第一篇：公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)的論文
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生活水平的不斷提高，GPS技術(shù)也得到了空前的發(fā)展。GPS主要是不斷接收同步衛(wèi)星的信號(hào)并將其信號(hào)解析出相應(yīng)的數(shù)據(jù)還原成為經(jīng)緯度信號(hào)，根據(jù)經(jīng)緯度信號(hào)則可以實(shí)現(xiàn)定位功能，傳統(tǒng)的導(dǎo)航定位技術(shù)也是采用了該原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著GPS的普及，成本也不斷的降低，可以根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)展功能，如可以將其技術(shù)應(yīng)用在公交車上。本文主要介紹根據(jù)GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)公交車的自動(dòng)報(bào)站和調(diào)度，不需要人為的直接干預(yù)達(dá)到公交車系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的目的。本文主要是將微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、GPS技術(shù)、語(yǔ)音技術(shù)綜合在一起實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能化的系統(tǒng)。
國(guó)內(nèi)外在智能公交車方面的研究早在20世紀(jì)初就開始，采用的技術(shù)不盡相同功能也各異。國(guó)內(nèi)一些公交車系統(tǒng)主要采用的是人工干預(yù)電腦控制的方式實(shí)現(xiàn)智能報(bào)站等功能。其工作方式如下：在系統(tǒng)內(nèi)部提前設(shè)置好上下路線對(duì)應(yīng)站臺(tái)的相關(guān)設(shè)置，司機(jī)師傅在行駛車輛的同時(shí)也必須時(shí)刻關(guān)注站臺(tái)的距離，當(dāng)車輛臨近站臺(tái)時(shí)則手動(dòng)按下相應(yīng)的按鍵實(shí)現(xiàn)報(bào)站功能^該種方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)站是毋庸置疑的，但是根據(jù)站臺(tái)人員數(shù)量的不同、司機(jī)師傅的疲意程度、道路的擁擠程度都會(huì)造成站臺(tái)的漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)的現(xiàn)象，影響人們的出行和交通服務(wù)的質(zhì)量，還有可能造成潛在的安全隱患。因此，新一代的智能報(bào)站系統(tǒng)的需求與日俱增。
智能語(yǔ)音報(bào)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
GPS語(yǔ)音報(bào)站系統(tǒng)集合了全球定位系統(tǒng)技術(shù)、語(yǔ)音播報(bào)技術(shù)、顯示提示技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)報(bào)站和自動(dòng)定位，大大的減少的交通安全的出現(xiàn)和極大的提髙效率。采用GPS技術(shù)的主要原因是不管GPS制造技術(shù)還是解析GPS數(shù)據(jù)信息的算法技術(shù)都很成熟、安全性高、體積小、方便攜帶，采集信號(hào)后可以在各種顯示電路上就其基本信息顯示出來(lái)。本系統(tǒng)主要采用6H級(jí)別的GPS接收模塊對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，以STC89C52作為主控芯片用于對(duì)GPS信號(hào)的解析，最終得出當(dāng)前的位置、經(jīng)緯度、時(shí)間、偏航角、速度、海拔、時(shí)間等信息。將解析出來(lái)的經(jīng)緯度信息與單片機(jī)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的地址信息不斷對(duì)比，如果二者信號(hào)一直則啟動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)動(dòng)作。系統(tǒng)時(shí)刻采集GPS信號(hào)，根據(jù)解析出的GPS經(jīng)緯度信息來(lái)判斷汽車當(dāng)前的位置信息，當(dāng)汽車到達(dá)本站時(shí)則啟動(dòng)相應(yīng)的語(yǔ)音電路和液晶顯示電路以提醒用戶達(dá)到目的站臺(tái)。系統(tǒng)確保司機(jī)的正常行駛還設(shè)定了超速警告的電路，當(dāng)汽車的行駛速度超過設(shè)定的值時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警電路直到汽車的速度在安全行駛速度范圍內(nèi)警告信號(hào)才自動(dòng)解除，使得系統(tǒng)更加安全可行的進(jìn)行。
系統(tǒng)的總體方案：
目前，太空中一共有24顆衛(wèi)星時(shí)刻向人類提供服務(wù)，這24顆衛(wèi)星分別以55°的角度分布在地球上空20—200KM的軌道面上，衛(wèi)星之所以這樣分布的原因在于使得地球上的任何地方在任何時(shí)候都可以保證能夠接收到至少6顆衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)，以確保GPS快速準(zhǔn)確的定位導(dǎo)航，一般衛(wèi)星數(shù)量越多則GPS定位的速度、精度就越高，出現(xiàn)漂移問題就越少。這24顆衛(wèi)星可以源源不斷的向用戶提供需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以廣播式的方式散發(fā)出去，數(shù)據(jù)的類型是完全共享的所以能夠減低很大的成本，不需要后期續(xù)費(fèi)使用。
系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要有單片機(jī)、電源模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊、GPS模塊以及液晶顯示模塊，通過相關(guān)的技術(shù)來(lái)解決個(gè)設(shè)備之間的相互通信問題即主要是通過單片機(jī)來(lái)解析GPS接收來(lái)自衛(wèi)星的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)確定當(dāng)前的經(jīng)煒度、時(shí)間、速度等信息并通過液晶電路將其解析的數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的顯示出來(lái)即完成自動(dòng)報(bào)站和超速警告任務(wù)。執(zhí)行的過程：通過GPS模塊時(shí)刻接收衛(wèi)星不斷發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)四顆及以上的不同衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)算法的處理后計(jì)算出當(dāng)前的經(jīng)緯度、時(shí)間、速度、海拔等信息，隨后再由主控制器驅(qū)動(dòng)相關(guān)的語(yǔ)音播報(bào)和液晶顯示電路工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站和超速警告的工作。
該系統(tǒng)主要涉及的技術(shù)內(nèi)容有：
(1)電源模塊的設(shè)計(jì)。GPS接收模塊不斷接收衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，功率越大則信號(hào)越強(qiáng)、速度越快、精度越高，所以一個(gè)可靠的電源電路是保證系統(tǒng)正?？煽窟\(yùn)行的前提。
(2)GPS模塊的選擇。由于GPS技術(shù)的不斷普及GPS模塊類型繁多，選擇合適的GPS則成為重點(diǎn)問題，軍品級(jí)別的GPS成本簡(jiǎn)直是個(gè)天價(jià)用戶也是消費(fèi)不起的;價(jià)格低廉的GPS則精度低、速度慢、抗干擾能力差。本系統(tǒng)通過對(duì)種GPS模塊的研究和分析得出兩款GPS模塊類型能滿足人們的日常使用即6M和6H類型的GPS。后者相對(duì)于前者則精度要高、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)通過研究分析得出6H更適合全球定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。
(3)液晶模塊的選擇。公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是百姓即希望每個(gè)人群都能容易接受，所以設(shè)計(jì)的顯示電路應(yīng)該是人們都認(rèn)識(shí)的中文漢字，以便于人們閱讀相關(guān)信良。
語(yǔ)音模塊的選擇。系統(tǒng)最為人性化的就是能夠聽到真人發(fā)音播報(bào)站臺(tái)信息，為了能更好的突出人性化的特點(diǎn)、更好的還原真人的發(fā)音系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音電路的選擇條件則更加苛刻。通過不斷的測(cè)試發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上語(yǔ)音芯片ISD1730能夠很好的還原語(yǔ)音信號(hào)，該芯片的失真信號(hào)小、播報(bào)語(yǔ)音信號(hào)強(qiáng)完全能夠勝任公交車自動(dòng)報(bào)站要求。
人們一般通過在便捷式設(shè)備上安裝模塊接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)最終達(dá)到導(dǎo)航定位的目的。GPS導(dǎo)航定位基本原理：GPS衛(wèi)星實(shí)際上是向用戶發(fā)送的是時(shí)間和衛(wèi)星當(dāng)前的信號(hào)，用戶使用的GPS模塊主要是接收其發(fā)送的相關(guān)信息，并通過一定的算法測(cè)量出衛(wèi)星數(shù)據(jù)從發(fā)送到接收的延遲時(shí)間，同時(shí)根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)解析出衛(wèi)星到用戶的距離。這就是為什么至少需要4顆以上包括4顆衛(wèi)星信號(hào)才能定位成功的原因。
系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)：
系統(tǒng)采用的是成熟的科學(xué)技術(shù)手段，利用GPS模塊采集衛(wèi)星數(shù)據(jù)解析出當(dāng)前的位置信息，單片機(jī)接受數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播報(bào)站臺(tái)信息提醒司機(jī)、乘客朋友準(zhǔn)備停車下站，與此同時(shí)還可以自動(dòng)的得出顯示出當(dāng)前站臺(tái)的信息，實(shí)現(xiàn)聲圖并茂的顯示出來(lái)，靈活方便擴(kuò)展能力強(qiáng)、系統(tǒng)可移植性高，整個(gè)過程不需要人員的直接干預(yù)，保證司機(jī)可以專心駕駛車輛確保乘客的安全，提髙系統(tǒng)的可靠性能。
總結(jié)
針對(duì)文的智能控制系統(tǒng)能夠滿足公交車智能報(bào)站的基本功能，具有自動(dòng)報(bào)站功能的同時(shí)還可以自動(dòng)檢測(cè)汽車的速度，超出安全速度時(shí)則能夠啟動(dòng)聲光警報(bào)信號(hào)提醒司機(jī)正常駕駛。確保車倆安全、可靠的運(yùn)行。
綜合國(guó)際的發(fā)展可以發(fā)現(xiàn)GPS技術(shù)伴隨我們走過了幾個(gè)世紀(jì)了，GPS技術(shù)的廣泛使用，便捷式移動(dòng)設(shè)備也得到了極大的普及，而在國(guó)內(nèi)各行業(yè)中GPS技術(shù)還在起步階段，因此對(duì)于推廣GPS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有廣泛的市場(chǎng)價(jià)值，GPS技術(shù)不僅僅能夠使用在公交車報(bào)站、導(dǎo)航技術(shù)上，同時(shí)還可以進(jìn)一步開發(fā)如可以開發(fā)出智能汽車的自動(dòng)調(diào)度，根據(jù)汽車的行駛路徑進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)來(lái)緩解道路擁擠的交通問題等?？偠灾?，GPS技術(shù)可以在各行各業(yè)的單位、企業(yè)中發(fā)揮巨大的作用，為人類文明建設(shè)貢獻(xiàn)出無(wú)窮的力量。
第二篇：自動(dòng)騎馬訂書機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
騎馬訂書機(jī)一種快速高性能的訂書設(shè)備，大部分印刷廠都配有該設(shè)備。傳統(tǒng)的騎馬訂書機(jī)設(shè)備，在高速工作狀態(tài)下，很容易發(fā)生堵紙現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中對(duì)傳統(tǒng)的騎馬訂書機(jī)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對(duì)訂書機(jī)頭增加了電磁控制裝置，在容易發(fā)生堵紙?jiān)黾恿宋?dòng)開關(guān)，增加了光電傳感器檢測(cè)裝置，從而很好地解決了，高速工作下的堵紙現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中還對(duì)傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，使其控制系統(tǒng)更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。關(guān)鍵詞：電磁控制；光電傳感器；微動(dòng)開關(guān)；PLC
I
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
Abstract Combined saddle stitching, a fast high-performance stapler device, most of the printers are equipped with the device.Stapler riding equipment, state of the high-speed operation, it is prone to the phenomenon of blocking the paper.The design of the electrical system of the traditional riding stapler transformation of electromagnetic control device, a micro switch prone to blocking the paper, an increase of the photoelectric sensor detection device on the stapler head, so good the solution to the phenomenon of blocking paper in the high-speed work.This design the control system of the traditional riding stapler PLC transformation to make it more intelligent control system to improve the work efficiency, reduce the workload of the workers.Key words: electromagnetic control； photoelectric sensor；micro switch；PLC
II
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目錄
摘要......................................................................I ABSTRACT.................................................................II 第1章 緒論..............................................................1 1.1 騎馬訂書機(jī)的產(chǎn)生背景及印刷行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r..........................1 1.2 騎馬訂書機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)..............................................2 1.3 騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程...........................................4 第2章 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)....................................5 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇......................................................5 2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇..............................................5 2.1.2電機(jī)容量的選擇................................................5 2.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)......................................................6 2.2.1齒輪傳動(dòng)的簡(jiǎn)介................................................6 2.2.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪........................................8 2.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)...........................................11 2.2.5齒輪幾何尺寸的計(jì)算...........................................13 2.3 軸的設(shè)計(jì)及校核...................................................13 2.3.1 齒輪作用在傳動(dòng)軸上的力.......................................13 2.3.2初步估算軸的最小直徑.........................................15 2.3.4軸上的載荷...................................................17 2.3.5校核軸的強(qiáng)度.................................................17 2.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì).....................................................20 2.4.1概述.........................................................20 2.4.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................21 2.5 凸輪的設(shè)計(jì).......................................................24 2.5.1凸輪的簡(jiǎn)介...................................................24 2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸.......................................24 第3章 騎馬訂書機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì).........................................30 3.1 騎馬訂書機(jī)的特點(diǎn)及控制要求.......................................30 3.2 電氣線路設(shè)計(jì).....................................................30 3.2.1 執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)..............................................30 3.2.2控制電路的設(shè)計(jì)...............................................31 I
