飲料瓶回收機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計含proe三維及6張CAD圖

飲料瓶回收機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計含proe三維及6張CAD圖,飲料瓶,回收,機主,結(jié)構(gòu)設(shè)計,proe,三維,cad 摘 要 在新型的社會發(fā)展背景下，我們的飲料瓶自動回收裝置孕育著綠色、環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟 的理念，將節(jié)能、環(huán)保意識深入人心，通過自動回收飲料瓶，能有效減少了社會上飲料 瓶隨意扔棄現(xiàn)象。飲料瓶的自動回收又能起到機器換人，節(jié)省勞動力的良好經(jīng)濟、社會 效益。為本次設(shè)計的飲料瓶回收機，由殼體、壓扁機構(gòu)、存儲箱、供電系統(tǒng)、3 處閥門 及其驅(qū)動電磁鐵等構(gòu)成。 設(shè)計中首先調(diào)研了飲料瓶回收機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及飲料瓶回收機的結(jié)構(gòu)及原理，通 過對飲料瓶回收機結(jié)構(gòu)及原理的分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體結(jié)構(gòu)方案及壓扁機構(gòu) 方案；接著，對選擇了各主要技術(shù)參數(shù)并且對各主要零部件進行了設(shè)計與校核，通過設(shè) 計計算得到主要結(jié)構(gòu)尺寸；然后，通過 Pro/E 三維設(shè)計軟件設(shè)計了該飲料瓶回收機；最 后，繪制了飲料瓶回收機裝配圖及主要零部件圖。 通過本次設(shè)計，得到了結(jié)構(gòu)合理、工作可靠、性能優(yōu)良的飲料瓶回收機，并且形成 了一套通用的飲料瓶回收機設(shè)計流程及方法，有利于今后飲料瓶回收機的設(shè)計與制造。 關(guān)鍵詞：飲料瓶；回收機；壓扁機構(gòu)；Pro/E；PLC Abstract Under the background of new social development, our automatic recycling device for beverage bottles gestates the concept of green, environmental protection and circular economy. It deeply roots peoples awareness of energy saving and environmental protection. Through automatic recycling of beverage bottles, it can effectively reduce the phenomenon of casual discarding of beverage bottles in society. The automatic recovery of beverage bottles can also play a good economic and social benefit of machine replacement and labor saving. The beverage bottle recycling machine designed for this time consists of shell, flattening mechanism, storage box, power supply system, three valves and their driving electromagnets. Firstly, the research status of beverage bottle recycling machine at home and abroad and the structure and principle of beverage bottle recycling machine are investigated. Based on the analysis of the structure and principle of beverage bottle recycling machine, the overall structure scheme and flattening mechanism scheme are put forward. Then, the main technical parameters are selected and the main parts are designed and checked. Through the design calculation, the overall structure scheme and flattening mechanism scheme are obtained. To the main structure size; then, through Pro/E three-dimensional design software, the beverage bottle recycling machine is designed; finally, the assembly drawing and the main parts drawing of the beverage bottle recycling machine are drawn. Through this design, a beverage bottle recycling machine with reasonable structure, reliable operation and excellent performance has been obtained, and a set of general design process and method of beverage bottle recycling machine has been formed, which is conducive to the design and manufacture of beverage bottle recycling machine in the future. Key words: beverage bottle; recycling machine; flattening mechanism; Pro/E; PLC 目 錄 第 1 章 緒 論 ..............................................................................................................................1 1.1 課題背景及意義 .................................................................................................................1 