【正文】 閱修正。 最后， 我要 衷心感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他們?cè)谥笇?dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我們無私的 關(guān)懷和耐心細(xì)致的指導(dǎo) 。 25 參考文獻(xiàn) [1]黎虎 . 基于 PLC和變頻器的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)門控制系統(tǒng) [J]. 電機(jī)技術(shù) . 2020 (4) [2]左建民 .液壓與氣壓傳動(dòng) (第四版 )[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [3]田勇，高長(zhǎng)銀 .液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [4]張利平 . 液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [5]SMC（中國(guó)）有限公司 . 現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng) 技術(shù) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [6]SMC Bert pneumaltcr 中文第 5 版， [7]周美蘭，周封，王岳宇 . PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)（第二版） [M].北京：科學(xué)出版社，2020 [8]田瑞庭 . 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 . ， 2020 [9]李寶仁 . 氣動(dòng)技術(shù) — 低成本綜合自動(dòng)化 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999. [10]戴勤 .PLC在氣動(dòng)機(jī)械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 .自動(dòng)化應(yīng)用 [J].2020第 4期 :3537 [11]徐江敏，孟慧亮，蘇石川 .漸開線斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，2020,35（ 11）： 3335 [12]沈鵬，李濱城，楊海陽(yáng) .基于 Matlab/Simulink 的干草壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真及動(dòng)態(tài)靜力分析 [J].制造業(yè)自動(dòng)化， 2020,32（ 11）： 9094 [13]萬啟超 ,巍和田 .Pro/ENGINEER Wildfire 結(jié)構(gòu)、熱、運(yùn)動(dòng)分析基礎(chǔ)與典型范例 [M].電子工業(yè)出版社 ， 2020,317339 [14]寧松， 黃小龍 .計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) [M].中國(guó)水利水電出版社 .2020 [15]曹巖 .曲面建模實(shí)例精 解 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 。但在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)不斷的去完 善此次設(shè)計(jì)。在 畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我除了學(xué)到許多專業(yè)知識(shí)外，還從導(dǎo)師身上學(xué)到對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神和一絲不茍的 求知 態(tài)度。希望在以后的學(xué)習(xí)中能得到更多的方法來解決氣壓傳動(dòng)的不足。 本次設(shè)計(jì)中改 變了以往大多數(shù)自動(dòng)門用電機(jī)控制的模式， 不再采用電動(dòng)機(jī)控制，而是采用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)來控制自動(dòng)門的開閉， 簡(jiǎn)化了自動(dòng)門的控制過程， 使自動(dòng)門的設(shè)計(jì)成本降低了 。當(dāng)氣缸完全 伸出時(shí)，使自動(dòng)門完全打開，門開啟時(shí)間為 10 秒， 10 秒之后，若光電傳感器未檢測(cè)到信號(hào)，氣缸開始縮回，縮回至最大位置時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)門的關(guān)閉。 7 設(shè)計(jì) 總結(jié) 設(shè)計(jì)完成了自動(dòng)門開閉氣動(dòng) 系統(tǒng) 理論 設(shè)計(jì)和仿真 要求。在 “ 測(cè)量結(jié)果 ” 對(duì)話框上使用 “ 圖形工具 ” 窗口，可以顯示測(cè)量結(jié)果的圖形及定義電動(dòng)機(jī)和力輪廓函數(shù)。進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)不需要考慮力和質(zhì)量，因此，不必為機(jī)構(gòu)指定質(zhì)量屬性。在 “ 規(guī)范 ” 下拉列表選擇速度， “ 模 ” 下拉列表選擇常數(shù)，并 選擇 轉(zhuǎn)速值 為 2； 完成上訴過程后單擊確定按鈕退出伺服電動(dòng)機(jī)定義。 在 Mechanism 中伺 服電機(jī)包括運(yùn)動(dòng)軸伺服電機(jī)和幾何伺服電機(jī)， 運(yùn)動(dòng)軸伺服電動(dòng)機(jī)用于建立某一方向上的明確定義的運(yùn)動(dòng)。