TPMS检测工作台自动化装置的论文

2011届本科生毕业设计（论文）课题名称 TMPS检测台自动装置设计 专 业 机械电子工程 专业方向 机械电子工程 班 级 071021A1 学 号 0710211204 学生姓名 毕晨 指导教师 汤丽娟 教研室 机械电子工程教研室 上海应用技术学院机械工程学院2011年 5 月 28 日机械工程学院毕业设计（论文）报告指导教师评语表 指导教师评语： 指导教师： 年 月 日 毕业设计（论文）指导小组意见 ： 审核人： 年 月 日TPMS检测工作台自动化装置摘要：TPMS检测工作台自动化装置是一个结合机电气、检测技术而设计的一台自动化装置。TPMS产品是来自汽车的一个零件。此次的设计是为了实现对其的压力检测和分析正品数据打印功能。该装置分为旋转送料、屏蔽检测、数据打印和分类装箱4个工位。产品在各个工位间的移动输送由一个简单的机械手和一套特制的运动装置来实现。在各个工序的触发、启停、和排除两两间的干扰上采用了PLC控制技术来进行这些工序之间的链接，使其能够完成一个自动有序的工作循环。文中我对各个工位进行了方案的拟定，在考虑了各个情况后选定了最优方案，并拟定了气压传动系统的原理图。对主要的零部件进行了设计、计算和选择，并且对主要部件的结构设计进行了详尽的阐述。关键词： 检测；自动；机械手；气压传动；PLC控制TPMS detection workbench automatic deviceAbstract: TPMS detection workbench automatic device is a combination of mechanical and electrical gas, detection technology and design a automatic device. From the cars products is TPMS a parts. This is designed to achieve its pressure testing and analysis of quality data printing function. This device is divided into rotation feeding, shielding detection, data printing and classification packing four locations. The products in each location by a mobile transmission between simple manipulator and a set of special sports device to achieve. In processes all the trigger, start-stop, and eliminate the interference between practice.there adopted PLC control technology to carry out these processes the link between that allows it to complete an automatic orderly work cycle. This paper I made for each location scheme of considering worked in every situation, the optimal scheme is selected after, and sketched the pneumatic transmission system principle diagram. For the main parts design, calculation and selection of main components, and the structural design for a detailed elaboration.Keywords: detection; automatic; manipulator; Pneumatic transmission; PLC control1绪论1.1 检测技术 检测技术的含义 检测技术，就是利用各种物理化学效应，选择合适的方法和装置，将生产、科研、生活中的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。 检测技术的作用 检测技术是产品检验和质量控制的重要阶段。接足浴检测工具对产品进行质量评价是人们十分首席的。这是检测技术重要的应用领域。但传统的检测方法只能将产品区分为合格品和废品，起到产品验收和废品剔除的作用。这种被动检测方法，对废品的出现并没有预先防止的能力。在传统检测技术基础上发展起来的主动检测技术或称之为在线检测技术使检测和生产加工同时进行，及时的用检测结果对生产过程主动地进行控制，使之适应生产条件的变化或自动地调整到最佳状态。这样检测的作用已经不只是单纯的检查产品的最终结果而且要过问和干预造成这些结果的原因，从而进入质量控制的领域。 检测技术在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用。