1.1.1 課題的背景 ..................................................................................................................1 1.1.2 課題的意義 ..................................................................................................................1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .............................................................................................2 1.3 課題內(nèi)容 .............................................................................................................................2 1.4 預期經(jīng)濟及社會效益 ........................................................................................................2 第 2 章 總體方案設(shè)計 ................................................................................................................4 2.1 設(shè)計要求 .............................................................................................................................4 2.2 方案設(shè)計 .............................................................................................................................4 2.2.1 研究方案、技術(shù)路線 ..................................................................................................4 2.2.2 預期技術(shù)指標 ..............................................................................................................4 2.2.3 總體方案 .....................................................................................................................5 第 3 章 各主要零部件的設(shè)計 ....................................................................................................7 3.1 總體參數(shù)確定 .....................................................................................................................7 3.2 電動推桿選擇 .....................................................................................................................7 3.2.1 分類 .............................................................................................................................7 3.2.2 主要結(jié)構(gòu) .....................................................................................................................7 3.2.3 工作原理 ......................................................................................................................8 3.2.4 參數(shù)選擇 ......................................................................................................................8 3.3 電磁鐵的選擇 .....................................................................................................................8 3.3.1 分類 ..............................................................................................................................9 3.3.2 原理 ..............................................................................................................................9 3.3.3 參數(shù)選擇 ....................................................................................................................10 3.4 殼體的設(shè)計 .......................................................................................................................10 第 4 章 基于 PRO/E 