毕业论文定稿-基于PLC的DVD盒自动定型输送线设计

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763分类号密级宁毕 业 设 计 (论 文 )基于 PLC 的 DVD 盒自动定型输送线设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文基于 PLC 的 DVD 盒自动定型输送线设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）：年月日I摘 要DVD 盒自动生产线主要有取盒，翻折、堆放、冷却、传输等几道重要工序。刚由注塑机注塑成型的一个 DVD 盒塑料制品形状扁平，经过 DVD 盒气动折叠合盖装置的自动折叠合盖，并由搬运将 DVD 盒子转移到输送带上，并同时在输送带上完成冷却定型过程。本课题即要求完成对该 DVD 盒自动定型输送线的设计。使用自动化设备实现生产自动化一方面可以大大减轻工人劳动负担，另一方面使得整个工作过程可控性更强，产品品质更一致。介绍了 DVD 盒的手工生产流程,利用 PLC 和触摸屏进行软硬件设计,实现 DVD 盒自动化生产,给出 DVD 盒自动化生产线控制系统的部分触摸屏界面,工作时序图和流程图。实践证明,系统运行稳定,操作简便,满足设计的要求,值得推广应用。关键词：DVD 盒，PLC ，IIAbstractAutomaticDVDboxproductionaremainlyfromtheboxline,folding,stacking,cooling,transmissionofseveralimportantprocedures.JustbyaDVDboxplasticinjectionmoldingmachine,flatshape,afterautomaticfoldinglidofDVDboxpneumaticfoldingliddevice,andtheconveyingmanipulatorDVDboxtotheconveyorbelt,andatthesametimetocompletecoolingprocessontheconveyorbelt.ThisprojectisrequiredtocompletetheautomaticdesignoftransmissionlineontheDVDbox.Theuseofautomationequipmenttoachieveproductionautomationcangreatlyreducethelaborburden,ontheotherhand,makesthewholeprocessmorecontrollable,moreconsistentproductquality.IntroducedtheDVDboxmanualproductionprocess,theuseofPLCandtouchscreendesignofhardwareandsoftwareimplementationofDVDbox,automaticproduction,partoftouchscreeninterfaceisthecontrolsystemoftheDVDboxofautomaticproductionline,theworksequencediagramandflowchart.Practicehasproved,stableoperation,simpleoperation,meetthedesignrequirements,itisworthyofpopularizationandapplication.KeyWords: DVDbox, PLC, mechanicalhandIII目录摘 要 .IAbstract II目录 .III第 1 章 绪论.11.1 课题介绍 .11.2 PLC 介绍 21.2.1 PLC 的基本概念 .21.2.2 构成 .21.2.3 PLC 的工作原理 .31.2.4 PLC 的技术原理 .51.3 本章小结 5第 2 章 方案论证.62.1 自动化输送线定义 .62.2 自动化输送线生产的基本原理 .62.4 自动化输送线的特征及优缺点 .62.5 本章小结 .7第 3 章 DVD 盒自动定型输送线结构设计 93.1 传送带的设计 .93.2 同步带的概述 .93.2.1 同步带介绍 93.2.2 同步带的特点 103.2.5 同步带分类 113.3 同步带传动计算 .113.3.1 同步带计算选型 113.3.2 同步带的主要参数（结构部分） 143.3.3 同步带的设计 163.3.4 同步带轮的设计 16IV3.4 电机的选择 .173.4.1 电机的分类 173.4.2 步进电机的选择 183.5 气缸的选择 .193.6 初步确定气缸参数 .21第 4 章 DVD 盒自动定型输送线 PLC 控制系统的设计 .234.1 I/O 点数分配 264.2 PLC 外部接线图 274.3 控制原理 .274.4 PLC 程序设计 294.4.1 总体程序框图 294.4.2 初始化及报警程序 314.4.3 手动控制程序 324.4.4 自动控制程序 33总结.36致谢.37参考文献.38VVIVIIVIII宁波大红鹰学院毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题介绍制造业历来是国民经济的重要组成部分为了提高制造业的技术水平，制造业在其发展历程中一直在进行着不同水平、不同类型的自动化。进人 8 十年代后，随着微电子技术和通信技术的吃速发展，制造业自动化进人到一个新的姗代一基于计算机的集成制造时代，并且正在向基于人工智能，人机协调，人自然协调的生态工厂时代迈进。促使制造业自动化发展的 3 个技术因素是:自动化单元技术 :自动化的方法学或哲理; 与制造业自动化有关的基础技术。工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业自动化技术作为 20 世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用：（1）提高生产过程的安全性；（2）提高生产效率；（3）提高产品质量；（4）减少生产过程的原材料、能源损耗。据国际权威咨询机构统计，对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约 1：4至 1：6 之间。特别在资金密集型企业中，自动化系统占设备总投资 10%以下，起到“四两拨千金”的作用。传统的工业自动化系统即机电一体化系统主要是对设备和生产过程的控制，即由机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信号处理单元、接口等硬件元素，在软件程序和电子电路逻辑的有目的的信息流引导下，相互协调、有机融合和集成，形成物质和能量的有序规则运动，从而组成工业自动化系统或产品。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2在工业自动化领域，传统的控制系统经历了继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统 DCS 的发展历程。近年来，随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。