货物智能传送分拣系统设计机械结构设计.doc

1、 重庆三峡学院 毕业设计说明书 题目 货物智能传送分拣系统设计 机械结构设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程（数控加工） 年 级 2012 级 姓 名 范 俊 学 号 指导教师 职称 讲师 完成毕业设计（论文）时间 2016 年 5 月 目录 第 一章 绪论 . 1 1.1 选题背景 . 1 1.1.1 传送带发展史 . 1 1.1.2 传送带发展市场 . 1 1.1.3 传送带设备发展方向 . 1 1.2 货物智能传送分拣系统简述 . 1 1.3 本设计机械设计部分主要任务 . 1 第二章 智能传送分拣系统总体设计 . 3 2.1 传送系统总体设计基本要求 . 3 2.2 主体框

2、架的材料选择与搭建 . 3 2.3 传感器及单片机选型 . 4 2.3 驱动电机的选型 . 5 2.4 同步带选型计算 . 6 2.5 气压缸及其组件选型 . 7 2.5.1 气压缸选型 . 7 2.5.2 电磁阀选型 . 8 2.5.3 气动控制回路 . 9 2.6 轴的强度校核 . 9 2.7 轴承的选型 . 9 第三章 三维建模 . 11 3.1 Solidworks 三维建模技术 . 11 3.2 各零件图的建模 . 11 3.3 传送系统的装配 . 17 3.4 货物自动传送带总装爆炸图 . 19 第 四章 机械零件加工工艺设计 . 22 5.1 制定机械加工工艺规程的步骤 . 22

3、 5.2 机械加工工艺规程的作用 . 22 5.3 工艺规程的格式 . 22 第 五章 控制系统的实现 . 23 5.1 系统的硬件设计 . 23 5.1.1 红外收发模块描述 . 23 5.1.2 继电器模块说明 . 23 5.1.3 继电器模块功能说明 . 23 5.1.4 驱动模块技术参数 . 23 5.1.5 红外对射管介绍 . 23 5.2 系统的软件实现 . 24 第六章 总结 . 26 致谢语 . 27 参考文献 . 28 附录一：实物图片 . 29 附录二：设计图纸 . 29 附录三：加工工序卡 . 29 附录四：加工程序 . 29 货物智能传送分拣系统设计 范 俊 重庆三峡学

4、院 机械工程学院 机械电子工程（数控加工） 2012 级 重庆万州 404000 摘要 ： 随着当今社会的飞速发展， 流水线大大提高了企业的生产效率，带传送方式在其中占据了很大一部分位置，但传统的纯机械式带传送 越来越 满足不了巨大生产需求，本设计在传统的带式传送系统中加入了一些传感器以及单片机控制等电子控制技术，让 传统的带式传动系统具有了自动化的特点，提高了生产效率。本设计主体框架采用欧标 20*20 铝型材搭建，并采用 24V 步进电机作为驱动动力。传送装置中段安装气压缸，以实现分拣功能，其工作信号由两对红外发射接收管产生，该传感器还作为计数功能的一部分，计数则用 LED 数码管显示。为

5、防止产品掉落，在传送装置末端安装有一对红外光电开关，当检测到物体遮挡时传送带自动停止运行。 关键字 ：传送带，单片机， LED 数码管，传送带，气压缸 The goods intelligent sorting system design FanJun Chongqing Three Gorges University school of mechanical engineering Mechatronic Engineering （ numerical control processing） The class of 2012 Chongqing wanzhou 404000 Abstrac

6、t: with the rapid development of todays society, assembly line has greatly increased the production efficiency, belt transmission mode in which occupies a large part of the position, but the traditional pure mechanical transmission cannot satisfy the huge production requirements, the design added a

7、number of sensors and single chip microcomputer control and other electronic control technology in the traditional belt conveyor system, so that the traditional belt drive system has the characteristics of automation, and improved the production efficiency.The main frame of the design adopts Europea

8、n standard 20 * 20 aluminum structures, and adopts 24V stepper motor as the driving force.The middle section of the transmission device is provided with a pneumatic cylinder to realize the sorting function, its working signal is produced by two pairs of infrared receiving tube, the sensor also work