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3.3電器元件的選擇....................................................31 3.4編制電氣元件明細(xì)表................................................35 第4章 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì).....................................36 4.1 PLC的簡(jiǎn)介.......................................................36 4.1.1PLC的定義及基本結(jié)構(gòu)..........................................36 4.1.2PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍..........................................37 4.1.3PLC的工作原理................................................38 4.1.3PLC的選擇原則................................................38 4.2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC選型及控制電路改造...........................39 4.2.1自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC類型選擇.................................39 4.2.2PLC控制電路設(shè)計(jì)..............................................40 結(jié)論.....................................................................43 參考文獻(xiàn).................................................................44 致謝.....................................................................45 II
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第1章
緒論
1.1 騎馬訂書機(jī)的產(chǎn)生背景及印刷行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)50年代，二次世界大戰(zhàn)結(jié)束世界經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展，印刷行業(yè)的業(yè)務(wù)量日益增加，老式的訂書機(jī)設(shè)備已不能滿足大批量的印刷的要求，高效率的騎馬訂書機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)60年代騎馬訂書機(jī)逐步在各個(gè)國(guó)家得到應(yīng)用，極大地提高了，印刷行的工作效率。
近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，其中廣告類印刷品，連續(xù)5年保持7.5%以上的高速增長(zhǎng)，2011年的總產(chǎn)值突破15萬(wàn)億大關(guān)。其它的文化印刷品也有很大的提高。根據(jù)十二五規(guī)劃，“十二五”期間，文化產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，并在2016年成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)。作為文化產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，印刷產(chǎn)業(yè)尚有很大發(fā)展空間。黨的十七屆六中全會(huì)通過的《關(guān)于深化文化體制改革推動(dòng)社會(huì)主義文化大發(fā)展大繁榮若干重大問題的決定》，給文化產(chǎn)業(yè)重要組成部分的印刷業(yè)也帶來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。隨著人民群眾的生活水平的提高，隨著文化大發(fā)展大繁榮，群眾在文化消費(fèi)上將迎來(lái)一個(gè)高消費(fèi)期。
新聞出版總署“十二五”期間實(shí)施重大項(xiàng)目帶動(dòng)印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措和引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)扶持政策的相繼出臺(tái)，為印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的文化氛圍和市場(chǎng)政策環(huán)境，印刷行業(yè)形成的綠色、創(chuàng)意、和諧發(fā)展的印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念，為印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開了智慧的閘門，對(duì)綠色印刷業(yè)的推進(jìn)，將促進(jìn)印刷企業(yè)有一個(gè)飛躍性的發(fā)展，也將牽動(dòng)著含有綠色印刷技術(shù)、符合環(huán)保要求的設(shè)備、器材、出版、包裝、個(gè)性化印刷品產(chǎn)業(yè)鏈條的膨脹性的迅猛發(fā)展。
剛剛過去的北京國(guó)際圖書節(jié)以“綠色印刷”為主題。綠色印刷也是未來(lái)印刷業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。從實(shí)施綠色印刷戰(zhàn)略合作協(xié)議到未來(lái)五年實(shí)施綠色印刷的階段性目標(biāo)的確立，一直到關(guān)于中小學(xué)教科書實(shí)施綠色印刷的通知的頒布，我國(guó)綠色印刷工作已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性實(shí)施階段。不久前，全國(guó)評(píng)選出來(lái)的獲得環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的印刷企業(yè)已經(jīng)達(dá)到103家，我們可以看出來(lái)全國(guó)范圍的綠色印刷工作也在有條不紊的展開著。從這一份103家印企獲綠色“身份證”的印刷企業(yè)名單中，我們可以清楚的看到北京地區(qū)獲得環(huán)境標(biāo)產(chǎn)品認(rèn)證的印刷企業(yè)已經(jīng)達(dá)到15家，僅次于江蘇省，屈居第二位。同時(shí)，有10家及以上印企獲得認(rèn)證的地區(qū)包括北京、上海、江蘇、廣東?？梢娫谶@些區(qū)域印刷行業(yè)的發(fā)展還是很發(fā)達(dá)的，對(duì)于綠色印刷工作的開展也是十分積極。為了促進(jìn)綠色印刷工程的實(shí)施，從不久前的針對(duì)中小學(xué)教科書提出來(lái)的要求從今年秋季學(xué)期起，全國(guó)各地使用的綠色印刷中小學(xué)教科書數(shù)量要占到本地中小學(xué)教科書使用總量的30％；再經(jīng)過1到2年，1
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
基本實(shí)現(xiàn)全國(guó)中小學(xué)教科書綠色印刷全覆蓋。到現(xiàn)在首批綠色印刷嬰幼兒圖書首發(fā)以及獲得環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的企業(yè)不斷增多。
可見，為了推動(dòng)我國(guó)綠色印刷行業(yè)的發(fā)展，從政府到企業(yè)，再到個(gè)人，大家都用不同的方式積極地促進(jìn)著，從政策的制定，通知的頒布，到具體的實(shí)施，每個(gè)人為綠色印刷的有利實(shí)施做著貢獻(xiàn)。一系列的事實(shí)說明我的印刷行業(yè)正在向著綠色節(jié)能高效的可持續(xù)發(fā)展的道路上來(lái)。
1.2 騎馬訂書機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
騎馬訂書機(jī)機(jī)最早出現(xiàn)在歐洲，經(jīng)過幾十年的發(fā)展．技術(shù)有了很大的提高。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)路技術(shù)，PLC技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的的技術(shù)不斷應(yīng)用到騎馬訂書機(jī)機(jī)上使其功能越來(lái)越完善。同時(shí)，隨著客戶要求的不斷提高．騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)又增設(shè)了許多新功能．如卡紙粘貼、自動(dòng)上書帖、噴碼等。隨著自動(dòng)控制技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)騎馬訂書機(jī)主要有以下的發(fā)展趨勢(shì)。
1、自動(dòng)化程度越來(lái)越高
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，印刷行業(yè)的生產(chǎn)批量日益增多，印刷行業(yè)的熟練工有嚴(yán)重匱乏，自動(dòng)化程度的提高顯得日益重要。自動(dòng)化程度的提高主要體現(xiàn)在PLC技術(shù)的應(yīng)用、自動(dòng)調(diào)整書帖規(guī)格以及完善的總體自動(dòng)檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)3個(gè)方面。自動(dòng)調(diào)整整書帖規(guī)格開本大小已經(jīng)成為騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)的總體發(fā)展趨勢(shì)，只要在屏幕中輸入書本的控制器便能自動(dòng)對(duì)開本大小進(jìn)行調(diào)整。精密達(dá)FENGMI半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)上淮南光華光神DQ404-02半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)上海紫光DQB450自動(dòng)騎馬訂書機(jī)都具備該功能，并且上海紫光DQB450自動(dòng)騎馬訂書機(jī)還具有接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的功能，即能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)印前、印刷及印后裝訂的全程數(shù)字化。
2、功能越來(lái)越完善[1] 隨著客戶要求的不斷提高，以及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)騎馬裝訂機(jī)又增設(shè)了卡紙粘貼、自動(dòng)上書帖、噴碼等新功能。如瑞安市繆氏印刷機(jī)械有限公司產(chǎn)品新設(shè)備DQ404A-02/DQ404B-02型半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)淮南光華光神機(jī)械電子有限公司光華光神的DDQ404-02GD半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)都備有自動(dòng)上書貼功能以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。此外，書本裝訂時(shí)，通過噴碼機(jī)器對(duì)書冊(cè)內(nèi)外側(cè)進(jìn)行噴碼，如郵政編碼、地址等。Osako公司的Prima 能夠完成這項(xiàng)個(gè)性化的裝訂功能，而且上海紫光公司計(jì)劃將其應(yīng)用到下一代騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)中。
3、速度越來(lái)越高，功能越來(lái)越穩(wěn)定[2]
早在20世紀(jì)70年代初，上海訂書機(jī)械廠就已生產(chǎn)了PDQ一02型騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)，最大生產(chǎn)能力為6000本/小時(shí)。到了20世紀(jì)90年代，又研制出FENGMING型騎馬裝 2
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訂聯(lián)動(dòng)機(jī)（如圖1-1），最高速度達(dá)1萬(wàn)本/小時(shí)，不僅改進(jìn)和提高了穩(wěn)定性、可靠性和操作性，而且在外觀上都有了不同程度的改善。2003年．上海紫光機(jī)械有限公司相繼研制出LQDl0和LQD8F騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)，LQDl0的性能與LQD8E相比有了很大的提高．最高速度達(dá)到1．2萬(wàn)本/小時(shí)最大開本尺寸為480mm×320mm。搭頁(yè)機(jī)叼紙輪軸采用雙叼牙結(jié)構(gòu)．提高了搭頁(yè)過程的穩(wěn)定性，對(duì)于正反長(zhǎng)短邊書帖．既能用鋼皮叼牙打開，也能用真空吸嘴搭無(wú)長(zhǎng)短邊書帖。三面切書機(jī)改進(jìn)為先切前1：3，再切邊口的形式。海德堡和馬天尼公司是生產(chǎn)騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)的兩家大公司，其中海森堡公司最新研制的自動(dòng)騎馬訂書機(jī)速度在2萬(wàn)本/小時(shí)以上。
圖1-1 “FENGMING”騎馬訂書機(jī)
4、集成化、綠色化程度越來(lái)越高
進(jìn)入21世紀(jì)來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，化石能源的日益枯竭低耗能、高效率的的發(fā)展模式越來(lái)受到各國(guó)政府及企業(yè)的重視。綠色低耗能低污染化，綠色技術(shù)是一門綜合技術(shù)，節(jié)約能源、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)率是綠色制造技術(shù)的核心要求。事實(shí)上，綠色制造技術(shù)的應(yīng)用既是可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。近幾年由于電力電子和數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，以及直線電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸、光柵檢測(cè)等部件的成熟，直驅(qū)技術(shù)訂書機(jī)的應(yīng)用速度加快，國(guó)外多家訂書機(jī)企業(yè)的新產(chǎn)品已使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用將極大推動(dòng)訂書機(jī)的結(jié)構(gòu)改變和性能提高，也大大降低了訂書機(jī)的能耗。
近幾年來(lái)印刷行業(yè)迅速發(fā)展，人工成本越來(lái)越高，選擇高效率的機(jī)器逐漸成為大型印刷行業(yè)的共識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，PLC技術(shù)的發(fā)展，訂書機(jī)越來(lái)越集成化，訂書，裁 3
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剪，印刷逐漸集為一體。集成化的訂書機(jī)，能夠同時(shí)完成多項(xiàng)功能，提高了機(jī)器的效率，減少了工人的工作強(qiáng)度，同時(shí)又節(jié)約了工人成本，增加了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
1.3 騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程
騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程包括：送料，切斷，和做訂三個(gè)過程。送料時(shí)中刀滑板下行，短銷推動(dòng)連桿單向機(jī)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鐵絲從穿絲嘴穿入，鐵絲便夾在二滾輪中靠摩擦力傳動(dòng)，經(jīng)鐵絲導(dǎo)軌從切料軸的孔中穿出，進(jìn)入成型模長(zhǎng)槽中。切料當(dāng)鐵絲到達(dá)一定位置時(shí)，邊刀滑板上行，其中部的凸塊推動(dòng)切絲搖臂的斜面而使其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由此刀架下移，刀片把鐵絲切斷。中刀滑板上行到一定高度，成型模由壓簧推入，是切斷了的鐵絲邊刀上鐵絲槽的正下方，隨后，邊刀滑板下行，邊刀的上的鐵絲槽壓向成型模兩端伸出的鐵絲，彎成門字形的訂書釘。成訂過程如圖1-2所示：
1-切料刃軸；2-切料刀片；3-成形鉤；4-鐵絲；5-咬絲鉤；6-邊刀滑板；
圖1-2 騎馬訂書機(jī)的成釘過程
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第2章
自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇
電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)又稱滑差電機(jī)[7]，它是一種利用直流電磁滑差恒轉(zhuǎn)矩控制的交流無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。由于它具有調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)開滑、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負(fù)反饋、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械特性硬度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在印刷機(jī)及騎馬訂書機(jī)、無(wú)線裝訂、高頻烘干聯(lián)動(dòng)機(jī)、鏈條鍋爐爐排控制中都得到廣泛應(yīng)用。如801型對(duì)開立式?；剞D(zhuǎn)凸版印刷機(jī)、JS2101型對(duì)開雙面膠印機(jī)，J2105型對(duì)開單色膠印機(jī)、J2108型對(duì)開單色膠印機(jī)、PZ4880－01A型對(duì)開四色膠印機(jī)等印刷機(jī)械采用這種電動(dòng)機(jī)就更能符合印刷工藝要求。
因此，本次設(shè)計(jì)選擇電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（又稱滑差電機(jī)）。該電動(dòng)機(jī)具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
（1）交流無(wú)級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性硬度較高；
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉；
（3）調(diào)速范圍大，用在像印刷機(jī)這樣的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，一般可達(dá)10：1，有特殊要求（如輪轉(zhuǎn)機(jī)）時(shí)亦可達(dá)50：1；
（4）可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)代化的聯(lián)合輪轉(zhuǎn)機(jī)中，都應(yīng)用了自動(dòng)化的紙張拉緊機(jī)械，它可以達(dá)到隨著卷筒紙直徑的變化，調(diào)節(jié)離合器的轉(zhuǎn)矩經(jīng)保持拉力不變。
2.1.2電機(jī)容量的選擇
電機(jī)工作的有效功率
該設(shè)備，切鋼絲所用力為F=9.2KN，傳從速度為V=0.6m/s電機(jī)工作的有效功率為`
PW??Fv1000?W9200?0.6W
1000?0.84?6.57KW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為
3????1??2??3??4
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式中?
1、?
2、?