电力、石油、化工、机械等行业的一些大度、压力、流量、转速、振动和噪声等多种参数进行长期动态检测，以便及时发现异常情况，加强故障预防，达到早期诊断的目的。这样做可免严重的突发事故，保证设备和人员安全，提高经济效益。另外，在日常运行中，这种连续监测可以及时发现设备故障前兆，采取预防性检修着计算机技术的发展，这类监测系统已经发展到故障自诊断系统。可以采用计算机来处理检测信息，进行分析、判断，及时诊断出设备故障并报警或采取相应的对策。 检测技术的发展前景 随着半导体和计算机技术的发展，新型或具有特殊功能的传感器出现，检测装置也向小型化、固体化及智能化发展，应用领域更加宽广。1、 不断提高检测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性 科学技术的发展要求测量系统有更高的精度。近年来，人们研制出许多高精度的检测仪器以满足各种需求。例如，用直线光栅测量直线位移是，测量方位可达二三十米，而分辨率可达到微米级；人们已经研制出测量低至几个帕的维亚利和高达几千帕高压：力传感器；开发了能够测出极微弱磁场的磁敏传感器等。 从20世纪60年代开始，人们对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得监测系统的可靠性和使用寿命大幅度提高。2、 应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域 检测原理大多以各种物理效应为基础，近代物理学的进展如纳米技术、激光、红外、超声波、微波、光纤、放射性同位素等新成就为检测技术的发展提供了更多的依据，如图像识别、激光测距、红外测温、C型超声波无损探伤、放射性测厚、中子探测爆炸物等非接触测量得到迅速发展。 20世纪70年代以前，检测技术主要用于工业部门。如今，检测领域正在扩大到整个社会需要的各个方面，不仅包括工程、海洋开发、航空航天等尖端科技和新兴工业领域，而且及涉及生物、医疗、环境污染监测、危险品和毒品的侦查、安全监测等方面，并且已经开始渗入到人们的日常生活设施之中。3、 发展集成化、功能化的传感器 随着半导体集成电路技术的发展，硅和砷化镓电子元件的高度集成化大量向传感器领域渗透。人们将传感技术与信号处理电路制作在同一块硅片上，从而研制体积更小、性能更好、功能更强的传感器。例如，高精度的PN结测温集成电路；又如，将排成陈列的上千万个光敏元件及扫描放大电路制作在一块芯片上，制成彩色CCD数码照相机、摄像机以及可摄像的手机等。今后还将在光、磁、温度、压力等领域开发出新型的集成度很高的传感器。4、 采用计算机技术，使检测技术智能化 自20世纪70年代微处理器问世以来，人们迅速将计算机技术应用到测量技术领域中来，使检测仪器智能化，从而扩展了功能，提高了精度和可靠性，目前研制的测量系统大多带有微处理器。5、 发展网络化传感器及检测系统 随着微电子技术的发展，现在已经可以将十分复杂的信号处理和控制电路集成到单块的芯片中去。传感器的输出不再是模拟量，而是符合某种协议格式（如可即插即用）的数字信号。从而可以通过企业内部网络，也可以通过网络实现多一个系统之间的数据交换和共享，从而构成网络化的检测系统。还可以远在千里之外，随时随地浏览现场工况，实现远程调试、远程故障诊断。远程数据采集和实时操作。1.2 自动化技术 自动化技术的概念 自动化技术是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”。 自动化技术的作用 自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。 自动化技术的发展趋势 现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也为自动化技术的革新提供了必要条件。70年代以后，自动化开始向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，并广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。自动化的应用正从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。自动化将在更大程度上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。1.3 自动检测技术 自动检测技术的概念 自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。 自动检测技术的应用 自动检测技术应用广泛，涉及到机械制造业、化工行业、烟草行业、环境行业、现代物流行业、产品开发、文物保护领域等等。其在生活中的具体应用是大家熟知的。例如：检测产品质量、监测环境污染、查服违禁药物、识别指纹假钞等等。 自动检测技术的发展趋势 测量信息数值化、检测结果表示合理化、直观化、检测过程自动化、智能化、检测仪器、系统小型化或微型化，这个未来检测技术发展的主流趋势之一。数字化检测信息便于传输、存储、处理、显示、记录等等，有助于提高检测的可靠性，稳定性。 研究和发展数字化、智能化、集成化、非接触化的传感技术和传感器，有助于提高检测质量，方便大系统的工程设计和制造。由于传感器处于检测仪器、检测系统的入口处。