手機(jī)電池參數(shù)在線監(jiān)測分揀畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　手機(jī)電池在線檢測及分揀，是對手機(jī)電池的電壓、內(nèi)阻進(jìn)行實時在線監(jiān)視、檢測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制、數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動等環(huán)節(jié)功能而進(jìn)行設(shè)計。</p><p>　　本文分為兩個設(shè)計模塊：硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。硬件設(shè)計是針對人工上料之后，對電池的分離檢測、參數(shù)數(shù)據(jù)采集、分揀等的各硬件部分設(shè)計，又分為檢測、分揀兩部分

2、；軟件設(shè)計是在分析處理數(shù)據(jù)以及輸出控制過程中的軟件部分進(jìn)行的設(shè)計。</p><p>　　本文側(cè)重點(diǎn)為手機(jī)電池的檢測部分。</p><p>　　本文的軟件設(shè)計是基于西門子S7—200PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的。</p><p>　　關(guān)鍵字：手機(jī)電池，參數(shù)，在線檢測，PLC。</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

3、;</p><p>　　The system of the battery of cell phone's online testing and sorting is to do some surveillance、detection、data acquisition、data processing、control and drive the data output about the battery o

4、f cell phone . </p><p>　　This paper is divided into two designing modules : hardware part and software part . The hardware part is to separate and detect the batteries one by one and to gather parameters and

5、 select the ones which are superior in quality after put the products by manual work . In addition , the hardware part is consist of detection-part and sorting-part . The software part is made for analyzing and handling

6、the output-data in order to control the hardware-part . </p><p>　　This paper is introducing the detection-part of the system , not including the sorting-part of it .</p><p>　　Key words : battery

7、 of cell phone , parameters , online detection , PLC .</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前 言- 1 -</p><p>　　第一章 設(shè)計總方案- 2 -</p><p>　　1.1 選題目的- 2 -</p>

8、;<p>　　1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計- 2 -</p><p>　　1.2.1 檢測部分- 2 -</p><p>　　1.2.2 分揀部分- 3 -</p><p>　　1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計- 4 -</p><p>　　第二章 檢測轉(zhuǎn)盤- 5 -</p><p>　　2.1 主要組成部分-

9、 5 -</p><p>　　2.1.1 步進(jìn)電機(jī)- 5 -</p><p>　　2.1.2 檢測轉(zhuǎn)盤- 11 -</p><p>　　2.1.3 支架- 12 -</p><p>　　2.1.4 電磁鐵定位裝置- 13 -</p><p>　　2.2 功能實現(xiàn)- 14 -</p><p&

10、gt;　　2.2.1 功能簡介- 14 -</p><p>　　2.2.2 功能實現(xiàn)- 14 -</p><p>　　2.3 設(shè)計難點(diǎn)- 14 -</p><p>　　第三章 電池盒- 15 -</p><p>　　3.1 主要組成部分- 15 -</p><p>　　3.2 功能實現(xiàn)- 16 -<

11、;/p><p>　　3.2.1 檢測之前- 16 -</p><p>　　3.2.2 檢測過程中- 16 -</p><p>　　3.2.3 檢測之后- 17 -</p><p>　　3.3 設(shè)計難點(diǎn)- 17 -</p><p>　　第四章 參數(shù)檢測裝置- 18 -</p><p>

12、;　　4.1 主要組成部分- 18 -</p><p>　　4.1.1 分離齒輪- 18 -</p><p>　　4.1.2 步進(jìn)電機(jī)型號選擇- 19 -</p><p>　　4.1.3 嚙合齒輪的設(shè)計- 21 -</p><p>　　4.1.4 氣缸- 30 -</p><p>　　4.1.5 滑

13、塊- 30 -</p><p>　　4.1.6 參數(shù)采集觸頭- 30 -</p><p>　　4.2 功能實現(xiàn)- 30 -</p><p>　　4.3 設(shè)計難點(diǎn)- 31 -</p><p>　　第五章 檢測部分運(yùn)行總結(jié)- 32 -</p><p>　　5.1 檢測部分硬件運(yùn)行介紹- 32 -</p

14、><p>　　5.2 檢測部分軟件設(shè)計- 33 -</p><p>　　5.2.1 檢測部分流程框圖- 33 -</p><p>　　5.2.2 PLC端口設(shè)置- 34 -</p><p>　　第六章 總體介紹- 35 -</p><p>　　6.1 分揀部分- 35 -</p><p

15、>　　6.1.1 自動分揀技術(shù)的發(fā)展及其現(xiàn)狀- 35 -</p><p>　　6.1.2 分揀部分流程框圖- 37 -</p><p>　　6.1.3 總流程框圖- 38 -</p><p>　　6.2 總體設(shè)計圖- 39 -</p><p>　　6.3 PLC簡介- 39 -</p><p>

16、　　6.3.1 基本結(jié)構(gòu)- 39 -</p><p>　　6.3.2 工作原理- 40 -</p><p>　　6.3.3 功能特點(diǎn)- 41 -</p><p>　　6.3.4 選型規(guī)則- 41 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 44 -</p><p>　　致 謝- 45 -</p>&

17、lt;p><b>　　前 言</b></p><p>　　移動電話(Mobile)，通常稱為手機(jī)，最早由日本IT巨頭摩托羅拉公司發(fā)明出來。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)技術(shù)也不斷改進(jìn)，逐漸趨向于智能化、小型化、人性化。作為關(guān)鍵配件的鋰電池，由于其具有的可反復(fù)充電使用、輕巧便捷等功能，成為手機(jī)電源能量的首選載體，成了與和手機(jī)密切相關(guān)的話題。</p><p>　　隨

18、著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，移動電話越來越普及，人們對于手機(jī)的購買能力也不斷提高，從而導(dǎo)致手機(jī)電池使用量大大增加。</p><p>　　鋰電池的生產(chǎn)過程簡單，但是目前為止，在電池的成產(chǎn)過程中，由于各種因素，使得產(chǎn)品不能保證100%均為合格品，故而，對初步生產(chǎn)出來的電池成品進(jìn)行相關(guān)參數(shù)檢測、分揀成了很有必要的步驟。</p><p>　　現(xiàn)階段，在手機(jī)鋰電池的檢測分揀過程中，主要是以人工操作為主，由

19、于日生產(chǎn)量大，導(dǎo)致工人日勞動量變大，同時也增加了生產(chǎn)成本。該設(shè)計便是通過對手機(jī)電池的參數(shù)進(jìn)行在線檢測、分揀，減輕了勞動量，降低了勞動力成本。</p><p>　　本文主要針對手機(jī)鋰電池的電壓參數(shù)進(jìn)行檢測，檢測范圍為0~10V，分為五級后經(jīng)過分揀裝置將電池按照不同等級輸出。</p><p>　　本文主要側(cè)重于對“手機(jī)電池在線檢測分揀系統(tǒng)”的檢測部分進(jìn)行闡述。</p><p

