高架碼垛機(jī)分層裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué)士學(xué)位論文高架碼垛機(jī)分層裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要目前國內(nèi)全自動(dòng)包裝碼垛設(shè)備主要依靠進(jìn)口，國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)廠家較少，市場呼吁國產(chǎn)化的全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線。我國人工包裝的低效率與產(chǎn)量的日益提高之間的矛盾同益突出，因此對(duì)包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線的研究具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。主要介紹了全自動(dòng)碼垛機(jī)生產(chǎn)線工藝流程，設(shè)計(jì)了以日本歐姆龍的包裝碼垛機(jī)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了控制系統(tǒng)的硬件配置，輸入輸出點(diǎn)分配和軟件設(shè)計(jì)。本文首先概述了PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，隨后又論述了高架碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。高架碼垛機(jī)是一個(gè)多部機(jī)協(xié)同作業(yè)的復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)既有共性又有其特性。本文研究了高架碼垛機(jī)裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì)，進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的選擇和分析；給出了傳動(dòng)裝置的計(jì)算方法；對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。闡述了氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了基本的氣動(dòng)回路組成及功能。最后，論文對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并提出了進(jìn)一步研究的展望。關(guān)鍵詞碼垛機(jī)；控制系統(tǒng)；可編程控制器；軟件Anti-folding device PLC control system design packageAbstractThe technologic process of automatic bagging and palletizing line is introduced.A set of automatic bagging and palletizing line

3、 control system based on plc is designed.Emphasis is given to the hardware disposition of control system.This paper outlines the PLC of the production, development and application status, then discusses the application of anti-stack package device status and development trend.Anti-stack package devi

4、ce is a multi-machine collaboration of the Department of complicated mechanical system, the mechanical structure of common but their characteristics. This paper studies the anti-stack package device mechanical systems design, conduct and analysis of institutional choice; given transmission is calcul

5、ated; on the key technologies are analyzed. Described the design of pneumatic system, gives the basic composition and function of pneumatic circuit.Finally, a summary paper on the text and made the outlook for further research.Keywords Anti-stacked package; control system; PLC目錄摘要Abstract第1章 緒論11.1

6、課題研究的背景和意義11.2 可編程控制器的產(chǎn)生、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生11.2.2 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀21.2.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢31.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢51.3.1 高架碼垛機(jī)的發(fā)展51.3.2 高架碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀51.3.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)展趨勢71.4 課題研究的主要內(nèi)容81.5 分層裝置設(shè)計(jì)方案81.5.1 概述81.5.2 分層裝置的組成9第2章 分層裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)102.1 概述102.2 分層裝置的工作原理102.3 分層裝置的主要機(jī)械組成部件102.4 分層裝置的方案設(shè)計(jì)112.4.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)112.4.2

7、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)122.4.3 鏈傳動(dòng)132.5 分層裝置的氣動(dòng)裝置142.5.1 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)142.6 本章小結(jié)15第3章 分層裝置電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)163.1控制系統(tǒng)概述163.1.1 PLC的分類163.1.2 PLC程序的表達(dá)方式163.1.3 PLC的工作原理173.2 主要控制元器件183.2.1 控制回路的組成183.2.2控制回路元器件選型193.2.2.1斷路器193.2.2.2變頻器213.2.2.3熔斷器233.2.2.4交流接觸器243.2.2.5接近開關(guān)、光電開關(guān)263.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)293.3.1 分層裝置的控制過程293.3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)303.4

8、本章小結(jié)30結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄A35附錄B431- -不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印第1章 緒論- 1 -1.1 課題研究的背景和意義- 1 -1.2 可編程控制器的產(chǎn)生、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢- 1 -1.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生- 1 -1.2.2 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀- 2 -1.2.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢- 3 -1.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢- 5 -1.3.1 高架碼垛機(jī)的發(fā)展- 5 -1.3.2 高架碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀- 5 -1.3.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)展趨勢- 5 -1.4 課題研究的主要內(nèi)容- 8 -1.5 推袋裝置設(shè)計(jì)方案- 8 -1.5

9、.1 概述- 8 -1.5.2 工作原理以及工藝動(dòng)作流程錯(cuò)誤！未定義書簽。1.5.3 系統(tǒng)功能- 9 -1.5.4 機(jī)構(gòu)選用：錯(cuò)誤！未定義書簽。第2章 推袋裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 10 -2.1 概述- 10 -2.2 主要機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2.2 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。2.2.3 推送回程機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能錯(cuò)誤！未定義書簽。2.5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤！未定義書簽。2.6 本章小結(jié)- 14 -第3章 推袋裝置氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定

10、義書簽。3.1 氣動(dòng)系統(tǒng)的組成錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3 本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書簽。第4章 推袋裝置電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 16 -4.1 概述錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2 主要控制元器件- 18 -4.2.1 單元組成錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2.2 其他主要元器件選型- 19 -4.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 29 -4.3.1 推袋裝置的控制過程- 29 -4.3.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤！未定義書簽。4.4 本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書簽。結(jié)論- 30 -致謝- 32 -參考文獻(xiàn)- 32 -附錄一- 35 -千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵

