基于PLC物料拾取装置设计说明书 - 图文

南 京 理 工 大 学

毕业设计说明书(论文)

作 者: 教学点: 专 业: 题 目:

准考证号

南通农业职业技术学院

机电一体化

基于PLC的物料拾取装置的设计

陈季云 讲师 指导者：

(姓 名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓 名) (专业技术职务)

年 月

基于PLC物料拾取装置的设计

摘 要

机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对物料进行改良和优化是当务之急。有大型物料拾取装置生产企业对该装置的安全指标的有着一定生产的严格要求。在生产设备的企业，充分考虑到在设备运行中可能出现的问题，从而减少噪声污染引起的振动或不当操作设备的现象等。国内物料拾取装置的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。基于PLC的物料拾取装置的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关,所以本次的设计对于物料装置的研究和发展来说具有现实意义。

关键词 基于PLC物料拾取装置 装置 物料 意义

Design of PLC based on the material pick-up device

Abstract

This paper is based on the machinery design and machinery principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct PLC movement simulation to the corresponding assembly model.

Keywords sewingmachine 3D software part modeling PLC

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目 录

1概述 .............................................1错误！未定义书签。 1.1 拾取物料拾取装置的发展历史 .....................1错误！未定义书签。 1.2 拾取物料拾取装置的发展意义 .....................1错误！未定义书签。 1.3 拾取物料拾取装置在机械中的应用 .................1错误！未定义书签。 1.3.1国内的应用 ...................................1错误！未定义书签。 1.3.2国外的应用 ...................................1错误！未定义书签。 1.4拾取物料拾取装置的发展趋势 .....................1错误！未定义书签。 1.5本课题的目的和意义 .............................1错误！未定义书签。 2基于PLC物料拾取装置的概述 ........................................ 15 2.1 基于PLC物料拾取装置的组成部件 .................1错误！未定义书签。 3机械结构的设计 ...................................1错误！未定义书签。 3.1步进电机的选用 .................................................. 18 3.2梯形丝杆螺母副设计 .............................................. 20 3.2.1 材料选用原则 .................................................. 20 3.2.2 丝杠螺母的工作条件、失效形式和技术要求 ........................ 21 3.2.3 螺旋传动的类型、特点与应用 .................................... 21 3.2.4 滚珠丝杆螺母的设计计算 ........................................ 21 3.2.5 滚珠丝杆螺母的支承方式的选择 .................................. 23 3.2.6 滚珠丝杆螺母的润滑和防尘隔离 .................................. 25 3.2.7导向光杆和直线轴承的设计 ...................................... 27 3.2.8联轴器的选择 .................................................. 28 3.2.9轴承强度的校核 ................................................ 28 4 PLC控制系统的设计 ...............................1错误！未定义书签。 4.1 PLC的定义 ...................................................... 20 4.2 PLC的选择 ...................................................... 20 4.3 基于PLC物料自动拾取装置PLC控制流程图的实现 ..................... 2 结论 ...............................................1错误！未定义书签。 致谢 ...............................................1错误！未定义书签。 参考文献 ...........................................1错误！未定义书签。

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1 概述

1.1物料拾取装置的发展历史

工业机器人一般可理解为：在工业自动化应用领域中的一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机（固定式的或是移动式的），用于搬运材料、工件、操持工具或检测装置，完成各种作业。近年来随着工业自动化的发展物料拾取装置逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。物料拾取装置广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，物料拾取装置由于其显著的优点而受到特别重视上料物料拾取装置是典型的机电一体可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。本课题所涉及的上下料物料拾取装置自1999 年投入运行, 工作安全可靠, 效果良好, 可用做自动上料设备和生产线上的自动抓取设备。本课题主要是应用Solidworks软件的三维设计功能，对基于PLC物料拾取装置物料拾取装置的各零部件进行三维设计并实现其各部件的装配和运动仿真。

1.2 拾取物料拾取装置的发展意义

物料拾取装置的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一它分地

代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。近年来随着工业自动化的发展物料拾取装置逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。物料拾取装置广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，物料拾取装置由于其显著的优点而受到特别重视。机床上料物料拾取装置是典型的机电一体化设备，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，降低劳动强度，提高工作效率。总之，物料拾取装置是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段，国内外都很重视它的应用和发展。