今天，对自动化最简单的理解也转变为：用广义的机器（包括计算机）来部分代替或完全取代或超越人的体力。1.2 PLC 介绍1.2.1 PLC 的基本概念早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制（Programmable Logic Controller, PLC） ，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称 PLC,PLC 自 1969 年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。1.2.2 构成a、电源PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%）范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去b.中央处理单元（CPU)中央处理单元（CPU）是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O宁波大红鹰学院毕业设计（论文）3映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。c、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。d、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。e、功能模块如计数、定位等功能模块。f、通信模块如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等。1.2.3 PLC 的工作原理一.扫描技术当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(二）用户程序执行阶段，在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发宁波大红鹰学院毕业设计（论文）4生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。（三）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。4、PLC 内部运作方式虽然 PLC 所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC 内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上 PLC 执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤， “输入状态检查”、 “程式执行”、 “输出状态更新”说明如下：步骤一“输入状态检查 ”：PLC 首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1 或 0 代表开或关） ，并将其状态写入内存中对应之位置 Xn。步骤二“ 程式执行” ：将阶梯图程式逐行取入 CPU 中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU 直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端 Yn。步骤三“输出状态更新”：将步骤二中之输出状态更新至 PLC 输出部接点，并且重回步骤一。此三步骤称为 PLC 之扫描周期，而完成所需的时间称为 PLC 之反应时间，PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生” 。5、PLC 的特点plc 具有以下鲜明的特点。 （1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和宁波大红鹰学院毕业设计（论文）5DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 （2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 （3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。6、PLC 目前的主要品牌美国 AB，比利时 ABB，松下，西门子，汇川，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷创研等。1.2.4 PLC 的技术原理PLC 利用1.6M 到30M 频带范围传输信号。在发送时，利用 GMSK 或 OFDM 调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M 之间。PLC 设备分局端和调制解调器，局端负责与内部 PLC 调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的 Internet。1.3 本章小结本章主要对机械自动化输送线等知识的相关内容进行介绍，然后介绍了一些 PLC的相关知识。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）6第 2 章 方案论证2.1 自动化输送线定义自动化输送线生产是生产组织的一种形式。把生产过程划分为在时间上相等或成倍比的若干工序，并将其分别固定于按工艺过程顺序排列的各工作地，劳动对象按一定的节拍或速度，顺次流过各工作地进行加工。对不能或不便移动的操作对象（如建筑物，大型船舶，大型机器及其部件） ，也可由执行各工序的工人，按规定速度在劳动对象上顺序连续进行各工序加工。诞生于第二次工业革命时期。亨利.福特(Henry Ford)于 1913 年在密歇根州的 Highland Park，建立的生产系统。输送线生产通过一系列的生产方法，包括使用通用的设备，使生产线上的每项任务都有稳定的周期时间，并按照加工工序的顺序，使产品能够迅速、平稳的由一个工位“流动”到下一个工位。经由生产控制系统，使产品的生产率与最终装配线上的使用率相符合。输送线生产进一步加大了工人的劳动强度，它要求工人进行高强度，高密度作业，因此它刚诞生时饱受争议。但时间证明，它是一种极其有效的生产组织。由于劳动单位不用移动，输送线生产有极高的效率，它使大规模批量化生产成为可能。同时，因为生产单位只用对劳动对象进行一部分操作，而无须像以前对劳动对象整体负责，因此使工人技术进一步专业化。2.2 自动化输送线生产的基本原理生产输送线的基本原理是把一个生产重复的过程分解为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每一个过程可以与其它子过程同时进行。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行” 。2.4 自动化输送线的特征及优缺点生产输送线的特征是每一道工序都有特定的人去完成，一步一步地加工每个人做一个特定的工作宁波大红鹰学院毕业设计（论文）7图 1-1 生产输送线优点是这样生产起来会比较快，因为每个人只需要做一样事，对自己所做的事都非常熟悉缺点是工作的人会很觉得很乏味常用的生产输送线可分为以下几种：1）板链式装配输送线特点：承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；生产的节拍不是很快；以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。