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上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
課 題 電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)
專 業(yè)
年 級(jí) 2010級(jí)
姓 名 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師 （簽字）
學(xué) 院 院 長 （簽字）
年 月 日
課題
來
源
來源于企業(yè)
課
題
的
目
的
、
意
義
雖然我國制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是對(duì)于中小企業(yè)來說，為了降低生產(chǎn)成本不少企業(yè)采用人工方法進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，產(chǎn)品檢測(cè)的手段、質(zhì)量及自動(dòng)化程度，不能很好地滿足生產(chǎn)的需求。與人工檢測(cè)或半人工檢測(cè)手段相比，全自動(dòng)檢測(cè)方法能夠更準(zhǔn)確、迅速的捕捉被檢測(cè)零部件的狀態(tài)并將檢測(cè)結(jié)果迅速匯總。便于檢測(cè)管理，提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。
本課題是對(duì)電阻進(jìn)行范圍篩選，首先準(zhǔn)確檢測(cè)電阻值的大小和范圍，然后進(jìn)行分選。在整個(gè)檢測(cè)分選過程中，如果在任何一道檢測(cè)工序出現(xiàn)問題，馬上報(bào)警，過程終止。本課題通過對(duì)檢測(cè)分選設(shè)備的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的目的。
要
求
課題的主要技術(shù)要求：
本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求：1)設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠。2）程序運(yùn)行穩(wěn)定。3）結(jié)果穩(wěn)定可靠。4）設(shè)備占地面積小。
主要技術(shù)參數(shù)：1、電阻：普通碳膜電阻
2、電阻自動(dòng)送料
3、檢測(cè)周期：5s
課題工作量要求：
完成包括總裝配圖、部件圖、主要零件圖在內(nèi)的圖紙不少于2張A0,主要零件圖總圖幅不少于一張A1，控制電路原理圖1張A1；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書不少于1.5萬字；外文技術(shù)資料翻譯不少于2萬印刷符號(hào)。
課
題
主
要
內(nèi)
容
及
進(jìn)
度
課題主要內(nèi)容：
1、擬定總體設(shè)計(jì)方案
2、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
3、主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度、剛度校核計(jì)算
4、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
進(jìn)度計(jì)劃表：
2013.12 收集資料，研讀資料
2013.01 擬訂總體設(shè)計(jì)方案
2014.02.25-2014.03.15 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制總裝圖
2014.03.15-2014.04.20 機(jī)械部件圖
2014.04.20-2014.05.10 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2014.05.10-2014.05.25 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
2014.05.26-2014.06.10 修改及答辯
?機(jī)械學(xué)院
上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題名稱 ___電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)_______
學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械電子工程
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
定稿日期： 2014年2月26 日
8
電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)
1 選題背景及其意義
雖然我國制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是對(duì)于中小企業(yè)來說，為了降低生產(chǎn)成本不少企業(yè)采用人工方法進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，產(chǎn)品檢測(cè)的手段、質(zhì)量及自動(dòng)化程度，不能很好地滿足生產(chǎn)的需求。與人工檢測(cè)或半人工檢測(cè)手段相比，全自動(dòng)檢測(cè)方法能夠更準(zhǔn)確、迅速的捕捉被檢測(cè)零部件的狀態(tài)并將檢測(cè)結(jié)果迅速匯總。便于檢測(cè)管理，提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。
本課題是對(duì)電阻進(jìn)行范圍篩選，首先準(zhǔn)確檢測(cè)電阻值的大小和范圍，然后進(jìn)行分選。在整個(gè)檢測(cè)分選過程中，如果在任何一道檢測(cè)工序出現(xiàn)問題，馬上報(bào)警，過程終止。本課題通過對(duì)檢測(cè)分選設(shè)備的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的目的。
2 文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）
在工業(yè)計(jì)量、工業(yè)控制和設(shè)備運(yùn)行安全保護(hù)等實(shí)際應(yīng)用中，電流的測(cè)量，一直是一個(gè)備受關(guān)注的重要課題，電流測(cè)量裝置本身的安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠是其他監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保證。電流測(cè)量方法從測(cè)量原理上可以分為兩大類：一是以測(cè)量被測(cè)電路中電阻值和已知的電阻器上電壓降為基礎(chǔ)的測(cè)量方法；二是通過測(cè)量被測(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來間接測(cè)量電流的測(cè)量方法。
