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1、中图分类号：TH本科毕业设计（论文）题目：自保温气块压块机电气系统设计院（系部）：姓名：学号：专业班级:第一导师：职称：第二导师：职称：本科毕业设计（论文）题目：XXXXXXXXXXXXXXX院（系部）：XXXXXX姓名：XXX学号：XXXXXXXX专业班级：XXXXXXXX第一导师:刘丽娜职称:副教授第二导师:李晓娟职称:助教（此为两个指导教师的模版，一个导师沿用原来的）完成日期：2021年5月30日毕业设计（论文）答辩许可证答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料:设计（论文）说明书共_页图纸共_张指导教师意见共，一页评阅人意见共，一页经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符
2、合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。指导教师（签字）：年月日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（签章）：年月日摘要这些年国家提倡建筑节能,这样做不仅有利于节约资源、改善生态环境、提高人民的生活水平,并且是国家可持续发展的战略。随着城市化进程的加快，房地产业发展迅速，砌块作为一种常见的建筑材料，其需求量不断增加，而新的墙改政策的提出，使得传统的粘土实心砖逐渐被绿色节能的复合自保温砌块所代替，复合自保温砌块逐渐在建筑材料中占据主导地位。自保温气块是一种新型建材，内含泡沫芯，外部包裹水泥实体，即能保温
3、，又能承受一定的压力，是国家大力推行的环保型外墙材料。现有自保温气块生产线采用手动和自动结合的方式进行生产，自动化程度不高，人工在流动的生产线上工作，有严重的安全隐患，同时还涉及到油污、水雾等特种区域内作业问题。需要使用自动化的方式减轻工人工作量,解除安全隐患，打造节能减排的绿色工厂。我设计的内容是关于自保温气块生产线包含上料、循环送料、高精度压芯等主要工序。关键词：自保温气块：自保温气块生产线：自动化AbstractAlongwiththerapiddevelopmentofmachinebuildingindustry,withanincreasingnumberofbrakeapplie
4、dtodifferenttypesofengineeringvehicles,forexample,usedtohoisttheproductionanduseofmachinesinordertoshortenworkinghoursandperiodicsafety,butalsobeusedtoAvarietyofmeansoftransport(suchasrickshaws,carsandaircraft,etc.),itssuperiorityiswidelyrecognized.Withbrake-engineeringmachinery,automobileandotherme
5、ansOftransportisanimportantcomponentparts,thedirectimpactonvehiclesafety.Itistheuseoffrictionmomenttoabsorbtheconsumptionofmachineryandmovingpartsofsomeorallofthekineticenergyinordertoreducethespeedofthemachineormakeitstoprunning.Inthispaper,theflexiblefrictiontheoryhasbeenstudied,derivedthroughaser