的三維設(shè)計 ............................................................................................12 4.1 PRO/E 三維設(shè)計軟件概述 ...............................................................................................12 4.2 三維設(shè)計 ...........................................................................................................................13 4.2.1 殼體 ............................................................................................................................14 4.2.2 支架 ............................................................................................................................14 4.2.3 固定板 ........................................................................................................................15 4.2.4 滑動板 ........................................................................................................................15 4.2.5 前上蓋 ........................................................................................................................15 4.3 三維裝配 ...........................................................................................................................16 第 5 章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 .....................................................................................................17 5.1 PLC 簡介 ..........................................................................................................................17 5.1.1 基本結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................17 5.1.2 工作原理 ....................................................................................................................18 5.2 PLC 選型 ..........................................................................................................................18 5.3 PLC 控制邏輯設(shè)計 ..........................................................................................................20 總 結(jié) ..........................................................................................................................................21 致 謝 ..........................................................................................................................................22 參考文獻 ....................................................................................................................................23 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 第 1 章 緒 論 1.1 課題背景及意義 1.1.1 課題的背景 現(xiàn)代社會飲料的產(chǎn)量和消耗量非常的龐大，飲料瓶充斥在公共場合的各個角落， 飲料瓶的處理無疑帶來了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題。這些現(xiàn)狀使我們對于飲料 瓶回收的研究迫在眉睫。研發(fā)一種能自動識別各種飲料瓶，將其分類回收，同時能 給人們返利，鼓勵大家環(huán)保的智能飲料瓶回收機研究與開發(fā)就很有必要性。本項目 旨在利用研發(fā)的這種智能飲料回收機減少飲料瓶隨意丟棄帶來的白色污染、水源和 土壤污染，讓廢飲料瓶得到最大限度的循環(huán)再利用。同時，通過返利鼓勵市民將空 瓶投進智能回收機，正確回收生活垃圾、增強環(huán)保意識、形成節(jié)能環(huán)保的良好社會 風氣，進而獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和人們生活水平的提供，飲料成為人們生活中不可或缺的 一種商品，飲料的產(chǎn)量和消耗量都非常的龐大，在人們盡情享受飲料帶來的爽朗心 情的同時，飲料瓶的處理無疑帶來 了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題。遍地充斥著的 飲料瓶不僅造成了 環(huán)境污染、市容破壞，同時也是一種極大的資源浪費。這些現(xiàn)狀 使 我們對于飲料瓶回收的研究迫在眉睫。 同時，飲料瓶難以分解。這樣如何回收利用這些飲料瓶成為一個亟待解決的問 題。