液體灌裝機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書</p><p>　　題目： 液 體 灌 裝 機(jī) </p><p>　　學(xué)院（系）：機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　起止時(shí)間： 2011.12.12～2012.1.8 </p><p><b>　　專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　院（系）： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 教研室： 機(jī)電教研室</p><p><b>　　目 錄&l

3、t;/b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與總體方案確定3</p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)3</b></p><p>　　2.課題內(nèi)容簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　1）課題內(nèi)容簡(jiǎn)介3</p><p><b>　　2）設(shè)計(jì)要求3</b><

4、;/p><p>　　二、總體方案設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　三、機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4</p><p>　　1、機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　　2、傳動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　?。?）齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算4</p><p>　?。?）齒輪設(shè)計(jì)的校核4</p>

5、;<p>　　四、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　1、步進(jìn)電機(jī)控制4</p><p>　　1）步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)力矩的計(jì)算4</p><p>　　2）步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率4</p><p>　　2、LED顯示屏及鍵盤及警報(bào)LCD4</p><p><b>　　3、傳感器4<

6、/b></p><p>　　五、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　1、流程圖4</b></p><p><b>　　2、硬件電路圖4</b></p><p><b>　　3、控制程序4</b></p><p><b>

7、;　　六、總結(jié)4</b></p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)4</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 我國(guó)液體灌裝機(jī)的現(xiàn)狀</p><p>　　灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類產(chǎn)品,從對(duì)物料的包裝角度可分為液體灌裝機(jī),膏體灌裝

8、機(jī),粉劑灌裝機(jī),顆粒灌裝機(jī);從生產(chǎn)的自動(dòng)化程度來(lái)講分為半自動(dòng)灌裝機(jī)和全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線.灌裝分類按包裝物類別主要有三大類：袋、軟管和瓶，灌裝機(jī)的選用與包裝物有密切關(guān)系。我國(guó)液體灌裝機(jī)要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的，并積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，就必須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢(shì)，在“高精尖”的方向上不斷前進(jìn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來(lái)液體灌裝機(jī)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，在技術(shù)發(fā)展上朝著機(jī)械功能多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個(gè)方向發(fā)展液體。因

9、此灌裝機(jī)的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證。</p><p>　　1.2 選做液體灌裝機(jī)的意義</p><p>　　隨著我國(guó)酒業(yè)的快速發(fā)展,啤酒、葡萄酒、黃酒、白酒等酒類產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)飲料酒(不含果露酒、發(fā)酵酒精)總產(chǎn)量已達(dá)2878萬(wàn)千升,同比增長(zhǎng)8.2%。有關(guān)專家指出，我國(guó)飲料行業(yè)是高成長(zhǎng)性的行業(yè)，成熟飲品增長(zhǎng)穩(wěn)定，新的熱點(diǎn)和增長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)，新興飲品的增長(zhǎng)

10、更快。同時(shí)，中國(guó)包裝機(jī)械已發(fā)展成世界液態(tài)食品行業(yè)中有重大影響和極大市場(chǎng)占有率行業(yè)。因此，液體灌裝機(jī)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?lt;/p><p>　　第二章 總體方案的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　飲料灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.2

11、課題內(nèi)容簡(jiǎn)介與設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1）課題內(nèi)容簡(jiǎn)介</b></p><p>　　該灌裝設(shè)備利用單片機(jī)系統(tǒng)控制，達(dá)到自動(dòng)控制飲料灌裝過(guò)程的要求，但相對(duì)于目前市場(chǎng)上的復(fù)雜系統(tǒng)而言，該灌裝設(shè)備自動(dòng)化程度還有待完善，僅適合于小型企業(yè)進(jìn)行投資使用。</p><p><b>　　2）設(shè)計(jì)要求</b></p>

12、;<p>　?。?）系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止。</p><p>　　（2）當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始下移，到達(dá)指定位置。</p><p>　?。?）罐裝過(guò)程為5秒鐘，罐裝過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，5秒后停止并不再顯示報(bào)警。</p><p&g