9、as part of the counting function, the counting displays on LED digital tube .To prevent products from falling, a pair of infrared photoelectric switches are installed at the end of the transmission device, and the conveyor belt is automatically stopped when the object is occluded. Key words: singlec

10、hip , Single Chip Microcomputer , LED Digital Tube , The Conveyor Belt,Pneumatic Cylinder 2016 届机械电子工程专业毕业设计（说明书） 第 1 页 共 29 页 第一章 绪论 1.1 选题背景 近年来，我国工业的发展以及传送带行业 的发展使得连续传送及分级传送技术也得到了进一步提高。传送带是传送线和输送机械的总称。经济和社会的发展对传送带也提出了更高的要求，现代工程技术将需要越来越高效的传送带 ,超细粉碎技术在高新技术研究开发中将起着越来越重要的作用。 1.1.1 传送带发展史 在中国，公元前两千多年就

11、出现了最简单的传送工具 不过，它们的传送动作是间歇的。近代的传送带是在蒸汽机和电动机等动力机械逐渐完善和推广之后相继创造出来的。其生产效率高于作间歇破碎动作的传送带。以矿业为例， 这些传送带的出现，大大提高了矿业作业的功效。但是，由 于各种物料的特性有差异，不同行业对产品的传送速率要求也不尽不同，于是后来出现了按不同工作原理进行传送作业的各类传送带。 26 1.1.2 传送带发展市场 由于传送带在各行各业的普遍使用，因此国内外对传送带的研究与发展均很重视。据了解，目前中国传送带的市场还有很大潜力，但真正有生命力的产品还不多，还需要广大科研人员和制造商们的发明创造，研制出既能解决实际难题、自动化

12、程度高，又具备高效率的传送带，来填补中国乃至世界的传送带技术空白。 1.1.3 传送带设备发展方向 （ 1）要开发与传送带相配套的精细分级设备以及 其它配套设备。要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发 ,在现有传送带的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。 （ 2）提高效率 ,降低能耗 ,不断提高和改进传送带。 （ 3）设备与工艺研究开发一体化。 （ 4)开发多功能传送和表面改性设备 现代工程技术需要越来越多的传送设备 ,传送技术在高新技术研究开发中将起着越发重要的作用。在未来非金属矿深加工技术开发和产业发展中要考虑高新技术及其产业的发展，必须考虑其综合利用问题

13、。 1.2 货物智能传送分拣系统简述 我们设计制作的货物智能传送分拣 系统在传统的传送带的基础上加入了控制系统，用单片机、传感器、气压缸相结合的方式实现传送带的智能传送，产品检测以及合格产品的计数功能。货物智能传送分拣系统的机械框架采用欧标 20*20 的铝型材搭建而成，主动滚筒及从动滚筒为钢制部件，传送带选用 PVC 带，电机与主动滚筒之间采用同步带轮传动机构；控制系统部分以 STC89C52 单片机为控制核心，单片机依靠接收并处理传感器采集的信息来发出指令，从而实现传送、分拣、计数显示功能。在货物智能传送分拣系统的设计与制作中，我主要负责机械设计部分。 1.3 本设计机械设计部分主要任 务

14、 （ 1）设计出主体框架结构，并使用 SolidWorks 进行各零件及整体装配三维建模。 范俊：货物智能传送分拣系统设计 机械结构设计 第 2 页 共 29 页 （ 2）选取出需要用到的材料及标准件，并选取出本设计所需的传感器，电子元件等，然后进行采购。 （ 3）导出需要加工零件的二维图纸，并制定加工工艺流程及工序卡。 （ 4）按照工艺卡和工序卡流程到学校数控实训中心进行加工。 （ 5）制定装配顺序，将加工好的零件进行总装。 （ 6）将电控部分加装至结构上，进行总体结构调试。 2016 届机械电子工程专业毕业设计（说明书） 第 3 页 共 29 页 第二章 智能 传送分拣系统总体设计 2.1

15、 传送系统总体设计基本要求 本次设计的传送系统是由 以下四部分组成的，即动力系统、主体框架、传感器及单片机、气压系统。 我们在对传送系统总体设计时必须满足以下基本基本的要求： （ 1）我们在设计货物智能传送分拣系统时得到各项基本性能，基本上应该达到我们预期所确定的目标。 （ 2）在设计的同时，尽可能要去满足国家的一些安全规定。 （ 3）所选电机的驱动能力应大于整体负载，不允许出现小马拉大车的情况。 （ 4）整体框架结构强度应满足要求。 （ 5）控制电路应较为稳定。 （ 6）传感器采集信息要较为精确。 2.2 主体框架的材料选择与搭建 综合多方面考虑，如强度、价格、重量、 安装难易程度等，我们小

