畢業(yè)設(shè)計(jì)---推塊式分揀機(jī)道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　推塊式分揀機(jī)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在物流行業(yè)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)分揀設(shè)備占有非常重要的地位。長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)分揀技術(shù)較為落后，一定程度上影響了我國(guó)物流業(yè)的發(fā)展，急需大量引進(jìn)一種高速而有效的分揀

2、設(shè)備，推塊式分揀機(jī)正好符合此要求。</p><p>　　論文通過吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，先對(duì)分揀系統(tǒng)進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，然后對(duì)分揀系統(tǒng)的道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照其組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，充分考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性，并且集合工程實(shí)際，使系統(tǒng)在穩(wěn)、快、準(zhǔn)三方面的綜合性能達(dá)到最佳效果。設(shè)計(jì)最后還運(yùn)用了pro/e軟件對(duì)道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三維實(shí)體造型，為下一部的三維仿真奠定了基礎(chǔ)。

3、</p><p>　　關(guān)鍵詞：推塊式 分揀機(jī) 氣動(dòng) 道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　Abstract The rapid development of the logistics industry today, Bechtel, automatic sorting system occupies a very important position. For a long

4、 time sorting system more backward country in light of the current world's advanced automated sorting processing equipment design experience, a more reasonable and effective sorting equipment came into being, it is p

5、ushing block-sorting machines. Papers by absorbing and drawing on similar products at home and abroad advanced design concepts, the fir</p><p>　　Pneumatic Turnout implementing agencies</p>

6、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要 ------------------------------------------------ Ⅰ</p><p>　　英文摘要 ------------------------------------------------ Ⅱ</p><p>　　1 前言

7、 ------------------------------------------------- 1</p><p>　　1.1 自動(dòng)分揀技術(shù)的發(fā)展及其現(xiàn)狀 -------------------------- 1</p><p>　　1.2 自動(dòng)分揀機(jī)的種類 ----------------------------------- 3</p><p&g

8、t;　　2 推塊式分揀機(jī)技術(shù)方案 --------------------------------- 6</p><p>　　2.1 總體運(yùn)行方案 ------------------------------------- 6</p><p>　　2.2 主要技術(shù)參數(shù) ------------------------------------- 6 </p>&l

9、t;p>　　2.3 關(guān)鍵技術(shù) ---------------------------------------- 7</p><p>　　2.4 技術(shù)概況 ----------------------------------------- 8</p><p>　　3 推塊式分揀機(jī)固定分揀道岔數(shù)學(xué)模型建立 ---------------- 15</p>&

10、lt;p>　　3.1 起始段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 ----------------------------- 16</p><p>　　3.2 下線口段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 --------------------------- 19</p><p>　　3.3 中間段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算 ----------------------------- 21</p><

11、;p>　　4 道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) ---------------------------------- 22</p><p>　　4.1 電磁式 ------------------------------------------- 22</p><p>　　4.2 水平氣動(dòng)式 -------------------------------------- 24<

12、/p><p>　　4.3 垂直氣動(dòng)式 -------------------------------------- 26</p><p>　　5 道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì) ---------------------------------- 29</p><p>　　5.1 換向塊的設(shè)計(jì) -------------------------------------

13、 29 </p><p>　　5.2 換向塊與氣缸的連接設(shè)計(jì) --------------------------- 36</p><p>　　5.3 氣缸的固定 --------------------------------------- 38</p><p>　　5.4 導(dǎo)向桿設(shè)計(jì) ---------------------------------

14、------ 41</p><p>　　5.5 氣缸負(fù)載校核 ------------------------------------- 45</p><p>　　6 計(jì)算機(jī)仿真 -------------------------------------------- 47</p><p>　　結(jié) 束 語(yǔ) ------------------------

15、------------------------ 50</p><p>　　致 謝 -------------------------------------------------- 50</p><p>　　參考文獻(xiàn) ------------------------------------------------ 51 </p><p><b&

16、gt;　　1 緒 論</b></p><p>　　隨著國(guó)內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及郵政整體發(fā)展方向的調(diào)整，其內(nèi)部分揀處理設(shè)備的要求必然要適應(yīng)新的目標(biāo)要求。為了達(dá)到“營(yíng)業(yè)窗口電子化，搬運(yùn)裝卸機(jī)械化，內(nèi)部處理自動(dòng)化，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化”的要求，解決現(xiàn)在現(xiàn)行分揀設(shè)備不能適應(yīng)多種尺寸范圍的包件分揀的矛盾，結(jié)合當(dāng)前世界上先進(jìn)的自動(dòng)化分揀處理設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，需要采用更加合理而有效的處理方式——推塊式分揀機(jī)。</p&g

17、t;<p>　　據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)分析，商品成本中約有80%—90%是流通成本，而流通成本中的80%是物流成本，因此物流占商品成本64%以上。同時(shí)根據(jù)商品流通業(yè)的統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)社會(huì)商品零售總額已達(dá)到3.11萬億元，從事商品零售批發(fā)貿(mào)易業(yè)務(wù)的機(jī)構(gòu)有4141萬家，營(yíng)業(yè)面積超過5000平方米的大型超市已達(dá)300多家，但是這些商品處理中心的商品配送能力嚴(yán)重不足，倉(cāng)儲(chǔ)功能單一，向現(xiàn)代化物流企業(yè)轉(zhuǎn)變已經(jīng)是其必然的發(fā)展方向。郵政業(yè)依靠其統(tǒng)一

18、、完善的快遞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)在客觀上成為國(guó)內(nèi)商品配送的最佳網(wǎng)絡(luò)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下開拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域已成為行業(yè)的共識(shí)。這就要求能處理廣泛尺寸下的各種物件，以適應(yīng)新的形勢(shì)下對(duì)自動(dòng)化分揀處理的要求。</p><p>　　在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流領(lǐng)域被作為第三利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)來看待，是現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的基石，自動(dòng)化處理設(shè)備層出不窮，因此借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)是迅速趕超或達(dá)到國(guó)外同類型設(shè)備處理能力的有效辦法。為了解決這一難題，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)際情

19、況，采取廠校聯(lián)合的方式同時(shí)消化吸收國(guó)際上成熟技術(shù)成果開發(fā)的道路，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)是有效、快速的完成這一新型分揀處理系統(tǒng)的較好辦法。</p><p>　　1.1 自動(dòng)分揀技術(shù)的發(fā)展及其現(xiàn)狀</p><p>　　生成高度發(fā)達(dá)的國(guó)家，物理量非常大，其中大量的物品需要經(jīng)過分揀才能分配到各個(gè)用戶，因此歐美各國(guó)和日本采用了大量的各種類型的分揀系統(tǒng)來完成分揀這一繁瑣而又枯燥的工作。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后

20、分家技術(shù)發(fā)展很快，分揀系統(tǒng)規(guī)模越來越大，分揀能力越來越高，應(yīng)用范圍越來越廣，已經(jīng)成為物流系統(tǒng)中的重要組成部分。</p><p>　　分揀是指為進(jìn)行運(yùn)輸、配送，把很多貨物按品種、不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和制動(dòng)分揀三大類。</p><p>　　人工分揀基本上是靠人力搬運(yùn)，把所需要的貨物分門別類地送到指定的地點(diǎn)，或利用最簡(jiǎn)單的器具和手推

21、車等，這種分揀方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，分揀效率最低。</p><p>　　機(jī)械分揀是指以機(jī)械為主要運(yùn)輸手段，還要靠人力進(jìn)行揀選，這種分揀方式用得最多的是運(yùn)輸機(jī)，有板條式輸送機(jī)、傳輸帶、輥道運(yùn)輸機(jī)等，也有的叫“輸送機(jī)分揀”。這種方式是用設(shè)置在地面上的輸送機(jī)傳輸貨物，在各分揀位置配置作業(yè)人員，當(dāng)看到標(biāo)簽、色標(biāo)、編號(hào)等分揀標(biāo)志時(shí)，邊進(jìn)行揀選，在放到手邊的簡(jiǎn)易傳送帶或場(chǎng)地上。也有用“箱式托盤分揀”，即在箱式分揀中裝入待分揀的貨物

