【正文】 泛應(yīng)用于糧油、食品、飲料、果品等的裝卸生產(chǎn)線上。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 2 第一章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)題目及要求 本次設(shè)計(jì)題目為“飲料生產(chǎn)線自動裝卸機(jī)”。在裝卸機(jī)設(shè)計(jì)中，要求結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，結(jié)合電 子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝卸機(jī)的自動控制。此設(shè)計(jì)運(yùn)用于飲料生產(chǎn)線裝卸任務(wù)，裝卸動作快捷方便，在實(shí)際生產(chǎn)中可節(jié)約勞動成本，并可大幅度提高生產(chǎn)效率。 裝卸機(jī)的發(fā)展 裝卸機(jī)是為車、船或其他設(shè)備進(jìn)行裝卸作業(yè)的 物料搬運(yùn)機(jī)械 ，因此其本身也可稱為搬運(yùn)機(jī)，其特點(diǎn)是能自行取物。 早期，人們一般用各種 起重機(jī) 和 輸送機(jī) 來完成裝卸工作。隨著裝卸作業(yè)量的不斷增大，逐漸出現(xiàn)了能自行取物的裝卸機(jī)械。 19世紀(jì)初，出現(xiàn)了單斗裝載機(jī)。 19世紀(jì)中葉出現(xiàn)了裝有履帶運(yùn)行裝置的無軌式裝卸機(jī)械。 20 世紀(jì) 20年代出現(xiàn)了 翻車機(jī) 和蟹耙式裝載機(jī)。第二次世界大戰(zhàn)后，集 裝箱運(yùn)輸?shù)玫桨l(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了集裝箱運(yùn)載橋和集裝箱龍門起重機(jī)。 起升車輛 在裝卸工作中起著日益重要的作用。盡管如此，在一些裝卸作業(yè)量不大的地方仍然使用起重機(jī)或輸送機(jī)來完成裝卸工作。從這一點(diǎn)上說，要把裝卸機(jī)械與起重機(jī)、輸送機(jī)和 搬運(yùn)車輛 截然分開是很困難的。 裝卸機(jī)械按裝卸的物料不同可分為 散狀物料 裝卸機(jī)械和成件物品裝卸機(jī)械。按結(jié)構(gòu)型式可分為固定式和運(yùn)行式兩類，運(yùn)行式的又分有軌式和無軌式兩種。 裝卸系統(tǒng)分類圖如圖 所示： 圖 裝卸系統(tǒng)分類圖 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 3 裝卸原則 （ 1）盡量不進(jìn)行裝卸 因?yàn)檠b卸作業(yè)本身并不產(chǎn) 生價值。但是，如果進(jìn)行了不適當(dāng)?shù)难b卸作業(yè)，就可能造成商品的破損，或使商品受到污染。因此，盡力排除無意義的作業(yè)，是理所當(dāng)然的。盡量減少裝卸次數(shù)，以及盡可能地縮短搬運(yùn)距離等，所起的作用也是很大的。因?yàn)檠b卸作業(yè)不僅要花費(fèi)人力和物力，增加費(fèi)用，還會使流通速度放慢。如果多增加一次裝卸， 費(fèi)用 也就相應(yīng)地增加一次，同時還增加了商品污損、破壞、丟失、消耗的機(jī)會。 （ 2）裝卸的連續(xù)性 是指兩處以上的裝卸作業(yè)要配合好。進(jìn)行裝卸作業(yè)時，為了不使連續(xù)的各種作業(yè)中途停頓，而能 協(xié)調(diào) 地進(jìn)行，整理其作業(yè)流程是很必要的。因此，進(jìn)行 流程 分析 ，對商品的流動進(jìn)行分析，使經(jīng)常相關(guān)的作業(yè)配合在一起，也是很必要的。如把商品裝到汽車或鐵路貨車上，或把商品送往倉庫進(jìn)行保管時，應(yīng)當(dāng)考慮合理取卸，或出庫的方便。所以某一次的裝卸作業(yè)，某一個裝卸動作，有必要考慮下一步的裝卸而有計(jì)劃地進(jìn)行。要使一系列的裝卸作業(yè)順利地進(jìn)行，作業(yè)動作的順序、作業(yè)動作的組合或裝卸機(jī)械的選擇及運(yùn)用是很重要的。 （ 3）減輕人力裝卸 就是把人的 體力勞動 改為機(jī)械化勞動。在不得已的情況下，非依靠人力不可時，盡可能不要讓搬運(yùn)距離太遠(yuǎn)。關(guān)于減輕人力裝卸問題，主要是在減輕體力勞動、縮短勞動時 間、防止成本上升、勞動安全衛(wèi)生等方面推進(jìn)省力化、自動化。 （ 4）提高搬運(yùn)靈活性 物流過程中，常須將暫時存放的物品，再次搬運(yùn)。