11、“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行1-第1章 緒論1.1 課題研究的背景和意義所謂碼垛就是按照集成單元化的思想，將一件件的物料按照一定的模式堆碼成垛，以便實(shí)現(xiàn)物料的存儲(chǔ)、搬運(yùn)、裝卸運(yùn)輸?shù)任锪骰顒?dòng)。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，人工碼垛常常存在。在物料輕便、尺寸變化大、吞吐量小的場合，采用人工碼垛方案，常常是經(jīng)濟(jì)可取的，特別是在人力資源豐富的我國，這些應(yīng)用場合基本上都是采用人工碼垛的。然而，在工作量恒定的情況下，長時(shí)間地進(jìn)行人工碼垛作業(yè)常常會(huì)造成彎腰疲勞和重復(fù)勞動(dòng)疲勞，從人機(jī)工程學(xué)的角度考慮，需要增加一些符合人機(jī)工程學(xué)方面的設(shè)施，例如托盤操縱機(jī)、剪式升降

12、臺(tái)、工業(yè)操作機(jī)械手等。碼垛有人工碼垛和自動(dòng)碼垛之分，人工碼垛應(yīng)用在物料輕便、尺寸和形狀變化大、吞吐量小的場合，當(dāng)碼垛吞吐量在10件/分鐘以上，采用人工碼垛方案需要較多工人時(shí)，采用自動(dòng)碼垛方案不僅可以加快物流速度，保護(hù)工人的健康和安全，而且可以獲得整齊一致的物垛，減少物料的損傷，提高叉車的搬運(yùn)效率，增強(qiáng)處理柔性。從60年代開始，在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國、意大利、日本等國家，已相繼研制出半自動(dòng)、全自動(dòng)碼垛機(jī)，后來在結(jié)構(gòu)和機(jī)型方面，還不斷作了改進(jìn)和完善。國產(chǎn)碼垛機(jī)從80年代開始研制開發(fā)到現(xiàn)在，己經(jīng)歷了20多的時(shí)間。到目前為止，我國生產(chǎn)的碼垛機(jī)，機(jī)型、品種規(guī)格、設(shè)備性能和產(chǎn)品質(zhì)量等各方面，有很大的發(fā)展和提高，

13、并在很多方面己逐步接近或達(dá)到國外同類型高架碼垛機(jī)的技術(shù)性能及各項(xiàng)參數(shù)，已基本能滿足大中型企業(yè)產(chǎn)品包裝碼垛的需要1。在新的世紀(jì)，隨著我國各項(xiàng)事業(yè)的蓬勃發(fā)展以及知識(shí)經(jīng)濟(jì)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，高架碼垛機(jī)PLC控制系統(tǒng)必將發(fā)揮越來越重要的作用，為國民生產(chǎn)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。防疊包控制器是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的首選機(jī)械，廣泛應(yīng)用于糧食、面粉、飼料、麥芽、食鹽以及化肥、水泥等行業(yè)。1.2 可編程控制器的產(chǎn)生、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1 可編程控制器的產(chǎn)生1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM)為滿足市場需求，適應(yīng)汽車生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術(shù)指標(biāo)公開向社會(huì)招標(biāo)，要尋求一種比

14、繼電器更可靠，響應(yīng)速度更快、功能更強(qiáng)大的通用工業(yè)控制器。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)十條要求研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP14，并在GM公司的汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動(dòng)和邏輯控制、自動(dòng)測量和調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理有機(jī)地結(jié)合起來，具有豐富的軟件資源的現(xiàn)代化工業(yè)自動(dòng)化控制器2。經(jīng)過30多年的發(fā)展，現(xiàn)在可編程控制器己經(jīng)成為最重要、最可靠、應(yīng)用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。在可編程控制器中，充分應(yīng)用了大規(guī)模集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)及通信技術(shù)，迅速地從早期的邏輯控制發(fā)展到進(jìn)入位置控制、過程控制等領(lǐng)域。用可編程控制器已經(jīng)可以構(gòu)成包括邏輯控制、過

15、程控制、數(shù)據(jù)采集、圖形工作站等的綜合控制系統(tǒng)匯。該公司為新的控制系統(tǒng)提出10項(xiàng)指標(biāo)：a. 編程方便，可現(xiàn)場修改程序；b. 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；c .可靠性高于繼電器控制裝置；d體積小于繼電器控制盤；e數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；f成本可與繼電器控制盤競爭；g輸入可為市電；h輸出可為市電，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器等；i擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最少；j用戶存儲(chǔ)器大于4KB。這10項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際上就是現(xiàn)在可編程控制器的最基本功能。其核心要求可歸結(jié)為4點(diǎn)：1用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤；2用程序代替硬接線；3輸入輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)；4結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。1.2.2 可編程控制器的應(yīng)用現(xiàn)狀可編程控制