其中以第一類方法所開發(fā)電流測(cè)量設(shè)備通常與被測(cè)電路有電的聯(lián)系，主要應(yīng)用于測(cè)量較低電壓電路中的電流，采用的測(cè)量設(shè)備簡單，一般不需要輔助電源，且外磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度沒有影響。這種方法是以測(cè)量被測(cè)電流通過已知電阻上的電壓降為基礎(chǔ)的，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是在電流回路中串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電流產(chǎn)生的壓降來測(cè)量電流的大小。這種方法簡單、可靠、精確度高，但在大電流和特大電流測(cè)量中，標(biāo)準(zhǔn)電阻受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，很多地方無法安裝和使用，另一方面電流很大時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻上將產(chǎn)生很大的功耗，大功耗的發(fā)熱量使標(biāo)準(zhǔn)電阻產(chǎn)生熱穩(wěn)定誤差，使其精度變低且工作不穩(wěn)定。為降低功耗，人們開發(fā)出分流器形式的單個(gè)電阻量具，它是由錳銅合金制成的低歐姆四端電阻，其電流輸入端接入被測(cè)電流，電壓降則由電位端鈕引出。測(cè)量中通常采用經(jīng)過校正的、可以相互替換的分流器，其額定電壓降是規(guī)定的，經(jīng)校正的分流器的額定電壓降一般為 60mV 或 75mV。 使用分流器進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)也存在一定的局限性，如測(cè)量時(shí)，不能電隔離，在檢測(cè)高頻大電流時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電阻不可避免的有電感性，不能真實(shí)傳遞被測(cè)電流的波形，更不能真實(shí)傳遞非正弦波形等。
針對(duì)分流器的弊端，50 年代初期蘇聯(lián)基于變壓器原理開發(fā)出了電流互感器，它除能將被測(cè)大電流降低到標(biāo)定值外，還能安全地將高壓電路隔離，在規(guī)定的工作頻率下有較高的測(cè)量精度。但它也有自身的局限性，主要是：一、能適合的頻帶非常窄，且不能傳遞直流；二、工作時(shí)存在激磁電流，而且互感器是電感性器件，使它在響應(yīng)時(shí)間上只能做到數(shù)十毫秒。三、電流互感器二次側(cè)一旦開路將產(chǎn)生高壓危害。 1972 年國外利用磁電原理研制出霍爾檢零電流測(cè)量設(shè)備，其后不久在我國出現(xiàn)的磁放大式直流互感器，磁調(diào)試式直流互感器和電流磁性比較儀等使電流測(cè)量精度和耗電量均有較大的改善。這種原理制成的直流傳感器均要繞有勵(lì)磁繞組、平衡繞組或檢測(cè)繞組，故體積較大，工作電壓也高，測(cè)大電流長期工作時(shí)可靠性變差，但由于其準(zhǔn)確度較高，所以在實(shí)驗(yàn)室和對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用較廣泛。
70 年代初，西歐等發(fā)達(dá)國家特別是以瑞士 LEM 公司為代表的廠家，根據(jù)霍爾效應(yīng)研制出了高性能的霍爾電流傳感器，進(jìn)入 80 年代以來，這種傳感器已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。與其它電流測(cè)量設(shè)備相比，霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進(jìn)的能隔離主電流回路與電子控制電路的電檢測(cè)元件，它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，克服了互感器和分流器的不足，同一只檢測(cè)元件既可以檢測(cè)交流也可以檢測(cè)直流甚至檢測(cè)瞬態(tài)峰值，是替代互感器和分流器的理想產(chǎn)品。
3 研究內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量電阻阻值，并能輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)到PLC控制系統(tǒng)的目標(biāo)，采用霍爾電流傳感器檢測(cè)被測(cè)電路中電阻值的原理，實(shí)現(xiàn)PLC分析電阻阻值的范圍，進(jìn)而放入相應(yīng)收料箱的功能，完成分揀任務(wù)。整個(gè)設(shè)計(jì)會(huì)包含檢測(cè)原理，送料、定位檢測(cè)、分揀等機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
4 研究方案
4.1 總體方案
圖1. 總結(jié)構(gòu)圖
4.2檢測(cè)原理
4.2.1檢測(cè)機(jī)構(gòu)
方案一：用數(shù)字歐姆表檢測(cè)。
優(yōu)點(diǎn)：直接將檢測(cè)的電阻阻值以數(shù)字形式直觀的反應(yīng)出來
缺點(diǎn)：該歐姆表沒有數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，無法將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸出，就無法進(jìn)行后續(xù)的分析分選工作。
圖2. 數(shù)字歐姆表
方案二：用霍爾電流傳感器檢測(cè)
電流測(cè)量裝置本身的安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠是其他監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保證。電流測(cè)量方法從測(cè)量原理是以測(cè)量被測(cè)電路中電阻值和已知的電阻器上電壓降為基礎(chǔ)的測(cè)量方法?；魻栯娏鱾鞲衅鲀?nèi)接電源，不需要在在給它提供外接電源，且此傳感器可以外接輸出設(shè)備。
圖3. 霍爾電流傳感器
由于方案二便于檢測(cè)和輸出數(shù)據(jù)，能進(jìn)行后續(xù)的PLC分析，分選等控制，故選用方案二。
4.2.2斷料報(bào)警機(jī)構(gòu)
為了保證一旦自動(dòng)送料裝置發(fā)生故障料完無料送入測(cè)試架時(shí)，能及時(shí)發(fā)出報(bào)警訊號(hào)，召喚操作人員及時(shí)處理，在測(cè)試架上方送料導(dǎo)管附近安裝光電報(bào)警機(jī)構(gòu)。它由并聯(lián)的兩只聚光燈泡與兩只串聯(lián)的光敏二極管組成，有料時(shí)光源被遮，機(jī)構(gòu)不工作。一旦斷料，光敏二極管被照射，控制繼電器被接通，它控制一個(gè)由晶體管多諧振蕩器和繼電器組成的閃爍機(jī)構(gòu)，發(fā)出每秒2-4次的斷續(xù)音響訊號(hào)，而面板上的投影顯示器同時(shí)顯示出閃爍的紅色報(bào)警燈光訊號(hào)。這里采用兩只串聯(lián)的光敏二極管是為了保證機(jī)構(gòu)的可靠性，避免被測(cè)元件間間隙漏光而發(fā)生誤動(dòng)作。圖4.2為光電繼電器電路，圖4.3為閃爍電路。