20、>　　第一章 設(shè)計總方案</p><p><b>　　1.1 選題目的</b></p><p>　　由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，手機(jī)的制造技術(shù)迅速發(fā)展，從而導(dǎo)致手機(jī)的使用量大大增加，手機(jī)電池作為手機(jī)的必要配件，其需求量也大大增加。但是由于手機(jī)的生產(chǎn)過程中總會由于各種因素導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，甚至有的產(chǎn)品根本就不合格，因而就需要對其進(jìn)行質(zhì)量參數(shù)檢測，然而，目前對手機(jī)電池

21、的檢測分揀程序均為人工操作，沒有自動化操作系統(tǒng)，這就使得工人的日勞動量大，且分揀效率不高，從而影響手機(jī)鋰電池的生產(chǎn)效率。</p><p>　　介于以上原因，設(shè)計一種手機(jī)鋰電池的在線檢測分揀系統(tǒng)，對于減少工人的勞動量、提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，具有十分重要的意義。</p><p>　　最重要的是，此項設(shè)計能夠充分利用“測控技術(shù)與儀器”專業(yè)的各知識點(diǎn)，對我而言是一次實踐運(yùn)用專業(yè)知識的絕

22、佳機(jī)會。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　該系統(tǒng)全稱為“手機(jī)鋰電池在線檢測分揀系統(tǒng)”，顧名思義，就是對手機(jī)鋰電池的參數(shù)進(jìn)行在線實時檢測、分揀。</p><p>　　其工作原理為：通過相應(yīng)的檢測機(jī)構(gòu)，對手機(jī)鋰電池的電壓參數(shù)進(jìn)行檢測，然后對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，再對經(jīng)過檢測的鋰電池進(jìn)行分級。經(jīng)過分級之后的鋰電池，運(yùn)輸至分揀機(jī)構(gòu)，通過分揀機(jī)

23、構(gòu)的部件，在確定的級數(shù)輸出通道進(jìn)行輸出。這樣，根據(jù)對各電池進(jìn)行檢測的參數(shù)數(shù)據(jù)的分析處理，參數(shù)不同的鋰電池，就會被分為不同的級別并在不同級別的輸出通道里輸出。</p><p>　　該系統(tǒng)主要分為：硬件跟軟件兩大部分。其中，硬件部分又分為檢測部分跟分揀部分。軟件部分主要是對硬件的檢測、分揀兩部分相應(yīng)機(jī)構(gòu)的控制。</p><p>　　1.2.1 檢測部分</p><p>

24、　　本設(shè)計檢測的產(chǎn)品為諾 基 亞 BL-4C，電池的相關(guān)參數(shù)如下表：</p><p><b>　　表 1.1</b></p><p>　　檢測部分的主要部件為：檢測轉(zhuǎn)盤（共兩個，上下各一個）、電池盒、檢測裝置三部分。</p><p>　　電池盒用來盛放電池，將電池盒安裝至檢測轉(zhuǎn)盤上之后，檢測裝置便對鋰電池進(jìn)行逐個檢測、確定級數(shù)，然后，通過檢測

25、裝置上的分離齒輪將已經(jīng)檢測完畢的電池與沒有經(jīng)過檢測的電池分離出來，并送至檢測轉(zhuǎn)盤上。</p><p>　　每個電池盒里能夠盛放五十只手機(jī)鋰電池，在檢測裝置將電池盒里的五十只手機(jī)鋰電池全部檢測并分級之后，檢測裝置通過大氣缸，向遠(yuǎn)離檢測轉(zhuǎn)盤的方向運(yùn)動，從而使得檢測轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)動的時候，電池盒不會受到檢測裝置的影響。</p><p>　　之后，檢測轉(zhuǎn)盤再通過步進(jìn)電機(jī)1，轉(zhuǎn)過90度角，將第二個裝滿電池

26、的電池盒運(yùn)送至上一個電池盒的位置。此外，為了能夠保證檢測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度的精確性，特設(shè)計添加了一個電磁鐵定位裝置，以確保經(jīng)過檢測的電池準(zhǔn)確釋放進(jìn)下方的分揀轉(zhuǎn)盤中，以便進(jìn)行分揀。</p><p>　　然后，檢測裝置通過大氣缸向前推進(jìn)，通過檢測裝置上的分離齒輪將電池盒里的電池托住，然后小氣缸向前推進(jìn)，使得觸頭裝置接觸到電池的觸點(diǎn)上，對電池電壓參數(shù)進(jìn)行檢測。檢測所得數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，從而將檢測的鋰電池進(jìn)

27、行分級。</p><p>　　觸頭通過小氣缸，向遠(yuǎn)離電池的方向運(yùn)動。</p><p>　　經(jīng)過分級后的電池通過檢測裝置上的分離齒輪分離出來，下落到位于檢測轉(zhuǎn)盤下方的分揀轉(zhuǎn)盤上。然后小氣缸將觸頭裝置向前推進(jìn)，對下一只鋰電池的電壓參數(shù)進(jìn)行檢測。由是運(yùn)動，對沒一只鋰電池進(jìn)行電壓參數(shù)檢測。</p><p>　　1.2.2 分揀部分</p><p>　

28、　分揀部分主要是分揀轉(zhuǎn)盤。</p><p>　　當(dāng)經(jīng)過檢測、確定級數(shù)的鋰電池經(jīng)過檢測裝置上的分離齒輪與其他電池分離開并輸送至檢測轉(zhuǎn)盤上時，檢測轉(zhuǎn)盤便在軟件程序控制下，將該電池輸送至相應(yīng)的輸出通道口進(jìn)行輸出。</p><p>　　分揀轉(zhuǎn)盤是勻速轉(zhuǎn)動的。當(dāng)某一只電池運(yùn)動至相對應(yīng)的級數(shù)輸出口的時候，輸出口對應(yīng)的豎直運(yùn)動的汽缸便將分揀轉(zhuǎn)盤上承載電池的翻板頂起，形成一個斜坡。從而使電池落到相應(yīng)的輸出

29、通道，最后運(yùn)送出來。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計的軟件部分是通過可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，來實現(xiàn)對各部分進(jìn)行控制的。</p><p>　　西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如

30、S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。</p><p>　　該設(shè)計是通過西門子公司生產(chǎn)的S7-200來進(jìn)行設(shè)計的。</p><p>　　其程序分為兩大部分“檢測部分”、“分揀部分”。其流程圖詳見第五章，程序詳見附錄D。</p><p>　　第二章 檢測轉(zhuǎn)盤 </p><p>　

31、　2.1 主要組成部分</p><p>　　2.1.1 步進(jìn)電機(jī)</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)簡介</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。</p><p>　　在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步

32、進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM） ，反應(yīng)

33、式（VR）和混合式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定

34、子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。</p><p>　　國內(nèi)外對細(xì)分驅(qū)動技

