1884_WZ500型户外多幅画面广告机设计
1884_WZ500型户外多幅画面广告机设计,_wz500,户外,画面,广告,设计
1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/www.cnki.net安 徽 技 术 师 范 学 院 学 报 , ,一 ,、 一 。 , 邵卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 的 控 制杨 思 国滁 州 职 业 技 术 学 院 机 电 系 , 安 徽 滁 州摘 要 卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 是 一 种 机 电 一 体 化 装 置 , 它 适 用 于 大 型 体 育 场 馆 在 举 行 比 赛 时 进 行 商业 广 告 和 精 神 文 明 宣 传 。 该 广 告 机 的 最 大 特 点 是 画 面 可 自 动 变 换 , 因 此 它 仅 占 用 一 处 场 地 却 能 实 现 多幅 广 告 宣 传 , 从 而 大 大 提 高 宣 传 场 地 和 广 告 机 的 经 济 效 益 , 不 仅 对 广 告 商 和 广 告 客 户 均 有 利 , 而 且 还 能让 广 告 宣 传 时 象 在 同 一 时 间 段 内 获 得 更 多 的 信 息 。关 键 词 系 列 型 机 保 持 继 电 器 掉 电 保 护 功 能中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号 一 一 一卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 是 一 种 机 电 一 体 化 装 置 , 它 适 用 于 大 型 体 育 场 馆 在 举 行 比 赛 时 进 行 商 业广 告 和 精 神 文 明 宣 传 。 其 工 作 原 理 示 意 简 图 如 图 所 示 。带 轮 减 速 器 离 合 器 电 动 机 上 卷 筒血血 干 一 匕 共 书 仁 万万点 赢 宜 三 于 一一祥祥 止止才才才图 卷 幅 式 广 告 机 示 意 图卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 的 电 气 控 制 要 求采 用 可 编 程 控 制 器 简 称 控 制 系 统 实 现 可 变 画 面 广 告 机 的 运 行 过 程 控 制 , 为 实 现 该 可 变 画面 广 告 机 的 功 能 和 正 常 运 转 , 所 设 计 的 控 制 系 统 必 须 满 足 一 些 特 定 的 控 制 要 求 。 此 外 , 还 应 采 取一 些 特 殊 的 断 电 记 忆 及 保 护 措 施 。控 制 要 求用 控 制 卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 的 控 制 逻 辑 如 下接 通 电 源 后 , 按 下 起 动 按 钮 , 正 卷 电 动 机 开 始 运 行 , 经 过 的 延 时 , 电 动 机 速 度 达 到 领定 转 速 , 离 合 器 线 圈 由 接 触 器 接 通 , 使 减 速 器 带 动 上 卷 筒 作 顺 时 针 转 动 , 使 广 告 画 面 从 下 往上 移 动 。当 某 一 幅 画 面 接 近 指 定 位 置 时 , 光 电 传 感 器 发 出 正 转 一 幅 到 位 信 号 , 使 反 接 制 动 接 触 器线 圈 得 电 , 遂 以 反 接 制 动 方 式 对 电 动 机 和 上 卷 筒 进 行 制 动 , 大 约 经 过 一 的 制 动 时 间 , 电 动机 停 止 运 行 。 , 由 机 械 定 位 装 置 , 将 该 幅 画 面 准 确 地 停 留 在 指 定 位 置 。每 幅 画 面 在 指 定 位 置 停 留 以 展 示 广 告 内 容 。 时 间 到 后 , 控 制 系 统 能 自 动 起 动 电 动 机收 稿 日 期 一 一作 者 简 介 杨 思 国 一 , 男 , 安 徽 省 来 安 人 , 学 士 , 高 级 讲 师 , 主 要 从 事 机 电 专 业 教 学 和 研 究 工 作 。 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/www.cnki.net安 徽 技 术 师 范 学 院 学 报 岭 年仍 按 顺 时 针 方 向 转 动 , 继 续 以 前 述 方 式 带 动 画 面 自 下 而 上 移 动 , 实 现 画 面 切 换 。直 到 电 动 机 带 动 画 面 自 下 而 上 切 换 次 后 , 第 幅 画 面 停 留 在 指 定 位 置 。 此 后 的 控 制应 是 切 断 电 动 机 的 电 源 , 系 统 自 动 驱 动 反 卷 电 动 机 、 下 卷 筒 带 动 广 告 画 面 自 上 而 下 进 行 切 换 。 其转 动 和 切 换 规 律 和 电 动 机 、 上 卷 筒 的 运 动 相 仿 。 广 告 画 面 自 上 而 下 切 换 次 后 , 停 留 , 又 能 周而 复 始 重 复 上 述 过 程 。, 控 制 系 统 的 断 电 记 忆 和 保 护 措 施由 于 可 变 画 面 广 告 机 的 工 作 现 场 可 能 随 时 会 发 生 掉 电 现 象 , 或 是 在 任 一 时 刻 被 停 止 , 在 任 何 一 时刻 又 可 能 被 起 动 。 在 以 上 这 几 种 状 况 下 , 卷 幅 式 广 告 机 的 画 面 所 处 位 置 都 是 随 机 的 。 