其性能直接影响到整个仪器、系统的性能，因此，需要研制新型、品质优良的传感器、检测元件、变送器。 研究多参数综合检测、多传感器综合应用的智能化检测仪器与系统，使检测系统具有智能的基本特征，以便适应大型系统的集成需要。 研究计算机辅助技术（如CAD、CAE、CAM、CAT等等）在自动检测及系统设计中的应用技术。 另一个值得注意的研究方向是：故障检测与诊断技术，以及这些技术如何在检测系统中进行应用。2TPMS检测工作台自动化装置的设计依据2.1 课题设计的背景 随着世界的发展，人们对产品质量的要求越来越高，这样必然引起了对测试检测工作的重视，一个好的产品的从出世到有好的销量，看的不仅是公司销售部门的业务能力，我觉得专业的产品检测团队是必不可少的。真正质量过关的东西才是人们所喜欢的需要的。而市场上每天都有数以千万的新型产品问世，而每件产品的检测都需要人手的话，可想而知如果继续这样下去我们的劳动力将有相当大的一部分被滞留在检测上。这样对于社会劳动力的分配是不合理的。对于检测这种复杂可是具有一定规律的机械式流程如果能实现自动化的话将大大的解放出劳动力去其他更需要的岗位来提高社会的生产率。所以检测实现自动化刻不容缓。2.2 课题简介TPMS产品是一汽车部件，出厂前TPMS发射器需在特殊装置内进行检测，为了确保操作者的安全，提高检测的自动化程度和提高检测的生产率，需设计一个自动化检测设备，本设计就是为TPMS实行自动化检测的装置。根据要求设备必须满足：1、自动进料、自动移动、自动检测、自动打印和自动出料的基本工序。2、整台设备的工作流程应有一名操作者来完成，操作者则需把产品放入指定位置，其余步骤则有设备上的机械手来完成。3、选择适宜的传动和控制方式，实行整台设备的自动化检测。2.3 TPMS产品简介 TPMS是Tire Pressure Monitoring System的英文缩写，它是用来监测汽车驾驶中的视角盲区轮胎压力和温度的一种监测系统。 TPMS主要分为两种类型：一种是Wheel-Speed Based TPMS （简称：WSB TPMS,或称为间接式TPMS），这种系统是通过汽车达到监视胎压的目的，该类型系统的主要缺点是无法对两个以上轮胎同时缺气的状况和速度超过100公里/小时的情况进行判断，其系统校准复杂，故障轮胎定位不够准确，无法直观、准确地反应气压数值。另一个是Pressure-Sensor Based TPMS （简称：PSB TPMS,或称为直接式TPMS）,这种系统是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器来直接测量轮胎的气压，并对各个轮胎气压进行显示及监视，当轮胎气压太低或有渗漏时，系统会自动报警。报告认为PSB TPMS从性能和功能上都要优于WSB TPMS。 TPMS的原理：接收器通过RF无线方式接收发射器发出的数据，并显示出来，同时判断收到的数据是否超出设置的标准值，当有故障时做出声光报警。TPMS的原理框图如下：图2.3（1）TPMS的原理框图； TPMS产品示意简图：图2.3（2）TPMS产品示意图；2.4 TPMS检测工作台自动化装置的主要参数（1）.产品的规格-a*b*c=45*18*15；（2）.每小时要检测60个产品；（3）.电源：220VAC10%，50Hz；（4）.气源：0.4MPa 0.8Mpa;（5）.运行环境温度湿度：设备部分：0 40；（6）.测试电源输出：采用高精度输出的程控线性恒压源。；（7）.恒压：恒压输出：直流0V-30V；输出电流：5A；纹 波：1 mV；输出精度：0.1V；控制方式：可编程控制；3TPMS检测工作台自动化装置的方案拟定3.1 TPMS检测工作台自动化装置的步骤确定1.人工放置产品并加紧，由旋转装置送入检测库罩2.主机械手通过横向移动机构到旋转送料装置将产品取走，并移动将产品放到屏蔽箱内。3.主机械手退出缩回，屏蔽箱的滑台缸也缩回。当滑台缸缩回到底的时候，检测箱的压紧气缸压下。检测箱内开始检测。4.检测结束，压紧气缸缩回至底，屏蔽检测箱打开，滑台缸伸出至最外端，主机械手到位，取出产品。并根据检测结果如果是正品送至检测打印装置，由其打印好OK字样结束后由手爪送至正品落料箱，如检测为次品则送至次品落料箱。5.下料后重新退回旋转送料装置，开始下一个的工作流程的开始。（一分钟60个循环）图3.1 TPMS检测工作台自动化装置的工作流程图；3.2 TPMS检测工作台自动化装置的主要组成和各个部件的作用TPMS检测工作台自动化装置是由七个部件（其中5个主要部件来构成的）。五主要部件为：（1）.旋转送料装置；其功能为在人为或机械手或其他的方式将TPMS产品放上产品工装，然后由气动来作为动力源使其将TPMS产品送入自动检测的库罩。在一个产品被取走后，且在一个工作流程结束后重复动作将第二个工件转入，就这样循环工作。（2）.横向移动机构；其功能是在整个工作流程起了带动主机械手精确的在各工序的工作位上工作（停止、启动）。（3）.主机械手的运动机构；其功能为与部件2横向移动机构的一起使的主机械手能够实现X、Y、Z三项自由度的机构。而主机械的运动机构是负责实现Y、Z两个自由度的实现。（4）.自动送料压紧检测装置；其功能为检测箱内的由主机械手放下的TPMS产品送至压紧气缸下方，由箱盖压紧密封后，启动检测装置开始检测。