè)模式創(chuàng)新取得進(jìn)展。燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)近年來取得突破性進(jìn)展，國(guó)際上各大汽車集團(tuán)持續(xù)投入開展燃料電池汽車研發(fā)，燃料電池汽車整車成本顯著下降，性能指標(biāo)已接近商業(yè)化水平。

經(jīng)多年探索實(shí)踐，國(guó)際汽車產(chǎn)業(yè)界達(dá)成了電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略共識(shí)：在技術(shù)路線上，近期（2010-2015），在依靠傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)改進(jìn)和推進(jìn)車輛小型化實(shí)現(xiàn)降低排放的同時(shí)，為滿足更為嚴(yán)格的節(jié)能減排法規(guī)目標(biāo)要求，應(yīng)盡快推進(jìn)混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用，并發(fā)展小型純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車；中期（2015-2020），在混合動(dòng)力技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，增加汽車動(dòng)力系統(tǒng)電氣化程度，加大小型純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車推廣力度；在2020年之后，純電驅(qū)動(dòng)技術(shù)將逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，通過發(fā)展純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車，實(shí)現(xiàn)大幅度降低排放。在車型應(yīng)用方面，純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池三種類型的電動(dòng)汽車技術(shù)各自具有最優(yōu)

第 3 頁(yè) ***:電動(dòng)大巴車電池抓取裝置設(shè)計(jì) 的適用車型。對(duì)短途出行需求，可采用小型純電動(dòng)汽車；對(duì)長(zhǎng)途出行需求，主要采用混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車或者燃料電池汽車。

我國(guó)高度重視電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過兩個(gè)五年計(jì)劃的科技攻關(guān)以及奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、“十城千輛”等示范工程的實(shí)施，我國(guó)電動(dòng)汽車從無到有，在關(guān)鍵零部件、整車集成技術(shù)以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試技術(shù)、示范運(yùn)行等方面都取得重大進(jìn)展，初步建立了電動(dòng)汽車技術(shù)體系，已申請(qǐng)專利3000余項(xiàng)，頒布電動(dòng)汽車國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)56項(xiàng)，建成30多個(gè)新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。

1.2電動(dòng)大巴運(yùn)行的作用和意義

2011年10月，武漢市民驚喜的發(fā)現(xiàn)：大街小巷隨處可見的燃油公交車變少了，取而代之的是一批嶄新的“無辮子”電動(dòng)公交車，外觀設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔大方，運(yùn)行平穩(wěn)舒適，不僅低碳環(huán)保，而且安靜無污染，受到了駕駛員和廣大市民的歡迎。據(jù)筆者調(diào)查，不只是武漢，全國(guó)各大城市都在大力推行電動(dòng)公交車，各種電動(dòng)汽車、公交車充電站的投放使用，為未來新能源汽車的暢行鋪平了道路。

據(jù)悉，能源短缺、二氧化碳排放過量、環(huán)境持續(xù)污染并惡化，這是全球可持續(xù)發(fā)展面臨的三大難題，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的掣肘。其中，傳統(tǒng)燃油汽車的大量使用是造成這些問題的重要誘因之一。在這種大環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展，踐行美好清新生活，新能源汽車尤其是電動(dòng)汽車的開發(fā)勢(shì)在必行。

但據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，由于國(guó)家還沒有出臺(tái)統(tǒng)一的電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)，雖然很多城市都配備了專業(yè)的充電站，但是電池規(guī)格、接口不統(tǒng)一，電池性能衰減較快，實(shí)際續(xù)航能力低于預(yù)期等問題，都將嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車的市場(chǎng)拓展。

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第2章 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)械手基本形式的確定

工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。

直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。考慮到本次課題中只需在兩個(gè)坐標(biāo)方向上移動(dòng)，這里我選用第一種的直角坐標(biāo)型。工件為薄板類非金屬零件，采用吸附式機(jī)械手。

2.2 驅(qū)動(dòng)方式的確定

按驅(qū)動(dòng)方式的動(dòng)力源，機(jī)械手可分為： A.液壓式 B.氣動(dòng)式 C.電動(dòng)式

液壓式：其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由液動(dòng)機(jī)、伺服閥、油泵、油箱等組成。通常它具有很大的抓舉能力，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作平穩(wěn)，沖擊，耐震動(dòng)，防爆好，但液壓組件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。

氣動(dòng)式：其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是電源方便，動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。

電動(dòng)式：電力驅(qū)動(dòng)是目前使用最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)。由于電機(jī)速度高，通常必須采用減速機(jī)構(gòu)。

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根據(jù)本課題的技術(shù)要求，我選擇驅(qū)動(dòng)方式為氣動(dòng)式的動(dòng)力源。

2.3 機(jī)械手傳動(dòng)方案的分析

傳動(dòng)方式按工作原理可以分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和電力傳動(dòng)，其中機(jī)械傳動(dòng)又分為摩擦傳動(dòng)和齒合傳動(dòng)；流體傳動(dòng)分為液力傳動(dòng)和氣力傳動(dòng)；電力傳動(dòng)分為直流電力傳動(dòng)和交流電力傳動(dòng)。

2.3.1 機(jī)械傳動(dòng)

靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的摩擦傳動(dòng)，包括帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。摩擦傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速,大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合,過載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動(dòng)裝置的作用，但這種傳動(dòng)一般不能用于大功率的場(chǎng)合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。

靠主動(dòng)件與從動(dòng)件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的嚙合傳動(dòng)，包括齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。嚙合傳動(dòng)能夠用于大功率的場(chǎng)合，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。2.3.2 流體傳動(dòng)