因 此 必 须 采 取 有 效的 措 施 , 确 保 在 随 机 掉 电 、 停 车 、 重 新 起 动 时 能 正 确 可 靠 运 行 。在 广 告 机 运 行 过 程 中 的 任 一 时 刻 欺 下 总 停 按 钮 , 系 统 应 能 记 忆 当 时 的 运 行 状 态 , 保 证 在 重 新按 下 起 动 按 钮 时 , 能 接 续 原 来 的 状 态 运 行 。, 在 广 告 机 正 常 运 行 过 程 中 突 然 掉 电 , 系 统 也 应 能 记 忆 当 时 的 运 行 状 态 , 确 保 在 恢 复 供 电 后 , 重新 按 下 起 动 按 钮 , 卷 幅 机 仍 能 接 续 原 来 的 状 态 运 行 。以 上 人 为 停 机 和 突 然 掉 电 两 种 现 象 若 恰 恰 发 生 在 卷 幅 机 运 转 于 某 一 方 向 的 终 点 位 置 时 , 重 新起 动 按 钮 , 必 须 确 保 系 统 能 改 换 画 面 运 转 方 向 , 否 则 缠 绕 在 卷 筒 上 的 广 告 布 末 端 将 会 被 撕 破 , 导 致 整 个卷 幅 机 运 行 失 败 。接 口 分 配用 公 司 生 产 的 系 列 型 机 实 现 对 卷 幅 式 可 变 广 告 机 进 行 控 制 , 其 接 口 分 配 见表 。 表 接 口 分 配类 别 器 件 号 端 子 号 作 用丝 枷输 入输 出起 动总 停反 卷 调 整 用正 卷 调 整 用正 卷 到 位 光 电 传 感 器反 卷 到 位 光 电 传 感 器正 卷 电 机 运 行正 卷 电 机 制 动反 卷 电 机 运 行反 卷 电 机 制 动正 卷 离 合 器反 卷 离 合 器分 配 接 线 图 如 图 所 示 。 劝 与 心 的 , , 卜 山 川 鼎鼎 赢 赫 赫 蕊 赫 赫 礁 卒卒起 动 总 停 正 转 反 转光 电 光 电传 感 器 传 感 器图 卷 幅 式 广 告 机 控 制 电 路 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/www.cnki.net卷 第 期 杨 思 国 卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 的 控 制卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 尸 控 制 程 序 设 计据 上 述 控 制 要 求 和 系 统 应 具 备 的 控 制 功 能 , 设 计 出 用 控 制 卷 幅 式 广 告 机 的 控 制 系 统 梯 形 图 ,如 图 所 示 。轰轰轰曰曰滩 佬 粼 搜份 今 , , 汾 竹欲 枯 咭 找饭 余 透 容国国国匕匕匕图 卷 幅 式 广 告 机 系 列 户 型 机 控 制 梯 形 图, 该 梯 形 图 所 实 现 的 控 制 逻 辑 及 执 行 过 程 如 下按 下 总 起 动 按 钮 , 输 人 继 电 器 闭 合 , 通 过 指 令 由 端 置 位 , 通 过 内 部 辅 助 辅 助 继电 器 接 通 输 出 继 电 器 , 驱 动 接 触 器 , 使 电 动 机 正 转 。的 常 开 触 点 闭 合 , 接 通 定 时 器 。 经 延 时 , 电 动 机 运 转 平 稳 , 其 常 开 触 点闭 合 , 得 电 , 驱 动 离 合 器 接 触 器 , 离 合 器 吸 合 。离 合 器 带 动 卷 布 轴 正 转 , 经 若 干 秒 钟 , 切 换 一 个 画 面 , 画 面 达 到 确 定 位 置 , 光 电 开 关 发出 到 位 信 号 , 常 开 触 点 闭 合 、 常 闭 触 点 断 开 , 使 正 转 接 触 器 失 电 同 时 接 通 , 驱 动 反 接制 动 接 触 器 , 的 常 开 触 点 接 通 定 时 器 的 另 一 个 常 开 触 点 闭 合 , 通 过 期 发 出一 个 脉 冲 , 使 计 数 器 减 。定 时 器 经 延 时 后 , 触 点 动 作 , 其 常 闭 触 点 断 开 线 圈 , 电 动 机 完 全 停止 , 另 一 常 闭 触 点 也 同 时 断 开 离 合 器 。定 时 器 的 另 一 常 开 触 点 动 作 后 , 通 过 内 部 辅 助 继 电 器 经 常 闭 触 点 接 通 定 时器 。 经 延 时 后 , 触 点 动 作 , 通 过 其 常 开 触 点 接 通 回 路 , 新 的 一 轮 动 作 开 始 。上 述 过 程 每 执 行 一 遍 , 计 数 器 减 预 置 值 为 , 执 行 次 后 , 展 示 的 是 第 九 幅 画 面 ,此 时 正 转 全 部 到 位 。 触 点 动 作 , 再 通 过 内 部 辅 助 继 电 器 使 定 时 器 开 始 计 时 , 同 时 计数 器 的 另 一 常 开 触 点 使 自 身 复 位 , 预 置 值 仍 为 。定 时 器 的 作 用 是 画 面 正 向 卷 绕 幅 后 , 停 留 , 再 进 行 反 向 卷 绕 。 其 执 行 过 程 为经 延 时 后 , 常 开 触 点 闭 合 , 经 指 令 使 置 位 。 的 常 闭 触 点 断 开 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/www.cnki.net安 徽 技 术 师 范 学 院 学 报 议 只 年的 线 圈 回 路 , 其 常 开 触 点 接 通 回 路 , 使 反 卷 接 触 器 得 电 , 开 始 反 向 卷 绕 。反 向 卷 绕 的 画 面 切 换 和 延 时 过 程 与 正 向 卷 绕 相 似 。