16、组经研究决定采用欧标 20*20铝型材，该铝型材具有强度高、重量轻、易安装的特点，每根铝型材之间采用角件连接。 整体框架三维图： 图 2-1 范俊：货物智能传送分拣系统设计 机械结构设计 第 4 页 共 29 页 2.3 传感器及单片机选型 （ 1）本设计分拣筛选的原理为：气压缸上下均安装有一对传感器，当物体经过气压缸前端时，上下两个传感器均检测到信号即为合格，气压缸不动作使其通过，若只有气压缸下部的传感器检测到信号，上部传感器检测不到信号即为不合格，信号经传感器传入单片机，经单片机处理后控制继电器的通断，继而电磁阀上电，气压缸推出动作将物体推离传送带。 （ 2）计数原理：当物体经过传感器时，

17、传感器检测到信号，信号传回单片机，经处理后在 LED数码管上显示出计数数值。 13 经研究，我们小组最终采用了红外发射接收管，该传感器具备精度高，价格便宜的特点。 红外发射接收管实物，如图 2-2 所示。 图 2-2 （ 3） 为了防止物品从传送带末端掉落，我们在传送带末端装有一对对射型红外光电开关。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几厘米米甚至几十米。使用时把发射端和接收端分别装在检测物通过路径的两侧，物体通过时阻挡光 路，接收端就动作输出一个开关控制信号。 红外对射型光电开关实物，如图 2-3 所示。 图 2-3 （ 4）

18、本设计采用 STC89C52 单片机， STC89C52 是一种低损耗、高性能、 CMOS 八位微处理器，片内有 4k 字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入 /擦除 1000 次，数据保存时间为十年。它与 MCA-51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替2016 届机械电子工程专业毕业设计（说明书） 第 5 页 共 29 页 MCS-51 系列单片机，而且能使系统具有许多 MCS-51 系列产品没有的功能。 13 STC89C52 单片机实物，如图 2-4 所示。 图 2-4 2.3 驱动电机的选型 通过对传送系统的具体分析，因为考虑到本次设计的实物

19、为传送带，带上面没有重物，主动滚筒的轴径为直径 20mm 的轴径，整体负载不高，在考虑轴承滚动摩擦下，让传送带运动起来所施加的外力约为 30N 至 50N 之间 之间，所以： 12 MNmmNLFT M a xM a x 5.022050轴 （ 2-1） MNMNTT MM 5 2 0 8.096.05.098.0axax 轴电机 （ 2-2） 由计算可知当传动系统在运转时，由于没有采用较复杂的减速装置，而直接由电机提供MN5208.0 的转矩，且电机的体积要小而提供较大的转矩，通过查阅机械设计手册以及相关资料比较后选择 57 系列步进电机来提供旋转的动力。考虑到展具在转动时会产生一定的晃动等

20、不稳定情况下，转矩对最小转矩取一个相对较大的安全系数 C=2.5，则步进电机需要提供的静转矩为： 12 cmkg2 8 1 4.133 0 2 1.15 2 0 8.05.2 MNMNTCT M a x (2-3) 根据我们实物的安装空间和查表 2-1，我们小组决定采用型号为 57BYGH748 的步进电机。 表 2-1 57 系列步进电机部分参数表 12 电机型号 步距角 ( ) 机身长 (mm) 相电压 （ v） 相电流 (a) 相电阻 ( ) 相电感 (mH) 静扭矩 (Kg.cm) 57BYGH001 1.8 41 6 0.5 12 20.1 4 57BYGH002 1.8 41 2.7 1.5 1.8 4 3.9 57BYGH003 1.8 41 5.5 1 5.5 7 3.8 57BYGH101 1.8 45 1 1 1.1 2 4.5 57BYGH201 1.8 51 2.6 2 1.3 4 9 57BYGH202 1.8 51 7.2 6 12 25 7 57BYGH263 1.8 51 6.6 1 6.6 8.2 7.2