16、器是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)控制計(jì)算機(jī)川，由于其具有很強(qiáng)的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環(huán)境下工作的大量的I/0接口，因此，伴隨著新產(chǎn)品、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，始終保持著旺盛的市場生命力。可編程控制器的出現(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領(lǐng)DCS和PID市場份額。國際市場：當(dāng)今世界的PLC生產(chǎn)廠家約200多家，生產(chǎn)400多種PLC。全球最大的5家PLC制造商，德國SIEMENS公司、美國AB公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司約占全球市場銷售額的67%。我國對(duì)可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個(gè)生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多

17、為125個(gè)開關(guān)量I/0點(diǎn)以下的小型機(jī)。我國應(yīng)用PLC還處于初級(jí)階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其他行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開拓。我國90%的PLC市場由國外占領(lǐng)，中、大型PLC中，幾乎100%是國外產(chǎn)品，以美國MOD工CON公司、GE公司、西德SIEMENS，日本富士公司為主。我國的飲料包裝設(shè)備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果10。1.2.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去，PLC不僅以其良好的性能滿

18、足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展;另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展11。總的趨勢如下：(1)可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。在工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品繁花似錦的今天，各生產(chǎn)廠商既互相競爭又相互合作。一種自動(dòng)化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個(gè)性外，更重要的還在于其滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號(hào)的PLC產(chǎn)品對(duì)工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性

19、等條目都給出了明確的規(guī)定。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實(shí)現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個(gè)共同的參考平面，制定國際標(biāo)準(zhǔn)是必然趨勢。(2)CPU處理速度進(jìn)一步加快。目前PLC的CPU與微型計(jì)算機(jī)的CPU相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在80486一級(jí)。將來會(huì)全部使用64位R工SC芯片，實(shí)現(xiàn)多CPU并行處理或分時(shí)處理或分任務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)各種模塊智能化，且部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化。這樣PLC執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級(jí)。(3)可編程控制技術(shù)的智能化。提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。(4)系統(tǒng)的開放性和兼容性。開放性和兼容

20、性是不可分割的而且是相輔相成的概念。一方面是某一產(chǎn)品和第三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺(tái)對(duì)使用者有多大的開放程度。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來越大，致使常常在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問題;另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。除此之外，同一廠家產(chǎn)品族中的各系列產(chǎn)品兼容性也代表了可編程控制產(chǎn)品的水平。(5)通用性和專業(yè)化的結(jié)合。可編程控制產(chǎn)品是通用的。但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有其自己的特點(diǎn)。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又

21、具備專業(yè)化呢?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。常用的專用模塊包括:定位模塊、溫度測量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等。(6)可靠性進(jìn)一步提高。隨著PLC進(jìn)入過程控制的領(lǐng)域，對(duì)PLC可靠性的要求進(jìn)一步提高。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會(huì)有CPU單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、1/0單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)冗余。但從根本上來講，系統(tǒng)的可靠性取決于系統(tǒng)各單元的可靠程度。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。MTBF(平均無故障時(shí)間)是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)?？v觀各著

22、名廠商，其PLC產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。(7)控制系統(tǒng)分散化。根據(jù)分散控制、集中管理的原則，PLC控制系統(tǒng)的1/0模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場，通過通信電纜或光纖與主CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠。(8)控制與管理功能一體化。為了滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制與管理的需要，PLC將廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使PLC系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生

23、產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體，其功能也日趨完善。今后，PLC將主要朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:一個(gè)是向超小型專用化和低價(jià)格方向發(fā)展;另一個(gè)是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。綜上所述，我們不難得出下面幾個(gè)結(jié)論:工控機(jī)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)及PLC正在走著一條相互融合的道路。智能分布式控制是可編程控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線的新型控制思想。系統(tǒng)的智能性將越來越重要，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng)?；跇?biāo)準(zhǔn)化的開放性和兼容性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要判據(jù)。通用性、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。1.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.3.1 高架碼垛機(jī)的發(fā)展從60年代開始

24、，在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國、意大利、日本等國家，已相繼研制出半自動(dòng)、全自動(dòng)碼垛機(jī)，后來在結(jié)構(gòu)和機(jī)型方面，還不斷作了改進(jìn)和完善。國產(chǎn)碼垛機(jī)從80年代開始研制開發(fā)到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了20年左右的時(shí)間。到目前為止，我國生產(chǎn)的碼垛機(jī)，機(jī)型、品種規(guī)格、設(shè)備性能和產(chǎn)品質(zhì)量等各方面，有很大的發(fā)展和提高，并在很多方面已逐步接近或達(dá)到國外同類型碼垛機(jī)的技術(shù)性能及各項(xiàng)參數(shù)，已基本上能滿足大中型企業(yè)產(chǎn)品包裝碼垛的需要，高架碼垛機(jī)是機(jī)電儀一體化高技術(shù)產(chǎn)品，是現(xiàn)代化企業(yè)成品倉庫的首選機(jī)械，廣泛應(yīng)用于化工、糧食、醫(yī)藥及食品等行業(yè)。3它可使對(duì)包裝產(chǎn)品的揀選輸送、碼垛、整形、金屬檢測、重量檢測等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。高架碼垛機(jī)采用進(jìn)口可編