按 下 总 停 按 钮 , 卷 幅 机 停 止 工 作 , 在 这 里 由 于 使 用 了 断 电 记 忆 功 能 的 保 持 继 电 器 和。 因 此 能 使 系 统 记 住 停 止 前 的 状 态 , 以 便 来 电 后 按 下 起 动 按 钮 时 , 机 器 能 接 续 断 电 时 的 状 态 继 续工 作 。当 由 于 意 外 原 因 造 成 断 电 时 , 同 样 也 是 依 靠 保 持 继 电 器 和 的 记 忆 功 能 , 系 统能 记 忆 断 电 前 的 运 行 状 态 , 以 便 来 电 后 按 下 起 动 按 钮 时 , 机 器 能 接 续 断 电 时 的 状 态 继 续 工 作 。需 要 说 明 的 是 计 数 器 和 的 预 置 值 为 , 只 有 当 计 数 值 减 为 时 , 计 数 器 才 会 自 动复 位 , 即 计 数 值 恢 复 为 预 置 值 。 由 于 计 数 器 具 有 掉 电 保 护 功 能 , 在 计 数 值 为 一 之 间 时 , 即 使 是 系统 总 停 或 掉 电 , 它 们 的 计 数 值 仍 为 当 时 的 值 。正 是 因 为 计 数 器 和 具 有 掉 电 保 护 功 能 , 两 个 指 令 使 用 的 保 持 继 电 器 和也 具 有 掉 电 保 护 功 能 , 才 能 确 保 卷 幅 式 可 变 画 面 广 告 机 在 随 机 掉 电 、 停 车 、 重 新 起 动 时 都 能 正确 可 靠 地 运 行 。 这 一 点 是 十 分 重 要 的 。参 考 文 献常 斗 南 , 刘 立 夫 小 型 可 编 程 控 制 器 原 理 与 实 践 沈 阳 辽 宁 科 学 技 术 出 版 社 ,胡 学 林 可 编 程 控 制 器 应 用 技 术 北 京 高 等 教 育 出 版 社 , 加秀 汉 , 李 苹 , 薄 保 中 可 编 程 序 控 制 器 原 理 及 应 用 西 安 西 安 电 子 科 技 出 版 社 ,责 任 编 辑 窦 鹏单位代码 0 2 学 号 080105075 分 类 号 TP 密 级 毕 业 设 计 说 明 书WZ500 型户外多幅画面广告机设计院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 周 凯指 导 教 师 薛 东 彬2012 年 5 月 15 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页WZ500 型户外多幅画面广告机设计摘要本说明书主要介绍一种由可编程序控制器(PLC) 、红外传感器、电动机为主要器件构成的新型广告发布装置WZ500 型户外多幅画面广告机。这种新型滚动画布广告控制装置是将几幅画面连接起来装在露天灯箱中,画布用电动机拖动,可上下进行循环显示,信息量大,动态效果好,可以对多种商品进行介绍或宣传,在街头构成一道风景线的同时也适用于大商场中对商品信息以及销售情况进行介绍。画布可以定期更换,方便不同商品需要。WZ500 型户外多幅画面广告机是一种机电一体化装置,硬件设计的整体思路是通过 PLC 输出的数字信号控制接触器组,达到控制电路的目的。然后根据设计基本参数,选择电机类型,确定传动方案,完成主传动机构设计。根据设计需要,选择减速器和离合器。在 PLC 控制系统设计时必须满足一些特定的控制要求,并且还要采取一些特殊的断电记忆及保护措施。通过设计 WZ500 型户外多幅画面广告机实现此项功能,其画面可自动变换,从而提高了宣传场地和广告机的经济效益,对广告商和客户均有利,而且便于群众在同一时间,同一地点获得更多信息。关键词:卷幅式多幅画面广告机,可编控制器,PLC,自动控制黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页WZ500 Outdoor Multi-frame advertising machine designAuthor: Zhou KaiTutor: Xue Dong BinAbstractThis manual describes a programmable logic controller (PLC), infrared sensor, the motor as the main device to constitute a new type of advertising device - the WZ500 type outdoor pieces of screen advertising machine. This new type of rolling canvas advertising control device is to connect the pieces of the screen installed in outdoor light boxes, canvas motor drive can be up and down cycle display large amount of information, dynamic effects, introduction or promotion of a variety of goods also applies in the street at the same time constitute a landscape described in the large shopping malls on the product information and sales. Canvas can be changed regularly to