然后在 “ 節(jié)圓 ” 欄中輸入直徑值，節(jié)圓的值為 mm120 ；在 “圖標(biāo)位置” 欄為節(jié)線選取一個(gè)偏移的位置量 ； 接著在 “ 齒條 ” 欄中 單擊 按鈕 選取一個(gè)平移運(yùn)動(dòng)軸，此運(yùn)動(dòng)軸為氣缸活塞的軸線 ； 其余按照相同的操作完成齒條的定義。 (1)連接設(shè)置 完成自動(dòng)門的 元 件裝配后，接下來是進(jìn)入機(jī)構(gòu)（ Mechanism）環(huán)境進(jìn)行連接設(shè)置，主要是對(duì)連接位置的設(shè)定、裝配的檢測(cè)及建立快照，其中連接位置可以再組件下完成，也可在機(jī)構(gòu)下重新設(shè)置。點(diǎn)擊 “ 打開 ” 選項(xiàng)，系統(tǒng) 將 彈出放置對(duì)話框，按系統(tǒng)自身 默認(rèn)的 “ 用戶定義 ” 、 “ 自動(dòng) ” 放置第一個(gè) 組 件，單擊確定按鈕即可；或者直接點(diǎn)擊右側(cè)插入元件按鈕 ，插入需要裝配的零件； (4)定義需要裝配的零件 之間的裝配約束關(guān)系并確定這 些 約束關(guān)系的定義，完成兩零件間的裝配 ，約束的確定可以保證每個(gè)組件之間具有正確的位置關(guān)系 ； (5)選擇 其他 需要裝配 的 自動(dòng)門 零件，在 系統(tǒng) 彈出的對(duì)話框中 選擇 “ 用戶定20 義 ” 和合適的裝配方式，單擊放置按鈕，依次選擇兩零件 將 要 配合的部分，即可將其裝配一起， 重復(fù)上述步驟，直到完全約束即可單擊確定按鈕，完成兩個(gè)零件的裝配； (6)重復(fù)上述步驟，依次裝配好各個(gè)單元， 裝配圖如圖 (8a)、 (8b)所示。 對(duì)自動(dòng)門 的主要部件進(jìn)行裝配的 大致過程如下所示。 自動(dòng)門主要部件的裝配 Pro/ENGINEER Wildfire 不僅提供了提供了強(qiáng)大的零件設(shè)計(jì) 工功能，同時(shí)也提供了 強(qiáng)大的零件裝配功能。 繪制 PLC 的硬件接線圖，如圖 6 所示。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分析等；也可用來檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的 其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。所以它由敏感元器件（感知元件）和轉(zhuǎn)換器件兩部分組成 。 4)在門打開后的 10 秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員通過自動(dòng)門時(shí)，光電傳感器 SE1檢測(cè)到信號(hào)，須重新開始等待 10 秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程，以保證人員安全通過。 (2)梯形圖程序 根據(jù) 自動(dòng)門的 控制要求 以及自動(dòng)門的開閉流程圖 3， 編寫 控制系統(tǒng)的 PLC程序 梯形圖，如圖 4 所示 。 圖 3 自動(dòng)門的開閉流程 程序設(shè)計(jì) (1)梯形圖語言 PLC 的梯形圖在形式上沿襲了傳統(tǒng)的繼電器 —接觸器控制圖，是在原繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。 (3)在關(guān)門過程中，當(dāng)有人員通過自動(dòng)門時(shí)，光電傳感器 SE1 檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，門立即停止關(guān)閉，并處在開啟狀態(tài)從而使人安全通過自動(dòng)門。其輸入點(diǎn)數(shù)為 16，輸出點(diǎn)數(shù)為 16，滿足控制要求，故不需要對(duì)控制單元進(jìn)行擴(kuò)展 [8] 。 其特點(diǎn)如下： (1)超小型尺寸，具有世界上最小的安裝面積，寬 25mm高 90mm長(zhǎng) 60mm； (2)輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜； (3)從 I/O 10 點(diǎn)到最大 I/O 128 點(diǎn)的選擇空間； (4)擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸入刷新階段。 (1)輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀 態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 PLC 的 配套齊全，功能完善，適用性能強(qiáng) ，可實(shí)現(xiàn)三電一體化，即電控、電儀、電傳一體化，一臺(tái)控制裝 置包括邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能三種功能，可以方便、靈活地適應(yīng)各種工業(yè)需要 。 據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示， 1987 年世界 PLC 的銷售額為 25 億美元，此后每年以 13 20%左右的速度遞增。但這一時(shí)期它主要用于順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（ programmable logic controller） 。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過 數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。設(shè)計(jì)中選 用 SMC(中國(guó) )有限公司生產(chǎn)的 排氣 節(jié)流閥，其型號(hào)為： SSFAS 08022 3 0 1 ?? 。 表 7 活塞的接頭形式 肘接頭 I 型單肘節(jié)頭 Y 型雙肘節(jié)頭 浮動(dòng)接頭 標(biāo)準(zhǔn)型 法蘭型 腳座型 浮動(dòng)接頭可避免工件與活塞軸向偏心的問題，故選用浮動(dòng)接頭的法蘭型。 本設(shè)計(jì)中氣缸選擇腳座型安裝形式。 (1)氣缸系列的選擇 SMC 氣缸的部分系列如表 5 所示 。 