（5）. 检测正品打印装置；其功能为在经过检测后被判定是正品时，由主机械手运动机构和横向移动机构参与将TPMS产品送至此部件的工装上，送至激光打印机下在其TPMS产品的上下表面上留下合格（正品）的标记。另外两个是：（1）.正品落料口（2）.次品落料口其功能简单类似。即为一切工序完成后用来产品分类装箱的地方。3.3 TPMS检测工作台自动化装置的传动和控制方式的确定 TPMS检测工作台自动化装置的传动方式的拟定TPMS检测工作台自动化装置传动方案：气压传动、液压传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动等等。（1）气压传动：是以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力或信息的流体传动。传递动力的系统是将压缩气体经由管道和控制阀输送给气动执行元件，把压缩气体的压力能转换为机械能做功；传递信息的系统是利用气动逻辑元件或射流元件以实现逻辑运算等功能，气动控制系统。气压传动优点：1）以空气为工作介质，较容易取得，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收油的油箱和管道。2）因空气的年粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，对环境污染严重。3）与液压传送相比，气动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁、不存在介质变质及补充等问题。4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多灰尘、强磁、辐射、振动等严劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。5）成本低、过载能自动保护。气压传动缺点：1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。2）因为工作压力低（一般0.31MPa），又因为机构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040Kn。3）噪声较大，在高速排气的时候需要加消声器来减低噪声。4）气动装置中的其气信号传递速度比电子信号及光速信号慢（只限与声速以内），因此气信号传递不适合用于高速传递的复杂回路中。 （2）液压传动：用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动优点：1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生的冲击；2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达1：2000（一般为1：100）。3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便的实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；6）操纵控制简便，自动化程度高；7）容易实现过载保护。8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。液压传动缺点：1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； 2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； 3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； 4）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在-1560范围内较合适。 5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。 6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。（3）齿轮齿条传动：通过齿轮和齿条的捏合来实现的传动机构。齿轮齿条传动优点：1）传递动力大、效齿轮传动的特点。齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。 2）寿命长，工作平稳，可靠性高； 3）能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。齿轮齿条传动缺点：1）制造、安装精度要求较高，因而成本也较高； 2）不宜作远距离传动。 （4）丝杆螺母传动：又称螺旋传动机构。它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。其可以分为滑动摩擦机构和滚动摩擦机构 滑动摩擦传动优点：结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能。 滑动摩擦传动缺点：其摩擦阻力矩大、传动效率低(3040)。 滚动摩擦传动优点：摩擦阻力矩小、传动效率高(9298)，精度高，系统刚度好，运动具有可逆性，使用寿命长。 