3、?4分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)和凸輪的傳動(dòng)效率[5]，有表可查?1?0.99、?2?0.98、?3?0.97、?4?0.94 則
?W?0.99?0.983?0.97?0.94?0.84
電機(jī)的轉(zhuǎn)速
二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i0?8~10，V帶傳動(dòng)比范圍i1?2~4作軸轉(zhuǎn)速為n0?20r/min所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為
n?i0i1n0?320~800r/min
查表可知：可選JZT251—4型電機(jī)，120—1200r/min，7.5KW 2.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.2.1齒輪傳動(dòng)的簡(jiǎn)介
齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：傳動(dòng)效率較高，傳動(dòng)過程平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)，齒輪之間的傳動(dòng)比精確，工作狀況可靠，能夠傳動(dòng)功率范圍大。例如齒輪的傳遞功率范圍可以從很幾瓦到幾萬(wàn)千瓦；傳動(dòng)速度高達(dá)300m/s；齒輪直徑范圍大，可以從手表用的幾毫米齒輪到大型水利工程用的二十多米齒輪，但是制造大型齒輪需要有專門的齒輪制造設(shè)備，大型齒輪嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，而且大型齒輪的精度不易保證。
齒輪的齒面應(yīng)具有較高的耐磨性能、抗塑性變形、抗點(diǎn)蝕、抗膠合的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)輪齒材料性能的基本要求為：齒面要用硬度較高的材料、齒芯要韌性較好的材料。常用的齒輪材料是鑄鐵 鋼、和無(wú)機(jī)非金屬材料。鋼材的韌性交好，抗沖擊能力強(qiáng)，還可以通過物理及化學(xué)處理改善其鋼材力學(xué)性能，所以鋼材最適合用來(lái)制造齒輪。
齒輪在工作過程中 HB＜350時(shí)，稱為軟齒面H8＞350時(shí)，稱為硬齒面齒面硬度 HB＜350 時(shí)
常用材料；
45、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB。特點(diǎn)： 具有較好的綜合性能，齒面具有較高強(qiáng)度和硬度，齒芯具有較好韌性。熱處理后切齒精度可達(dá)8級(jí)。制造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高，對(duì)精度要求不高。齒面硬度 HB＞350大于 采用中碳鋼時(shí)： 常用材料：
45、40Cr、40CrNi。特點(diǎn)：齒面硬度高 HRC＝48-55，接觸強(qiáng)度高，耐磨性好。齒芯保持調(diào)質(zhì)后的韌性，耐沖擊能力好，承載能力較高。精度可達(dá)7級(jí)精度。
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適用于大量生產(chǎn)，如：汽車、機(jī)床等中速中載變速箱齒輪。采用低碳鋼時(shí)：常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo。
齒輪在工作時(shí)由于某種原因而損壞，使其失去正常工作能力的現(xiàn)象稱為失效。齒輪的失效形式有很多種，常見的失效形式有：
1、齒面磨損
齒輪在傳動(dòng)過程中，輪齒嚙合處存在滑動(dòng)摩擦。齒輪在受力情況下，齒面間的相對(duì)滑動(dòng)使齒面發(fā)生磨損。磨損會(huì)破壞齒面形狀，造成傳動(dòng)不平穩(wěn)；另外，磨損使輪齒變薄，造成齒側(cè)間隙增大，輪齒強(qiáng)度降低。齒面磨損是潤(rùn)滑條件差的開式齒輪傳動(dòng)(外露的齒輪傳動(dòng))的主要失效形式，也是開式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式。
2、輪齒折斷
齒輪在工作中，其輪齒的受力狀況相當(dāng)于懸臂梁，齒根處受到的彎矩最大，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中。在嚙合過程中，齒輪根部所受的彎矩是交替變化的，因此，在該處最容易產(chǎn)生疲勞裂紋而使輪齒折斷，輪齒的這種失效形式稱為輪齒的疲勞折斷。齒輪的另一種折斷是長(zhǎng)期過載或受到過大沖擊載荷時(shí)的突然折斷，稱為過載折斷。
3、輪齒塑性變形
在低速重載的工作條件下，齒輪的齒面承受很大的壓力和摩擦力，由于這些力的作用，材料較軟的齒輪的局部齒面可能產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使齒面出現(xiàn)凹槽或凸起的棱臺(tái)，從而破壞齒輪的齒廓形狀，使齒輪喪失工作能力。齒輪的這種失效形式稱為輪齒的塑性變形。
4、齒面點(diǎn)蝕
齒輪工作時(shí)，當(dāng)嚙合表面反復(fù)受到接觸擠壓作用，且由此所產(chǎn)生的壓力過大或使用時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，齒面會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋。隨著齒輪的連續(xù)工作，裂紋會(huì)沿表層不斷擴(kuò)大，使齒面出現(xiàn)小塊金屬剝落，形成麻點(diǎn)和斑坑。輪齒齒面發(fā)生的這種失效形式稱為齒面點(diǎn)蝕。嚴(yán)重的齒面點(diǎn)蝕會(huì)破壞齒輪輪齒的工作表面，造成傳動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪聲，甚至使齒輪失去工作能力。齒面點(diǎn)蝕這種失效形式多發(fā)生在潤(rùn)滑條件良好的閉式齒輪傳動(dòng)中。
5、齒面膠合
在高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)中，齒面潤(rùn)滑較為困難，嚙合面在重載作用下產(chǎn)生局部高溫使其粘結(jié)在一起，當(dāng)齒輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在較軟的齒面上撕下部分金屬材料而出現(xiàn)撕裂溝痕，這種由于齒面粘結(jié)和撕裂而造成的失效稱為齒面膠合。齒面出現(xiàn)膠合現(xiàn)象后，將嚴(yán)重?fù)p壞齒面而導(dǎo)致齒輪失效。閉式蝸桿傳動(dòng)中極易發(fā)生這種失效。
2.2.2選定各齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)
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本設(shè)計(jì)中，已知輸入功率為7.5KW，小齒輪轉(zhuǎn)速為860r/min，齒數(shù)比為3.2。工作壽命為15年（每年工作300天），每天工作8小時(shí)。
（1）本設(shè)計(jì)中騎馬訂書機(jī)主軸齒輪精度選擇
根據(jù)本設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪。騎馬訂書機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故運(yùn)用7精度(GB 10095—88)。
（2）材料選擇
綜合設(shè)計(jì)思路方案，根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版191頁(yè)選擇小齒輪材料為40C(質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS。
（3）齒數(shù)選擇
選擇小齒輪齒數(shù)z1?24，大齒輪z2?24?3.2?76.8，取z2?77
2.2.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪[3]
由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版203頁(yè)齒面接觸強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即
32?ZE?KT1u?1d1t?2.32????????·u?H?d式中
d1t——所求齒輪直徑（mm）
T1——齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
ZE——彈性影響系數(shù)（MPa）
12(2?1)
?d——齒寬系數(shù)
K——載荷系數(shù)
（1）確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值
1）試選載荷系數(shù)Kt?1.3 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
T1?95.5?10
5P1n1(2?2)
95.5?105?7.5?N?mm 860?8.328?104N?m3）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-7選取出齒寬系數(shù)
?d?1
4）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)
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ZE?189.8MPa
5）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-21查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
12?Hlim?600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限?Hlim?550MPa
6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
N1?60n1jLh
(2?3)
?60?860??8?300?2?15??3.715?1093.715?109N2? 3.2?1.161?1097）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1?0.90，KHN2?0.95
8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通常取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
??H?1?KHN1??lim1S?0.9?600?540MPa
（2-4）S?0.95?550?522.5MPa ??H?2?KHN2??lim2（2）計(jì)算
1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑
3d1t?2.323?ZE?KT1u?1????????·u ?H?d4?189.8?1.3?8.328?104.2· ??522.513.2??2 = 2.32= 61.634mm 2）小計(jì)算圓周速度v
v?
?d1tn160?10003.14?61.634?860?m/s60?1000?2.77m/s(2?5)
3）計(jì)算齒寬b 9
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b??d?d1t
(2?6)
?1?61.634mm? 61.634mm4）計(jì)算齒寬與齒高比
b h模數(shù)
mt?d1tz1?61.63424?2.568mm
（2-6）
齒高
H?2.25mt?5.778mm寬與齒高比
(2-7)
b61.634??10.67 h5.7785)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v?2.77ms，7級(jí)精度根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)
KV?1.12
對(duì)于直齒輪
KH??KF??1；
根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-2查得使用系數(shù)KA?1； 查得7級(jí)精度小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)KHB?1.423由表得KFB?1.35
載荷系數(shù)為：
b?10.67，KH??1.423查hK?KAKVKH?
(2?8)
?1?1.12?1?1.423?1.5946）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的小分度圓直徑
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d1?d1t3KKt3(2?9)
1.5941.3?65.968mm?61.634?7)計(jì)算模數(shù)m
m?d165.968??2.748mm
z1242.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)[3]
齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 m?2KT1?YFaYsa?2??dz1???F?????(2?10)
式中
?FE1——齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：
?FE1?500MPa
大齒輪的彎曲疲勞極限：
?FN1?380MPa
查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：
KFN1?0.85，KFN2?0.88
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞完全系數(shù)S?1.4，得
??F?1?KFN1?FE
1S0.85?500?MPa1.4?303.57MPa(2?11)
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??F?2?KFN2?FE2S0.88?380?MPa
1.4?238.86MPa計(jì)算載荷系數(shù)：
K?KA?KV?KFa?KFb?1?1.12?1?1.35?1.512
由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-5查得齒形系數(shù)
YFa1?2.65，YFa2?2.226
查取應(yīng)力校正系數(shù)
YSa1?1.58，YSa2?1.764
計(jì)算大小齒輪的YFaYSa??F?并加以比較
YFaYSa??F?1?2.65?1.58?0.01379303.57
2.226?1.764?0.01644238.86
??F?2由上式可知大齒輪的數(shù)值較大 設(shè)計(jì)計(jì)算
3YFaYSa?m?2?1.512?8.328?104?0.01644?2.05mm1?242
由計(jì)算結(jié)果可知，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒輪模數(shù)m主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑d1=65.968mm。
算出小齒輪的齒數(shù)：
z1?d165.968??26 m2.5大齒輪的齒數(shù)：
z2?3.2?26?83.2取z2?84
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2.2.5齒輪幾何尺寸的計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓的直徑
小齒輪分度圓直徑
d1?z1?m?26?2.5?65mm
大齒輪分度圓直徑
d2?z2?m?84?2.5?210mm
（2）確定齒輪中心距的
d1?d2265?210
?2?137.5mma?（3）計(jì)算齒輪寬度
(2?12)
b??ddd1?1?65?65mm
2.3軸的設(shè)計(jì)及校核
2.3.1 齒輪作用在傳動(dòng)軸上的力
分析騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖可知主軸箱內(nèi)各軸均為轉(zhuǎn)軸。已知電機(jī)功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為120~1200r/min，小齒輪工作轉(zhuǎn)速為860r/min，齒數(shù)比為3.2?，F(xiàn)對(duì)主軸進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)：
1、軸上的輸出功率P2 p2?p?1?2?7.5?9.8?9.7
2?6.9KW2、軸上的轉(zhuǎn)矩T2
由于n?120~1200r/min，當(dāng)n?120r/min時(shí)，軸的轉(zhuǎn)矩
PT2?95500002
n2 13
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6.9N?mm 120?54625N?mm ?9550000?