常用氣缸直徑、材料和壁厚的關(guān)系如表 4 所示 。 氣缸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 氣缸筒的的主要作用是提供壓縮空氣的儲(chǔ)存與膨脹空間及對(duì)活塞實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，從而通過活塞將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。d 根據(jù)氣缸的內(nèi)徑 D 的大小來選取。d 的確定可根據(jù)空氣流經(jīng)排氣口的速度 ][v 來計(jì)算，一般取 smv /25~10][ ? ，因而 。即 %)201( ????D ；經(jīng)圓整查表 2 可得氣缸的直徑為mm50?D ；活塞桿直徑 mm16?d ； (2)活塞的行程 L 9 活塞的行程 L 一般根據(jù)實(shí)際需要來確定，通常 L 的值取 D）（ 5~ 。 (1)氣缸的直徑 D 氣缸的直徑也就是氣缸的內(nèi)徑，可根據(jù)外負(fù)載 F 的大小來確定，當(dāng)氣源提供氣壓為 p 時(shí)，氣缸的內(nèi)徑 D 為 pFD ?4? （ 4— 1） 所求的 D 值，一般要提高 %20 再圓整到系列標(biāo)準(zhǔn)值。門與固定支座之間的摩擦因數(shù)為 ?? 。 本次設(shè)計(jì) 中需要使用氣缸活塞的往返運(yùn)動(dòng)來 控制門的自動(dòng)開閉，由于氣壓傳動(dòng)受負(fù)載的影響較大，為了實(shí)現(xiàn)門的平穩(wěn)開啟，所選用的氣缸需要 帶有 緩沖裝置 。 3)氣 —液阻尼缸 氣缸與液壓缸串聯(lián)，可控制氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度，并使其速度相對(duì)穩(wěn)定。 2)雙作用氣缸 雙作用氣缸的往返運(yùn)動(dòng)全靠壓縮空氣來完成。除幾種特殊氣缸外，普通氣缸其種類及結(jié)構(gòu)形式與液壓缸基本相同。 設(shè)計(jì)中選擇的氣動(dòng)元件都來自于 SMC(中國(guó) )有限公司生產(chǎn) 的 標(biāo)準(zhǔn) 氣動(dòng)元 件 。 4 氣動(dòng)系統(tǒng)的選擇 氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的工作原理完全相同，都是以密封容積中的受壓工作介質(zhì)來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。 但是氣壓傳動(dòng)也有自身6 的不足，空氣的可壓縮性較大，氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性和連續(xù)性較差，當(dāng)外載發(fā)生變化時(shí)，對(duì)工作速度的影響比較大；氣壓傳動(dòng)裝置工作時(shí)沒有潤(rùn)滑液，所以采用氣壓傳動(dòng)時(shí)一般都需要加油霧器裝置潤(rùn)滑，傳動(dòng)系統(tǒng)的噪聲較大，因此往往需要在系統(tǒng)中設(shè)置消聲裝置。 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 氣壓傳動(dòng)有許多其他傳動(dòng)方式所不具有 優(yōu) 點(diǎn)， 氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，空氣是取之不盡、用之不竭。 (3)控制元件又是用來控制壓縮空氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向等，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的元件。 典型的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)由氣源裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個(gè)部分組成。 自動(dòng)門的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2 所示。 圖 1 自動(dòng)門氣動(dòng)系統(tǒng)原理 A、 B—雙作用氣缸； 4—單 向節(jié)流閥 ； 6—二位四通 電磁換向閥 ； 8—消 聲 器； 9—?dú)獗茫?10—FRL 單元 。 氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)自動(dòng)門自動(dòng)開閉系統(tǒng)的組成、功能和控制要求，設(shè)計(jì)自動(dòng)門氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖，如圖 1 所示 。 (2)自動(dòng)門在開門位置停留 10 秒后，當(dāng)光電傳感器未檢查到信號(hào)時(shí)，電磁換向閥復(fù)位，氣缸縮回，從而自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門過程。 自動(dòng)門自動(dòng)開閉氣動(dòng)系統(tǒng)功能分析 (1)自動(dòng)控制方式 當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到有人或其他物體接近門口且門未打開或者檢測(cè)到已無人接近門口且門未關(guān)閉時(shí)， PLC 輸出信號(hào)控制氣缸活塞伸出或者保持活塞伸出狀態(tài)，從而使門處在開啟狀態(tài)。此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，便于檢測(cè)和維修。 (4)安全性能高：隨著用戶安全意識(shí)的不斷提高，安全性將成為生產(chǎn)商和用戶都非常注重的一項(xiàng)指標(biāo)，這也將是一項(xiàng)基本要求 [1] 。同時(shí)，由于價(jià)格普遍較低，使產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展受到嚴(yán)重的限 [1] 。 (3