22、，用叉車的機(jī)械移動(dòng)箱式托盤，用人力把貨物分到分揀的位置，或再利用箱式托盤進(jìn)行分配。使用較多的是在箱式托盤的下面裝車輪的滾輪箱式托盤。這種分揀方式投資不多，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高分揀效率。</p><p>　　自動(dòng)分揀是指貨物從進(jìn)入分揀系統(tǒng)到指定的分揀位置為至，都是按照人們的指令靠自動(dòng)裝置來完成的。這種裝置是由接收分揀指令信息的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、搬運(yùn)裝置、分支裝置、緩沖站等構(gòu)成。所以，除了用終端的鍵盤、鼠標(biāo)或其

23、他方式向控制裝置輸入分揀指示信息的作業(yè)外，由于全部采用的是自動(dòng)控制作業(yè)，因此分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較大。</p><p>　　分揀系統(tǒng)除了用于郵政系統(tǒng)的郵包信件處理和鐵路列車的行包處理，已發(fā)展到食品工業(yè)、造紙業(yè)、化工業(yè)、機(jī)械制造、超市配送中心配送、出版業(yè)等各行各業(yè)，廣泛使用自動(dòng)分揀從大到小各式各樣的物品。</p><p>　　自動(dòng)分揀系統(tǒng)的規(guī)模和能力已有很大的發(fā)展，目前大型分揀系

24、統(tǒng)大多能分揀幾十個(gè)到幾百個(gè)種類物品，分揀能力達(dá)到每小時(shí)萬件以上。國(guó)外分揀系統(tǒng)規(guī)模都很大，主要包括進(jìn)給臺(tái)、信號(hào)盤、分揀機(jī)、分揀信息識(shí)別系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)等幾大部分，還要配備外圍大的各種運(yùn)輸和裝卸機(jī)械，組成一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。自動(dòng)分揀系統(tǒng)大部分與自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)連接起來，配合自動(dòng)導(dǎo)引車、拖鏈小車等其他工具組成復(fù)雜的系統(tǒng)，分揀系統(tǒng)在總體布置上，可以說千變?nèi)f化。</p><p>　　從分揀技術(shù)水平上說，歐美各國(guó)發(fā)展最早，

25、技術(shù)比較成熟，目前處于世界領(lǐng)先地位。日本則在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展很快，到1985年自動(dòng)分揀機(jī)總量達(dá)366套，號(hào)稱世界上擁有自動(dòng)分揀機(jī)最多的國(guó)家，從1970-1985年有338臺(tái)自動(dòng)分揀機(jī)投入運(yùn)行，其中58.32%用于儲(chǔ)運(yùn)業(yè)，17.15%用于銷售業(yè)。日本一位物流專家認(rèn)為，在用戶需求表現(xiàn)為多品種小批量的時(shí)代，物流技術(shù)的三大措施是自動(dòng)分揀機(jī)。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和無人自動(dòng)牽引車。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)是基本成熟的產(chǎn)品，無人自動(dòng)牽引車是發(fā)展中產(chǎn)品，自動(dòng)分揀機(jī)是接近成

26、熟的產(chǎn)品。這可以認(rèn)為是國(guó)外專家對(duì)于自動(dòng)分揀系統(tǒng)在物流技術(shù)中的地位和現(xiàn)狀的一個(gè)較好的概況。</p><p>　　我國(guó)自動(dòng)分揀技術(shù)起步較晚，目前已能與世界先進(jìn)水平保證同步，但缺少技術(shù)創(chuàng)新能力，使用自動(dòng)分揀技術(shù)的物流系統(tǒng)也較少，大部分小型超市配送中心仍然依靠人工分揀。在20世紀(jì)80年代，我國(guó)最初是一些郵政局采用小型的半自動(dòng)翻盤分揀機(jī)，由于郵政分揀。1990年為迎接第十一屆亞運(yùn)會(huì)，從荷蘭行進(jìn)了一套有3個(gè)入口、60個(gè)出口的

27、自動(dòng)分揀系統(tǒng)，成立了北京食品配送中心，每小時(shí)可配送3000件貨物，使我國(guó)分揀技術(shù)有了一個(gè)飛躍。</p><p>　　1.2 自動(dòng)分揀機(jī)的種類</p><p>　　在分揀系統(tǒng)中，分揀機(jī)是最主要的設(shè)備，由于在各行各業(yè)使用分揀機(jī)，分揀對(duì)象不論是在尺寸重量上還是在外形上都有很大的差別，小的可以分揀信件，大的可以分揀長(zhǎng)度大1500mm的大型物品，因此分揀機(jī)的種類十分繁多，主要有一下幾種。</

28、p><p>　　1.2.1 橫向推出式分揀機(jī)</p><p>　　使用較多的是鋼帶式橫向推出式分揀機(jī)，他是指貨物輸送到指定的部位靠拔桿的橫向轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)貨物進(jìn)行分揀。鋼帶運(yùn)行速度很快，有的達(dá)120m/min，因此分揀能力很大，每小時(shí)可達(dá)萬件以上。一般情況下，分揀的貨物不受紙箱、袋裝、木箱等包裝形態(tài)的限制，能用運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)呢浳锟扇渴褂?。但分揀時(shí)對(duì)分揀物品有一定的沖擊，太薄的物品、容易轉(zhuǎn)動(dòng)的物品、不

29、宜采用這種方式。分揀能力越高，分揀機(jī)器的沖擊力也越大，所以必須注意防止物品的損壞。另外，因?yàn)樗俣仍?，要求分揀口之間保持較達(dá)的間隔，因此可能設(shè)置的分揀口數(shù)較少，如圖1.2-1所示。</p><p>　　1.2.2 升降推出式分揀機(jī)</p><p>　　升降推出式分揀機(jī)式從搬運(yùn)運(yùn)輸機(jī)的下側(cè)用浮出裝置把貨物托起，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)向的坡度，送到搬運(yùn)輸送機(jī)外面進(jìn)行分揀的裝置。在分揀時(shí)給予貨物的沖擊較小，最適

30、合于分揀底面平坦的紙箱、托盤狀的各種貨物，但不能分揀很長(zhǎng)的或底面不平坦的貨物。</p><p>　　1.2.3 推塊式分揀機(jī)</p><p>　　推塊式分揀機(jī)是由鏈板式輸送機(jī)和具有獨(dú)特形狀的滑塊在鏈板間左右滑動(dòng)進(jìn)行商品分揀的推塊等組成。推塊式分揀系統(tǒng)是由推塊式分揀機(jī)，供件機(jī)，分流機(jī)，信息采集系統(tǒng)，控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。</p><p>　　推塊是分揀機(jī)可適應(yīng)不同

31、大小、重量、形狀的各種不同商品、分揀時(shí)輕柔無沖擊、分揀動(dòng)作準(zhǔn)確、還可向左、右兩側(cè)分揀，占地空間小、分揀時(shí)所需商品間隙小，分揀能力高達(dá)18000個(gè)/時(shí)、機(jī)身長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)110米，出口多。因?yàn)橐陨咸攸c(diǎn)，推塊是分揀機(jī)在物流行業(yè)得到了較廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2.4 輥?zhàn)痈〕鍪椒謷C(jī)</p><p>　　這種分揀裝置（如圖1.2-2所示）可與輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)、平帶輸送機(jī)融為一體，放在輸送系統(tǒng)