液壓傳動(dòng)是在機(jī)械傳動(dòng)的基礎(chǔ)上誕生的一種新型的傳動(dòng)方式，它以液體為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力元件（液壓泵）將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，然后通過管道控制元件，借助執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)以體積小，傳動(dòng)平穩(wěn)，性能可靠，能輕松實(shí)現(xiàn)很多機(jī)械傳動(dòng)不能完成的動(dòng)作，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的最佳選擇。尤其在鍛壓行業(yè)有著不可替代的作用。缺點(diǎn)是普遍存在泄露，但只要設(shè)計(jì)合理，加上高質(zhì)量的密封裝置，這些問題就都會(huì)迎刃而解。

氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：

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(1）以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。

(2）因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。

(3)與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。

(4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。

(5）成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)。氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：

(1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。

(2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。

(3）噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。

(4）氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路。2.3.3 電力傳動(dòng)

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)，控制裝置以及被拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械所組成。其主要特點(diǎn)是功率范圍極大，單個(gè)設(shè)備的功率可從幾毫瓦到幾百兆瓦；調(diào)速范圍極寬，轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿邹D(zhuǎn)到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)，在無變速機(jī)構(gòu)的情況下調(diào)速范圍可達(dá)1：10000；適用范圍極廣，可適用于任何工作環(huán)境與各種各樣的負(fù)載。

2.4 總體方案的確定

方案一：

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工作原理簡(jiǎn)介：該方案采用兩個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)來完成整套的上下料過程，豎直方向上的氣缸負(fù)責(zé)物料的抓取、上升和下降，水平方向上的氣缸負(fù)責(zé)物料的水平5m的運(yùn)動(dòng)行程。

優(yōu)點(diǎn)：方案簡(jiǎn)單明了，傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作介質(zhì)清潔。

缺點(diǎn)：水平方向上的氣缸行程達(dá)5m，氣缸太長(zhǎng)，加工困難，生產(chǎn)代價(jià)高

方案二：

工作原理簡(jiǎn)介：在豎直方向上的氣缸，其工作任務(wù)與方案一一致，也是負(fù)責(zé)物料的抓取、提升和下降，但該方案在水平方向上采用了絲杠運(yùn)動(dòng)原理來完成水平行程，絲桿右端是一套減速裝置，從動(dòng)力源發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，第 8 頁(yè) 2012屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

通過帶傳動(dòng)進(jìn)行一級(jí)減速，再經(jīng)過齒輪進(jìn)行二、三級(jí)減速，同時(shí)絲杠和豎直方向上的氣缸又是再一級(jí)的減速，這樣通過四級(jí)減速，可以讓物料在水平行程上以較緩慢的速度移動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：此方案合理的運(yùn)用了絲杠的傳動(dòng)原理以及帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的減速，其中帶傳動(dòng)中心距變化范圍大，可用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，能緩沖吸振，有過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安裝要求不高。齒輪傳動(dòng)外廓尺寸小，效率高，傳動(dòng)比恒定，圓周速度及功率范圍廣。

缺點(diǎn)：系統(tǒng)較為復(fù)雜，且齒輪長(zhǎng)期暴露在外部，壽命會(huì)降低，對(duì)于帶傳動(dòng)來說，有滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能保持恒定，外廓尺寸大，帶的壽命較短（通常為3500h～5000h），由于帶的摩擦起電不宜用于易燃、易爆的地方，軸和軸承上作用力大。而且齒輪傳動(dòng)制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護(hù)作用，有噪音。

對(duì)于以上兩種方案的分析，并結(jié)合導(dǎo)師的指點(diǎn)，本課題的設(shè)計(jì)選用第二種方案，即機(jī)械手的上升下降通過氣動(dòng)控制的氣壓缸來實(shí)現(xiàn)，水平左右移動(dòng)通過鏈輪來實(shí)現(xiàn)。

2.5 機(jī)械手工作過程分析

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手每次自動(dòng)抓取一次，并自動(dòng)釋放到固定位置，完成物料輸送。為了能順利完成這次物料輸送，我把該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程分析如下：

喂料機(jī)械手開始工作時(shí),首先打開真空泵：

(1)吸盤支架帶動(dòng)兩排吸盤快速下降,可調(diào)光電開關(guān)檢測(cè)到零件后,慢速下降,吸盤觸及零件,同時(shí)吸盤支架觸碰限位開關(guān);(2)兩位三通電磁閥開始動(dòng)作,使吸盤接入真空,時(shí)間約1～2s ,當(dāng)真空開關(guān)檢測(cè)到真空值為60～80 kPa(吸盤樣本參數(shù))時(shí),確認(rèn)電池已被吸牢;(3)快速提升,觸碰第一個(gè)限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動(dòng),觸碰第二個(gè)

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限位開關(guān),到位停止;(4)水平移動(dòng),觸碰第一個(gè)限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動(dòng),觸碰第二個(gè)限位開關(guān),到位停止;(5)快速下降,觸碰第一個(gè)限位開關(guān),吸盤轉(zhuǎn)為慢速運(yùn)動(dòng),觸碰第二個(gè)限位開關(guān),到位停止;(6)電磁換向閥換向,放大氣,吸盤從物料上脫開；(7)吸盤支架帶動(dòng)吸盤快速上升,慢速到位;(8)水平移動(dòng)，返程，停止。至此,一次自動(dòng)電池更換動(dòng)作完成。

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第3章 真空發(fā)生器的設(shè)計(jì)

3.1真空發(fā)生器的工作原理

真空發(fā)生器由工作噴嘴，負(fù)壓室，接收室組成。壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴內(nèi)噴射出來的一束流動(dòng)的流體稱為射流。射流能卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動(dòng)，稱為射流的卷吸作用，負(fù)壓室限制了射流與外界的接觸，但從噴嘴射出的主射流還是要卷吸一部分周圍的流體向前運(yùn)動(dòng)，于是在射流的周圍形成一個(gè)低壓區(qū)。若在噴嘴兩端的壓差達(dá)到一定值時(shí)，氣流則為超聲波流動(dòng)，于是在負(fù)壓室內(nèi)可獲得一定的負(fù)壓。對(duì)于真空發(fā)生器，若在負(fù)壓室內(nèi)通道接真空吸盤，當(dāng)吸盤與平面工件接觸，只要將吸盤腔室內(nèi)的氣體抽吸完并達(dá)到一定真空度，就可將平版吸持住。真空發(fā)生器可用于產(chǎn)生負(fù)壓，也可用作噴射器。