從便于經(jīng)常發(fā)生的搬運(yùn)作業(yè)考慮，物品的堆放方法是很重要的，這種使于移動的程度，被稱之為 搬運(yùn)靈活性 . 衡量商品堆存形態(tài)的 搬運(yùn)靈活性 ，用靈活性指數(shù)表示。一般將靈活性指數(shù)分為五個等級，即：散堆于地面上為 o級；裝入箱內(nèi)為 1級；裝在貨盤或墊板上為 2 級；裝在車臺上為 3級；裝在輸送帶上為 4級。 （ 5）把商品整理為一定單位 就是把商品匯集成一定單位數(shù)量，然后再進(jìn)行裝卸，即可避免損壞 、消耗、丟失、又容易查點(diǎn)數(shù)量，而且最大的優(yōu)點(diǎn)在于使裝卸、搬運(yùn)的單位加大，使機(jī)械瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 4 裝卸成為可能，以及使裝卸、搬運(yùn)的靈活性好等。這種方式是把商品裝在 托盤 、集裝箱 和搬運(yùn)器具中原封不動地裝卸、搬運(yùn)，進(jìn)行輸送、保管。 （ 6）從物流整體的角度考慮 在整個物流過程中，要從 運(yùn)輸 、 儲存 、保管、 包裝 與裝卸的關(guān)系來考慮。裝卸要適合運(yùn)輸、 儲存保管 的規(guī)模，即裝卸要起著支持并提高運(yùn)輸、儲存保管能力、效率的作用，而不是起阻礙的作用。對于商品的包裝來說也是一樣的，過去是以裝卸為前提進(jìn)行的 包裝，要運(yùn)進(jìn)許多不必要的包裝 材料 ，現(xiàn)在采用集合包裝，不僅可以減少包裝材料，同時也省去了許多徒勞的運(yùn)輸。 本章小結(jié) 本章內(nèi)容明確了本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)，并且對自動裝卸機(jī)的來歷和發(fā)展作了相關(guān)概括，對裝卸機(jī)按不同方式進(jìn)行了分類，對裝卸原則從多個層次進(jìn)行了簡要分析，同時也是對之后的設(shè)計(jì)鋪墊了基石。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動裝卸機(jī)總體設(shè)計(jì) 5 第二章 自動裝卸機(jī)總體設(shè)計(jì) 工作內(nèi)容與環(huán)境分析 傳輸飲料使用的傳送帶將飲料排成 5 列傳輸，傳輸過來的飲料將由自動裝卸機(jī)整齊排放在薄鐵板上，薄鐵板由傳輸履帶傳送，為使下一流程運(yùn)輸?shù)姆奖?，?yīng)在薄鐵板下放置托盤，每個托盤上疊放 5 張薄鐵板，外部設(shè)備還 應(yīng)配備傳感器計(jì)數(shù)器等。 所設(shè)計(jì)的自動裝卸機(jī)抓瓶采用氣夾式，配有 100 個抓瓶器，以 50 個抓瓶器排列成 10179。 5 固定為一個整體，機(jī)器一次可夾持 100 瓶飲料，將 100 瓶飲料按10179。 10 排放于薄鐵板上，再在所放置后的 100 瓶飲料上蓋一張薄鐵板，然后繼續(xù)放 100 瓶飲料在此薄鐵板上，總共疊放 5層為機(jī)器的一個運(yùn)動周期，然后由傳輸履帶運(yùn)走后再循環(huán)。工作環(huán)境圖如圖 所示： (a)工作環(huán)境三維圖 （ b）工作環(huán)境平面俯視圖 圖 工作環(huán)境圖 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動裝卸機(jī)總體設(shè)計(jì) 6 整體構(gòu)思 根據(jù)工作環(huán)境圖，本文設(shè)計(jì)的自動裝卸機(jī)安裝時將橫跨兩傳 輸帶安裝，整體外形結(jié)構(gòu)呈方體，類似如圖 ： 圖 裝卸機(jī)外形結(jié)構(gòu) 自動裝卸機(jī)系統(tǒng)主要功能單元包括有動力單元，傳動單元，執(zhí)行單元，控制單元，檢測與反饋單元等。 動力單元：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)電動機(jī)額定功率為 ，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，可選用電動機(jī)型號為 :YZR132M26。 傳動單元：機(jī)器主要傳動以機(jī)械傳動，其中包括齒輪傳動，蝸桿蝸輪傳動，槽輪機(jī)構(gòu)傳動等。機(jī)器附加傳動有電氣傳動。 執(zhí)行單元：機(jī)器主要執(zhí)行工作分兩種，一是將傳動帶輸入過來的瓶裝飲料排放于另一傳輸履帶運(yùn)來的薄鐵板上，第二是將薄鐵板有序疊放 于已放好的飲料瓶上。夾緊力主要由電氣裝置提供。 