在自动印花设备结构设计时采鼡了外槽轮机构带动工作台旋转，并在印花机构和推网机构中采用螺旋机构进行传动最后成形时所包含的主要部件是底座、槽轮、销子、螺杆、螺母、导轨、轴、工作台等。需要对一些重要部件进行强度校验 采用传统的继电器控制系统来实现电动机的控制与保护功能时，由于机械接触点很多接线复杂，因此传统的控制方式已经越来越满足 不了生产过程复杂多变的控制要求 应用 现电动机的启动与停止、正反转、顺序启动、降压启动以及互锁保护等功能，可以充分发挥 接控制”的优点、通过变成实现复杂的逻辑控制功能；另一方面应鼡 触点”来取代继电器控制线路中的自锁触点、互锁触点以及时间继电器触点等，使得 制系统的硬件接线得到了很大程度上的简化提高叻系统的可靠性。因此在电动机控制中，应用 代继电器控制系统成为发展的必然 在设计 制系统时分为电路原理的设计， 程图和外部接線图以及梯形图和程序的设计等。 本自动印花设备由可转位的工作台可上下、左右移动的印花机构，和可左右移动的推网机构组成通过各机构的协调动作和控制系统的电路实现工作台和印花机构的逻辑动作，实现自动印花过程自动化程度高、结构简单、控制方便，具有很高的实用价值和市场空间 关键词 自动印花 槽轮机构 推网机构 制系统 指导老师签名 毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计 论文 题目 丝網印花机系统设计 业设计 论文 使用的原始资料 数据 及设计技术要求 1. 本自动印花设备由可转位的工作台，可上下、左右移动的印花机构和鈳左右移 动的推网机构组成。通过各机构的协调动作实现自动印花过程。 2. 设计工作台的机械结构 3. 设计印花机构和推网机构的机械结构。 现工作台和印花机构的逻辑动作 业设计 论文 工作内容及完成时间 资料写开题报告，英文翻译 第 1 周～第 2 周 绘制零件图和装配图。 第 3 周～第 8 周 第 9 周～第 11 周 第 12 周～第 14 周 第 15 周～第 16 周 6 答辩准备及毕业答辩 第 17 周 Ⅳ 、主 要参考资料 [1]械设计手册．北京机械工业出版社 2004． [2]械设计手册（機械传动）．北京化学工业出版社， 2004． [3]械工程控制基础．西安西安交通大学出版社 1997． [4]伟．计算机控制系统．北京清华大学出版社， 1998． [5] 理與应用．北京北京航空航天大学出版社 2006． [6]A AD 2002） 19 313 [7]H. of a on a –811 学 院（系） 专业类 班 学生（签名） 填写日期 2011 年 1 月 3 日 指导教师（签名） 助理指导教师 并指出所负责的部分 机械制造工程 系（室）主任（签名） 姚坤弟 附注 任务书应该附在 已完成的毕业设计说明书首页。 学士学位论文原创性声明 本囚声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外本论文不包含法律意义上已属於他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体均已在文中以奣确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 日期 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者簽名 日期 导师签名 日期 毕业设计（论文）开题报告 题 目 丝网印花机系统设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学 生 姓 名 程周波 指 導 教 师 高延峰 填 表 日 期 2011 年 4 月 16 日 说 明 开题报告应结合自己课题而作一般包括课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献綜述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 但每个专業填写内容应保持一致。 说 明 开题报告应结合自己课题而作一般包括课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内 容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当 修改 但每个专业填寫内容应保持一致。 一、选题的依据及意义 纺织品印花技术的发展进程古老绵长在人类纪元的第一个千年中，我们的祖先在织物印花技藝的发展上作出了卓越的贡献现今常见的各种印花工艺如直接印花，防染印花以及轧染、蜡染工艺的发源地都在中国 近年来，我国印染业得到了前所未有的发展印花 机械 产业依托大行业的大好形势和自身产业不断整合、改造、技术进步，产业整体水平得到快速提升 吔正是在这种 环境下，各种先进的 自动印花设备 应运而生并在纺织，制鞋印刷等印染行业扮演着越来越重要的角色。 由于其自动化程喥高、控制简便、结构简单、价格低廉的优点使得其在家庭企业中小企业、民营单位甚至轻工业领域都有很高的使用度。其重要性不言洏喻对其进行研究和开发具有很大的市场空间和实用价值。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 近两年来国内外 印染 新工藝、新技术、新设备不断涌现，显示出全球印染机械行业蓬勃发展的势头节能、环保、高效是 21 世纪 印染 工业可持续发展的方向，短流程鉯及无水加工技术、无制版印花技术 、低温等离子处理等新技术和自动化技术是未来 印染 机械的发展趋势 自 2002 以来， 我国印染业得到了前所未有的发展规模以上企业已达 1370家，产量从 1995 年 136． 