3.2真空發(fā)生器的分類及選擇

真空發(fā)生器按其結(jié)構(gòu)組合形式分為普通真空發(fā)生器，帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器與組合真空發(fā)生器三種。真空發(fā)生器按外形分，有盒式和管式。盒式在排氣口帶有消音器，管式不帶消音器。按性能分，有標(biāo)準(zhǔn)型和大流量型兩種。標(biāo)準(zhǔn)型的最大真空度可達(dá)到88kPa，但最大吸入比大流量型小。大流量型的最大真空度為48 kPa，但最大吸入量比標(biāo)準(zhǔn)型大，可用于吸吊有透氣性的瓦楞硬紙之類的物體。

普通真空發(fā)生器的供氣口接正壓氣源，排氣口接消聲器，真空口接真空吸盤壓縮氣從真空發(fā)生器的供氣口流向排氣口時(shí)，在真空口產(chǎn)生真空。當(dāng)供氣口無壓縮空氣輸入時(shí)，抽吸過程停止。

帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器，一般真空吸盤持工件后，要放掉工件就必須使吸盤內(nèi)的真空消除。若在真空發(fā)生器引射通道流入一股正壓氣流，就

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能使吸盤內(nèi)壓力從負(fù)壓迅速變?yōu)檎龎海构ぜ撾x。帶噴射開關(guān)的真空發(fā)生器就能完成這一功能。

組合真空發(fā)生器有幾種形式。主要分為：按連續(xù)耗氣和斷續(xù)耗氣兩種。真空發(fā)生器常與電磁閥，壓力開關(guān)和單向閥等真空元件構(gòu)成組件。采用一體化設(shè)計(jì)，便于安裝使用。

本次設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)性，壽命性，維修性，技術(shù)性等多方面考慮，決定使用普通真空發(fā)生器從經(jīng)濟(jì)性考慮它制造成本低，生產(chǎn)普遍，采購(gòu)容易，從壽命考慮它使用時(shí)間長(zhǎng)，能在惡劣條件下使用，從維修方面考慮普通真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修，在技術(shù)上普通真空發(fā)生器的技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)難度。所以選用普通真空發(fā)生器。

3.3真空發(fā)生器的應(yīng)用

真空系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一種手段，在電子，半導(dǎo)體元件組裝，汽車組裝，自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械，輕工機(jī)械，醫(yī)療機(jī)械，印刷機(jī)械，塑料制品機(jī)械，鍛造機(jī)械，機(jī)器人等許多方面得到廣泛的應(yīng)用。如真空包裝機(jī)械中，包裝紙的吸附，送標(biāo)，貼標(biāo)，包裝袋的啟動(dòng)；電視機(jī)的顯象管，電子槍的加工，運(yùn)輸，裝配及電視機(jī)的組裝；印刷機(jī)械中的雙張，折面的檢測(cè)，印刷紙張的運(yùn)輸；玻璃的搬運(yùn)和裝運(yùn)；機(jī)器人抓起重物，搬運(yùn)和裝配；真空成型，真空卡盤等。總之，對(duì)任何具體較光滑表面的物體，特別對(duì)于非金屬且不適合夾緊的物體，如簿的柔軟的紙張，塑料膜，鋁簿，易碎的玻璃及其制品，集成電路等微型精密零件，都可以使用真空吸附，完成各種作業(yè)。

3.4真空發(fā)生器的主要性能

3.4.1排氣特性

真空發(fā)生器的排氣特性表示最大真空度，空氣消耗量和最大吸入流量三者分別與供給壓力之間的關(guān)系。最大真空度是指真空口被完全封閉時(shí)，第 12 頁(yè) 2012屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

真空口內(nèi)的真空度。空氣消耗量是通過供給噴管的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），最大吸入流量是指真空口向大氣開時(shí)，從真空口吸入的流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）?？諝庀牧渴怯晒ぷ鲊娮熘睆?jīng)Q定的。噴嘴直徑范圍一般為0.5-0.3mm。對(duì)同一噴嘴直徑的真空發(fā)生器，其耗氣量隨著工作壓力的增加而增加。真空度有最大值，當(dāng)超過最大值，即使增加工作壓力，真空度非但沒有增加反而會(huì)下降。真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度最大可達(dá)88kPa。建議實(shí)際使用時(shí)真空度可選定在70kPa，工作壓力在0.5MPa左右。3.4.2 流量特性

流量特性是指供給壓力為0.45MPa條件下，真空口處于變化的不封閉狀態(tài)下，吸入量與真空度之間的關(guān)系，為了獲得較大的真空度或較大的吸入流量真空發(fā)生器的供給壓力應(yīng)處于0.25-0.6MPa范圍內(nèi)，最佳使用范圍為0.4-0.45MPa。真空發(fā)生器的使用溫度范圍為5-60℃，不得給油工作。

3.5吸盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

考慮到抓取的對(duì)象為電動(dòng)大巴車電池，其外形尺寸為：長(zhǎng)500mm，寬200mm，厚200mm。因電池存放空間有限，為此，我選用吸盤來抓取該類零件。

真空吸盤的基本原理：

盤壓到被吸物后，吸盤內(nèi)的空氣被真空發(fā)生器或者真空泵從吸盤上的管路中抽走，使吸盤內(nèi)形成真空。而吸盤外的大氣壓力把吸盤死死的壓在被吸物上使之幾乎形成一個(gè)整體，可以共同運(yùn)動(dòng)。3.5.1 電池重量的計(jì)算