6、iesofanalysistorque,withtheentryaroundtheendofthetensionaroundtheendoftheformula.Onthebrakewiththeprinciplesofconstruction,frictionmaterials,andselectedparametersofthestepsdesigningacomprehensivesetofthefinalcompletionofthebrakewithasimpledesign.Keywords:Flexiblefrictiontheory;beltbrake;formula.目录1绪
7、论错误!未定义书签。1.1 课题背景及研究的目的与意义错误!未定义书签。1.2 选题目的及意义错误!未定义书签。1.3 国内外发展现状错误!未定义书签。1.3.1 我国目前的发展现状错误!未定义书签。1.3.2 国外目前的发展现状错误!未定义书签。2总体方案设计错误!未定义书签。2.1 设计的主要内容错误!未定义书签。2.2 主要研究工作错误!未定义书签。2.3 总体方案设计错误!未定义书签。2.4 黑箱法3带式制动器的特点错误!未定义书签。1.1 带式制动器的优点：错误!未定义书签。3. 2带式制动器的缺点：错误!未定义书签。4摩擦材料错误!未定义书签。3.1 对摩擦材料的基本要求错误!未定
8、义书签。4. 2摩擦材料的选择错误!未定义书签。4.2.1金属摩擦材料错误!未定义书签。4.2.2非金属材料错误!未定义书签。5带式制动器的分析研究错误!未定义书签。1.1 挠性体摩擦理论错误!未定义书签。5. 2带式制动器的设计原理错误!未定义书签。6带式制动器参数计算错误!未定义书签。5.1 计算的圆周力F错误!未定义书签。5.2 带的张力错误!未定义书签。6. 3带宽b的计算错误!未定义书签。7. 4最小比压力、最大比压力、比压力的计算错误!未定义书签。6.5制动钢带的厚度的计算错误!未定义书签。6.6钾钉的剪切强度计算。错误!未定义书签。7制动器的发热验算错误!未定义书签。8键的选择与
9、强度计算错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。错误!未定义书签。1.1前言世界能源日益紧张，绿色节能为特征的建材成为了建筑行业发展的重要对象。自保温气块是国家大力推行的环保型外墙材料。而且还能满足建设部制定的建筑节能的标准要求，因此，自保温气块能够而且应该取代粘土实心砖而广泛应用于建筑行业之中。然而，目前多数的国产自保温气块生产线的自动化水平不高、工作效率低下、劳动强度较高等原因，大大限制了它的市场与推广，而进口的自保温气块全自动生产线价格又比较高，也不是太适合中国对于气块生产线的要求。中国需要一种符合中国现阶段发展状况，自动化水平高、工作效率高、劳动强度低的自保温气块全自动生产线。自保
10、温气块全自动生产线对于我国建材制造业的进步以及转变发展模式都具有显著的社会经济效益，对于节能、环保也起到了十分重要的作用川。1.2课题背景意义自保温气块是一种新型建材，内含泡沫芯，外部包裹水泥实体，即能保温，又能承受一定的压力，是国家大力推行的环保型外墙材料。现有自保温气块生产线采用手动和自动结合的方式进行生产，人工在流动的生产线上工作，有严重的安全隐患，同时还涉及到油污、水雾等特种区域内作业问题。需要使用自动化的方式减轻工人工作量，解除安全隐患，打造节能减排的绿色工厂。1.3国内外研究现状随着经济社会的发展和科学技术的进步，制造业的自动化程度也得到了大幅度的提升，气块生产设备的自动化水平也有
11、了一定的进步，但是现有的气块生产设备的自动化和智能化的水平还是比较低，自保温气块的生产的成本相对较高，自保温气块生产的精细化程度不能保障。目前，国内外有关气块生产线的企业和专家主要致力于气块生产线的PLC控制的设计、配料系统的算法的设计、现场监控系统的设计等方面。1.3.1国内研究现状中国的气块机械化生产始于20世纪60年代，该时期的实心气块采用半手工生产方式,所生产的气块的质量和效率都很低。从20世纪70年代起到80年代初气块的生产和应用得到了较快的发展，该时期的气块生产设备绝大部分都是由一些简易的机械结构组成,该设备自动化程度低，生产的气块强度低、质量差，不能满足建筑业的发展要求。20世纪