25、程控制器、進(jìn)口電機(jī)變頻調(diào)速控制器、進(jìn)口優(yōu)質(zhì)光電及位置檢測器件構(gòu)成控制系統(tǒng)的主體，實(shí)現(xiàn)整個(gè)碼垛機(jī)的協(xié)調(diào)控制。系統(tǒng)具有故障診斷及顯示功能，并有完善的故障保護(hù)及連鎖停機(jī)功能。整個(gè)操作系統(tǒng)使用簡單，功能完善，便于檢修和維護(hù)。高架碼垛機(jī)簡單的講，它是包裝碼垛生產(chǎn)線的一個(gè)環(huán)節(jié)。在我國包裝機(jī)械的研制始于1958年，主要是自用設(shè)備，屬于革新產(chǎn)品未進(jìn)入市場，正式包裝生產(chǎn)線始于七十年代初，“八五”期間呈全方位發(fā)展態(tài)勢，“九五”期間進(jìn)入轉(zhuǎn)型期，逐步成為高科技、高效益、現(xiàn)代化、國防化的產(chǎn)業(yè)。隨著進(jìn)入21世紀(jì)，包裝機(jī)械的產(chǎn)品種類不斷增加，技術(shù)水平逐年提高，機(jī)械工業(yè)正在不斷發(fā)展完善。高架碼垛機(jī)的應(yīng)用將大大提高碼垛機(jī)械工業(yè)

26、的生產(chǎn)效率，使包裝碼垛機(jī)械工業(yè)更加完善4。1.3.2 高架碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀1.高架碼垛機(jī)在我國已經(jīng)得到了發(fā)展，但是與國外的碼垛機(jī)相比，還是有很大的差距的，其主要問題是:(1)零部件加工質(zhì)量低國產(chǎn)碼垛機(jī)機(jī)械部分的零部件加工，目前還處于單件生產(chǎn)階段，一般加工精度和質(zhì)量與國外同類型產(chǎn)品相比，還有一定的差距。因此投產(chǎn)后維修工作量較多，使用壽命較短，特別是對(duì)動(dòng)作頻繁的關(guān)鍵零部件，還缺少專用設(shè)備進(jìn)行批量加工生產(chǎn)的條件。如氣墊盤的加工制造，目前仍采用較簡易的加工手段和方法，因此投產(chǎn)后有的氣墊盤的氣密性不夠，有漏氣現(xiàn)象，有的液壓機(jī)構(gòu)還有漏油等現(xiàn)象，因此，維修工作量較大5。(2)控制系統(tǒng)主要元器件性能還不過關(guān)目

27、前碼垛機(jī)選用的國產(chǎn)控制系統(tǒng)元器件，與國外先進(jìn)的元器相比，其性能和使用壽命還有一定的差距。有的定位不準(zhǔn)，造成操作失靈;因此，在生產(chǎn)過程中的維修、更換工作量較多。(3)碼垛效率低國產(chǎn)型鋼碼垛機(jī)的碼垛能力，一般保持在12捆/小時(shí)左右，尚能保證正常穩(wěn)定生產(chǎn)的要求;如要達(dá)到30捆/小時(shí)以上的生產(chǎn)能力，還需用作進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。2.國產(chǎn)碼垛機(jī)的發(fā)展前景：縱觀國內(nèi)碼垛機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)使用情況，其發(fā)展前景是很光明的。特別是目前國內(nèi)已擁有一批專門從事碼垛機(jī)研究的單位，積累了一定的生產(chǎn)使用經(jīng)驗(yàn)，為發(fā)展、完善和提高碼垛機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平，打下了良好的基礎(chǔ)，因此，發(fā)展國產(chǎn)碼垛機(jī)具有很多有利條件。加之，在當(dāng)前形勢下

28、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)國產(chǎn)化工作的重視，因此，在近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)的國產(chǎn)化，已是大勢所趨、人心所向。預(yù)計(jì)在今后35年內(nèi)，全面采用國產(chǎn)化碼垛是完全可能的。當(dāng)前，發(fā)展國產(chǎn)化碼垛機(jī)的主要有利條件有如下幾方面:(1)國內(nèi)已有一批專業(yè)科技隊(duì)伍目前國內(nèi)一些科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位，已擁用一批專門從事科研、設(shè)計(jì)和制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍，他們通過近20年左右的摸索、研制、和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已具備設(shè)計(jì)和研制出符合國情和先進(jìn)水平的碼垛機(jī)所必需的條件。(2)已有一批專業(yè)制造單位目前國內(nèi)已有小5家生產(chǎn)碼垛機(jī)的主要專業(yè)制造廠(所)，其中主要生產(chǎn)廠家有宜昌機(jī)械廠、常州機(jī)械廠、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所等。