35、術(shù)的研究十分活躍，高性能的細(xì)分驅(qū)動電路，可以細(xì)分到上千甚至任意細(xì)分。目前已經(jīng)能夠做到通過復(fù)雜的計算使細(xì)分后的步距角均勻一致，大大提高了步進(jìn)電機(jī)的脈沖分辨率，減小或消除了震蕩、噪聲和轉(zhuǎn)矩波動，使步進(jìn)電機(jī)更具有“類伺服”特性。</p><p>　　對實際步距角的作用：在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己對步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以大幅度改變實際步

36、距角，步進(jìn)電機(jī)的“相數(shù)”對改變實際步距角的作用幾乎可以忽略不計。</p><p><b>　　基本參數(shù)</b></p><p>　　（1）電機(jī)固有步距角。它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8

37、°），這個步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。</p><p>　　通常步進(jìn)電機(jī)步距角β的一般計算按下式計算：β=360°/（Z·m·K）。式中 β―步進(jìn)電機(jī)的步距角；Z―轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m―步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)；K―控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)。</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)。是

38、指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒有細(xì)分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。<

39、/p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)矩。</b></p><p>　　HOLDING TORQUE（保持轉(zhuǎn)矩）。是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說2N

40、.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　DETENT TORQUE（無激磁保持轉(zhuǎn)矩）。是指步進(jìn)電機(jī)沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。</p><p><b>　　4. 特點(diǎn)特

41、性</b></p><p>　?。?）特點(diǎn)。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積；步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度；步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降；步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更

42、多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。</p><p>　　特性。步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動才可以運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動信號必須為脈沖信號，沒有脈沖的時候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號，就會以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比；三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5 度，一圈360 度， 需要48 個脈沖完成；步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動和急速停止的優(yōu)越特性；改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動的方向。</p><p

43、>　　因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人，等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動力核心。</p><p>　　5. 步進(jìn)電機(jī)型號選擇</p><p>　?。?） 電機(jī)選型計算方法</p><p>　　*電機(jī)最大速度選擇。步進(jìn)電機(jī)最大速度一般在600~1000rpm。機(jī)械傳動系統(tǒng)要根據(jù)此參數(shù)設(shè)計。</p><p>　　*電機(jī)步距角選擇。機(jī)械傳動比確定后，

44、可以根據(jù)控制系統(tǒng)的定位精度選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角以及驅(qū)動器的細(xì)分等級。一班選電機(jī)的一個步距角對應(yīng)于系統(tǒng)定位精度的1/2或更小。注意：當(dāng)細(xì)分等級大于1/4后，步距角的精度不能保證。</p><p><b>　　*電機(jī)力矩選擇。</b></p><p>　　轉(zhuǎn)動慣量計算。在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，物體的轉(zhuǎn)動慣量J對應(yīng)于直線運(yùn)動中的物體質(zhì)量。要計算系統(tǒng)在加速過程中產(chǎn)生的動態(tài)載荷，就必須計

45、算物體的轉(zhuǎn)動慣量J盒角加速度，然后得到慣性力矩Y=J。</p><p><b>　　物體的轉(zhuǎn)動慣量為</b></p><p><b>　　（2.1），</b></p><p>　　式中：為體積元，為物體密度，r為體積元與轉(zhuǎn)軸的距離。單位：。</p><p><b>　　以圓柱體為例：<

46、;/b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　L：長度，mm</b></p><p><b>　　D：直徑。Mm</b></p><p>&l

47、t;b>　?。翰馁|(zhì)密度，</b></p><p><b>　　表 2.1</b></p><p>　　將負(fù)載質(zhì)量換算成電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量，常見傳動機(jī)構(gòu)與公式如下：</p><p><b>　　滾珠絲杠</b></p><p><b>　?。?.3）</b>

48、;</p><p>　　W:可動部分總質(zhì)量[kg] Bp: 絲 杠 螺 距 [mm] GL:減速比（無單位）</p><p><b>　　圖 2.1</b></p><p>　　2）齒條和小齒輪·傳送帶·鏈條傳動</p><p><b>　?。?.4）</b><

49、/p><p>　　W:可動部分總質(zhì)量[kg] D: 小齒輪直徑[mm] 鏈輪直徑[mm] GL:減速比（無單位）</p><p><b>　　圖 2.2</b></p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)體·轉(zhuǎn)盤驅(qū)動</b></p><p><b>　?。?.5）</b&g

50、t;</p><p>　　:轉(zhuǎn)盤的慣性矩W:轉(zhuǎn)盤上物體的重量[kg]L:物體與旋轉(zhuǎn)軸的距離[mm]GL:減速比（無單位）</p><p><b>　　圖 2.3</b></p><p>　　加速度計算。控制系統(tǒng)要定位準(zhǔn)確，物體運(yùn)動必須有加減速過程，如下圖所示。</p><p><b>　　圖 2.4&l

51、t;/b></p><p>　　已知加速時間、最大速度，很容易算出電機(jī)的角加速度</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　電機(jī)力矩計算。</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　

52、　其中：為系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩；</p><p><b>　　為傳動系統(tǒng)的效率。</b></p><p><b>　　表 2.2</b></p><p>　　根據(jù)計算出的力矩T再加上一定的安全系數(shù)，即可選出電機(jī)型號。</p><p><b>　　計算步驟</b><

53、/p><p>　　轉(zhuǎn) 盤（2個）：直徑D1=500mm，厚度H=20mm 體積</p><p>　　電池盒（4個）：外部尺寸為65*55*250 （mm） 內(nèi)部尺寸為54*35*250（mm）</p><p>　　電 池：單個質(zhì)量 19.5g 每個電池盒盛放的50只電池的總質(zhì)量19.5*50=0.975kg</p><p>　　由公式2.

54、2可得出上下兩個轉(zhuǎn)盤的慣性矩（轉(zhuǎn)動慣量）</p><p>　　4個電池盒加上盒子里的電池總質(zhì)量：</p><p>　　由公式2.5可得總轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　由公式2.6可得加速度</p><p>　　由公式2.7可得電機(jī)力矩</p><p>　　安全系數(shù)為1.2，故而要選取保持力矩不小于1.2T=0.72N&

55、#183;m的步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　比較之下，本文選取的是森創(chuàng)公司生產(chǎn)的型號為56BYG250C—0241的步進(jìn)電機(jī)，其相關(guān)參數(shù)如下：</p><p><b>　　表 2.3</b></p><p><b>　　電機(jī)放置</b></p><p>　　為了便于處于上方的檢測裝置與處于下方的

56、分揀裝置分別工作時互不干擾，將驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)放在上方，而將驅(qū)動檢測轉(zhuǎn)盤的電機(jī)放在下方。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是倒置向下，驅(qū)動檢測轉(zhuǎn)盤部分轉(zhuǎn)動。驅(qū)動分揀轉(zhuǎn)盤的電機(jī)是轉(zhuǎn)軸向上，以驅(qū)動分揀轉(zhuǎn)盤。兩個電機(jī)互不干擾，檢測與分揀裝置也互不影響。</p><p>　　此外，由于步進(jìn)電機(jī)的輸出軸直徑小，帶動的轉(zhuǎn)盤加上所要檢測的電池的重量較大，加上軸較長。容易發(fā)生軸心偏移等情況，從而影響對產(chǎn)品進(jìn)

57、行的檢測，故而，需要加上軸固定裝置。</p><p><b>　　電機(jī)實物圖如下</b></p><p>　　圖2.5 56BYG250C—0241步進(jìn)電機(jī)</p><p>　　2.1.2 檢測轉(zhuǎn)盤</p><p>　　轉(zhuǎn)盤的相關(guān)尺寸參數(shù)如下：</p><p><b>　　表 2.