12、80年代我国墙体材料改革进入新的发展时期,有关气块和气块成型机方面的法规逐渐颁布，很大程度上促进了我国气块成型机械的发展。该时期大量引进国外相关的先进技术，大大促进了我国气块成型机械及其成套设备的发展，但该时期的气块成型机生产场地大、不能生产承重气块等缺陷,影响其大量推广，加快开发研制高性能的固定式砌块成型机成为必然。90年代是我国砌块成型机械快速发展的阶段。为了适应建筑业的发展需要，国内相关的专家和企业共同努力，借鉴国外经验，结合中国国情，成功设计并生产具有自主知识产权的新一代砌块成型机。该机不但可生产各种普通砌块，也可生产强度较高的砌块，完全能够满足国内各种砌块生产的需要。2000年以后，
13、我国逐步开始自主研发较高水平的自保温砌块全自动生产线，逐步缩小了同国外先进技术的差距，基本满足了市场的需求。2006年，长安大学的席晓慧提出了采用PLC对砌块生产过程中的配料环节进行自动化的控制，提高了混合料比例的稳定性，但是没有设计出配料过程的具体算法；提出了采用PLC控制系统控制砌块生产的工艺流程，大大缩短了生产一砖模的生产周期，但其不能够满足一机多模要求；提出了采用现场监控系统科学的监督和管理生产线的运转，大大提高了生产的质量和精度，但其设计的智能化程度不高。2011年，辽宁工程技术大学的郑小虎引入PlD模糊控制理论。PlD模糊控制无需建立精确数学模型，而且在控制信号的超调量的大小，稳定
14、时间的长短和控制精度的高低等诸多方面都明显的要优于普通的PID控制，控制效果也就明显的好于普通的控制，但其控制的规则和算法较为复杂。2014年，贵州省建材科研设计院的童俊、贺勇、高遇事设计出了可以实现电子计算机自动化控制各系统的砌块生产线，砌块生产过程的自动化的提高，大大降低了劳动强度，但其生产步骤复杂，操作程序繁琐，生产效率较低；提出了根据生产要求灵活配料，调整生产节拍的设计理念，稳定了生产，但是其配料和生产节拍的调节并没有实现自动化。2015年，中国建材西安墙体材料设计院设计所的许淑玲采用冗余技术，以双线共存，互为备用为原则进行设计，设计两套并列的成型及码垛、养护系统，双线共用多种设备，可
15、最大限度发挥设备产能，而且两条生产线还可以互为备用，提高了可靠性，但是这种设计不仅增大了占地面积，还会使制造成本有所增加巴1. 3.2国外研究现状国外砌块成型机的发展历史较长。目前国外有名的制造砌块成型全套设备的有德国的海斯和玛莎，美国的哥伦比亚，意大利的罗莎科美达，日本的泰格尔等公司。在全自动砌块生产线设备中，德国海斯和玛莎生产线采用台式振动模式技术，该技术具有振动复合自保温砌块全自动生产线控制系统研发周期长、布料面积大且能二次布料的功能特点，因此其产量大,但是其仅适用于生产厚度较小的砌块；美国的哥伦比亚生产线采用模箱振动模式技术，该技术具有振动均勾、传动效率高,因此其产品密实、抗压强度高,
16、适用于生产厚度较大的砌块；日本的泰格尔生产线可选装水平/垂直二次布料。它们具有可靠性高、故障率低、自动化程度高，生产效率不高的特点。美国的贝塞克公司生产的砌块成型机采用凸轮传动和模箱振动，并借助加压板辅助的成型方法。该公司生产的成型机使维修方便,砌块的强度和色彩的均匀但不具有针对性。美国的哥伦比亚公司生产的成型机具有模箱寿命长、模箱更换效率高、生产效率高的特点，但其生产工艺较为繁琐。英国爱尔兰多哥尼国际机构有限公司生产的移动式成型机采用柔性的皮带传动并带动偏心块起动，对砌块的混合料进行高频加压振动成型，使砌块成型后可以直接进行脱模，但其稳定性不好，噪声较大。2007年，MartinBerger
17、t,ChristianDiedrich,JensKiefer,ThomasBar提出了额外延长特定资源的PLC功能块数字化过程中的信息的规范，使得该过程计划包含对PLC程序所需的全部信息逐步专业化，这就使得成本提高，对操作人员的素质要求更高。2010年，丹麦fibointercona/s公司设计了能够实现三台上位PC机对砌块生产线生产全过程的自动的监控的砌块生产线，提高了精度和自动化水平，降低了劳动强度，但是只采用PC机作为上位机有些局限性，可靠性较差，而且采用三台上位PC机，集成化程度不高，造成了资源的冗余与浪费。2015年，GiovanniDiOrio,GonQaloCandido,Jos