32、的岔口處，這可看成是一種分流裝置，在沒有分揀任務(wù)是，可作為輸送機(jī)輸送貨物。該裝置在對(duì)應(yīng)岔口的入口處設(shè)置了一排短輥?zhàn)?，這些短輥?zhàn)优c主滾道上表面水平，可通過氣動(dòng)元件向兩側(cè)擺動(dòng)和浮出主輥道的上表面。這些短輥?zhàn)颖砻嫱ㄟ^上膠或采用聚氨脂材料增大摩擦力，從而帶動(dòng)貨物轉(zhuǎn)向。如果岔道上的輥?zhàn)邮侵鲃?dòng)輥?zhàn)硬⑶疑狭四z，加上采用上述的變向措施，就很容易達(dá)到較高的效率。采用這種裝置，道岔可與主輥道成，在岔道方向與主到成的情形時(shí)，要在道岔前加一個(gè)轉(zhuǎn)速較快的變向輥?zhàn)?/p>

33、來支持輸送貨物的變向。這種分揀裝置輸送速度可達(dá)，每小時(shí)可分流7000件貨物。</p><p>　　圖1-2 輥?zhàn)痈〕鍪椒謷C(jī)</p><p>　　2 推塊式分揀機(jī)技術(shù)方案</p><p>　　推塊式分揀機(jī)是為了適應(yīng)對(duì)不同尺寸范圍的物件能高效、柔性分揀的要求而開發(fā)試制的，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：</p><p>　　圖2-1　推塊式分揀機(jī)總體結(jié)構(gòu)示

34、意圖</p><p>　　1－供件系統(tǒng)　2－機(jī)架與軌道　3－傳動(dòng)系統(tǒng)　4－分揀道口</p><p>　　5－分揀系統(tǒng)　6－主體運(yùn)載系統(tǒng)　7－收容格口</p><p>　　2.1 總體運(yùn)行方案</p><p>　　為了更好的驗(yàn)證開發(fā)研制的結(jié)論，在試驗(yàn)段可建立一臺(tái)功能樣機(jī)以滿足對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)試以及對(duì)方案的完善。</p><p&

35、gt;　　2.2 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　分揀效率：8000件/小時(shí)</p><p>　　包裹尺寸：最長(zhǎng)邊：1500mm</p><p><b>　　最短邊：200mm</b></p><p>　　三邊之和：<1900mm</p><p><b>　　包裹重量：50Kg&

36、lt;/b></p><p>　　有效寬度：850mm</p><p>　　主機(jī)運(yùn)行速度：2m/s</p><p>　　整機(jī)噪音：<72dB(A)</p><p>　　整機(jī)壽命：>45000h</p><p><b>　　2.3 關(guān)鍵技術(shù)</b></p><

37、p>　　推塊式分揀機(jī)是為了適應(yīng)對(duì)不同尺寸范圍的物件能高效、柔性分揀的要求而開發(fā)試制的，因此其關(guān)鍵技術(shù)也是圍繞這一中心而產(chǎn)生的。從開發(fā)的初期來看，大致有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　高速主機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，整機(jī)的噪音控制</p><p>　　大范圍變負(fù)載的情況下，主機(jī)的恒速控制</p><p>　　分揀機(jī)構(gòu)在高頻次（9500次/小時(shí)）條件下的可靠性</p

38、><p>　　對(duì)多個(gè)不確定數(shù)量推塊的閉環(huán)、有效、高精度的跟蹤</p><p>　　物件外形測(cè)量的數(shù)據(jù)與預(yù)定推塊數(shù)量的動(dòng)態(tài)調(diào)配</p><p>　　對(duì)物件信息的采集及處理</p><p><b>　　2.4 技術(shù)概況</b></p><p>　　2.4.1主體運(yùn)載部分</p><p&

39、gt;　　主體運(yùn)載部分由一系列多個(gè)鏈板通過鏈條柔性連接而成為封閉的環(huán)鏈運(yùn)載系統(tǒng)。鏈板采用高強(qiáng)度鋁合金材料高壓拉制成形，兩側(cè)采用螺接固定園鋼的方式作為滑軌或者直接在型材上形成圓弧形軌道面并或直接在鋁合金表面噴涂硬質(zhì)合金?；瑝K采用高強(qiáng)度鋁合金拉制形型材加工而成，動(dòng)作接觸部分為工程塑料，內(nèi)鑲優(yōu)質(zhì)的滑動(dòng)軸承與鏈板的圓弧面軌道配合，并可順暢的在其表面作往復(fù)式滑動(dòng)。</p><p>　　同時(shí)在鏈板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式從

40、鏈條傳動(dòng)提高到直線電機(jī)傳動(dòng)的需要預(yù)留次級(jí)板的安裝位置，為將來的技術(shù)提升作準(zhǔn)備。</p><p>　　由于采用高強(qiáng)度的鋁合金材料，鏈板的整體質(zhì)量在強(qiáng)度保證的情況下得到了降低，同時(shí)由于是采用模具拉制成形其尺寸精度的穩(wěn)定性較好，有利于質(zhì)量的保證，即傳動(dòng)的準(zhǔn)確性。</p><p>　　2.4.2 機(jī)架、軌道部分</p><p>　　機(jī)架采用焊接單元的方式，既保證了各個(gè)機(jī)架單

41、元的牢固性又使得每一個(gè)單元之間具有一致的標(biāo)準(zhǔn)性。材料采用普通的型材，降低加工的成本。軌道采用鋁合金拉制成形，即斷面的結(jié)構(gòu)根據(jù)鏈板運(yùn)行合機(jī)架連接等要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，使之應(yīng)該可以滿足由于整機(jī)規(guī)模的變化而造成的鏈條規(guī)格的變化以及連接強(qiáng)度的變化，因此軌道的設(shè)計(jì)非常重要的。機(jī)架與軌道通過軌道下側(cè)特殊設(shè)計(jì)的T形槽進(jìn)行連接，同時(shí)輔助予連接支板使得連接更加牢靠。</p><p>　　2.4.3 傳動(dòng)部分</p>&

42、lt;p>　　傳動(dòng)部分通過前期的調(diào)研以及結(jié)合我廠的技術(shù)能力，采用直線電機(jī)或者是鏈輪驅(qū)動(dòng)的方式。直線電機(jī)的傳動(dòng)方式由于是無接觸的傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)部件之間沒有機(jī)械磨損以及碰撞，因此整機(jī)的運(yùn)行噪音將有大幅度的降低。但同時(shí)由于直線電機(jī)本身的技術(shù)特性其傳動(dòng)的剛性和效率較低，在多負(fù)載變化、長(zhǎng)距離輸送的條件下保持速度的均衡性存在一定的技術(shù)難度，將在很大的程度上制約高速分揀的可靠性以及準(zhǔn)確性。</p><p>　　同時(shí)，通過技術(shù)

43、資料的查詢以及其他多方面的咨詢?cè)擁?xiàng)目的主鏈速度為2m/s，在輸送鏈領(lǐng)域?qū)儆谥械退讉鲃?dòng)的范圍。每一塊鏈板自帶膠質(zhì)行走輪，運(yùn)行部分鏈條本身不產(chǎn)生噪音，從動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部分采用封閉式結(jié)構(gòu)并輔助高效吸音材料阻隔噪音向外界的傳遞，因此傳動(dòng)部分運(yùn)用輸送鏈?zhǔn)强尚械摹?lt;/p><p>　　2.4.4 分揀部分</p><p>　　分揀部分是推塊式分揀機(jī)的心臟部分，是分揀動(dòng)作的具體執(zhí)行部分。從該總成部分由兩部分組