滚动摩擦传动缺点：结构复杂、制造成本高，不能自锁。 TPMS检测工作台自动化装置的传动方案的比较确定比较以上4个传动方案，分析如下：气压传动与液压传动都属于流体传动。比较两者的优缺点，根据设计课题的要求，此次设计的工作负载不是很大，所需的压力就比较小。故2者比较下选气压传动。（短距离传动用方案）齿轮齿条传动与丝杆螺母传动同属于机械传动。两者的优点都是结构简单，精度高。可是后者的加工成本较前者高的多。而前者的精度足以满足系统的精度要求。故选择齿轮齿条传动。（长距离传动用方案） TPMS检测工作台自动化装置的控制方案拟定 TPMS检测工作台自动化装置的控制方案：PLC。（1）PLC：可编程序控制器的简称。PLC是从早期的继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合而发展起来的。它的低端即为继电器逻辑控制的代用品，而其高端实际上是一种高性能的计算机实用控制系统。PLC是以微处理器为主的工业控制器，处理器已扫描方式采集来自工业现场的信号。PLC的典型结构如图。处理器编程器存储器I/O接口电源连接到工业设备图 PLC的典型结构图；PLC的主要功能有条件控制及逻辑运算功能；定时控制；计数控制；步进控制；A/D、D/A转换；数据处理；级间通信等等。PLC的优点：1）工作可靠。2）可与工业现场信号直接连接。3）积术式组合。4）编程操作容易。5）易于安装及维修。 TPMS检测工作台自动化装置的控制方式确定 由于以上所述的PLC的优点，故选择PLC来做控制方式。3.4 旋转送料装置的方案拟定 旋转送料装置的方案拟定旋转送料装置的设计方案：气动马达、气动摆台。（1）气动马达：气动马达也称为风动马达，是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械能的装置。 气动马达的工作原理：图a是叶片式气动马达的工作原理图。压缩空气由A孔输入时分为两路：一路经定子两端密封盖的槽进入叶片底部(图中未表示)，将叶片推出，叶片就是靠此气压推力及转子转动后离心力的综合作用而紧密地贴紧在定子内壁上。压缩空气另一路经且孔进入相应的密封工作空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方向旋转；作功后的气体由定子上的孔C排出，剩余残气经孔占排出。若改变压缩空气输入方向(即压缩空气自B孔进入，A孔和C孔排出)，则可改变转子的转向。 图b是径向活塞式气动马达的工作原理图。压缩空气经进气口进入分配阀(又称配气阀)后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，再使曲轴旋转。在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步转动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动，并由各活塞及连杆带动曲轴连续运转，与此同时，与进气缸相对应的气缸则处于排气状态。图a 叶片式气动马达的工作原理图； 气动马达的优点：1）工作安全，具有防爆性能，同时不受高温及振动的影响。 2）可长期满载工作，而温升较小。 3）功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦；转速可每分钟几转到几万转。 4）具有较高的起动转矩，能带载启动。 5）结构简单，操纵方便，维修容易，成本低。 气动马达的缺点：1）速度稳定性差。 2）输出功率小，效率低，耗气量大。 3）噪声大，容易产生振动。 （2）齿轮齿条式气动摆台：是由直线气缸驱动齿轮齿条实现回转运动，回转角度能在090度和0180度之间任意可调，而且可以安装磁性开关，检测旋转到位信号，多用于方向和位置需要变换的机构。 其的工作原理：如图b所示，由于是双作用的气动摆台。令右侧下方的气口为进气口在进气的时候推动下侧的齿条向左动作，在这个动作的时候带动中心的齿轮杆。由于是两个齿条同时和一个齿轮啮合，所以两根齿条的动作方向是相反的，故下侧的进气带动了上侧的排气。而关键的动作是齿轮杆的转动来显现摆台的回转运动。图b 齿轮齿条式启动摆台的内部结构示意图； 其优点有：结构简单，由于齿轮齿条的啮合精度较高。 其缺点有：成本较贵。 旋转送料装置的方案确定综上所述，由于设计的该装置有一定的精度要求，且因为气动马达是无法进行来回摆动定位的，再者考虑气动有压缩性问题，本来精度就不高。故选择齿轮齿条式摆台来实现旋转送料装置。3.5 移动装置的方案拟定 移动装置的方案拟定 移动装置的设计方案：齿轮齿条装置、无杆式气缸。（1）齿轮齿条装置：通过齿轮和齿条的捏合来实现的传动装置。 齿轮齿条装置工作原理及优缺点：在前面的中有所提及故不再说明，装置的简图如下：图（1）齿轮齿条传动装置； （2）无杆气缸：是指利用活塞直接或方式连接外界执行的机械，并使其跟随活塞实现往复运动的气缸。 无杆气缸工作原理：样本图片如下，无杆气缸和普通气缸的的工作原理一样,只是外部连接、密封形式不同。 无杆气缸的优点有：节省了安装空间。 无杆气缸的缺点有：成本高，对清洁度的要求挺高的。图（2） 无杆气缸的样本； 移动装置的方案确定综上所述，由于设计对移动装置的定位启停有一定的要求，考虑气体的可压缩性较大，所以选择齿轮齿条装置。