研發(fā)一種能回收飲料瓶，鼓勵大家環(huán)保的飲料瓶回收裝置的研究與開發(fā)就很有 必要性。 1.1.2 課題的意義 本項目旨在保護環(huán)境，節(jié)約資源，讓廢飲料瓶這一“城市礦產(chǎn)”得到最大限度 的循環(huán)再利用。在學校、商場、公共場所、旅游景 點等人口密集的地方，每天所產(chǎn) 生的飲料瓶不計其數(shù)，如果進行 合理的回收，既節(jié)約資源，又保護環(huán)境，我國已逐 漸進入老齡化 社會，人力資源正逐步短缺，可以節(jié)省勞動力，減輕保潔員的勞動強 度，這樣通過機器換人，可以收到了良好的社會經(jīng)濟效益。同時，鼓勵市民將空瓶 投進飲料瓶自動回收裝置，增強環(huán)保意識、形成節(jié)能環(huán)保的良好社會風氣，同時獲 得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 在新型的社會發(fā)展背景下，我們的飲料瓶自動回收裝置孕育著綠色、環(huán)保循環(huán) 經(jīng)濟的理念，將節(jié)能、環(huán)保意識深入人心，通過自動回收飲料瓶，能有效減少了社 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 會上飲料瓶隨意扔棄現(xiàn)象。飲料瓶的自動回收又能起到機器換人，節(jié)省勞動力的良 好經(jīng)濟、社會效益。在這些巨大效益的帶動下，飲料瓶自動回收裝置必將向著智能 化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能識別、回收、返利和遠 程管理，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并成為智慧城市中必不可缺的重要一環(huán)。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 雖然目前市面上也存在一些類似的對飲料瓶進行回收裝置，但是這些產(chǎn)品都存 在諸多的問題： （1）回收種類單一，很難達到全面綠色環(huán)保的目的； （2）識別困難，操作過于復雜，不便于在人們生活節(jié)奏較快且人流量較大的迅 速完成回收動作，這樣會導致人們因嫌太過繁瑣而 不愿采用此種環(huán)保的回收方式； （3）設(shè)備經(jīng)濟性、實用性差，功能簡單，成本較高，無法推廣； （4）存滿后不能及時發(fā)出預警信號通知清潔人員前來處理； （5）沒有將節(jié)能環(huán)保的宣傳工作融入其中。 基于上述現(xiàn)狀，本文想從這些方面進行突破，創(chuàng)新研究，設(shè)計 一種全新的飲料 瓶自動回收裝置，為以后飲料瓶回收裝置的智能化、 網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)業(yè)化奠定堅實的基 礎(chǔ)。 1.3 課題內(nèi)容 本文旨在研發(fā)設(shè)計一種飲料瓶自動回收裝置： （1）使該回收裝置能夠自動識別金屬制易拉罐、塑料飲料瓶、 玻璃飲料瓶和 紙質(zhì)飲料瓶，便于對多種飲料瓶進行自動分類回收。 （2）利用結(jié)構(gòu)對飲料瓶進行處理分類儲存，存滿后自動預警。 （3）鼓勵人們以新的生活方式，來節(jié)約資源。 1.4 預期經(jīng)濟及社會效益 隨著我國高等教育受眾人數(shù)增多，校園內(nèi)部廢棄飲料瓶的數(shù)量 不斷增大，在大 學校園內(nèi)針對廣大師生群體使用的飲料瓶回收裝置 必然會得到大力支持，市場前景 可觀。按一個學校在校生有 8000 人，每天產(chǎn)生的飲料瓶在 2000 個左右，按每個飲 料瓶 0.1 元，每天的回 收收益將達 200 元，一年的回收收益可達 7 萬余元。同時， 現(xiàn)在的人們喜歡出去旅游，車站旅游景區(qū)人流量都是很大的，面對如此大 的人流量， 產(chǎn)生的空飲料瓶將會更多，利用飲料瓶自動回收裝置回收這些空瓶，并將其轉(zhuǎn)入正 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 確的循環(huán)流通渠道，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將 會更為可觀。 我國已逐漸進入老齡化社會，人力資源正逐步短缺，飲料瓶自動回收裝置放在 高校、車站等公共場合對飲料瓶進行回收，每臺飲料瓶自動回收裝置保守估計每年 可以減少 2 個保潔員的勞動力，如果說按照每個保潔員月薪 2500 元人民來算，那么 一年至少可以省下 6 萬元人民幣的支出，同時可以減輕其他保潔員的勞動強度，這 樣通過機器換人，也收到了良好的經(jīng)濟及社會效益。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 第 2 章 總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 廢舊飲料瓶回收機主要是針對在大型商場、大型小區(qū)、體育館、學校等人口密 集區(qū)域進行飲料瓶回收。該回收機機械部分主要由回收機外殼、存儲盒以及壓扁系 統(tǒng)。本設(shè)計主要是完成飲料瓶回收機實體設(shè)計。 2.2 方案設(shè)計 2.2.1 研究方案、技術(shù)路線 本文采用先進行總體方案設(shè)計；然后進行各關(guān)鍵功能部件設(shè)計，即：飲料瓶自 動識別系統(tǒng)設(shè)計、飲料瓶自動擠壓系統(tǒng)設(shè)計、飲料瓶自動分類存儲系統(tǒng)設(shè)計、回收 裝置；最后再進行具體空間布局及總體裝配設(shè)計的研究方案和技術(shù)路線。 具體的研究方案和技術(shù)路線如下： （1）進行飲料瓶自動回收裝置的總體設(shè)計，給各個關(guān)鍵功能部件進行總體的空 間布局。 （2）設(shè)計飲料瓶的自動識別裝置，使回收裝置能夠利用各種傳感裝置識別金屬 制易拉罐、塑料瓶等不同類型的飲料瓶，已達到為分類存儲做前期準備的目的。 （3）運用氣動技術(shù)、步進電機、伺服電機等機電設(shè)備通過精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計和運 動控制技術(shù)對設(shè)計飲料瓶的擠壓、排空裝置，將其壓扁，以達到合理利用空間的目 的。 （4）運用位置控制技術(shù)對已識別、處理好的飲料瓶按類別不同 進行分區(qū)存儲， 以方便日后的回收循環(huán)再利用。 （5）設(shè)計飲料瓶自動回收裝置存儲量檢測系統(tǒng)，飽和后自動報警，通知清潔員 清理。 2.2.2 預期技術(shù)指標 本文通過深入的研究、設(shè)計、開發(fā)期望達到以下技術(shù)指標： （1）飲料瓶自動回收裝置一次能容納飲料瓶共計 300 個左右。 （2）飲料瓶自動回收裝置至少能識別金屬易拉罐、塑料瓶兩種飲料瓶，識別時 間不超過 15s。 （3）飲料瓶自動回收裝置能夠?qū)︼嬃掀康蕊嬃掀窟M行擠壓等預處理后分類分區(qū) 存儲。