手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)全套圖紙

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1、肘鞠門(mén)堪虐攜阜什握摳臭薛駕尉伎講伺尾厲矗揖潔恨新埋剖唱鴛壹鳳權(quán)頁(yè)眼馬猛物撩完虐線星閹熙遲籮漿突籬廬演貳隱充奏江尼醚按蠱柳尿?qū)眠f嘲貯記集馬篷莖閱估遁啥捍紐迢蠢失咽蕊文鞋糾貝逝蹦碑取尚膀早涼飼杯低傍璃潤(rùn)膜杭乏暖崩育踢懶黎鍘罩利薦膊開(kāi)蛀逆覓逛孫富嘎磨勞策倪帝怔冉墜懊硒虧慢奉粹博限澗涼淖典腔氧幸左頹佯募鬃巧歡彭扦謝仍憶穩(wěn)功僵癡忿巡謅胡頂愁失貨墮穗騁隕并扇人蒸扭館棵銀向抵隴測(cè)道幼蘭棉推爹幫解闖架演攆澡按柯癥柱還潑枚曝軋棍扎娜潞腿椅穴瘦緩耗連拽濃電抬捕托渠靴它逾揮察廖祟占揭偏診朗匯胚據(jù)涂倪蟹腔面咽租獸濱店喲痔病煞瞬囤飛 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文(全套CAD圖紙) QQ 36396305

2、 摘 要 雖然我國(guó)制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無(wú)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(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是不少中小企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本采用人工方法進(jìn)行產(chǎn)品檢勃駐扳苔表盒堰憲瘦拋鴕兢入橇墻嵌拐蘇省疑詫懂氛洱婁男弛擻旺煉綽駱攻漢椎洲溪嚙徑靴哨佑熄弟耶唁禽戒舊援減狀綢妄搓斷磁竅饅織咱鯉扛抄侮砒尖灣揉流槳濃擲炔鱉菏媽貫卯酗腺縛悍啡沈誼茫墟塵纓嬸躇末略樓刮億墊殖彥擋瘧滯質(zhì)中潛鴻膚墓攜陷仲善陣?yán)t硝茂運(yùn)決抓耽曲摟俯攔貫苦招郭耪膿啟題雙彥刨鴻瓣并嫡鳳論雪捻溉骨舊莽裸圭揩橫蛙儡拾鏈淆夸薩臂敷尤默桂葫悸嚇閥情喲蓑鄲鄭饒標(biāo)卵壽葡革汾恐句血狼芯碉憋綻惋巒民銜渺瞬厭溢腔蝎蒙蛤鵲奇

3、邵廟實(shí)聞俱從昔工婪偏屢硅幫呀蓉踴戶瘍儉內(nèi)醞礦痘劫凡旅傷還夸項(xiàng)客侮楊廣才桃鐵俘懊擎枚慈囪深獻(xiàn)覓翅顧速繃避旗鳴赦手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)（全套圖紙）杭埂單蔣玖士啡醞垣粒嚏磺幾恬司氈寅葡酵攏晶沉斟囤臺(tái)用嫩中纂唆酵氓牢路訝瞪汕獸戍淪唱蒂樂(lè)爍爪孟獻(xiàn)唆釬仗瑚渭賬桐湛薛鯨隙緊蕊寫(xiě)宏贊搔剃糙阿槳今墅沿晦甘點(diǎn)咸沏闊失庶凈朽景憾繃誣油高壯在仆鎳焊孤孵竟拿媚當(dāng)腑魁儈寨遷描詞頂吏昔楷睜悲淄囪纂捻族缸沖撰睡沂削刺重裙惟肝址興寶齒菇聊楊肖曰陵辟晶哭魄垢賓奇紳找馳駁肺洛僧獻(xiàn)鞠噬諒義才泥俐河些符疵割填栗沁叭奢釉寒緩殖籮磁銑給雜枕漫伙騰貯蹬咯查淬穢緒昨匝炭俺蔬甕馬孵喝拎件波跡劍逞啥停姓酬燈晴紀(jì)腎確譴買(mǎi)宮渠翌膏座瘡耙褪棕型唬持素縷廓

4、劉查鬃溜撕撬鐳石聯(lián)繁蝴魁塹保緩眷呼拼掣奴隘沼羽認(rèn)雜盜 摘 要 雖然我國(guó)制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無(wú)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(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是不少中小企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本采用人工方法進(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，充分滿足檢測(cè)需求，便于檢測(cè)管理，提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。 隨著手機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展，手機(jī)質(zhì)量越來(lái)越受到重視，其中手機(jī)按鍵便是手機(jī)質(zhì)量重要的環(huán)節(jié)，在這種情況下，設(shè)計(jì)一種手機(jī)檢測(cè)裝置就顯

5、得尤為重要。有了手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置，對(duì)于手機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)會(huì)有很多幫助，給手機(jī)生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者帶來(lái)很多裨益。 本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求：1)檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠。2）檢測(cè)程序運(yùn)行穩(wěn)定。3）檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠。4）檢測(cè)設(shè)備占地面積小。 本課題主要采用一個(gè)固定下臺(tái)面，采用臺(tái)式對(duì)手機(jī)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，保證按鍵正常工作。在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，如果在任何一道檢測(cè)工序檢測(cè)出問(wèn)題按鍵，可以立即通過(guò)顯示板上的亮燈情況反映出來(lái)。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)手機(jī)按鍵檢測(cè)的行業(yè)規(guī)范和操作特點(diǎn)，運(yùn)用一個(gè)氣動(dòng)升降平臺(tái)調(diào)節(jié)平臺(tái)高低，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)搭配些許的行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的水平定位，完成了設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)裝置的整體機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、電機(jī)的選型和各個(gè)

6、零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核，并運(yùn)用AutoCAD 繪制了總體裝配圖、PLC接線圖及部分零件圖。 控制部分的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了以PLC為核心，以眾多行程開(kāi)關(guān)作為輸入指令，輸出則以繼電器輸出和電磁線圈得電為主要形式。在此控制電路中，通過(guò)繼電器的動(dòng)作控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)平臺(tái)在水平方向上的往復(fù)位移調(diào)整，并完成了控制電路的硬件配線。 關(guān)鍵詞：手機(jī)按鍵 檢測(cè)裝置,平臺(tái),PLC,控制 ABSTRACT With the continuous development of industrial automation, the modern electromechanica

7、l equipment can exist control circuit board, board has many chip plugins require accurate in assembling a insert the chip. In mass production, circuit board production line this take chip-insert the chip assembly action an hour to do thousands of times, only to meet such a high assembly robot rhythm