3.6 屏蔽检测装置的方案拟定 屏蔽检测装置的方案拟定 屏蔽检测装置的设计方案有：标准气缸、气动滑台。（1）标准气缸：引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。 标准气缸的工作原理：气缸是由活塞、缸筒、缸盖、活塞杆这几大件构成的，组合起来形成两个密闭的空间。当气体通入气缸的一个密闭空间在力平衡原理下气体将推动活塞向压力小的一侧运动直至两侧的压力达到平衡。 标准气缸的优点：结构简单，便于安装。 标准气缸的缺点：很难实现长距离的传动，且传动是需要导向。 （2）气动滑台：是将滑台通过各种导轨与气缸一体化的气动元件。 气动滑台的工作原理：内部结构图c如下，在底部的双缸缸体1上固定着循环式直线导轨16的导轨座，而滑台2得导轨16的导轨座，而滑台2得导轨座与导轨接触。当A口进气，B口排气时，推动活塞杆8伸出的同时，由端板3通过导轨，带动滑台2同步移动。 图c 气动滑台的内部结构图；气动滑台的优点：外形简单，内置了导向，适用性强。气动滑台的缺点：成本较高，行程较短。 屏蔽检测装置的方案确定 综上所述，处于外观与适用性两点考虑。选择气动滑台。3.7 检测打印装置的方案拟定 检测打印装置的方案拟定 检测打印装置的设计方案：同前面屏蔽检测装置的一样，故不展开介绍了。 检测打印装置的方案确定 同上屏蔽检测装置一样选气动滑台。4TPMS检测工作台自动化装置的设计计算4.1 气压系统的设计计算 旋转送料装置的设计计算 （1）执行元件类型：齿轮齿条式气动摆台。 型号：MSQB70. 主要参数：工作压力最高为1MPa，缸径为70mm。计算： 已知：45#的密度是7850Kg/m3；摩擦系数为0.2；产品的质量m=2Kg； 摆动板的尺寸为a=310mm=0.31m；b=120mm=0.12m；c=13mm=0.013m； 托盘的尺寸为a=90mm=0.09m；b=120mm=0.12m；c=15mm=0.015m； 动力臂：阻力臂=2:1；0.000162m3； V总=V摆动板+2*V托盘=0.0008076m3； M总=2*m产品+m总=4+0.0008076*7850=10.33966Kg； G=M总*g=103.3966N； F摩擦=G*摩擦系数=20.67932N；图4.1 气动摆台上的力和力矩； 阻力矩=阻力*阻力臂=20.67932*2=41.35864N/m； 动力矩max=动力max*动力臂=3846.5*1=3846.5N； 阻力矩动力矩max故：此摆台可用。 移动装置的设计计算 （1）执行元件类型：气动滑台。 型号：MXS6-50，MXS25-150. 主要参数：工作压力为最高0.7MPa，缸径6mm。 工作压力为最高0.7MPa，缸径25mm。通过下面对屏蔽箱的计算可以推算出上面两个气缸完全可以承受，故可行。 屏蔽检测装置的设计计算 （1）执行元件类型：气动滑台。 型号：MXS6-50. 主要参数：工作压力为最高0.7MPa，缸径6mm。计算： 已知：45#的密度是7850Kg/m3；摩擦系数为0.2；产品的质量m=2Kg； 屏蔽检测箱尺寸：D=60mm=0.06m；d=50mm=0.05m；H=30mm=0.03m； h=20mm=0.02m；得：V屏蔽检测箱=0.00004553m3； M总=m屏蔽检测箱+m产品=0.3574105+2=2.3574105Kg； G=M总*g=23.574105N； F摩擦=G*摩擦系数=4.714821N F摩擦F动；图 受力分析图；故：此气动滑台可用。 检测打印装置的设计计算 （1）执行元件类型：气动滑台。 型号：MXS6-50，MXS25-150. 主要参数：工作压力为最高0.7MPa，缸径6mm。 工作压力为最高0.7MPa，缸径25mm。计算： 已知：45#的密度是7850Kg/m3；摩擦系数为0.2；m摆动气爪=10Kg； 板的质量忽略不计；得：平动滑台的过程与上面气动滑台的计算相同，故省略。 竖直方向的升降滑台的缸径较前者大的多而在水平方向上只是承受螺钉的预紧力而已。所以检验一定可行。 导轨的设计计算（1）负载计算；已知：主机械手爪的安装板的尺寸：A:a=0.051m;b=0.048m;c=0.01m; B:a=0.051m;b=0.01m;c=0.0742448m; 安装板1的尺寸：A:a=0.092m;b=0.01m;c=0.1105m; B:a=0.092m;b=0.03247m;c=0.01m; 安装板2的尺寸：a=0.4604781m;b=0.192m;c=0.010m; 竖直气动滑台的质量m=3kg；水平气动滑台的质量m=6kg；气动马达的质量m=5kg；主机械手爪的质量m=2kg；齿轮的托架的质量m=0.22089kg；齿轮加轴加轴承加键加轴套的质量约=1kg；得：主机械手爪安装板：0.00002448m3;0.000037865m3;V主机械手爪的安装板=VA+VB=0.000062345m3;M主机械手爪安装板=密度*体积=0.48941kg;安装板1：0.000298761m3;V气动滑台安装板1=VA+VB=0.000400421m3;M气动滑台安装板1=密度*体积=3.14330485kg;安装板2：V气动滑台安装板2=a*b*c=0.000884118m3;m气动滑台的安装板2=密度*体积=6.940326kg；导轨上所有的东西M=m安装板1+m安装板2+m主机械手爪+m主机械手爪安装板+m竖直气动滑台+m水平气动滑台+m气动马达+m齿轮支架+m齿轮周边的零件=27.790639kg；（2）导轨的计算选取；每个滑块上的受力计算；由于横向移动机构和主机械手爪的运动机构如图中安装；如下图4.1。