1.3 拾取物料拾取装置在机械中的应用

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1.3.1 国内应用

国内在金属切削加工中，用物料拾取装置来完成刀具的自动更换。如北京第二机床厂，北京扬州市职业大学机械工程学院第八机床厂，上海第二机床厂，上海第八机床厂，宁夏大河机床厂等单位研制的自动换机床，均用物料拾取装置自动更换刀具。在生产自动线上，用物料拾取装置完成的传递和上下料，如：沈阳水泵厂深井泵体加工自动线，无锡柴油机厂和甘肃汽车齿轮厂的齿胚的加工自动线都采用了物料拾取装置。大连工矿车辆厂的800Kg侧架的加工，采用物料拾取装置抓取、传递和安放并与一些机床组合成侧架切削加工自动线，提高效率10倍。 1.3.2 国外应用

美国制造155毫米的钢弹体洛克福特军械厂，从胚料加工开始到加工毕直包装都自动进行，不用人手去接触，达到全自动生产。工业物料拾取装置还能用来代替人工进行打磨、抛光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工厂打磨和 抛光锈钢子弯头时，采用ASEA机 械 手，提 高 加 工 效 率30%以上，，不 伤 害 工 人 。又 如：瑞 典 沃 尔 沃 公司在物料拾取装置上装了三个环形磨轮装置，用来对传动箱外表面去毛刺，比手工方法节省工时50%。

1.4拾取物料拾取装置的发展趋势

国内应加强物料拾取装置基础性能的实验以及基础理论研究，克服和解决制造技

术及其它存在的问题。提高物料拾取装置运动速度。尤其是应用于冲压行业中的物料拾取装置，以适应提高生产率和符合生产节拍的需要。要研究解决物料拾取装置的运动速度和缓冲、定位技术。引进国外先进技术，培训专门技术人才，普及物料拾取装置有关知识。尽快解决物料拾取装置的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进物料拾取装置设计制造中的现代化（CAD/CAM）准化、系列化工作，以满足国内外市场的需求。目前工业物料拾取装置的应用逐步扩大，技术性能不断提高，其发展趋势是：扩大物料拾取装置在工业上的应用、提高工业物料拾取装置的工作性能、发展组合式物料拾取装置、研制具有“视觉”和“触觉”的“智能机器人”。

1.5本课题的目的和意义

目前国内应用软件进行工业机械设计的很多，还都以传统的设计方法为主，导致

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产品的设计周期长、成本高。不能满足工业机械使用的季节性、工作环境的多变性和用户要求的多样性，不能使工业机械的设计随着市场的需求而不断地转变，更无法在要求的较短周期内，开发出新的产品。我国在工业机械新技术创新方面还很薄弱，无法适应新世纪经济发展的要求。基于传统工业机械的设计方式的种种缺陷与不足和Solidworks的强大功能以及在工业机械设计中的优势，本课题即以数控车上下料物料拾取装置作为载体，应用SolidWorks 软件完成各组成零件的建模及装配。并完成该数车上下料物料拾取装置进行上下料过程的动画演示，从而使人们可以直观地认识到数车上下料物料拾取装置在数控生产及加工中的地位和主要作用。该方法是结合计算机辅助设计与制造/产品造型设计的专业特点对现代工业设计方法的一种新的尝试和学习。如将本课题的设计方法移植到工业设计中，则较传统的设计方式能够大大缩短产品工业设计的设计周期。用Solidworks软件进行工业设计的一般步骤为：单体设计→绘图→装配→模拟→改进→整体装配→运动仿真→改进→成型→加工生产，比传统的绘图→加工→装配→实验→采集数据→改进→二次加工→装配→最终成型，缩短了设计周期，降低了成本。

2 基于PLC物料拾取装置的概述

2.1 基于PLC物料拾取装置的组成部件

通过市场调研，我们决定设计一种基于PLC物料拾取装置（物料拾取装置）。工作原理如图2—1所示，拾取装置工作时由步进电机通过滚珠丝杆驱动滑块上下往复运动，通过滑块前部的气动手指对工件的夹取与释放的动作来完成作为一个物料拾取装置的全部动作，运动可靠，平稳。

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图2-1

3机械结构的设计

3.1电机及减速器的选用

已知整个装置上工件与零件的重量，我们取总重量为3Kg，范围为50mm~300mm，移动速度为1~2r/min。即：

G=mg=200×10=2000N

V=1-2m/min=16.6-33.3mm/s具体的步进电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间l?Vl(t0-t1) 60Vl负载速度（m/min）