facilitate different commodities needs.The WZ500 outdoor pieces of screen advertising machine is a mechatronic device, the whole idea of the hardware design of digital signal through the PLC output control contacts group to achieve the purpose of the control circuit. Then select the motor type according to the basic design parameters to determine the transmission program, complete the design of the main transmission mechanism. According to the need to design, select the reducer and clutch. PLC control system design must meet specific control requirements, and also to take some special power and memory and protective measures.By design the WZ500 type of outdoor pieces picture advertising machine performs this function, the screen can automatically transform, thereby increasing the economic benefits of promotional venues and advertising machine is beneficial to both advertisers and customers, but also convenient for people at the same time, same place for more information.Key words: Increase volume multiple screen advertising machine, Programmable controller, PLC, Automatic control黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页目录1 绪论 11.1 选题的背景意义 11.2 户外广告设备当前发展现状 11.3 户外多幅画面广告设备的控制系统介绍 31.4 方案对比及论证结果 52 机械部分设计 62.1 电动机的选用 62.1.1 电动机功率的计算 62.1.2 电动机的选择及电机参数 72.2 滚筒 82.2.1 滚筒刚度计算 82.2.2 滚筒强度校核 92.3 电磁制动器制动力矩的确定 102.3.1 计算卷筒的总转动惯量 Js 102.3.2 计算卷筒折算到电机轴上的转动惯量 tJ102.3.3 计算电机转子的转动惯量 dJ102.3.4 求转动惯量 J112.4 同步带传动 112.4.1 同步带传动特点 112.4.2 同步带的结构及设计准则 122.4.3 同步带传动设计计算 122.4.4 同步带带轮 142.5 轴承 162.6 润滑和密封 163 控制部分设计 18黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 IV 页3.1 控制流程图 183.2 PLC 的选用 183.3 I/O 地址分配表 183.4 I/O 接线图 193.5 PLC 安装及注意事项 193.6 电气原理图 213.7 PLC 程序 21设计总结 22致谢 23参考资料 24附录 25黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页1 绪论广告对我们现代人来说,并不陌生。我们周边可以说充斥着各种各样的广告,尤其是在城市里生活的人们。本次毕业设计我做的就是其中的一种,即大型户外多幅画面广告设备。本次设计的广告设备多用于比赛场地、大型商场、码头等户外场地。该设备以广告布为载体来做广告。本设计所述 WZ800 型户外多幅画面广告设备以自动、定时、循环的方式展示喷绘在广告布上的多幅广告画面,具有信息量较灯箱、展板多,适用于户外环境,有着较好的应用前景。1.1 选题的背景意义随着商品经济的发展,产品竞争日益激烈,单位和企业越来越意识到主动推销产品的重要性,户外广告在推销中起到了一个重要的作用。利用有限的场地,实现对多个产品的广告宣传在近年得到了迅速的发展。卷幅式可变画面广告机即实现了此项功能,其画面可自动变换,从而提高了宣传场地和广告机的经济效益,对广告商和客户均有利,而且便于群众在同一时间,同一地点获得更多信息。1.2 户外广告设备当前发展现状户外广告是最古老的媒体形式,有着旺盛的生命力。从最初的木雕牌匾、灯笼旗帜,到今天的电脑喷绘、霓虹灯大牌、液晶电子显示屏,户外广告历久弥新。户外广告是最大众的媒介形式,有广泛的亲和力。从固定的大型看板,到移动的交通载体,从街区的街道网络,到终端的卖场售点,从静态的灯箱到动态的液晶,户外广告形式多样,创意无限。户外广告与建筑、交通、绿化等城市系统并置,共同形成城市的地理空间和视觉界面,是城市的识别坐标之一。