29、其技術(shù)和裝備已具有制造一流水平碼垛機(jī)的能力和條件。加上有關(guān)控制元器件配套廠的共同努力，在最近35年內(nèi)，我國將能夠生產(chǎn)出接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平的碼垛機(jī)。(3)國產(chǎn)機(jī)型己基本能滿足生產(chǎn)需要目前國內(nèi)幾個(gè)廠生產(chǎn)的碼垛機(jī)，無論從機(jī)型、規(guī)格及各項(xiàng)主要技術(shù)性能來看，已初步形成系列產(chǎn)品，可基本滿足國內(nèi)大、中型企業(yè)生產(chǎn)的要求，有些機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還比較簡單實(shí)用、制造質(zhì)量也較高，從機(jī)械性能等到方面看，也能保證安全、正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求;但在型鋼自動(dòng)碼垛機(jī)方面，除邯鋼、通剛外，自動(dòng)碼垛機(jī)大多從國外引進(jìn)，對(duì)國外產(chǎn)品有一定依賴性。這與我國冶金行業(yè)自動(dòng)化水平有關(guān)，相信通過我們進(jìn)一步努力，根據(jù)生產(chǎn)的需要，進(jìn)行控制系統(tǒng)的自動(dòng)化

30、改造和完善，可逐步接近國外的自動(dòng)碼垛機(jī)生產(chǎn)水平7。(4)已能生產(chǎn)與碼垛機(jī)配套的控制元器件從八十年代開始，國內(nèi)一些儀表廠已生產(chǎn)出為碼垛機(jī)配套所需用的控制元器件，并已用于生產(chǎn)運(yùn)行。目前國產(chǎn)元器件與國外同類型先進(jìn)水平相比，還有一定的差距，其中主要是使用壽命較短。但相信通過進(jìn)一步努力，國產(chǎn)元器件還是有可能逐步接近或達(dá)到國外水平的8。目前國內(nèi)一些碼垛機(jī)制造單位，為了提高碼垛機(jī)的整體技術(shù)水平，對(duì)一些控制系統(tǒng)的主要元件、敏感元件及氣動(dòng)系統(tǒng)工程主要元件等，采取從國外進(jìn)口的辦法，這也是一種過渡的措施之一。(5)國產(chǎn)碼垛機(jī)有明顯的價(jià)格優(yōu)勢目前國產(chǎn)碼垛機(jī)價(jià)格都在5475萬元套，其中氣墊式全自動(dòng)碼垛機(jī)約54萬元每套左

31、右;輥道式全自動(dòng)碼垛機(jī)約75萬元每套左右;國產(chǎn)機(jī)器人自動(dòng)碼垛機(jī)每套價(jià)格介于上述兩類之間。因此，國產(chǎn)全自動(dòng)碼垛機(jī)與國外同類型產(chǎn)品相比，其價(jià)格僅為國外同類型新產(chǎn)品價(jià)格的1/21/3左右。因此，選用國產(chǎn)碼垛機(jī)是比較經(jīng)濟(jì)合理的，且可節(jié)省大量外匯。(6)國產(chǎn)碼垛機(jī)的備品備件容易解決國產(chǎn)碼垛機(jī)投產(chǎn)后所需的備品備件，供應(yīng)渠道暢通，容易解決，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。(7)售后服務(wù)周到及時(shí)目前國內(nèi)生產(chǎn)碼垛機(jī)的幾個(gè)主要廠家，對(duì)產(chǎn)品的售后服務(wù)，都較周到和及時(shí)，一般制造廠都有能積極協(xié)助用戶做好安裝調(diào)試工作，為用戶培訓(xùn)技術(shù)操作人員，有的制造單位還有整套穩(wěn)定的售后技術(shù)隊(duì)伍，保證生產(chǎn)單位用好管好碼垛機(jī)生產(chǎn)線。1.3.3 高架碼垛機(jī)的發(fā)

32、展趨勢為了滿足各行各業(yè)對(duì)包裝商品的提高生產(chǎn)效率的要求，改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，高架碼垛機(jī)就必須適應(yīng)不斷發(fā)展的包裝工業(yè)的需求，未來的高架碼垛機(jī)有以下發(fā)展趨勢:1機(jī)電儀綜合技術(shù)是高架碼垛機(jī)的發(fā)展主流 自動(dòng)化程度是衡量包裝機(jī)械技術(shù)水平的重要標(biāo)志。其內(nèi)容包括自動(dòng)控制(工藝過程、工藝參數(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、運(yùn)行故障、安全防護(hù)等控制)和自動(dòng)檢測(包裝物、包裝容器及材料、包裝產(chǎn)品、包裝過程等檢測)兩個(gè)方面。由于大量采用了微電子、遠(yuǎn)紅外、傳感器等高新技術(shù)，特別是微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使上述兩個(gè)方面的水平迅速提高，從而簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，減少了人工操作，提高了包裝商品的傳輸效率9。2在促進(jìn)高速化的同時(shí)，注意提高系統(tǒng)效率 高