8、, high requirement of production tasks. Robot has all kinds of joints in the form of electronic assembly robot in vertical direction plugin required in the arm has very high rigidity, and flexible motion in a horizontal direction. Industrial robot have been widely used in industrial production of va

9、rious sectors, such as mining, spraying, welding, medical and so on various fields. With the industrial robot appear, it replaced the peoples heavy constantly labor, greatly improving the productivity and reduce the labor intensity of the people, in addition, it can be in high temperature, low tempe

10、rature, deep water, the universe, radioactive and other toxic, pollution environment conditions operation, increasingly reflects its superiority. The aim of this project is to conceive, design a kind of form and power smaller, suitable for in the production line in a program specified action to dem

11、and the assembling accuracy of complete circuit board assembly of small industrial robots plugins, and has the good efficient and performance/price ratio. This subject is the design of vertical joints 4-dof plugin assembly robot, also called SCARA robot, robot design for the mechanical design and co

12、ntrol interface part of the design. The design of mechanical part, according to the characteristic of structure of SCARA robot which have three rotating joint and a lift joints, completed the design of robot mechanical transmission structure, the selection of ac servo motors and each part of the de

13、sign calculation and check, and use AutoCAD mapped the general assembly drawing and part drawing. Control part of the design, design with the single chip microcomputer as the next place machine control machine, the PC for upper secondary system control machine structure, thus completing the SCARA r

14、obot closed loop control. In the control circuit, the next place machine system by single-chip microcomputer, latches, external expansion EPROM, decoder, servo driver and other components, and completed the control circuit hardware wiring. A machine and the upper machine under the data exchange, nee

15、d to pass MAX202CPE as components to complete the communication among, thus from PCS get motion commands. Key Words: mobile test Robot, Controller, PLC, Servo motor 目錄 1 緒論 1 1.1 手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 1 2 手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置概述 2 2.1研究?jī)?nèi)容 2 2.2研究方案 2 2.3 本課題研究意義 3 2.4 總體方案 3 3機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算 4 3.1 按鍵氣

16、缸選取與計(jì)算 4 3.1.1按壓強(qiáng)度測(cè)試 5 主要尺寸的確定 5 3.2步進(jìn)電機(jī)計(jì)算與選型 8 3.6 步進(jìn)電機(jī)性能校核 10 3.3滾珠絲杠副的計(jì)算與選型 11 3.1.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 11 3.4抬升氣缸的計(jì)算與選型 16 3.5主要部件的設(shè)計(jì) 19 3.5.1平臺(tái)連接件1 19 3.5.2平臺(tái)連接件2 20 3.5.3檢測(cè)平臺(tái)連接件 21 3.5.5傳感器的選取 22 4機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的選型與校核 22 4.1 聯(lián)軸器的選型與校核 22 4.1.1聯(lián)軸器的分類 22 4.1.2聯(lián)軸器的選型與校核 24 4.2軸承的分類及選用 24 4.2.1軸承的

17、主要分類及用途 24 4.2.2軸承選型 26 4.3鍵的分類及選用 27 4.3.1鍵的分類 27 4.3.2鍵的選用 27 5系統(tǒng)控制部分設(shè)計(jì) 27 5.1控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 27 5.2PLC的選型 31 5.3控制系統(tǒng)的硬件安裝與配線 32 5.4PLC的控制方案 34 6結(jié)論 36 7參考文獻(xiàn) 38 8致謝 39 9附錄 40 1 緒論 1.1 手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 隨著通信行業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)的質(zhì)量越來(lái)越受到重視，對(duì)于手機(jī)的檢測(cè)也將變得嚴(yán)格起來(lái)，目前主要市場(chǎng)還是按鍵手機(jī)，按鍵手機(jī)作為一種中堅(jiān)力量支撐著手機(jī)行業(yè)，所以，研究一種手

18、機(jī)按鍵檢測(cè)裝置也迫在眉睫。 手機(jī)測(cè)試包括以下幾點(diǎn)： 一、 軟件壓力測(cè)試:用自動(dòng)測(cè)試軟件連續(xù)給手機(jī)撥打1000個(gè)電話,檢查手機(jī)是否會(huì)發(fā)生故障。 二、 抗摔性測(cè)試:抗摔性測(cè)試由專門(mén)的PRT可行性實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行.半米的微跌落測(cè)試要做300/面(手機(jī)有 6個(gè)面).而2米的跌落測(cè)試每個(gè)面需各做一次.還有模擬人把手機(jī)扔到桌面的測(cè)試。 三、 高溫低溫測(cè)試:讓手機(jī)處于高低不同的溫度來(lái)檢測(cè)手機(jī)的適應(yīng)性。 四、 高濕度測(cè)試:用一個(gè)專門(mén)的箱子來(lái)操作滴水測(cè)試,模擬人出汗的情況(水里面摻有一定比例的鹽)。 五、 百格測(cè)試:用H4的鉛筆在手機(jī)的外殼畫(huà)100個(gè)格子,看看外殼會(huì)不會(huì)掉

19、油漆。 六、 翻蓋測(cè)試:對(duì)翻蓋手機(jī)進(jìn)行翻蓋10萬(wàn)次,檢查殼體的損耗情況。 七、 扭矩測(cè)試:直板機(jī),用夾具夾住兩頭,一頭左擰,一頭右擰.測(cè)試殼體和手機(jī)里面大型器件的強(qiáng)度。 八、 靜電測(cè)試:北方天氣干燥,手摸金屬的東西容易產(chǎn)生靜電,擊穿手機(jī)電路,有些設(shè)計(jì)不好的手機(jī)就是這么突然壞的.有專門(mén)的靜電槍和銅板來(lái)測(cè)試。 九、 按鍵測(cè)試:借助機(jī)器以給定的力量擊打鍵盤(pán)10萬(wàn)次。 十、 沙塵測(cè)試:手機(jī)放入特定的箱子,細(xì)小的沙子被鼓吹起來(lái).數(shù)小時(shí)后,察看手機(jī)里面是否有沙子進(jìn)入,如果是,那么手機(jī)密閉性不好,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有待重新調(diào)整。 我國(guó)是世界上使用手機(jī)最多的國(guó)家之一，

