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1、题目：计算机控制X-Y可移动分装工作台目录一课程设计的目的2二. 课程设计的技术要求与参数：3三. 课程设计内容及设计要点4四机械结构设计7五计算机控制系统的设计（PLC）11六设计小结12七参考文献13附页一：总运动过程（PLC流程图）14附页二：I/O口地址对照表15附页三：PLC梯形程序图16符号说明 自行在有效范围内选取内容No. 参考文献一.课程设计的目的“机电一体化技术”课程设计是机电一体化专业方向的重要的实践性教学环节之一。是综合运用所学的机、电、液（气）、测、控和计算机方面的知识，结合具体的机电一体化典型设备的设计而进行的一项机电结合的综合性实践训练。 其目的是：1.能正确地综
2、合运用所学知识，学会对机电一体化设备总体设计方案的拟定、比较、分析及进行必要的计算；2.通过设备的机械部分设计掌握机电一体化设备中典型零、部件的选择和设计计算方法，掌握正确的结构设计方法；3.根据设备控制要求，能正确设计液压（气压）控制系统，包括传感器、行程开关的选择，并确定出对计算机控制系统的具体控制要求；4.根据对计算机控制系统的具体要求，能正确设计计算机控制系统的电气控制原理图；5.根据系统对计算机控制系统的具体要求及计算机电气控制原理图，正确设计计算机控制系统的应用程序。二.课程设计的技术要求与参数：设计一个由计算机控制的可移动的X-Y分装工作台。在工作台上安装有六个集装箱。它们的长宽
3、高为aah, 要求由下料口，顺序在1、2、3、4、5五个箱子里装n 件包装物，每个箱子装n 件包装物。第6个箱子中装废品，只要上一道工序有废品信号来，工作台一方面记下该箱的原包装数，另一方面立即将第6个废品箱移到下料口，接完废品包装袋后计算机将在废品存储单元累加1，以便最后存货时，能统计出该一小车的总废品数。若在废品箱接完这个废品后，前一道工序又有废品信号，则工作台将保持接废品的箱子位置，继续接收废品；若前一道工序无废品信号，则工作台将回到接废品前原箱子位置，继续接装正品包装袋，直至这一箱装完 n包为止，再换下一个箱子接装。若5箱全部装完，则支腿缩回，车轮子落地，以便推走小车到仓库存货。 具体
4、设计要求：1.集装箱尺寸aah：120120650 mm；2.包装袋数n：100 包/箱；3.每包质量：5kg；4.装料编程顺序和初始位置设为：451，4；5.分装机总装配图1张，液压/气压传动系统图1张，PLC控制的液压系统的系统结构图1张；Y向部件图1张，零件图1张；注：档案袋中打印图5张，说明书中附录4张；6.液压/气压系统及计算机控制程序需在实验台上调试通过；7.课程设计说明书一份。（不少于8000字）。三.课程设计内容及设计要点课程设计的课题是一个典型的机电一体化设备的机械与电气系统设计。具体内容有：3.1机电一体化设备总体方案设计图1工作台的大致结构示意图图2分装机的机械结构图：X
5、Y右图为箱子的运动空间移动示意图，当设备静止时落料口停在4号箱正上方，即圈出部分。 要求工作平台运动平稳，位置精度为0.5mm。3.2总体方案的分析、比较1执行机构的确定执行机构驱动工作对象运动的机构。各形式的能量转变为机械能的装置。1）采用电气执行部件按运动方式分（1）旋转运动各种电动机；（2）直线运动直线电机、电磁铁、压电驱动器等。2）采用液压或气动的执行元件按运动方式分（1）旋转运动各种液压（或气动）马达；（2）直线运动各种液压（或气动）缸。2计算机控制系统方案的确定1）闭环控制系统（1）伺服电机控制：要有将旋转运动转直线运动，速度相匹配的机械机构；（2）电液（气液）伺服系统：系统要求高
6、、价格昂贵，适用于连续控制。2）开环控制系统（1）采用步进电机的开环控制系统；（2）采用液压/气压传动系统的点位控制。3计算机类型的确定（1）单片机；（2）工业控制机；（3）PLC可编程控制器。3.3机械结构中滚动导轨的设计和计算方法导向装置往往是保证机械装置可靠工作的必要装置。在确定导向装置时，除了要根据系统得到受力情况具体确定导轨的结构形式和导轨的长度外，还应验算其命。要验算其寿命，先要按力学模型计算其实际载荷。 图3导轨受力模型 3.4确定传动系统控制设备的总体方案1采用直线运动方式，各种液压缸；2采用开环控制的液压传动系统的点位控制；3采用PLC可编程控制器的计算机类型。用图框表示该机
7、电一体化设备的总体方案，详见如下示意图：图4采用PLC控制的液（气）压传动纵、横向工作台系统图5总体机械结构图四机械结构设计4.1机械部分设计11负载分析和计算1个箱子装满时的负载：G1=mgn=510100=5103N6个箱子全装满时的负载：G6=6G1=65103=3104N2确定X轴方向导向导轨（见右图）选取壁厚=2mmL0=1505+102=770 mmL1=1503+62=462 mmL3=1503+622-15042=154 mmL4=1502+422-15042=77 mm确定X轴方向导轨长770 mm按6个箱子全装满时W=G6计算实际载荷：P1=W4+W2L2L0-W2L3L1