18、6Barata创新设计的Self-LearningProductionSystems(SLPS)系统，不仅能够自动的控制整个生产过程，而且能够监控整个工作过程，采集到某个系统环境的相关信息，并且快速适应各种环境。这样的设计减小了出现故隙频率，但是其生产成本较高。2总体方案设计1.1 设计的主要内容自保温气块生产线包含上料、循环送料、高精度压芯等主要工序。本设计要求完成高精度压芯设计，具体包括压芯模具运动、芯料框对正、压入控制，节拍控制。料芯尺寸200*300*190,5行10列,上料节拍，2分钟1组,1组5个。2. 2主要研究工作包括：（1）完成系统机械方案设计，完成机械设计方案的三维建模，完
19、成机械系统二维装配图设计和部分零件图设计。（2）完成控制系统选型设计，包括控制核心、电机、限位传感器、编码器等，完成控制系统硬件框图设计；完成软件流程设计、完成部分触摸屏界面编写工作、完成部分程序编写工作；（3）对不少于2个关键零件进行强度有限元分析，利用计算结果对机械系统进行优化设计。2.3总体方案设计2.4黑箱法总功能的确定该系统的总功能是按照生产节拍把泡沫芯压入指定的框中。自保温气块生产线的的工艺流程为输送物料，泡沫芯压框，输送压框后的泡沫芯，输送空框。2.5功能分解按照黑箱法进行系统原理方案设计，是把总功能分解成若干分功能，对分解后的功能进行分析，围绕分功能进行机械结构设计，原理分析，
20、进而把分功能转化成需要的机构功能和动作。2.6功能设计输送功能的实现皮带输送机：(1)带式输送机又称胶带输送机，广泛应用于家电、电子、电器、机械、烟草、注塑、邮电、印刷、食品等各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输等结构形式多样，有槽形胶带输送机、平型带式输送机、爬坡皮带式输送机、侧倾皮带输送机、转弯皮带输输机等多种形式，输送带上还可增设推板、侧挡板、裙边等附件，能满足各种工艺要求。体输送可根据工艺要求选用：普通连续运行、节拍运行、变速运行等多种控制方式;线体因地制宜选用：直线、弯道、斜坡等线体形式输送设备包括:皮带输送机也叫带式输送机或胶带输送机等，是组成有节奏的流水作业线所不可缺少的
21、经济型物流输送设备。皮带机按其输送能力可分为重型皮带机如矿用皮带输送机，轻型皮带机如用在电子塑料，食品轻工，化工医药等行业。皮带输送机具有输送能力强，输送距离远，结构简单易于维护，能方便地实行程序化控制和自动化操作。运用输送带的连续或间歇运动来输送100KG以下的物品或粉状、颗状物品，其运行高速、平稳，噪音低，并可以上下坡传送。(2)带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辐、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输
22、送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。（3）胶带输送机的牵引力是通过传动滚筒与胶带之间的摩擦力来传递的，因此必须将胶带用拉紧装置拉紧，使胶带在传筒滚筒分离处具有一定的初张力。胶带与货载一起在托辑上运行。胶带既是牵引机构，又是承载机构，货载与胶带之间没有相对运动，消除了运行中胶带与货载的摩擦阻力。由于托根内装有滚动轴承，胶带与托馄之间是滚动摩擦，因此运行阻力大大减小，从而减少了功率的消耗，增大了运输距离。对于一台胶带输送机，其牵引力传递能力的大小，决定于胶带的张力、胶带在传动滚筒上的围包角和胶带与传动滚筒之间的摩擦系数。要保证胶带输送机的胶带在传动
23、滚筒上不打滑，正常运行，在生产实践中要根据不同情况采取相应的措施。（4）带式输送机主要由两个端点滚筒及紧套其上的闭合输送带组成。带动输送带转动的滚筒称为驱动滚筒（传动滚筒）；另一个仅在于改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带依靠驱动滚筒与输送带之间的摩擦力拖动。驱动滚筒一般都装在卸料端，以增大牵引力，有利于拖动。物料由喂料端喂入，落在转动的输送带上，依靠输送带摩擦带动运送到卸料端卸出。同步带输送机：（1）同步带输送机的传动拥有准确性，而且在工作的时候输送机上面的同步带不会出现滑动的现象，从而能够是的同步带输送机具有恒定的传动比。（2）同步带输送机里面传动相