44、成：道岔執(zhí)行系統(tǒng)和固定分揀系統(tǒng)。道岔執(zhí)行系統(tǒng)的主要功能是在控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)算獲得同步觸發(fā)信號(hào)后迅速完成滑塊的路向變更使之能快捷順暢的導(dǎo)入到固定分揀系統(tǒng)中，完成滑塊的分揀動(dòng)作。固定分揀系統(tǒng)的作用是控制進(jìn)入其中的滑塊按照設(shè)計(jì)給定的曲線進(jìn)行相對(duì)于鏈板主鏈速度垂直的橫向移動(dòng)。為了保證滑塊在高速狀態(tài)下平穩(wěn)在固定分揀系統(tǒng)中運(yùn)行，其運(yùn)動(dòng)曲線要求在速度變化的情況下能保證與改向輪之間最小的沖擊性和加工的可行性，因此該曲線的模型設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的。</p

45、><p>　　根據(jù)方案參數(shù)計(jì)算，在主機(jī)速度2m/s的情況下道岔執(zhí)行系統(tǒng)的工作時(shí)間小于75ms，為了能準(zhǔn)確穩(wěn)定的完成動(dòng)作將采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源。</p><p>　　2.4.5 供件部分</p><p>　　為了更好的實(shí)現(xiàn)推塊式分揀機(jī)對(duì)不同外形尺寸包裹的廣泛適應(yīng)能力，可以采用兩種形式的供件系統(tǒng)。這兩種供件系統(tǒng)均能夠測(cè)量物件的外形尺寸，重量以及位置等物理屬性，通過采集

46、的這些數(shù)據(jù)使得供件系統(tǒng)能達(dá)到準(zhǔn)確供件的目的。</p><p>　　供件系統(tǒng)主體部分采用鋁合金型材拉制成型，不僅使得整機(jī)簡(jiǎn)潔明了同時(shí)也保證了整機(jī)的精度能得到控制。整體結(jié)構(gòu)為單元模塊化，可針對(duì)不同的流程工況進(jìn)行擴(kuò)展性拼裝組合設(shè)計(jì)。</p><p>　　但是在結(jié)構(gòu)形式上又有不同的方面，采用與主機(jī)零度夾角的方式可以使得超長(zhǎng)件能正常進(jìn)入分揀部分，并且能有效的控制物件在主機(jī)上垂直其速度方向的位置。不足

47、之處在于只能單臺(tái)排布不利于達(dá)到主機(jī)的分揀能力；采用與主機(jī)非零度（如30度）夾角的方式可以進(jìn)行多臺(tái)協(xié)同作業(yè)，使得整個(gè)供件系統(tǒng)的供件效率能夠滿足主機(jī)的分件效率，不足的地方在于該方式的供件系統(tǒng)對(duì)物件的適應(yīng)能力相對(duì)較差。</p><p>　　2.4.6 控制部分</p><p><b>　　a.慨述</b></p><p>　　推塊式分揀機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)

48、，采用美國(guó)Think&Do公司90年代末推出的基于計(jì)算機(jī)控制(PC-based Control)的先進(jìn)工控軟件和無錫易控公司生產(chǎn)的給予Think&Do軟件的11Mbps無線網(wǎng)橋、RTU基架、輸入輸出模塊.</p><p>　　該管控自動(dòng)化系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬量控制系統(tǒng)、順序控制和保護(hù)系統(tǒng)、集中系統(tǒng)仿真診斷、無限點(diǎn)SOE記錄分析功能于一體化，能滿足分揀機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求，確保系統(tǒng)安全高效地運(yùn)行和診

49、斷維護(hù)。</p><p>　　PC-based Control控制軟件和Optilogic以太網(wǎng)控制RTU之間可以采用方便靈活而可靠的帶跳頻和擴(kuò)頻功能無線以太網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器。在某些特殊的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或維護(hù)和鋪設(shè)通訊電纜比較困難的地方，采用無線以太網(wǎng)控制方式是最好、最可靠和最便宜的方案。</p><p>　　全部Optilogic模塊是即用型的，可熱插拔。</p><p>

50、　　每個(gè)子系統(tǒng)用一臺(tái)電腦可連接Optilogic以太網(wǎng)控制器多達(dá)100臺(tái)。由于Optilogic基架上帶IP地址設(shè)定，其設(shè)置為0～99，所以一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)方式最多能帶100臺(tái)。由于采用Think&Do編程控制軟件沒有I/O點(diǎn)數(shù)無限制，Optilogic以太網(wǎng)控制器的I/O點(diǎn)數(shù)也同樣不受限制。</p><p><b>　　b.系統(tǒng)配置</b></p><p&g

51、t;<b>　　c.功能需求分析</b></p><p>　　c.1 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　c.1.1圖形監(jiān)控系統(tǒng)(CGS)：采用中文界面，具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控分揀系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，各功能模塊故障顯示等功能。</p><p>　　c.1.2告警系統(tǒng)：當(dāng)分揀機(jī)有不正常情況時(shí)，自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào)在監(jiān)控畫面上。</p><p&

52、gt;　　c.1.3主控系統(tǒng)(MCS)：具有橋接各功能模塊，集中進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，向各功能模塊發(fā)出控制指令等功能。</p><p>　　c.1.4驅(qū)動(dòng)控制及同步系統(tǒng)：鏈條驅(qū)動(dòng)，具有一個(gè)同步盤,用于監(jiān)控物體同步。由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，兩同步之間的距離需為兩塊鏈板的距離。</p><p>　　c.1.5供件機(jī)控制系統(tǒng)：具有郵件全節(jié)目信息錄入或郵件信息條形碼掃描輸入，測(cè)量郵件的物理特性（體積、重量、

53、長(zhǎng)度）后，準(zhǔn)確將郵件導(dǎo)入相應(yīng)推塊。</p><p>　　c.1.6推塊控制系統(tǒng)：當(dāng)物體靠近相應(yīng)格口時(shí)，打開道岔，推塊按相應(yīng)的軌道運(yùn)動(dòng)，將物體推入相應(yīng)格口。</p><p>　　c.2推塊式分揀機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施方案</p><p>　　c.2.1 供件機(jī)控制系統(tǒng)</p><p>　　件機(jī)控制系統(tǒng)由若干個(gè)供件臺(tái)組成，供件臺(tái)由測(cè)量體積及信息輸入段，稱

54、重及等待段，導(dǎo)入段組成。（如圖2-3）</p><p>　　供件臺(tái)與分揀機(jī)主軌道呈45度角相接或呈0度角相接。</p><p>　　每個(gè)按鍵席位最高供件速度為１８００件／小時(shí)，根據(jù)需要由分揀員用鍵盤鍵入郵件全節(jié)目信息或用條碼掃描器錄入郵件的相關(guān)信息。經(jīng)系統(tǒng)判別無誤后由上件機(jī)將郵件供入推塊式分揀機(jī)。</p><p>　　上機(jī)分揀的郵件在尺寸測(cè)量段和稱重段上進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量

55、，由系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型并做出相應(yīng)的計(jì)算。然后由導(dǎo)入段隨同步信號(hào)將郵件準(zhǔn)確平穩(wěn)地送入推塊式分揀機(jī)上。</p><p>　　為使上機(jī)分揀的郵件能準(zhǔn)確可靠地送入推塊式分揀機(jī)以及供件速度與主機(jī)運(yùn)行速度相匹配，則在驅(qū)動(dòng)部位采用帶變頻調(diào)速裝置的三相異步電機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。</p><p>　　c.2.2 分揀及其控制系統(tǒng)</p><p>　　c.2.2.1 分揀機(jī)對(duì)郵件的運(yùn)導(dǎo)是

56、由一系列相互連接的鏈板進(jìn)行傳輸。當(dāng)物體需進(jìn)入某格口時(shí)，通過鏈板上的推塊動(dòng)作使其進(jìn)入相應(yīng)格口。 </p><p>　　c.2.2.2 鏈板的驅(qū)動(dòng)通過一臺(tái)三相異步電機(jī)帶動(dòng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p>　　c.2.2.3 分揀機(jī)的控制系統(tǒng)由網(wǎng)橋?qū)⒏骺刂颇K同一個(gè)中央控制系統(tǒng)（MCS） 連接起來。各控制模塊控制每個(gè)I/O點(diǎn)，采集各種故障情況反饋給中央控制系統(tǒng)。</p><p&