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 （4）飲料瓶自動回收裝置存儲飽和后能夠進行預警，通知保潔人員前來取出飲 料瓶。 2.2.3 總體方案 如下圖 2-1 所示，為本次設(shè)計的飲料瓶回收機，由殼體、壓扁機構(gòu)、存儲箱、供 電系統(tǒng)、3 處閥門及其驅(qū)動電磁鐵等構(gòu)成，其中 3 處閥門根據(jù)控制系統(tǒng)的指示控制各 處電磁鐵通斷電實現(xiàn)閥門的開閉從而實現(xiàn)飲料瓶被壓扁后分類存放。 圖 2-1 飲料瓶回收機總體方案簡圖 壓扁機構(gòu)由電動推桿、固定板、滑動板、滑桿及破洞針等構(gòu)成，飲料瓶落入滑 板與固定板之間后電動推桿推著滑板及針擠壓飲料瓶使其破洞并被壓扁。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 圖 2-2 飲料瓶回收機總體方案簡圖 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 第 3 章 各主要零部件的設(shè)計 3.1 總體參數(shù)確定 由于飲料瓶的尺寸大小不一，為適用于大多數(shù)飲料瓶的回收，因此已最大尺寸 飲料瓶為基礎(chǔ)設(shè)定，對飲料瓶進行了精確的測量,測量結(jié)果如下表 3-1（單位：mm）： 表 3-1 飲料瓶瓶體參數(shù)表 3.2 電動推桿選擇 電動推桿是一種將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅(qū)動裝 置?？捎糜诟鞣N簡單或復雜的工藝流程中做為執(zhí)行機械使用，以實現(xiàn)遠距離控制、 集中控制或自動控制。多用于家用電器、廚具、醫(yī)療器械、汽車等行業(yè)的運動驅(qū)動 單元。 3.2.1 分類 （1）按絲杠形式分：梯形絲桿式，滾珠絲桿式，行星滾珠絲桿式，行星滾柱絲 杠等。 （2）按減速形式分：蝸輪蝸桿式、齒輪式 （3）按電機類型分：直流電機式（12/24/36V） ，交流電機式（ 220/380V） ，步進 電機式，伺服電機式等。 （4）按用途分：工業(yè)推桿，醫(yī)療推桿，家電推桿，家居推桿等1。 3.2.2 主要結(jié)構(gòu) 電動推桿由驅(qū)動電機、減速齒輪、螺桿、螺母、導套、推桿、滑座、彈簧、外 殼及渦輪、微動控制開關(guān)等組成。 電動推桿是一種新型的電動執(zhí)行機構(gòu)，電動推桿主要由電機、推桿和控制裝置 等機構(gòu)組成的一種新型直線執(zhí)行機構(gòu)，可以實現(xiàn)遠距離控制、集中控制。電動推桿 在一定范圍行程內(nèi)作往返運動，一般電動推桿標準行程在， 100，150，200，250，300，350，400mm，特殊行程也可根據(jù)不同應(yīng)用條件要求設(shè) 計定做。電動推桿可以根據(jù)不同的應(yīng)用負荷而設(shè)計不同推力的電動推桿，一般其最 大推力可達 6000N，空載運行速度為 4mm35mm/s,電動推桿以 24V/12V 直流永磁電 項目 柱體高 底面半徑 蓋面半徑 底蓋面厚度 柱體側(cè)壁厚 度 三次測量均值 280 55.05 27.94 0.29 0.12 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 機為動力源，把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線往復運動。推動一組連桿機構(gòu)來完成風 門、閥門、閘門、擋板等切換工作。采用電動推桿作為執(zhí)行機構(gòu)不僅可減少采用氣 動執(zhí)行機構(gòu)所需的氣源裝置和輔助設(shè)備，也可減少執(zhí)行機構(gòu)的重量。氣動執(zhí)行機構(gòu) 在整個控制運行過程中都需要有一定的氣壓，雖然可采用消耗量小的放大器等，但 日積月累，耗氣量仍是巨大的。采用電動推桿執(zhí)行機構(gòu)，在改變控制開度時，需要 供電，在達到所需開度時就可不再供電，因此從節(jié)能看，電動推桿執(zhí)行機構(gòu)比氣動 執(zhí)行機構(gòu)有明顯節(jié)能優(yōu)點。適用于遠距離操縱而廣泛用于電力、化工、冶金、礦山、 輕工、交通、船舶等部門的風門、閥門、閘門等機構(gòu)的啟閉、物料裝卸、流量控制 等。現(xiàn)已被越來越多的部門用它來代替機構(gòu)手、液壓閥、減速傳動機構(gòu)的自動裝置 1 。 3.2.3 工作原理 電動機經(jīng)齒輪或蝸輪蝸桿減速后，帶動一對絲桿螺母。把電機的旋轉(zhuǎn)運動變成 直線運動，利用電動機正反轉(zhuǎn)完成推桿動作。如通過各種杠桿、搖桿或連桿等機構(gòu) 可完成轉(zhuǎn)動、搖動等復雜動作。通過改變杠桿力臂長度，可以增大或減小行程。行 程控制裝置蝸輪蝸桿傳動形式：電機齒輪上的蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，使蝸輪內(nèi)的小絲 桿作軸向移動，由連接板帶動限位桿相應(yīng)作軸向移動，至所需行程時，通過調(diào)節(jié)限 位塊壓下行程開關(guān)斷電，電動機停止運轉(zhuǎn)（正反控制相同） 。 齒輪傳動形式：電機通過減速齒輪后帶動安裝于內(nèi)管的小絲桿，帶動與之連接 一起的做軸向運行螺母，至所設(shè)定的行程時螺母觸角壓住限位開關(guān)斷開電源，電機 停止運動（反向與之相同） 。 3.2.4 參數(shù)選擇 （1）負載 通過實驗，要壓扁飲料瓶需要先把飲料瓶用破洞排除內(nèi)部空氣，其中使飲料瓶 破洞需要 50N 壓力，而壓扁飲料瓶也需要 3080N 壓力，而保證飲料瓶被可靠壓扁 通常選用推桿的推力臂所需最大推力稍大，因此本次選用 100N 推力的電動推桿，即： F=100N （2）行程 飲料瓶在被壓扁過程中，電動推桿最大行程不超過飲料瓶直徑大小，因此根據(jù) 飲料瓶最大直徑選用本次所用的電動推桿行程為 150mm，即： 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 S=150mm 綜上述所，選用安迪特系列電動推桿 ANT-26。 3.3 電磁鐵的選擇 電磁鐵是通電產(chǎn)生電磁的一種裝置。在鐵芯的外部纏繞與其功率相匹配的導電 繞組，這種通有電流的線圈像磁鐵一樣具有磁性，它也叫做電磁鐵（electromagnet） 。 我們通常把它制成條形或蹄形狀，以使鐵芯更加容易磁化。另外，為了使電磁鐵斷 電立即消磁，我們往往采用消磁較快的的軟鐵或硅鋼材料來制做。這樣的電磁鐵在 通電時有磁性，斷電后磁就隨之消失。電磁鐵在我們的日常生活中有著極其廣泛的 應(yīng)用，由于它的發(fā)明也使發(fā)電機的功率得到了很大的提高。 3.3.1 分類 1、電磁鐵按電流分： （1）交流電磁鐵 （2）直流電磁鐵 2、電磁鐵按用途分 （1）制動電磁鐵：在電氣傳動裝置中用作電動機的機械制動，以達到準確迅速 停車的目的，常見的型號有 MZD1(單相） ，MZS1（三相）系列。 （2）起重電磁鐵：用作起重裝置來吊運鋼材，鐵砂等導磁材料，或用作電磁機 械手夾持鋼鐵等導磁材料。 （3）閥用電磁鐵：利用磁力推動磁閥，從而達到閥口開啟，關(guān)閉或換向的目的。 （4）牽引電磁鐵：主要用牽引機械裝置以執(zhí)行自動控制任務(wù)。 3.3.2 原理 當在通電螺線管內(nèi)部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵 芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。 為了使電磁鐵的磁性更強，通常將鐵芯制成蹄形。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向 相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。如果繞向相同，兩線圈對鐵芯的磁化作用 將相互抵消，使鐵芯不顯磁性。另外，電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做，而不能用鋼制做。 否則鋼一旦被磁化后，將長期保持磁性而不能退磁，則其磁性的強弱就不能用電流 的大小來控制，而失去電磁鐵應(yīng)有的優(yōu)點。 電磁鐵是可以通電流來產(chǎn)生磁力的器件，屬非永久磁鐵，可以很容易地將其磁 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 性啟動或是消除。例如：大型起重機利用電磁鐵將廢棄車輛抬起。 當電流通過導線時，會在導線的周圍產(chǎn)生磁場。應(yīng)用這性質(zhì)，將電流通過螺線 管時，則會在螺線管之內(nèi)制成均勻磁場。假設(shè)在螺線管的中心置入鐵磁性物質(zhì)，則 此鐵磁性物質(zhì)會被磁化，而且會大大增強磁場。 一般而言，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān)。 在設(shè)計電磁鐵時，會注重線圈的分布和鐵磁體的選擇，并利用電流大小來控制磁場。 由于線圈的材料具有電阻，這限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場大小，但隨著超導體的 發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，將有機會超越現(xiàn)有的限制。 3.3.3 參數(shù)選擇 （1）行程/力量 電磁鐵通電就會產(chǎn)生力量,在不同大小的行程位置力量的大小不同,通常規(guī)律是,行 程越大,力量越小。 （2）電磁鐵的響應(yīng)時間 從給電磁鐵施加電壓開始，到滑桿完成需要位移時的時間. （3）負載周期 Duty Cycle=通電時間 On time/(通電時間 On time斷電時間 Off time)X100% 綜合這三方面因素后選用由廣東金祿科技股份有限公司生產(chǎn)的電磁鐵 JL- ET1208，其參數(shù)如下： 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 3.4 殼體的設(shè)計 （1）結(jié)構(gòu) 機器中的部件或大型零件都應(yīng)有機架支撐，各種傳動件也必須加以保護并與外 界隔開，以免零件損傷或造成人身或設(shè)備安全事故，所以也應(yīng)有箱體或殼體加以保 護并支持各傳動部件。 鋼材焊接性能的優(yōu)劣決定于鋼中的含碳量，一般是含碳量低的鋼，其焊接性能 優(yōu)于含碳量高的鋼。因為機架的粗糙度要求不高，支架比較側(cè)重于牢固程度上，所 以支架一般都是用焊接的方法進行加工的。 常用鋼有 16Mn，19Mn，20 號鋼，20Cr 等。 又因為所設(shè)計機架不好鑄造，所以選用焊接，考慮到整機稱重不大故選用 50 號 角鋼焊接而成。 （2）工藝 鈑金，一種加工工藝，鈑金至今為止尚未有一個比較完整的定義。根據(jù)國外某 專業(yè)期刊上的一則定義，可以將其定義為：鈑金是針對金屬薄板（通常在 6mm 以下） 一種綜合冷加工工藝，包括剪、沖/切/復合、折、鉚接、拼接、成型（如汽車車身） 等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致。 鈑金具有重量輕、強度高、導電（能夠用于電磁屏蔽） 、成本低、大規(guī)模量產(chǎn)性 能好等特點，在電子電器、通信、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例 如在電腦機箱、手機、MP3 中，鈑金是必不可少的組成部分。 隨著鈑金的應(yīng)用越來越廣泛，鈑金件的設(shè)計變成了產(chǎn)品開發(fā)過程中很重要的一 環(huán)，機械工程師必須熟練掌握鈑金件的設(shè)計技巧，使得設(shè)計的鈑金既滿足產(chǎn)品的功 能和外觀等要求，又能使得沖壓模具制造簡單、成本低。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 第 4 章 基于 Pro/E 的三維設(shè)計 4.1 Pro/E 三維設(shè)計軟件概述 Pro/Engineer 操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一體 化的三維軟件。Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目 前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/Engineer 和 WildFire 是 PTC 官方使用的軟件名稱，但在中國用戶所使用的 名稱中，并存著多個說法，比如 ProE、Pro/E、破衣、野火等等都是指 Pro/Engineer 軟件，proe2001、proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、creo1.0creo2.0 等等都是指軟 件的版本。 Pro/E 第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相 關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必 安裝所有模塊。Pro/E 的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn) 并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。Pro/E 采用了 模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等， 保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 （1）參數(shù)化設(shè)計 相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型， 都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全 約束，這就是參數(shù)化的基本概念。