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页图 1.1 灯箱式广告我国的户外广告市场目前正以惊人的速度增长。相关数据显示,在 2004 年中国户外广告市场销售额就已达到 160 亿元人民币,比 2003 年的 130 亿元增长了 23.1。最近的几年中,尤其是 2008 年,受到北京奥运会的直接拉动,我国户外广告市场出现了一个很大的增长高峰。近五年来户外喷绘广告的超高速发展令广告业人士瞠目结舌,户外广告从城市走向城镇,走向农村已成必然,喷绘广告(灯箱、招牌、门面等)制作方式多样,成本低廉,广告效果卓著,因此具备十分优秀的“大众”优势。图 1.2 篮球比赛场地广告凡是能在露天或公共场合通过广告表现形式同时向许多消费者进行诉求,能达到推销商品目的的物质都可称为户外广告媒体。户外广告可分为平面和立体两大部份:平面的有路牌广告、招贴广告、壁墙广告、海报、条幅等。立体广告分为霓虹灯、广告柱以及广告塔灯箱广告等。在户外广告中,路牌、招贴是最为重要的两种形式,影响甚大。设计制作精美的户外广告带成为一个地区的象征。户外广告的主要特征有:1、它对地区和消费者的选择性强。户外广告一方面可以根据地区的特点选择广告形式,如在商业街、广场、公园、交通工具上选择不同的广告表现形式,而且户外广黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页告也可以根据某地区消费者的共同心理特点、风俗习惯来设置;另一方面,户外广告可为经常在此区城内活动的固定消费者提供反复的宣传,使其印象强烈。 2、户外广告可以较好地利用消费者途中,在散步游览时,在公共场合经常产生的空白心理。在这种时候,一些设计精美的广告、霓虹灯多彩变化的光芒常能给人留下非常深刻的印象,能引起较高的注意率,更易使其接受广告。 3、户外广告具有一定的强迫诉求性质,既使匆匆赶路的消费者也可能因对广告的随意一瞥而留下一定的印象,并通过多次反复而对某些商品留下较深印象。 4、户外广告表现形式丰富多彩,特别是高空气球广告、灯箱广告的发展,使户外广告更具有自己的特色,而且这些户外广告还有美化市容的作用,这些广告与市容浑然一体的效果,往往使消费者非常自然地接受了广告。 5、户外广告内容单纯,能避免其他内容及竞争广告的干扰。而且户外广告费用较低。 但是,户外广告媒体也有其不足之处,主要表现在: 1、覆盖面小。是由于大多数位置固定不动,覆盖面不会很大,宣传区域小,因此设置户外广告时应特别注意地点的选择。比如广告牌一般设立在人口密度大、流动性强的地方。机场、火车站、轮船码头南来北往的流动人口多,可以作全国性广告。 2、效果难以测评。由于户外广告的对象是在户外活动的人,这些人具有流动的性质,因此其接受率很难估计。而且人们总是在活动中接触到的,因此注视时间非常短,甚至只有几分之一秒,有时人们在同一时间可能接触到许多户外广告,所以要取得广告效果,就要做到让人们视觉暂留,这非常重要。目前国内体育比赛场、 大型商场、街道两侧、机场和车站等场所使用的广告宣传器材可以归纳为两类:一类是单面或双面的灯箱、展板、条幅等,它们所含信息量大,但在阳光直接照射下画面不清晰,效果差,因此只适合于室内或夜间使用。1.3 户外多幅画面广告设备的控制系统介绍现在户外大型多幅画面广告设备的控制系统多采用单片机或者 PLC。现在我们对两者做一下比较。单片机是将 CPU、存储器、I/O 接口集成在一个芯片上的微型计算机。特点是:1.黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页具有计算机的全部功能;2.具有很强的位处理能力;3.针脚少且具有复用功能。PLC 是一种数字运算操作的电子系统,被称为可编程控制器,广泛应用于工业控制。它采用可以编制程序的存储器,用来存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等一系列操作的指令,而且还能以数字或模拟的方式输入和输出,控制各类的机械或生产过程。特点是:1.可靠性高,抗干扰能力强;2.配套齐全,功能完善,适用性强;3.编程简单,方法多样,简单易学;4.维护方便,容易改造;5.体积小,重量轻。两者作比较,可看出:1. PLC 技术使用了单片机技术;2. PLC 技术不是单片机技术的延伸;3.PLC 编程更加简单,应用性强。比如单片机为一张白纸,则 PLC 就是在这个白纸上画好的表格;使用单片机技术就像在白纸上写字,而使用 PLC 技术就像是填表格。综上所述,通过对比,我选择基于 PLC 控制系统的广告布式的大型户外多幅画面展示设备,该设备以自动、定时、循环的方式展示喷绘在广告布上的多幅广告画面,具有信息量较灯箱、展板多,适用于户外环境,有较好的应用前景。该广告展示设备的基本组成为:基础支架、电动机、卷筒、进给传动系统、制动器、位置检测和定位装置、控制系统、广告布。目前,市场上常见的结构如图 1.3 所示:1,9卷筒;2快速接头;3,10减速齿轮;4,11电机;5,12电磁制动器;6基础支架;7幅面定位检测开关;8连接架;13可调支承图 1.3 机械结构简图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页1.4 方案对比及论证结果本文方案全部采用基于 PLC 的控制系统。故方案对比主要集中在进给传动系统和位置检测与定位装置上。目前较常见的位置检测和定位装置是霍尔传感器和光电传感器。霍尔传感器是基于霍尔效应的一种磁电式传感器;光电传感器是基于光电效应的一种光电式传感器。通过成本和应用率上的对比,本文方案全部选用光电传感器。以下是两种符合本设计任务书的设计方案。