【正文】 由于攝像機的拍攝是在小車運動過程每個周期的停止段進行的，為避免在每個周期設置相機觸發(fā)程序，可在小車運動周期的停止段設計中斷程序，當小車停止時程序中斷，執(zhí)行相機觸發(fā)程序。 圖 高速脈沖輸出指令 多段流水線是指在變量存儲區(qū) V 建立一個包絡表。 另外，小車的運動有伺服電機驅動，伺服電機則靠電脈沖驅動，電脈沖由 s7200 的高速脈沖輸出指令 PLS（圖 ）產(chǎn)生。 由上分析可 知，小車的運動復雜，如果分別對每段運動模式進行控制將會使程序編制變得繁瑣，同時也難免會出現(xiàn)重復編程的現(xiàn)象，因此這種方案是不可取的。 模式四： 當小車遇到 C 端的槽形光電開關 SB3時（圖 ），小車開始減速，直至停止。 模式二： 小車沿縱梁檢測過程中按加速、勻速、減速、停止的模式周期性運動，運動的過程見圖 。另外，小車的運動較為復雜，在小車啟動、停止、工作、手動時的運動過程均不相同，但都經(jīng)歷加速、勻速、減速階段，因此將小車的運動進行參數(shù)設計，在選擇運動模式時僅需將相應參數(shù)賦給小車電機即可。 為傳感器提供 5VDC電流： 660ｍ Ａ 程序設計 由控制要求，小車的操作分為自動和手動運行 。 系統(tǒng) I/O： 本機 I/O 14入／ 10出 擴展模塊數(shù)量 7個模塊 數(shù)字量 I/O映像區(qū) 256（ 128入／ 128出） 數(shù)字量 I/O物理區(qū) 168（ 94／ 74） 模擬量 I/O映像區(qū) 32入／ 32出 模擬量 I/O物理區(qū) 35（ 28／ 7）或 14出 (1)CPU224技術指標 【 9】 CPU224有 13Ｋ字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間，６個獨立的 30KHｚ高速計數(shù)器，２路獨立的 20KHｚ高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 CPU224的技術指標 ： CPU224本機集成了 14點輸入／ 10點輸出，共有 24個數(shù)字量 I/O。 （ 4） 小車運動到 B端，當 SB7再次遇到縱梁邊緣時，小車勻 速行駛，遇到 SB2時開始減速，至停止； （ 5） 手動模式下，按下手動按鈕，小車從靜止加速 ，手動停止后減速 停下； （ 6）檢測完畢， 支撐桿 到 B端，遇到 SB5 后停止，同時滑臺滑到 A端，此時可取下縱梁； （ 7） SB1和 SB4為安全限位開關，當小車不能及時停止，遇到 SB1和 SB4時立即停止。 （ 4） 攝像機 采取分段拍攝，在小車工作周期的暫停階段， 攝像機 進行拍攝 。對于分段拍攝，小車每一個拍攝周期分為加速、勻速、減速、暫停四部分。 當裝載縱梁時，架桿 伸出作為縱梁支撐部件；當檢測完成卸載縱梁時，滑臺收回前將架桿頂出支撐在縱梁。 序號 元件名稱 最大通過流量（ L/min） 型號 1 定量葉片泵 24 YBE 2 液控單向閥 24 YAF3Ea 3 三位四通 電磁 換向閥 20 4WE6D50W22050 4 溢流閥 63 YF310B 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設計 (論文 ) 31 液壓油箱容積的確定 液 壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵的額定流量的 57倍，本設計取 7倍，故油箱的容積為 V=（ 7Ｘ 24） L=168L 4 控制系統(tǒng)設計及編程 主要結構與工作方式 控制系統(tǒng)主要涉及的結構有 （圖 ） ： （ 1） 滑臺 滑臺的作用是在檢測過成中支撐縱梁，為適應各種規(guī)格尺寸的縱梁，滑臺設計成可沿縱梁寬度方向滑動的運動零件，其運動由液壓系統(tǒng)驅動。液壓缸的進 、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。 （ 4）與液壓泵匹配的電動機的選定 驅動液壓泵的電動機功率由公式： P= p pq /η 可得出， 其中 P電動機功率（ W） p 液壓泵的最大工作壓力（ MPa） pq 液壓泵的輸出流量（ L/min） η 液壓泵的總效率 取 η= 因此 P=（ 16Ｘ 24） /=548W= 查閱電動機產(chǎn)品樣本，選用 Y90S4型電動機，其額定功率 為 KW，額定轉速為 1400r/min。 KL— 系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 KL=，現(xiàn)取 KL=。另外考慮到一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 Pn≥ （ ） p ， 取 Pn = 38=57MPa。 則液壓缸的最大壓力 p=4 Fmac / 2d? = 4 ???= 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設計 (論文 ) 29 表 液壓缸參數(shù)表 液壓泵的計算與選擇 （ 1） 確定液壓泵的最大工作壓力 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 p =p+ΣΔP 式中 pp — 液壓泵最大工作壓力； P— 執(zhí)行元件最大工作壓力； ΣΔP — 進油管路中的壓力損失， 取 Mpa。 ① 慣性負載的計算： 由 ProE軟件分析滑臺質量為 683kg，取加速度 a=15m/s2 Fm=ma=683? 15N=10245N ② 阻力負載計算 滑臺和底座間的摩擦系數(shù) ? = f= ??mg 638? ? = 由上的出液壓缸的最大負載 Fmac =10245+= （ 2）液壓缸的選擇 滑臺 的行程 S=450mm，故液壓缸的行程應大于 450mm。 當支撐板打開到最大時，連桿的受力方向和其速度方向的夾角為直角，即傳動角為 0，機構處于死點位置，能起到支撐縱梁的作用。兩根連接桿之間的連接采用嵌入式鉸鏈連接。 （ 2） 結構設計 一根連接桿需要 和支撐板轉動連接，兩根連接桿之間也需要轉動連接，設計用鉸鏈連接。另外， 支撐桿和連接桿在伸出和收回時會受到底座和縱梁的摩擦，故要求其由一定的耐摩擦性能。如在檢測前將縱梁放在底座上，由 支撐桿 支撐 ， 停止檢測后 支撐桿 伸出支撐縱梁，然后將縱梁取下。 （ 2） 結構設計 滑臺斷面形狀如圖 圖 滑臺斷面簡圖 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設計 (論文 ) 27 為增加滑臺與底座的接觸面積，增加穩(wěn)定性，突出滑臺兩側的導軌部分 （圖 ） ，以防止縱梁對導軌形成的偏壓將導軌壓翻。 Q275 其 具有較高的強度、較好的塑性和切削加工性能，一定的焊接性能。另外由于滑臺需與底座上的滑軌接觸組成滑動副，因此要求具有一定的耐磨性或熱處理后具有一定耐磨性。 滑臺的設計 滑臺的作用是為檢測時的縱梁提供支撐，為適應各種規(guī)格尺寸的縱梁，滑臺設計成可沿縱梁寬度方向滑動的運動零件，其運動 由 液壓系統(tǒng)驅動 。在 MQ 線上查得 σ Hlim1=σ Hlim2=350MPa 取 SHmin=1 則 ? ? MP aS ZH H NH 3781 m in 11lim ??? ?? ? ? MP aS ZH H NH 5601 m in 22lim ??? ?? 將確定出的各項 數(shù)值代入接觸強度校核 公式，得 ? ? 12 3 HH MP aMP a ?? 　＜??? ?????? 接觸強度滿足。在 MQ線上查得σ Flim1=σ Flim2=350MPa ? ?? ?? ?? ?? ?? ?,4484482323311121111111222111m i n22limm i n11lim1???????????????? ????????????????????FSaFadFSaFaFSaFaFSaFaFNFFNFFYYzYTKmYYYYYYM P aM P aSYFM P aM P aSY??????????入設計公式，求得將確定后的各項數(shù)值代設計齒輪模數(shù)取 修正 1m smnzmv / 111 ??? ? 