57、gt;　　c.2.2.4 用戶接口采用圖表用戶接口形式，該系統(tǒng)基于通用PC機(jī)，可將分揀機(jī)的工作報(bào)表以圖表形式顯示，系統(tǒng)也能以圖表畫面顯示分揀場(chǎng)地的各個(gè)部分。</p><p>　　c.2.2.5 操作人員通過PC上的圖形界面進(jìn)行開關(guān)機(jī)操作。</p><p>　　c.2.3 同步信號(hào)裝置</p><p>　　c.2.3.1 同步信號(hào)裝置是控制系統(tǒng)為跟蹤在推塊式分揀

58、機(jī)上郵件運(yùn)行位置以及所占據(jù)的推塊數(shù)的信號(hào)發(fā)生裝置。它的可靠性將直接影響整機(jī)的分揀性能。</p><p>　　c.2.3.2 該分揀機(jī)的同步信號(hào)裝置采用抗干擾性能好的無接觸開關(guān)或紅外線光電開關(guān)，將它安裝在驅(qū)動(dòng)部位，通過一個(gè)同步盤，接受同步信號(hào)。</p><p>　　c.2.4 告警裝置</p><p>　　c.2.4.1 滿格口告警及計(jì)數(shù)顯示</p>

59、<p>　　各格口處設(shè)有滿格口告警裝置與控制系統(tǒng)相接，控制系統(tǒng)根據(jù)郵件的重量，體積和件數(shù)來進(jìn)行滿格口檢測(cè)。滿格口時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)鎖定格口并發(fā)出聲光告警。格口內(nèi)的郵件數(shù)量由監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)更新顯示，滿格口告警和當(dāng)前計(jì)數(shù)值，可通過監(jiān)控畫面的復(fù)位按鈕解除和清零。</p><p>　　c.2.4.2 氣壓告警</p><p>　　當(dāng)無氣壓時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。</p><p>　

60、　c.2.4.3 道岔告警</p><p>　　在道岔的吸合口裝一個(gè)檢測(cè)開關(guān),當(dāng)?shù)啦響?yīng)該吸合而未吸合時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)。</p><p>　　c.2.4.4 供包機(jī)告警</p><p>　　在每一臺(tái)電機(jī)上裝一個(gè)同步盤，在相應(yīng)的同步盤上裝一個(gè)檢測(cè)開關(guān)，當(dāng)電機(jī)應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)而無同步信號(hào)時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)。</p><p>　　c.2.4.5 整機(jī)告警<

61、;/p><p>　　當(dāng)整機(jī)應(yīng)該運(yùn)轉(zhuǎn)而無同步信號(hào)時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)。，</p><p>　　3 推塊式分揀機(jī)固定分揀道岔數(shù)學(xué)模型建立</p><p>　　為了能準(zhǔn)確穩(wěn)定地完成動(dòng)作 ,將采用氣動(dòng)執(zhí)機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源。固定分揀道岔的作用如前所述 ,就是控制進(jìn)入道岔的推塊按設(shè)計(jì)給定的曲線軌跡移動(dòng)。其中 ,由于推塊是套在鏈板上的 ,推塊始終有一個(gè)與鏈板同步的水平直線運(yùn)動(dòng)速度 ,所以構(gòu)造

62、的道岔曲線應(yīng)保</p><p>　　證在該方向上的動(dòng)力參數(shù)為:</p><p><b>　　； </b></p><p>　　首先 ,為了在高速狀態(tài)下推塊能平穩(wěn)地推動(dòng)物件到相應(yīng)的分揀道口 ,我們當(dāng)然希望推塊進(jìn)入固定分揀道岔后盡可能勻速 ,以減少?zèng)_擊 ,從而減小噪音 ,提高整機(jī)壽命。但在推塊剛進(jìn)入以及離開固定分揀道岔時(shí) ,由于存在運(yùn)動(dòng)方向的改

63、變 ,必然會(huì)產(chǎn)生加速度 ,造成沖擊;而中間部分則可將其設(shè)計(jì)為直線段 ,保證推塊勻速運(yùn)動(dòng)。因此 ,我們可將固定分揀道岔曲線分為起始段、中間段和下線口段三段來進(jìn)行動(dòng)力分析。如圖3-1。</p><p>　　其中,為了有效分揀 ,中間段 CD 為直線段 ,其斜度為分揀道口下線口角度α= 30° 。</p><p>　　圖3-1　固定分揀道岔曲線簡(jiǎn)圖</p><p&g

64、t;<b>　　∵</b></p><p><b>　　∴</b></p><p>　　3.1 起始段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　如圖3-1所示 ,起始段的A 端與水平直線道軌連接 ,C端與中間段連接 ,在y方向上速度由 0～1. 155m/s ,加速度由0～0 ,為了減小沖擊 ,就必須避免起始段曲線運(yùn)動(dòng)方向的突變

65、 ,即運(yùn)動(dòng)速度與加速度應(yīng)連續(xù)變化 ,不應(yīng)出現(xiàn)躍變 ,如圖3-2。</p><p>　　圖3-2　起始段速度、加速度曲線示意圖</p><p>　　圖3-2初步分析看 ,固定分揀道岔起始段軌跡曲線至少應(yīng)該是四次曲線。通過粗略的運(yùn)動(dòng)分析 ,并進(jìn)行方案的對(duì)比、優(yōu)化 ,對(duì)圖3-2所示的固定分揀道岔起始段的加速度曲線進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?,將其構(gòu)造為AB、 BC對(duì)稱的兩段來分析 ,如圖3-3 ,這樣既可滿

66、足分揀要求 ,又可使道岔曲線的加工變得更加簡(jiǎn)單可行。</p><p>　　圖3-3　起始段加速度曲線示意圖</p><p>　　由于氣動(dòng)道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在起始段處 ,為了有效準(zhǔn)確地完成路向變更 ,并且前后推塊的導(dǎo)向輪與換向塊不能發(fā)生干涉 ,所以推塊走過起始段所需的時(shí)間 的選擇就非常關(guān)鍵。因?yàn)橄噜弮赏茐K導(dǎo)向輪的間距為 190. 5mm ,導(dǎo)向輪直徑為 40mm ,所以首先應(yīng)該使起始段在 x

67、 方向上的投影距離小于 ,并且為了減小該段中的最大加速度 ,起始段在 x 方向上的投影距離越接近越好 ,但又考慮到氣動(dòng)道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)所需的時(shí)間 ,經(jīng)過數(shù)個(gè)方案的最優(yōu)化比較 ,最終選定 = 0. 06 s ,起始段在 x 方向上的投影距離為= 2 ×0. 06 = 0. 12 m = 120 mm。由此可得起始段的加速度曲線 ,如圖3-4。</p><p>　　圖3-4　起始段加速度曲線圖</p&

68、gt;<p><b>　　其中 ,</b></p><p>　　3.1.1 AB段的動(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　從圖3-4分析可知 , ----（1）</p><p>　　∵ --------------------（2）</p><p>　　--------------------

69、（3）</p><p>　　又 ∵t = 0時(shí) , ，，，將其及式(1)代入式(2) 、 (3)則有：</p><p>　　---------------------（4）</p><p>　　---------------------（5）</p><p><b>　　另外： ∵ </b></p>&l

70、t;p>　　---------------------（6）</p><p>　　將式(6)代入式(5) ,則有：</p><p>　　， ---------------（7）</p><p>　　由式(4) 、 (5) 、 (6)就可求得 B 點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)參數(shù),</p><p>　　當(dāng) t = 0. 03s 時(shí)： </p>