方案一:同步带传动该方案的进给传动系统采用同步带式,由带轮和有带齿的传动带组成。其特点是:具有结构简单、传动平稳、价格低廉和在高速下缓冲吸振,能保持严格传动比。不会产生弹性滑动的情况。方案二:齿轮传动该方案的进给传动系统采用齿轮减速传动机构。其特点是:(1)效率高在常用机械传动中,齿轮传动效率为最高;(2)结构紧凑;(3)工作可靠、寿命长;(4)传动比稳定。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高、价格昂贵且不宜用于长距离传动。其机械简图和图 4 相似,只是把图 4 中的带传动改成齿轮传动即可。通过这两个可用方案的对比,根据目前市场产品使用和我的熟悉度,我采用第一种方案即同步带传动方案。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页2 机械部分设计2.1 电动机的选用2.1.1 电动机功率的计算q-卷筒所承受的均布载荷;(2.1)bifqq-电机输出额定转矩时,所产生的布面张力;f-卷筒每米的重量;i-卷筒上广告布每米的重量;b则根据实验有数据:=43.6N/m , =45N/mqf b则 8m 长的滚筒上所产生的广告布布面张力为:=5 43.6=218NF1已知设计任务书中要求广告布速度 V 为 6m/min,即 0.1m/s,则在不计摩擦力时,负载所需功率为:= =21.8WpwV1知 ,其中 -同步带效率,93% 98%;卷 筒轴 承带减-卷筒效率,96%;减-滚动轴承效率, 98%;减此处取 =93%,另外,根据现实社会中应用的是自带减速机构的单相减速电动减机,故我们也选用单相减速电动机,取其自带减速机构的传动效率 =94%,则电动减机的功率初步为: 。考虑到启动时的现实情况,取启WPwd 5.261.减黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页动系数 =2,则我们去电动机功率为 =90W。减 Pd2.1.2 电动机的选择及电机参数根据以上计算,我们选用浙江佳雪公司的 90YYJR903M 型减速电动机,这款电动机自带制动器与减速机构。电动机本身的技术指标如表 2.1 所示。表 2.1 90YYJR903M 型减速电动机技术指标该减速电动机的减速机构的减速传动比为 i0=50。该减速电动机的外形图为图 2.1 所示。图 2.1 90YYJR903M 减速电动机其外形安装尺寸如图 2.2 所示。额定指标 指标型号额定电压V频率HZ标称额定功率W 电流 A 转矩NM 转速r/min起动电流A起动转矩NM 容量f耐压V90YYJR903M220 50 90 1.10 0.687 1250 2.10 0.50 5.0 500黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页图 2.2 电动机安装尺寸2.2 滚筒广告布缠绕在滚筒上,并随滚筒的旋转而运动。2.2.1 滚筒刚度计算本次设计,我用空心的滚筒。根据所查资料得知,8m 长的滚筒用于大型户外广告设备时,其最大的挠度不得超过 8mm,否则会导致广告布将走偏并起皱。初选滚筒外径 D=100mm,内径 d=94mm,壁厚 =3mm。知: ; (2.2)mdDI46410.2)(3=148.4N/mqbif故由公式得最大挠度 =2.71mm (2.3)EIqlf3845max由上可知 6 (2.22)ZPentZbm1211(13).基本额定功率黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 14 页=0.178KW。 (2.23)vmTPa102,m 见表 2.2.a表 2.2 带宽为 的带的许用工作张力和单位长度质量0sb带型 smmaTNMkg/mMXLXXLXLLHXH6.46.49.525.476.2101.6273150.17244.462100.854048.900.0070.0100.0220.0950.4481.484(14).带宽=38.2mm, (2.24)14.00Pkbzds故选取代号 150 的 H 型带,公称尺寸 38.1mm,故符合要求。 参见表 2.2.0sb2.4.4 同步带带轮图 2.4 小带轮形式(1)带轮的参数及尺寸规格1)齿形与梯形齿同步带相匹配的带轮,其齿形有直线形和渐开线形两种。直线尺形在啮合过程中,与带齿工作侧面有较大的接触面积,齿侧载荷分布较均匀,从而提高了带的承载能力和使用寿命。渐开线齿形,其齿槽形状随带轮齿数而变化。齿数黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 15 页多时,齿廓近似于直线。这种齿形优点是有利于带齿的啮入,其缺点是齿形角变化较大,在齿数少时,易影响带齿的正常啮合。2)齿数 z 在传动比一定的情况下,带轮齿数越少,传动结合越紧凑,但齿数过少,使工作时同时啮合的齿数减少,易造成带齿承载过大而被剪断。此外,还会因带轮直径减小,使与之啮合的带产生弯曲疲劳破坏。(2)根据实际需要,我们对小带轮选择使用如图 2.4 所示形式,即对小带轮两端用挡圈挡住。大带轮采用如图 2.5 所示形式。小带轮各尺寸如表 2.3.