固定式智能水泥包装机设计毕业设计论文(编辑修改稿)

固定式智能水泥包装机设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

称重类型的比较 称重类型有两种：一种是将称重装置和水泥一起秤，另一种是单独秤水泥。 一起秤的优点有：机械结构简单，方便设计，称量方便。 一起秤的缺点有：皮重较重，传感器的测量范围大，相对单独秤精度低。 单独秤的优点有：皮重较轻，传感器的测量范围小，相对一起秤精度高。 单独秤的缺点有：机械机构复杂，设计较难，称重不方便，操作困难。 选择传感器还是应变片 采用传感器的优点是：使用方 便，容易购买，外接电路方便，模拟信号到数字信号易 于处理，便于单片机控制。 采用传感器的缺点是：必需要和弹簧配套使用，来平衡要称重力的大小，而弹簧在长期使用过程中的刚度会发生变化，从而影响精度。 如果定期更换弹簧会增加使用成本。 采用应变片的优点是：采用应变片就不需要弹簧，从而称重精度得到了保证。 2 成都大学学士学位论文（设计） 3 采用应变片的缺点是：应变片的转换电路复杂，且不便于智能控制，贴应变片更需要专业人士，更换成本很高。 杠杆机构是选择铰链销支承还是刀口支承 铰链销支承的优点：铰链销支承很常见，工艺简单，使用、维 护方便，价格便宜制造成本低。 铰链销支承的缺点：铰链销为面接触，在杠杆机构中的摆动灵敏度没有刀口支承高，从而造成称重精度低。 刀口支承的优点：刀口支承为刀口与杠杆板圆弧槽接触，为线接触精度比铰链销的面接触高，而且刀口与杠杆板圆弧槽接触摆动的空间更大，灵敏度更高。 刀口支承的缺点：刀口支承为线接触，表面硬度要求高，需要进行热处理，表面质量要求高，工艺复杂，制造困难，成本高。 确定最佳方案 综合各方面因素选择最佳方案为：称重类型选择一起秤，测力方式选择传感器，杠杆机构选择刀口支承。 根据工 作需要本次设计还需 要传感器调零装置、限位装置，液压阻尼器，平衡附加弯矩的圆柱螺旋压缩弹 簧和 圆柱螺旋 拉 伸弹 簧机构。 成都大学学士学位论文（设计） 4 第三章 机械机构设计 秤架原理 图 31 为固定式智能包装机秤架示意图。 设水泥装袋时重量为一集中力 G，距 Y 轴距离为一任意数 a，根据力的平移定律， G1=G , M=a179。 G ,由于 M 对弹簧的作用，产生一反向力矩 M1, 根据物体的平衡定理，大小 178。 相等，方向相反，即 M1－ M=0, 则 M1=M=a179。 G 所以荷重传感器只受到水泥袋重的影响，这样就保证了传感器送给微机的信号准 确。 图 固定式智能包装机秤架示意图 计量秤架装置设计计算 根据经验及 查得，秤 100kg 的水泥包装袋的大小一般为 50*80。 从而进一步设计出与水泥包装袋直接接触的称重板，和出料口与称重板的高度。 其称重台的 规格大小为： 450179。 600179。 10，高度为： 60~70，又因为称重的大小是变化的水泥袋的规格也不可能是一样的，故其高度做成可以调整的结构如下图 成都大学学士学位论文（设计） 5 所示 : 调整高度的方法是：放松螺钉 1 在开有滑槽的出料斗 4 上上下移动来调整其高度，当移动到预期高度时，拧紧螺钉 1 即可。 1 M8 的开槽盘头螺钉 2滑槽 3称重支架 4出料斗的一部分 图 高度调整机构 根据人机工程可知称重台到地面的距离为 80— 90cm（半个人高，工人操作起来更方便）。 由于每一个工人的身高不一样，称重板到地面的距离也不一样，故要做成高度可调的结构。 方法原理同上。 其示意图与 类似 为了进一步提高称重台的强度，防止称重台与螺钉连接处因强度不够发生断裂，故采用加强筋结构。 加强筋为非标件，其与称重台连接形式如图 所示 图 称重台与加强筋连接机构 连接方式为：选用 2179。 M10 的开槽锥端紧 定螺钉。 `支承筋的规格为 300179。 200179。 