查得 KV= Kβ = Kα = 則 K=KA KV Kβ Kα = = 33 ??? mmKKmmTt 選取第一系列模數(shù) m=2mm 齒輪主要幾何尺寸： d1=mz=50mm b=ψ dd1 = 50=35mm 但是由于齒 輪 過寬使得齒條尺寸必然加大，使整體尺寸變大，影響加工工藝 ，所以取 b=25mm。 對小車平穩(wěn)性要求較高，故可 選較多齒數(shù)， 初選齒輪的齒數(shù)為 Z1=25 （ 2） 按齒根彎曲疲勞強度設計 開式 齒輪傳動， 主要失效形式是齒面磨損，由于對磨損尚無成熟的計算方法，故只能按彎曲強度準則進行計算，用增大模數(shù)來考慮磨損的影響 【 8】 ，故先按彎曲強度設計，驗算接觸強度。齒條正火，齒面硬度 190200HBS。 齒條相當于半徑無限大的大齒輪，所以根據(jù)機械設計手冊齒輪的傳動進行設計。 （ 1）計算電機所需的最小轉矩 當支撐桿由完全收起狀態(tài)伸出時所需的動力最大，此時的阻力有轉動軸與軸孔之間的摩擦力，支撐桿鉸鏈之間的摩擦力： ① 由 proe的質量分析可得轉動軸和支撐桿的質量大約分別為 M1=53kg和 M2=20kg， 取剛 剛之間的摩擦系數(shù)為 ? = 轉動軸轉動時的摩擦力為： F1=? xM1xgx3== 當支撐桿轉動時單個鉸鏈之間的摩擦力為： f=M2xgx? == 支撐桿處在最低位時候由連個連桿的受力平衡可知： F2=3fx cosθ 1/ cosθ 2=伺服電機的 轉矩計算公式為： T=FxDxn（ n 為減速比 ,這里為 ） 帶入數(shù)值計算： T 總 =(F1xL1+F2xL2)=（ F1xd/2+F2xL2) =(+) = ② 選擇電機型號 根據(jù)所需的最大轉矩為 ， 所選電機的最大轉矩必須大于 ,可以選用無錫市德誠自動化技術有限公司的 60 系列伺服電機 ，根據(jù) 電機的額定輸出選擇電機型號為60STM00630,額定轉矩為 。其 他參數(shù)見表 表 GYS401DC2T2AB 電機參數(shù)表 電機型號 GYS401DC2T2B 額定輸出 KW 額定轉矩 靜摩擦轉矩 慣量 410?? 長春工程學院 2020屆畢業(yè)設計 (論文 ) 22 額定電壓 V 10? ％ 吸合時間 ms 釋放時間 ms 20 消耗功率 W 重量 kg 支撐板的電機主要提供支撐板伸出和收回時的動力，在收回時由于有重力作用輸出轉矩可以小些。 aT =F? d/2=37? 50/== bT = aT = fT =????? 則 rmsT =4)()( 2222 ????????? = ③ 選擇電機型號 根據(jù)平均轉矩，選擇電機的額定轉矩必須大于 ，查富士電機的使用手冊，選用電機型號為 GYS401DC2T2AB(見圖 )，根據(jù)電機的額定輸出，選擇伺服發(fā)達器的型號為 RYC401D3VVT，單相 200230V交流電源輸入，額定輸出 。 ② 計算電機轉矩均方根 圖 小車的運動方式 工作機械頻繁啟動，制動時所需轉矩，當工作機械作頻繁啟動，制動時，必須檢查電機是否過熱，為此需計算在一個周期內電機轉矩的均方根值，并且應使此均方根值小于電機的額定轉矩。攝像小車采取分段拍攝，每個拍攝周期小車的運動有加速（啟動）、勻速（運行）、減速（制動）、暫停（停止）四段組成，攝像機在暫停時間進行拍攝。 FALDICW系列伺服電機的特點是： （ 1） 標準配備減振控制功能，最大限度抑制機械振動； （ 2） 標準配備 RS485 2個通信接口，參數(shù)實現(xiàn)了一體化管理； （ 3） 調試簡單，利用簡易調試功能可實現(xiàn)機械和伺服電機的最理想匹配； （ 4） 高分辨率編碼器、伺服系統(tǒng)分析功能、運行調試等。（參數(shù)見圖） 圖 絲杠溫度系數(shù) 型號 指定單位 1mm 選擇 螺距 P 有效直徑2d 螺紋牙根直徑 螺紋升角 MTSRW D L F? S 25 440 72 72 ??? ??? qS VF V=16 Q=16 5 04 03? 圖 絲杠參數(shù) 表 絲杠的一頭與手輪配合，便于手動調節(jié)攝像機高度，因此，