(a)(b)图 2.5 大带轮形式2.3 H 型同步带轮尺寸表规格 齿数 节径 d 外径 do档边直径 df档边内径 db档边厚度 h黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 16 页14H 14 56.60 55.22 64 48 1.515H 15 60.64 59.27 68 52 1.516H 16 64.68 63.31 75 55 1.517H 17 68.72 67.35 75 55 1.518H 18 72.77 71.39 80 60 1.519H 19 76.81 75.44 82 64 1.520H 20 80.85 79.48 86 70 1.521H 21 84.89 83.52 90 70 1.52.5 轴承由于滚筒长 8m,故为保证传动的稳定与两端的对正,我选取可调心球轴承。我初选带凸台圆形座外球面球轴承,根据轴径我选取 UCFC 209,这一款轴承。查得该轴承的基本额定动载荷 Cr=24.5KN,根据参考文献【2】滚动轴承寿命推荐值得初选轴承预期寿命 =8000h。该轴承的校核根据参考文献 【3】 中滚动轴承的校核计算所示如下。Lh=1598.41NNFvr51084362.91 =644.11N22r因水平面内不受力,故 =1598.41N, =644.11N。Fr1r2(2).轴承当量动载荷 P=1598.411.4=2237.774Nfpr1=644.111.4=901.754Nr2根据文献【3】表 13-6 取载荷系数 =1.4。fp(3).验算轴承寿命因 ,故按 来计算。P211黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 17 页hrLPCnLhh 80175.)(606综上可知,UCFC 209 符合要求。2.6 润滑和密封润滑的作用是减少摩擦、降低温升和防止腐蚀。润滑不良会使轴承温升剧增,加速轴承的磨损,影响混料机 轴部件的正常工作。润滑剂的选用和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷,良好的润滑可以降低轴承温度,延长寿命。滚动轴承可以用润滑脂或润滑油来润滑。速度较低时温升较低,可用脂润滑;速度较高时用油润滑较好。由于润滑与密封主要存在于轴承两端,根据实际需要,我选用润滑脂润滑。润滑脂的粘度大,不易流失,因此不需要经常更换,密封也较简单。但是润滑脂填充量不宜过多,尤其不能把轴承的空间填满,否则将引起过多的发热,并有可能使油脂溶化流出,效果就适得其反,通常填充量不宜超过轴承内部空间的 30。密封分为接触式密封和非接触式密封两类。前者有摩擦和磨损,发热严重,一般宜用于低速主轴。后者制成迷宫式和间隙式,发热很小,应用广泛。为保证密封作用,旋转部分与固定部分之间的间隙大小应加以限制。用脂润滑的轴承,密封主要是防止外界异物进入,可采用间隙式或迷宫式密封装置。本设计采用间隙式密封,这样更有利于润滑脂作用。密封的作用主要是防止灰尘、屑末等进入轴承,以减少腐蚀和磨损;也可防止润滑油外漏,保护环境,避免污染。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 18 页3 控制部分设计在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,若采用可编程序控制器(PLC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一。PLC 控制系统设计时应该注意 PLC 产品的选购。硬件选购目前市场上的PLC 产品众多,除国产品牌外,国外有:日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI 、松下,德国的西门子,韩国的 LG 等。在方案论证中,我已经选择了采用 PLC 的控制系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统,被称为可编程控制器,广泛应用于工业控制。它采用可以编制程序的存储器,用来存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等一系列操作的指令,而且还能以数字或模拟的方式输入和输出,控制各类的机械或生产过程。特点是:1.可靠性高,抗干扰能力强;2.配套齐全,功能完善,适用性强;3.编程简单,方法多样,简单易学;4.维护方便,容易改造;5.体积小,重量轻。3.1 控制流程图流程图如附图控制部分流程图所示。3.2 PLC 的选用由流程图可知,需要输入的信号有安装调整信号、光定位信号(上升沿有效) 、正点动信号、反点动信号;输出信号有控制 KM1 信号(控制电动机 1 启动) 、控制 KM2信号(控制电动机 2 启动) 、控制制动器 1 信号、控制制动器 2 信号、控制报警灯信号。由此可知需要 4I/5Q,故我选用西门子公司的 S7-200 系列 CPU222 这一款 PLC,它的输入输出点为 8I/6Q,故满足要求。3.3 I/O 地址分配表I/O 分配表如表 3.1 所示。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 19 页表 3.1 I/O 地址分配表控制信号 信号名称 元件名称 元件符号 地址编码安装调整信号 常开按钮 SB1 I0.0光定位信号(上升沿有效)常开光电检测开关SN I0.1正点动信号 常开按钮 SB2 I0.2输入信号I反点动信号 常开按钮 SB3 I0.3电动机 1 启动信号接触继电器 KM1 Q0.0电动机 2 启动信号接触继电器 KM2 Q0.1控制制动器 1信号电磁制动器 YB1 Q0.2控制制动器 2信号电磁制动器 YB2 Q0.3输出信号Q报警信号 报警灯 HL Q0.43.4 I/O 接线图控制部分接线图如图 3.1 所示。