3、作用在齒輪上的力[3]
Ft?2T22?54625??520N d210Fr?Fttan??520?tan20?189N
Fn?Ft520??554Ncos?cos20
式中圓周力Ft，徑向力Fr及軸上的法向力Fn如圖2-1所示
M?MH2?MV2
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圖2-1 軸的載荷分析圖
2.3.2初步估算軸的最小直徑
選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表15-3，取A0?100，可得
dmin?A03p2n2
6.9120?38.5mm ?100?3軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，為了確定軸的最小直徑，必須先確定聯(lián)軸器的孔徑?？紤]到轉(zhuǎn)矩變化很小，取KA=1.3
Tca?KAT2?1.3?54625?71012.5N?mmd=40mm故，軸的最小直徑dmin=40mm
(2?13)
按照轉(zhuǎn)矩Tca的條件，查表GB/T 5014—2003，選用LX3彈性柱銷聯(lián)軸器，孔徑為2.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）擬定軸上零件的分配方案，如圖2-2所示。
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2-2軸的結(jié)構(gòu)與裝配
（2）確定各軸段直徑和長(zhǎng)度
1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因同時(shí)受徑向載荷和很小的軸向載荷作用，故選深溝球軸承。初定dI?II?dIII?IV?65mm，因此，選深溝球軸承6413，其尺寸為d?D?B?65mm?120mm?23mm，于是有l(wèi)I—II?23mm。選定，dII?III?90mm，lII?III?54mm。
2)安裝z?84齒輪的軸段III-IV的直徑dIV?V?60mm，齒輪左端用套筒定位，右端用軸肩定位，dIV?V?60mm 為了使套筒可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取lIV?V?61mm。dV?VI?45mm，lV?VI?8mm。
3）查表GB/T 5014—2003取聯(lián)軸器LX3的Y型，孔長(zhǎng)60mm，石棉墊片寬度為6mm故，lVI?VII?60mm?6mm?66mm，dVI?VII?40mm
4）軸的長(zhǎng)度為：
l?23mm?54mm?64mm?61mm?8mm?66mm?276mm
（3）軸上零件的周向定位
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齒輪與軸，聯(lián)軸器與軸，均采用平鍵連接，由表查得，齒輪與軸的平鍵截面為b?h?14mm?9mm，鍵槽長(zhǎng)定為54mm，聯(lián)軸器與軸的平鍵為b?h?12mm?8mm，長(zhǎng)為40mm 2.3.4軸上的載荷
可化為簡(jiǎn)支梁的軸跨距為L(zhǎng)2?L3?L4?61mm?8mm?66mm?135mm，根據(jù)計(jì)算，截面C為危險(xiǎn)截面，做出軸的扭矩圖和彎矩圖，各個(gè)數(shù)值參考如表2-2：
表2-1 軸的各個(gè)計(jì)算數(shù)值
載荷
水平面H
垂直面V 支反力F
FNH1?274N FNH2?274N
FNV1?100N FNV2?89N
彎矩
MH?20207.5N?mm
MV?7375N?mm 總彎矩M
M?22N?mm 20207.5?7375?21511扭矩T
T2?54625N?mm
2.3.5校核軸的強(qiáng)度
（1）軸的計(jì)算應(yīng)力
軸的計(jì)算應(yīng)力校核時(shí)，只需校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中最大最大彎矩和扭矩的截面為C面，根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取??0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力[3]
?ca??M???T4?22W(2?14)
2?21511??0.6?5462520.1?453MPa?43MPa
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1可知，???1??60MPa，因此1）判斷危險(xiǎn)截面 ?ca????1?，故安全。
（2）校核軸的疲勞強(qiáng)度
齒輪軸段彎矩最大，截面III為危險(xiǎn)截面，其它截面均按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較寬設(shè)定的，故，只需軸的右側(cè)即可。
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2）截面右側(cè)各個(gè)系數(shù)的計(jì)算[3]
抗彎截面系數(shù)：
W?0.1d3?0.1?403?6400mm3抗扭截面系數(shù)：
WT?0.2d3?0.2?403?12800mm3截面左側(cè)彎矩M為：
73.75?30.5M?21511??12615N?mm73.75截面上的轉(zhuǎn)矩：
(2?15)
(2?16)
T2?54625N?mm
截面上的彎曲應(yīng)力：
M12615??1.97MPa W6400?b?截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ：
T54625??4.27MPa WT12800軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理[6]。由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得
?T??B?640MPa，??1?275MPa，??1?155MPa。
截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)??及??，由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版
D44r2.0?1.1，經(jīng)插值后得???1.82，???1.20。?0.05，?附表3-2查取因?d40d40濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-2查得軸材料的敏性系數(shù)為
q??0.82，q??0.85
k??1?q?(???1)
(2?17)
?1?0.82?(1.82?1)?1.68k??1?q?(???1)(2?18)
由圖表選出
?1?0.85?(1.2?1)?1.17
???0.67，???0.82
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軸按磨削加工，查圖可得表面質(zhì)量系數(shù)
??????0.92
軸的表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即?q?1，按濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版公式（3-12）及（3-12a）的軸的綜合系數(shù)為
碳鋼的特性系數(shù)
計(jì)算安全系數(shù) [3]
K??k?1???1????1.680.67?10.92?1?2.60K??k???1?1????1.170.82?10.92?1 ?1.51???0.1~0.取???0.1???0.05~0.1取???0.05S????1K??a????m?2752.6?4.86?0.1?0?21.76S????1K??a????m
?1551.51?17.802?0.05?17.802?11.1619
(2?19)
(2?20)
(2?21)
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Sca??S?S?S??S?21.76?11.162222(2?21)
21.76?11.16?9.9?S?1.5故可知軸是安全的。
2.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
2.4.1概述[4] 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用摩擦，將動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)輪。工作示意圖如圖2-3所示：
（a）不工作
（b）工作
2-3傳動(dòng)帶工作示意圖
帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、能夠輕易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，價(jià)格便宜、維護(hù)容易等特點(diǎn)。在近代機(jī)器設(shè)備中應(yīng)用廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載打滑、而且機(jī)器工作時(shí)噪聲低，但摩擦型帶傳動(dòng)比不夠精確；同步帶傳動(dòng)能夠保證一定的傳動(dòng)比，但是對(duì)帶的載荷變動(dòng)量的吸收能力差，高速速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲很大。根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用傳動(dòng)帶、汽車用傳動(dòng)帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動(dòng)帶和家用電器用傳動(dòng)帶。摩擦型傳動(dòng)帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶等。
帶傳動(dòng)的功率損失有：
（1）滑動(dòng)損失 摩擦型V帶傳動(dòng)工作時(shí)，由于帶輪上下邊的拉力差及其帶輪不同變形差形成彈性滑動(dòng)，從而導(dǎo)致帶與從動(dòng)輪的速度損失。彈性滑動(dòng)功率損失率通常在1%～2%之間。嚴(yán)重滑動(dòng)，特別是過載打滑，會(huì)使帶的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇下降，摩擦磨損加劇，從而嚴(yán)重影響帶的壽命。滑動(dòng)損失隨緊邊與松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。
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（2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，會(huì)使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增大而增大。減小帶的帶輪之間的拉力變化，可減小帶傳動(dòng)的內(nèi)摩擦損失。
（3）空氣阻力損失 帶輪高速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行風(fēng)阻引起的功率損失。帶傳動(dòng)的功率損失與速度的平方成正比。因此設(shè)計(jì)高速帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚窄的帶；帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑或用輻板以減小風(fēng)阻。
（4）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用產(chǎn)生摩擦，也會(huì)導(dǎo)致帶傳動(dòng)的功率損失，軸承摩擦損失是引起功率損失的重要因素之一。
綜合上述損失，帶傳動(dòng)的效率約在80%～96%范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)，要根據(jù)帶綜合因素來(lái)選取帶輪與傳動(dòng)帶的形狀。
2.4.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
騎馬訂書機(jī)帶式傳動(dòng)系統(tǒng)中采用V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)功率為P?7.5kW，轉(zhuǎn)速為n1?1200r/min，傳動(dòng)比i?3.4，每天工作8小時(shí)
1、確定計(jì)算功率Pca[4] 由帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表8-7知KA?1.1，故
Pca?KAP?1.1?7.5kW?8.25kW
2、選擇V帶的帶型根據(jù)Pca、n1由普通V帶選型圖，選用A型。
3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v 1）選擇取小帶輪基準(zhǔn)直徑
dd1?120mm
2）驗(yàn)算帶速 由經(jīng)驗(yàn)知
v??dd1n160?10003.14?120?1200?
60?1000?7.54m/s
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因?yàn)? m/s < v < 30 m/s，故帶速合適。3）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
dd2?idd1?3.4?120mm ?408mm元整取dd2?400mm
4、確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 1）初定中心距
0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2)
初定中心距a0 = 600 mm 2)計(jì)算帶所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L?2a0??(dd2?dd1)d02(dd1?dd2)?4a0?2?600??22(120?400)?(400?120)4?600
?2050mm
查表得基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
Ld =2000 mm 3）帶的實(shí)際中心距a
a?a0?Ld?Ld0
2???2000?2050??600?2??mm?575mm
4）中心距變化范圍[3] amin?a?0.015Ld?600?0.015?2000?570mmamax?a?0.03Ld?600?0.03?2000?660mm
2?22）(2?23)
（
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中心變化距范圍570~660 mm
4、計(jì)算驗(yàn)證小帶輪上的包角?1[3] ?1?180??(dd2?dd1)
57.3a57.3??180??(400?120)575?152??90?(2?24)
5、計(jì)算帶的根數(shù)z 1）計(jì)算單根V帶的額定功率Pr 由dd1?120mm和n1?1200r/min,查表得P0?2.28kW
根據(jù)n1?1200r/min,i?3.4查表得
?P0?0.15kW
查表得K??0.925，KL?0.93于是
Pr?(P0??P0)K?KL
2）計(jì)算V帶的根數(shù)
(2?25)
?(2.28?0.15)?0.925?0.93kW?2.2kWz?
取4根
6、單根V帶的初始拉力最小值[3]
Pca8.25??3.75 Pr2.2F0min?500?500??232N應(yīng)使初拉力F0>F0min
7、軸的最小壓力[3]
(2.5?K?)Pca?qv2K?zv（2?24）
(2.5?0.925)?8.25?0.1?7.5420.925?4?7.54 23
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Fpmin?2zF0minsin?12152? 2?2?4?161?sin?1251N2.5 凸輪的設(shè)計(jì)
2.5.1凸輪的簡(jiǎn)介[5]
凸輪是一種機(jī)械機(jī)械回轉(zhuǎn)或滑動(dòng)部件，它把運(yùn)動(dòng)傳遞給緊靠它邊緣運(yùn)動(dòng)的滾輪或在槽面上運(yùn)動(dòng)的針桿。凸輪在各種機(jī)械中廣泛的應(yīng)用，尤其在紡織機(jī)械，印刷機(jī)械，沖壓機(jī)床等自動(dòng)控制裝置中應(yīng)用最為廣泛。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，凸輪的制造越來(lái)越精確，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。凸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下： 只要合理的設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓，就能很容易地獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2 凸輪的響應(yīng)速度快 3 凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)線接觸，易磨損。5 凸輪制造困難。
凸輪的種類很多，按凸輪的形狀分類可分為盤形凸輪和圓柱形凸輪；按推桿分類可分為，尖頂推桿凸輪，滾子推桿凸輪和平底推桿凸輪；按接觸的方式不同可分為，力封閉凸輪和幾何封閉凸輪。
2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸
自動(dòng)騎馬訂書機(jī)采用直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，工作條件是高速輕載。對(duì)推桿的要求為：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，推桿上升150mm，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過90°時(shí)時(shí)，推桿停止不動(dòng)；凸輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)過60°時(shí)，推桿下降150mm，凸輪轉(zhuǎn)過其余角時(shí)，推桿又停止不動(dòng)。、確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 基圓半徑
初步確定基圓的半徑r0=300mm，推桿棍子半徑為rr=60mm。本此設(shè)計(jì)的工作條件是高速輕載，選用沖擊較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
2、確定凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程
初步選定，推程階段為正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程階段選用五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律[5]。運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖2-4所示：
（1）正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程式為：
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v?h??1?cos(2??/?0)?/?0a?2?h?2sin(2??/?0)/?02s?h?(?/?0)?sin(2??/?0)/(2?)?
（2）五次多項(xiàng)式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程為：
s?C0?C1??C2?2?C3?3?C4?4?C5?5v?ds/dt?C1??2C2???3C3??2?4C4??3?5C5??4 a?dv/dt?2C2?2?6C3?2??12C4?2?2?20C5?2?3
(a)正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖
（b）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律
圖2-4 凸輪推程與回程階段的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
由圖知正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律都沒有柔性沖擊和剛性沖擊，適合高速輕載的凸輪設(shè)計(jì)。
3、計(jì)算凸輪的理論廓線
對(duì)于對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的理論輪廓線坐標(biāo)為
x?(s0?s)sin??ecos???y?(s0?s)cos??esin??s?r0，求得：
(2?25)
本次騎馬訂書機(jī)的設(shè)計(jì)中e?0x?(r0?s)sin???
y?(r0?s)cos??對(duì)上式中的位移s進(jìn)行分段計(jì)算
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（1）騎馬訂書機(jī)凸輪的推程階段
?02?90???/2
?01?90???/2
s1?h?(?1/?01)?sin(2??1/?01)/(2?)?
?h?(2?1/?)?sin(4?1)/(2?)?
?1??0,?/2?
（2）騎馬訂書機(jī)凸輪的遠(yuǎn)休止階段
??02?90??/2
s2?1
5（3）騎馬訂書機(jī)凸輪的回程階段?03?60???/3
s3346h?553?10h?3/?03?15h?43/?03?3/?0
3?27h0?33/?3?121h5?43/?4?145h8?53/?5
（4）騎馬訂書機(jī)凸輪近休止階段
?04?12?0?2?/3
s4?0
推程和回程階段的壓力角
??arctands/d?rs
0?去計(jì)算間隔為5°計(jì)算以上各式的值，將結(jié)果寫入表格中。計(jì)算結(jié)果時(shí)：???推程階段：???1??遠(yuǎn)休止階段：???1??2??3
回程階段：???1??2??3??近休止階段：???1??2??3??4??5
4、計(jì)算凸輪的實(shí)際工作廓線
?2??0,?/2?
?3??0,?/3?
?4??0,?/3?
（2-26）
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其中
x??x?rrcos???y??y?rrsin??(2?27)
sin??(dx/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2 cos???(dy/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2
（1）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作推程階段 ?1??0,?/2?
dx/d??(ds/d?)sin?1?(r0?s)cos?1?2h? ???1?cos4?(1)??sin?1?(r0?s)co?s1
???
dy/d??(ds/d?)cos?1?(r0?s)sin?1?2h?
???1?cos4?(1)??co?s1?(r0?s)sin?1
???
（2）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作遠(yuǎn)休止階段
?2??0,?/2?
dx/d??(r0?s)cos(?/2??2)dy/d???(r0?s)sin(?/2??2)
（3）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作回程階段
?3??0,?/3?
dx/d??(ds/d?)sin(?3??)?(r0?s)cos(?3??)
?(81h0?32/?3?486h0?33/?4?729h0?34/?5)sin?(3??)?
(r0?s)cos(?3??)
35dy/d??(810h?3/?3?4860h?34/?4?7290h?3/?5)cos(?3??)?(r0?s)sin(?3??)
4）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作遠(yuǎn)休止階段
?3??0,2?/3?
dx/d??(r0?s)cos(4?/3??4)
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dy/d???(r0?s)sin(4?/3??4)
凸輪的工作曲線與實(shí)際曲線的計(jì)算結(jié)果如表2-2
表2-2 凸輪的各個(gè)計(jì)算數(shù)值
?
0? 5? 10?
350? x
0.000 26.175 52.365
y
300.000 299.185 296.226
x?
0.000 21.602 44.468
??
240.000 238.885 237.228-52.092-26.148 0.000
295.446 298.984 300.000
-41.468-20.916 0.000
236.352 238.645 240.000 355? 360?