13、t;　?。?）停頓一秒后，灌裝頭升起。</p><p>　?。?）然后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。</p><p>　　2.3 總體方案設(shè)計(jì)思路</p><p>　　根據(jù)課題要求，該灌裝設(shè)備是針對(duì)小型企業(yè)生產(chǎn)灌裝飲料的單片機(jī)控制，自動(dòng)化運(yùn)作系統(tǒng)。作為自動(dòng)化設(shè)備，其機(jī)械結(jié)構(gòu)，電路硬件設(shè)備和軟件控制程序必須相對(duì)可靠，在系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)

14、程中能夠?qū)τ谝话愕囊馔馇闆r作出相應(yīng)的防護(hù)措施。并且在系統(tǒng)維護(hù)方面能夠相對(duì)容易的找到失效點(diǎn)，及時(shí)得到修復(fù)。</p><p>　　故其機(jī)械機(jī)構(gòu)底座采用鑄鐵鑄造，考慮到有一定的精確性和罐裝的為液體，所以用絲杠螺母帶動(dòng)噴頭上下移動(dòng)；灌裝機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)料桶應(yīng)密閉，防止細(xì)菌等有害物質(zhì)進(jìn)入影響產(chǎn)品質(zhì)量，利用活塞壓縮運(yùn)動(dòng)使儲(chǔ)料達(dá)到罐裝的目的。</p><p>　　其控制系統(tǒng)硬件采用單片機(jī)控制，聯(lián)接三個(gè)按鈕，分別

15、為啟動(dòng)、停止和復(fù)位。聯(lián)接一個(gè)LCD作為灌裝報(bào)警指示牌，一塊4位LED數(shù)碼顯示屏用于記錄灌裝數(shù)量。另外利用8155H擴(kuò)展I/O接口聯(lián)接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，使傳送帶達(dá)到即行即停的效果，為灌裝設(shè)備提供準(zhǔn)確的灌裝位置，以便達(dá)到自動(dòng)化設(shè)備的要求。</p><p>　　第三章 機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　3.1 機(jī)械本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　用電動(dòng)機(jī)帶

16、動(dòng)絲杠，實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)軌上的噴嘴上下運(yùn)動(dòng)。其下方設(shè)置一條滾動(dòng)的</p><p>　　帶傳動(dòng)設(shè)備，使飲料瓶能隨皮帶自動(dòng)到達(dá)灌裝口。</p><p><b>　　圖 1</b></p><p>　　3.2 運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　移動(dòng)部件上下移動(dòng)的距離為100mm，應(yīng)快速達(dá)到，時(shí)間為1s。選絲杠的公稱直

17、徑為d0=20mm。估算移動(dòng)部件的總重量為100G。</p><p>　　3.2.1 電機(jī)的選擇</p><p>　　1） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算</p><p>　　加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對(duì)選擇電動(dòng)機(jī)具有主要意義。主要包括電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與滾珠絲杠以及移動(dòng)部件等折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。的具

18、體計(jì)算方法如下</p><p>　　計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑=20mm，總長(zhǎng)l=480mm，導(dǎo)程=5mm，材料密度ρ=7.85×；移動(dòng)部件總重力G= 100N。</p><p>　　算得各個(gè)零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.6kg.；滑塊折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.398 kg.。</p><p>　　初

19、選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為75BC380A，為三相反應(yīng)式，步矩角為，查得該型號(hào)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=0.2 kg.。</p><p>　　則加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p>　　=++=1.198kg.</p><p><b>　　等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</b></p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩

20、在不同工況下是不同的。通?？紤]兩種情況：一種情況是快速上升，另一種是快速下降。顯然快速上升時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大。</p><p>　　快速上升時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　式中——快速上升時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為N.m；</p><p>　

21、　——移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N.m；</p><p>　　——滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N.m。</p><p><b>　　具體計(jì)算過(guò)程如下：</b></p><p>　　快速空載起動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　　（2

22、—2）</b></p><p>　　式中——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為.kg.；</p><p>　　ε——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為rad/；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　——電動(dòng)機(jī)加速所用時(shí)間，單位為s，一般在0.3~1S之間選取。</p><p