71、<p>　　-------------------------------（8）</p><p>　　3.1.2 BC段的動(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　從圖3-4分析可知 ,</p><p>　　------------（9）</p><p>　　將式(9) 、(6)及初始條件(8)式代入式(2) 、(3) ,可得</p&g

72、t;<p>　　--------------------（10） </p><p>　　------------（11）</p><p>　　x ∈[0. 06 ,0. 12 ] </p><p>　　------------------------- -------（12） </p><p>　　由式(10) 、 (11)

73、、 (12)就可求得 C 點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)參數(shù) ,即當(dāng) t = 0. 06 s 時(shí) , </p><p><b>　　-----（13）</b></p><p>　　由此可得到起始段 ABC的道岔曲線軌跡圖 ,如圖 3-5所示。</p><p>　　3.2 下線口段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　與起始段ABC的動(dòng)力分析原

74、理相似 ,將下線口段曲線分為 DE、 EF對(duì)稱的兩段來分析 ,另外 ,通過對(duì)下線口處道岔與直線軌道交接處的結(jié)構(gòu)分析 ,以及盡可能減小沖擊的原則 ,最終選定下線口段的時(shí)建立第二坐標(biāo)系 UDV。圖 3-4 為下線口段加速度曲線。</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　圖3-5　下線口 加速度圖</p><p>　　3.2.

75、1 DE段的動(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　與 ABC段的動(dòng)力分析類似 ,從圖 3-5 分析 ,通過計(jì)算可得 </p><p>　　圖3-6　固定分揀道岔曲線圖</p><p>　　∵ </p><p><b>　　∴ 　 </b></p><p>　　3.2.2 EF段的

76、動(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　與 ABC段的動(dòng)力分析類似 ,從圖 3-5 分析 ,通過計(jì)算則有 ,</p><p><b>　　∵ </b></p><p><b>　　∴ </b></p><p>　　下線口段 DEF的道岔曲線軌跡圖 ,如圖3-6所示。</p><

77、p>　　3.3 中間段的動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)提到 ,為了有效分揀 ,中間段CD為直線 ,斜率為tg30° ,如圖3-6 ,其直線軌跡方程為：</p><p>　　其中 , x 下限的求法如下 ：,</p><p>　　∵ 1. 1 × tg30° = 0. 6351 m</p><p

78、>　　點(diǎn) W 的縱坐標(biāo)為0. 85 - 0. 6351 = 0. 2149 m , CW 段在 x 軸上的投影長(zhǎng)度為：</p><p>　　∴點(diǎn) W 的坐標(biāo)為 W(0. 4322 ,0. 2149) . D 點(diǎn)與 F點(diǎn) y向坐標(biāo)之差為 0. 1732 - 0 = 0. 1732 = 0. 3 ×tg30° ,故點(diǎn) E的x 向投影與 E′ 點(diǎn)重合 ,故 E點(diǎn)x 向坐標(biāo)值為1. 1 + 0.

79、 4322 = 1. 5322 m ,故 D 點(diǎn) x 向坐標(biāo)值為 1.5322 - 0. 3 = 1. 2322 m ,D 點(diǎn) y 向坐標(biāo)值為 0. 85 -0. 3 × tg30° = 0. 6768 m ,故 D 點(diǎn)坐標(biāo)為D(1. 2322 ,0.6768) .</p><p>　　由以上分析,我們得到了固定分揀道岔的曲線方程及所在位置 ,圖3-6為其軌跡曲線圖。</p>&

80、lt;p>　　4 道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 電磁式</b></p><p>　　圖4-1 電磁式道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　?。?、導(dǎo)向輪 2、電磁鐵 3、固定道岔 4、直線導(dǎo)軌 ）</p><p>　　如上圖所示,電磁式方案是利用電磁鐵通電時(shí)，產(chǎn)生的電磁力將推塊吸引

81、到固定分揀道口。詳述如下：</p><p>　　在固定分揀道岔的起始段以及其前面30mm到40mm的內(nèi)側(cè)為電磁鐵帶，其上附有數(shù)個(gè)電磁鐵，電磁鐵帶在x方向上的投影長(zhǎng)度略大于推塊的長(zhǎng)度，以保證在執(zhí)行路由變更時(shí)能準(zhǔn)確而又快速的將推塊吸引到固定分揀道岔中。推塊的導(dǎo)向輪是用鐵磁材料做成的，在電磁鐵得電時(shí)它將受電磁力作用，從而產(chǎn)生分揀的原動(dòng)力。</p><p>　　電磁鐵的布置十分講究，起始于固定分揀

82、道口前面30mm到40mm處，終于固定道岔內(nèi)。電磁鐵的分布按照在y方向上的電磁吸引力均勻分布的原則，這樣才使得推塊在進(jìn)入固定分揀道口時(shí)y方向上受力平衡，不會(huì)產(chǎn)生較大的加速度，從而保證整機(jī)性能。</p><p>　　動(dòng)作過程如下：當(dāng)待揀貨物到達(dá)固定分揀道岔起始段處時(shí)，電磁鐵得電，對(duì)鐵磁材料的導(dǎo)向輪產(chǎn)生電磁吸引力，導(dǎo)向輪帶動(dòng)推塊將在y方向上產(chǎn)生加速度。當(dāng)導(dǎo)向輪在x方向上到達(dá)固定分揀道岔時(shí)，電磁鐵的吸引力將導(dǎo)向輪帶動(dòng)到

83、固定分揀道岔的起始段內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)向輪完全進(jìn)入到固定分揀道岔中后，電磁鐵失電，對(duì)導(dǎo)向輪在y方向的電磁吸引力消失，在x方向上保持原有的以2m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于固定道岔的曲線作用，將使導(dǎo)向輪在y方向上產(chǎn)生一個(gè)分速度，帶動(dòng)導(dǎo)向輪運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)推塊運(yùn)動(dòng)至固定分揀道口，完成分揀目的。</p><p><b>　　本方案的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1、采用電磁鐵作為原動(dòng)

84、力的產(chǎn)生源，控制簡(jiǎn)單方便。</p><p>　　2、電磁鐵帶形狀大小可靈活運(yùn)用，他的布置范圍在固定分揀道岔的內(nèi)側(cè)，有效的利用了空間，至使整機(jī)空間布局美觀。</p><p>　　只要將電磁鐵的線圈匝數(shù)繞的足夠多，電流加的足夠大，則電磁力就完全能滿足要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度快，快速性好。</p><p><b>　　方案缺點(diǎn)：</b></p&g

85、t;<p>　　1）本方案存在的一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是，由于電磁鐵和鐵磁材料的推塊在空間位置上相差一個(gè)導(dǎo)板寬度。在對(duì)電磁鐵通電時(shí)，雖然可使電磁力是夠大，但作用在鐵磁材料的推塊上的吸引力將大打折扣，致使推塊反應(yīng)遲鈍，甚至?xí)狗謷鲥e(cuò)，而達(dá)不到份分揀的目的，要補(bǔ)償這一缺點(diǎn)，唯一的辦法就是加大電流的同時(shí)，增加線圈匝數(shù)，但任何電磁鐵都有一個(gè)磁飽和的現(xiàn)象，且電流過大，發(fā)熱也將過大，物體熱變形現(xiàn)象明顯，能耗也高，這不是我們追求的。&l

86、t;/p><p>　　2）同樣，由于采用了電磁鐵作用，在推塊導(dǎo)輪完成路由變更的整個(gè)過程中，都有電磁力的作用，且隨著導(dǎo)輪的運(yùn)動(dòng)，電磁吸引力不斷增加，致使在導(dǎo)輪實(shí)使路由變更時(shí)，將不可避免的在Y方向上產(chǎn)生一個(gè)大小不斷增加的加速度，這一加速度在與固定分揀道岔曲線而引起的加速度進(jìn)行疊加，勢(shì)必產(chǎn)生沖擊，增大整機(jī)波動(dòng)和噪音對(duì)整機(jī)性能將有很大的影響。</p><p>　　3）由于方案要求推塊必須采用鐵磁材料，