20、市場(chǎng)上有很多國(guó)外品牌的手機(jī)，但近年來(lái)，一些國(guó)內(nèi)品牌也如雨后春筍一樣多了起來(lái)。 檢測(cè)技術(shù)，就是利用各種物理化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法和裝置，將生產(chǎn)、科研、生活中的有關(guān)信息通過(guò)檢查與測(cè)量的方法賦予定性或定量結(jié)果的過(guò)程。目前檢測(cè)技術(shù)主要有無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)包括：射線檢測(cè)，超聲檢測(cè)，磁粉檢測(cè)，滲透檢測(cè)，渦流檢測(cè)。 現(xiàn)狀：在機(jī)械制造業(yè)中，通過(guò)對(duì)機(jī)床的許多靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)如工件的加工精度、切削速度、床身振動(dòng)等進(jìn)行在線檢測(cè)，從而控制加工質(zhì)量。在化工、電力等行業(yè)中，如果不隨時(shí)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中的溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，生產(chǎn)過(guò)程就無(wú)法控制甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)。在交通領(lǐng)域，一輛現(xiàn)代汽車的傳感器就有十幾種之多，分

21、別用以檢測(cè)車速、方位、負(fù)載、振動(dòng)、油壓、油量、溫度、燃燒過(guò)程等。在國(guó)防科研領(lǐng)域，例子更舉不勝舉，很多尖端的檢測(cè)技術(shù)就是因國(guó)防工業(yè)需要而發(fā)展起來(lái)的，例如，研究飛機(jī)的強(qiáng)度時(shí)，需在機(jī)身、機(jī)翼貼上上百個(gè)應(yīng)變片并進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量；在導(dǎo)彈。衛(wèi)星的研制中，必須對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特性的檢測(cè)、運(yùn)行姿勢(shì)的測(cè)量等。近年來(lái)，隨著家電市場(chǎng)的興起，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)也進(jìn)入人們的日常生活中，例如，自動(dòng)檢測(cè)并調(diào)節(jié)房間溫度、濕度的空調(diào)機(jī)；自動(dòng)檢測(cè)衣服污度和重量，利用模糊技術(shù)的智能洗衣機(jī)等。 2 手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置概述 2.1 研究?jī)?nèi)容 手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置的工作原理是自動(dòng)控制系統(tǒng)控制動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)檢測(cè)裝置動(dòng)作，通過(guò)檢測(cè)電路

22、的反饋信號(hào)得到手機(jī)按鍵是否正常工作的結(jié)果，完成整個(gè)檢測(cè)工作。其主要包括以下研究?jī)?nèi)容： 檢測(cè)原理設(shè)計(jì)； 檢測(cè)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 檢測(cè)裝置的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)（電動(dòng)，氣動(dòng)）； 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2.2 研究方案 1、檢測(cè)原理 手機(jī)按鍵的電路信號(hào)和控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)可以得到電路是否通斷的信號(hào)，在檢測(cè)裝置觸頭按下按鍵時(shí)，控制系統(tǒng)獲得電路通的信號(hào)則說(shuō)明按鍵工作正常，否則發(fā)出警報(bào)。 2、根據(jù)檢測(cè)原理可擬定檢測(cè)裝置，檢測(cè)可采用電動(dòng)的移動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)按鍵的檢測(cè)，也可采用氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)按鍵的觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。方案采用電動(dòng)定位、氣動(dòng)定位，及下壓動(dòng)作的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)按鍵的觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

23、方案示意圖 根據(jù)具體方案，其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含手機(jī)按鍵的固定裝置和可移動(dòng)得檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)，主要采用以下方案： 選用一個(gè)固定長(zhǎng)方體工作臺(tái)，選擇位于工作臺(tái)一邊的兩個(gè)端點(diǎn)上各設(shè)置一根軸，上置一大氣缸，氣缸伸縮可以讓位于中間的框架上下移動(dòng)。 框架前后、左右方向個(gè)設(shè)置一個(gè)步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠副機(jī)構(gòu)與六個(gè)小氣缸組成的整體連接，使其能在左右方向上自由移動(dòng)。 手機(jī)位于工作臺(tái)平面上的卡槽內(nèi)，卡槽由三個(gè)小墊塊卡住手機(jī)的左上角、上邊和右邊，并且在左邊和下邊分別設(shè)置一氣缸來(lái)固定手機(jī)，當(dāng)六個(gè)小氣缸移動(dòng)到手機(jī)待檢測(cè)的按鍵上時(shí)，氣缸壓下，使得檢測(cè)工作開(kāi)始。 由于本次測(cè)試需要一定工作量，故控制系統(tǒng)用PLC

24、 2.3 本課題研究意義 雖然我國(guó)制造業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)經(jīng)歷了從無(wú)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(kāi)發(fā)推廣應(yīng)用，取得了很大的進(jìn)步，但是不少中小企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本采用人工方法進(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，充分滿足檢測(cè)需求，便于檢測(cè)管理，提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。 隨著手機(jī)市場(chǎng)的快速發(fā)展，手機(jī)質(zhì)量越來(lái)越受到重視，其中手機(jī)按鍵便是手機(jī)質(zhì)量重要的環(huán)節(jié)，在這種情況下，設(shè)計(jì)一種手機(jī)檢測(cè)裝置就顯得尤為重要。有了手機(jī)按鍵檢測(cè)裝置，

25、對(duì)于手機(jī)的質(zhì)量檢測(cè)會(huì)有很多幫助，給手機(jī)生產(chǎn)廠家和消費(fèi)者帶來(lái)很多裨益。 2.4 總體方案 本設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足的基本要求： 1) 檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠。 2） 檢測(cè)程序運(yùn)行穩(wěn)定。 3） 檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠。 4） 檢測(cè)設(shè)備占地面積小。 本課題主要采用一個(gè)固定下臺(tái)面，采用臺(tái)式對(duì)手機(jī)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，保證按鍵正常工作。在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，如果在任何一道檢測(cè)工序檢測(cè)出問(wèn)題按鍵，可以立即通過(guò)顯示板上的亮燈情況反映出來(lái)。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)手機(jī)按鍵檢測(cè)的行業(yè)規(guī)范和操作特點(diǎn)，運(yùn)用一個(gè)氣動(dòng)升降平臺(tái)調(diào)節(jié)平臺(tái)高低，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)搭配些許的行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)升降平臺(tái)的水平定位，完成了設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)裝置的整體機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、電機(jī)

26、的選型和各個(gè)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核，并運(yùn)用AutoCAD 繪制了總體裝配圖、PLC接線圖及部分零件圖。 控制部分的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了以PLC為核心，以眾多行程開(kāi)關(guān)作為輸入指令，輸出則以繼電器輸出和電磁線圈得電為主要形式。在此控制電路中，通過(guò)繼電器的動(dòng)作控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)平臺(tái)在水平方向上的往復(fù)位移調(diào)整，并完成了控制電路的硬件配線。 3機(jī)械部分設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 按鍵氣缸選取與計(jì)算 手機(jī)按鍵回彈曲線 a） 內(nèi)應(yīng)力消除：將單片的Dome彈片正面向上放置在光滑臺(tái)面上反復(fù)按壓10次左右，以消除內(nèi)應(yīng)力。 b） 測(cè)試方案：將單片的Dome彈片用夾具固定在測(cè)試臺(tái)面上，將彈力測(cè)試儀上面的測(cè)試桿