控制單元：自動裝卸機(jī)控制由操作人員提前輸入機(jī)器執(zhí)行件運(yùn)動程序，機(jī)器CPU 本身具有記憶功能，可自行按照給定的程序執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動步驟。 檢測與反饋單元：機(jī)器運(yùn)動系統(tǒng)的檢測與反饋主要由單片機(jī)以及各種傳感器等元件，當(dāng)檢測到有問題時，信息將自動反饋給機(jī)器 CPU，機(jī)器會及時發(fā)出指令解決問題，當(dāng)機(jī)器本身不能解決問題時候，會立即停機(jī)并發(fā)出警報(bào)，再由操作人員來處理。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 自動裝卸機(jī)總體設(shè)計(jì) 7 總體尺寸設(shè)計(jì) 測得飲料瓶直徑和高度分別約為： d=60mm， h=220mm。 設(shè)薄鐵板厚度為 3mm，形狀為 正方形，邊長為 700mm。設(shè)相鄰兩薄鐵板距離為 300mm。 設(shè)飲料傳輸帶上表面距離地面 1000mm，則傳輸帶上飲料瓶蓋處距離地面的距離為 1220mm。 設(shè)薄鐵板傳輸履帶上表面距離地面 300mm，托盤高度為 150mm，則氣夾頭最低位置距地面高度為 300+150+3+220=673mm，氣夾頭最高位置距地面高度為 673+（ 220+3）179。 4=1529mm。為使產(chǎn)品實(shí)用范圍更廣，設(shè)計(jì)其氣夾頭最低位置距地面500mm，最高位置距地面 1700mm。 設(shè)飲料傳輸帶寬度為 350mm，薄鐵板傳輸履帶寬度為 550mm，兩傳輸帶 水平距離為 500mm，則氣夾頭橫向水平移動距離為（ 350+550） /2+500=950mm。 根據(jù)各個前提要求，初設(shè)裝卸機(jī)整體尺寸為：長 2200mm，寬 2021mm，高2100mm。設(shè)備約重 2021kg。 本章小結(jié) 本章主要介紹了此設(shè)計(jì)的自動裝卸機(jī)在飲料生產(chǎn)線中的工作環(huán)境分析，確定了外部相關(guān)設(shè)備，以及其空間結(jié)構(gòu)布局。本章還對裝卸機(jī)工作內(nèi)容進(jìn)行了簡要概括，分析了裝卸機(jī)整體外形和主要功能單元，最后對裝卸機(jī)的總體結(jié)構(gòu)尺寸作了計(jì)算和確定。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 運(yùn)動及結(jié)構(gòu)分析 8 第三章 運(yùn)動及結(jié)構(gòu)分析 飲料瓶搬運(yùn) 飲料瓶的抓取 與搬運(yùn)工作由兩個可實(shí)現(xiàn)固定相對運(yùn)動的機(jī)械手執(zhí)行，每個機(jī)械手下面安裝一個集成板，集成板上整齊排列 10179。 5 共 50 個抓瓶器，以此實(shí)現(xiàn)每次抓 100 個飲料瓶的設(shè)計(jì)。 機(jī)械手分為水平方向運(yùn)動和垂直方向運(yùn)動兩種。 機(jī)械手水平方向運(yùn)動分析 （ a）機(jī)械手水平位置圖 （ b）機(jī)械手水平運(yùn)動圖 圖 機(jī)械手水平位置及運(yùn)動圖 如圖 （ a）所示，機(jī)械手每次執(zhí)行抓取任務(wù)，便從飲料傳輸帶上將 100瓶飲料移置薄鐵板上，圖中黑點(diǎn)位置為機(jī)械手旋轉(zhuǎn)中心位置，深線框?yàn)榘惭b 抓瓶器的集成板。機(jī)械手水平運(yùn)動圖見圖 （ b），兩機(jī)械手初始位置為 A、 B 兩點(diǎn)，兩機(jī)械手水平方向先同時向兩邊移動，到達(dá)指定位置后，再同時沿順時針方向轉(zhuǎn)動 90176。，再并行向薄鐵板方向移動，當(dāng)移動到指定位置后，再水平相對方向移動至 A′、 B′兩點(diǎn)，執(zhí)行完一次飲料搬運(yùn)后，兩機(jī)械手再沿原路返回，旋轉(zhuǎn)位置處依然沿順時針方向轉(zhuǎn)動 90176。 機(jī)械手的平行移動采用滑軌機(jī)構(gòu)，控制兩機(jī)械手的同向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動采用雙圓銷槽輪機(jī)構(gòu)（圖 所示），當(dāng)主動撥盤逆時針方向轉(zhuǎn)動 180176。，從動槽輪將順時針方向轉(zhuǎn)動 90176。