87、這對(duì)推塊材料的要求比較高，加上鐵磁材料比重就大，致使質(zhì)量大，慣性大，在相同的加速度下，對(duì)機(jī)構(gòu)的沖擊更大，對(duì)整機(jī)性能和壽命都由不利地影響，且鐵磁材料加工也相對(duì)普通鋁合金困難，成本較高。</p><p><b>　　4.2 氣缸側(cè)推式</b></p><p><b>　　總體方案如下圖：</b></p><p>　　說明：本方

88、案采用氣缸作為動(dòng)力裝置，氣缸通過氣缸桿的前后伸縮運(yùn)動(dòng)而推動(dòng)推塊的導(dǎo)向輪，使其進(jìn)入固定道岔，從而實(shí)現(xiàn)分揀的路由變更。氣缸的布置采用水平布置在每一個(gè)固定分揀道岔的入口處都布置一個(gè)這樣的氣動(dòng)裝置。當(dāng)待揀貨物所對(duì)應(yīng)的推塊導(dǎo)向輪到達(dá)固定分揀道岔口時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使氣缸動(dòng)作，氣缸桿伸出，換向塊到達(dá)指定位置，擋住直線導(dǎo)軌，迫使換向輪沿著固定分揀道岔運(yùn)動(dòng)，當(dāng)待揀貨物所對(duì)應(yīng)的全部推塊的導(dǎo)向輪都進(jìn)入固定分揀道岔后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，氣缸動(dòng)作，換向塊回到

89、初始位置，準(zhǔn)備下一次分揀。</p><p>　　當(dāng)導(dǎo)向輪到達(dá)固定分揀道岔中后，由于推塊套在水平鏈板上，將伴隨有x方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于固定分揀道岔的曲線模型作用，將在Y方向上產(chǎn)生一個(gè)分速度，且Y方向的運(yùn)動(dòng)完全由固定分揀曲線所決定，進(jìn)行帶動(dòng)推塊按照規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方式將工件送至固定分揀道口，完成分揀動(dòng)作。應(yīng)注意的是，換向塊的工作邊曲線模型非常重要，它應(yīng)該是固定分揀道岔的起始段的包絡(luò)線。</p><p

90、>　　本方案對(duì)氣缸由一定的要求，對(duì)氣缸的選擇主要是從氣缸活塞工作面大小來考慮，因?yàn)闅飧滓苿?dòng)推塊的導(dǎo)輪向Y方向運(yùn)動(dòng)，而推塊的運(yùn)動(dòng)將受工件的限制（在本議論中工件質(zhì)量在1到90kg）。則氣缸有可能將直接推動(dòng)相當(dāng)于工件與推快質(zhì)量之和的的負(fù)載向y方向運(yùn)動(dòng)。則勢(shì)必要求氣缸的作用力要大，對(duì)氣缸也應(yīng)有撓度的要求。且在當(dāng)量負(fù)載發(fā)生變化的時(shí)候，將帶來很大的沖擊，對(duì)整機(jī)性能有一定的影響。</p><p><b>　　

91、方案的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）本方案采用氣缸作為動(dòng)力源，由于氣動(dòng)裝置本身具有動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，調(diào)節(jié)方便，維護(hù)方便，系統(tǒng)有故障是容易排除，等優(yōu)點(diǎn)。這些將直接反應(yīng)到本方案中。 </p><p>　　2）氣缸的空間布置采用垂直于直線導(dǎo)軌的水平方式布置，空間布置較為緊湊，在每一個(gè)國(guó)定分揀道口都應(yīng)設(shè)置這樣一個(gè)氣動(dòng)裝置，使得空間布置更為美觀。</p><

92、p>　　3）對(duì)氣缸的控制只需采用一個(gè)三位四通的電磁換向閥就能實(shí)現(xiàn)，所以控制簡(jiǎn)單，方便。</p><p>　　4）氣缸的直徑大小影響操作力，而且當(dāng)系統(tǒng)氣壓較大時(shí)，氣缸的作用力更大，這樣動(dòng)作也就更快速，氣動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也就越高，但對(duì)氣缸要求較為苛刻。</p><p><b>　　方案的缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）本方案有一個(gè)較大的

93、缺點(diǎn)，由于氣動(dòng)裝置采用水平布置，氣缸桿將要推動(dòng)的不光是推塊，而是由推塊和工件組成的質(zhì)量相當(dāng)于推塊數(shù)倍的當(dāng)量負(fù)載。這樣氣缸的負(fù)載將比預(yù)計(jì)增加許多倍，因此對(duì)氣缸的要求就更苛刻了，同時(shí)對(duì)氣缸桿也必然有撓度方面的要求。更為重要的是，在推塊當(dāng)量負(fù)載發(fā)生突變的時(shí)候，將給分揀系統(tǒng)帶來很大的沖擊，這將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。</p><p>　　2）同樣由于氣動(dòng)裝置采用水平布置，對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性能也有較大的影響： 在固定道岔曲線的

94、分析中，我們希望在y方向加速度盡可能的小，從而避免對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的沖擊而影響整機(jī)性能。在本方案中將氣缸水平布置，當(dāng)待揀貨物所對(duì)應(yīng)的第一個(gè)推塊的換向輪進(jìn)入固定分揀道岔口時(shí)，氣缸在控制系統(tǒng)的控制下動(dòng)作，換向塊在y方向動(dòng)作，將會(huì)推動(dòng)推塊的導(dǎo)向輪，使其在y方向動(dòng)作，這樣一來，就人為的對(duì)推塊在y方向上施加了一個(gè)力，并產(chǎn)生相應(yīng)的加速度，這將于固定分揀道岔曲線中的加速度相互疊加，產(chǎn)生沖擊。這將于我們的初衷背道而馳。</p><p&

95、gt;　　3）將氣動(dòng)裝置水平放置，其固定將是一個(gè)難題，如果采用在氣動(dòng)裝置下面添加支架或者勒板，勢(shì)必影響整機(jī)的外觀。最重要的問題在于，長(zhǎng)期的工作，將使支架或者勒板將產(chǎn)生形變，致使氣動(dòng)裝置的安裝位置產(chǎn)生誤差，這樣以來，氣動(dòng)裝置將不能正常工作，影響整機(jī)的準(zhǔn)確性能。</p><p>　　4.3 垂直氣動(dòng)式</p><p>　　本方案同樣采用氣動(dòng)式，與方案二所不同的是，在本方案中，氣動(dòng)裝置采用垂直

96、式布置。如下圖所示：</p><p>　　圖4-3垂直氣動(dòng)式示意圖</p><p>　　1-換向塊 2-緊固螺母 3-支持擋板 4-連接螺釘 5-導(dǎo)向桿 6-氣缸</p><p>　　在本方案中，汽缸和換向塊、導(dǎo)向桿和換向塊之間都是采用螺紋連接，氣缸的固定采用螺栓連接。在方案中采用導(dǎo)向桿的目的在于使換向塊的運(yùn)動(dòng)更加準(zhǔn)去、平穩(wěn)。</p><

97、;p>　　換向塊的厚度應(yīng)大于導(dǎo)向輪高度的2/3，且布置在固定分揀道岔和直線導(dǎo)軌的交叉處。為了更好的工作，將固定分揀道岔與水平導(dǎo)軌在空間上設(shè)置一個(gè)高度差，固定分揀道岔比水平導(dǎo)軌高出一個(gè)換向塊高度，換向塊布置在固定分揀道岔的起始段的延長(zhǎng)線上，在換向塊工作時(shí)，其工作邊與導(dǎo)向輪相接觸，限制導(dǎo)向輪在直線導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)，迫使其沿著換向塊的工作邊移動(dòng)，從而進(jìn)入固定分揀道岔中。換向塊的空間布置如下圖：</p><p>　　圖

