【導(dǎo)讀】（一）.方案一----------------------------------------------------------------------------6. 二．機(jī)械結(jié)構(gòu)的計(jì)算------------------------------------------------------------------------7. （二）.碎渣牙輪及碎渣座的計(jì)算---------------------------------------------------9. （三）.工作軸磨齒----------------------------------------------------------------------11. （四）.受剪螺栓-------------------------------------------------------------------------13. （五）.磨齒的計(jì)算----------------------------------------------------------------------14. （七）.焊接強(qiáng)度的計(jì)算----------------------------------------------------------------16. （八）.軸的計(jì)算-------------------------------------------------------------------------17. （十）.齒輪輪齒的計(jì)算----------------------------------------------------------------20. （十一）.大齒輪輪轂的計(jì)算----------------------------------------------------------21. （十二）.彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算-------------------------------------------------------21. （十三）.成型軸的表面擠壓應(yīng)力的計(jì)算-------------------------------------------22. （十四）.小齒輪軸鍵的選擇----------------------------------------------------------22. （十五）.間隔環(huán)尺寸的確定----------------------------------------------------------23. （十六）.軸承座固定螺栓的計(jì)算----------------------------------------------------24. （十七）.花鍵軸的計(jì)算----------------------------------------------------------------25. （十八）.軸承座的設(shè)計(jì)及其計(jì)算----------------------------------------------------26. （十九）.軸承的潤(rùn)滑-------------------------------------------------------------------27如需。轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是獨(dú)自一人可以完成的,還需要各方面。3)著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。學(xué)位申請(qǐng)者如果能通過規(guī)定的課程考試，而論文的審查和答辯合格，那么就給予學(xué)位。程考試通過了，但論文在答辯時(shí)被評(píng)為不合格，那么就不會(huì)授予他學(xué)位。

　　

【正文】 較高，是單片機(jī)系統(tǒng)的 2— 3 倍。但是，從整體上說， PLC 的性能價(jià)格比是令人滿意的。 5 PLC 的分類 PLC 的種類很多，其實(shí)現(xiàn)的功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外型等方面均存在較大差異 。因此， PLC 的分類沒有一個(gè)嚴(yán)格統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而是按照結(jié)構(gòu)形式、控制規(guī)模、實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行大致地分類。 1．按結(jié)構(gòu)形式分類 34 PLC 按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。整體式 PLC 外觀上是一個(gè)長(zhǎng)方形箱體，又稱為箱式 PLC。組合式 PLC 在硬件構(gòu)成上具有較高的靈活性，其模塊可以像拼積木似的進(jìn)行組合，構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的 PLC，因此這種 PLC又稱為積木式 PLC。 (1)整體式 PLC：整體式 PLC 的 CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出安裝在同一個(gè)機(jī)體內(nèi)，如立石公司的 C20P、 C40P 等。這種結(jié) 構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，價(jià)格低，輸入輸出路數(shù)固定，實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，靈活性較低。 (2)組合式 PLC：組合式 PLC 為總線結(jié)構(gòu)。其總線做成總線板、上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè) PLC 模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。 PLC 的 CPU、存儲(chǔ)器和電源等做成一個(gè)模塊，該模塊在總線板上的安裝位置一般來說是固定的，而且該模塊也是構(gòu)成組合式 PLC 所必需的。其他的模塊可根據(jù) PLC 的控制規(guī)模、實(shí)現(xiàn)的功能選取，安裝在總線板的其他任一總線槽上。組合式 PLC 安裝完成后，需進(jìn)行登記，使 PLC對(duì)安裝在各總 線槽上的模塊進(jìn)行確認(rèn)。組合式 PLC 的總線板又稱為基板。組合式 PLC的特點(diǎn)是構(gòu)成靈活性較高，可構(gòu)成具有不同控制規(guī)模相功能的 PLC；價(jià)格較高。 2．按控制規(guī)模分類 輸入輸出的總路數(shù)，又稱為 I/O 點(diǎn)數(shù)，是表征 PLC 控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此按控制規(guī)模對(duì) PLC 分類時(shí)，可根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型 PLC。 (1)小型 PLC： I/O 點(diǎn)數(shù)較少 ,在 256 點(diǎn)以下的 PLC。 (2)中型 PLC： I/O 點(diǎn)數(shù)較多 ,在 256 點(diǎn)以上、 2048 點(diǎn)以下的 PLC。 (3)大型 PLC： I/O點(diǎn)數(shù)較多，在 2048 點(diǎn)以上的 PLC。 3．按實(shí)現(xiàn)的功能分類 按照 PLC 所能實(shí)現(xiàn)的功能的不同，可以把 PLC 大致地分為低檔、中檔和高檔機(jī)三類。 (1)低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、自診、監(jiān)控等基本功能，還具有— 定的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通訊、遠(yuǎn)程和模擬量處理功能。 (2)中檔機(jī)：除具有低擋機(jī)的功能外，還具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送相比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程、通訊、子程序、中斷處理棚回路控制功能。 (3)高檔機(jī)：除具有中檔機(jī)酌功能外，還具有帶符號(hào)數(shù)的算術(shù)運(yùn)算、矩 陣運(yùn)算。函數(shù)、表格、 CRT 顯示、打印機(jī)打印等功能。 一般地，低檔機(jī)多為小型 PLC，采用整體式結(jié)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型 PLC,其中小型 PLC多采用整體式結(jié)構(gòu) ,中型和大型 PLC采用組合式結(jié)構(gòu)；高檔機(jī)多為大型 PLC 采用組合式結(jié)構(gòu)。目前，在國(guó)內(nèi)工業(yè)控制中應(yīng)用最廣泛的是中、低檔機(jī)。 6 PLC 的應(yīng)用范圍 日前，在冶金、化工、機(jī)械、電子、電力、輕工、建筑建材、交通等幾乎所有的工業(yè)控制過程均可用 PLC 實(shí)現(xiàn)。但是，不同檔次的 PLC 又有其不同的應(yīng)用范圍。低檔小型PLC 可廣泛地代替繼電器控制線路，進(jìn)行邏輯控制 ,適用于開關(guān) 量較多，沒有或只有很少幾路模擬量的場(chǎng)合，如行車的自動(dòng)控制等。中擋 PLC 可廣泛應(yīng)用于具有較多開關(guān)量，少量模擬量的場(chǎng)合，如自動(dòng)加工機(jī)床等。高檔 PLC 適用于具有大量開關(guān)量和模擬量的場(chǎng)合，如化工生產(chǎn)過程等。 7 可編程控制器的工作方式 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)， CPU 就要執(zhí)行用戶程序中的操作。但是 CPU 不可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作，只能分時(shí)地一個(gè)操作一個(gè)操作地執(zhí)行。 