58、4（b）</b></p><p><b>　　表 2.4（a）</b></p><p>　　此外，檢測轉(zhuǎn)盤上還設(shè)有卡槽，便于電磁鐵定位裝置對檢測轉(zhuǎn)盤進(jìn)行定位。</p><p>　　卡槽是圓形的，但是由于需要將電磁鐵上的擋塊卡住，故在卡槽內(nèi)設(shè)置了四個擋位。當(dāng)檢測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至設(shè)定位置的時候，為了使其定位較為精確，電磁鐵定位裝置上的擋塊便在

59、檢測轉(zhuǎn)盤上的卡槽內(nèi)將檢測轉(zhuǎn)盤進(jìn)行卡位，使得檢測轉(zhuǎn)盤停止旋轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行下一步的檢測工作。</p><p><b>　　2.1.3 支架</b></p><p>　　支架，就是位于檢測、分揀兩個裝置一側(cè)的支柱以及橫梁部分，是與地面固定在一起的裝置。</p><p>　　由于支架是固定在地面上的，不會發(fā)生位移，故而，其主要作用是固定相關(guān)裝置的作用，并

60、且不會影響檢測、分揀兩裝置的運(yùn)行。</p><p>　　按照設(shè)計，檢測裝置處在分揀裝置上方，檢測、分揀兩個裝置分工明確，而且不會互相影響，故而，檢測裝置需要被固定在分揀裝置上方。而檢測裝置的動力是來自步進(jìn)電機(jī)，所以，步進(jìn)電機(jī)就需要被固定在檢測裝置上方。</p><p>　　支架的功能之一，就是起到把步進(jìn)電機(jī)固定在分揀裝置的上方，同時還可以講步進(jìn)電機(jī)吊住，并吊住連在步進(jìn)電機(jī)軸上的檢測轉(zhuǎn)盤、待

61、檢測電池等器件。</p><p>　　支架的功能之二，就是將定位檢測轉(zhuǎn)盤位置的電磁鐵定位裝置也固定住，以保證檢測轉(zhuǎn)盤每次的定位都一樣且不會影響分揀裝置的運(yùn)行。其具體功能介紹在下節(jié)介紹。</p><p><b>　　支架的三維圖如下：</b></p><p>　　圖 2.6 支架</p><p>　　2.1.4 電磁鐵

62、定位裝置</p><p>　　該裝置的三維圖如下：</p><p>　　圖 2.7 電磁鐵定位裝置</p><p>　　雖然檢測轉(zhuǎn)盤是通過步進(jìn)電機(jī)帶動的，但是仍有適當(dāng)?shù)奈灰普`差，或者有可能發(fā)生其他位移不當(dāng)?shù)那闆r，為使得檢測轉(zhuǎn)盤的位移更為精準(zhǔn)，故設(shè)置此定位裝置。</p><p>　　該定位裝置是與支架固結(jié)在一起的，位于檢測轉(zhuǎn)盤上方，并且不會

63、影響電池盒跟檢測轉(zhuǎn)盤的運(yùn)行。</p><p>　　為了使得此裝置輕便、廉價、運(yùn)行可靠、控制方便，本設(shè)計采用的是電磁鐵式定位裝置。</p><p>　　此定位裝置的運(yùn)行原理如下：</p><p>　　電磁鐵通電，電磁鐵便有了磁性，之后原本卡在檢測轉(zhuǎn)盤上的擋塊被電磁鐵吸引向上運(yùn)動，檢測轉(zhuǎn)盤沒有擋塊的卡位作用，就會在步進(jìn)電機(jī)的帶動下進(jìn)行轉(zhuǎn)動。</p><

64、;p>　　電磁鐵斷電之后，電磁鐵沒有了磁力，擋塊就會在重力的作用下落在檢測轉(zhuǎn)盤上，當(dāng)檢測轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到設(shè)定位置的時候，就被擋塊給卡住，從而保證轉(zhuǎn)盤的定位精確性。</p><p>　　電磁鐵的默認(rèn)狀態(tài)為斷電狀態(tài)，只有在一個電池盒里的電池都檢測完畢之后，帶動檢測轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)即將動作的時候，該裝置才開始動作。</p><p>　　當(dāng)電磁鐵定位裝置動作之后，帶動檢測轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)才開始動作。等

65、電磁鐵定位裝置上的擋塊過了檢測轉(zhuǎn)盤上的擋位的時候，電磁鐵因斷電而失去磁性，電磁鐵定位裝置上的擋塊便落到檢測轉(zhuǎn)盤上的卡槽，一直到下次電池盒里的電池都用檢測完畢，該定位裝置便再次進(jìn)行動作。</p><p><b>　　2.2 功能實現(xiàn) </b></p><p>　　2.2.1 功能簡介</p><p>　　檢測轉(zhuǎn)盤的功能主要是承載盛放有電池的電池

66、盒，并且停止固定在設(shè)定位置上，以便于相關(guān)檢測裝置對該位置上的電池盒里的電池進(jìn)行電壓參數(shù)檢測，并且在每一塊電池間隙檢測完畢之后，通過檢測轉(zhuǎn)盤2上的卡槽，將該電池下放至位于檢測裝置下方的分揀轉(zhuǎn)盤上，以便進(jìn)行分揀工作。</p><p>　　2.2.2 功能實現(xiàn)</p><p>　　設(shè)計功能上，除了在硬件尺寸設(shè)計之外，還要通過軟件對相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。此階段內(nèi)，軟件設(shè)計控制的對象包括：步進(jìn)電

67、機(jī)、電磁鐵定位裝置。</p><p><b>　　2.3 設(shè)計難點(diǎn)</b></p><p>　　難點(diǎn)主要分為硬件設(shè)計難點(diǎn)與軟件設(shè)計難點(diǎn)。</p><p>　　硬件設(shè)計難點(diǎn)是在于硬件尺寸設(shè)計上。</p><p>　　軟件設(shè)計難點(diǎn)是在于輸送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖的控制與電磁鐵定位裝置與步進(jìn)電機(jī)的配合兩方面上。</p>

