门式拾放机构机电综合课程设计报告.docx

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门式拾放机构机电综合课程设计报告

目录

一、设计题目、工作原理和要求

1．设计题目……………………………………………2

2．工作原理……………………………………………2

3．控制要求……………………………………………3

二、机械装置的设计

装置的构成……………………………………………4

三、电气和气动系统设计

1．设计思想和方法……………………………………6

2．气动系统控制原理图………………………………7

3.继电器电路图………………………………………8

4.电气接线图…………………………………………9

5.使用器件说明………………………………………9

四、总结……………………………………………………11

主要参考文献………………………………………………12

一、设计题目、工作原理和要求

1.设计题目

门式拾放机构主要用于传动不同位置之间的工件以提高生产效率和减少人员的劳动强度，是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

在现代生产过程中，被广泛运用于自动生产线中。

拾放机构的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴的技术。

它更加促进了拾放机构的发展，使其能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

拾放机构虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险和抓举重物的力量比人手力大的特点。

因此，拾放机构已受到普遍重视，并越来越广泛地得到了应用。

此课程设计的教学目的是通过设计门式拾放机构的机电与气动控制系统，掌握气动和低压电器元件的工作原理和选择方法，并能应用相关知识设计基本的机-电-气控制系统。

2.工作原理：

门式拾放机构通过气缸控制实现工件在一个工位向另一个工位的传递。

具体动作过程是：

气爪安装在手臂上，手臂伸出下降到工件位置，气爪将工件夹住并带其一起上升，到位后停止上升，然后开始右移实现工件的位置转移，到位后手臂下降，气爪将工件放下。

手臂移动和气爪的动作都由气动控制实现。

门式拾放机构工作原理示意图如图1所示。

该机构由手臂升降气缸A、气爪开闭气缸B和横向移动无杆气缸C组成。

在初始状态，手臂在左端，A缸伸出，手臂下降，B缸伸出，气爪夹住工件；A缸缩回，手臂上升，C缸右移，手臂右移；A缸伸出，手臂下降，B缸缩回，气爪松开放下工件；A缸缩回，手臂上升，C缸左移，完成一个工作循环。

图1

3、控制要求：

控制程序流程图如图2所示

图2

该机构通常位于原点。

图中，ST1为下限位开关，ST2为上限位开关，ST3为右限位开关，ST4为左限位开关。

门式拾放机构的上下左右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。

电磁阀YA1控制机构下降，YA2负责夹紧工件，YA3使机构上升，YA4控制机构右移，YA5控制机构左移。

拾取工件时，先按下启动按钮SB1，门式拾放机构先由原点下降，碰到下限位开关ST1后，停止下降；夹紧电磁阀YA2动作将工件夹紧，为保证工件可靠夹紧，机构在该位置等待3s；待夹紧后，机械手开始上升，碰到上限位开关ST2后，停止上升，改向右移动；移到右限位开关ST3位置后，停止右移，改为下降，至碰到下限位开关ST1时，机构将工件松开，放在右工作台上，为确保可靠松开，机构在该位置停留2s；然后上升，碰到上限位开关后改为左移，回到原点，压在左限位开关ST4和上限位开关ST2上，各电磁阀均失电，机构停在原位。

再按下启动按钮时，又重复上述过程。

二.机械装置设计

zhua气动门式拾取装置外形图如图3所示

图3

机械部分的设计主要是简化设计，相对整个电气控制电路来说机械部分比较简单，主要由三个气缸和门式拾取机构的机座构成。

其核心是横向、纵向以及抓手部分的三个气缸。

在外部气动控制的作用下，实现下行——抓取——上行——右行——下行——放松——上行——左行这一工作循环。

整体三维模型如图4所示，正向二维视图如图5所示。

图4

图5

三.电气和气动系统设计

1．设计思想和方法

总体方案的选择和设计：

门式拾放机构的动作控制主要是对于行程控制，因此选择气动执行元件气缸实现拾放机构行程的驱动，这样既可以使机械系统的传动部分结构简单，而且总体方案的实施总也比较方便。

拾放机构的上下运行、左右运行都用行程开关对其运动行程进行检测和判断，并及时将检测结果反馈回去，从而实现动作的切换。

控制方式选择继电器控制也可以选择PLC控制，用PLC控制的一大显著优势是外端接线比较简单，而选择继电器控制则其外端接线会比较复杂。

由于气动实验室没有开放，同时也是从我们自身的电气基础知识的掌握情况出发，我们选择了较为复杂的继电器控制，用小灯的亮灭来代替电磁阀的工作，灯亮则电磁阀得电工作，灯灭则电磁阀失电不工作。