有速度可知每秒上升50mm，2.电机转速

l?1.2?0.033=1.2s 3?60

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n电机?VlPB

PB为丝杆导程，本次设计的丝杆导程我们取5mm，

PB=5.00mmn电机?Vl2??400r/min PB0.0053.负载转矩

TL??gMPB0.3?10?200?0.005??1.73N.m 2??2??0.9式中：

?:摩擦系数，取0.3M：负载重量，200KgPB： 丝杆导程，0.005m

?：传动效率，取0.94.负载惯量

PB2?0.005?JLM?M()?200??0.000126779(kg.m2)?上下垂直运动 2??2??2丝杆螺母惯量式中

JB??32?LBDB4??327.87?103?0.4?0.24?3.72?10?5(kg.m2)

?:密度，取7.87LB：丝杆长度，取0.4m DB：丝杆直径，取0.02m总惯量

JL?JLM?JB?0.00032(kg.m2)

5.电机转矩 启动转矩

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TS?2?NM(JM?JL)2??636.9(JM?0.00032)??1.25N.m 60t160?1.2必须转矩TM??TL?TS?S?2.36N.m S为安全系数，这里取1.0。

根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为92BL-A，此无刷直流步进电机厂家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下：

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根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为 92BL-4030H1-LK-B，

电机额定功率为0.4KW，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m， 额定转速为 3000r/min。电机大致图如下：

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外形尺寸92x92x86，电机输出轴径为14mm。

3.2梯形丝杆螺母副设计

3.2.1 材料选用原则

选材的基本原则是材料在能满足零件使用性能的前提下，具有较好的工艺性和经济性。

材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具备的力学、物理、化学等性能，是保证该零件可靠性的基础。对一般机械零件来说，选材时主要考虑的是其力学性能；而对于非金属材料制成的零件，还应该考虑其工作环境对零件性能的影响。

零件按力学性能选材时，首先应正确分析其工作条件、形状尺寸及应力状态，结合该类零件出现的主要失效形式，找出其在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。

3.2.2丝杠螺母的工作条件、失效形式和技术要求 1、工作条件

由于传动机构是丝杠螺母副，即螺旋传动副，而工作时主要是携带传感器进行测量，而非传递动力或扭矩。主要承受一定的剪切、弯曲、扭转等载荷。 2、主要失效形式

当弯曲载荷较大时，丝杠承受着交变应力；当其表面硬度较低，表面质量不良时，会发生磨损，甚至产生疲劳断裂。而设计的丝杠所传递的动力和扭矩都很小。因此，主要的失效形式是磨损。通过提高丝杠螺母的表面质量和安装精度可以有效的减少磨损。 3、材料性能要求

根据丝杠的工作条件和失效形式，要求丝杠材料具备以下主要性能：①电磁铁参数测量装置是对电磁铁的电磁吸力、磁场强度和线圈温度进行测量的装置。为避免电磁铁的磁泄漏，采用不可磁化材料。如不锈、铝合金、铜合金、陶瓷材料或高分子材料。②较高的综合力学性能.当丝杠正常工作时，要承受一定的交变载荷与冲击载荷。③丝杠轴颈应具有高的硬度和耐磨性，提高丝杠的旋转精度和使用寿命。

根据丝杠螺母副的工作条件、失效形式和技术要求，考虑材料的综合性能，丝杠采用淬火钢，螺母采用铸造锡青铜。这是由于铜合金材料不仅具有较高的综合力学性能，

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而且具有较高硬度和耐磨性。丝杠螺母副的导柱采用不锈钢，导轨采用铝合金，联结件采用高分子塑料。

3.2.3丝杆螺旋传动的类型、特点与应用

丝杆螺旋传动是利用丝杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动变为直线运动将直线运动变为回转运动，同时传递运动或动力。滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系。以传动形式分为两种：一种是将回转运动转化成直线运动；另外一种是将直线运动转化成回转运动。梯形丝杆的特点： （1）传动效率高：梯形丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。

（2）运动平稳：梯形丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。

（3）高精度：梯形滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。

（4）高耐用性：钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。

（5）同步性好：由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。

（6）高可靠性：与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 （7）无背隙与预紧：采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。若加入适当的预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杠具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。 3.2.4梯形丝杆螺母的设计计算