23、><b>　　其中： </b></p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　式中 ——空載最快移動(dòng)速度，本機(jī)器為6000mm/min</p><p>　　α——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步矩角，預(yù)選電動(dòng)機(jī)為；</p><p>　　δ——脈沖當(dāng)量，脈沖當(dāng)量δ=0.01mm。</p

24、><p>　　將以上各值代入式（2-2），算得=2500r/min。</p><p>　　設(shè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到加速到轉(zhuǎn)速所需要時(shí)間=0.4s，傳動(dòng)鏈總效率η=0.7。則可求得：</p><p><b>　　0.196N.m</b></p><p>　　移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：</p><

25、;p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中——導(dǎo)軌的摩擦力，單位為N；</p><p>　　——滾珠絲杠導(dǎo)程，單位為m；</p><p>　　η——傳動(dòng)鏈總效率，一般取η=0.7~0.85；</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p&

26、gt;　　式中——導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)（滑動(dòng)導(dǎo)軌取0.15~0.18，滾動(dòng)導(dǎo)軌取0.003~0.005）取0.15；</p><p>　　——垂直方向的工作負(fù)載，車削時(shí)為，立銑時(shí)為單位為N， =0；</p><p>　　G—— 運(yùn)動(dòng)部件的總重力，單位為N 。本設(shè)備G=100N。</p><p>　　將以上各值代入（2-4）式，算得32N</p><p&

27、gt;　　由式（2-3）可知，移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：</p><p>　　===0.0318N.m </p><p>　　滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中——滾珠絲杠的預(yù)緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷的1

28、/3，單位為N；</p><p>　　—— 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取≥0.9</p><p>　　由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率很高，所以由式（2-6）算出的值很小，在式（2-3）中與和比起來(lái)，通?？梢院雎圆挥?jì)。</p><p>　　最后由式（2-5），求得快速起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　==0.196+0.0

29、318=0.2278N.m</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述計(jì)算后，可知加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為：</p><p>　　=0.2278 N.m （2-7）</p><p>　　3.2.3 步進(jìn)電機(jī)的初選</p><p>　　將上述計(jì)算所得的乘上一個(gè)K，用K的值來(lái)初選步進(jìn)電機(jī)

30、的最大靜轉(zhuǎn)矩，其中的系數(shù)K稱做安全系數(shù)。因?yàn)樵诠S應(yīng)用中，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。所以，在選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，需要考慮安全系數(shù)K，對(duì)于開環(huán)控制，一般應(yīng)在2.5~4之間選取。區(qū)安全系數(shù)K=4，則步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩</p><p>　　4=4×0.2278=0.9112N.m</p><p>　　上述初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)75B

31、C380A，該型號(hào)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩=0.98N.m。可見，滿足（2-7）</p><p>　　3.3滾珠絲桿副的計(jì)算</p><p>　　最大工作載荷Fm的計(jì)算</p><p>　　最大工作載荷Fm是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠副的進(jìn)給力、移動(dòng)部件的重力，以及作用在導(dǎo)軌上的切削力所產(chǎn)生的摩擦力。由圖 1可以看出，絲杠

32、只受進(jìn)給方向載荷=G=100N。</p><p><b>　　＝KF</b></p><p>　　K為顛覆力矩影響系數(shù)；</p><p><b>　　這里k取1.15</b></p><p>　　=1.15100=115N</p><p>　　3.3.2 最大動(dòng)載荷的計(jì)

33、算</p><p>　　最大動(dòng)載荷的計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中 —滾珠絲桿副的壽命，單位為</p><p>　　。=60n/（其中T</p><p>　　為使用壽命，一般電機(jī)設(shè)備</p><p>　　T=15000h; n為絲杠每分鐘</p><p><b>　　轉(zhuǎn)

34、數(shù)）；</b></p><p><b>　　— 載荷系數(shù)。</b></p><p>　　— 硬度系數(shù)（58HRC時(shí)，取1.0；等于55HRC時(shí)，取1.11；</p><p>　　等于52.5HRC時(shí)，取1.35；等于50HRC時(shí)，取1.56；等</p><p>　　于45HRC時(shí)，取2.40）；<