24、对来说比较的平稳，而且说输送机里面的同步带能够具有缓冲的能力还有减振的能力。同时在运转的时候所发出的噪音也是比较的低。（3）同步带输送机传动的效率比较的高，而且同步带输送机在运转的时候传动系统不需要进行润滑，所以相对来说同步带输送机的维护费用也就非常的低To（4）同步带输送机维护和保养都比较的方便，而且传动的效率可以达到0.98,所以同步带输送机维护的费用也就比较的低下。（5）同步带输送机的传速比范围比较的广大，而且一般情况下可以达到1:10,所允许的线速度可以每秒可以达到50米，同时同步带输送机具有比较大的功率传递范围，所传递的功率可以从加瓦达到几百千瓦之间。（6）同步带输送机所运行的距离比
25、较的长，而且中心距离可以达到10米以上。（7）相对于普通的V型传动带传动设备来说，同步带输送机的预紧力比较的小，而且轴和轴承上面所受到的载荷也比较的小。链板输送机：（1）链板输送机是一种以标准链板为承载面，由马达减速机为动力传动的传送装置。链板式输送机，由动力装置（电机）、传动轴、滚筒、张紧装置、链轮、链条、轴承、润滑剂、链板等等构成。其中带动物料的输送的主要的两个部分为：链条，利用它的循环往复运动提供牵引动力；金属板，作为输送过程中的承载体。可以通过多列链板并行，使链板输送机做的很宽并形成差速，利用多列链板的速度差使多列输送在无挤压的情况下变为单列输送，从而满足饮料贴标、灌装、清洗等设备的单
26、列输送的要求，我们可以将两条链板输送机的头尾部做成重叠式的混合链使得瓶（罐）体处于动态过度状态，使输送线上不滞留物料，可以满足空瓶以及实瓶压力和无压力输送。（2）链板有不锈钢和工程塑料等材质、规格品种繁多，可根据输送物料和工艺要求选用，能满足各行各业不同的需求。（3）链板式输送机，由动力装置（电机）、传动轴、滚筒、张紧装置、链轮、链条、轴承、润滑剂、链板等等构成。其中带动物料的输送的主要的两个部分为：链条，利用它的循环往复运动提供牵引动力；金属板，作为输送过程中的承载体。其原理主要是利用固接在牵引链上的一系列链条提供牵引力，用金属板作承载体引领物料随着水平或者倾斜方向输送。链板式输送机被广泛运
27、用于各行各业之中，电力、冶金、酿酒、化工、医疗、机械制造等等宽广的领域。为满足生产现场的各种需求，我们可以对自动化线中的输送机器进行具体设计，来达到要求和目的。（4）输送能力大，可承载较大的载荷。（5）输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送。（6）链板输送机一般都可以直接用水冲洗或直接浸泡在水中，设备清洁方便。（7）设备布局灵活。可以在一条输送线上完成水平、倾斜和转弯输送。（8）设备结构简单，维护方便。滚筒输送机：（1）滚筒输送机适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷，滚筒线之间易于衔接过滤，
28、可用多条滚筒线及其它输送机或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。可采用积放滚筒实现物料的堆积输送。滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便。滚筒输送机适用于底部是平面的物品输送，主要由传动滚筒、机架、支架、驱动部等部分组成。具有输送量大，速度快，运转轻快，能够实现多品种共线分流输送的特点。(2)滚筒输送机适用于底部是平面的物品输送，主要由传动滚筒、机架、支架、驱动装置等部分组成。具有输送量大，速度快，运转轻快，能够实现多品种共线分流输送的特点。(3)滚筒输送机结构形式：按驱动方式可分为动力滚筒线和无动力滚筒线,按布置形式可分为水平输送滚筒线、倾斜输送滚筒线和转弯滚筒线。还可按客
29、户要求特殊设计，以满足各类客户的要求。标准规滚筒线内宽度为200、300、400、500、120Omm等。也可按客户需求采用其它特殊规格。转弯滚筒线标准转弯内半径为600、900、120Omm等，也可按客户需求采用其它特殊规格。直段滚筒所用的滚筒直径有38、50、60、76、89mm等。方案对比与优选：上述四种输送机各有各的优点，但最终还是选择皮带输送机，原因如下：(1)首先是它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式输送机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。(2)带