滚动螺旋传动主要承受轴向力。由于螺母和螺杆间有较大的滑动摩擦，因而磨损是其主要的失效形式。滚动螺旋的基本尺寸（螺杆的直径和螺母的高度），通常是根据耐磨性条件来确定的。受力较大的螺旋传动，还应校核螺杆危险截面和螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑性变形或断裂；要求自锁的螺杆，要求校核其自锁性；精密的传导螺

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杆，应该校核其刚度，以免因受力导致螺距变化引起传动精度降低；长径比较大的螺杆，应校核其稳定性，以防止轴向受载后失稳；高速的长螺杆还应校核起临界转速，以防止过大的横向振动。具体设计时应根据传

动的类型、工作条件及其失效形式等，选择不同的设计准则，而不必逐项进行校核。

表2.1螺旋传动的常用材料 螺旋副 Q235、Q275、45、50 螺杆 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 螺母 n3 立向丝杆的设计

（1）滚珠丝杆螺母副，横向丝杆的最大轴向载荷为2000N，支承间最大距离为400mm，，要求定位精度为0.001mm，滚珠丝杆的负荷包括运动部件的重量所引起的进给抗力。应按额定静载荷选用。

'C03fdfHPmax

材料牌号 应用范围 材料不经热处理，使用于经常运动，受力不大，转速较低的传动 材料需经热处理，以提高其耐磨性，适用于重载、转速较高的重要传动 材料需经热处理，以提高其尺寸的稳定性，适用于精密传导螺旋传动 材料耐磨性好，适用于一般传动 材料耐磨性好，强度高，适用于重载、低速的传动。对于尺寸较大或高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内孔浇注青铜或巴氏合金 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mfd载荷性质系数为1

''fHfH—动载荷硬度影响系数， =1

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Pmax—最大轴向载荷

定静载荷为C032000N，查表得使用寿命时间T=15000h，初选丝杆螺距t=5mm，得丝杆转速

n=1000Vmax1000′1==200 n/min t2 由于丝杆螺距为5，可选W系列完循环丝杆副尺寸系列W2005-2.5圈一列滚珠丝杆螺母副的几何参数计算，见表2.6所示：

表2.2 滚珠丝杆螺母副几何参数

符 名 称 号 公称直径 螺 距 d0计算公式和结果（mm） 20 t 5 ?接触角 螺纹滚道 钢球直径 螺纹滚道法面半径 偏心距 45? dq3.175 RR=0.52dq=1.651 e=(R-dq2)sinb=0.0449 e

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载荷系数FW：

运行速度小于15米/分钟，无冲击、无振动，FW=1.0-1.5； 运行速度小于60米/分钟，微小冲或振动，FW=1.5-2.0； 运行速度大于60米/分钟，或有较大冲击、振动，FW=2.0-5.0。 时间寿命Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位单：h小时) L：长度寿命 (万米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分钟往复次数

已知滑动块行程L=0.3米，工作温度60oC，每分钟往复次数n1=20，微小冲击，轴承工作载荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件：

FH?1.0,FT?1.0,FC?0.81运行速度V=1?0.2?10=2m/min，属于一般冲击，选取FW=2.0

根据本次载荷重量为2000N，我们选用六个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。本次设计中所选择的滑动轴承为带法兰形状的。

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根据每个滑动轴承的负载承受166N，我们选用滑动轴承为LMF30，轴承中间孔径为30mm，这样导向光杆的直径也为30mm。 2.直线轴承安装：

轴承座孔公差推荐采用H7、J7级，直线轴公差推荐采用g6、h6级，轴承安装必须用台阶芯轴压入；直线轴安装必须对准轴承孔插入，动作轻缓，轴倾斜插入会导至保持器变型 和钢球脱落，轴承安装方向应按照表1所示，可以提高轴承承载能力，延长寿