PLC利用系統(tǒng)軟件在其內(nèi)部建立了輸入輸出映像區(qū)，當(dāng) PLC 的 CPU 執(zhí)行用戶程序時(shí)．從輸入映像區(qū)中讀取軸入信號(hào)的狀態(tài)，進(jìn)行相 35 應(yīng)的操作。當(dāng) CPU 執(zhí)行完第一個(gè)操作后，將操作結(jié)果送 到輸出映像區(qū)，然后再執(zhí)行第二個(gè)操作，操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)。在程序執(zhí)行過程中， PLC并不讀取輸入信號(hào)的真正狀態(tài)，執(zhí)行結(jié)果也并沒有輸出到 PLC 外部。只有當(dāng)程序執(zhí)行到結(jié)束指令 (END)時(shí)，將輸出映像區(qū)中執(zhí)行結(jié)果向 PLC 外部輸出一次，將輸入信號(hào)的狀態(tài)讀取一次送別輸入映像區(qū)。對(duì)輸入輸出信號(hào)的這一操作過程稱為 I/O 刷新。 I/O 刷新完成后， CPU再從用戶程序的第一條指今開始 ,進(jìn)行下一次程序執(zhí)行。 PIC 的這種工作方式被稱為掃描方式。由于 PLC 在執(zhí)行用戶程序過程中不對(duì) I/O 信號(hào)進(jìn)行讀入和輸出，只在程序執(zhí)行完 — 遍后進(jìn)行 I/O 創(chuàng)新 ,所以從外觀上看，用戶程序好像是同時(shí)執(zhí)行的。但是，如果程序中有兩個(gè)操作相互用到對(duì)方的操作結(jié)果，那么前一個(gè)操作所用到的是后 — 個(gè)操作在上一次執(zhí)行程序時(shí)的結(jié)果，后面 — 個(gè)操作用到的是前一個(gè)操作當(dāng)次的執(zhí)行結(jié)果。如果程序中兩個(gè)操作相互用不到對(duì)方的操作結(jié)果，那么這兩個(gè)操作的程序在整個(gè)用戶程序中的相對(duì)位置是無 關(guān)緊要的。圖 顯示的是 C200H 型 PLC CPU 工作流程圖。圖 顯示的是三菱 PLC系統(tǒng)工作流程圖。 圖 36 圖 C200H 型 PLC CPU 工作流程圖 37 (二 ). PLC 機(jī)型的選擇與控制： 的選型 選用 型（繼電器輸出）00114 ?? MRF X O S 輸入點(diǎn)數(shù) 8，輸出點(diǎn)數(shù) 6，輸入電壓 AC250V 或 DC30V 以下。輸入輸出均為開關(guān)量。 I/O 分配表 輸入 過流過壓及欠壓信號(hào)緊急停止信號(hào)啟動(dòng)信號(hào))()()(22110SBXSBXSBX O 輸入 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn)10YY 正常工作指示燈報(bào)警燈斷開主回路432YYY 2 PLC 控制面版圖： 38 圖 3 梯形圖： 圖 4 指令表： 0 LD X0 8 ANI M1 1 OR Y2 9 ANI X2 2 ANI X1 10 OUT T0 39 3 OR Y0 11 K 10 4 OR Y1 12 LD T0 5 OUT Y2 13 OR Y5 6 LD Y2 14 ANI X1 7 ANI X1 15 ANI M1 16 ANI X2 36 LD X2 17 OUT Y5 37 OR M0 18 LD Y5 38 ANI T0 19 ORI M0 39 OUT M0 20 ANI Y3 40 LD M0 21 ANI Y1 41 ANI X2 22 ANI X2 42 OUT T0 23 ANI X1 43 K 100 24 ANI M1 44 LD X0 25 OUT Y0 45 RST C10 26 OUT Y4 46 LD X2 27 LD X2 47 OUT C10 28 OR Y1 48 K 2 29 ANI Y3 49 LD C10 30 ANI Y0 50 OUT Y3 31 ANI X0 51 OUT M1 32 ANI X1 33 AND M0 34 ANI M1 35 OUT Y1 5 電機(jī)的選型及其計(jì)算： 由設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的電機(jī) 轉(zhuǎn)速 1440r/ 要求。但因啟動(dòng)時(shí)慣性較大。故選高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)（繞線式）。 型號(hào)： YQ, Y— 132M4 △ 接法 額定電流 (4 級(jí) ) 效率 87% 功率因數(shù) 電壓 380V 溫升 75176。 ??? 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定電流堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 中心高 132mm 地腳孔距離：軸向 178mm 橫向 216mm. 軸徑 38mm 軸伸長(zhǎng) 80mm. 鍵槽寬 10mm 長(zhǎng) 515mm 寬 345mm 高 315mm AIII ??? 堵額堵 40 變頻器上限頻率設(shè)置為額定頻率 50HZ 下限頻率的計(jì)算： 因出料 6t— 7t 當(dāng)出料為 6 噸時(shí) 322 )( mV ?????? ? m i n/1 0 3 m i n/18/1 1 3 33506 0 0 0%80)0 0 0 7 (rninhrnn?????????????????