35、;/p><p>　　— 滾珠絲桿副的最大載荷，單位為N。</p><p>　　3.3.3 額定動(dòng)載荷的校核</p><p>　　滾珠絲杠的型號(hào)為FF2005，其額定動(dòng)載荷為=10kN,遠(yuǎn)大于。滿足要求</p><p>　　3.3.4 剛度的演算</p><p>　　滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從

36、而影響定位精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。</p><p>　　絲杠的拉伸或壓縮變形量 在總變形量中占的比重較大，可按下列計(jì)算：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 — 絲杠的最大工作載荷，單位為N；</p><p>　　

37、— 絲杠兩端支撐間的距離，單位為mm；</p><p>　　E — 絲桿的材料彈性模量，鋼的E=2.1M</p><p>　　S — 絲杠按底徑確定的截面積，單位為；</p><p>　　M — 轉(zhuǎn)矩，單位為；</p><p>　　I — 絲杠按底徑確定的截面慣性矩，單位為。</p><p>　　其中，“+”

38、號(hào)用于拉伸，“—”用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩M一般較小，式中第2 </p><p>　　項(xiàng)在 計(jì)算時(shí)可忽略。 </p><p>　　== 0.01314</p><p>　　滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 可從產(chǎn)品型號(hào)中查出，或由下</p><p>　　式中 — 滾珠直徑，單位為mm；</

39、p><p>　　— 滾珠總數(shù)量，=Z×圈數(shù)×列數(shù)；</p><p>　　Z — 單圈滾珠數(shù)，Z=/；</p><p>　　— 預(yù)緊力，單位為N。</p><p>　　當(dāng)滾珠絲杠副有預(yù)緊力，且預(yù)緊力達(dá)軸向工作載荷的1/3時(shí)，值可減小一半左右。</p><p>　　3.3.5 剛度驗(yàn)算</p&g

40、t;<p>　　絲杠的總變形量=+。一般總變形量不應(yīng)大于機(jī)床規(guī)定的定位精度一般；本產(chǎn)品精度不大。所以此絲杠足夠用。</p><p>　　3．4 聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　聯(lián)軸器的選用，首先按工作條件選擇合適的類型，然后再根據(jù)轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速查有關(guān)手冊(cè)選擇尺寸（即型號(hào)）。</p><p>　　3.4.1 類型選擇</p>

41、<p>　　由于在工作過(guò)程中，震動(dòng)和沖擊比較小，不需要緩沖和吸震。所以不需要補(bǔ)償。根據(jù)有無(wú)補(bǔ)償相對(duì)位移的能力，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易、承載能力大，成本低，適用于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、兩軸對(duì)中良好的場(chǎng)合。 剛性聯(lián)軸器中應(yīng)用最廣的是凸緣聯(lián)軸器，如圖14.1.3所示。它由兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器用螺栓聯(lián)接而成，圖14.1.3a采用兩半聯(lián)軸器凸緣肩和凹槽對(duì)中，依靠?jī)砂肼?lián)軸器接觸面間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)

42、矩，兩半聯(lián)軸器用普通螺栓聯(lián)接。圖14.1.3b采用鉸制孔對(duì)中，直接利用螺栓與螺栓孔壁之間的擠壓傳遞轉(zhuǎn)距。凸緣聯(lián)軸器使用方便，能傳遞較大轉(zhuǎn)距，安裝時(shí)對(duì)中性要求高，主要用于剛性較好、轉(zhuǎn)速較低、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合，適用于該產(chǎn)品。</p><p>　　3.4.2 尺寸的選擇</p><p>　　尺寸的選擇，即是確定聯(lián)軸器的型號(hào)。根據(jù)所傳遞的轉(zhuǎn)矩、軸的直徑和轉(zhuǎn)速，從聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)中選取，選擇的型號(hào)：NL

43、2 </p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc應(yīng)小于所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]；即Tc≤[T]（N.m）      </p><p>　　=0 .2278 [T]=0.92 </p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　2