实施方案依据环境的不同要求而做出相应的调整。

2．气动系统控制原理图

图6

3、继电器电路图

图7

5、电气接线图

实验中用小灯泡的亮灭模拟电磁阀的得电与失电

图8

图9

6.使用器件说明

图10

试验中各种电器元器件的选择以及使用和注意事项

本实验使用的电气元器件主要有按钮、继电器、接近开关、变压器直流电源。

以按钮、继电器、接近开关为例说明元器件的使用及其注意事项。

（1）按钮的选择

按钮是各种机械设备控制操作需要的基础元件之一。

主要是用来短时接通或者断开小电流的控制电路。

主要包括带有常开触点的开机按钮、长闭触点的关机按钮和常开常闭触点的复合按钮等。

（2）继电器的选择

继电器属于自动控制电路，当输入的物理量达到规定值时，其输出电路被接通或者阻断的一种自动电器。

它们广泛应用于各种电气控制系统中，是现代自动控制系统中最基础的电气元件之一。

在继电器的使用过程中要特别注意其交直流之分以及工作电压的大小。

（3）接近开关的选择

接近开关使用时应注意：

接近开关应放置在与被测物体规定的距离之内，避免因为距离过大检测不到信号。

四、总结

在为期3周的课程设计里，我们主要从事门式拾取机构的机械部分的设计、电路设计，然后确定最终的电路方案，进实验室进行搭线、模拟。

从方案的确立到最终完成方案的运行，我们遇到了很多问题，尤其是在电路设计以及线路搭接方面。

由于我们对于电方面的知识的了解以及运用远远不如自动化专业的同学掌握的那么牢固并运用得那么熟练，我们在电路方面的工作进程比较缓慢。

在老师的悉心指导和同学的帮助以及小组成员的协作下对已经初步确立的电路方案进行了一次次的修改和优化，最终找到更优方案进行搭接、模拟、测试。

此次课程设计我们小组设计的是门式拾放机构，其作用主要用于转移不同位置之间的工件以提高生产效率和减少人员的劳动强度，该机构结构简单，广泛应用与包装生产线、工件在不同工位之间的传递等工业生产场合。

以往的设计比如机械设计课程设计是纯机械的内容，电子工艺实习是纯粹电的工作，而机电一体化是当今机械行业的发展趋势，此次的实习真正的把机械与电、气等相结合起来，将不同学科的实习融入到一起，加强了学科之间的关联性，增强了我们跨越学科知识发挥各门学科知识优势的能力，这个过程中我们收获了很多。

此次训练的控制系统充分利用了电、气动控制，实现了拾放机构的机电综合设计，完成了对拾放机构的控制，达到了设计目的。

这次设计的电气控制拾放机构的内容主要包括以下方面：

结构简化了的机械三维图和二维图、精简的系统接线图、继电器电路图、外部接线图、拾放工作工序图；完成了外部接气动控制的设计及连接，经过调试后完成了拾放系统到外接的一体化设计。

在设计中运用所学的理论知识，进行拾放运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新性设计，提高了将理论知识应用于工程实际的能力、分析问题与解决问题的能力。

综合运用了所学知识，将理论与实际相结合，加深了对所学理论知识的认识。

此次课程设计，有利于培养分析和解决问题的能力，达到综合训练的目的。

经过此次课程设计，系统的将大学所学的知识充分应用起来，学会解决机械工程中的实际问题，巩固所学知识，提高创新能力，为以后步入工作打下一定的基础。

总的来说整个课程设计过程是充实而忙碌的。

本次课程设计让我对机电系统综合设计有了更深入的了解，实习中遇到了许多书本上没有的问题，激发了我们运用不用的只是来解决问题的潜能，培养了我们自主学习、运用只是解决问题的能力。

学习不能死读书，不能只读书上表面的东西只是记住树上的理论而已，学习就要搞明白原理，知道为什么会这样，还要知道这些理论和概念会运用在什么场合，要结合实际来学习，而这次实验暴露了我很多问题，其实这跟我们以前学习方式有关，好多时候我们是被动学习而不是主动获取知识，我们的学习缺少了思考这一环节，这才导致我们在实习中遇到很多问题，这也充分说明在大学里学的不是知识，而是一种叫做自学的能力。

这次实习给了我很大的触动，我将重新审视我的学习方式，这为我在单位实习工作也有很大的帮助。

此次课程设计以小组为单位，整个课程设计的完成需要大家的通力合作。

只有通过团队合作，每个组员发挥自己的所长，为团队贡献自己的力量，互相弥补彼此的不足，遇到问题大家一起商量讨论，找到解决方案，齐心协力克服苦难，这样才能保证设计任务按期顺利完成。

培养团队合作的精神也为我们在将来的职业生涯中处理好自己的人际关系，加强团队意识等有一定的锻炼的作用。

团队合作让我们受益良多，在每一次的合作中都能有新的收获，我们要认真总结多加注意，为以后步入社会步入职场做好充分准备。

现在，这次的课程设计顺利完成，其间得到x老师的悉心指导和耐心的讲解，使我们在设计过程中所遇到的问题得以解决并最终完成设计任务。

在此，对x老师的辛勤指导表示感谢，同时，谢谢小组成员的配合以及其他同学的帮助和提出的宝贵意见与建议。

主要参考文献

1．孙玉秋，齐元胜，赵吉斌.机电系统综合课程设计指导书[M].北京：

北京印刷学院，2005年；

2．王积伟，章宏甲，黄谊.液压与气动传动[M].北京：

机械工程出版社，2005；

3.郑星钟.机电传动控制[M].湖北：

华中科技大学出版社，2008；

4.林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京高等教育出版社,1994.

5.丁继斌、封士彩，《机械系统设计及其控制技术》[M].化学工业出版社

6.郁建平.《机电综合实践》[M].科学技术出版社

7.郑洪生.《气动传动》[M].机械工业出版社.1998.