68、<p>　　電磁鐵定位裝置與步進(jìn)電機(jī)的配合上不夠。如果電磁鐵定位裝置上的擋塊不能及時將檢測轉(zhuǎn)盤上的擋位卡住，便會造成檢測轉(zhuǎn)盤的位置有可能不精準(zhǔn)，從而導(dǎo)致之后的檢測跟分揀無法進(jìn)行。</p><p>　　輸送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖的控制上的精度。如輸送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)不對，則會造成步進(jìn)電機(jī)與電磁鐵定位裝置配合度不夠，也會影響檢測轉(zhuǎn)盤的位置精度，從而影響之后的檢測、分揀工作。</p><p&

69、gt;<b>　　第三章 電池盒</b></p><p>　　3.1 主要組成部分</p><p>　　電池盒的主要組成部分是：盒體、托桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　由于本設(shè)計所采用的檢測對象是諾基亞BL-4C電池，其尺寸為53 *34 *5mm，故而電池盒內(nèi)部尺寸也應(yīng)根據(jù)此尺寸進(jìn)行設(shè)計，但是，考慮到要人工將電池放入電池盒里，如果電池盒內(nèi)部尺寸

70、為53 *34 *5mm，則會因為電池盒與電池接觸配過于緊密，會很難講電池放入電池盒，故而，將電池盒內(nèi)部尺寸設(shè)計為54 *35 *250mm，故而電池盒內(nèi)的電池兩側(cè)都有1mm的盈余量，避免電池卡在電池盒里。</p><p>　　電池盒外部尺寸設(shè)計為65*55 *250mm，以保證電池盒的結(jié)構(gòu)堅固性。</p><p>　　為了能夠保證人工上料方便，在電池盒上方鏤空處的設(shè)計是電池盒前端是電池盒

71、內(nèi)部寬度，但是左右兩側(cè)的鏤空仍然要保證電池不會從電池盒的左右兩側(cè)掉出來。</p><p>　　根據(jù)電池尺寸，由于電池厚度僅僅為5mm，故而，一個電池盒里可以盛放50只電池。</p><p>　　電池盒底部設(shè)置的是兩個光滑的桿子（托桿機(jī)構(gòu)），以便托住電池盒里的電池，同時，為了能夠保證在參數(shù)檢測裝置對電池進(jìn)行檢測之前和在參數(shù)檢測裝置脫離電池盒之后，托桿機(jī)構(gòu)能夠在電池盒內(nèi)部，托住電池，以確保電池

72、不會在重力的影響下沒有經(jīng)過參數(shù)檢測裝置對其進(jìn)行電壓參數(shù)檢測便下落至分揀裝置里，即，托桿機(jī)構(gòu)能夠在沒有外力影響的前提條件下，可以自動恢復(fù)原位，起到相應(yīng)的承托作用，特在電池盒上設(shè)置了彈簧機(jī)構(gòu)。</p><p>　　托桿機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計。托桿機(jī)構(gòu)的兩根桿子的直徑是10mm，長度為50mm。</p><p>　　為了能夠使得檢測裝置的分離齒輪能夠順利運(yùn)行并達(dá)到預(yù)期效果，還要在分離齒輪工作的部位對電池盒

73、進(jìn)行設(shè)計，以不影響檢測過程的運(yùn)行。檢測裝置上的分離齒輪的相關(guān)參數(shù)，將會在“第四章 參數(shù)檢測裝置”部分進(jìn)行介紹。</p><p>　　此外，電池盒不是封閉型的，而是以框架結(jié)構(gòu)為主，既減輕了電池盒的原料成本，有使得檢測轉(zhuǎn)盤上的承載重量減輕了，從而在選取步進(jìn)電機(jī)時，更加方便。在工作過程中，也能減輕步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的力矩，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。</p><p>　　在計算過程中，是以封閉型進(jìn)行計算的，

74、這樣既便于計算，同時也能使得計算結(jié)果在實際運(yùn)用中更加可靠，不會造成理論與實踐分家。</p><p>　　電池盒的三維圖如下：</p><p><b>　　圖3.1 電池盒</b></p><p>　　托桿機(jī)構(gòu)的三維圖如下：</p><p>　　圖 3.2 托桿機(jī)構(gòu)</p><p><b&g

75、t;　　3.2 功能實現(xiàn)</b></p><p>　　3.2.1 檢測之前</p><p>　　電池盒雖然是框架結(jié)構(gòu)，但是其設(shè)計前提是保證電池不會從旁邊的鏤空處掉出來。</p><p>　　在電池參數(shù)檢測裝置運(yùn)行之前，電池盒子里的電池是被托桿機(jī)構(gòu)托住的。該機(jī)構(gòu)是為了防止電池在沒有進(jìn)行檢測完之前就落至位于檢測轉(zhuǎn)盤下方的分揀機(jī)構(gòu)里。</p>

76、<p>　　3.2.2 檢測過程中</p><p>　　當(dāng)對手機(jī)鋰電池進(jìn)行電壓參數(shù)檢測時，通過相關(guān)機(jī)構(gòu)，使得參數(shù)檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)動至電池盒內(nèi)部，開始對相應(yīng)電池盒里的電池進(jìn)行逐個電壓參數(shù)檢測。</p><p>　　在電壓參數(shù)檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)動至電池盒之時，位于參數(shù)檢測機(jī)構(gòu)最前端的是分離齒輪。首先，分離齒輪先跟電池盒里的托桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行接觸，然后將托桿機(jī)構(gòu)向電池盒后部推動，使得托桿機(jī)構(gòu)撤出，同時，

77、托桿機(jī)構(gòu)被分離齒輪替代，換為分離齒輪將位于電池盒底部的電池托住。</p><p>　　3.2.3 檢測之后</p><p>　　當(dāng)該電池盒里的電池檢測完畢之后，電池參數(shù)檢測機(jī)構(gòu)在相應(yīng)的機(jī)構(gòu)帶動下后撤，脫離開電池盒。</p><p>　　但是，在參數(shù)檢測機(jī)構(gòu)脫離開電池盒之后，在電池盒內(nèi)部仍需要托桿機(jī)構(gòu)將下次人工放上去的電池托住。</p><p&g

78、t;　　但是，這就需要托桿機(jī)構(gòu)自動恢復(fù)原位將新添加的手機(jī)鋰電池托住，而不是人工操作，故而，在設(shè)計托桿機(jī)構(gòu)的時候，配置的彈簧機(jī)構(gòu)會使得托桿機(jī)構(gòu)自動恢復(fù)原位。</p><p>　　托桿機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位之后，當(dāng)人工重裝電池之后，便會重新再檢測轉(zhuǎn)盤的帶動下運(yùn)動至固定的檢測位置，重新依次進(jìn)行檢測、分揀程序。</p><p><b>　　3.3 設(shè)計難點(diǎn)</b></p>