33、速化是提高包裝機(jī)生產(chǎn)效率的主要途徑，為此，不斷提高包裝產(chǎn)品的傳輸速度已成為發(fā)展趨勢。其主要途徑是在提高自動(dòng)化水平的同時(shí)不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，還將更多的注意力投向提高整個(gè)包裝系統(tǒng)的生產(chǎn)效率上，使高速化向深層次發(fā)展，使包裝系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)合理。3大力開發(fā)輔助設(shè)備，促進(jìn)連續(xù)化生產(chǎn)的發(fā)展 除主機(jī)外，各種輔助設(shè)備也相當(dāng)重要。為此，全面地系統(tǒng)地開發(fā)各種輔助設(shè)備已經(jīng)引起普遍關(guān)注。如用于包轉(zhuǎn)產(chǎn)品的各種整理、轉(zhuǎn)向、傳送裝置、檢測裝置、打印裝置等的開發(fā)，大大提高了生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。1.4 課題研究的主要內(nèi)容作為物流自動(dòng)化領(lǐng)域的一門新興技術(shù)，近年來，碼垛技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。一方面，隨著企業(yè)的集團(tuán)化，生產(chǎn)能力的規(guī)

34、模化，對(duì)碼垛機(jī)的工作能力的要求不斷提高，使傳統(tǒng)的在線式碼垛機(jī)向高速化方向發(fā)展;另一方面，由于企業(yè)產(chǎn)品由賣方市場進(jìn)入了買方市場，企業(yè)生產(chǎn)正在向著多品種少批量的方向發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)不能夠承擔(dān)一條生產(chǎn)線只生產(chǎn)單一產(chǎn)品的代價(jià)，往往需要一線多產(chǎn)品的生產(chǎn)線，這就要求作為后處理設(shè)備的碼垛機(jī)，必須具有處理多種產(chǎn)品的能力，另外，隨著大型物資批發(fā)配送中心的出現(xiàn)，需要為成千上萬的用戶按定單配送產(chǎn)品，這就要求碼垛機(jī)具有混合碼垛的能力，所有這些都為高架碼垛機(jī)的發(fā)展提供了機(jī)會(huì)，繼70年代末日本將機(jī)器人技術(shù)用于碼垛工藝以來，高架碼垛機(jī)的研究開發(fā)獲得了迅速的發(fā)展，柔性、處理速度以及碼垛重量不斷提高，價(jià)格不斷下降。本課題主要研究

35、高架碼垛機(jī)分層裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該課題主要包括以下研究內(nèi)容：1.分層裝置的原理及使用。2.工廠電氣控制原理，繼電器、接觸器、斷路器的原理及使用。3.分層裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4.對(duì)高架碼垛機(jī)分層裝置進(jìn)行控制元器件選型。1.5 分層裝置設(shè)計(jì)方案1.5.1 概述 本課題所設(shè)計(jì)的高架碼垛機(jī)分層裝置控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)電一體化技術(shù)又稱機(jī)械電子技術(shù)，是機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由五大要素構(gòu)成，即動(dòng)力源、傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行元件和電子計(jì)算機(jī)。高架碼垛機(jī)生產(chǎn)線是集機(jī)、電、儀于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，它主要應(yīng)用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料(

36、如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等)的全自動(dòng)碼垛，高架碼垛機(jī)主要由以下幾部分組成，大斜坡輸送機(jī)、緩?fù)浩綑C(jī)、轉(zhuǎn)位機(jī)、編組機(jī)、推袋機(jī)、分層機(jī)、升降機(jī)、托盤輸送機(jī)、垛盤輸送機(jī)、托盤倉等組成。其中分層裝置是重要組成部分。分層機(jī)在升降機(jī)的協(xié)同下，對(duì)料袋進(jìn)行碼垛操作。 本課題所設(shè)計(jì)的分層裝置具有全自動(dòng)化功能，其主要設(shè)計(jì)思路來自于對(duì)傳統(tǒng)工藝分解,然后按照相應(yīng)功能的機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)比,選定, 實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化操作。1.5.2 分層裝置的組成分層裝置是該系統(tǒng)是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)或稱為機(jī)電計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(本系統(tǒng)主要采用PLC控制)，因而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由機(jī)械、氣動(dòng)、控制三大部分組成。其機(jī)械部分主要是各傳動(dòng)裝置