30、式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小(约为刮板输送机的1/3-1/5),而且对货载的磨损和破碎均小，生产率i0这些均有利于降低生产成本。(3)带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定.短则几米，长可达IOkm以上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空。(4)根据工艺流程的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料.也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料(如选煤厂煤仓下的输送机)或沿带式输送机长度方向上的任一点通过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。(5)带式输送机可以在贮煤场
31、料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料。气动手指：气动手指又名气动夹爪或气动夹指，是利用压缩空气作为动力，用来夹取或抓取工件的执行装置。最初起源于日本，后被国内自动化企业广泛使用。根据样式通常可分为Y型夹指和平型夹指，缸径分为I6mm,20mm,25mm,32mm和40MM几种，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生产效率及工作的安全性。通过气动手指对泡沫芯框进行夹持，从而实现对物料的夹持。SMC气动手指系列是工业领域中最常用的气动夹爪装置之一气缸：气压传动中将压缩气体的压力能转
32、换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(1020米/秒)运动的动能，借以做功。无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为
33、二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280oo此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。通过两个气缸对泡沫芯框进行夹持，实现对物料的夹持。电动执行器：电动执行器是工业自动化控制中常用的一种执行元件，其作用是接受电气控制柜来的指令和信号，驱动相应机构动作。电动执行器的种类很多，根据不同的应用场合和要求可分为：位置式、直角坐标型、转角式、直线式和步进电机等类型。简介常见的电动执行器主要有以下三种类型：(1)直流电动机(de)直流电动机具有结构简单可靠
34、、工作稳定等优点。但它的缺点是启动电流大(约IOa)、效率较低；且在频繁起动时会产生较大的冲击电流，影响系统的可靠性。(2)交流感应电动机(ac)交流感应电动机是一种将电能转换成机械能的装置，它由转子线圈通电产生电磁场后使定子旋转磁场而产生力矩而输出动力。优点与直流电动机能相比的优点在于：1无触点开关易操作；2无电弧及火花；3寿命长；4可远距离操作；5功率范围广；6能实现过载保护。缺点与交流感应电动机的缺点相同：1有电刷磨损现象；2有噪音。3对环境要求较高。应用领域在工业自动化控制系统中常用的电动执行器主要有如下几类：（1）伺服放大器或驱动器；（2）变频调速控制器；（3）各种阀门定位器和调节器
35、等；（4）各种气动阀的执行机构和调节器。（5）各类仪表和传感器等；（6）机床的回转运动系统中的主轴电机（7）电梯的升降机系统和扶梯系统等。工作原理电机转动时产生的电磁转矩通过传动机构传递给液压油缸推动活塞杆伸出或缩回从而带动液压缸内的活塞进行往复运动，成位移量的变化，进而达到预期的控制目的；当输入信号发生改变时如加压力大小发生变化则会使输出的扭矩也随之发生改变；同时由于电磁力的作用使得液体的流速也会发生变化，因此可以借助流量计的读数来反映液体流动的情况；另外还可以利用速度传感器的数值来判断当前液体的流速情况，从而进一步判断是否需要对系统进行相应的调整。方案比对分析：虽然气动手指和气缸通过一定的