圖4. 光電繼電器電路 圖5.閃爍電路
4.3機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.1送料機(jī)構(gòu)
圖6. 送料機(jī)構(gòu)
圖6中人工將電阻條放入進(jìn)料管（固定不動(dòng)），氣缸作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，向右移動(dòng)距離S后，滑塊的凹槽正好位于進(jìn)料管下方，落入一個(gè)電阻，此時(shí)滑塊又滑回原位，電阻落入落料管內(nèi)，繼而進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)。
4.3.2檢測(cè)機(jī)構(gòu)
圖7. 檢測(cè)平臺(tái)
圖7為檢測(cè)平臺(tái)，電阻由落料管進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)，但此時(shí)電阻浮于凹槽之上，此時(shí)圖一中的氣缸向下壓，將電阻固定在凹槽內(nèi)，同時(shí)接通回路，霍爾電流傳感器自動(dòng)檢測(cè)電阻阻值，并將結(jié)果輸出到PLC系統(tǒng)。
4.3.3收料機(jī)構(gòu)
圖8. x-y數(shù)控工作臺(tái)
圖8為x-y數(shù)控工作臺(tái)，是收料箱的軌跡分布圖。檢測(cè)結(jié)果經(jīng)PLC處理后，驅(qū)動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，x-y數(shù)控工作臺(tái)將相應(yīng)阻值分檔的收料箱移到落料處。
4.4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)方案
常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類型。這三種方法各有所長，各種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)如下：
(1)液壓驅(qū)動(dòng):輸出功率很大，壓力大于3MPa，控制精度較高，輸出功率大，可無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制。適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)。
(2)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng):輸出功率大，壓力小于3MPa，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制。適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)械手。
(3)電機(jī)驅(qū)動(dòng)：輸出功率大, 控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜, 適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)械手。
因?yàn)楸驹O(shè)備屬于小型負(fù)載，且驅(qū)動(dòng)滑塊的力都是比較小的，所以選擇氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)；而控制收料箱需要的精度較高，所以選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)
4.5 控制系統(tǒng)
單片機(jī)是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)、計(jì)數(shù)器、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲(chǔ)量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。
PLC是可編程序邏輯控制器的簡稱，是以微處理為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字模擬的輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。和常規(guī)繼電器組成的控制系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)中減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，是控制系統(tǒng)大大簡化。同時(shí)由于中間環(huán)節(jié)減少，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。由于PLC具備的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠性高、易編程和便于維護(hù)的特點(diǎn)，基于PLC的各種控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。
由于所研究的設(shè)備不需要很多編程，PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用性強(qiáng),體積小，易學(xué)易用,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造，故選用PLC控制系統(tǒng)。
4.6控制流程圖
圖9.控制流程圖
5 進(jìn)度計(jì)劃
2013.12.10-2013.12.31 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集相關(guān)資料
2014.01.01-2014.01.15 擬訂功能實(shí)現(xiàn)原理
2014.01.16-2014.02.15 擬訂總體設(shè)計(jì)方案
2014.02.16-2014.03.30 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制總裝圖
2014.04.01-2014.04.25 主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制零件圖
2014.04.26-2014.05.15 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，繪制電氣原理圖
2014.05.16-2014.05.25 撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
2014.05.25-2014.06.06 修改及答辯
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[18]李雷.系統(tǒng)仿真技術(shù).2011年02期.基于MCS-51控制的軍用自動(dòng)倉儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).