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命。

轴承座孔有可能压缩轴承，引志游隙变小，此时用手转动直线轴，如果轴能接触钢球且能轻松转动， 配合游隙为 0～+0.01mm；如果稍加力才能转动， 配合游隙为-0.01～0mm（已过盈） ；如果加力也不能转动，配合游隙已多于0.01mm，这种情况钢球滚动时可能同时作滑动，会降低轴承和轴的作用寿命，只有在轻载、低速且定心要求高的情况下才可采用。调整型、开口型轴承内、外径在割口前测量，割口后会有一些弹性变形，配合游隙应装入轴承座内测量（钢保持器轴承、KH轴承情况类似）。游隙可调节的轴承座调节方向应和轴承割口方向垂直以保证游隙均匀，直线轴承结构特点不能作旋转运动，同时要求有良好的导向性，所以直线 轴承一般以二根轴+四套轴承或二根轴+二套加长型轴承为一个组合使用，二根轴安装要平直，整个组合装配后，用手推拉必须灵活无阻滞才可安装传动机构，传动动力要足够克服轴承磨擦阻力，直线轴承磨擦阻力近似为千分之一工作载荷 。 3.直线轴承润滑和防尘：

轴承出厂涂有防锈油，使用时需加润滑剂。油脂润滑噪音较低，常用的有2号锂基脂和低噪音轴承润滑脂， 填脂量为保持器空隙的三分之一。油润滑不需清除防锈油， 根据工作测试采用15#～100#润滑油， 工作温度低采用低粘度油， 工作测试高采用高粘度油，常用的有透平油，机械油和锭子油，无密封轴承把油滴在轴上即可，带密封轴承需把油加到轴承内，本公司为用户准备了带油孔的轴承和轴承座。对于一些不允许有油（脂）的工作场所，先清除防锈油，干燥后在每列钢球上喷一些市售的二硫化钼喷剂，再次干燥后即可使用，带密封轴承应避免密封圈和轴干磨擦引起密封唇口挤入轴承内，造成轴承的非预期损坏。铁屑会极大地降低轴承寿命，粉尘和脏物会阻塞保持器球道，使钢球不能回转，引起保持器损坏、钢球挤胶。带密封轴承可用于一般带粉尘工场所，像木工机械、铸造机械等多粉尘场合，请在轴承两端另加密封，防止粉尘进入并可减少油脂损耗。 3.2.8联轴器的选择

由于整个装置载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，我们选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 k?1.3。由于电机输出轴径为12mm，选择

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联轴器类型为HLA12-14， 联轴器承受转矩

Tc?9550?KP01.3?0.3?9550??82.2N.m?T?125N.mn03000

3.2.9轴承强度的校核

滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造即供应各种规格常用的轴承。

滚动轴承的构成：包括：内圈、外圈、滚动体、保持架，内圈用来和轴颈装配，外圈用来和轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可以用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道内滚动。保持架的作用主要是均匀地隔开滚动体。

滚动体的基本类型有：钢球、圆柱滚子、圆锥滚子、滚针、鼓形滚子、不对称鼓形滚子。 与滑动轴承相比，滚动轴承具有旋转精度高、启动力矩小、是标准件、选用方

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便等特点。

与滑动轴承相比，滚动轴承的优点：

1、一般条件下，滚动轴承的效率和液体动力润滑轴承相当，但较混合润滑轴承要高一些；

2、径向游隙比较小，向心角接触轴承可用预紧可用预紧力消除游 隙， 运转精度高； 3、对于同尺寸的轴径，滚动轴承的宽度比滑动轴承小，可使机器的 轴向结构紧凑； 4、大多数滚动轴承能同时受径向和轴向载荷，故轴承组合结构简单； 5、消耗润滑剂少，便于密封，易于维护； 6、不需要有用有色金属；

7、标准化程度高，成批生产，成本低； 与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点： 1、承受冲击载荷能力较差； 2、高速重载载荷下轴承寿命较低； 3、振动及噪声较大； 4、径向尺寸比滑动轴承；

能否正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命；对企业能否缩短维修时间，减少维修费用，提高机器的运转率，都有着十分重要的作用。因此，不论是设计制造单位，还是维修使用单位，在选择滚动轴承时都必须高度重视。一般来说，选择轴承的步骤可能概括为：

1.根据轴承工作条件（包括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等），选择轴承基本类型、公差等级和游隙；

2.根据轴承的工作条件和受力情况和寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命；

3.验算所选轴承的额定载荷和极限转速。

选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案。类型选择，各类滚动轴承具有不同的特性，适用于各种机械的不同使用情况。选择轴承类型时，通常应考虑下列因素。一般情况下：对承受推力载荷时选用推力轴承、角接触轴承，对高速应