60 由于水泥包装及要称重的水泥的重心不在称重台的正中心，会在铅锤面上产生附加的弯矩从而引起称重机构在铅锤面内左右晃动，而影响称重的精度。 故采用如下图 所示机成都大学学士学位论文（设计） 6 构来限制其左右晃动。 尺寸为： 100179。 12179。 850，将控制板通过螺钉安装在底座上其大小为：M8 的开槽盘头螺钉。 图 防止左右晃动机构 杠杆机构 杠杆板 称重的大小及精度通过杠杆机构传递给差动变压器式传感器。 称重机构向下很小的位移通过 杠杆机构放大从而提高其灵敏度和精度，杠杆机构有杠杆板、刀口及刀 坐等。 杠杆板的外型及尺寸如下图 所示： 成都大学学士学位论文（设计） 7 图 杠杆板 图中杠杆板的 2179。 φ 10 的两个孔为铰链连接的通孔， 8179。 160 为与刀口连接的圆弧槽， 2179。 M8179。 为螺纹孔 铰链销连接 杠杆板两端都是铰链销连接。 保证称重机构始终在铅锤面内上下移动，而受力的 中心维持在杠杆一端的几何中心点上，从而保证杠杆板与双杆液压缸伸出端为线接触，提高其精度。 故杠杆板的一端采用下图 所示的铰链销连接。 其中 36 为轴销其规格，查《机械零件设计手册》公称直径 d=20mm,长度 l=65mm、材料为 35 钢、热处理硬度 28~38HRC、表面氧化处理的 A 型销轴： 销轴 GB 882 20179。 65 利用 M8 的开槽盘头螺钉将杠杆板与连接体 37 相连，其规格为：螺钉 GB/T 67 M8179。 50. 又因为称重架太大不好与杠杆板一端直接相连，故采用间接连接。 其中间接体为铸件，起连 接固定作用。 成都大学学士学位论文（设计） 8 图 称重架与杠杆板铰链连接 杠杆板的另一端采用下图 所示的铰链销连接结构。 将液压阻尼器的活塞杆端部结构为销轴 2 与杠杆板 4 铰链连接。 图 杠杆板与液压阻尼器铰链连接 图中 1 为连接销轴，查《机械零件设计手册》其规格为：公称直径 d=16mm,长度 l=120mm、材料为 35 钢、热处理硬度 28~38HRC、表面氧化处理的 B 型销轴：销轴 GB 882 16179。 160 3 为开口销，查《机械零件设计手册》其规格为：公称 直径 d=、长度 l=18mm、材料为 Q235 不经表面处理的开口销； 销 GB/T91 179。 18 为了不影响称重机构的精度，保证销轴与液压阻尼器的活塞杆端部线接触，故采用图 所示的较大间隙配合。 而称重板与销轴采用图示 φ 16H7/h6 的精度配合 刀口支承 图 为杠杆机构中支承形式：采用刀口支承。 其中 1 为杠杆板上的圆弧槽与刀口的接触线。 因为是线接触，接触处 1 的强度要求很高。 圆弧槽及刀口要经过特殊化处理（热处理）来提高其表面的硬度和内部的塑韧性。 采用刀口支承的目的是：比起 采用销连接来说采成都大学学士学位论文（设计） 9 用刀口支承更能提高杠杆受力的摆动精度及灵敏度。 刀口 2 与刀坐 3 做成一体，而刀座通过螺钉 4 连接在底座上。 图 刀口支承型式图 液压阻尼器 液压阻尼器如下图 所示主要 由双杆液压缸、 SR 节流阀和液压管路三部分构成， 液压阻尼器是一种液压装置，一般装于油缸的两端，用以减小活塞运动到油缸两端底部时发生撞击。 也可以用于油缸中部调节油缸运动节奏。 它是一种对速度反映灵敏的振动控制装置，起抗冲击减震的作用，提高称重的精度。 图 液压阻尼器 双杆液压缸 成都大学学士学位论文（设计） 10 双杆液压缸为等速等行程式的双活塞杆双作用液压缸。 其示意图 为： 图 双杆液压缸工作示意图 计算式为：液压缸活塞上下移动的速度224 )vqV Dd π （ (31) 液压缸活塞上下移动的推力 22dDFP  （ ）4 (32) 其中 D 为液压缸直径， d 为活塞杆直 径， vq 为输入液压缸的流量， P 为液压油的压力。 