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指導(dǎo)教師意見
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開題報(bào)告答辯后，找指導(dǎo)老師討論。
探討：送料機(jī)構(gòu)與檢測(cè)機(jī)構(gòu)銜接不上？
研究：學(xué)生：我想的是把送料機(jī)構(gòu)直接放置于送料機(jī)構(gòu)正下方，但是這樣氣缸就沒辦法工作了。
解決：老師：可以把滑塊和工作臺(tái)都設(shè)計(jì)的窄一點(diǎn)（都要比電阻條短），這樣電阻條的兩邊鋼絲可以露出來，這樣氣缸就可以工作了。
探討：檢測(cè)機(jī)構(gòu)與收料機(jī)構(gòu)銜接不上？
研究：學(xué)生：電阻檢測(cè)完之后，無法落入收料箱？
解決：老師：可以在電阻凹槽下方開一個(gè)小孔，小孔下方加一個(gè)氣缸，再在凹槽側(cè)面也加一個(gè)氣缸，每次檢測(cè)完之后，下方氣缸工作把電阻條從凹槽里彈出來，然后側(cè)面氣缸工作，把電阻推進(jìn)收料箱。
布置任務(wù)：氣缸需要選型，還有霍爾電流傳感器也需要選型。機(jī)械結(jié)構(gòu)圖需要在構(gòu)思一下畫出來，具體數(shù)值設(shè)計(jì)。
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日期：
指
導(dǎo)
教師審核
教師審核簽名：
日期：
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目：電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專 業(yè)：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期： 2014年4月11日
摘 要
隨著科技步伐的加快，檢測(cè)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，檢測(cè)裝置系統(tǒng)已成為主機(jī)設(shè)備中最關(guān)鍵的部分之一。但是，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用和維護(hù)等方面的因素，影響了檢測(cè)裝置系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，了解系統(tǒng)工作原理，懂得一些設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用和維護(hù)等方面的知識(shí)，是保證檢測(cè)裝置系統(tǒng)能正常運(yùn)行并極大發(fā)揮綜合檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的先決條件。
本文主要研究的是電阻檢測(cè)分選設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電阻檢測(cè)分選設(shè)備需要與檢測(cè)控制部分設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮綜合氣缸傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的電阻檢測(cè)分選設(shè)備。
關(guān)鍵詞：檢測(cè)裝置；電阻檢測(cè) ；分選設(shè)備；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
ABSTRCT
With the quickening pace of science and technology, detection technology has been widely applied in various fields, the system detection device has become one of the most important part of the host device. However, due to factors of design, manufacturing, installation, use and maintenance etc, affect the normal operation of the system detection device. Therefore, to understand the working principle of the system, design, manufacturing, installation to understand, use and maintenance and other aspects of knowledge, is the guarantee of system detection device can run normally and prerequisite to greatly exert the advantages of comprehensive detection technology.
This paper mainly researches the design detection sorting equipment resistance, resistance detection and separation equipment needs and part of the design of detection and control. When the design, must proceed from the actual situation, combined with a variety of transmission form, give full play to the advantages of integrated cylinder drive, to design a simple structure, reliable work, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair resistance testing and sorting equipment.
KEY WORDS：Detection Device；Resistance Detection；Sorting Equipment；Structure Design
目 錄
摘 要 2
ABSTRCT 3
1 緒論 5
1.1 課題背景 5
1.2 我國檢測(cè)分選設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r 6
1.3國外檢測(cè)分選設(shè)備發(fā)現(xiàn)狀況 7
1.4檢測(cè)分選設(shè)備的介紹及發(fā)展趨勢(shì) 7
2 電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)方案 9
2.1電阻檢測(cè)分選設(shè)備研究內(nèi)容 9
2.2電阻檢測(cè)分選設(shè)備的主要參數(shù) 9
2.3電阻檢測(cè)分選的方案設(shè)計(jì) 9
2.4檢測(cè)原理 10
2.4.1檢測(cè)機(jī)構(gòu) 10
2.4.2斷料報(bào)警機(jī)構(gòu) 11
2.5機(jī)械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 12
2.5.1送料機(jī)構(gòu) 12
2.5.2檢測(cè)機(jī)構(gòu) 12
2.5.3收料機(jī)構(gòu) 13
2.6 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 13
2.7控制系統(tǒng) 14
3 電阻檢測(cè)分選設(shè)備零部件設(shè)計(jì) 15
3.1 氣缸撥叉的設(shè)計(jì)校核 15
3.2 圓柱銷的設(shè)計(jì)與校核 16
3.3 鎖緊螺母的校核 18
3.4 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 20
3.5 氣缸的校核 23
3.6螺栓的校核 24
3.7控制系統(tǒng)的工作原理及控制要求 26
3.7.1 控制流程 26
3.7.2 I/0分配及原理接線圖 27
3.7.3梯形圖設(shè)計(jì) 28
結(jié)論 38
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