2）滚筒式输送线特点：承载的产品类型广泛，所受限制少；与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个输送线的运行。3）皮带式输送线特点：承载的产品比较轻，形状限制少；和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。4）差速输送输送线特点：差速输送输送线采用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。还可以在线可设旋转、专机、检测设备、等。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）82.5 本章小结本章主要对几种进行比较和分析,最终我们选取目前切实可行的一种方案.我们将在今后的篇幅当中重点介绍。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）9第 3 章 DVD 盒自动定型输送线结构设计3.1 传送带的设计排队机构将 DVD 盒推到传送带上后，传送带转动将 DVD 盒送至平台上，等待夹持。传送带由如图 4-1 所示部件组成。传送带(6)采用高强低伸化纤材料，具有强度大、伸缩性小、耐弱酸弱碱、易于加工的特点。张紧装置(8)由螺柱、紧固螺丝和折板组成，螺柱首先穿到滚动轴承的螺纹孔内，再穿过折板上的光孔，折板固定在工作台上，当旋转螺柱上折板外侧的螺丝时，与滚动轴承固定在一起的支架向外移动，将传送带拉紧。为防止培养瓶向左右倾倒，在传送带两侧加装了上下挡板。传送带宽度应稍大于DVD 盒直径，太宽 DVD 盒容易倾斜，这里取传送带.图 3-1 传送带实物图1.电机支架 2.步进电机 3.传送带支撑架4 一卜挡板 5.上挡板.6 传送带 7 滚动轴承 8.张紧装置3.2 同步带的概述3.2.1 同步带介绍同步带是综合了带传动、链条传动和齿轮传动的优点而发展起来的新塑传动带。它由带齿形的一工作面与齿形带轮的齿槽啮合进行传动，其强力层是由拉伸强度高、宁波大红鹰学院毕业设计（论文）10伸长小的纤维材料或金属材料组成，以使同步带在传动过程中节线长度基本保持不变，带与带轮之间在传动过程中投有滑动，从而保证主、从动轮间呈无滑差的间步传动。同步带传动（见图 3-1）时，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度-2080，v50m/s，P300kw,i10,对于要求同步的传动也可用于低速传动。图3.1同步带传动同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达 1:10。允许线速度可达 50M/S，传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达 98%，结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。本产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。同步带的使用，改变了带传动单纯为摩擦传动的概念，扩展了带传动的范围，从而成为带传动中具有相对独立性的研究对象，给带传动的发展开辟了新的途径。3.2.2 同步带的特点(1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；(2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；(3)、传动效率高，可达0.98，节能效果明显；(4)、维护保养方便，不需润滑，维护费用低；(5)、速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s ，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦；(6)、可用于长距离传动，中心距可达10m以上。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）113.2.5 同步带分类同步带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿(H系列又称HTD 带)、平顶圆弧齿(S系列又称为STPD 带) 和凹顶抛物线齿（ R系列)。梯形齿同步带梯形齿同步带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号DA)和交错齿型(代号DB 。梯形齿同步带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据ISO5296制订了同步带传动相应标准GB/T1136111362-1989 和GB/T11616-1989 。弧齿同步带弧齿同步带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿同步带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。带齿受载后，应力分布状态较好，平缓了齿根的应力集中，提高了齿的承载能力。故弧齿同步带比梯形齿同步带传递功率大，且能防止啮合过程中齿的干涉。弧齿同步带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。3.3 同步带传动计算3.3.1 同步带计算选型设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： dAmPK式中 需要传递的名义功率工作情况系数，按表2工作情况系数 选取 =1.7；AK表3-3.工作情况系数宁波大红鹰学院毕业设计（论文）12WPKAd 63.07.1确定带的型号和节距可根据同步带传动的设计功率Pd和小带轮转速n1，由同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。其中Pd=0.63kw ，n1=61rpm。查表3-4表3-4宁波大红鹰学院毕业设计（论文）13选同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm选择小带轮齿数z1 ，z2可根据同步带的最小许用齿数确定。查表3-3-3得。查得小带轮最小齿数14。实际齿数应该大于这个数据初步取值z1=34故大带轮齿数为：z2=i z1=1z1=34。故z1=34，z2=34。确定带轮的节圆直径d1，d2小带轮节圆直径d1=Pbz1/=8.00 34/3.1486.53mm大带轮节圆直径d2=Pbz2/=8.00 34/3.1486.53mm验证带速v由公式v= d1n1/60000 计算得，svmax=40m/s，确定带长和中心矩mdn/276.016053.84.160根据机械设计基础得 )()(. 