由表中各個(gè)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，可作出凸輪的輪廓曲線如圖2-5所示：
圖2-5 凸輪的輪廓曲線
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凸輪機(jī)構(gòu)推程階段最大的壓力角為19.856°，相應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為45°；回程階段的最大壓力角為27.658°，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為210°，凸輪的最大壓力角小于許用壓力角，故凸輪的尺寸設(shè)計(jì)合理。
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第3章
騎馬訂書機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)
3.1 騎馬訂書機(jī)的特點(diǎn)及控制要求
1、騎馬訂書機(jī)的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M傳動(dòng)
2、主軸制動(dòng)靠剎車輪的摩擦制動(dòng)
3、到發(fā)生堵紙現(xiàn)象時(shí)，微動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)，電機(jī)M斷電，機(jī)器停止工作。
4、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)與停止等操作都集中在電氣操作箱上。
電動(dòng)機(jī)M的型號(hào)：JZT251—4 7.5kW 220V 1200r/min 3.2 電氣線路設(shè)計(jì)
3.2.1 執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)
根據(jù)騎馬訂書機(jī)的工作要求，為了調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW?？傠娐返倪^載保護(hù)選用，選用熔斷器FU[10]。執(zhí)行電路圖如3-1所示：
圖3-1 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的執(zhí)行電路圖
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3.2.2控制電路的設(shè)計(jì)
光電傳感器的初狀態(tài)閉合，當(dāng)檢測(cè)到書帖信號(hào)時(shí)，光電傳感器SL1的長(zhǎng)閉觸電開啟，繼電器KM3斷開，從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1失電斷開，電磁鐵YV不工作，離合機(jī)構(gòu)嚙合，訂書機(jī)機(jī)頭工作。當(dāng)無(wú)書帖時(shí)，光電傳感器SL1閉合，繼電器KM3得電觸點(diǎn)閉合，從而使從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1得電閉合，電磁鐵電磁鐵YV工作，離合機(jī)構(gòu)斷開，訂書機(jī)機(jī)頭不工作。接近開關(guān)SL2同步復(fù)位KM3，以保證裝訂機(jī)頭，停于上限位置。當(dāng)發(fā)生紙張擁堵時(shí)，微動(dòng)開關(guān)SS1斷開，繼電器KM1失電，變頻器的控制回路中的開關(guān)SA開啟，變頻器失電，停止工作，電動(dòng)機(jī)M停止。當(dāng)光電傳感器SL1檢測(cè)到書帖時(shí)，SL1-2觸電閉合，計(jì)數(shù)器得到一次信號(hào)，累加一次。當(dāng)無(wú)書帖時(shí)，計(jì)數(shù)器無(wú)信號(hào)，不累加。控制電路圖如3-2所示
圖3-2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的控制電路圖
3.3電器元件的選擇[6]
1、電源引入開關(guān)Q
電源引入開Q關(guān)主要起外部輸入電路的作用，可根據(jù)電機(jī)M的額定電流選用。
P7500I??A?19.7A U380選用HZ-25/3型開關(guān)，額定電流25A
2、變頻器[12] 變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流 31
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變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了電動(dòng)機(jī)M調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW。
3、電位器
電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。工作示意圖圖如3-3所示：
圖3-3 電位器工作原理圖
本設(shè)計(jì)中為了獲得部分穩(wěn)定的電壓輸出，選用日本思博（sakae）22HP-10電位器，主要參數(shù)如下：
功率：2W
最大工作電壓：250V 預(yù)期旋轉(zhuǎn)壽命：1000000次
4、光電傳感器[16] 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電池作為光電探測(cè)使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同。光電電傳感器具有檢測(cè)距離長(zhǎng)；對(duì)檢測(cè)物體的限制少； 響應(yīng)時(shí)間短 ；分辨率高 ；可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè) ；可實(shí)現(xiàn)顏色判別 ；便于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)中當(dāng)每個(gè)書帖裝訂好時(shí)，為使其信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)器能識(shí)別的電信號(hào)，選用PIH-TC20NOC3D（對(duì)射型NPN常開+常閉 / 距離3CM / DC10-30V）光電傳感器。
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5、熔斷器FU1，F(xiàn)U2 FU1是對(duì)總電路的保護(hù)熔斷器。熔體電流為：
P7500IR??A?19.7A
U380可選用RL-15熔斷器，配用20A的熔斷器。FU2，選用RL-15熔斷器，配用2A的熔斷器。
6、繼電器KA，KA1，KA2及KA3 繼電器專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過載保護(hù)和過熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中。
固態(tài)KA選用固態(tài)繼電器SAP-4040D 40A，各項(xiàng)參數(shù)如下 負(fù)載最大電流：40A；
負(fù)載電壓：40V-480V；
控制電壓：3-32VDC；
頻率范圍：47/63HZ 工作環(huán)境溫度：-40-80℃
動(dòng)作狀態(tài)指示：LED，KA1，KA2及KA3選用SSR-10DA(10A)單相固態(tài)繼電器 各項(xiàng)參數(shù)如下： 負(fù)載最大電流：10A；
負(fù)載電壓：40V-480V；
控制電壓：3-32VDC；
頻率范圍：47/63HZ 工作環(huán)境溫度：-30-75℃
動(dòng)作狀態(tài)指示：LED，7、停止開關(guān)SB1，啟動(dòng)開關(guān)SB2 停止開關(guān)SB1選用LA10綠色，啟動(dòng)開關(guān)SB2選用LA10紅色
8、電磁鐵YT 電磁鐵控制電磁離合機(jī)構(gòu)的嚙合與斷開，選用直流推拉式電磁鐵HCNE-1038主要參數(shù)如下：
吸力：5N
行程：10mm
控制電壓：DC24V
9、開關(guān)電源
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)中所選開關(guān)電源為歐姆龍開關(guān)電源S8JC-100-24 100W DC24V。如圖3-4所示：
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圖3-4 S8JC-100-24型歐姆龍開關(guān)電源
10、計(jì)數(shù)器
本設(shè)計(jì)中選用JDM9-6數(shù)顯智能計(jì)數(shù)器（圖3-5）220V交流 110V 24V交直流電壓均可直接工作 計(jì)數(shù)范圍：6位LED數(shù)碼管0-999999
圖3-5 JDM9-6型數(shù)顯智能計(jì)數(shù)器
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3.4編制電氣元件明細(xì)表
根據(jù)3.3所選電氣元件，列出3-1所示，電氣元件表
3-1 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)電氣元件明細(xì)表
符號(hào) M Q RP U SL 名 稱 異步電動(dòng)機(jī) 組合開關(guān) 電位器 變頻器 光電傳感器
型 號(hào) JZT251-4 HZ-25/3 22HP-10 BFV00072G PIH-TC20NOC3D
規(guī)
格
380V 1200r/min 7.5KW 3極
500V
25A
2W 250V 220V 0.75KW 距離3CM
DC10-30V KA 固態(tài)繼電器
SAP-4040D
40A 控制電壓：
3-32vDC KA1 繼電器
SSR-10DA
10A 控制電壓：
3-32vDC KA2 繼電器
SSR-10DA
10A 控制電壓：
3-32vDC KA3 SB1 SB2 YT FU1 FU2 G C 繼電器 控制按鈕 控制按鈕 電磁鐵 熔斷器 熔斷器 開關(guān)電源 計(jì)數(shù)器
SSR-10DA LA10 LA10 HCNE-1038 RL-15 RL-15 S8JC-100-24 JDM9-6
10A 控制電壓：
3-32vDC 綠色 紅色
吸力5N 行程10mm
DC24V 500V 熔體 10A 500V 熔體
2A 100W 24V
24V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 數(shù)量 1 1 1 1 2
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第4章
自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)
4.1 PLC的簡(jiǎn)介
4.1.1PLC的定義及基本結(jié)構(gòu)[18] PLC又稱可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破鲗?shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。
PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)包括：電源、中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器、輸入輸出借口、外部設(shè)備。
1、電源
電源是PLC的能量源，可靠穩(wěn)定的電源很大程度上決定了PLC工作性能。如果沒有一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的電源系統(tǒng)PLC是無(wú)法正常工作的。因此，PLC控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造十分重視。PLC的電源有直流和交流兩種，直流多為24V的電源，交流多為220V電源，PLC電源的抗干擾能力都很強(qiáng)，有的交流電源PLC供電范圍在140V~250V之間。
2、中央處理器(CPU)
中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的核心部件，是PLC的控制運(yùn)算中心。它負(fù)責(zé)處理PLC接受的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等部件的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠判斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入“內(nèi)存映像”，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，按指令執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算，當(dāng)所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，將輸入輸出映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
3、存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放用戶的程序及數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器的主要種類有，ROM、EPROM、EEROM。
4、輸入輸出接口
PLC輸入輸出接口是CPU與外部設(shè)備之間交換信息的連接電路，它們通過總線與CPU相連，簡(jiǎn)稱I/O接口。PLC的輸入輸出接口包括：數(shù)字量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊四大部分。PLC之所以能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中正常工作，輸入輸出接口起了重要作用。
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5、外部設(shè)備
PLC的外部設(shè)備主要有：顯示器、打印機(jī)、編程器等。目前，PLC多采用個(gè)人計(jì)算機(jī)編程，PLC通過通信電纜與PC連接，從而使PLC的編程、監(jiān)控達(dá)到了真正意義上的快捷、方便。
4.1.2PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍[12] PLC是面向用戶的專用控制器，相對(duì)于應(yīng)用廣泛的繼電—接觸系統(tǒng)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)具有很多特點(diǎn)。
（1）PLC控制器的考干擾能力強(qiáng)，一般的PLC控制系統(tǒng)不用考慮干擾問題，繼電氣控制雖然能夠抵抗一般的電磁干擾，但在高電磁環(huán)境中，可靠性會(huì)急劇下降。單片機(jī)控制系統(tǒng)則要專門設(shè)計(jì)抗干擾系統(tǒng)，非常容易受到電磁干擾，不能夠在較高電磁環(huán)境下工作，應(yīng)用范圍較小。
（2）PLC系統(tǒng)的維護(hù)方便，利用PLC自我診斷功能可以很快的找出故障點(diǎn)及時(shí)排除故障。繼電器控制系統(tǒng)常用的電子元件容易損壞，更換時(shí)檢查非常不方便費(fèi)時(shí)費(fèi)力。單片機(jī)控制系統(tǒng)需要定期維護(hù)且維護(hù)復(fù)雜，技術(shù)難度較高，需要專門的技術(shù)人員。（3）PLC程序開發(fā)采用梯形圖，明了簡(jiǎn)便易學(xué)不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。機(jī)電控制系統(tǒng)開發(fā)時(shí)圖樣多，線路復(fù)雜接線工作量大，出現(xiàn)錯(cuò)誤排查困難系統(tǒng)的調(diào)試工作量大周期長(zhǎng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)測(cè)試技術(shù)難度大，需要有專門計(jì)算機(jī)技術(shù)知識(shí)的人進(jìn)行測(cè)試。
（4）PLC控制系統(tǒng)通用性較好，適用范圍廣非常適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中工作，而且系統(tǒng)易于擴(kuò)展，接口即插即用。繼電器控制系統(tǒng)鋪設(shè)好后改裝麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般為專用系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)改造時(shí)要經(jīng)過專門的軟硬件技術(shù)改造再能使用，改造時(shí)間長(zhǎng)。（5）PLC的硬件成本相對(duì)于繼電器控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)較高，這是制約PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)重要因素。
隨著工業(yè)自動(dòng)化的提高，如今只要涉及控制的地方，都離不開PLC這個(gè)大腦，可大概分為兩個(gè)領(lǐng)域：
（1）單機(jī)控制為主的自動(dòng)化設(shè)備，比如：包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、注塑機(jī)械、自動(dòng)焊接設(shè)備、機(jī)床設(shè)備、冶金行業(yè)的輥壓、連鑄機(jī)械等。這些設(shè)備的所有動(dòng)作，加工都需要靠依據(jù)工藝設(shè)定在PLC內(nèi)的程序來(lái)指導(dǎo)執(zhí)行和完成，就如人的大腦。（2）以過程控制為主的流程自動(dòng)化設(shè)備，比如污水處理、自來(lái)水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、太陽(yáng)能、水泥、石油、石化、鐵路交通等。這些行業(yè)所有設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，總存在許多的監(jiān)控點(diǎn)和大量的實(shí)時(shí)參數(shù)，而要監(jiān)視、控制、和采集這些流程參數(shù)和相關(guān)的工藝設(shè)備，也必須依靠PLC這個(gè)大腦來(lái)完成，當(dāng)然傳統(tǒng)叫法也有DCS，盡管設(shè)計(jì)之初的理念不一樣，但現(xiàn)技術(shù)路線已逐漸融合。
齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
4.1.3PLC的工作原理[19] PLC采用循環(huán)掃描的方式工作，實(shí)際工作時(shí)，用戶設(shè)定好程序后，CPU從第一條程序開始執(zhí)行，執(zhí)行方式是從上向下，從左向右，程序結(jié)束時(shí)，再返回第一執(zhí)行直到循環(huán)結(jié)束。工作過程如圖4-1所示。
4-1 PLC的工作過程框圖
1、自診斷
PLC在掃描用戶程序之前，都首先進(jìn)行自我診斷。自我診斷包括輸入輸出接口，儲(chǔ)存器，CPU等，發(fā)現(xiàn)異常情況，停機(jī)顯示出錯(cuò)。若PLC自我診斷正常，用戶程序開始執(zhí)行。
2、通信
在通信階段PLC編程器或計(jì)算機(jī)有通信請(qǐng)求，PLC會(huì)在這段時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)收發(fā)工作。
3、讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)
在這個(gè)階段PLC對(duì)各個(gè)輸入端信號(hào)進(jìn)行掃描，將外部輸入存入映像寄存器。對(duì)于接通電路輸入信號(hào)，映像寄存器中狀態(tài)為“1”；對(duì)于斷開電路輸入信號(hào)，映像寄存器的狀態(tài)為“0”，也就是說某一個(gè)輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電器元件在映像寄存器中為“1”時(shí)，該電器元件的狀態(tài)為“ON”，在映像寄存器中為“0”時(shí)，該電氣元件的狀態(tài)為“OFF”。
4、程序執(zhí)行
這一階段CPU將用戶當(dāng)前程序調(diào)出，逐條執(zhí)行，程序的運(yùn)算結(jié)果會(huì)存在映像寄存器中。如果在這一階段用戶改變程序內(nèi)容，PLC不會(huì)立刻執(zhí)行，要在下一個(gè)掃描周期執(zhí)行。
5、輸出結(jié)果
當(dāng)PLC將程序執(zhí)行完畢后，PLC會(huì)把輸出狀態(tài)寄存器的指令狀態(tài)，轉(zhuǎn)化成執(zhí)行元件所能夠識(shí)別的電信號(hào)，從而控制被控設(shè)備及電器元件。
4.1.3PLC的選擇原則[19] PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，明確控制方案后就是PLC的選型問題了。PLC的選擇依據(jù)主要有 如下：
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（1）輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估算，PLC選擇是輸入輸出點(diǎn)數(shù)要留一定的余量，通常是比實(shí)際所需點(diǎn)數(shù)高10%到40%，也可根據(jù)實(shí)際情況自行考慮。