1 緒論
1.1 課題背景
本世紀(jì)的60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將檢測(cè)分選設(shè)備技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，使它在國民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用。檢測(cè)分選設(shè)備在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，例如，國外今日生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了檢測(cè)分選設(shè)備。因此采用檢測(cè)分選設(shè)備的程度現(xiàn)在已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。
進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會(huì)將逐步迸入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動(dòng)力，而機(jī)床工業(yè)，作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門，毫無疑問，其戰(zhàn)略性重要地位、受重視程度，也將更加鮮明突出。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分弘固。王業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動(dòng)化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。我國工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。西前我國工業(yè)控制自動(dòng)純技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)震，我國工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。
雖然我國制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無到有，從小到大；從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，到自主研究開發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是對(duì)于中小企業(yè)來說，為了降低生產(chǎn)成本不少企業(yè)采用人工方法進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，產(chǎn)品檢測(cè)的手段、質(zhì)量及自動(dòng)化程度，不能很好地滿足生產(chǎn)的需求。與人工檢測(cè)或半人工檢測(cè)手段相比，全自動(dòng)檢測(cè)方法能夠更準(zhǔn)確、迅速的捕捉被檢測(cè)零部件的狀態(tài)并將檢測(cè)結(jié)果迅速匯總。便于檢測(cè)管理，提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。本課題是對(duì)電阻進(jìn)行范圍篩選，首先準(zhǔn)確檢測(cè)電阻值的大小和范圍，然后進(jìn)行分選。在整個(gè)檢測(cè)分選過程中，如果在任何一道檢測(cè)工序出現(xiàn)問題，馬上報(bào)警，過程終止。本課題通過對(duì)檢測(cè)分選設(shè)備的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的目的。
1.2 我國檢測(cè)分選設(shè)備發(fā)展?fàn)顩r
在工業(yè)計(jì)量、工業(yè)控制和設(shè)備運(yùn)行安全保護(hù)等實(shí)際應(yīng)用中，電流的測(cè)量，一直是一個(gè)備受關(guān)注的重要課題，電流測(cè)量裝置本身的安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠是其他監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保證。電流測(cè)量方法從測(cè)量原理上可以分為兩大類：一是以測(cè)量被測(cè)電路中電阻值和已知的電阻器上電壓降為基礎(chǔ)的測(cè)量方法；二是通過測(cè)量被測(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)來間接測(cè)量電流的測(cè)量方法。其中以第一類方法所開發(fā)電流測(cè)量設(shè)備通常與被測(cè)電路有電的聯(lián)系，主要應(yīng)用于測(cè)量較低電壓電路中的電流，采用的測(cè)量設(shè)備簡單，一般不需要輔助電源，且外磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度沒有影響。這種方法是以測(cè)量被測(cè)電流通過已知電阻上的電壓降為基礎(chǔ)的，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是在電流回路中串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻，通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻上的電流產(chǎn)生的壓降來測(cè)量電流的大小。這種方法簡單、可靠、精確度高，但在大電流和特大電流測(cè)量中，標(biāo)準(zhǔn)電阻受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，很多地方無法安裝和使用，另一方面電流很大時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻上將產(chǎn)生很大的功耗，大功耗的發(fā)熱量使標(biāo)準(zhǔn)電阻產(chǎn)生熱穩(wěn)定誤差，使其精度變低且工作不穩(wěn)定。為降低功耗，人們開發(fā)出分流器形式的單個(gè)電阻量具，它是由錳銅合金制成的低歐姆四端電阻，其電流輸入端接入被測(cè)電流，電壓降則由電位端鈕引出。測(cè)量中通常采用經(jīng)過校正的、可以相互替換的分流器，其額定電壓降是規(guī)定的，經(jīng)校正的分流器的額定電壓降一般為 60mV 或 75mV。 使用分流器進(jìn)行電流測(cè)量時(shí)也存在一定的局限性，如測(cè)量時(shí)，不能電隔離，在檢測(cè)高頻大電流時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電阻不可避免的有電感性，不能真實(shí)傳遞被測(cè)電流的波形，更不能真實(shí)傳遞非正弦波形等。
我國的檢測(cè)分選設(shè)備工業(yè)開始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和測(cè)控設(shè)備，后來才用到電阻檢測(cè)分選和工程機(jī)械上。自1964年從國外引進(jìn)一些檢測(cè)分選設(shè)備元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)檢測(cè)分選設(shè)備產(chǎn)品以來，我國的檢測(cè)分選設(shè)備件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對(duì)西方先進(jìn)檢測(cè)分選設(shè)備產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的檢測(cè)分選設(shè)備技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。
1.3國外檢測(cè)分選設(shè)備發(fā)現(xiàn)狀況