44、) 轉(zhuǎn)速n應(yīng)小于所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速[n]；即n≤[n]（r/min）       </p><p>　　n=6000（r/min）  [n]=6000 （r/min） </p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　3) 軸的直徑d應(yīng)在所

45、選聯(lián)軸器允許的孔徑范圍內(nèi)。即 dmin≤d≤dmax（mm）    </p><p>　　式中：[T]（N.m）為許用最大轉(zhuǎn)矩；[n]（r/min）為許用最高轉(zhuǎn)速，[T]與[n]由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中查得。</p><p>　　考慮到機(jī)器啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的慣性力以及工作過(guò)程中過(guò)載等不利因素的影響，選擇型號(hào)時(shí)所用的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為   &

46、#160;                   </p><p>　　Tc=KT            &

47、#160;   </p><p>　　其中：K—工作情況系數(shù)，見表3.4.1； T—理論工作轉(zhuǎn)矩(N.m) 。理論工作轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算</p><p>　　=9.55×=0.2238               &

48、#160;  </p><p>　　式中P為聯(lián)軸器傳動(dòng)的功率，單位kW。</p><p>　　表3.4.1    工作情況系數(shù)K</p><p>　　注：1.剛性聯(lián)軸器、無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器選用較大K值；有彈性元件的撓性聯(lián)軸器選用較小K值。</p><p>　　2.嵌合式離合器K=2∽3；摩擦式離合器K

49、=1.2∽1.5。</p><p>　　3.被帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，載荷平穩(wěn)K取較小值。</p><p>　　3.5　滾動(dòng)軸承的選擇</p><p>　　由于滾動(dòng)軸承多為已標(biāo)準(zhǔn)化的外購(gòu)件，因而，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承部件時(shí)，只需：　　1、正確選擇出能滿足約束條件的滾動(dòng)軸承，包括：合理選擇軸承和校核所選出的軸承是否能滿足強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速、經(jīng)濟(jì)等方面的約束；　　2、進(jìn)行滾

50、動(dòng)軸承部件的組合設(shè)計(jì)　　滾動(dòng)軸承的選擇包括：合理選擇軸承的類型、尺寸系列、內(nèi)徑以及諸如公差等級(jí)、特殊結(jié)構(gòu)等。</p><p><b>　　3.5.1類型選擇</b></p><p>　　選用滾動(dòng)軸承時(shí)，首先是選擇滾動(dòng)軸承的類型。選擇軸承的類型，應(yīng)考慮軸承的工作條件、各類軸承的特點(diǎn)、價(jià)格等因素。和一般的零件設(shè)計(jì)一樣，軸承類型選擇的方案也不是唯一的，可以有多種選擇方案，

51、選擇時(shí)，應(yīng)首先提出多種可行方案，經(jīng)深入分析比較后，再?zèng)Q定選用一種較優(yōu)的軸承類型。一般，選擇滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題主要有：</p><p>　　1、軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)。這是選擇軸承類型的主要依據(jù)?！　?1)載荷的大小與性質(zhì)　　通常，由于球軸承主要元件間的接觸是點(diǎn)接觸，適合于中小載荷及載荷波動(dòng)較小的場(chǎng)合工作；滾子軸承主要元件間的接觸是線接觸，宜用于承受較大的載荷；　　(2)載荷方向　　若軸承承受純

52、軸向載荷，一般選用推力軸承；若所承受的純軸向載荷較小，可選用推力球軸承；若所承受的純軸向載荷較大，可選用推力滾子軸承；若軸承承受純徑向載荷， 一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承；當(dāng)軸承在承受徑向載荷的同時(shí)，還承受不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。<

53、/p><p>　　2、軸承的轉(zhuǎn)速　　通常，轉(zhuǎn)速較高，載荷較小或要求旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)，宜選用球軸承；轉(zhuǎn)速較低，載荷較大或有沖擊載荷時(shí)，宜選用滾子軸承。 　　推力軸承的極限轉(zhuǎn)速很低。工作轉(zhuǎn)速較高時(shí)，若軸向載荷不很大，可采用角接觸球軸承承受軸向載荷。</p><p>　　3.5.2 尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇</p><p>　　尺寸系列包括直徑系列和寬（高）度系列。選擇軸