（2）儲(chǔ)存量的估算，PLC選擇時(shí)要首先根據(jù)機(jī)器所執(zhí)行的功能，初步估算應(yīng)用程序的大小，從而初步確定儲(chǔ)存器的大小。
（3）控制功能的選擇，用戶選擇PLC設(shè)備時(shí)，要熟悉所控制設(shè)備的主要功能及控制方式，來(lái)確定PLC的類型。
（4）PLC機(jī)型的選擇，以上三個(gè)步驟完成之后，PLC的各項(xiàng)參數(shù)基本確定，就要考慮機(jī)型問題。PLC的產(chǎn)品種類很多，用戶要根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)情況和所控機(jī)器的情況綜合考慮，選擇性價(jià)比合適的產(chǎn)品。
4.2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC選型及控制電路改造
4.2.1自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC類型選擇
根據(jù)自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的規(guī)格和各項(xiàng)技術(shù)要求，可選用日本三菱公司生產(chǎn)FX2N-32MR-001型PLC[15]（如圖4-2）。FN系列PLC是日本三菱公司制造的高性能小型PLC，性能穩(wěn)定，速度快是現(xiàn)有PLC產(chǎn)品中性價(jià)比較高的產(chǎn)品，其中FN2系列是FN系列中速度最快的型號(hào)。FX2N-32MR-001型PLC的規(guī)格如下：
電源規(guī)格：AC 100V~240V，DC24V
輸入輸出點(diǎn)數(shù)：輸入16，輸出16（繼電器）外形尺寸：150×87×90（mm）
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圖4-2 FX2N-32MR-001型PLC 4.2.2PLC控制電路設(shè)計(jì)
（1）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)如表4-1所示：
表4-1地址分布表
輸入地址 X0 X1
注釋 電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1 光電傳感器SL1未檢測(cè)到數(shù)
到書帖信號(hào)
光電傳感器SL1檢測(cè)到數(shù)貼
信號(hào)
光電傳感器SL2檢測(cè)到數(shù)貼
信號(hào)
紙張擁堵微動(dòng)開關(guān)SS1 錯(cuò)帖微動(dòng)開關(guān)SS2 電機(jī)停止SB2
輸出地址 Y0 Y1
注釋 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 繼電器ＫA1得
電閉合 電磁鐵ＹT得電閉合 電動(dòng)機(jī)停止 X2 Y2 X3 X4 X5 X6
Y3
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（2）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC接線圖如圖4-3所示
圖4-3自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC接線圖
（3）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC程序圖如圖4-4所示: 41
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圖4-4 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC程序圖
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結(jié)論
緊張忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)，同時(shí)也對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)做了一次系統(tǒng)的總結(jié)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期，我遇到了很大的困難，面對(duì)題目不知如何下手。在老師指導(dǎo)下我查逐步理清了設(shè)計(jì)思路，通過查閱相關(guān)資料，向老師請(qǐng)教和同學(xué)們討論我逐步解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中的相關(guān)難題。最終，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
此次設(shè)計(jì)，我對(duì)傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的電氣部分精進(jìn)行了設(shè)計(jì)改裝，傳在對(duì)訂書機(jī)頭增加了電磁控制裝置，在容易發(fā)生堵紙?jiān)黾恿宋?dòng)開關(guān)，增加了光電傳感器檢測(cè)裝置，從而很好地解決了，傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)在高速工作下狀態(tài)了的容易堵紙的現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中還對(duì)傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，使其控制系統(tǒng)更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。
總結(jié)此次設(shè)計(jì)，我遇到了很多棘手的難題，但在老師和同學(xué)們的幫助下通過查閱相關(guān)資料我都一一解決了。通過這次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我的分析思考能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，為我日后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
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參考文獻(xiàn)
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齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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致謝
時(shí)光如白駒過隙，轉(zhuǎn)眼間美好的四年大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束。大學(xué)的最后一項(xiàng)重要工作——畢業(yè)設(shè)計(jì)，也接近尾聲?；厥姿哪甑拇髮W(xué)生活，我受益頗多。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，同學(xué)們和老師都給了我無(wú)私的幫助。在此，對(duì)幫助我的人致以誠(chéng)摯的感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我遇到了很多困難，在同學(xué)和老師的幫助下我都逐一解決。我要特意感謝李東升老師，李西兵老師，尤其是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師郭建華教授，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，幽默的說話方式，獨(dú)特的人格魅力深深的感染了我，使我受益匪淺。我還要感謝我的同組同學(xué)，張陽(yáng)、高先龍他們給我了很多幫助。我還要特別感謝18#317兄弟們，你們不僅在學(xué)習(xí)上給我了很多幫助，還在生活中給我了很大的幫助，你們都是我的好兄弟。最后謝謝所有幫助過我的人，謝謝你們。
第三篇：公交車管理系統(tǒng)
燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書
名稱：操作系統(tǒng)OS
題目：公交車上司機(jī)與售貨員協(xié)調(diào)工作模擬
班級(jí)：07級(jí)計(jì)算機(jī) 開發(fā)小組：三劍客 課題負(fù)責(zé)人：張浩
課題組成員：張浩 李康 張曉玉
姓名
學(xué)號(hào)
班級(jí)
自評(píng)成績(jī) 張
浩
070104010121 07應(yīng)用2班
A 李
康
070104010113 07軟件3班
B 張曉玉
070104010131 07軟件3班
B
開發(fā)日期：2010年1月11日-15日
1概述
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最不可缺少的，最常用的軟件，也是核心的，最接近于計(jì)算機(jī)硬件的軟件。其特點(diǎn)是內(nèi)容繁多，概念抽象，因此造成理解困難，掌握不易。本軟件的主要目的是通過直觀的演示，使學(xué)生能夠感性的明白掌握多道程序及其進(jìn)程同步和互斥的程序設(shè)計(jì)的基本方法。
1.1基本功能
利用多線程同步技術(shù)模擬公交車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)司機(jī)與售票員的同步與互斥關(guān)系，即開車時(shí)不允許開門，開門時(shí)不允許開車，實(shí)現(xiàn)每個(gè)乘客一個(gè)線程同步互斥的上下車。每站隨即生成上下車人數(shù)，上下車線程實(shí)行，先下后上原則。到終點(diǎn)站后，可以統(tǒng)計(jì)本次出車的載客人數(shù)。
1.2開發(fā)計(jì)劃
第一步，進(jìn)行問題分析，確定需要解決的問題； 第二步，進(jìn)行整體構(gòu)思與框架設(shè)計(jì)；
第三步，查閱資料，分析所需要設(shè)計(jì)的程序算法； 第四步，進(jìn)行各種算法及各個(gè)細(xì)節(jié)編碼的詳細(xì)設(shè)計(jì)； 第五步，進(jìn)行代碼調(diào)試，修改程序中的錯(cuò)誤； 第六步，整理總結(jié)書寫報(bào)告，進(jìn)行答辯。
1.3人員分工
張浩：分析構(gòu)架，核心代碼編寫；
李康：用戶界面設(shè)計(jì)，輔助代碼編寫，調(diào)試； 張曉玉：功能測(cè)試、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
1.4 開發(fā)環(huán)境及開發(fā)工具
本程序是以在windows XP下用Netbeans和 jdk搭建的平臺(tái)上，以Java作為開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行編寫的。
使用的開發(fā)工具:netbeans.NetBeans平臺(tái)直接提供了應(yīng)用程序的常見需求，如菜單、文檔管理和設(shè)置?！癗etBeans”構(gòu)建應(yīng)用程序是指，僅提供 NetBeans平臺(tái)尚不包含的應(yīng)用程序部分，而不是從頭開始編寫應(yīng)用程序。在開發(fā)周期結(jié)束時(shí)，可以將應(yīng)用程序與 NetBeans平臺(tái)捆綁在一起，從而節(jié)省了很多時(shí)間和精力，并且構(gòu)建的應(yīng)用程序穩(wěn)定可靠。
使用的開發(fā)語(yǔ)言：java.Java是一種簡(jiǎn)單的、面向?qū)ο蟮摹⒎植际降?、解釋的、鍵壯的、安全的、結(jié)構(gòu)的中立的、可移植的、性能很優(yōu)異的多線程的、動(dòng)態(tài)的語(yǔ)言。其特點(diǎn)主要有：平臺(tái)無(wú)關(guān)性、健壯性、面向?qū)ο?、安全性、分布式?/p>
1.5使用的基本概念和原理
多道程序：用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存中并排成一個(gè)隊(duì)列，成為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法由后被隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。
進(jìn)程：進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過程，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。
線程：操作系統(tǒng)用來(lái)調(diào)度、分派的最小單位。同步和互斥：
臨界段：臨界段對(duì)象通過提供所有線程必須共享的對(duì)象來(lái)控制線程。只有擁有臨界段對(duì)象的線程才可以訪問保護(hù)資源（進(jìn)行臨界區(qū)操作）。在另一個(gè)線程可以獲取對(duì)象的訪問權(quán)。用戶應(yīng)用程序可能會(huì)使用臨界對(duì)象來(lái)阻止兩個(gè)線程同時(shí)訪問共享的資源發(fā)文件等。
互斥量：互斥量的工作方式和臨界段非常相似，其區(qū)別在于互斥量不
公保護(hù)一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的資源共享，而且還保護(hù)系統(tǒng)中進(jìn)程之間的共享資源。它是通過為互斥量提供一個(gè)“互斥量名”來(lái)進(jìn)行進(jìn)程間資源共享協(xié)調(diào)的。
事件：事件對(duì)象用于給線程傳遞信號(hào)，指示線程中特定的操作可以開始或結(jié)束。除非線程已經(jīng)收到了這個(gè)事件信號(hào)，否則它將一直處于掛起狀態(tài)。當(dāng)事件對(duì)象進(jìn)入其信號(hào)狀態(tài)時(shí)，正在等待該事件的線程就可以開始執(zhí)行。例如，一個(gè)應(yīng)用程序可以通過事件來(lái)通知線程它需要的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好。經(jīng)常利用事件進(jìn)行線程之間的通信。
信號(hào)量：信號(hào)量與互斥相似，但是互斥只允許在同一時(shí)刻一個(gè)線程訪問它的數(shù)據(jù)，而信號(hào)量允許多個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問它的數(shù)據(jù)。WIN32 不知道哪一個(gè)線程擁有信號(hào)量，它只保證信號(hào)量使用的資源計(jì)數(shù)正確的設(shè)置。
2需求分析
協(xié)調(diào)司機(jī)和售票員以及乘客在運(yùn)行與開關(guān)門以及上下車時(shí)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)同步互斥，避免發(fā)生不必要的沖突，節(jié)省了時(shí)間空間資源。本程序顯示上下車人數(shù)，并顯示車上總?cè)藬?shù)，使車內(nèi)人數(shù)不超過總座位數(shù)。最終，利用統(tǒng)計(jì)功能，顯示此次公交車運(yùn)行的各種參數(shù)：車次、總站數(shù)、總載客數(shù)。
3總體設(shè)計(jì)
基本的技術(shù)路線：面向?qū)ο螅?/p>
軟件的總體結(jié)構(gòu)：分為可視化界面以及后臺(tái)數(shù)據(jù)執(zhí)行；
內(nèi)部模塊關(guān)系：司機(jī)類與售票員類同步互斥，上車類與下車類同步互斥；
總體流程：停車-開門-下車-上車-關(guān)門-開車；
需要?jiǎng)?chuàng)建的進(jìn)程線程：主窗口線程、司機(jī)線程、售票員線程、上車乘客線程、下車乘客線程。
流程圖如下：
4詳細(xì)設(shè)計(jì)
Wait(),notify(),實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的等待和喚醒。
BusJFrame()創(chuàng)建主窗口，Driver()和Conductor()分別創(chuàng)建司機(jī)和售票
員線程，PassengerOn()創(chuàng)建上車線程，PassengerOff()創(chuàng)建下稱線程。
確定要設(shè)計(jì)的過程、構(gòu)件、類、對(duì)象、函數(shù)和它們的參數(shù)，要給出具體的名稱和參數(shù)及其解釋。
由Driver類調(diào)用BusState類的stopCar()和runCar()方法，由Conductor類調(diào)用BusState類的openDoor()和closeDoor()方法，實(shí)現(xiàn)同步互斥。
由PassengerOn類調(diào)用Seat類的takeOn()和hasOn()方法，由PassengerOff類調(diào)用Seat類的takeOff()和hasOff()方法，實(shí)現(xiàn)上下車線程的同步和互斥
5編碼設(shè)計(jì)
5.1開發(fā)環(huán)境的設(shè)置和建立
首先安裝JDK，如下圖：
然后安裝Netbeans，并關(guān)聯(lián)JDK:
5.2程序設(shè)計(jì)過程只需要注意的事項(xiàng)
實(shí)現(xiàn)同步互斥的方法應(yīng)成對(duì)出現(xiàn)，防止出現(xiàn)死鎖狀態(tài)；互斥信號(hào)應(yīng)定義清晰，以用于互斥方法的實(shí)現(xiàn)；線程的創(chuàng)建和指針傳遞清晰明確，用于線程之間的交互。
5.3關(guān)鍵構(gòu)件和插件的使用
Netbeans的使用與一般編程軟件接近，但是它包含了很多強(qiáng)大的插件，利用其中的插件我們可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜的功能，例如在本次試驗(yàn)中
惡我們程序的可視化窗口的建立就是利用如下組建實(shí)現(xiàn)的。
5.4主要程序的代碼設(shè)計(jì)及注釋
BusState類主要源代碼： public class BusState {
public static boolean doorClosed=false;
public static boolean busStopped=true;
//獲取輸出框指針
private static JTextArea bSay;
public static void getBusSay(JTextArea b)
{
bSay=b;
}//獲取輸出框指針
public synchronized void stopBus()
{
busStopped=true;
bSay.setText(“車已停”);
this.notify();
}
public synchronized void runBus()throws InterruptedException
{
while(!doorClosed)
{
this.wait();
busStopped=false;
}
}
public synchronized void closeDoor()
{
doorClosed=true;
bSay.setText(“門已關(guān)”);
this.notify();
}
public synchronized void openDoor()throws InterruptedException
{
while(!busStopped)
{
this.wait();
doorClosed=false;
}
}
} package ysu;
import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;
Conductor類的主要源代碼： public class Conductor extends Thread{
//獲取主窗口指針
private static BusJFrame bj;
public static void getBusJFrame(BusJFrame b)
{
bj=b;
}
//獲取BusState類的指針
private static BusState bState;
public static void getBusState(BusState b)
{
bState=b;
}
//獲得一個(gè)Driver進(jìn)程類的指針
private static Driver dr;
public static void getDriver(Driver d)
{
dr=d;
}
//用于創(chuàng)建On和Off類
private void createOn()
{
Thread a=new PassengerOn();
a.start();
}
private void createOff()
{
Thread b=new PassengerOff();
b.start();
}
private boolean timeToQuit=false;
private int station=0;
public static boolean finish=false;
public void run()
{
while(!timeToQuit)
{
try {
bState.openDoor();
bj.busSay.setText(“門已開”);
Thread.sleep(1000);
bj.busSay.setText(null);
bj.conductorSay.setText(“請(qǐng)抓緊時(shí)間上下車”);
Thread.sleep(2000);
bj.conductorSay.setText(null);
bj.busSay.setText(“開始上下車”);
Thread.sleep(2000);
bj.busSay.setText(null);
Seat.doorAvailable=true;