3.5 PLC 安装及注意事项PLC 模块的安装在系统中可以利用 S7-200 模块上的安装孔把模块固定在控制柜备板上的 DIN 夹子把模块固定在一个标准的的 DIN 道轨上。这样既可以水平安装,也可以垂直安装。但安装到控制柜中时,应注意以下两个问题。 (1)为了防止高电子噪声对模块的干扰,应尽可能将 S7-200 模块与产生高电子噪声的设备(如变频器)分开。(2)S7-200 模块是采用自然对流方式散热的,所以在安装时应尽可能不于产生高热量的设备安装在一起。而且在安装 S7-200 模块时,模块的周围应留出一定的空间,以便于正常散热。模块的上方和下方至少留出 25mm 的空间, 模块前面与底板之间至少留出 75mm 的空间。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 20 页电源的选择 本系统中 PLC 的电源使用市电(220V,50Hz ) 。电网的冲击、频率1MI0.234567L+QNACS-PUKYBGDHV图 3.1 I/O 接线图的波动将直接影响到系统的精度及可靠性;有时电网的冲击,可能会给系统带来毁灭性的破坏;电网的瞬间变化也是经常不断发生的,由此产生的干扰也会传播到 PLC 系统中。为了提高系统的可靠性及抗干扰性能,在对 PLC 的供电系统中采用了隔离变压黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 21 页器,由于在工作现场干扰不是很严重,所以可以由隔离变压器输出端直接向 PLC 供电。这样可以隔离掉供电电源中的各种干扰信号,从而提高了系统的抗干扰性能。可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。此电源一方面可为 CPU 板、FO 板及扩展单元提供工作电源(5 VDC),另一方面可为外部输入元件提供 24VDC。3.6 电气原理图电气原理图如附图控制部分电气原理图所示。3.7 PLC 程序PLC 程序见附录。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 22 页设计总结随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几个月的奋战我们的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我们才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。在毕业设计中,给我最大的感触是对交流的认识。我发现在与同学相互交流的过程中,我总能学到新的东西,并且解决问题的效率也是最高的。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法,这样使我们对知识有了更新的认识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。总之,通过这次设计,我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了信心,相信会对以后的学习工作产生有益的影响。但是,因为水平有限,这次设计中难免会有错误,还望老师批评指正。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 23 页致谢在此首先要感谢学校在毕业前,为我提供这样的一个机会,来巩固所学的专业知识,提升自身能力。同时更要感谢薛东彬老师对我悉心的指导,感谢老师给我的帮助。设计刚开始的时候,我显得不知所措,不知道该做什么,因为我对广告设备这方面的了解太少了。但是通过与老师的多次交流,在薛老师的耐心讲解下,我对这个课题有了一个全面的认识,从设计方案的制定到数据的计算,无不得到了老师无微不至的帮助。因为我的基础知识比较薄弱,老师在我的设计上花了很大力气。期间我也碰到了很多棘手的问题,但是通过每星期两次的当面指导和电话、电子邮件的联系,这些问题都一一克服了。在画图的时候,我遇到了前所未有的挑战,总是出各种各样的错误,老师总是不厌其烦的给我指出错误,并告诉我修改方案,最后,当我看着打印出来的图纸时,心中真的很激动,真的感谢薛老师的教导,谢谢您!同时也要感谢我的同学们,他们也给予了莫大的帮助,在一起的讨论使我深深感受到了团队的力量。在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。通过这次课程设计,使我更加深刻的了解了一台设备从选题设计,到各个零件的生产制造,以及整机的装配,调试和在实际生产运用各个环节的关系,它们是相辅相成,紧密配合的,缺一不可,有时甚至某一零件某一道工序的加工质量会影响到最后整台设备的性能。所以,我们必须要有脚踏实地的耐心,永不放弃的毅力,不怕失败的恒心,认认真真把好每一道关口,最后才能出产好的商品。最后再次感谢老师和同学们的精心指导和无私帮助,由于本人水平有限,经验不足,在设计过程中难免会有一些不足之处,望老师悉心赐教,本人在此不胜感激,并将继续努力,为心中的目标而努力奋斗!黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 24 页参考资料1 机械技术手册编委会会编.机械设计手册新版 2.北京:机械工业出版社,2004.82 吴宗泽主编,机械设计师手册.上下册.北京:机械工业出版社.20023 濮良贵、纪名刚等主编,机械设计第八版.北京:高等教育出版社.2006.54 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