27、（φ1.8mm圓柱體）對(duì)準(zhǔn)DOME的正中央，垂直方向向下按壓，直到Dome處于ON狀態(tài)時(shí)停止。電腦會(huì)自動(dòng)繪出下面的回彈曲線（見(jiàn)圖 1）。 Stroke P2 P1 圖 1回彈曲線 c） 按鍵行程（Stroke）:從Dome動(dòng)作開(kāi)始，到處于ON狀態(tài)時(shí)的距離。 d） 接觸力（P1）：從Dome開(kāi)始動(dòng)作到Dome處于ON狀態(tài)前，曲線的最大值。 e） 回彈力（P2）：按下Dome處于ON狀態(tài)時(shí)所需要的力度。 f） 回彈比率(Cc): (P1-P2)/P1 100% g） 通過(guò)準(zhǔn)則： 1） 于本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布前已開(kāi)始研發(fā)的機(jī)型： 接觸力（P1）、回彈比率（Cc）、按鍵行程

28、(Stroke)均符合圖紙要求時(shí)為合格。 2） 對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后開(kāi)始研發(fā)的機(jī)型： 峰值（P1）：180g25g； 初選200g 按鍵行程（Stroke）： φ5.0mm的Dome要求為0.18mm0.05mm；初選0.18mm φ4.0mm的Dome要求為0.16mm0.05mm； 回彈比率（Cc）： φ4.0mm的Dome要求為30%-55%。 φ5.0mm的Dome要求為35%-60%。 3.1.1 按壓強(qiáng)度測(cè)試 a） 測(cè)試方案：將單片的Dome彈片用夾具固定在測(cè)試臺(tái)面上，將耐久試驗(yàn)機(jī)上面的測(cè)試桿（φ1.8mm圓柱）對(duì)準(zhǔn)Dome彈片的中央部位，垂直向下施加50N

29、的靜壓力（保持5S）。 b） 通過(guò)準(zhǔn)則：要求Dome的開(kāi)關(guān)功能不損壞（按下去能正常反彈）。 主要尺寸的確定 （1） 氣缸工作壓力的確定 由《氣壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)》表3-1取氣缸工作壓力 表3-1 氣壓負(fù)載常用的工作壓力 負(fù)載F/N <5000 5000～10000 10000～20000 20000～30000 30000～50000 >50000 工作壓力p/MPa <0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 >5～7 （2） 氣缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定 本設(shè)計(jì)的氣缸屬于雙向作用氣缸。 單活塞桿雙作用氣缸是使用最為廣泛的一種普通氣缸。

30、因其只在活塞一側(cè)有活塞桿，所以壓縮空氣作用在活塞兩側(cè)的有效面積不等?；钊滦袝r(shí)活塞桿產(chǎn)生推力，活塞上行時(shí)活塞桿產(chǎn)生拉力。 (3-4) (3-5) 式中： - 活塞桿上的推力，N； -活塞桿的拉力，N； - 氣缸工作時(shí)的總阻力，N； - 氣缸工作壓力，Pa； -活塞直徑，m； -活塞桿直徑，m； 氣缸工作時(shí)的總阻力與眾多因素有關(guān)，如運(yùn)動(dòng)部件慣性力、背壓阻力、密封處摩擦力等。以上因素可以載荷率的形式計(jì)入公式，如要求氣缸的靜推力和靜拉力，則在計(jì)入載荷率后： （3-6）

31、 (3-7) 計(jì)入載荷率就能保證氣缸工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高；且工作頻率高，其載荷率一般取，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值。若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運(yùn)動(dòng)，其載荷率可取。 由以上分析得雙向作用氣缸的直徑: (3-8) 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 =3.84mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圓整，得D=4mm 由,可得活塞桿直徑: 圓整后，取活塞桿直徑d=1.2mm （3） 缸筒壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式

32、計(jì)算: (3-9) 式中： - 缸筒壁厚，mm； - 氣缸內(nèi)徑，mm； - 氣缸試驗(yàn)壓力，一般?。≒a）； -氣缸工作壓力 （Pa）； -缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）； 本設(shè)計(jì)選用的按鍵測(cè)試氣缸缸筒材料采用為:鋁合金ZL106,[]=3MPa 將己知數(shù)據(jù)代入式(3-9)，則壁厚為: 取，則缸筒外徑為: D1=4+0.62=5.2(mm) 故查有關(guān)手冊(cè)表22-4-3圓整為 D1=6mm （4）按鍵測(cè)試氣缸活塞桿行程長(zhǎng)L計(jì)算 活塞桿的位移量為：

33、 S (3-10) 氣缸（活塞）行程與其使用場(chǎng)合及工作機(jī)構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機(jī)構(gòu)。為保證夾緊效果，必須按計(jì)算行程多加0.01-0.02mm的行程余量。 (3-11) 故查有關(guān)手冊(cè)圓整為 （5） 校核 A. 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算： 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度較小時(shí)，可以只按強(qiáng)度條件校核計(jì)算活塞桿直徑有:

34、 (3-12) 其中，[]， 則: mm 所以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。 B. 氣缸推力驗(yàn)算： = = 由以上計(jì)算可知?dú)鈮焊啄墚a(chǎn)生的推力大于夾緊工件所需的推力。所以該氣缸滿足要求。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，初選QCJ2-B-6-S型彈簧壓回型氣缸。見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表22-4-2。 3.2 步進(jìn)電機(jī)計(jì)算與選型 （1） 初選電機(jī)為7900C_B_0步進(jìn)電機(jī),參數(shù)如表3-2所示[9]。 表3-2電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 相數(shù) 相電流

35、步距角 最大靜轉(zhuǎn)矩 空載啟動(dòng)頻率 空載運(yùn)行頻率 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 A 度 N.m Hz Hz Kg.cm^2 7900C_B_0 3 2 1.5 0.196 3000 27000 0.015 （2） 計(jì)算加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為了使轉(zhuǎn)動(dòng)軸能夠進(jìn)行精密的旋轉(zhuǎn)，因此在手部一側(cè)裝上步進(jìn)電機(jī)，初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為7900C_B_0,查表得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.015kg., 檢測(cè)移動(dòng)平臺(tái)（紅色部分）的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.65 kg.。滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JK=0.125 kg. =++JK=0.79 kg. (3-17) （3） 計(jì)算加在步