if(Seat.willOn>(Seat.seatRemain+Seat.willOff))
{
Seat.canOn=Seat.seatRemain+Seat.willOff;
}else
{
Seat.canOn=Seat.willOn;
}
//統(tǒng)計(jì)本次出車載客人次數(shù)
Seat.totalPassenger=Seat.totalPassenger+Seat.canOn;
//創(chuàng)建上下車乘客的進(jìn)程
for(int i=0;i { 坐下班客車“); createOff();} for(int i=0;i createOn();} if(Seat.canOn==0&&Seat.willOff==0){ finish=true;}else { finish=false;//等待上下車完成 } while(!finish){Thread.sleep(100);} if(Seat.canOn bj.busSay.setText(”很抱歉n本車已滿n歡迎乘 Thread.sleep(2000);} Seat.doorAvailable=false;Seat.hasOn=0;//清零，防止出現(xiàn)累加 Seat.hasOff=0; bj.busSay.setText(“上下車完畢”); bj.seatRemain.setText(“"+Seat.seatRemain); bj.seatUsed.setText(”“+Seat.seatUsed); station++; if(station>Seat.totalStation) { timeToQuit=true; Driver.timeToQuit=true; break; } Thread.sleep(2000); bj.busSay.setText(null); bj.conductorSay.setText(”關(guān)門了“); Thread.sleep(2000); bj.conductorSay.setText(null); bState.closeDoor(); Thread.sleep(1000); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(Conductor.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex); } try { Thread.sleep(200); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(Conductor.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex); } } bj.conductorSay.setText(”終點(diǎn)站到了n謝謝乘坐本車n再見“); bj.willOff.setText(”“+0); bj.willOn.setText(”“+0); BusJFrame.sumrizeAvailable=true; dr.stop(); } } /* * To change this template, choose Tools | Templates * and open the template in the editor.*/ package ysu;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;Driver類主要源代碼： public class Driver extends Thread{ //獲取主窗口指針 private static BusJFrame bj; public static void getBusJFrame(BusJFrame b) { bj=b; } //獲取BusState類的指針 private static BusState bState; public static void getBusState(BusState b) { bState=b; }//獲取BusState類的指針 public static boolean timeToQuit=false; public void run() { while(!timeToQuit) { try { bState.runBus(); Thread.sleep(1000); bj.driverSay.setText(”出發(fā)“); 已有的人 人數(shù) bj.nowNextSation.setText(”下一站“);bj.nextStation.setText(”第“+(++Seat.nextStation)+”站“);int a=(int)(Math.random()*10);//下車人數(shù)不能多于車上if(Seat.seatUsed Seat.willOff=Seat.seatUsed;}else { Seat.willOff=a;} //提前創(chuàng)建下一站要下車的人數(shù) if(Seat.nextStation==Seat.totalStation){ Seat.willOn=0; Seat.willOff=Seat.seatUsed;}else { Seat.willOn=(int)(Math.random()*10);//生成上車的} bj.willOff.setText(”“+Seat.willOff);bj.willOn.setText(”“+Seat.willOn);bj.busSay.setText(null);Thread.sleep(2000);bj.driverSay.setText(null); bj.busSay.setText(”客車行駛中“); Thread.sleep(3000); bj.busSay.setText(null); bj.driverSay.setText(”到站了“); bj.nowNextSation.setText(”本站“); Thread.sleep(1000); bj.driverSay.setText(null); bj.busSay.setText(”車已停“); Thread.sleep(1000); bState.stopBus(); Thread.sleep(1000); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(Driver.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex); } } } } Seat類的主要源代碼： /* * To change this template, choose Tools | Templates * and open the template in the editor.*/ package ysu;/** * * @author Administrator */ public class Seat { public static int totalStation=4; public static int totalPassenger=0; public static int totalSeat=30; public static int stationName=10; public static int busName=30; public static int seatTotal=30; public static int seatRemain=30; public static int seatUsed=0; public static int willOff=0; public static int willOn=0; public static int canOn=0; public static int hasOn=0; public static int hasOff=0; public static int nextStation=0; public static boolean doorAvailable=true; public static void reset() { totalStation=12; totalPassenger=0; totalSeat=30; stationName=0; busName=30; seatTotal=30; seatRemain=30; seatUsed=0; willOff=0; willOn=0; canOn=0; hasOn=0; hasOff=0; nextStation=0; doorAvailable=true; } public synchronized void takeOn()throws InterruptedException { while(!doorAvailable||hasOff { this.wait(); } doorAvailable=false; hasOn++; seatUsed++; seatRemain--; } public synchronized void takeOff()throws InterruptedException { while(!doorAvailable) { this.wait(); } doorAvailable=false; hasOff++; seatUsed--; seatRemain++; } public synchronized void hasOff() { doorAvailable=true; this.notifyAll(); if(Seat.hasOff==Seat.willOff&&Seat.canOn==0) { Conductor.finish=true; } } public synchronized void hasOn() { doorAvailable=true; this.notifyAll(); if(Seat.hasOn==Seat.canOn) { Conductor.finish=true; } } } PassengerOn類的主要源代碼如下： /* * To change this template, choose Tools | Templates * and open the template in the editor.*/ package ysu;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;/** * * @author Administrator */ public class PassengerOn extends Thread{ //獲得Seat類的指針 private static Seat seat; public static void getSeat(Seat s) { seat=s; } //獲取主窗口指針 private static BusJFrame bj; public static void getBusJFrame(BusJFrame b) { bj=b; } @Override public void run() { try { Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } try { seat.takeOn(); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } bj.busSay.append(”第“+Seat.hasOn+”人已經(jīng)上車n“); bj.seatUsed.setText(”“+Seat.seatUsed); bj.seatRemain.setText(”“+Seat.seatRemain); bj.willOn.setText(”“+(Seat.canOn-Seat.hasOn)); bj.willOff.setText(”“+(Seat.willOff-Seat.hasOff)); try { Thread.sleep(2000); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOn.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); null，null, null，} seat.hasOn(); } } PassengerOff類的主要源代碼如下： /* * To change this template, choose Tools | Templates * and open the template in the editor.*/ package ysu;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;/** * * @author Administrator */ public class PassengerOff extends Thread{ //獲得Seat類的指針 private static Seat seat; public static void getSeat(Seat s) { seat=s; } //獲取主窗口指針 private static BusJFrame bj; public static void getBusJFrame(BusJFrame b) { bj=b; } @Override public void run() { try { Thread.sleep(100); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } try { seat.takeOff(); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } bj.busSay.append(”第“+Seat.hasOff+”人已經(jīng)下車n“); bj.seatUsed.setText(”“+Seat.seatUsed); bj.seatRemain.setText(”“+Seat.seatRemain); bj.willOn.setText(”“+(Seat.canOn-Seat.hasOn)); bj.willOff.setText(”"+(Seat.willOff-Seat.hasOff)); try { Thread.sleep(2000); } catch(InterruptedException ex){ Logger.getLogger(PassengerOff.class.getName()).log(Level.SEVERE, ex); } seat.hasOff(); } } null，null, null，5.5解決的技術(shù)難點(diǎn)、經(jīng)常犯的錯(cuò)誤 理清司機(jī)與售票員之間的同步互斥關(guān)系和用于實(shí)現(xiàn)互斥的變量和放法，理清上下車乘客的同步互斥關(guān)系的變量與方法，確定司機(jī)、售票員、上下車乘客同步互斥變量； 出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：互斥變量的使用，設(shè)計(jì)的位置不當(dāng)，實(shí)現(xiàn)同步互斥的方法位置不當(dāng)，最初的邏輯構(gòu)架關(guān)系不對(duì)，以上錯(cuò)誤經(jīng)認(rèn)真斟酌、校驗(yàn)，均已解決。 6測(cè)試 在已經(jīng)安裝JDK的操作系統(tǒng)中雙擊可執(zhí)行文件，進(jìn)入公交車模擬系統(tǒng)，可以根據(jù)菜單或者快捷鍵進(jìn)行操作。 點(diǎn)擊開始，系統(tǒng)中顯示客車次、總站臺(tái)數(shù)等等，如圖： 上下車人員按先下后上進(jìn)行上下車，如圖： 當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)站時(shí)，車上乘客必須全部下車，不允許上車操作，如圖： 當(dāng)?shù)竭_(dá)終點(diǎn)站，進(jìn)行下車完畢后，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)，可以查看本次出車載客人次，如圖： 點(diǎn)擊退出即可退出公交車模擬系統(tǒng)。 7.總結(jié) 突出特地：簡(jiǎn)單、易操作。完整地表示了行車與開門的同步互斥，下車與上車的同步互斥。 經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)和感受： 總體說來(lái)，這次OS課程設(shè)計(jì)是一次很有趣味的歷程。實(shí)驗(yàn)期間安裝了Netbeans并參考了一些基礎(chǔ)書籍，對(duì)Netbeans的基本操作和特性有了必須的了解，為課設(shè)的開展打下了一個(gè)最簡(jiǎn)陋的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)題目涵蓋面較廣，需要廣泛的查閱資料，以及開動(dòng)腦筋獨(dú)立解決種種問題。Netbeans并不是易于使用的系統(tǒng)，因此在實(shí)驗(yàn)過程中也自然的遇到了許許多多“稀奇古怪”的問題，同時(shí)又在解決與理解問題中對(duì)這個(gè)系統(tǒng)一個(gè)個(gè)精妙的強(qiáng)大的設(shè)計(jì)感嘆不已。 與其他同學(xué)的交流也是這次課設(shè)中有意思的地方。本班解決生產(chǎn)者消 費(fèi)者問題和公交車模擬問題的同學(xué)幾乎各占一半，于是在討論的過程中也對(duì)不同的設(shè)計(jì)風(fēng)發(fā)之間的差異有了更深的認(rèn)識(shí)。從同學(xué)那里獲得幫助，幫助別人解決問題，自己都受益匪淺，也在這樣的氛圍中越來(lái)越感覺到應(yīng)用編程與開發(fā)的樂趣。 在完成的源代碼中還存在相當(dāng)多的不足，例如圖形顯示的Bug，忽略文件屬性控制等等。需要在以后的學(xué)習(xí)與工作中更加努力的改進(jìn)。這次的OS課程設(shè)計(jì)，也為我們提供了一個(gè)鍛煉與審視自身能力的機(jī)會(huì)，意義匪淺。 8.參考文獻(xiàn) Netbeans-JAVA桌面、WEB與企業(yè)級(jí)程序開發(fā)詳解 吳亞峰 王鑫磊著 人民郵電出版社 JAVA語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 郎波 著 清華大學(xué)出版社 [公交車調(diào)度系統(tǒng)解決方案] 聯(lián)系電話：*** 聯(lián)系QQ：100816410 一、需求分析 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)日新月異，城市交通問題日益嚴(yán)重，已成為嚴(yán)重影響許多大中城市發(fā)展的重點(diǎn)問題之一。由公共交通客運(yùn)量大、相對(duì)投資少、占有資源少、效率高、污染相對(duì)較少、人均占用道路少等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，各地政府領(lǐng)導(dǎo)及交通管理部門都大國(guó)發(fā)展公共交通，改善城市交通。然而要想使得城市公交發(fā)展步入快車道，就迫切需要建設(shè)一個(gè)符合公交系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的智能化調(diào)度管理系統(tǒng)，通過技術(shù)集成，形成新的系統(tǒng)概念和系統(tǒng)功能，提高交通和管理部門的管理水平，向管理要效益，要資源。針對(duì)行業(yè)管理難題，制定了一套完整的公交車的GPS解決方案,可以實(shí)時(shí)記錄車輛狀態(tài)信息,包含車輛的具體位置,行駛方向,行駛速度,停車時(shí)間,停車地點(diǎn),歷史信息回放,里程統(tǒng)計(jì)等功能。GPS系統(tǒng)已經(jīng)率先為汽車租賃行業(yè)的科學(xué)化管理進(jìn)行實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了與多種現(xiàn)代化技術(shù)手段的有機(jī)結(jié)合,很好地解決了制約我國(guó)汽車租賃業(yè)發(fā)展的難題。公交車輛管理調(diào)度的特點(diǎn)是： 高精度定位車輛的具體位置、行駛方向、行駛速度——規(guī)避租車風(fēng)險(xiǎn) 軌跡回放：可調(diào)閱被控車輛歷史行程、軌跡記錄——有效分析行車路線遠(yuǎn)程控制車輛：特殊情況下通過監(jiān)控中心對(duì)被控車輛遠(yuǎn)程進(jìn)行斷油斷電、鎖車——保障汽車安全 對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)要求靈活、及時(shí) 車輛信息統(tǒng)一管理：車輛資料有序存檔、方便查詢 我們提出既滿足GPS監(jiān)控系統(tǒng)的需求，又無(wú)必要建設(shè)和維護(hù)一個(gè)大型的系統(tǒng)，而且對(duì)功能的要求相對(duì)簡(jiǎn)單、實(shí)用的方案。 二、系統(tǒng)概念 GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)是集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及無(wú)線通信技術(shù)于一體的軟、硬件綜合系統(tǒng)。主要由三部分組成：監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路和GPS車載終端?？蓪?duì)移動(dòng)車輛進(jìn)行統(tǒng)一集中管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度指揮。GPS車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)利用電腦通過INTERNET,監(jiān)控范圍可以隨著目標(biāo)移動(dòng)、放大、縮小,使目標(biāo)始終保持在屏幕上,實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)追蹤;GPS滿足了車輛的安全、快捷、準(zhǔn)確的需求,提高了車輛服務(wù)能力、人員利用率、規(guī)范科學(xué)化管理水平及降低車輛的油耗、人員成本。 