針對(duì)分流器的弊端，50 年代初期蘇聯(lián)基于變壓器原理開發(fā)出了電流互感器，它除能將被測(cè)大電流降低到標(biāo)定值外，還能安全地將高壓電路隔離，在規(guī)定的工作頻率下有較高的測(cè)量精度。但它也有自身的局限性，主要是：一、能適合的頻帶非常窄，且不能傳遞直流；二、工作時(shí)存在激磁電流，而且互感器是電感性器件，使它在響應(yīng)時(shí)間上只能做到數(shù)十毫秒。三、電流互感器二次側(cè)一旦開路將產(chǎn)生高壓危害。 1972 年國外利用磁電原理研制出霍爾檢零電流測(cè)量設(shè)備，其后不久在我國出現(xiàn)的磁放大式直流互感器，磁調(diào)試式直流互感器和電流磁性比較儀等使電流測(cè)量精度和耗電量均有較大的改善。這種原理制成的直流傳感器均要繞有勵(lì)磁繞組、平衡繞組或檢測(cè)繞組，故體積較大，工作電壓也高，測(cè)大電流長期工作時(shí)可靠性變差，但由于其準(zhǔn)確度較高，所以在實(shí)驗(yàn)室和對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用較廣泛。
70 年代初，西歐等發(fā)達(dá)國家特別是以瑞士 LEM 公司為代表的廠家，根據(jù)霍爾效應(yīng)研制出了高性能的霍爾電流傳感器，進(jìn)入 80 年代以來，這種傳感器已經(jīng)得到普遍應(yīng)用。與其它電流測(cè)量設(shè)備相比，霍爾電流傳感器具有優(yōu)越的電性能，是一種先進(jìn)的能隔離主電流回路與電子控制電路的電檢測(cè)元件，它綜合了互感器和分流器的所有優(yōu)點(diǎn)，克服了互感器和分流器的不足，同一只檢測(cè)元件既可以檢測(cè)交流也可以檢測(cè)直流甚至檢測(cè)瞬態(tài)峰值，是替代互感器和分流器的理想產(chǎn)品。
1.4檢測(cè)分選設(shè)備的介紹及發(fā)展趨勢(shì)
隨著檢測(cè)分選設(shè)備機(jī)械自動(dòng)化程度的不斷提高，檢測(cè)分選設(shè)備元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，元件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。這些年來國內(nèi)在檢測(cè)分選設(shè)備件機(jī)械設(shè)備的研制和生產(chǎn)方面發(fā)展很快，但使用經(jīng)驗(yàn)表明，還存在一些需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善的問題。首先是通用機(jī)械設(shè)備的適用性問題。檢測(cè)分選設(shè)備有機(jī)械式和電力拖動(dòng)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。檢測(cè)分選設(shè)備元件的布置不受嚴(yán)格的空間位置限制，系統(tǒng)中個(gè)部分用管道連接，布局安裝有很大的靈活性，能構(gòu)成用其他方法難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。檢測(cè)分選設(shè)備系統(tǒng)可以在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速。另外檢測(cè)分選設(shè)備傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。除此以外，檢測(cè)分選設(shè)備系統(tǒng)操作控制方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、中遠(yuǎn)程距離控制、過載保護(hù)。與電氣控制、電子控制相結(jié)合，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)和自動(dòng)過載保護(hù)。 而且檢測(cè)分選設(shè)備元件屬機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件，標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度較高，有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造周期和降低制造成本。當(dāng)前，檢測(cè)分選設(shè)備技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高速、、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在檢測(cè)分選設(shè)備元件和檢測(cè)分選設(shè)備系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。
2 電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)方案
2.1電阻檢測(cè)分選設(shè)備研究內(nèi)容
本課題是對(duì)電阻進(jìn)行范圍篩選，首先準(zhǔn)確檢測(cè)電阻值的大小和范圍，然后進(jìn)行分選。在整個(gè)檢測(cè)分選過程中，如果在任何一道檢測(cè)工序出現(xiàn)問題，馬上報(bào)警，過程終止。本課題通過對(duì)檢測(cè)分選設(shè)備的總體設(shè)計(jì)、氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的目的。
2.2電阻檢測(cè)分選設(shè)備的主要參數(shù)
為實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量電阻阻值，并能輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)到PLC控制系統(tǒng)的目標(biāo)，采用霍爾電流傳感器檢測(cè)被測(cè)電路中電阻值的原理，實(shí)現(xiàn)PLC分析電阻阻值的范圍，進(jìn)而放入相應(yīng)收料箱的功能，完成分揀任務(wù)。整個(gè)設(shè)計(jì)會(huì)包含檢測(cè)原理，送料、定位檢測(cè)、分揀等機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
主要技術(shù)參數(shù)：1、電阻：普通碳膜電阻2、電阻自動(dòng)送料3、檢測(cè)周期：5s。
本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求：
1) 設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠。
2）程序運(yùn)行穩(wěn)定。
3）結(jié)果穩(wěn)定可靠。
4）設(shè)備占地面積小。
2.3電阻檢測(cè)分選的方案設(shè)計(jì)
電阻檢測(cè)分選主要有：進(jìn)料管、滑塊、氣缸、落料管、氣缸夾具、檢測(cè)平臺(tái)、導(dǎo)軌、收料抽屜等部分組成。如圖2.3所示：
圖2.3. 電阻檢測(cè)分選設(shè)備方案圖
2.4檢測(cè)原理
2.4.1檢測(cè)機(jī)構(gòu)
方案一：用數(shù)字歐姆表檢測(cè)。
優(yōu)點(diǎn)：直接將檢測(cè)的電阻阻值以數(shù)字形式直觀的反應(yīng)出來
缺點(diǎn)：該歐姆表沒有數(shù)據(jù)輸出設(shè)備，無法將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸出，就無法進(jìn)行后續(xù)的分析分選工作。如圖2.4所示：
圖2.4：數(shù)字歐姆表
方案二：用霍爾電流傳感器檢測(cè)
電流測(cè)量裝置本身的安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠是其他監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保證。電流測(cè)量方法從測(cè)量原理是以測(cè)量被測(cè)電路中電阻值和已知的電阻器上電壓降為基礎(chǔ)的測(cè)量方法?；魻栯娏鱾鞲衅鲀?nèi)接電源，不需要在在給它提供外接電源，且此傳感器可以外接輸出設(shè)備。
由于方案二便于檢測(cè)和輸出數(shù)據(jù)，能進(jìn)行后續(xù)的PLC分析，分選等控制，故選用方案二。
2.4.2斷料報(bào)警機(jī)構(gòu)