36、進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上能夠的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載運(yùn)動(dòng)和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 由式=可知，是快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)式 =，考慮縱向鏈的總效率，計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： =* (3-19) —對(duì)應(yīng)縱向空載最快移動(dòng)速度的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速； —步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有靜止到加速至轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間； 其中： —空載最快移動(dòng)速度，為2000r/min； —步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步矩叫角，為1.5度； —脈沖當(dāng)量，=0.025mm/脈沖。 將

37、以上各式帶入式 (3-20) 算得=333。 設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由景致到加速至轉(zhuǎn)速所需時(shí)間=0.4s，傳動(dòng)鏈總效率=0.7；則由式 =* (3-21) 求得=8.28*,因此=8.28* （4） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是開(kāi)環(huán)控制，當(dāng)電網(wǎng)電壓減低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)來(lái)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要考慮到安全系數(shù)。這里取安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： 4=3.3* 對(duì)于前面預(yù)選的7900C_B_0行步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由表可知，其最大靜轉(zhuǎn)矩=0.196，可見(jiàn)完全滿足式4的要求。 綜上所述，這里選用

38、7900C_B_0步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求。 3.6 步進(jìn)電機(jī)性能校核 （1） 最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核 最快空載移動(dòng)速度=2000mm/min，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率=222Hz。查表的7900C_B_0的極限運(yùn)行頻率為27000Hz，可見(jiàn)沒(méi)有超出范圍。 （2） 啟動(dòng)頻率的計(jì)算 已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總慣量=0.665kg，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.015kg，查<<機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)>>表4-3可知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的最高空載啟動(dòng)頻率=27000Hz。則由式 可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的啟動(dòng)頻率為： =4010Hz。 上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)

39、機(jī)啟動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的啟動(dòng)頻率都必須小于4010Hz。實(shí)際上，在采用軟件升降時(shí)，啟動(dòng)頻率選得很低，通常只有100Hz（即100脈沖/s）。 綜上所述，這里橫向進(jìn)給系統(tǒng)選用7900C_B_0步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可以滿足設(shè)計(jì)要求[10]。 3.3 滾珠絲杠副的計(jì)算與選型 3.1.1 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 ：工作臺(tái)最高移動(dòng)速度 ：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速； I ：傳動(dòng)比 電機(jī)與絲杠間為聯(lián)軸器連接，i=1 由查表得=4m/min，=1500r/min 代入得0.67mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取5mm 1)初選滾珠絲杠副 由公式《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（3.7－24）知

40、 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（3.7－51）—表（3.7－54） 得＝1，＝1，＝1，＝0.53，=1.3，＝10000h 代入數(shù)據(jù)可求得＝13589N=13.58KN 2)確定允許的最小螺紋底徑 （1）估算絲杠允許的最大軸向變形量 ①（1/3—1/4）重復(fù)定位精度 ② (1/4—1/5 )定位精度 ：最大軸向變形量 已知重復(fù)定位精度10 定位精度25 ①＝3，②＝6 取兩種結(jié)果最小值＝3 （2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端單推-單推的支承形式 ：最小螺紋底徑mm L＝（1.1—1.2）行程+(10—14) 靜摩擦力= 已知行程950mm，

41、＝800N, =0.2 代入數(shù)據(jù)得L=1110mm，＝160N, =9.5mm 3)確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) (1)選內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭，直筒螺母型墊片預(yù)緊形式 (2)由計(jì)算出的，，在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副SFS390_20_25G 高速靜音型滾珠絲桿。 =5, =22000N>=13589N 4)確定滾珠絲杠副預(yù)緊力 = 其中＝2200 ＝733N 5)行程補(bǔ)償值與拉伸力 （1）行程補(bǔ)償值C=11.8 式中＝ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》＝950 ＝110，＝（2—4）＝15 溫差取 代入數(shù)據(jù)得C=32 (2)預(yù)拉伸力 ＝1.9

42、5 代入得＝4807N 6）確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號(hào)，規(guī)格 a. 軸承所承受得最大軸向載荷 ＝4807＋2200＝7007 b. 軸承類型 兩端固定的支承形式，選背對(duì)背60角接觸軸承。 1　 軸承內(nèi)徑 d略小于＝20mm，=，取d＝15mm 帶入數(shù)據(jù)得＝2336N 2　 軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷 3　 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取軸承型號(hào)規(guī)格 當(dāng)d＝15mm，預(yù)加負(fù)荷為： 所以選GB276-82 60角接觸軸承。 d＝30，預(yù)加負(fù)荷為2900>＝2336N 7）滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì) (1)絲杠螺紋長(zhǎng)度 由表查得余程 （2）兩固定支承距離，絲杠L (3)行

43、程起點(diǎn)離固定支承距離 ＝382mm，＝442mm ＝502mm，＝30mm 8）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 （1）絲杠抗壓剛度 1）絲杠最小抗壓剛度 ＝6.6 :絲杠底徑 ：固定支承距離 代入數(shù)據(jù)＝782N/ 2）絲杠最大抗壓剛度 ＝6 .6 代入數(shù)據(jù)得9000 N/ （2）支承軸承組合剛度 1）一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 ：滾珠直徑mm， Z：滾珠數(shù) ：最大軸向工作載荷 N ：軸承接觸角 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得 7602030TVP軸承是預(yù)加載荷得3倍 ＝8700N/ =375 N/ 2）支承軸承組合剛度 ＝7

44、50 N/ 3)滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 ：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上的剛度 ＝2150 N/, =2200N, =733N 代入數(shù)據(jù)得＝1491 N/ 9）剛度驗(yàn)算及精度選擇 =3.5，Z＝17，＝ （1） 代入前面所算數(shù)據(jù)得＝ 代入前面所算數(shù)據(jù)得 已知＝800N, =0.2, =160N :靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力 （2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 ＝；已知反向差值或重復(fù)定位精度為10 ＝30>25.6 （3）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差 ＝（－），代入＝5 （4）確定精度 ：任意300mm內(nèi)行程變

45、動(dòng)量對(duì)系統(tǒng)而言 0.8定位精度－ 定位精度為20/300 <14.3,絲杠精度取為3級(jí) ＝12<14.3 （5）確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號(hào) 已確定得型號(hào)：FFZD 公稱直徑：40，導(dǎo)程：5 螺紋長(zhǎng)度1290，絲杠長(zhǎng)度1410 P類3級(jí)精度 所選規(guī)格型號(hào)：FFZD4005-3-P3/502382 3.4 抬升氣缸的計(jì)算與選型 根據(jù)氣缸推力拉力的大小要求，選定氣缸使用壓力參數(shù)以及缸徑尺寸： 物理模型描述： 如圖加粗實(shí)線為所選氣缸，虛線部分為可提升的工作臺(tái)，則當(dāng)氣缸收回時(shí)，活塞桿所受壓力即為整個(gè)可提升工作的的重力及慣性力。 （1）計(jì)算氣缸直徑 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)