由電池尺寸數(shù)據(jù)：L=500mm S=200mm H=200mm 查閱密度表，并結(jié)合工程機(jī)械上常用的材料零件，取ρ=2.0 g/cm3（泡沫塑料的ρ是0.2g/cm3,工業(yè)橡膠ρ是1.8g/cm3，ρ在2.0以上的是玻璃類和火磚石頭

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類，不予考慮），取g=9.8N/kg。則電池的重量：G=ρ?L?S?H?g?392N 3.5.2 吸盤型號(hào)的確定

吸盤的理論吸力F=?D2?p/4

根據(jù)吸盤安裝位置和帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同，吸盤的實(shí)際吸力應(yīng)考慮一個(gè)安全系數(shù)n，即實(shí)際吸力F’為F’=F/n。

當(dāng)水平安裝提升物體時(shí)，n?4；在垂直安裝提升物體時(shí)n?8。吸盤所受的吸力F=G/4=392/4 =98N 又因?yàn)槭撬教嵘?，則取安全系數(shù)n?4 實(shí)際所要受到的吸力F’?4?F=98?4=392N 真空發(fā)生器的真空度?P=84KPa 則由吸盤的理論吸力F=?D2?p/4可以得到 392 ? ?/4 ? D2?84?1000 即D?77mm，也就說要求吸盤吸持工件被抽空的有效直徑至少為77mm。

(a)(b)

圖4-1 真空吸盤

3.6真空吸盤的材料

通常吸盤是由橡膠材料與金屬骨架壓制而成的。制造吸盤所使用的橡

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膠材料及其性能見上表。橡膠材料如長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作，則使用壽命變短。硅橡膠的使用溫度范圍較寬，但在潮熱條件下工作則性能變差。吸盤的橡膠出現(xiàn)脆裂，是橡膠老化的表現(xiàn)。除過度使用的原因外，多由于受熱和日光照射所致，故吸盤宜保管在冷陰的室內(nèi)。

表3.1真空吸盤的材料

真空吸盤的材料 丁腈橡膠 聚氮酯橡膠 氟橡膠 可 可 優(yōu) 良

-10-200

優(yōu)

良

優(yōu)

優(yōu)

可

優(yōu)

優(yōu)

可

藥品類 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 良 可 良 良

-30-120-30-80

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

可

差

差

優(yōu)

良

可

良

優(yōu)

良

良

可

良 吸盤的橡膠材料 彈性 扯斷強(qiáng)度 硬度 壓縮變形

使用溫度

透氣性

耐磨性

耐油性

耐酸性

耐堿性

耐溶劑型

耐臭氧

電氣絕緣性 差

硬殼紙,膠合板，鐵板及其他一般供件

搬運(yùn)物體

3.7 吸盤連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

ＪＺＨ系列管接頭，是一種新型的組合式氣動(dòng)管接頭。最大工作壓力為１．０ＭＰａ。這種管接頭是由各種不同的接頭、接頭體和一個(gè)終端管座組合而成。通過這三部分的組合，可以把同一個(gè)管接頭組合成具有不同聯(lián)接方式和不同公稱通徑的組合式管接頭。組合式管接頭能同時(shí)適用幾種不同公稱通徑和不同材質(zhì)的氣管，具有通用性強(qiáng)，多功能、拆裝方便等特點(diǎn)。

參照以上組合式氣動(dòng)管接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我設(shè)計(jì)出一下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又能

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滿足工作條件的等徑三通接口的組合式氣動(dòng)管接頭：

圖3.4 等徑三通接口的組合式氣動(dòng)管接頭剖視圖

圖3.5 等徑三通接口的組合式氣動(dòng)管接頭基本尺寸

3.8 吸盤定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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圖3.6 六角雙頭螺栓

3.8.1 伸縮缸的概述

上面的總體設(shè)計(jì)方案中已指出本課題機(jī)械手水平方向上的氣壓缸選擇具有雙行程的伸縮缸，接下來我先對(duì)這類伸縮缸進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的概述：（1）工程伸縮缸缸的基本型式

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同傳統(tǒng)的缸一樣,伸縮缸兩種基本類型是單作用和雙作用型.單作用伸縮缸在壓力油的作用下伸出,依靠重力或外部機(jī)械作用力縮回。單作用缸應(yīng)用在某種形式的作用力總是作用在缸上的場(chǎng)合。最基本的單作用伸縮應(yīng)用就是傾卸式卡車和傾卸式拖車。壓力油伸出伸縮缸以升起傾卸車的一端并卸除負(fù)載,當(dāng)解除壓力 時(shí),傾卸車廂的重量將伸縮油缸中的油排出并縮回。雙作用伸縮缸兩個(gè)方向都由油壓作為動(dòng)力,它們可以使用在既給沒有重力又沒有外部機(jī)械作用力的應(yīng)用場(chǎng)合。它們非常好地適用于無嚴(yán)格定位且要求穩(wěn)固負(fù)載來回動(dòng)作的應(yīng)用場(chǎng)合。一個(gè)典型的 應(yīng)用是垃圾壓實(shí)車的推鏟液壓缸。水平安裝的液壓缸推動(dòng)一塊平板壓縮負(fù)載，然后帶著平板縮回,以便添加更多的物料。不能借助于重力,所以使用雙作用缸。