為了保證一旦自動(dòng)送料裝置發(fā)生故障料完無料送入測(cè)試架時(shí)，能及時(shí)發(fā)出報(bào)警訊號(hào)，召喚操作人員及時(shí)處理，在測(cè)試架上方送料導(dǎo)管附近安裝光電報(bào)警機(jī)構(gòu)。它由并聯(lián)的兩只聚光燈泡與兩只串聯(lián)的光敏二極管組成，有料時(shí)光源被遮，機(jī)構(gòu)不工作。一旦斷料，光敏二極管被照射，控制繼電器被接通，它控制一個(gè)由晶體管多諧振蕩器和繼電器組成的閃爍機(jī)構(gòu)，發(fā)出每秒2-4次的斷續(xù)音響訊號(hào)，而面板上的投影顯示器同時(shí)顯示出閃爍的紅色報(bào)警燈光訊號(hào)。這里采用兩只串聯(lián)的光敏二極管是為了保證機(jī)構(gòu)的可靠性，避免被測(cè)元件間間隙漏光而發(fā)生誤動(dòng)作。圖2.5為光電繼電器電路，圖2.6為閃爍電路。
圖:2.5：光電繼電器電路 圖2.6：閃爍電路
2.5機(jī)械結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
2.5.1送料機(jī)構(gòu)
圖2.7：送料機(jī)構(gòu)
圖2.7中人工將電阻條放入進(jìn)料管（固定不動(dòng)），氣缸作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，向右移動(dòng)距離S后，滑塊的凹槽正好位于進(jìn)料管下方，落入一個(gè)電阻，此時(shí)滑塊又滑回原位，電阻落入落料管內(nèi)，繼而進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)。
2.5.2檢測(cè)機(jī)構(gòu)
圖2.8 檢測(cè)平臺(tái)
圖2.8為檢測(cè)平臺(tái)，電阻由落料管進(jìn)入檢測(cè)平臺(tái)，但此時(shí)電阻浮于凹槽之上，此時(shí)圖一中的氣缸向下壓，將電阻固定在凹槽內(nèi)，同時(shí)接通回路，霍爾電流傳感器自動(dòng)檢測(cè)電阻阻值，并將結(jié)果輸出到PLC系統(tǒng)。
2.5.3收料機(jī)構(gòu)
圖2.9： x-y數(shù)控工作臺(tái)
圖2.9為x-y數(shù)控工作臺(tái)，是收料箱的軌跡分布圖。檢測(cè)結(jié)果經(jīng)PLC處理后，驅(qū)動(dòng)分選機(jī)構(gòu)，x-y數(shù)控工作臺(tái)將相應(yīng)阻值分檔的收料箱移到落料處。
2.6 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)方案：
常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類型。這三種方法各有所長，各種驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)如下：
(1)液壓驅(qū)動(dòng):輸出功率很大，壓力大于3MPa，控制精度較高，輸出功率大，可無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制。適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)。
(2)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng):輸出功率大，壓力小于3MPa，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制。適用于中小負(fù)載驅(qū)動(dòng)、精度要求較低的有限點(diǎn)位程序控制機(jī)械手。
(3)電機(jī)驅(qū)動(dòng)：輸出功率大, 控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜, 適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)械手。
因?yàn)楸驹O(shè)備屬于小型負(fù)載，且驅(qū)動(dòng)滑塊的力都是比較小的，所以選擇氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)而控制收料箱需要的精度較高，所以選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)
2.7控制系統(tǒng)
單片機(jī)是把中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)、計(jì)數(shù)器、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。與應(yīng)用在個(gè)人電腦中的通用型微處理器相比，它更強(qiáng)調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點(diǎn)是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲(chǔ)量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。
PLC是可編程序邏輯控制器的簡稱，是以微處理為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字模擬的輸入輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。和常規(guī)繼電器組成的控制系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)中減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，是控制系統(tǒng)大大簡化。同時(shí)由于中間環(huán)節(jié)減少，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。由于PLC具備的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠性高、易編程和便于維護(hù)的特點(diǎn)，基于PLC的各種控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。由于所研究的設(shè)備不需要很多編程，PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適用性強(qiáng),體積小，易學(xué)易用,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造，故選用PLC控制系統(tǒng)。
3 電阻檢測(cè)分選設(shè)備零部件設(shè)計(jì)
制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)是一門通過設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它是一個(gè)廣闊的工程技術(shù)領(lǐng)域，不僅要研究產(chǎn)品在尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)等方面的基本構(gòu)思，還要考慮產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的有關(guān)問題。電阻檢測(cè)分選電阻檢測(cè)分選設(shè)備設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵，選擇的過程要根據(jù)電阻檢測(cè)分選設(shè)備的環(huán)境狀況和操作方的要求來進(jìn)行。
3.1 氣缸撥叉的設(shè)計(jì)校核
氣缸撥叉的的材料為Q235。結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：
圖8 氣缸撥叉
在實(shí)際工作中氣缸撥叉只受到支撐力的作用，因此只要校核氣缸撥叉的壓應(yīng)力即可。從圖8可以看出，氣缸撥叉在連接處的面積最小，即屬于危險(xiǎn)截面。作用在氣缸撥叉上的最大力。
上端連接處最大應(yīng)力
下端連接處的最大應(yīng)力
通過對(duì)氣缸撥叉的以上校核，可知所設(shè)計(jì)的氣缸撥叉符合設(shè)計(jì)要求。
3.2 圓柱銷的設(shè)計(jì)與校核
圓柱銷的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如圖3.2所示：
圖3.2：銷軸零件圖
（2）校核
許用應(yīng)力 用插入法查得：
許用應(yīng)力值
應(yīng)力校正系數(shù)
當(dāng)量彎矩
設(shè)計(jì)的直徑
（3）疲勞強(qiáng)度校核