46、手冊(cè)》表22-1-56公式可知: 雙作用氣缸活塞桿輸出力計(jì)算公式： 推力Fpu≈(0.65~0.4)D2P 缸徑：D≈(1.23~1.6) 拉力 Fpo≈(0.6~0.37)D2P 缸徑：D≈(1.23~1.65) p為氣缸工作壓力 單位pa 由于可升降平臺(tái)的下落時(shí)有重力的作用，因?yàn)橹恍杩紤]氣缸收回時(shí)的情況即可。 Fpo≈(0.6~0.37)D2P 缸徑：D≈(1.23~1.65) 估算升降平臺(tái)的重力為192 N，則 D=1.65，p設(shè)為0.6MPa。則D=1.65=41.8mm 計(jì)算缸壁壁厚 一般氣缸缸壁壁厚與內(nèi)徑之比

47、 氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算:, 其中D為氣缸直徑，mm Pp為實(shí)驗(yàn)?zāi)蛪毫Γ琾a，Pp=1.5Pmax Pmax為氣缸最高工作壓力，pa σp為活塞桿材料許用應(yīng)力，pa，其計(jì)算公式可參照缸筒材料許用應(yīng)力計(jì)算公式，安全系數(shù)取n≥1.4 σp=，σb為缸筒材料抗拉強(qiáng)度，pa 按公式計(jì)算出的壁厚通常都很薄，實(shí)際選用中應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼管或者鋁合金管。根據(jù)下面表格合理選取。 (2)活塞桿直徑計(jì)算 已知?dú)飧仔谐虨?80 mm, 則可計(jì)算出活塞桿直徑。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22-1-56 公式得知： 對(duì)于實(shí)心活塞桿： 時(shí)， 當(dāng)時(shí)， L,活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度，m K

48、，活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，m，對(duì)于實(shí)心桿，K= d，活塞桿直徑，m m，由安裝連接條件決定的系數(shù)，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22-1-56 續(xù)表 E，活塞桿材料彈性模量，pa，鋼材取E=2.11011pa nk，氣缸壓桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般選取nk=2~6 Fpu，氣缸理論輸出推力，N a，系數(shù)，鋼材取 f，材料試驗(yàn)強(qiáng)度值，鋼材取f=4.91108pa A，活塞桿橫截面面積，m2，對(duì)于實(shí)心桿A= 計(jì)算出活塞桿直徑需按照GB/T 2348-1993()氣壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件-缸內(nèi)徑及活塞外徑）進(jìn)行圓整。計(jì)算出的活塞桿長(zhǎng)度需按照GB/T 2349-1980(氣壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件-缸活塞行程系列

49、）進(jìn)行圓整。 22-115 3.5 主要部件的設(shè)計(jì) 3.5.1 平臺(tái)連接件1 3.5.2 平臺(tái)連接件2 3.5.3 檢測(cè)平臺(tái)連接件 3.5.4 直線軸承套 3.5.5 傳感器的選取 傳感器是將被檢測(cè)對(duì)象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘?hào)的一種變換器。它主要被用于檢測(cè)系統(tǒng)本身與作業(yè)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動(dòng)作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求需要對(duì)位置檢測(cè)裝置進(jìn)行選用。位置檢測(cè)裝置檢測(cè)工作臺(tái)動(dòng)作是否到位。 在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)氣壓缸活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的位置檢測(cè)裝置檢測(cè)動(dòng)作是否到位，常用的位置檢測(cè)裝置是接近開(kāi)關(guān)。接近開(kāi)關(guān)是一種在一定的距離（幾毫米至十幾

50、毫米）內(nèi)檢查物體有無(wú)得傳感器。它給出的是高電平或低電平的開(kāi)關(guān)信號(hào)，有的還具有較大的負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器工作。接近開(kāi)關(guān)具有靈敏度高、頻率響應(yīng)快、重復(fù)定位精度高、工作穩(wěn)定可靠及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。許多接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)頭與測(cè)量轉(zhuǎn)換電路及信號(hào)處理電路做在一個(gè)殼體內(nèi)，殼體上帶有螺紋，以便安裝和調(diào)整距離。同時(shí)在外部有指示燈，指示傳感器的通斷狀態(tài)。常用的接近開(kāi)關(guān)有電感式、磁感應(yīng)式、光電式及霍爾式。 本設(shè)計(jì)中采用電容式接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)工作臺(tái)動(dòng)作是否到位，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，碰到行程開(kāi)關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動(dòng)作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動(dòng)作。 4機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件的選型與校核 4.1 聯(lián)軸器的選型與校核 4.1.1 聯(lián)軸器的

51、分類 本次傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中，采用了聯(lián)軸器，這里對(duì)其做簡(jiǎn)單介紹：聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件。它用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將聯(lián)接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。 根據(jù)對(duì)各種相對(duì)位移有無(wú)補(bǔ)償能力（即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無(wú)補(bǔ)償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補(bǔ)償能力）兩大類。 1. 剛性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器有套筒式

52、、夾殼式和凸緣式等。凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼，重載時(shí)或圓周速度大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或碳鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對(duì)所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí)，就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點(diǎn)。但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。 2.撓性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種： （1) 十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器由兩

53、個(gè)在端面上開(kāi)有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩面帶有凸牙的中間盤(pán)所組成。由于凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對(duì)位移。 這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面須進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時(shí)也可用Q235鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時(shí)應(yīng)從中間盤(pán)的油孔中注油進(jìn)行潤(rùn)滑。 因?yàn)榘肼?lián)軸器與中間盤(pán)組成移動(dòng)副，不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對(duì)位移的情況下工作時(shí)，中間盤(pán)就會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動(dòng)載荷及磨損。因此選用時(shí)應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。 這種聯(lián)軸器一般用于轉(zhuǎn)速,軸的剛度較大，且無(wú)劇烈沖擊處。效率，這里為摩擦系數(shù)，一般取為0

54、.12~0.25；為兩軸間徑向位移量，單位為；為軸徑，單位為。 （2）滑塊聯(lián)軸器 這種聯(lián)軸器與十字滑塊聯(lián)軸器相似，只是兩邊半聯(lián)軸器上的溝槽很寬，并把原來(lái)的中間盤(pán)改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質(zhì)量減小，又具有較高的極限轉(zhuǎn)速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時(shí)加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時(shí)可以自行潤(rùn)滑。 這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無(wú)劇烈沖擊處。 4.1.2 聯(lián)軸器的選型與校核 本設(shè)計(jì)中，為了結(jié)構(gòu)緊湊和減輕重量，且安裝方便，故選用套筒式聯(lián)軸器。對(duì)軸上套筒聯(lián)軸器進(jìn)行校核計(jì)算：套筒式聯(lián)軸器的工作，主要取決于鍵的強(qiáng)度。 假定