采用雙圓銷槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可使 兩個相對轉(zhuǎn)動的機(jī)械手轉(zhuǎn)動時候具有較高的同步性，并且運(yùn)動傳輸簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 運(yùn)動及結(jié)構(gòu)分析 9 圖 雙圓銷槽輪機(jī)構(gòu) 機(jī)械手垂直方向運(yùn)動分析 機(jī)械手在執(zhí)行抓瓶工作時，先將飲料瓶從飲料輸入傳送帶上提起，在機(jī)器運(yùn)動速度能滿足生產(chǎn)要求的前提下，為了使運(yùn)動簡單化，機(jī)械手每次將飲料提起后，直接垂直上升到極限高度，再水平運(yùn)動到薄鐵板上方，然后將飲料瓶放置在薄鐵板上，完成其一次裝卸搬運(yùn)工作。當(dāng)這種運(yùn)動方式不能滿足生產(chǎn)要求時，再采取尋求更短路徑，從而來提高生產(chǎn)效率。機(jī)械手垂直方向運(yùn)動圖如圖 所示： 圖 機(jī)械手垂直運(yùn)動圖 機(jī)械手垂直方向運(yùn)動機(jī)構(gòu)采用升降機(jī)構(gòu)，如圖 所示： 圖 升降機(jī)構(gòu) 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 運(yùn)動及結(jié)構(gòu)分析 10 機(jī)械手空間結(jié)構(gòu)布局如圖 所示： 圖 飲料搬運(yùn)機(jī)械手空間結(jié)構(gòu)布局圖 薄鐵板搬運(yùn) 薄鐵板的運(yùn)輸，與飲料運(yùn)輸一樣采用滑軌機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)完成水平與垂直的運(yùn)動，其機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖見圖 ： 圖 薄鐵板搬運(yùn)機(jī)械手空間結(jié)構(gòu)布局圖 圖中設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)角，目的是為了防止薄鐵板搬運(yùn)機(jī)械手與飲料搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動路徑有重合，由此設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)角，也可使機(jī)械手的運(yùn)動更簡單。 薄鐵板的抓取采用 4個方形布 置在機(jī)械手下方的氣動真空吸盤完成。 飲料搬運(yùn)機(jī)械手與薄鐵板搬運(yùn)機(jī)械手的垂直運(yùn)動高度均由光電傳感器檢測控制。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 運(yùn)動及結(jié)構(gòu)分析 11 本章小結(jié) 本章主要對裝卸機(jī)主要執(zhí)行件的運(yùn)動形式進(jìn)行了分析，對飲料搬運(yùn)機(jī)械手和薄鐵板搬運(yùn)機(jī)械手分別從水平方向和垂直方向的運(yùn)動路徑進(jìn)行了分析，并對各種運(yùn)動形式與路徑設(shè)計(jì)了相應(yīng)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，再對各個機(jī)構(gòu)換了相關(guān)的平面圖和空間三維圖，方便更好理解機(jī)器執(zhí)行件的運(yùn)動原理。 瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 氣動裝置設(shè)計(jì) 12 第四章 氣動裝置設(shè)計(jì) 氣動傳動概述 氣動傳動就是以壓縮空氣為動力源，帶動機(jī)械完成伸縮或旋轉(zhuǎn)動作。因?yàn)槭抢每諝饩哂?壓縮性的特點(diǎn)，吸入空氣壓縮儲存，空氣便像彈簧一樣具有了彈力，然后用控制元件控制其方向，帶動執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)與伸縮。從大氣中吸入多少空氣就會排出多少到大氣中，不會產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，也不會消耗污染空氣的任何成分，另外氣體的粘性較液體要小，所以說流動速度快，所以說主要特點(diǎn)便是節(jié)能環(huán)保。 氣動傳動系統(tǒng)特點(diǎn) （ 1） 氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護(hù)簡單。壓力等級低、使用安全相對液壓系統(tǒng)安全一些。 （ 2） 工作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，但電能消耗較大，能源轉(zhuǎn)換率很低，初期成本較低，但使用成本 較高。 （ 3） 輸