電機(jī)轉(zhuǎn)子最低轉(zhuǎn)速為 同步轉(zhuǎn)速估算為 1050r n= HZpnfp f 3560 212506060 ?????? AAIIAI ST )75( ??????? 額額 查手冊(cè)： Y— 132M— 4 電機(jī) 電機(jī)功率電源總?cè)萘???? 443NstII 成立 故理論上可以直接啟動(dòng)。 但考慮到變頻器的跳閘電流及變頻器的額定電流， 采用頻敏變組器啟動(dòng)法 。 (三 ) 變頻器的技術(shù)原理和應(yīng)用 變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的。由于異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與輸入電源頻率成正比關(guān)系，所以改變輸入電源的頻率就改變了電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，這也就達(dá)到了交流電機(jī)的調(diào)速要求。但在許多條件下，為了保持在調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機(jī)的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。變頻器就是利用變頻調(diào)速技術(shù)開發(fā)的典型產(chǎn)品，兼有調(diào)頻調(diào)壓兩種功能，通 常稱為 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)變頻器，也稱作“交一直一交”變頻器。其工作原理為 :工頻電源 (380V, 50Hz)通過整流器部分，整流為固定的直流電壓，然后應(yīng)用大功率晶體管 (GTQ GTR 或工 GBT)組成具有正弦波脈寬調(diào)制功能的三相橋式逆變器，將直流電逆變成具有可變電壓和可變頻率的交流電源。由于采用了微處理器編程的正弦波脈寬調(diào)制辦法，電流輸出波形近似于正弦波，故可用于驅(qū)動(dòng)普通型交流異步電機(jī)或變頻專用電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 在眾多調(diào)速技術(shù)中，變 頻器之所以受人矚目，是因?yàn)樗芨鶕?jù)負(fù)載的變化使電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、平滑的增速或減速，調(diào)速特性從基本上保持了異步電機(jī)固有轉(zhuǎn)差率小的特點(diǎn)，因而其效高、范圍寬、精度高且能無級(jí)調(diào)速，是異步電機(jī)最理想的調(diào)速辦法，尤其適用于水泵和風(fēng)機(jī)，與傳統(tǒng)的閥門、檔板調(diào)節(jié)相比，節(jié)電率高達(dá) 40%以上，同時(shí)這些領(lǐng)域?qū)ψ冾l器性能的要求不高，只需模擬式八位微機(jī)控制即可。實(shí)踐證明，從數(shù)百瓦的伺服系統(tǒng)到數(shù)萬千瓦的特大功率高速傳動(dòng)系統(tǒng)，從小范圍調(diào)速到高精度、快響應(yīng)、大范圍調(diào)速系統(tǒng)，從單機(jī)傳動(dòng)到多機(jī)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，從紡織印染到交通運(yùn)輸，從飼料和食品加工到鋼鐵冶 練等凡用電機(jī)的場(chǎng)合 ,由于變頻器的使用，都把調(diào)速效率和精度提高到了前所未有的水平。變頻器也可廣泛應(yīng)用于精密加工設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線、機(jī)器人等高新領(lǐng)域， 是微電子與生產(chǎn)機(jī)械即信息與物質(zhì)生產(chǎn)間的中間接口。 41 20 世紀(jì) 50 年代末，隨著 SCR 的問世，功率電子器件登上了現(xiàn)代科技舞臺(tái)，靜止可控整流直流調(diào)速成為調(diào)速系統(tǒng)中的主力軍。但由于直流單機(jī)造價(jià)高、炭刷接觸易產(chǎn)生炭粉從而引起環(huán)火，需時(shí)常清理，維修不便，工礦交流電需變成直流供電等原因，促進(jìn)了交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)運(yùn)而生并迅速取代直流調(diào)速，其中交流串級(jí)、變極調(diào)速等均因具有一定節(jié)電效果而得 以應(yīng)用。直到 20 世紀(jì) 80 年代中期 ,由于第三代功率電子器件如 C T O, C T R 的出現(xiàn)，隨即研發(fā)出把功率等級(jí)不同的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、自我檢測(cè)、功率輸出集于一體的變頻器，它使交流等級(jí)調(diào)速技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，調(diào)速技術(shù)面貌