8、=31044+31042154770-3104277462=7750 NP2=W4-W2L2L0-W2L3L1=31044-31042154770-3104277462=4750 NP3=W4-W2L2L0+W2L3L1=31044-31042154770+3104277462=7250 NP4=W4+W2L2L0+W2L3L1=31044+31042154770+3104277462=10250 N3确定Y轴方向导向导轨(见右图)L0=1503+62=462 mmL1=1503+62=462 mmL3=0 mmL4=1502+422-15042=77 mm确定Y轴方向导轨长462 mmP1=
9、W4+W2L2L0-W2L3L1=31044+310420770-3104277462=5000 NP2=W4-W2L2L0-W2L3L1=31044-310420770-3104277462=5000 NP3=W4-W2L2L0+W2L3L1=31044-310420770+3104277462=10000 NP4=W4+W2L2L0+W2L3L1=31044+310420770+3104277462=10000 N4确定验算导轨额定寿命导向装置往往是保证机械装置可靠工作的必要装置。在确定导向装置时，除了要根据系统得到受力情况具体确定导轨的结构形式和导轨的长度外，还应验算其命。1）THKLM
10、导轨规定在相同条件下运行，其中90%的总运行距离能达到不发生表面剥落，这个距离称为这种导轨的额定寿命L。L=fTfcfWCP350=10.811.550.21025010-3350=924.89 km式中：当导轨运动温度小于100时，温度系数fT=1接触系数fc=0.81（按照在一根导轨上安装2个滑块取值）载荷系数fW=1.5（按照无外部冲击及振动取值）基本额定载荷C=50.2 kN（根据所选导轨型号取值）4导轨实际承受载荷P=10250 N=10.25 kN（按实际载荷中的最大值取值）按各参数及要求，选取导轨型号HSR35LA。42）导轨寿命换算：L=L1032Lsn160=924.8910
11、320.775.8460=1885.38 h式中：行程长度Ls=L0=770mm=0.77m每分钟往复次数n1=1770150602=5.84 次min取液压缸活塞的速度V=150 mms=0.54 kmh（低速）。3）由于零件下落间隔为5秒，则一天最多等效于连续运动2小时，所以有：L年=1885.382942 天此导轨可用2年（按每天工作2h计算，则23年全年无休共计工作720h1080h）4.2液压系统的设计和计算1确定执行元件参数1计算执行元件负载F=1.2P=1.20.1310410-3=3.6 kN式中：导轨的摩擦系数=0.1（按滚轴承取值）2液压缸的有效作用面积确定1当工作压力为0
12、.6MPa时的液压缸有效面积为：A=FP=3.61030.6106=0.006 m2=6000 mm2由于气缸的工作压力一般在0.3MPa0.6MPa，为保险起见，选用液压传动系统。3液压缸的有效尺寸计算1）根据所设计功能，确定液压缸即受拉又受压，所以确定工作压力P=0.81Mpa。2则活塞杆直径d与液压缸内径D的取值关系为d=(0.50.55)D。选取工作压力P=1MPa；活塞杆直径d=0.5D。则液压缸的往返速度比为：=V2V1=A1A2=D2D2-d2=11-0.52=1.332）根据载荷的大小和系统压力计算液压缸内径D：3D=3.5710-2FP=3.5710-23.61=0.0677
13、36 m=67.74 mm80 mm根据速度比计算活塞杆直径d：d=D-1=801.33-11.33=39.84 mm40mm液压缸类型为：双作用无缓冲式液压缸。3）确定液压缸的活塞杆长度X轴方向行程长度：23个箱子的行程长度，即308 mm462 mmY轴方向行程长度：12个箱子的行程长度，为方便起见，选与X方向相同的液压缸根据液压缸的运动行程表，选取液压缸活塞行程长度：液压缸活塞行程系列选取s=500mm；4.液压缸的结构参数计算31）缸的壁厚计算根据缸径D=80 mm ，且工作压力16MPa，查工程液压缸外径系列表得液压缸外径。液压缸的外径=95 mm；缸体为无缝钢管，在工作压力16MP
14、a时无缝钢管材料为20钢。可计算出液压缸壁厚=95-802=7.5 mm2）液压缸标准型号HSG L 01-80/40 B E E3）技术规格缸径D/mm活塞杆直径d/mm（速度比=1.33）工作压力16MPa最大行程s/mm推力/kN拉力/kN（=1.33）804080.4260.3220004.3液压系统的校核51缸筒壁厚校核根据D=807.5=10.6710 ，为薄壁缸筒，此时校核公式为：=7.5 mmPyD2=1.51802100=0.6 mm 式中：液压缸缸筒厚度=7.5 mm液压缸缸筒内劲D=80 mm缸体材料的许用应力=100 MPa（根据钢管许用应力取值, 安全系数n=5）3缸筒试验压力Py=1.5P（按液压缸工作压力P16MPa时计算）缸筒壁厚校核合格。2活塞杆强度校核活塞杆强度应满足：d=40 mm4F=43.6103100106103=6.77