2101dad所以有： am2.34614.20现在选取轴间间距为取 224mm0a10、同步带带长及其齿数确定= ( )0L2a21d= 2/)53.86.4.3=719.7mm11、带轮啮合齿数计算有在本次设计中传动比为1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即 =17。mz宁波大红鹰学院毕业设计（论文）1412、基本额定功率 的计算0P查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表4-3可以知道1)(20vmTPa=2100.85N，m=0.448kg/m 。a所以同步带的基准额定功率为= =0.21KW0P101.)48.52(2表3-5基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量13、计算作用在轴上力 rF=rFvPd10=71.6N3.3.2 同步带的主要参数（结构部分）1、同步带的节线长度同步带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个重要参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表3-6） 。表3-6带节线长度表宁波大红鹰学院毕业设计（论文）152、带的节距Pb如图3-4 所示，同步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表3-5。3、带的齿根宽度一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以s表示。带的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。图3.7带的标准尺寸表 3-7梯形齿标准同步带的齿形尺寸宁波大红鹰学院毕业设计（论文）164、带的齿根圆角带齿齿根回角半径rr的大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关t 齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。5、带齿齿顶圆角半径带齿齿项圆角半径的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。6、齿形角 梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。3.3.3 同步带的设计在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表3-8。带的图形如图3-5。表3-8同步带尺寸型号 节距 齿形角 齿根厚 齿高 齿根圆角半径 齿顶圆半径H 8 40。 6.12 4.3 1.02 1.02图3.8同步带3.3.4 同步带轮的设计同步带轮的设计的基本要求宁波大红鹰学院毕业设计（论文）171、保证带齿能顺利地啮入与啮出由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。3、有良好的加了工艺性加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。4、具有合理的齿形角齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。3.4 电机的选择3.4.1 电机的分类1按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。4按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、宁波大红鹰学院毕业设计（论文）18吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。5按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机） 。6按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。3.4.2 步进电机的选择由于步进电机具有控制较容易，维修也较方便，而且控制为全数字化的优点。根据设计要求及实际情况我们选择步进电机，选择参数为:额定电压、输出扭矩和电机转速等。拟采用的 57 系列两相混和式步进电机使用 24V 电压，本系统提供的 24V 直流电源可以满足步进电机的工作需要。输出扭矩与传送带和支撑板的摩擦力有关，主要由DVD 盒的重量和传送带的摩擦系数来确定，此外，还与传送带与滚轮之间的滑动摩擦力的作用有关，但由于滑动摩擦系数很小，虽然传送带与滚轮之间的张紧力很大，因此而带来的滑动摩擦力却很小，故忽略不计。计算过程如下:F=mng M=FL其中，F 为传送带须提供的牵引力，m 为 DVD 盒的质量， 为 DVD 盒与传送带的摩擦系数，传送带的材料为高强低伸化纤材料，由表查得 =0.8。传送带最多可以放置 10 个 DVD 盒，则 n=10，每个 DVD 盒的质量约为.03kg，可得：F =23.52NmaxL 为牵引力作用在电机轴上得力臂，L=0.02m;则有:M=FL=nmg =0.4704转速与传送带的速度和轮的直径有关，工作时传送带的速度约为:V=3.5m/min，轮宁波大红鹰学院毕业设计（论文）19直径为 D=400mm，则根据公式计算得:n= =30r/minnDV步进电机的频矩特性曲线如图 4-3 所示：则由曲线可得:当 n=30r/min 时，f=100HZ。根据计算结果我们选择电机型号为：57BYJ250C3.5 气缸的选择气缸的选用要根据以下方面进行分析：1、类型的选择根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给气或无气润滑气缸等。2、安装形式宁波大红鹰学院毕业设计（论文）20根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等） ，应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。3、作用力的大小即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。4、活塞行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加 1020的余量。5、活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为 50800/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。图 3.1 气缸实物图根 据 工 作 所 需 力 的 大 小 来 确 定 活 塞 杆 上 的 推 力 和 拉 力 。 由 此 来 选 择 气 缸 时 应 使 气 缸 的 输 出 力 稍有 余 量 。 若 缸 径 选 小 了 ， 输 出 力 不 够 ， 气 缸 不 能 正 常 工 作 ； 但 缸 径 过 大 ， 不 仅 使 设 备 笨 重 、 成本 高 ， 同 时 耗 气 量 增 大 ， 造 成 能 源 浪 费 。 在 夹 具 设 计 时 ， 应 尽 量 采 用 增 力 机 构 ， 以 减 少 气 缸 的尺 寸 。气 缸下 面 是 气 缸 理 论 出 力 的 计 算 公 式 ：F： 气 缸 理 论 输 出 力 (kgf)