36、机械结构设计都可以实现对物料框的夹持，但气缸相对于气动手指可以承受更大的力，也更稳定。对使用者的要求较低。气缸的原理及结构简单，易于安装维护，对于使用者的要求不高。电缸则不同，工程人员必需具备一定的电气知识，否则极有可能因为误操作而使之损坏。系统构成非常简单。由于电机通常与缸体集成在一起，再加上控制器与电缆，电缸的整个系统就是由这三部分组成的，简单而紧凑。从总体上来讲，电伺服驱动比气动伺服驱动要贵，但也要因具体要求及场合而定。有些小功率的直流电机构成电动滑台（电伺服系统）实际上比气动伺服系统要便宜。压芯功能方案一：通过气缸的伸缩，实现对泡沫芯的压入，从而实现把泡沫芯压入框中的目的。方案二：通过
37、电机驱动丝杠，把泡沫芯压入泡沫芯框方案对比和优选：气缸和电机驱动丝杠的方式都可以实现把泡沫芯压人框中的功能，但气缸相较于电机驱动丝杠的方式更加的灵活，方便安装，所以选择气缸。3计算选型3.1输送带电机的计算:1.输送带的基本信息(1)工件部分的质量WA =15Kg带轮直径Pd=0.Im(3)带轮质量Wp=IKg(4)机构部分的效率 Brf=O.92 .运转模式(1)加速时间Ta=IS(2)匀速时间=5S(3)减速时间Td=0.IS(4)循环时间7=2S(5)移动距离S=Gm3 .计算负载惯量和惯量比JL = JB + J P=MX 匕 2+1%x*2=0.06375/Ca, M2卫 0.003
38、18754.计算功率 = .g = 735Na =IQm-s2F - f = maF = 3235NP= FV 60K= 323.5l600.81.25=8.4KW根据功率和惯量比预选电机博能传动BYW27-23-10o5 .最高速度/X7XVmaX+七XVmaX+/X7LXR=Svmax=1.2w56 .转速带轮转一圈HX2=0.314加N=Vniax/0.314=3.8r/5=229r/in2000r/in（预选电机的额定转速）7 .转矩移动转矩心=Wg=2.5小m2加速时转矩Ta=色+J；叱+7）=19.611m减速时转矩Td=3+JM）X2兀N一=/K”.团TD8 .确认最大转矩加速时
39、转矩乙=19.6加120皿预选电机的最大转矩）9 .确认有效转矩TTfa+Tf2th+Td2tdnnx=J-t=8.41tn22.5小预选电机的额定转矩）10 .选择电机西门子1FT7086IL给电机配减速机减速比=麟I=8选择的减速器为纽卡特行星减速机PLN14211 2滚珠丝杠的选型设计条件如下工作台质量:11=5kg;工件质量:m2=15kg;行程长度：1=1000mm;最高运动速度：Vx=lms;加速行程时间：t1=0.15s;减速行程时间；t3=0.15s;每分钟往复次数：11=5次min;定位精度：0.3mm100omm;轴向游隙：0.15mm;反复定位精度：0.1mm;伺服电机额
40、定转速：NR=3000r/min;电机的转动惯量（假设）；Jm=l10gm2;工作台与导轨滑动表面的摩擦系数：U=0.003;导向面的阻力：f=0.3N（导向部件无负载时）；最小导程：PB滚珠丝杠的传动效率：口二90%。根据上述已知条件，进行滚珠丝杠的计算选型。（1）选定丝杠精度（2）要求的定位精度为0.3mmIoOomiIb换算为300mm时的允许误差为荒=鬻因此为了满足要求的定位精度。必须选择误差度。根据上述条件，对照日本THK公司滚珠丝杠的相关资料，当精度等级为C7时的导程累积误差为0.05mm/300mm,能够满足本例精度要求。但在C7精度下该公司既有磨制滚珠丝杠也有轧制滚珠丝杠供选择
41、，因此优先选择价格低廉的轧制滚珠丝杠。（3）选定导程已知电机额定转速4为3000rmin,根据此额定转速与最大进给速度来选定丝杠导程。本例中电机直接与丝杠连接，所以减速比VmaxXIO3X60PB-=20mmNRl因此必须选定20mm以上的导程。（4）选定支承方式工作行程1000mm属较大行程，最大速度lm/s属于高速，因此选定一端固定一端支承的支承方式。（4）选定丝杠外径为了满足轴向游隙小于0.15mm的要求，必须选择轴向间隙在0.15mm的滚珠丝杠副。查阅THK公司滚珠丝杠相关的资料，轴向间隙小于0.15mm的轧制滚珠丝杠外径必须在32mm以下。查阅制造商轧制滚珠丝杠的标准导程-经杠外径组