37、通過各種機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡、完成預(yù)期的功能。氣動(dòng)部分是由檢測傳感器、光電開關(guān)等組成。控制部分主要由可編程控制器(本課題采用OMRON的CPM2A)、交流接觸器、低壓斷路器等組成升降裝置的功能。通過控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，分層板可以實(shí)現(xiàn)打開和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。分層裝置是碼垛機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)主要組成部分，位于推袋動(dòng)作的下一個(gè)動(dòng)作，是第四道工序，通過與升降裝置的協(xié)同運(yùn)動(dòng)，對(duì)通過輸送機(jī)輸送過來的料袋進(jìn)行碼垛，然后將碼好的托盤通過垛盤輸送機(jī)運(yùn)走，送到指定的位置，最后由叉車運(yùn)走。第2章 分層裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 概述分層板是碼垛機(jī)組中的重要部機(jī)之一，對(duì)提高碼垛質(zhì)量和速度起到關(guān)鍵的作用。分層板主要由滑板機(jī)

38、構(gòu)、整形裝置和端擋板組成。分層機(jī)分層板的位置通過接近開關(guān)進(jìn)行檢測，在分層板下方共有4個(gè)接近開關(guān)，分別是分層機(jī)開位、分層機(jī)開減速位、分層機(jī)關(guān)減速位、分層機(jī)關(guān)位。分層機(jī)上的料袋是否到位通過位于側(cè)邊整形板后面的分層機(jī)滿光電開關(guān)進(jìn)行檢測。壓袋氣缸側(cè)面有壓袋上位接近開關(guān)。2.2 分層裝置的工作原理分層板的工作原理是將推袋小車送來的料袋按按要求送到升降托盤上。當(dāng)推袋小車把一層的袋子推到分層板上時(shí)，側(cè)邊整形的光電開關(guān)啟動(dòng)，工作并保持。當(dāng)升降如果升降機(jī)已經(jīng)在上升臨界位置定位，分層機(jī)以預(yù)置速度對(duì)應(yīng)的速度正向高速啟動(dòng)，分層板向兩側(cè)打開。當(dāng)分層板到達(dá)分層機(jī)開減速位置時(shí)，分層板變?yōu)榈退龠\(yùn)行。到達(dá)打開位置時(shí)，分層板停止

39、運(yùn)動(dòng)。這時(shí)料袋已經(jīng)落在升降托架上的托盤上，壓拍開始動(dòng)作，對(duì)料袋進(jìn)行壓平。壓拍動(dòng)作一定時(shí)間后，側(cè)邊整形和壓拍復(fù)位。升降機(jī)開始下降，分層機(jī)分層板以預(yù)置速度對(duì)應(yīng)的速度反向高速啟動(dòng)。當(dāng)分層板到達(dá)分層機(jī)關(guān)減速位置時(shí)，選擇預(yù)置速度，使分層板變?yōu)榈退龠\(yùn)行。到達(dá)關(guān)閉位置時(shí)，分層板停止運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。 2.3 分層裝置的主要機(jī)械組成部件分層碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖21所示，它是由滑板機(jī)構(gòu)、整形裝置和端擋板組成。(l)滑板機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)系統(tǒng)(包括減速電機(jī)、鏈輪副、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)鏈輪、張緊鏈輪、大框架和導(dǎo)軌等)和左、右滑板組成。大框架由四個(gè)定位銷固定在高架平臺(tái)立柱的四根支撐角鋼上。軸裝式減速電機(jī)通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)左、右滑板沿

40、導(dǎo)軌相向或相背運(yùn)動(dòng)，使左右滑板分開或合擾。傳動(dòng)軸和張緊鏈輪分別裝在大框架的兩端，在大框架上還裝有一組接近開關(guān)3，用于控制左、右滑板的運(yùn)動(dòng)及停止位置。大框架對(duì)角線方向有一對(duì)光電開關(guān)1，用于檢測和控制升、降機(jī)的極限位置12。(2)整形裝置由支撐平板、整形氣缸、整形板、導(dǎo)向輥等組成。支撐平板通過支撐桿連接到大框架上，氣缸和整形板均安裝在支撐平板上，在左、右滑板上有料袋時(shí)，氣缸在光電信號(hào)控制下帶動(dòng)整形板伸出壓緊料袋(整形)，當(dāng)料袋落到托盤上后，氣缸便帶動(dòng)整形板退回到原始位置。(3)端擋板由擋板和支架組成。用于限制料袋在分層機(jī)上的位置，從而保持良好的垛形13。圖2-1 碼垛機(jī)分層結(jié)構(gòu)簡圖2.4 分層裝置