初步分析、兩個(gè)截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中，下面以截面為例進(jìn)行安全系數(shù)校核。
材料選用不銹鋼調(diào)質(zhì)，，
對(duì)稱循環(huán)疲勞極限
脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限
等效系數(shù)
截面上的應(yīng)力彎矩
彎曲應(yīng)力幅
彎曲平均應(yīng)力
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力
如果一個(gè)截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從而取最大值，驗(yàn)算強(qiáng)度合格。
3.3 鎖緊螺母的校核
鎖緊螺母的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如圖3.5所示：
圖3.5：鎖緊螺母
由于接頭與汽缸活塞桿是通過螺紋連接，氣缸的前進(jìn)和后退頻率較高，在長時(shí)間的來回運(yùn)動(dòng)中如果只靠螺紋連接的話，那么接頭與氣缸活塞桿之間的連接將會(huì)變得松動(dòng)，在松動(dòng)的情況下氣缸進(jìn)行頻繁的往復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致連接處螺紋的損傷。
氣鎖緊螺母連接處的抗剪強(qiáng)度校驗(yàn)：
故抗剪強(qiáng)度足夠。
氣鎖緊螺母連接處處抗彎強(qiáng)度校核：
(σw)：許用彎曲應(yīng)力為: 0.4*360(屈服極限)=144MPa
故其抗彎強(qiáng)度不足。
氣鎖緊螺母連接處抗擠壓校驗(yàn)：
故其抗擠壓強(qiáng)度足夠。
3.4 氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于主工作氣缸的規(guī)格以及數(shù)據(jù)都是由工廠提供，因此在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中只對(duì)主氣缸畫了一個(gè)外觀結(jié)構(gòu)，主要涉及和討論的方面是主工作氣缸的定位方法和安裝方式。
(1)氣缸內(nèi)徑的確定
缸徑的計(jì)算公式D=1.27==16.23mm
F→氣缸的輸出拉力N；
P→氣缸的工作壓力Pa
按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，D=20mm
氣壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）
8 10 12 16 20 25 32
40 50 63 80 （90） 100 （110）
125 （140） 160 （180） 200 220 （250）
（280） 320 （360） 400 450 500
括號(hào)內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸
(2) 活塞桿直徑的確定
由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm
活塞桿外徑尺寸 系列（GB/T2348-1993）
4 5 6 8 10 12 14 16 18
20 22 25 28 32 36 40 45 50
56 63 70 80 90 100 110 125 140
160 180 200 220 250 280 320 360
（3） 缸筒長度的確定
缸筒長度S=L+B+30
L為活塞行程；B為活塞厚度
活塞厚度B=0.7D= 0.720=14mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A:
一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A，在D<20mm時(shí)，可取A=(0.61.0)D；在D>20mm時(shí), 可取A=(0.61.0)d。
所以A=25mm
（4）氣缸筒的壁厚的確定
由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》可查氣缸筒的壁厚可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：
式中
—缸筒壁厚（m）；
D—缸筒內(nèi)徑（m）；
P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）；
—缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）；
實(shí)際缸筒壁厚的取值：對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍；重型氣缸約取計(jì)算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。
參考《液壓與氣壓傳動(dòng)》缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核
,我們的缸體的材料選擇45鋼，=600 MPa， ==120 MPa
n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)
P—缸筒承受的最大工作壓力MPa。當(dāng)工作壓力p≤16 MPa時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作壓力p＞16 MPa時(shí)，P=1.25p
由此可知工作壓力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa
=0.3mm
（5） 氣缸耗氣量的計(jì)算
Q====1.85/s
（6）氣缸進(jìn)排氣口直徑d0
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度（可取V=10 15）取V=12m/s
由公式d0=
代入數(shù)據(jù)得：d0=14.014mm
Q——工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（m3/s）
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度
(7)活塞桿的校核
由于所選活塞桿的長度L=10d，所以不但要校核強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇45鋼。
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本》
由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》
穩(wěn)定性校核：
由公式 Fp0 ≤
式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N）；
FP0=1633N
FK — 縱向彎曲極限力（N）；
nK — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.54。綜合考慮選取2
K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對(duì)于實(shí)心桿K=d/4
代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mm
由于細(xì)長桿L/K≧85 即 FK =
實(shí)心圓桿： J =
式中： L— 氣缸的安裝長度 ；
m— 末端系數(shù)；選擇固定—自由 m = 1/4
E— 材料彈性模量，鋼材 E = 2.1 1011 Pa ；
J— 活塞桿橫截面慣性矩（m4）；
d— 活塞桿的直徑（m）；
活塞桿計(jì)算長度L與系數(shù)m
安裝方式
m
鉸支—鉸支
1
固定—自由
1/4
固定—鉸支
2
固定—固定
4
代入公式：FK=1.3×106N
因?yàn)?=1.55×104N；
所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件
強(qiáng)度校核:
由公式d≥
其中：=，n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)
45#鋼的抗拉強(qiáng)度，=600MPa；==120MPa
所以：=1.92mm
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