79、<p>　　該設(shè)計不需要軟件程序進(jìn)行配合，只需要對硬件尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計即可。</p><p>　　其硬件設(shè)計的難點(diǎn)主要在托桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及電池盒左右兩側(cè)上的關(guān)于分離齒輪運(yùn)行的部分的尺寸設(shè)計。</p><p>　　托桿機(jī)構(gòu)設(shè)計難點(diǎn)在于，托桿機(jī)構(gòu)需要有彈簧裝置，以便于在參數(shù)檢測裝置退出工作狀態(tài)的時候，托桿機(jī)構(gòu)能夠自動恢復(fù)原位。彈簧裝置不能安裝在會影響其他裝置的運(yùn)行，故而只能設(shè)計在電

80、池盒后端。</p><p>　　電池盒跟參數(shù)檢測裝置上的分離齒輪運(yùn)行相配合難點(diǎn)在于要考慮到在托桿機(jī)構(gòu)退出之時，分離齒輪會直接將處于電池盒下方的電池托住，并為了對電池盒里的電池進(jìn)行檢測做好準(zhǔn)備。</p><p>　　第四章 參數(shù)檢測裝置</p><p>　　4.1 主要組成部分</p><p>　　4.1.1 分離齒輪</p>

81、<p>　　分離齒輪功能。分離齒輪主要是用來將電池盒里的電池在經(jīng)過檢測之后與其他未經(jīng)過檢測的電池分離開來。</p><p>　　分離齒輪設(shè)計思路。分離齒輪的設(shè)計思路是根據(jù)其功能來設(shè)計的。由于分離齒的功能是在檢測過程中將電池進(jìn)行分離開來，而不是機(jī)械中用來進(jìn)行傳動的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，故而，其設(shè)計只要能夠保證將電池進(jìn)行分離即可。同時還要滿足參數(shù)檢測裝置開始工作時，分揀齒輪位于電池中部左右，防止電池從一端滑落，影響參

82、數(shù)檢測。此外，分離齒輪還要保證在將托桿裝置推出電池盒的同時將電池也托住。</p><p>　　電池的厚度僅為5mm且電池是緊挨著的，故而分離齒輪上兩齒之間的距離要保證能夠?qū)蓚€緊挨著的電池進(jìn)行分離。由于手機(jī)鋰電池兩長邊邊緣是具有圓滑的倒角的，故而，分離齒兩齒之間距離可以保證在5~6mm之間，齒寬可以保證在0.1~0.5mm之間。此外，由于電池盒內(nèi)部尺寸是54*35*250 mm，故而分離齒的厚度設(shè)計為40mm，有

83、14mm的尺寸間隙是防止分離齒輪與電池盒接觸過緊，從而影響電池檢測工序的進(jìn)行。</p><p>　　為了保證分離齒輪與托桿機(jī)構(gòu)能夠順利配合，本設(shè)計將分離齒輪托住電池時的位置定位水平位置，且與分離齒輪軸心線處在同一水平面上。</p><p>　　此外，在保證兩分離齒輪的兩齒與齒輪軸心線處在同一水平面上的前提下，還要保證即將要起作用的下一對齒不會與電池進(jìn)行過度接觸，因為過度接觸會造成電池刮傷、

84、電池被卡住等問題，故而兩分離齒輪軸心距也要設(shè)計好。</p><p>　　分離齒輪的相關(guān)參數(shù)如下：</p><p><b>　　表 4.1 </b></p><p>　　4.1.2 步進(jìn)電機(jī)型號選擇</p><p>　　*電機(jī)最大速度選擇。步進(jìn)電機(jī)最大速度一般在600~1000rpm。機(jī)械傳動系統(tǒng)要根據(jù)此參數(shù)設(shè)計。&l

85、t;/p><p>　　*電機(jī)步距角選擇。機(jī)械傳動比確定后，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的定位精度選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角以及驅(qū)動器的細(xì)分等級。一班選電機(jī)的一個步距角對應(yīng)于系統(tǒng)定位精度的1/2或更小。注意：當(dāng)細(xì)分等級大于1/4后，步距角的精度不能保證。</p><p><b>　　*電機(jī)力矩選擇。</b></p><p>　　轉(zhuǎn)動慣量計算。在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，物體的轉(zhuǎn)動慣

86、量J對應(yīng)于直線運(yùn)動中的物體質(zhì)量。要計算系統(tǒng)在加速過程中產(chǎn)生的動態(tài)載荷，就必須計算物體的轉(zhuǎn)動慣量J盒角加速度，然后得到慣性力矩</p><p>　　Y=J （4.1）</p><p><b>　　物體的轉(zhuǎn)動慣量為</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　

87、　式中：為體積元，為物體密度，r為體積元與轉(zhuǎn)軸的距離。單位：。</p><p><b>　　以圓柱體為例：</b></p><p><b>　　（4.3）</b></p><p>　　式中，L：長度，mm D：直徑。Mm ：材質(zhì)密度，</p><p><b>　　表 4

88、.2</b></p><p>　　將負(fù)載質(zhì)量換算成電機(jī)輸出軸上的轉(zhuǎn)動慣量，常見旋轉(zhuǎn)體·轉(zhuǎn)盤驅(qū)動公式如下：</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　:轉(zhuǎn)盤的慣性矩W:轉(zhuǎn)盤上物體的重量[kg]L:物體與旋轉(zhuǎn)軸的距離[mm]GL:減速比（無單位）</p><p><b&g

89、t;　　圖 4.1</b></p><p>　　加速度計算?？刂葡到y(tǒng)要定位準(zhǔn)確，物體運(yùn)動必須有加減速過程，如下圖所示。</p><p>　　已知加速時間、最大速度，很容易算出電機(jī)的角加速度</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　電機(jī)力矩計算。</b>

90、;</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　其中：為系統(tǒng)外力折算到電機(jī)上的力矩；</p><p><b>　　為傳動系統(tǒng)的效率。</b></p><p><b>　　計算步驟</b></p><p>　　電池質(zhì)量：19.5*5

91、0=975g=0.975kg；</p><p>　　由公式4.3可得分離齒輪的慣性轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　由公式4.4分離齒輪的總轉(zhuǎn)動慣量：</p><p>　　由公式4.5可得加速度：</p><p>　　由公式4.6可得步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動力矩：</p><p>　　故而，選擇與帶動檢測轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)型號相同的步進(jìn)電機(jī)

92、完全可以，為了與帶動檢測轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行區(qū)別，故，將帶動檢測轉(zhuǎn)盤的步進(jìn)電機(jī)命名為“步進(jìn)電機(jī)1”，帶動分離齒輪的步進(jìn)電機(jī)命名為“步進(jìn)電機(jī)2”。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)2的相關(guān)參數(shù)如下表：</p><p><b>　　表 4.3</b></p><p>　　4.1.3 嚙合齒輪的設(shè)計</p><p><b&g