（2）軸承和密封

每一伸縮級(jí)通過至少兩只軸承依次支撐在較大的伸縮段上。一只位于外直徑的底部或伸縮級(jí)的活塞端。另一只位于直徑的頂部或下一個(gè)較大伸縮級(jí)的填塞級(jí)。這兩個(gè)軸承之間的距離決定一級(jí)同下一級(jí)之間的重疊程度。一般而言,這個(gè)距離或重疊必須隨總行 程的增加而增加,以抵抗由伸出級(jí)重量和負(fù)載引起的撓度。伸縮缸的密封設(shè)計(jì)有好幾種。最普通的一種是使用多重疊合的 “ V ”形密封和/或帶現(xiàn)場(chǎng)模鑄的疊合唇整體式多唇密封件。這些密封件通過擋圈或卡環(huán)及壓緊螺母保持在適當(dāng)位置。每一級(jí)的內(nèi)圓面同套在里面的直徑小些的下一級(jí)外徑相互密封。這些密封的型式和位置各個(gè)油缸制造廠不同。密封型式也取決于其特殊功 能。零泄漏,多唇柔性密封通常使用在主臂級(jí)和伸縮級(jí)密封部分的內(nèi)徑上。低泄漏硬性密封使用在雙作用伸縮缸的活塞端.這些活塞密封允許油缸在壓力下縮回.在某些單作用伸縮缸上使用另外止動(dòng)環(huán)的設(shè)計(jì),在活塞上使用柔性零泄漏密封,依次將更大的下一個(gè)伸 縮級(jí)的全部?jī)?nèi)徑用作伸出力的有效面積。這些相同的密封將油容納在油缸中。油缸的上部通常使用柔性密封,此時(shí)包括一個(gè)導(dǎo)向 支撐.該伸縮缸的上端和論使用 何種型式的密封,都要使用防塵 密封組合,以防止污染物進(jìn)到油缸中。

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（3）伸縮缸的優(yōu)勢(shì)

同傳統(tǒng)的活塞桿式缸比較,伸縮缸的最大優(yōu)點(diǎn)在于其能從一個(gè)緊湊的初始部件提供特別長(zhǎng)的行程。典型伸縮缸疊合后的長(zhǎng)度在其伸出長(zhǎng)度的20%和40%之間變化。所以,當(dāng)安裝空間受限制而應(yīng)用場(chǎng)合又需要長(zhǎng)行程時(shí),伸縮缸是理所當(dāng)然的解決方案。例如,自卸車為了完全傾卸,其車體需要傾斜 60度。

（4）伸縮缸的工作原理

雙作用伸縮缸的正常伸出同單作用伸縮缸的方式一樣。雙作用伸縮缸的縮回通過將每個(gè)伸縮級(jí)的活塞面積外直徑同下一個(gè)較大級(jí) 的內(nèi)側(cè)直徑密閉,并在每一個(gè)伸縮級(jí)中溝通導(dǎo)油孔來實(shí)現(xiàn)。伸縮級(jí)體上的導(dǎo)油孔正好位于伸縮段的活塞上方。縮回油口通常位于最小伸縮級(jí)的頂端。油液經(jīng)該油口進(jìn)入最小伸縮級(jí)。導(dǎo)油孔允許油進(jìn)入并作用在下一段內(nèi)徑和較小段內(nèi)徑之間的容腔中。該容腔產(chǎn)生力以移動(dòng)或縮回較小的伸縮級(jí)進(jìn)入較大的伸縮級(jí)。一且該級(jí)完全縮回,下一個(gè)較大一級(jí)的導(dǎo)油孔打開并允許油進(jìn)入以縮回.該縮回過程持續(xù)直到所有的伸縮級(jí)全部縮回到主臂級(jí)內(nèi)。每一段上的密封選擇區(qū)域保證壓力能夠工作。將縮回油口設(shè)置在最小級(jí)的頂端是設(shè)計(jì)雙作用伸縮缸最簡(jiǎn)單的方法,但是這種典型的油口布置需要布置軟管,軟管保護(hù)和軟管卷盤以傳遞油至伸縮級(jí)。為避免壓力油口在油缸全伸出時(shí)間隔太遠(yuǎn)。大多數(shù)雙作用伸縮缸設(shè)計(jì)時(shí)將兩個(gè)油口都布置在最小級(jí)或柱塞級(jí)上。油缸安裝使最小段或柱塞級(jí)固定,較大較重的伸縮級(jí)在油缸伸出時(shí)移動(dòng)。伸縮缸的結(jié)構(gòu)象望遠(yuǎn)鏡, DOM(拉出心軸)鋼管的直徑逐漸減小能夠一級(jí)套一級(jí)地相互套起來。直徑最大的一級(jí) 稱做主臂或缸筒;直徑較小的伸縮級(jí)稱做伸縮臂。最小的一級(jí)也稱做柱塞。伸縮級(jí)的數(shù)量通常最大為 6 級(jí),理論上可以設(shè)計(jì)出更多級(jí)的缸,但其穩(wěn)性將要折衷。伸縮缸通常從最大的一級(jí)到最小的一段伸出。這意味著最大的一 級(jí)將帶著套在其內(nèi)部的所有較小的級(jí)最先移動(dòng)。且在完全伸出后,下一級(jí)才開始移動(dòng)。該程序?qū)⒁徊揭徊降乩^續(xù)直到最小的一 級(jí)完全伸出。相反在縮回時(shí),最小的一級(jí)將最先完全縮進(jìn)以

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后, 下一級(jí)才開始移動(dòng),這將持續(xù)直到所有伸縮級(jí)回到主臂中。3.8.2 氣壓缸類型的確定

基于對(duì)以上液壓型的伸縮缸的介紹，我把他推想到氣壓型的伸縮缸，工作原理和液壓型的伸縮缸一樣，緊緊是兩伸縮缸所使用的動(dòng)力源不一樣而已，一個(gè)是液壓，一個(gè)是氣壓，再根據(jù)課題所給的數(shù)據(jù)可知，該氣壓缸在水平方向上要完成至少15000mm遠(yuǎn)的行程，如果僅僅采用普通的氣缸，那該氣缸的內(nèi)缸長(zhǎng)度至少需要15000mm長(zhǎng)，這樣制造出來的氣缸要耗費(fèi)很大的人力和材料，吸盤的水平左右移動(dòng)是往復(fù)式的，為此，這里選用了鏈輪傳動(dòng)。抓取的伸縮移動(dòng)行程比較短，需要耗費(fèi)的人力和材料也比較少，所以我采用氣壓傳動(dòng)。3.8.3 氣缸的種類

氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。

（1）單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

（2）雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。（3）膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。

（4）沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(10～20米／秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以作功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。中蓋和活塞把氣缸分成儲(chǔ)氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280°。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。

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3.8.4氣缸的結(jié)構(gòu)

氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。(1）缸筒

缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。

SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。

(2）端蓋

端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長(zhǎng)氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。

(3）活塞

活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長(zhǎng)使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料?；钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒?dòng)部分長(zhǎng)度來決定?；瑒?dòng)部分太短，易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。

(4）活塞桿

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活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。

(5）密封圈

回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種： 整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。

氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑氣缸。

3.8.5 氣缸的工作原理

根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。3.8.6 運(yùn)動(dòng)缸徑的計(jì)算

由氣缸帶動(dòng)的負(fù)載，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及工作壓力，就可以進(jìn)行氣缸缸徑的計(jì)算和選擇。

（1）根據(jù)氣缸帶動(dòng)的負(fù)載，計(jì)算氣缸的軸向負(fù)載F，本設(shè)計(jì)是上下運(yùn)動(dòng)氣缸，它的最大負(fù)載是40㎏，結(jié)構(gòu)是氣吊的結(jié)構(gòu)。

圖2-1汽缸帶動(dòng)負(fù)載圖

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氣缸的軸向負(fù)載力F=mg=40×9.8=392.5N(2)由氣缸的平均速度來選定氣缸的負(fù)載β，如表1。氣缸的運(yùn)動(dòng)速度越高，負(fù)載應(yīng)選小。

表2.1 氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和負(fù)載率

阻性負(fù)載（靜負(fù)載）β≤0.8

本設(shè)計(jì)的氣缸的行程是200mm，動(dòng)作時(shí)間t=2s。根據(jù)速度公式V=s/t=200/2=100mm/s 根據(jù)速度V選擇阻性負(fù)載β是0.5（3）由氣缸的理論輸出力計(jì)算公式。負(fù)載率β及工作壓力p即能計(jì)算缸徑，由計(jì)算的缸徑再圓整到缸徑。

本題的理論輸出力F=F/β=392.5/0.5=785N 氣缸的工作壓力為：p=0.4MPa 氣缸缸徑D= 〈100mm/s ≤0.65

阻性負(fù)載 100-500mm/s 〈-0.5

>500mm/s 〈-0.35 4F.=50 ?p故本設(shè)計(jì)取氣缸缸徑D=50mm，活塞桿的直徑為25mm。3.8.7 緩沖性能

氣缸活塞運(yùn)動(dòng)到行程終端位置時(shí)，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形，損害及極強(qiáng)的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。通常缸徑小于16㎜的氣缸采用彈性緩沖墊，缸徑大于16㎜的氣缸采用氣墊緩沖結(jié)構(gòu)。

從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停止下來為止，活塞所走的行程稱為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊（即產(chǎn)生背壓阻力）和節(jié)流阻尼來吸收活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量，到達(dá)緩沖的目的。

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為了達(dá)到緩沖作用，緩沖腔室內(nèi)空氣絕熱壓縮所吸收的壓縮能Ep必須大于活塞等運(yùn)動(dòng)部件所具有的動(dòng)能Ed，即Ep≥Ed。

k?1??k??pkEp=p1V1??2??1????????????????????????p1??k?1????(1-1)1Ed=mv2????????????????????????????

2(1-2)式中，p1-----絕熱壓縮開始時(shí)的緩沖腔室內(nèi)的絕對(duì)壓力（Pa）p2-----絕熱壓縮結(jié)束時(shí)的緩沖腔室內(nèi)的絕對(duì)壓力（Pa）V1-----絕熱壓縮開始時(shí)的緩沖腔室的容積（m2）m-----活塞等運(yùn)動(dòng)部件的總重量（kg）v-----緩沖開始前活塞的運(yùn)動(dòng)速度（m/s）k-----空氣絕熱指數(shù)k=1.4.若Ep≥Ed則認(rèn)為氣缸緩沖裝置能起到緩沖作用。反之，則不能滿足緩沖要求，應(yīng)采取一定措施，如在氣缸外部安裝液壓緩沖器。

最后要特別指出，對(duì)于氣缸之所以要討論緩沖性能及其計(jì)算，是因?yàn)橐乐箽飧走\(yùn)動(dòng)到行程末端時(shí)撞擊缸蓋，即氣缸活塞具有運(yùn)動(dòng)速度。若活塞在末端處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，無論加在哪的的壓力都務(wù)必關(guān)心其會(huì)撞擊杠蓋（除強(qiáng)度問題外）。同時(shí)，氣缸運(yùn)動(dòng)過程所有出現(xiàn)的摩擦力（能），重力（能）等的影響，都以反映在活塞的運(yùn)動(dòng)速度上，也就是說，氣缸運(yùn)動(dòng)的速度決定于作用在活塞兩側(cè)的壓力差Δp產(chǎn)生的氣壓作用力克服了摩擦力（總阻力）的大小。因此，氣缸緩沖計(jì)算時(shí)，只要考慮氣缸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，就必計(jì)算活塞上作用的氣壓能，重力能及摩擦能。3.8.8耗氣量

耗氣量是指氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮氣體量，耗氣量大小與氣缸的性能無關(guān)，但是選擇空壓機(jī)排量的重要依據(jù)。

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3.8.9最大耗氣量

是指氣缸活塞完成一次行程所須的耗氣量，其計(jì)算式如下：

p?0.11? Qmax=0.047D2S0.1t式中，Qmax-----最大耗氣量(L/min)(ANR)D-----缸徑(cm)S-----氣缸行程(cm)t-----氣缸一次往返行程所需時(shí)間(s)p-----工作壓力(MPa)3.8.10伸縮運(yùn)動(dòng)氣缸耗氣量 缸徑： D=5cm 氣缸行程: S=20cm 工作壓力: p=0.4MPa 氣缸一次往返行程所需時(shí)間 t=4s

p?0.11? 最大耗氣量: Qmax=0.047D2S0.1t0.4?0.112?=29.375（L/min）（ANR）=0.047??5??20?0.143.9氣缸使用注意事項(xiàng)