但是無法在零件模塊下隱藏實體特征。 （2）基于特征建模 Pro/E 是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特 征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模 型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 （3）單一數(shù)據(jù)庫（全相關(guān)） Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng) 建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得 每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整 個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有 任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的 完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì) 量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù) 化功能定義、實體零件及組裝造型，三維上色，實體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn) 生及不同視圖展示（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)） 。Pro/Engineer 是一個 功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋 （Ribs） 、槽（ Slots） 、倒角（ Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來建立 形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設(shè)計方式。這系統(tǒng) 的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù) 值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù) 改變，其他相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化 更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機。Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如 有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言編程，以增強軟件的功能。它在單 用戶環(huán)境下（沒有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計能力，組裝能力（運動分析、 人機工程分析）和工程制圖能力（不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 標準） ，并且支 持符合工業(yè)標準的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸 出。Pro/Engineer 功能如下： （1）特征驅(qū)動（例如：凸臺、槽、倒角、腔、殼等） ； （2）參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等） ； （3）通過零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的 關(guān)系來進行設(shè)計； 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 （4）支持大型、復雜組合件的設(shè)計（規(guī)則排列的系列組件，交替排列， Pro/PROGRAM 的各種能用零件設(shè)計的程序化方法等） 。 （5）貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每 個地方變動） 。其它輔助模塊將進一步提高擴展 Pro/ENGINEER 的基本功能。 4.2 三維設(shè)計 4.2.1 殼體 利用拉伸、打孔、殼體等命令創(chuàng)建出殼體三維模型如下： 圖 4-1 殼體 4.2.2 支架 利用拉伸、打孔等命令創(chuàng)建出支架三維模型如下： 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 圖 4-2 支架 4.2.3 固定板 利用拉伸、打孔、陣列等命令創(chuàng)建出固定板三維模型如下： 圖 4-3 固定板 4.2.4 滑動板 利用拉伸、打孔、陣列等命令創(chuàng)建出滑動板三維模型如下： 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 圖 4-4 滑動板 4.2.5 前上蓋 利用拉伸、打孔等命令創(chuàng)建出前上蓋三維模型如下： 圖 4-5 前上蓋 4.3 三維裝配 （1）打支架零件 （2）將電動推桿安裝在支架上口內(nèi)，先將孔軸對齊，后將接觸面無間隙配合， 再將孔軸對齊。 （3）裝電動推桿和支架的螺釘 重復上述過程裝配完固定板、滑動板、等零件后得到壓扁機構(gòu)和最終的三維裝 配，如下圖示： 圖 4-6 壓扁機構(gòu)裝配 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 圖 4-7 總成裝配 第 5 章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 5.1 PLC 簡介 5.1.1 基本結(jié)構(gòu) PLC 控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計 算機相同。 （1）PLC 系統(tǒng)中央處理單元 中央處理單元(CPU)是 PLC 控制器的控制中樞。它按照 PLC 控制器系統(tǒng)程序賦 予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O 以及 警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當 PLC 控制器投入運行時， 首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然 后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯 或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后， 最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此 循環(huán)運行，直到停止運行。 