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用场合通常使用球轴承，承受重的径向载荷时，则选用滚子轴承。总之，选用人员应从不同生产厂家、众多的轴承产品中，选用合适的类型。轴承所占机械的空间和位置 在机械设计中，一般先确定轴的尺寸，然后，根据轴的尺寸选择滚动轴承。通常是小轴选用球轴承，大轴选用滚子轴承。但是，当轴承在机器的直径方向受到限制时，则选用滚针轴承、特轻和超轻系列的球或滚子轴承；当轴承在机器的轴向位置受到限制时，可选用窄的或特窄系列的球或滚子轴承。轴承所受载荷的大小、方向和性质 载荷是选用轴承的最主要因素。滚子轴承用于承受较重的载荷，球轴承用于承受较轻的或中等载荷，渗碳钢制造或贝氏体淬火的轴承，可承受冲击与振动载荷。在载荷的作用方向方面，承受纯径向载荷时，可选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。承受较小的纯轴向载荷时，可选用推力球轴承；承受较大的纯轴向载荷时，可选用推力滚子轴承。当轴承承受径向和轴向联合载荷时，一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。对于悬臂支撑结构，常采用圆锥滚子轴承或角接触球轴承，且成对使用。 滚动轴承类型选择应注意的问题: 1、考虑轴承的承受载荷情况

方向：受径向力时，用向心轴承；受轴向力时，用推力轴承；径向力和周向力联合作用时，用向心推力轴承；

大小：受到较大载荷时，可用滚子轴承，或尺寸系列较大的轴承；受到较小载荷时，可用球轴承，或尺寸系列较小的轴承 2、考虑对轴承尺寸的限制

当对轴承的径向尺寸严格限制时，可选用滚针轴承；

3、考虑轴承的转速一般来讲，球轴承比滚子轴承能适应更高的转速，轻系列的轴承比重系列的轴承能适应更高的转速；此外，各类推力轴承的极限转速很低，不易用于高转速的情况。

4、考虑对轴承的调心性要求

调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求（即：轴心线与轴承座孔心线可适当偏转），而圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承满足调心要求的能力几乎为零 根据各个轴承的特点以及选用原则，可以肯定我们初步选定的型号6004深沟球轴承满足要求。

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由于轴3所承载的载荷最大，且轴3的转速最大，故轴3上的轴承最危险。若此轴承寿命满足要求，则其它轴承亦可满足要求。所选6004深沟球轴承的基本额定动载荷C为9.38kN假设链传动的效率为0.9。

T3?0.9T2?0.9?7387.5?6648.75N

P3?T3n36648.75?276.5??192.5N95509550

?3106?C?1069.38??6Lh??6.97?10h?796年??????360n?P?60?276.5?192.5?10? 显然，轴承寿命满足要求。

4 PLC控制系统的设计

4.1 PLC的定义

PLC即可编程控制器（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会

（InternationalElectricalCommittee颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义;PLC英文全ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑控制电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。

4.2 PLC的选择

由表3.1可知，14个输入点，12个输出点，根据电压的不同选用输入有2个点的输入模块，分别为M0、X1、X2、X3;S输出有4个点的模块分别为Y0、Y1、Y2、Y3。

4.3 基于PLC物料自动拾取装置PLC控制流程图的实现

由以上可知，基于PLC物料自动拾取装置PLC控制过程流程图和系统梯形图分别如下图4.3.1、4.3.2所示：

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图 4.3.1

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图 4.3.2

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结 论

在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是基于PLC物料自动拾取装置的设计，通过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。

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致 谢

至此在论文完成之际，向我的导师表示由衷的感谢！真心的感谢我的导师这几年来对我的谆谆教导，感谢我敬爱的老师，您不仅在学习学业上给我以精心的指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀支持和理解，给予我人生的启迪，使我在顺利地完成大学阶段的学业同时，也学到了很多有用的做人的道理，明确了人生目标。知道自己想要什么了，不再是从前那个爱贪玩的我了。导师严谨求实的治学态度，锐意创新的学术作风，认真加负责，公而忘私的敬业精神，豁达开朗的宽广胸怀，平易近人。经过近半年努力的设计与计算，查找了各类的键槽加工设备的设计资料，论文终于可以完成了，我的心里无比的激动和开心。虽然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因为我自己已经尽力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大学四年来对所学知识的应用和体现。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多有用的知识，在此对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学老师。

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