93、t;　?。?）受力分析</b></p><p>　　不計摩擦力，輪齒所受工作載荷即為沿嚙合線作用的法向力Fn。因為齒向載荷的分布情況由Kβ考慮，所以認(rèn)為輪齒嚙合傳動時，F(xiàn)n沿接觸線均勻分布，并將其簡化為集中力。</p><p><b>　　圖 4.2</b></p><p>　　當(dāng)小齒輪傳遞的扭矩不變時，F(xiàn)n大小不變，方向沿嚙合線

94、垂直于齒面。將Fn在分度圓上分解成兩個互相垂直的分力，即切于分度圓的圓周力Ft和徑向力Fr。</p><p><b>　　(4.7)</b></p><p><b>　　若已知P1、n1 </b></p><p><b>　　N·m</b></p><p><b

95、>　　圖4.3</b></p><p>　　主動輪上Ft1與圓周速度相反，從動輪上Ft2與圓周速度相同。外嚙合齒輪傳動Fr1 、Fr2指向各自輪心。</p><p>　　(2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算</p><p>　　1. 齒根彎曲應(yīng)力計算</p><p><b>　　圖4.4</b></p>

96、;<p>　　因為齒輪輪緣剛性較大，所以可將齒看成寬度為的懸臂梁，并以此作為推導(dǎo)齒根彎曲應(yīng)力計算公式的力學(xué)模型。</p><p>　　1).危險剖面及其位置 受載齒的危險剖面是一在輪齒根部的平剖面，位置在與齒廓對稱中線各成300的二直線與齒根過渡曲線相切處。</p><p>　　2) .載荷及其作用位置</p><p><b>　　圖4.5

97、</b></p><p>　　的齒輪傳動，當(dāng)載荷作用于齒頂時，（力一定）力臂最大，但此時相鄰的一對齒仍在嚙合，載荷由兩對齒分擔(dān)，齒根彎矩不一定最大。當(dāng)輪齒在節(jié)線附近嚙合時，只有一對齒嚙合，但此時力臂不是最大，齒根彎矩不一定最大。齒根所受最大彎矩發(fā)生在輪齒嚙合點(diǎn)位于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)。</p><p>　　進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計算時，對于制造精度較低（7級及以下）的齒輪傳動，因為制造

98、誤差較大，可認(rèn)為載荷的大部分甚至全部由在齒頂嚙合的輪齒承受，輪齒根部產(chǎn)生最大彎矩。為簡化計算，對于制造精度較低（7級及7級以下）的齒輪傳動，常將齒頂作為齒根彎曲強(qiáng)度計算時的載荷作用位置，并按全部載荷作用于一對輪齒進(jìn)行計算。對制造精度較高（6級及以上）的齒輪傳動，應(yīng)考慮重合度的影響，其計算方法參GB3480-83或有關(guān)資料。</p><p>　　.齒根彎曲應(yīng)力計算公式</p><p><

99、;b>　　圖 4.6</b></p><p>　　將分解成和，并將其簡化到危險截面上，--產(chǎn)生剪應(yīng)力τ，產(chǎn)生壓應(yīng)力，產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。分析表明其主要作用，若只用計算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，誤差很小（<5%），在工程計算允許范圍內(nèi)，所以危險剖面上只考慮。</p><p>　　單位齒寬（b=1）時齒根危險截面的理論彎曲應(yīng)力為：</p><p><b

100、>　　(4.8)</b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　(4.9)，</b></p><p><b>　　代入上式，得</b></p><p><b>　　(4.10)</b></p>

101、<p><b>　　令 </b></p><p><b>　　(4.11)</b></p><p>　　--齒形系數(shù)，表示齒輪齒形對σF的影響。的大小只與輪齒形狀有關(guān)（z、h*a、c*、α）而與模數(shù)無關(guān)，其值查表10-5。</p><p>　　齒根危險截面理論彎曲應(yīng)力為</p><p>

102、<b>　　(4.12)</b></p><p>　　實際計算時，應(yīng)計入載荷系數(shù)及齒根危險剖面處的齒根過渡曲線引起的應(yīng)力集中的影響。</p><p><b>　　(4.13)</b></p><p>　　式中：--考慮齒根過渡曲線引起的應(yīng)力集中系數(shù)，其影響因素同，其值可查參考文獻(xiàn)[10]表10-5。</p>

103、<p>　　2. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算</p><p><b>　　校核公式 ：</b></p><p>　　MPa (4.14)</p><p><b>　　令，--齒寬系數(shù)。</b></p><p><b>　　將代入上式</b></p>&l

104、t;p><b>　　設(shè)計公式 </b></p><p><b>　　(4.15)</b></p><p>　　由上式可知：在一定的使用條件和壽命下，當(dāng)b、z、齒輪材料及其熱處理規(guī)范一定時，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度取決于模數(shù)。</p><p>　　配對二齒輪的、不同，、也不同。所以進(jìn)行校核時，應(yīng)分別對二齒輪進(jìn)行校核。設(shè)計時，應(yīng)

105、將和中較大者代入設(shè)計公式。</p><p>　　3. 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算</p><p><b>　　圖 4.7</b></p><p>　　1.齒面接觸應(yīng)力計算</p><p>　　一對齒的嚙合過程，可近似看成二曲率半徑隨時間變化著的平行圓柱體的接觸。所以將赫茲公式作為推導(dǎo)齒面接觸應(yīng)力公式的基礎(chǔ)。</p>

106、;<p><b>　　1).危險位置</b></p><p>　　由于變化的曲率半徑和齒間載荷分配的綜合影響，輪齒表面在不同嚙合位置的接觸應(yīng)力不同。因此，計算齒面的接觸強(qiáng)度時，應(yīng)同時考慮嚙合點(diǎn)所受的載荷及綜合曲率的大小。對端面重合度≤2的直齒輪傳動，以小齒輪單對齒嚙合的最低點(diǎn)（D點(diǎn)）產(chǎn)生的接觸應(yīng)力最大，與小齒輪嚙合的大齒輪，對應(yīng)的嚙合點(diǎn)是單對齒嚙合的最高點(diǎn)，位于大齒輪的齒頂面上

107、。由前述可知，同一齒面往往齒根面先發(fā)生點(diǎn)蝕，然后才擴(kuò)展到齒頂面，即齒頂面比齒根面具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。因此，雖然此時接觸應(yīng)力大，但對大齒輪不一定會構(gòu)成威脅。由右圖可看出，大齒輪在節(jié)點(diǎn)處的接觸應(yīng)力較大，同時，大齒輪單對齒嚙合的最低點(diǎn)（D點(diǎn)）處接觸應(yīng)力也較大。按理應(yīng)分別對小齒輪和大齒輪節(jié)點(diǎn)與單對齒嚙合的最低點(diǎn)處進(jìn)行接觸強(qiáng)度計算。但按單對齒嚙合的最低點(diǎn)計算接觸應(yīng)力比較麻煩，并且當(dāng)小齒輪齒數(shù)z1≥20時，按單對齒嚙合的最低點(diǎn)計算所得的接觸應(yīng)力