41、的方案設(shè)計(jì)2.4.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，當(dāng)確定了所需執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目和運(yùn)動(dòng)后，下一步就是選擇能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件所需運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，也就是機(jī)構(gòu)選型問題。執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目就是應(yīng)當(dāng)選用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的個(gè)數(shù)，而執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)就是所選執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出件的運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)基本機(jī)構(gòu)，也可以是一個(gè)組合機(jī)構(gòu)。由分析各種機(jī)器可知，執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式有下列七種：1)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；2)往復(fù)移動(dòng)；3)往復(fù)擺動(dòng)；4)單向問歇轉(zhuǎn)動(dòng)；5)間歇往復(fù)移動(dòng)；6)問歇往復(fù)擺動(dòng)：7)實(shí)現(xiàn)給定軌跡。另一方面，選擇機(jī)構(gòu)時(shí)還要確定選用何種原動(dòng)機(jī)，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)是從原動(dòng)機(jī)經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳來的。常用原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式有下列三種：1)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，例如

42、電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)；2)往復(fù)移動(dòng)，例如贏線電動(dòng)機(jī)和固定的活塞式油缸或氣缸的輸出運(yùn)動(dòng)；3)往復(fù)擺動(dòng)例如雙向電動(dòng)機(jī)和擺動(dòng)的活塞式油缸或氣缸的輸出運(yùn)動(dòng)。已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出運(yùn)動(dòng)和輸入運(yùn)動(dòng)后，便不難決定該執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)選用什么機(jī)構(gòu)。選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，不但要考慮執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，而且還要考慮它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡。還要考慮到該機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性和制造、安裝、維修及成本等問題。根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)器的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合考慮、分析比較，抓主要矛盾，才能選出最佳的機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合。在著手設(shè)計(jì)新機(jī)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)判斷所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng)；如果能夠運(yùn)動(dòng)，還需判斷在什么條件下才能具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)某一平面運(yùn)動(dòng)鏈

43、共包含q個(gè)構(gòu)件，個(gè)低副和個(gè)高副。這q個(gè)構(gòu)件中有一個(gè)構(gòu)件(機(jī)架)被看作固定不動(dòng)，其余活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=q-1。這n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件在未用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接之前共具有3n個(gè)自由度，當(dāng)用個(gè)低副和個(gè)高聯(lián)接成運(yùn)動(dòng)鏈之后，便受到2+個(gè)約束(每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束)。顯然，整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈相對(duì)其中一桿(機(jī)架)的自由度，辦即機(jī)構(gòu)的自由度，應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件自由度總數(shù)與運(yùn)動(dòng)副引入的約束總數(shù)之差，即機(jī)構(gòu)的自由度也即是機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。通常機(jī)構(gòu)中的每個(gè)原動(dòng)件具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)(如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，油缸中的活塞具有一個(gè)獨(dú)立的直移運(yùn)動(dòng))，因此，機(jī)構(gòu)的自由度也就是機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有的原動(dòng)件的數(shù)目14。2.4.2 傳動(dòng)

44、裝置設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是一種在距離間傳遞能量并兼實(shí)現(xiàn)某些其它作用的裝置。這些作用是：1)能量的分配：2)轉(zhuǎn)速的改變；3)運(yùn)動(dòng)形式的改變等15。機(jī)器中所以要采用傳動(dòng)裝置的原因是：1)工作機(jī)構(gòu)所要求的速度、轉(zhuǎn)矩或力，通常與動(dòng)力機(jī)不一致；2)工作機(jī)構(gòu)常要求改變速度，用調(diào)節(jié)動(dòng)力機(jī)速度的方法來達(dá)到這一目的往往不很經(jīng)濟(jì)；3)動(dòng)力機(jī)的輸出軸一般只作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而工作機(jī)構(gòu)往往需要多樣的運(yùn)動(dòng)；4)一個(gè)動(dòng)力機(jī)有時(shí)要帶動(dòng)若干個(gè)運(yùn)動(dòng)形式和速度都不同的工作機(jī)構(gòu)。機(jī)械傳動(dòng)分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)。摩擦傳動(dòng)的外廓尺寸較大，由于打滑和彈性滑動(dòng)等原因，其傳動(dòng)比不能保持恒定。但它的回轉(zhuǎn)體要比嚙合傳動(dòng)簡單，即使精度要求很高，制造也不困難。摩擦傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。大部分摩擦傳動(dòng)都能起安全作用，且易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。嚙合傳動(dòng)具有外廓尺寸小、效率高、傳動(dòng)比恒定、功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榭恐饘僭柕凝X的嚙合來傳遞動(dòng)力，所以即使有很小的制造誤差及齒廓變形，在高速時(shí)也將引起沖擊和噪聲，這是嚙合傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)。高架碼垛機(jī)主傳送帶采用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)(彎道輸送機(jī)采用鏈傳動(dòng))。 2.4.3 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)是在兩個(gè)或多于兩個(gè)鏈輪之間用鏈作為撓性拉曳元件的一種嚙合傳動(dòng)。因其經(jīng)濟(jì)、可靠，故廣泛用于農(nóng)業(yè)、采礦、冶金、起重、運(yùn)輸、石油、化工、紡織等各種機(jī)械的動(dòng)力傳動(dòng)中。和帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1)沒有滑動(dòng)；2)工況相同時(shí)，