42、合，同时满足导程大干20mm、经杠外径小于32mm两个条件的可能组合为：规格A（外径20mm十导程20mm）,规格B（外径20mm+导程40mm）,规格C（外径30mm十导程60mm）o轴向允许载荷计算及校核根据前面的分析，加速运行时轴向载荷最大，计算该情况下的最大轴向载荷。加速度：a=667ms2最大轴向载荷：Fa=（m1+m2）g+f+（m1+m2）a=134.3N按最小丝杠直径的规格A（直径20mm十导程20mm）计算最大轴向允许载荷如下：查阅相关资料，得出丝杠沟槽最小直径dr=17.5mm0查表知与安装方式（一端固定一端支承）有关的系数W=20,初定丝杠安装间距L=IlOOmm。计算最
43、大轴向允许载荷为.4Pl=TJ2-XIO4=15500/V计算结果表明，最大轴向允许载荷大于实际最大轴向载荷134.3N,所以安全。丝杠临界转速计算校核查阅有关资料得，丝杠直径为20mm、30mm时，丝杠沟槽最小直径分别为dr=17.5mm、26.4mm,与安装方式有关的系数f=15.1,分别求出丝杠直径为20mm、30mm时的临界转速=l（）7=218（）rmin=-107=3293rmin查阅资料得，丝杠直径20mm、导程20mm及40mm时，滚珠中心直径D=20.75mm;丝杠直径30mm导程60mm时，滚珠中心直径D=31.25mm。两种丝杠直径规格由DN决定的临界转速分别为70000
44、n2=-=3370rznin70000224Qr min三种规格由导程及最高速度计算出的实际最高转速分别为计算结果:丝杠直径20mm、导程20mm时，实际最高转速3000r/min超过了临界转速2180rmin,所以只考虑规格B、规格C。选定螺母类型螺母允许最大轴向载荷校核：查阅制造商资料，轧制滚珠丝杠中，丝杠外径20mm导程40mm、丝杠外径30mm、导程60mm的螺母为大导程轧制滚珠丝杠WTF型，可以选择的螺母型号及额定载荷分别为WTF2040-2：Coa=I3.6KNCa=5.4KNWTF2040-3: QW = I7.2KN CQ=66KNWTF2060-2: CW= 30.6KNCa
45、=II.8KNWTF2060-3: GW= 38.9KNQ=I4.5KN高速带冲击载荷条件下的静安全系数fs=2.5,最小规格螺母允许的最大轴向载荷为Coa13.6Pmax=y=5440/V计算结果：选择规格为WTF2040s3.2滚珠丝杠电机的选型等速运动时电机的扭矩F=(m1+m2)g+f=0.003(5+15)10+15=16N计算结果：等速运动时电机的轴向负载F=16N等速运动时电机的驱动扭矩TL因头I渗祎”灯亘Il泗石稀R7诉以kK名那声止的睡坨如的笺干爱,FPBUoFoPB1飞/16x40、1QTl=(+)-IO-3=(+0)-103=0.11Nm2n2120.91加速运动时电机的
46、驱动扭矩滚珠丝杠单位长度的转动惯量为1.23X10-3kgcr112mm,丝杠的长度为1200mm,所以丝杠的转动惯量JS为JS=1.2310-31200=1.48X10-4kgm2工作台与工件的转动惯量JT为PBo40 IO3 99J = m()2 = (5 + 15) ()2 = 0.81 10-3kg m22 n2 因为电机不带减速器所以减速比i=L计算电机输出轴的总转动惯量hJl =Js Jti21.48 X IOT + o.81 X 10-3P=9.58 X 10-4kg m21 IO3 6040电机工作时的最高转速Ilmh为VmaxXIO360nmax=n角速度为为=1050rads22112150060t1600.15加速时电机的驱动扭矩Ta为Ta=(JL+Jm)=(9.58IOT+1103)X1050=INm电机所需要的最大驱动扭矩TK=TL+Ta=ll+1=1.11Nm减速时电机的驱动扭矩Tg为Tg=Tl-Ta=0.11-1=-0.89Nm假设伺服电机按照加速-匀速-减速-停止动作为一个运动周期的运动模式进行运行