108、與按節(jié)點(diǎn)嚙合計算得的接觸應(yīng)力極為相近。為了計算方便，通常以節(jié)點(diǎn)嚙合為代表進(jìn)行齒面的接觸強(qiáng)度計算。</p><p>　　2).齒面接觸應(yīng)力計算</p><p>　　二齒輪在節(jié)點(diǎn)處嚙合，曲率半徑為</p><p><b>　　(4.16)</b></p><p><b>　　P點(diǎn)的當(dāng)量曲率為：</b>&

109、lt;/p><p><b>　　(4.17)</b></p><p><b>　　齒數(shù)比</b></p><p><b>　　(4.18)</b></p><p>　　與關(guān)系為：增速傳動 </p><p><b>　　(4.19)</b&g

110、t;</p><p><b>　　減速傳動 </b></p><p><b>　　(4.20)</b></p><p><b>　　(4.21)</b></p><p>　　節(jié)點(diǎn)處只有一對齒嚙合，</p><p>　　將以上二式代入赫茲公式并考慮載荷系數(shù)

111、</p><p><b>　　(4.22)</b></p><p><b>　　令</b></p><p>　　， (4.23)</p><p>　　MPa (4.24)</p><p>　　式中： --彈性系數(shù)，僅與齒輪材料特性有關(guān)，其值查表10-6。

112、</p><p>　　--節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，考慮節(jié)點(diǎn)位置的齒廓曲率半徑等因素對接觸應(yīng)力的影響，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪時，=2.5。+--外嚙合；—--內(nèi)嚙合。</p><p>　　2.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算</p><p><b>　　校核公式 </b></p><p>　　MPa (4.25)</p><p&g

113、t;<b>　　將代入上式</b></p><p><b>　　設(shè)計公式 </b></p><p>　　mm (4.26)</p><p>　　由上式可知：在一定的使用條件和壽命下，當(dāng)b、u、齒輪材料及其熱處理規(guī)范一定時，齒輪傳動的接觸疲勞強(qiáng)度取決于d1(中心距a)。</p><p>　　配

114、對齒輪的，但不一定等于，所以設(shè)計或校核時，應(yīng)以、中較小者代入上式。</p><p>　　由公式4.25可得一對標(biāo)準(zhǔn)鋼制齒輪</p><p><b>　　MPa</b></p><p><b>　　由公式4.26可得</b></p><p><b>　　mm</b></p&

115、gt;<p>　　4. 齒輪傳動的強(qiáng)度計算說明</p><p>　　1.當(dāng)配對齒輪均為硬齒面時，兩輪的材料、熱處理方法及硬度均可取成一樣的。設(shè)計時，可分別按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計公式進(jìn)行計算，并取其中較大者作為設(shè)計結(jié)果。</p><p>　　2.當(dāng)用設(shè)計公式初步計算齒輪的分度圓直徑d1（或模數(shù)mn）時，動載系數(shù)Kv、齒間載荷分布系數(shù)Kα及齒向載荷分布系數(shù)Kβ

116、不能預(yù)先確定，此時可試選一載荷系數(shù)Kt，則計算出來的分度圓直徑（或模數(shù)）也是一個試算值d1t（或mnt），然后按d1t值計算齒輪的圓周速度，查取動載系數(shù)Kv、齒間載荷分布系數(shù)Kα及齒向載荷分布系數(shù)Kβ，計算載荷系數(shù)K。若算得的K值與試選的值Kt相差不多，就不必修改原計算；若二者相差較大時，應(yīng)按下式校正 試算所得的分度圓直徑d1t（或mnt）：</p><p><b>　?。?.27）</b>

117、</p><p>　　綜上所述，根據(jù)設(shè)計要求計算，嚙合齒輪選用m=1.25，z=52的標(biāo)準(zhǔn)齒輪。</p><p><b>　　4.1.4 氣缸</b></p><p><b>　　氣缸有采用單氣缸。</b></p><p>　　氣缸的作用：將整個參數(shù)檢測裝置向電池盒推進(jìn)，以便于進(jìn)行對電池的電壓參數(shù)

118、檢測，同時也可以對檢測過的手機(jī)鋰電池進(jìn)行分揀。</p><p><b>　　4.1.5 滑塊</b></p><p>　　滑塊是為了固定整個參數(shù)檢測裝置并承受整個參數(shù)檢測裝置的重量，更有利于整個參數(shù)檢測裝置沿著設(shè)計軌道前行，防止參數(shù)檢測裝置因偏離運(yùn)行軌道而使得檢測工序無法完成。</p><p>　　4.1.6參數(shù)采集觸頭</p>

119、<p>　　參數(shù)采集觸頭屬于參數(shù)檢測裝置的一部分，需要在電磁鐵的作用下對手機(jī)鋰電池的電壓參數(shù)進(jìn)行檢測。</p><p>　　當(dāng)檢測完畢之后，參數(shù)采集觸頭便在電磁鐵的作用下脫離手機(jī)鋰電池，同時將電壓參數(shù)輸送給處理器，將剛檢測過的電池進(jìn)行分級，然后將相應(yīng)的級別信息傳遞給分揀機(jī)構(gòu)，以便于分揀機(jī)構(gòu)將其進(jìn)行分揀。</p><p><b>　　4.2 功能實現(xiàn)</b>

120、</p><p>　　參數(shù)檢測裝置的功能是對手機(jī)鋰電池進(jìn)行電壓參數(shù)檢測并將其與剩下的為進(jìn)行檢測的電池分離開。</p><p>　　首先，通過氣缸將整個參數(shù)檢測裝置向電池盒推進(jìn)，位于檢測裝置前端的分離齒輪將處于電池盒底部的托桿機(jī)構(gòu)推開，同時，分離齒輪替代托桿機(jī)構(gòu)將電池鋰電池托住。</p><p>　　其次，電磁鐵將參數(shù)采集觸頭向前推進(jìn)，使其與手機(jī)鋰電池進(jìn)行接觸并檢測出

121、電池的電壓參數(shù)。</p><p>　　第三，在電壓參數(shù)采集之后，電磁鐵便將參數(shù)采集觸頭后撤，脫離開電池。</p><p>　　最后，當(dāng)小氣缸將參數(shù)采集觸頭后撤之后，步進(jìn)電機(jī)2便轉(zhuǎn)過20度角，將檢測過的手機(jī)鋰電池與其他電池分離開。</p><p>　　參數(shù)檢測裝置的三維圖如下：</p><p><b>　　圖 4.2</b&g