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 為了進一步提高 PLC 控制器的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成 冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系 統(tǒng)仍能正常運行。 （2）PLC 系統(tǒng)存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 （3）PLC 系統(tǒng)電源 PLC 控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、 可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分 重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%) 范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 控制 器直接連接到交流電網(wǎng)上去。 （4）PLC 系統(tǒng)程式輸入裝置 負責提供操作者輸入、修改、監(jiān)視程式用作的功能 （5）PLC 系統(tǒng)輸入 輸出回路 負責接收外部輸入元件信號和負責接收外部輸出元件信號. 5 5.1.2 工作原理 （1）掃描技術(shù) 當 PLC 控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶 程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行 期間，PLC 控制器的 CPU 以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 （2）輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并 將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸 出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng) 單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度 必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （3）用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制 線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者 刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定 的特殊功能指令。 （4）輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按 照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng) 的外設(shè)。這時，才是 PLC 控制器的真正輸出。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描 用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然， 如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū) 別了。 一般來說，PLC 控制器的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個 掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總 和。 5.2 PLC 選型 目前，世界上有 200 多個廠家生產(chǎn)可編程控制器產(chǎn)品，比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠 家主要有美國的 AB、通用（GE） 、日本的三菱（ MITSBISHI） 、歐姆龍（OMRON） 、 德國的西門子（SIMENS） 、法國的 TE、韓國的三星（ SUMSUNG） 、LG 等。 目前三菱 PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、交通、食品工業(yè)，制造業(yè)，娛樂業(yè)、 健康和醫(yī)療，健康和環(huán)境！PLC 是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動 控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝 置。目前 PLC 已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、 應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算 機輔助設(shè)計與制造）的首位。三菱 PLC 系列目前主要有:FX1N 系列,FX1S 系列, FX1N 系列,FX2N 系列, FX2N 系列,FX3U 系列,FX3UC,Q 系列,A 系列,L 系列下面就 一一來介紹這些系列型號。 表 5.1 PLC 型號表 型號 參數(shù) 面價 FN1N-40MR-D 輸入點：24,16 點繼電器輸出(直流供電) 4010 FN1N-24MR-D 輸入點：14,10 點繼電器輸出(直流供電) 2990 FX1N-60MT-001 輸入點： 36，24 點晶體管輸出 4800 FX1N-40MT-001 輸入點：24,16 點晶體管輸出 4130 飲 料 瓶 回 收 機 主 機 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 FX1N-24MT-001 輸入點：14,10 點晶體管輸出 3400 FX1N-14MT-001 輸入點：8,6 點晶體管輸出 2400 FX1N-60MT-D 輸入點：36，24 點晶體管輸出( 直流供電) 4600 FX1N-40MT-D 輸入點：24,16 點晶體管輸出 (直流供電) 4100 FX1N-24MT-D 輸入點：14,10 點晶體管輸出(直流供電) 3100 FX2N-128MR-001 輸入點： 64，64 點繼電器輸出 10120 FX2N-80MR-001 輸入點： 40，40 點繼電器輸出 7030 FX2N-64MR-001 輸入點： 32，32 點繼電器輸出 6280 FX2N-48MR-001 輸入點： 24，24 點繼電器輸出 5490 FX2N-32MR-001 輸入點：