（1）一般氣缸的正常工作條件；環(huán)境溫度為-35-80°C，工作壓力為0.4-0.6MPa。

（2）安裝前，應(yīng)用1.5倍工作壓力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)漏氣。（3）裝配時(shí)，所有密封元件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)工作表面應(yīng)涂以潤(rùn)滑脂。（4）安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置氣源調(diào)節(jié)裝置；過濾器-減壓閥-油霧器。（5）安裝時(shí)注意活塞桿應(yīng)盡量承受拉力載荷，承受推力載荷應(yīng)盡可能使載荷作用在活塞桿軸線上，活塞桿不允許承受偏心或橫向載荷。（6）載荷在行程中有變化時(shí)，應(yīng)使用輸出力足夠的氣缸，并附設(shè)緩沖裝置。

（7）盡量不使用滿行程。

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3.10水平直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)

3.10.1 直線導(dǎo)軌的概述

直線導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)。

直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。按摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。3.10.2 直線導(dǎo)軌種類的確定

在本課題設(shè)計(jì)中，我選用圓形導(dǎo)軌，接下來我簡(jiǎn)單的說一下圓形導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)：

圓形導(dǎo)軌產(chǎn)品的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)就是其圓形板可在端部支撐軸，實(shí)現(xiàn)橫跨相當(dāng)于軸直徑的12到24 倍的間隙的圓形直線軸承設(shè)計(jì)，從工廠自動(dòng)化中的龍門吊系統(tǒng)到DNA 取樣機(jī)中揀選和放置模塊的各種應(yīng)用均可采用這一設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)軸完全通過固定軸的兩端進(jìn)行組建。無論兩點(diǎn)之間的機(jī)器表面處于何種情況，無論是否只有一個(gè)點(diǎn)，該裝置的精密性都不會(huì)受到影響，僅僅取決于端部支撐裝置的準(zhǔn)確度。此外，如果要通過直線導(dǎo)軌對(duì)中一套絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，只需在一個(gè)板上打三個(gè)孔，即以兩個(gè)圓形導(dǎo)軌和絲杠 軸承的支撐為基準(zhǔn)，這是最容易做到的方法。通過這一設(shè)計(jì)，在裝配過程中無需調(diào)節(jié)。

在某些應(yīng)用中，平整度可能是需要考慮一個(gè)主要的因素。雖然組件和應(yīng)用之間在細(xì)微處可能略有不同，并通常缺乏行業(yè)相關(guān)平整度數(shù)據(jù)，但滾珠襯套軸承往往可以非常平穩(wěn)地運(yùn)行，方形導(dǎo)軌和圓形導(dǎo)軌之間的差異通常用手即可感覺得到。滾珠和導(dǎo)軌之間凸表面的點(diǎn)式接觸可將擦傷的可能

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性降到最低。滾珠襯套通常在微小間隙量或1％到2％額定動(dòng)載荷的輕預(yù)載荷下運(yùn)行，提高了平穩(wěn)性。而由于較高的一致性和預(yù)載荷，方形導(dǎo)軌軸承可在某些“缺口”情況下使用。在大多數(shù)情況下，這是可行的，但如果需要用到儀表級(jí)軸承，圓形導(dǎo)軌可能更有優(yōu)勢(shì)。同樣，由于其簡(jiǎn)單的圓形幾何形狀，圓形襯套上的密封件往往更為可靠，產(chǎn)生更小的拖曳。方形導(dǎo)軌擦拭器必須符合導(dǎo)軌中的滾珠軌道，以達(dá)到耐用型密封。

安裝圓形導(dǎo)軌時(shí)最后需要考慮的是安裝在軸上的非滾珠型聚合物襯套?？刹捎眠m用于鋁或其它基底的高性能軸承級(jí)材料，以提供良好的載荷能力（相當(dāng)于滾珠襯套載荷能力的20％）和一個(gè)在 0.05到0.25范圍內(nèi)的較低摩擦系數(shù)。襯套軸承可在具有能夠損傷密封嚴(yán)實(shí)的滾珠襯套的微粒的惡劣環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)行，也可在受到?jīng)_擊載荷損傷的滾珠軸承系統(tǒng)下正常工作。另一方面，滾珠循環(huán)噪聲可能會(huì)成為滾珠襯套或方形導(dǎo)軌軸承中的一個(gè)問題，但對(duì)于上述襯套軸承卻基本上不是問題。由于接觸面分布在一個(gè)較大的區(qū)域中，無需配有滾珠襯套的硬化鋼軸?？梢圆捎貌讳P鋼軸系，既適用于像半導(dǎo)體和醫(yī)藥行業(yè)所處的清潔環(huán)境，也適用于像食品加工行業(yè)所處的惡劣環(huán)境。