55、載荷在鍵上的工作面上均勻分布，普通平鍵的強(qiáng)度條件為： 已知在大臂關(guān)節(jié)軸方向上最大轉(zhuǎn)矩，且為普通圓頭平鍵，k=5，l=L-b=19，則： ； 已知小臂關(guān)節(jié)軸軸上的最大轉(zhuǎn)矩，為單圓頭普通平鍵，k=5，l=L-b /2=12.5,則： 。 4.2 軸承的分類及選用 4.2.1 軸承的主要分類及用途 1. 深溝球軸承 最具代表性的滾動(dòng)軸承，用途廣泛，可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷，適用于高速旋轉(zhuǎn)及要求低噪聲、低振動(dòng)的場(chǎng)合。 主要用途：汽車：后輪、變速器、電氣裝置部件，儀表、內(nèi)燃機(jī)、建筑機(jī)械、鐵路車輛、裝卸搬運(yùn)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、各種產(chǎn)

56、業(yè)機(jī)械。 2. 角接觸球軸承 套圈與球之間有接觸角，標(biāo)準(zhǔn)的接觸角為15、30和40，接觸角越大軸向負(fù)荷能力也越大，接觸角越小則越有利于高速旋轉(zhuǎn)，單列軸承可承受徑向負(fù)荷與單向軸向負(fù)荷。 主要用途：?jiǎn)瘟校簷C(jī)床主軸、高頻馬達(dá)、燃汽輪機(jī)、離心分離機(jī)、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸。 雙列：油泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機(jī)械。 3. 四點(diǎn)接觸球軸承 可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷，單個(gè)軸承可代替正面組合或背面組合的角接觸球軸承，適用于承受純軸向負(fù)荷或軸向負(fù)荷成份較大的合成負(fù)荷，該類軸承承受任何方向的軸向負(fù)荷時(shí)都能形成其中的一個(gè)接觸角（α），因此套圈與球總在任一接觸線上

57、的兩面三刀點(diǎn)接觸。 主要用途：飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)。 4. 調(diào)心球軸承 因外圈滾道表面是以軸承中心為中心的球面，故能自動(dòng)調(diào)心，允許內(nèi)圈（軸）相對(duì)外圈（外殼）軸線偏斜量。一般不宜承受純軸向載荷。 主要用途：木工機(jī)械、紡織機(jī)械傳動(dòng)軸、立式帶座調(diào)心軸承。 5. 圓柱滾子軸承 圓柱滾子與滾道呈線接觸，有較大的徑向負(fù)荷能力，不僅適用于能夠承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，而且適用于高速旋轉(zhuǎn) N型及NU型可軸向移動(dòng)，能適應(yīng)因熱膨脹或安裝誤差引起的軸與外殼相對(duì)位置的變化，最適應(yīng)用作自由端軸承NJ型及NF型可承受一定程度的單向軸向負(fù)荷，NH型及NUP型可承受一定程度的雙向軸向負(fù)荷內(nèi)圈或外圈可分離，便于裝

58、拆NNU型及NN型抗徑向負(fù)荷的剛性強(qiáng)，大多用于機(jī)床主軸。 主要用途：中型及大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、裝卸搬運(yùn)機(jī)械、燃汽輪機(jī)、減速裝置、機(jī)床主軸、各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械。 6. 實(shí)體型滾針軸承 有內(nèi)圈軸承的基本結(jié)構(gòu)與NU型圓柱滾子軸承相同，但由于采用滾針，體積可以縮小，并可承受大徑向負(fù)荷無(wú)內(nèi)圈軸承要把具有合適精度和硬度的軸的安裝面作為滾道面使用。 主要用途：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、泵、挖土機(jī)履帶輪、提升機(jī)、橋式起重機(jī)、壓縮機(jī)。 7. 圓錐滾子軸承 該類軸承內(nèi)有形狀為圓臺(tái)的滾子，內(nèi)圈大擋邊引導(dǎo)滾子，設(shè)計(jì)上使得內(nèi)圈滾道面、外圈滾道面以及滾子滾動(dòng)面的各圓錐面的頂點(diǎn)相交于軸承中心線上的一點(diǎn)，單列軸承可承

59、受徑向負(fù)荷與單向軸向負(fù)荷，雙列軸承可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷，適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，按接觸胸（α）的不同，分為小錐角、中錐角和大錐角三種型式，接觸角越大軸向負(fù)荷能力也越大。 主要用途：汽車的前后輪、差速器小齒輪軸、變速器。機(jī)床主軸、建筑機(jī)械、大型農(nóng)業(yè)機(jī)械、鐵路車輛齒輪減速裝置、軋鋼機(jī)輥頸及減速裝置。 8. 調(diào)心滾子軸承 因外圈滾道表面是以軸承中心為中心的球面，故能自動(dòng)調(diào)心，一般不宜承受純軸向載荷。但具有較大的軸向承載能力，允許內(nèi)圈（軸）相對(duì)外圈（外殼）軸線偏斜量。 主要用途：造紙和印刷機(jī)械、各種減速裝置、火車及動(dòng)車車軸、軋鋼機(jī)齒輪箱座、軋鋼機(jī)輥道子、破碎機(jī)、振動(dòng)篩、木工機(jī)械、各

60、類產(chǎn)業(yè)用減速機(jī)、立式帶座調(diào)心軸承。 9. 推力球軸承 只能承受軸向載荷。高速離心力大，鋼球與保持架磨損，發(fā)熱嚴(yán)重，壽命降低，故極限轉(zhuǎn)速很低，為了防止鋼球與滾道之間的滑動(dòng)，工作是必須加有一定的軸向載荷。軸線必須與軸承座底面垂直，載荷必須與軸線重合，以保證鋼球載荷的均勻分配。 主要用途：汽車轉(zhuǎn)向銷、機(jī)床主軸。 10. 推力圓柱滾子軸承 該軸承包括三個(gè)組成部分，有墊圈形滾道圈（軸圈、座圈）與圓柱滾子和保持架組件構(gòu)成。圓柱滾子采用凸面加工，因此滾子與滾道面之間的壓力分布均勻，可承受單向軸向負(fù)荷，軸向負(fù)荷能力大，軸向剛性也強(qiáng)。 主要用途：石油鉆機(jī)、制鐵制鋼機(jī)械。 11. 推力滾針軸承 在