54、承的尺寸系列時(shí)，主要考慮軸承承受載荷的大小，此外，也要考慮結(jié)構(gòu)的要求。就直徑系列而言，載荷很小時(shí)，一般可以選擇超輕或特輕系列；載荷很大時(shí)，可考慮選擇重系列；一般情況下，可先選用輕系列或中系列，待校核后再根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于寬度系，一般情況下可選用正常系列，若結(jié)構(gòu)上有特殊要求時(shí)，可根據(jù)具體情況選用其它系列。 　　軸承內(nèi)徑的大小與軸頸直徑有關(guān)，一般可根據(jù)軸頸直徑初步確定。　　公差等級(jí)，若無(wú)特殊要求，一般選用0級(jí)，若有特殊要求，可根

55、據(jù)具體情況選用不同的公差等級(jí)。</p><p>　　綜上所述，由于主要受軸向力，所以選擇圓錐滾子軸承，已知軸徑為20mm，所以初選軸承GB/T297—1994圓錐滾子軸承30000型23系列，其主要參數(shù)：</p><p>　　內(nèi)徑： d=14mm</p><p>　　外徑： D=47

56、mm</p><p>　　寬： B=20mm</p><p>　　極限轉(zhuǎn)速： 8400r/min</p><p>　　基本額定負(fù)荷： C =41.2kN</p><p><b>　　=29.5kN</b></p>

57、<p>　　軸承的壽命： </p><p>　　設(shè)軸承的轉(zhuǎn)速： n=6000r/min</p><p><b>　　ε=3</b></p><p>　　當(dāng)量動(dòng)載荷： </p><p>　　設(shè)軸承承受的

58、徑向載荷為： =0N</p><p>　　軸承承受的軸向載荷為： =115N</p><p>　　所以軸承的壽命為： =</p><p><b>　　壽命足夠了</b></p><p>　　第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 控制系統(tǒng)的選擇</p&

59、gt;<p>　　首先PLC是電子產(chǎn)品，在用戶看來(lái)用戶不必關(guān)心其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，而只需自己關(guān)心自己的問(wèn)題編程。其實(shí)質(zhì)是一個(gè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，其實(shí)現(xiàn)有很多是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，也有用嵌入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。PLC內(nèi)部的單片機(jī)或者嵌入系統(tǒng)要求比較高而已，滿足較為苛刻的環(huán)境要求而已，特別是抗干擾能力上和元器件選擇上，都比一般的單片機(jī)設(shè)計(jì)要求高。對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)抱如此不信任的態(tài)度不是因?yàn)閱纹瑱C(jī)不行，而是單片機(jī)的設(shè)計(jì)要求考慮的問(wèn)題和對(duì)待問(wèn)題所要采用的措施相當(dāng)復(fù)雜

60、，不是隨便的一個(gè)電子工程師就能搞定的，國(guó)內(nèi)企業(yè)為了降低所謂的成本，在80年代大量采用的單片機(jī)系統(tǒng)，但由于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題，往往經(jīng)常死機(jī)或者非常不可靠，這大大加深了大家的懷疑，這和單片機(jī)技術(shù)本身沒(méi)有關(guān)系?？傮w來(lái)說(shuō)，優(yōu)秀的單片機(jī)或者嵌入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工程師，可以設(shè)計(jì)出可靠性達(dá)到甚至超過(guò)PLC的控制系統(tǒng)，這是因?yàn)镻LC是大批量的產(chǎn)品，必須考慮批量成本，而某些專業(yè)的系統(tǒng)對(duì)成本不那么敏感。PLC系統(tǒng)適合小批量，控制邏輯或者工藝需要經(jīng)常改動(dòng)的系統(tǒng)，比

61、如大家常說(shuō)的工程項(xiàng)目，在這樣的系統(tǒng)下能夠達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。</p><p>　　基于自動(dòng)灌裝機(jī)的控制只需要完成控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于完成的功能不是很多，并且要降低成本，所以選擇8051單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的處理芯片。</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何查閱現(xiàn)有的技術(shù)資料、如何舉