6（1） 图（1）移动机构和主机械手运动机构从两个极限位置去考虑负载；1）缩到最里面的时候；2）伸出到最外端的时候；1）缩到最里面的时候；由该状态下结构上的布局，重心位于4个滑块组成的长方形的几何中心上；P1=P2=P3=P4;2）伸出到最外端的时候；伸出过程中由于有气马达和齿轮托架加齿轮周边的零件的作用下，折合下来几何重心略偏于原来的几何重心（忽略偏心距）。P1=P2=P3=P4;所以，P1=P2=P3=P4=Mg/4=69.4765975N;由于负载计算取是THK直线导轨HRW系列HRW12LRM即可。不过由于我的设计课题的工作流程较多，工作行程较长。而前面HRW12LRM的行程不能满足课题的需要。所以取THK直线导轨HRW系列HRW27CR;行程取1500mm；（3）导轨的寿命计算；公式：额定寿命L=(ftfc*C)/（fw*P）3*50km；fr：温度系数，当导轨运动系数温度小于100C时，fr=1；fc：接触系数。fw：载荷系数。C：基本额定载荷，kN；P：承受的载荷，kN；取fc=0.81；fr=1；fw=3.5；（工作行程1290mm，一分钟往返60次，每分钟的路程=1290*2*60=154.8m/min60m/min；）额定寿命L=2807760.34Km；寿命时间可用下式计算；公式：Ln=（L*1000）/(2*lt*n1*60)hr小时；取L=2807760.34KM;lr=1.29m；n1=60rpm；Ln=302299.7782hr=34年；5TPMS检测工作台自动化装置的结构设计简介5.1 TPMS产品进料装置的结构简介图5.1 旋转送料装置；我设计的旋转送料装置是由7个部分组成的。1.托板（左右）；2. 摆动板；4.上定位片；6.阻挡块；7.SMC摆台；8.底板；10.下定位片；其中上下定位块是用来SMC摆台与摆动板连接定位和与底板连接定位的，且还各自配有一个圆柱销来定位。上下摆动板在装配的时候是限制了两个平面自由度，圆柱销是加限了一个绕轴线的转动自由度。安装的顺序为先将摆动板和阻挡块连接好，接着上面的托盘和摆动板连接好，然后摆动板和SMC摆台定位加连接起来。最后是SMC摆台和底板定位加连接并将底板与工作台连接即可。至于摆台的工作定位是由阻挡块上的放射贴纸与工作位的光电发射器来确定的。不过由于是采用气动摆台，考虑气体的可压缩性大。所以我们的光电发射器要放在略工作位前一些。这样可以认为的减小一点由于气体压缩造成的误差。5.2 TPMS产品移动装置的结构简介图5.2 移动装置这个横向移动装置是由10个部分组成的。1.安装板2；3.THK直线导轨；4.齿条；5.齿轮支架；7.气动马达；8.齿轮；10.轴承；12.轴；14.靠肩定位底座；15.直线导轨靠肩；其中的靠肩定位底座和导轨靠肩都是用来保证THK直线导轨的两条导轨的平行度的，同时也有提供了定位的功能。THK直线导轨分为滑块和直线轨道。在安装的时候，将直线轨道的一边靠在导轨的靠肩上面。这样就保证了单根导轨与靠肩的平行度。因为导轨靠肩的靠肩的接触面是可以靠机械加工来严密的保证平行度的。然后在将其导轨靠肩放在靠肩定位底座上，同样的道理，经过机械加工后其平行度是可以保证的。所以一层一层的在这样的基础上安装的话，THK直线导轨的双规的平行度得到了保证。而且导轨靠肩和靠肩定位底座的小凸台靠肩还可以起到了定位的作用。而气马达的定位是在安装板2上面开了个沉台完成了定位。还有我将气马达安置于安装板2的右侧上方，这样平衡了主机械手爪伸出的时候带来的重心外移。保持了重心在直线导轨滑块的几何中心上。这样是导轨的选取上更合理。5.3 TPMS的主机械手的运动装置的结构简介图5.3 主机械手爪运动装置；主机械手爪的运动机构是由6个部分组成的。1.MHZ2气爪、2.主机械手爪安装板、5.竖直气动滑台、6.安装板1、8.平移气动滑台、9.安装板2。在这个机构中采用了圆柱销来实现各个零件的定位。而在机构中采用气动滑台后使得我的设计的结构简洁明了，一切都一抹了然。5.4 TPMS的屏蔽检测装置的结构简介图5.4 屏蔽检测装置；屏蔽检测装置是由6个部分组成的。1.安装面板型针型气缸、2.气缸支架、3.检测箱盖、4.检测箱体、5.送入气动滑台、6.气动滑台安装底板。装置中的定位工作全部交给圆柱销来完成。使用气动滑台的用意还是为了使的结构看起来简练些。安装面板型的针型气缸的活塞杆与检测箱盖得连接是采用了活塞杆和检测箱盖得螺纹连接和在其拧紧后在检测箱盖的的下表面上用一个螺线和内螺纹相反的螺纹加上一个内六角螺钉来实现检测箱盖对于针型活塞杆的紧固连接放松。而检测箱内的产品放置平台上铺有一层橡胶缓冲垫，来抵消下落的冲击力，也防止了主机械手爪在放下产品的过程中对产品载物平台的撞击。5.5 TPMS的检测打印装置的结构简介图5.5 检测打印装置；检测正品打印装置是由7个部分组成的。1.升降机构安装支架、2.升降气动滑台、5.横向气滑台安装底板、6.