3.10.3 圓形導(dǎo)軌的支撐導(dǎo)軌單元

支撐導(dǎo)軌單元由支撐軌，直線軸及開口型直線軸承箱式單元組成，圖3.10所示。

支撐軌：支撐軌可在全行程上為軸提供最大的剛性，確保支撐導(dǎo)軌單元的正常工作，圖3.11所示。

箱體:可與開口型直線軸承配合，在高負(fù)載或長(zhǎng)行程的場(chǎng)合，保證卓越的運(yùn)動(dòng)性能，圖3.12所示。

以下為圓形導(dǎo)軌的支撐導(dǎo)軌單元的結(jié)構(gòu)圖和相關(guān)數(shù)據(jù)表：

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圖3.11 支撐軌 圖3.12 箱體

圖3.13 支撐導(dǎo)軌單元 圖3.14導(dǎo)軌外形長(zhǎng)度表

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圖3.15 支撐軌外形尺寸

圖3.16 支撐導(dǎo)軌單元外形尺寸

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第四章 吸附手的穩(wěn)定性分析

4.1 機(jī)械手上升、下降過程的穩(wěn)定性分析

機(jī)械手的下降過程是由豎直方向上的氣缸完成的，氣缸的選用按照了國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，而且所選的氣缸足夠提升起該密封墊零件，所以只要?dú)飧渍?，不?huì)出現(xiàn)中途卡斷現(xiàn)象。該氣缸的活塞桿連接吸盤的定位支架，并通過螺母固定，而支架上又通過螺母連接方式使六角雙頭螺栓固定在支架上。通過等徑三通接口的組合式氣動(dòng)管接頭，一端與六角雙頭螺栓連接，另一端與吸盤螺紋連接，還有一端與真空發(fā)生器通過來的氣管相連接，這樣下來，該部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)是環(huán)環(huán)相扣，穩(wěn)定性很高，安全性也相當(dāng)高。而且該結(jié)構(gòu)具有拆裝性，拆裝非常方便，萬哪個(gè)零件出了問題，可以及時(shí)方便的拆卸并安裝，減少經(jīng)濟(jì)損失。

4.2 機(jī)械手吸料過程的穩(wěn)定性分析

由于吸盤是與真空發(fā)生器通過帶螺紋的通氣管連接起來的，所以真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度就是吸盤里的真空值，我選用了真空度可以達(dá)到84KPa的空發(fā)生器，所以有足夠外力吸附起密封墊零件。真空吸盤是直接吸吊物體的元件，是真空系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。通常它由橡膠材料和金屬骨架壓制而成。吸盤有多種不同的形狀，常用的有圓形平吸盤和波紋形吸盤。波紋型吸盤（風(fēng)琴型吸盤）相對(duì)圓形吸盤有更強(qiáng)的適應(yīng)性，允許工件表面有輕微的不平、彎曲或傾斜，同時(shí)在吸持工件進(jìn)行移時(shí)有較好的緩沖性能。所以本設(shè)計(jì)中我選用了波紋形吸盤，以提高機(jī)械手的穩(wěn)定性。

當(dāng)然該機(jī)械手的真空系統(tǒng)中除了真空發(fā)生器和真空吸盤這兩個(gè)主要的元件外，還有真空閥、真空壓力開關(guān)、真空過濾器、真空安全開關(guān)等元件。這些真空元件都是按負(fù)壓元件來確定的。

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4.3 機(jī)械手左移、右移的穩(wěn)定性分析

同樣，該過程的也是通過氣缸的伸縮來完成，氣缸的選用也足夠讓機(jī)械手完成水平方向上的左右往復(fù)移動(dòng)，氣缸通過左右兩端兩個(gè)耳座將其定位于水平方向上，其較小的那根活塞桿通過一簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)與導(dǎo)軌工作臺(tái)相連接，又導(dǎo)軌在角鋼上的安裝，角鋼由于受到所有負(fù)載發(fā)生變形的撓度相當(dāng)小，幾乎可以忽略不計(jì)，所以導(dǎo)軌在水平方向不會(huì)發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，這樣就保證了工作臺(tái)能順利的在導(dǎo)軌閃左右移動(dòng)，使得該機(jī)械手輸送的密封墊零件能很好的完成水平500mm的行程的輸送。

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結(jié)束語

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我更加熟練的掌握了相關(guān)制圖軟件的應(yīng)用?；仡櫛敬卧O(shè)計(jì)，我對(duì)氣壓缸的設(shè)計(jì),機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了深刻的理解。

其中，機(jī)械手應(yīng)用于現(xiàn)代化制造業(yè)中也是大勢(shì)所趨。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。目前，機(jī)械手雖然還不如人手那樣靈活，但它具有不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲倦、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此機(jī)械手受到很多部門的重視，并越來越廣泛的得到了應(yīng)用。

此機(jī)械手的設(shè)計(jì)完成，能更好地針對(duì)電動(dòng)大巴車電池的更換，而且本機(jī)械手大部分都是通過螺栓連接固定在一起的，這樣機(jī)械手的拆卸更換和運(yùn)輸方面就變得尤為方便，該機(jī)械手能滿足遠(yuǎn)距離的水平移動(dòng)。整體氣壓的運(yùn)用，空氣的取之不竭，用過之后排入大氣，不需要回收和處理，不污染環(huán)境，空氣的污染性很小，管路中壓力損失也很小，壓縮空氣的工作壓力較低，氣動(dòng)元件的材質(zhì)和制造精度要求降低，空氣介質(zhì)清潔，亦不會(huì)變質(zhì)，管路不易堵塞等優(yōu)勢(shì)就很有效的利用到，而且機(jī)械手四個(gè)角機(jī)械減震墊鐵的安裝，更能適應(yīng)有稍微凹凸不平的工作環(huán)境。

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)缺少了去工廠實(shí)習(xí)這一環(huán)節(jié)，我們也就缺少了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械手工作過程的認(rèn)識(shí)和理解，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)給我們帶來了一定的難度。

最后，將以上機(jī)構(gòu)和組合機(jī)構(gòu)合成一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)，從而使A上的工件移動(dòng)到B上，完成整個(gè)過程。

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致 謝

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，離不開院系各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的的高度重視，以及學(xué)院各位老師的指導(dǎo)和幫助，在此，我衷心的向院系各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和全院老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。

四年的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，在外求學(xué)經(jīng)歷的坎坷使我慢慢成熟，對(duì)在過去的日子里曾給予過我鼓勵(lì)、幫助的人們我滿懷感激，時(shí)刻沒有忘記。所經(jīng)歷的一切將讓我倍加珍惜未來的生活。

本論文是在導(dǎo)師楊老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！

由于本人實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)有限，本次設(shè)計(jì)中必然存在不少紕漏及錯(cuò)誤之處，希望各位老師批評(píng)指正。

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