双杆液压缸的特点是：活塞两端杆径相同，活塞正、反向运动速度和推力均相等。 根据设计需要双杆液压缸的活塞杆两端部结构分别做成销轴和法兰型。 其结构见图为： 双杆液压缸端部结构 液压缸的安装方法为：中部法兰连接如图 所示。 用两个小径为 6 的圆锥销和四个螺栓连接。 其中螺栓连接的螺栓、螺母和弹簧垫圈均为标准件，其规格查《机械零件设计手册》可知。 其位置分布如下图所示 成都大学学士学位论文（设计） 11 1螺栓连接 2圆锥销 中部法兰连接示意图 双杆液压缸的外型尺寸参考工程液压缸标注系列可知：缸径 D=80、 UM=18ZL+=275+s 、 PM=25 、 EW=25 、 115B 、 FC=145 、 UC=175 、 NF=20 、 WB=81 、6 FB   、 XV+＞ 21 WA+＞ 200、 s=55。 SR 型节流阀 图 SR 节流阀外型 SR 型节流阀如上图 所示，用于工作压力基本稳定或允许流量压力变化的液压系统，以控制执行元件的速度。 本元件是平衡式的，可以较轻松地进行调整。 通过调节流量调整手轮可以调节液压阻尼系数的大小，从而调节双杆液压缸的速度 V 和推力 F。 选用的节流阀型号为： SR T03，字母各含义分别是：系列号 SR 为节流阀，连接型式。 T为管式， 03 为通径代号。 技术规格为 :通径代号： 0 通径为 10mm、额定流量为 30L˙ 1min 、最小稳定流量为3L˙ 1min 、管式重量为 、最高工作压力 25MPa、介质为矿物液压油，高水基液，磷酸酯油液、介质粘度 15~400 2 1mm s 、介质温度 15~700C 成都大学学士学位论文（设计） 12 特性曲线为： 调整手轮转速 SR 型节流阀外型尺寸为： A=7 B=3 C=4 D=、 E=、 F=φ 3 G=4 H=2J=RC38 (用螺纹密封的圆锥内螺纹，右旋 ) 查《机械制图》可知其螺纹尺寸。 图 中 1 为油液进口 RC“ J”（ SRCT 自由流动入口）， 2 为锁紧螺母， 3 为流量调整手轮， 4 为油液出口 RC“ J”（ SRCT 自由流动出口）。 液压管路 双杆液压杆与 SR 型节流阀之间要用管子连接，在液压传动中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。 根据设计需要选用钢管，钢管能承受较高的压力，价格低廉，但安装时弯曲半径不能太小，多用在装配位置比 较方便的地方。 常用的钢管是无缝钢管，当工作压力小于 时，也可以用焊接钢管。 钢管公称通径、外径、壁厚、联接螺纹和推荐流量分别为：公称通径 DN： 5mm、 钢管外径 10mm、 管接头联接螺纹 M10179。 公称压力≤ 、管子壁厚 1mm、推荐管路通过流量 L˙ 1min ， 最小曲率半径为 50mm，支架最大距离 400mm。 液压系统常用的管路联接螺纹有：细牙普通螺纹（ M）、米制锥螺纹（ ZM）、 55176。 直管螺纹（ G）、 55176。 锥管螺纹（ R）、 60176。 锥管螺纹 （ NPT）、在中、低压管路中，采用锥螺纹型式，通过密封胶带或密封胶即可获得满意的密封效果。 又因为公称压力≤ 为低压，故采用锥螺纹型式。 差动变压器式传感器 差动变压器式传感器的工作原理 差动变压器式传感器 属于位移传感器中的小位移互感型传感器，其工作原理如图 所示 成都大学学士学位论文（设计） 13 图 差动变压器式传感器工作原理 变压器由一次侧线圈 W 和两个参数完全相同的二次侧线圈 W W2 组成。 线圈中心插入圆柱形铁心，二 次侧线圈 W1 及 W2 反极性串联，当一次侧线圈 W 加上交流电压时，二次侧线圈 W1 及 W2 分别产生感应电势 e1 和 e2，其大小与铁心的位置有关，当铁心在中心位置时， e1 =e2，输出电压 e0=0；铁心向上运动时， e1＞ e2；向下运动时， e1＜ e2，随着铁心偏离中心。