横向气动滑台、7.产品载物台、8.摆动气爪、9.摆动气爪安装板。装置中的定位还是由圆柱销来完成。采用气动滑台的用意还是为了使的结构看来来简练些。5.6 总装图的结构简介图5.6 总装图；在工作台上按照各个装置的底板尺寸或是垫高底座的尺寸来开定位限位槽。并在开槽的时候将槽开的深度加工至一个深度且横向的深度也加工至同一深度。这样能够调整各个装置之间的距离（调整在主机械手爪的纵向工作行程内）。调节二者的间距的实现为其开的槽内有一系列的相同的螺钉孔，这样其各个装置就能进行多档调距。而垫高底座的作用是将各个装置与主机械手爪的距离保持在其竖直方向的气动滑台的最大行程内。设计总结2011年2月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。3月初，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是：TPMS检测工作台自动化装置设计。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了导师，在导师细心的指导下，同组同学的帮助下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，上海图书馆搜集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。4月初，资料已经查找完毕了，我开始着手课题的设计。在设计过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，设计图纸也慢慢成型。5月中旬，设计的CAD图纸文已经基本完成。而后面的半个月便是改图和论文的撰写。由于这次是我首次独自设计一个装置，虽然大体的方向没有错，可是在一些细节上存在着很多问题。开始我很疑惑，也开始有点心烦。看到自己设计的装置，那个让我原先充满成就感的设计在老师的点评下竟然存在这么多的问题，一时有点难以接受。不过在导师细心的教导和鼓励下，我还是一遍遍的去改图。随着一搞搞的修改，图上的问题一一的解决。到现在我的图终于完成了。同时论文的撰写也近尾声。当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业设计的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；亲手设计装置结构的时间里，记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多传动和机械结构设计的知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高，并且让我对当今最新发展技术有所了解。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此更要感谢我的导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。致谢从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。那种感觉就宛如在一场盛大的颁奖晚会上，我在晚会现场看着其他人一个接着一个上台领奖，自己却始终未能被念到名字，经过了很长很长的时间后，终于有位嘉宾高喊我的大名，这时我忘记了先前漫长的无聊的等待时间，欣喜万分地走向舞台，然后迫不及待地开始抒发自己的心情，发表自己的感想。这篇毕业论文的答辩就是我的舞台，以下的言语便是有点成就感后在舞台上发表的发自肺腑的诚挚谢意与感想：我要感谢，非常感谢我的导师汤丽娟老师。她为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面她也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，汤老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是汤老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢汤老师。我要感谢，非常感谢406室同学们。他们为我提供了构思论文的良好环境寝室。甚至为了让我方便进出他们的寝室专门为我配备了一把钥匙，任我选用，让很非常感动。对同学们的支持和帮助表示万分感谢。 我要感谢，非常感谢我现在实习单位的各部门的领导和我们的工长。由于毕业设计的关系，我难免需要时不时的请假回校。他们的理解让我没有了后顾之忧，谢谢他们。参考文献1.成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2004. 2.何存兴，张铁华.液压传动与气压传动.华中科技大学出版社，2004.3.郑洪生.气压传动与控制.机械工业出版社，1992.4.气动技术编写组.气动技术.北京出版社，1981.5.上海工业大学流控研究室.气动技术基础.机械工业出版社，1982.6.汪晓光，王艳丹.可编程序控制器原理及其应用.机械工业出版社，2003.7.漆汉宏.PLC电器控制技术.机械工业出版社，2007.8.李道霖.电气控制与PLC原理及应用.电子工业出版社，2004.Micromechan