三、方案特點(diǎn) 系統(tǒng)利用GPS導(dǎo)航定位技術(shù)、GSM移動(dòng)通信技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，成功地為構(gòu)造了一個(gè)可以覆蓋全國(guó)的多層次的GPS車輛監(jiān)控服務(wù)的系統(tǒng)，利用電腦通過INTERNET,監(jiān)控范圍可以隨著目標(biāo)移動(dòng)、放大、縮小,使目標(biāo)始終保持在屏幕上,實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)追蹤;GPS滿足了車輛的安全、快捷、準(zhǔn)確的需求,提高了車輛服務(wù)能力、人員利用率、規(guī)范科學(xué)化管理水平及降低人員成本。 四、系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 車輛定位查詢 GPS衛(wèi)星定位管理系統(tǒng)建立起了租賃公司與移動(dòng)資產(chǎn)之間迅速、準(zhǔn)確、有效的信息傳遞通道。租賃公司可以隨時(shí)掌握移動(dòng)資產(chǎn)狀態(tài)。同時(shí)，可以根據(jù)需要對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。隱秘跟蹤式GPS衛(wèi)星監(jiān)控車載終端，安裝此終端的車輛或設(shè)備將連續(xù)發(fā)送工作信號(hào)和位置信息到管理中心。 越界報(bào)警 租賃公司可以設(shè)定租賃車輛或設(shè)備的運(yùn)行界限，當(dāng)車輛或設(shè)備超出界限時(shí)，將自動(dòng)向監(jiān)控中心發(fā)出 車輛越界報(bào)警，中心將自動(dòng)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。緊急報(bào)警 當(dāng)油罐車輛遇劫時(shí)，可觸發(fā)隱蔽式的報(bào)警按鈕向中心報(bào)警，總控中心在地圖上將對(duì)該移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的色彩及圖標(biāo)的突出顯示并以聲、光報(bào)警提醒值班員注意，同時(shí)在屏幕上顯示出該移動(dòng)目標(biāo)的用戶資料，包括車輛信息（車輛編號(hào)、車牌號(hào)、車型、顏色、發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)）、駕駛員信息（司機(jī)名、駕駛證號(hào)、行駛證號(hào)、聯(lián)系電話）、聯(lián)系方式（所屬單位、負(fù)責(zé)人、電話）、車輛狀態(tài)（車輛位置、方向、速度、時(shí)間）等信息，幫助值班員進(jìn)行警情處理。能提供警情受理記錄窗，供值班員記錄受理情況。 超速報(bào)警 為確保行車安全，監(jiān)控中心可以提示司機(jī)注意行車安全，控制行車速度，從而降低事故風(fēng)險(xiǎn)。 軌跡記錄/回放 系統(tǒng)可將被監(jiān)控車輛或設(shè)備的運(yùn)行軌跡自動(dòng)記錄下來(lái)，選定某車某時(shí)間段的位置記錄進(jìn)行軌跡回放，為事后的分析或處理糾紛提供可靠的證據(jù)。 車輛信息統(tǒng)一管理 建立各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)，包括：用戶數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、車載終端管理系統(tǒng)、協(xié)助單位管理系統(tǒng)、值班員管理系統(tǒng)、警情管理系統(tǒng)、錄音管理系統(tǒng)等，并進(jìn)行存儲(chǔ)，可提供查詢、回放、打印等功能。 五、系統(tǒng)效應(yīng) 統(tǒng)一調(diào)度：提高車輛管理效率 超速報(bào)警：確保行車安全 定位跟蹤、實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn) 消除隱患，降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) 遠(yuǎn)程遙控，斷油斷電，保證行車安全 軌跡記錄/回放，協(xié)助事后追車，降低公司損失 Coin類： #include using namespace std; class Coin { public: /** Constructs a coin with a given name and value @param n the coin name @param v the coin value */ Coin(string n, double v);/** Gets the coin name.@return the name */ string get_name()const;/** Gets the coin value @return the value */ double get_value()const;private: string name;double value;}; Coin::Coin(string n, double v){ name = n;value = v;} string Coin::get_name()const { return name;} double Coin::get_value()const { return value;} Product類： #include using namespace std; class Product { public: /** Constructs a product with a given name, price and quantity @param n the product name @param p the price @param q the quantity */ Product(string n, double p, int q);/** Gets the product name @return the name */ string get_name()const;/** Gets the product price @return the price */ double get_price()const;/** Gets the product quantity @return the quantity */ int get_quantity()const;/** Adds to the product quantity @param amount the amount to add */ void add_quantity(int amount);private: string name;double price;int quantity;}; Product::Product(string n, double p, int q){ name = n;price = p;quantity = q;} string Product::get_name()const { return name;} double Product::get_price()const { return price;} int Product::get_quantity()const { return quantity;} void Product::add_quantity(int amount){ quantity = quantity + amount;} VendingMachine類： class VendingMachine { public: /** Constructs a vending machine with no current product selection.*/ VendingMachine();/** Adds product to the machine.@param p the product to add */ void add_product(Product p);/** Sets the currently selected product @param name the product name @return true if the machine has a product with the given name */ bool select_product(string name);void chaxun_product();//查詢當(dāng)前售貨機(jī)內(nèi)的商品 /** Adds a coin to pay for the currently selected product.@param c the coin to add @return true if sufficient coins have been added to pay for the selected product.*/ bool add_coin(vector double return_yiyoucoins();//統(tǒng)計(jì)售貨機(jī)中已有的貨款 void setcurrent_product();//把當(dāng)前選擇的商品代號(hào)置為-1 int getcurrent_product();//得到當(dāng)前選擇的商品代號(hào) private: vector products;int current_product;vector VendingMachine::VendingMachine(){ current_product =-1;} void VendingMachine::add_product(Product p)//添加商品 { for(int i = 0;i < products.size();i++){ if(products[i].get_name()== p.get_name()&& products[i].get_price()== p.get_price()){ products[i].add_quantity(p.get_quantity());cout<<“添加成功！”< { cout<<“已存在該商品，與您輸入的價(jià)格不同！”< return; } } products.push_back(p);cout<<“添加成功！”< bool VendingMachine::select_product(string name)//選擇商品 { int i;for(i = 0;i < products.size();i++){ if(products[i].get_name()== name && products[i].get_quantity()> 0){ current_product = i;return true;} else { if(products[i].get_name()== name && products[i].get_quantity()== 0){ cout << “對(duì)不起，該商品已售完！n”;return false;} } } if(i==products.size()){ cout<<“對(duì)不起，不存在該商品！”< double VendingMachine::return_yiyoucoins()//統(tǒng)計(jì)售貨機(jī)當(dāng)前的金錢總額 { double total = 0;for(int i = coins.size()1;i >= 0;i--){ coins.push_back(current_payment[i]);current_payment.pop_back();} products[current_product].add_quantity(-1);current_product =-1;cout<<“交易成功！”< { return false;} } double VendingMachine::add_coinbijiao(vector } double m=products[current_product].get_price()-total;if(m>0)return m;else return-1;} double VendingMachine::return_coins()//統(tǒng)計(jì)當(dāng)前投入的金錢總額 { double total = 0;for(int i = current_payment.size()1;i >= 0;i--){ total = total + coins[i].get_value();coins.pop_back();} return total;} void VendingMachine::chaxun_product(){ if(products.size()==0){ cout<<“暫時(shí)沒有添加商品!”< int VendingMachine::getcurrent_product(){ return current_product;} Main函數(shù)： #include void main(){ vector VendingMachine machine;bool more = true;machine.chaxun_product();while(more){ cout << “a)添加商品 x)查詢商品 s)選擇商品 p)投幣 c)取消 e)查詢當(dāng)前金額 r)取款 q)退出: ”;string command;cin>>command;if(command == “a”){ cout << “商品名: ”;string name;cin>>name; cout << “價(jià)格: ”;double price;cin >> price;cout << “數(shù)量: ”;int quantity;cin >> quantity;machine.add_product(Product(name, price, quantity));} else if(command == “s”){ double total1; total1=machine.return_yiyoucoins(); if(total1>=5000)//當(dāng)售貨機(jī)中的貨款大于等于5000時(shí)，暫停售貨 { cout<<“對(duì)不起，現(xiàn)在暫停售貨！”< } else { machine.setcurrent_product();cout << “商品名: ”;string name;cin>>name;machine.select_product(name); } } else if(command == “p”){ if(machine.getcurrent_product()!=-1)//如果當(dāng)前已選擇商品，才可以投幣 { bool panduan=false;while(!panduan)//多次投幣的實(shí)現(xiàn) { cout << “所投錢幣名稱(以 # 結(jié)束投幣過程):”;string name;cin>>name;while(name!=“#”){ bool found = false;for(int i = 0;!found && i < coins.size();i++){ if(coins[i].get_name()== name){ current_pay.push_back(coins[i]);found=true;} } if(!found){ cout << “不存在該貨幣，請(qǐng)重新投入：n”;} cin>>name; } double k=machine.add_coinbijiao(current_pay);if(k==-1) { machine.add_coin(current_pay);for(int i = current_pay.size()1;i >= 0;i--){ total = total + current_pay[i].get_value();current_pay.pop_back();} cout << “Returned(退還)” < else cout<<“您還沒有選擇商品！”< { machine.setcurrent_product(); double total=0; for(int i = current_pay.size()1;i >= 0;i--){ total = total + coins[i].get_value();coins.pop_back();} return total;} void VendingMachine::chaxun_product(){ if(products.size()==0){ cout<<“暫時(shí)沒有添加商品!”< int VendingMachine::getcurrent_product(){ return current_product;} } JAVA import Input.touqian;import java.*;class shangpin { } class fenpeiqi { } class xianshichanpin { fenpeiqi fpq[]=new fenpeiqi[3];public xianshichanpin(){ fpq[0]=new fenpeiqi(3.0);fpq[0].sp[0]=new shangpin(“玉米烤腸 ”,10);fpq[0].sp[1]=new shangpin(“可口可樂 ”,15);fpq[0].sp[2]=new shangpin(“百事可樂 ”,10);fpq[1]=new fenpeiqi(5.0);fpq[1].sp[0]=new shangpin(“哈德門香煙”,10);fpq[1].sp[1]=new shangpin(“將軍香煙 ”,15);fpq[1].sp[2]=new shangpin(“紅梅香煙 ”,10);fpq[2]=new fenpeiqi(10.0);fpq[2].sp[0]=new shangpin(“一支筆香煙”,10);fpq[2].sp[1]=new shangpin(“紅塔山香煙”,10);fpq[2].sp[2]=new shangpin(“泰山香煙 ”,15);double price;shangpin sp[]=new shangpin[3];public fenpeiqi(double price){ } this.price=price;String name;int num;public shangpin(String name,int num){ } this.name=name;this.num=num; #“);#”);#“);#”);#“); } } void show(){ System.out.println(”=============== System.out.println(“# System.out.println(”# System.out.println(“# 歡迎使用自動(dòng)售貨機(jī) System.out.println(”# System.out.println(“# =================”);System.out.println(“=============== System.out.println();System.out.println(”編號(hào)tt“+”名稱ttt“+”價(jià)格tt“+”數(shù)量t“);for(int i=0;i } if(fpq[i]!=null){ } for(int j=0;j } } if(fpq[i].sp[j]!=null){ =================”);System.out.println((i+1)*10+j+1+“tt”+fpq[i].sp[j].name+“tt”+fpq[i].price+“tt”+fpq[i].sp[j].num);System.out.println(“=============== } =================”);class panduan { boolean ying() } { } boolean zhi(){ } int z=touqian.in(); if(z==5||z==10){ } else { } return false;return true;double y=touqian.dou();if(y==1||y==0.5){ } else { } return false;return true;class jiabi { switch(touqian.in())void ceshi(){ System.out.println(“請(qǐng)選擇投放錢的類型 ”);System.out.println(“1 表示投放 硬幣”);System.out.println(“2 表示投放 紙幣”);System.out.println(“請(qǐng)輸入您選擇的錢的類型 ：”); panduan pd=new panduan(); { case 1: System.out.println(“請(qǐng)您投入有效的面值”); if(pd.ying()) { System.out.println(“您投入的是有效地硬幣”); System.out.println(); // System.out.println(“^_^ 請(qǐng)選擇您所需要的物品^_^”); } else } class chanpin { { System.out.println(“您投入的不是有效地硬幣,請(qǐng)您重新投入”); } break; case 2 : System.out.println(“請(qǐng)您投入有效的面值”); if(pd.zhi()) { // } else { } break; default : System.out.println(“請(qǐng)您重新投入有效地貨幣”); } } System.out.println(“您投入的不是有效的紙幣，請(qǐng)您重新投入”);System.out.println(“您投入的是有效的紙幣”);System.out.println();System.out.println(“^_^ 請(qǐng)選擇您所需要的物品^_^”); } } public static void main(String args[]){ System.out.println(“請(qǐng)輸入您想要產(chǎn)品的編碼：”);int bianma;bianma=touqian.in();System.out.println(“請(qǐng)輸入您想要產(chǎn)品的數(shù)量：”);int shuliang;shuliang=touqian.in();System.out.println(“您一共要付：”);double sumjine;sumjine= xianshichanpin xscp=new xianshichanpin();xscp.show();第四篇：公交車調(diào)度系統(tǒng)解決方案
第五篇：自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)程序
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