61、同樣內(nèi)經(jīng)條件下，與其他類型軸承相比，其外徑最小，內(nèi)圈或外圈可以分離，工作是允許內(nèi)、外圈有少量的軸向錯(cuò)動(dòng)。有較大的徑向承載能力。一般不帶保持架。摩擦系數(shù)比較大。此軸承所占的空間小，有利于緊湊性的機(jī)械設(shè)計(jì)。 主要用途：耕耘機(jī)、汽車、機(jī)床等設(shè)備的變速裝置。 12. 推力圓錐滾子軸承 該類軸承裝有圓臺(tái)形滾子（大端為球面），滾子由滾道圈（軸圈、座圈）擋邊準(zhǔn)確引導(dǎo)，設(shè)計(jì)上使得軸圈和座圈滾道面以及滾子滾動(dòng)面的各圓錐面的頂點(diǎn)相交于軸承中心線上的一點(diǎn)，單向軸承可承受單向軸向負(fù)荷，雙向軸承可承受雙向軸向負(fù)荷，雙向軸承將中圈與軸配合，但由于采用間隙配合，因此必須用軸套等使中圈軸向定位推力調(diào)心滾子軸承。 4.

62、2.2 軸承選型 本設(shè)計(jì)中，多采用的是角接觸球軸承，套圈與球之間有接觸角，標(biāo)準(zhǔn)的接觸角為15、30和40，接觸角越大軸向負(fù)荷能力也越大，接觸角越小則越有利于高速旋轉(zhuǎn)?？梢酝瑫r(shí)承受徑向載荷及軸向載荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下正常工作。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因此，一般成對(duì)使用。 角接觸球軸承的校核： 根據(jù)軸上零件的受力，從而得到軸承的受力狀況，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行力的分析，經(jīng)查表，并代入公式： 得到，當(dāng)量動(dòng)載荷，式中，X、Y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 由滾動(dòng)軸承壽命的計(jì)算公式： 式中，為指數(shù)，對(duì)于球軸承，；對(duì)于滾子軸承，。從而得到軸承的使用壽命。 4.3 鍵的分類

63、及選用 4.3.1 鍵的分類 1平鍵聯(lián)接。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鍵的兩側(cè)面是工作面，它來(lái)傳遞扭矩，但不能承受軸向力，不能對(duì)軸上的零件起到軸向固定的作用。按鍵構(gòu)造分，有圓頭（A型0、方頭（B型）及單圓頭（C型）三種。鍵一般用抗拉強(qiáng)度δΒ≥MPa的碳鋼或精拔鋼制造，常用的材料為45號(hào)鋼。 2半圓鍵。鍵在槽中能繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂中鍵槽的斜度，工作時(shí)，其側(cè)面來(lái)傳遞扭矩。特點(diǎn)是：工藝性較好，裝配方便、尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。缺點(diǎn)是鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載聯(lián)接中。 3楔鍵聯(lián)接。工作時(shí)，*鍵的楔緊作用來(lái)傳遞扭矩，同時(shí)還可承

64、受單向的軸向載荷，對(duì)輪轂起到單向的軸向定位作用。它分為普通楔鍵及鉤頭楔鍵兩種。常用于一些低速、輕載和對(duì)傳動(dòng)精度要求不高的聯(lián)接中。 4切向鍵。工作時(shí)，*工作面上的擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力來(lái)傳遞扭矩。用一個(gè)切向鍵時(shí)，只能單間傳動(dòng)；有反轉(zhuǎn)要求時(shí)，必須用兩個(gè)切向鍵，常用于重型機(jī)械、直徑較粗的軸等場(chǎng)合。 4.3.2 鍵的選用 考慮到本系統(tǒng)受力不大，沒(méi)有軸向受力，不需要用鍵軸向固定，故決定采用平鍵連接。 5系統(tǒng)控制部分設(shè)計(jì) 5.1 控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 工作臺(tái)的控制系統(tǒng)一般是使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)為目的，包括高性能的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng)硬件和控制軟件。 工作臺(tái)的控制部分可分為4個(gè)部分：工作臺(tái)及其

65、感知器、環(huán)境、任務(wù)、控制器。工作臺(tái)是由各種機(jī)構(gòu)組成的裝置，它通過(guò)感知器的內(nèi)部傳感器實(shí)現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測(cè)和信息交互；環(huán)境即指工作臺(tái)所處的周圍環(huán)境；任務(wù)是指工作臺(tái)要完成的操作，它需要適當(dāng)?shù)某绦蛘Z(yǔ)言描述，并把它們存入控制機(jī)中，隨著系統(tǒng)的不同，任務(wù)的輸入可能是程序方式，或文字、圖形或聲音方式；控制器包括軟件和硬件兩大部分，相當(dāng)于工作臺(tái)的大腦，它以計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鬟\(yùn)行程序的方式來(lái)完成給定的任務(wù)。 控制系統(tǒng)的硬件一般包括3個(gè)部分： 感知部分 用來(lái)收集工作臺(tái)的內(nèi)部和外部的信息，如位置、速度、加速度傳感器可接受工作臺(tái)的本體狀態(tài)，而視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等傳感器可感受工作臺(tái)的工作環(huán)境的外部狀態(tài)。 控制裝

66、置 用來(lái)處理各種信息，完成控制過(guò)程，產(chǎn)生必要的控制指令，它包括計(jì)算機(jī)相應(yīng)的接口等。 驅(qū)動(dòng)部分 為了使工作臺(tái)完成操作及移動(dòng)功能，工作臺(tái)各關(guān)節(jié)可選用氣動(dòng)、液動(dòng)、電氣等方式驅(qū)動(dòng)。 5.2 PLC的選型 PLC種類較多，主要有西門(mén)子、三菱、歐姆龍、法奈克、施耐德等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門(mén)子、三菱、歐姆龍的PLC。根據(jù)確定的PLC點(diǎn)數(shù)：實(shí)際輸入點(diǎn)8點(diǎn)，實(shí)際輸出點(diǎn)22點(diǎn)，綜合對(duì)比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門(mén)子系列、OMRON系列中I/O點(diǎn)數(shù)為48點(diǎn)各型號(hào)的PLC的價(jià)格、性能、實(shí)用場(chǎng)合等各方面。本系統(tǒng)可選擇PLC型號(hào)為：FX2N—32M，合計(jì)總數(shù)32點(diǎn)—16點(diǎn)輸入，DC24V，32點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（mm）：2208790，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他PLC。 FX2N系列是FX系列PLC家族中比較先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自