98、4-4 換向塊的空間置圖</p><p>　　1－固定分揀道岔 2－直線道軌 3－道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的換向塊（氣動(dòng)）</p><p><b>　　分揀動(dòng)作過程如下：</b></p><p>　　在初始時(shí)，換向塊靜止在直線導(dǎo)軌和固定分揀道岔的交叉口處，其上表面和固定分揀道岔的下表面以及推塊導(dǎo)向輪的下表面的高度一致；推塊在鏈板的帶動(dòng)下有x方向的勻速直線

99、運(yùn)動(dòng)，當(dāng)待揀貨物所對(duì)應(yīng)的第一個(gè)推塊導(dǎo)向輪到達(dá)換向塊所在位置時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，氣缸動(dòng)作，推動(dòng)換向塊向上運(yùn)動(dòng)，氣缸的工作行程為換向塊的厚度。這時(shí)，換向塊將擋住直線導(dǎo)軌，迫使換向輪沿著換向塊的工作邊運(yùn)動(dòng)，到達(dá)固定分揀道口后，導(dǎo)向輪又將沿著固定分揀道岔運(yùn)動(dòng)直到固定分揀道口處。同時(shí)由于導(dǎo)向輪在x方向上有勻速直線運(yùn)動(dòng)，待揀貨物所對(duì)應(yīng)的后面幾個(gè)推塊導(dǎo)向輪將與第一個(gè)一樣，到達(dá)固定分揀道口處，從而完成分揀路由。</p><p>

100、;　　當(dāng)待揀貨物所對(duì)應(yīng)的全部推塊導(dǎo)向輪都進(jìn)入固定分揀道岔后，控制系統(tǒng)在次發(fā)出指令，氣缸動(dòng)作，換向塊返回原處，準(zhǔn)備下一次分揀。</p><p><b>　　本方案應(yīng)注意：</b></p><p>　　1）換向塊的工作邊的曲線模型的選擇和其幾何形狀的確定。</p><p>　　換向塊的工作邊的曲線模型必須滿足固定道岔的要求，它應(yīng)該是國(guó)定道岔的包絡(luò)線

101、的一部分。而其幾何形狀要綜合各相關(guān)因素，包括氣缸的相應(yīng)速度、直線鏈板在x方向的運(yùn)動(dòng)速度、兩相鄰鏈板的中心距和推塊導(dǎo)向輪的直徑等等。換向塊的高度，除了要考慮以上的因素外，還有一個(gè)條件限制：要求大于導(dǎo)向輪高度的2/3。</p><p>　　2）如何使換向塊在做上下直線運(yùn)動(dòng)是更加穩(wěn)定。</p><p>　　本方案解決這個(gè)問題的辦法是，在換向塊的左右兩側(cè)分別布置一個(gè)相對(duì)與換向塊重心對(duì)稱的導(dǎo)向桿，它

102、們與換向塊之間采用螺紋連接（如上圖所示）。在換向塊做上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向輪將穿過支撐板上的定位孔隨同換向塊做上下運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　本方案的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1）本方案采用氣缸作為動(dòng)力源，由于氣動(dòng)裝置本身具有動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，調(diào)節(jié)方便，維護(hù)方便，系統(tǒng)有故障是容易排除，等優(yōu)點(diǎn)。這些將在本方案中表現(xiàn)的淋漓盡致。</p><

103、p>　　2）在本方案中氣缸的布置采用了垂直式，且置與支撐板之下，這樣一來，使得分揀系統(tǒng)的外觀整潔、緊湊、美觀。</p><p>　　3）氣動(dòng)裝置的水平布置也使得氣缸的負(fù)載很小，只相當(dāng)與推塊的質(zhì)量。而推塊一般都采用鋁合金材料，故而質(zhì)量較輕。這樣氣缸的負(fù)載也就非常小了。對(duì)氣缸的要求也不是那么苛刻，在氣缸的選擇上也就非常容易了。更重要的是，氣缸的負(fù)載小，氣缸的相應(yīng)速度就快，系統(tǒng)的快速性和準(zhǔn)確性都將得到保證。<

104、;/p><p>　　控制方便：系統(tǒng)推換向塊的動(dòng)作要求較低，只要求做上下運(yùn)動(dòng)，且精度要求也不是很高，這樣完全可以采用一個(gè)三位四通的電磁換向閥對(duì)氣缸加以控制。</p><p>　　4）準(zhǔn)確性高：在分揀路由時(shí)，換向塊對(duì)導(dǎo)向輪既沒有x方向上的力作用，也沒有y方向上的力作用。只要換向塊的工作邊曲線完全與固定分揀道岔的包絡(luò)線的起始段一致，則可以使推塊換向輪完全按照預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)。</p>

105、<p><b>　　本方案的缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）由于采用氣動(dòng)裝置作為動(dòng)力源，勢(shì)必會(huì)帶來一定的噪音，但不會(huì)影響系統(tǒng)的性能。</p><p>　　2）換向塊在工作時(shí)，其工作邊與推塊換向輪之間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，這樣就使得換向塊的工作邊有一定的摩損，長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，摩損加劇，勢(shì)必影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性能。但滾動(dòng)摩擦的摩損量較小，只要給換向塊的工作邊做適當(dāng)?shù)膹?qiáng)

106、化處理，就能滿足系統(tǒng)的壽命要求。</p><p>　　3）在本方案中要求水平導(dǎo)軌和固定分揀道岔有一定的高度差，所有在加工較其他的方案困難。</p><p>　　比較以上三種方案，綜合考慮客觀情況，選擇方案三作為本次設(shè)計(jì)的方案。</p><p>　　5 道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 換向塊的設(shè)計(jì)</p><

107、;p>　　5.1.1氣缸的選擇</p><p>　　在前面的機(jī)構(gòu)放方案設(shè)計(jì)中我們已經(jīng)提到，道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能是在接受到控制系統(tǒng)的同步觸發(fā)信號(hào)后，快速完成推塊的路由變更，使推塊換向輪能快速而又準(zhǔn)確的進(jìn)入固定分揀道岔中，從而完成推塊的分揀動(dòng)作。其中道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源采用氣動(dòng)式。</p><p>　　從本次設(shè)計(jì)的已知條件得：主機(jī)速度為2m/s、兩鏈板的中心距為190.5mm、導(dǎo)向輪的直徑

108、為40mm。在固定分揀道岔曲線模型的分析中我們得到道岔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間不能超過（190.5-40/2）/2=85.25ms。這要求氣缸的響應(yīng)時(shí)間不能超過85.25ms。</p><p>　　換向塊在工作中需要完成升、降兩個(gè)方向的快速運(yùn)動(dòng)，所以在氣缸的選擇中應(yīng)當(dāng)選用雙動(dòng)氣缸。又由已知得換向塊及其附件的質(zhì)量小于1kg，即氣缸的負(fù)載下于1kg，在氣缸的選擇時(shí)，取最大負(fù)載1kg；又由換向塊的工作行程為推塊導(dǎo)向輪的2/3

109、，即為30mm×2/3=20mm，即氣缸的標(biāo)準(zhǔn)行程為20mm。例外，我們所選擇的氣缸除了要滿足上述這些基本條件以外，還希望其響應(yīng)時(shí)間盡可能的短、體積盡可能的小。</p><p>　　綜上所述：我們選擇了德國(guó)FESTO公司的型號(hào)為ADVU-25-20-A-P-A的雙動(dòng)氣缸。各參數(shù)如下：</p><p>　　Input values-system parameters（系統(tǒng)輸入?yún)?shù)值

110、）</p><p>　　Required stroke 20 mm Direction of movement Extend</p><p>　　Alignment angle 90 deg Air supply pressure 6 bar</p><p>　　Number of cylinders in pa