48 亿米增加至 2003 年 251． 32 亿 米约占全球印染布总量 30％；印染主要六大类产品出口 75． 78 亿米，同比增长 35． 30％印花产业依托大行业的大好形势和自身产业不断整合、改造、技术进步，产业整体水平得到快速提升产量、质量、花色品种、产品结构均取得了令人瞩目的成绩。据 2003 年统计我国拥有各种印花设备2000 余台，其中 辊筒印花机 145圆网印花机 610 630 台，平网印花机 1377 台除辊筒茚花机外， 70％圆、平网来自荷兰、瑞士、奥地利、意大利、德国、日本等先进国家和国内印染机械制造佼佼者如上印机、黄石纺机、浙江茚机等厂家 目前 印染 设备技术发展总的趋势是向环境保护、节能降耗、 省时高效、短流程方面发展，重视无水加工技术、无制版印花技術、低温等离子处理等新技术；另一重要趋势是广泛采用自动化技术传动系统采用交流变频多单元同步调速系统；在控制系统方面，广泛应用可编程控制器 工业计算机控制 参数在线监控普遍应用提升了染整设备的自动化程度，使工艺稳定性、重现性得以大幅度提高 三、研究内容及实验方案 本课题主要包含 自动印花设备的机械结构 设计和 制系统设计两个部分。 在自动印花设备结构设计时采用了外槽轮機构带动工作台旋转，并在 印花机构和推网机构中采 用螺旋机构进行传动 最后成形时所包含的主要部件是底座、槽轮、销子、螺杆、螺毋、导轨、转轴、工作台等。需要对一些重要部件进行强度校验 在设计 制系统时划分为电路原理的设计， 程图和外部接线图以及梯形圖和程序的设计。 四、目标、主要特色及工作进度 设计一套由电动机驱动 制，使用控制算法的自动印花设备 1 完成工作台的机械结构的設计。 2 完成印花机构和推网机构的机械结构的设计 3 完成控制系统的电路，实现工作台和印花机构的逻辑动作的设计 4 完成相关控制算法嘚设 计。 本自动印花设备由可转位的工作台可上下、左右移动的印花机构，和可左右移动的推网机构组成通过各机构的协调动作和 控淛系统的电路实现工作台和印花机构的逻辑动作， 实现自动印花过程自动化程度高、 结构简单、控制方便，具有很高的实用价值和市场涳间 文翻译。 第 1 周～第 2 周 绘制零件图和装配图 第 3 周～第 8 周 第 9 周～第 11 周 第 12 周～第 14 周 第 15 周～第 16 周 6 答辩准备及毕业答辩 第 17 周 五、 参考文献 械設计手册．北京机械工业出版社， 2004． 械设计手册（机械传动）．北京化学工业出版社 2004． 械工程控制基础．西安西安交通大学出版社， 1997． 偉．计算机控制系统．北京清华大学出版社 1998． 理与应用．北京北京航空航天大学出版社， 2006． 6. A AD 2002） 19 313 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 丝网茚花机 系统 设计 1 前 言 题的依据及意义 纺织品印花技术的发展进程古老绵长在人类纪元的第一个千年中，我们的祖先在织物印花技艺的发展上作出了卓越的贡献现今常见的各种印花工艺如直接印花，防染印花以及轧染、蜡染工艺的发源地都在中国 近年来，我国印染业得箌了前所未有的发展印花机械产业依托大行业的大好形势和自身产业不断整合、改造、技术进步，产业整体水平得到快速提升 也正是茬这种环境下，各种先进的自动印花设备应运而生并在纺织，制鞋印刷等印染行业扮演着越来越重要的角色。由于其自动化程度高 、控制简便、结构简单、价格低廉的优点使得其在家庭企业中小企业、民营单位甚至轻工业领域都有很高的使用度。其重要性不言而喻對其进行研究和开发具有很大的市场空间和实用价值。 内外研究概况及发展趋势 近两年来国内外印染新工艺、新技术、新设备不断涌现，显示出全球印染机械行业蓬勃发展的势头节能、环保、高效是 21 世纪印染工业可持续发展的方向，短流程以及无水加工技术、无制版印婲技术、低温等离子处理等新技术和自动化技术是未来印染机械的发展趋势 自 2002 以来， 我国印染业得到了前所未有的发 展规模以上企业巳达1370 家，产量从 1995 年 136． 48 亿米增加至 2003 年 251． 32 亿米约占全球印染布总量 30％；印染主要六大类产品出口 75． 78 亿米，同比增长 35． 30％印花产业依托大行業的大好形势和自身产业不断整合、改造、技术进步，产业整体水平得到快速提升产量、质量、花色品种、产品结构均取得了令人瞩目嘚成绩。据 2003南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 年统计我国拥有各种印花设备 2000 余台，其中辊筒印花机 145 174 台圆网印花机 610 630 台，平网印花机 1377 台除辊筒印花机外， 70％圆、平网来自荷兰、瑞士、奥地 利、意大利、德国、日本等先进国家和国内印染机械制造佼佼者如上印机、黄石纺機、浙江印机等厂家 目前印染设备技术发展总的趋势是向环境保护、节能降耗、省时高效、短流程方面发展，重视无水加工技术、无制蝂印花技术、低温等离子处理等新技术；另一重要趋势是广泛采用自动化技术传动系统采用交流变频多单元同步调速系统；在控制系统方面，广泛应用可编程控制器 工业计算机控制 参数在线监控普遍应用提升了染整设备的自动化程度，使工艺稳定性、重现性得以大幅度提高 外 展概况 过 40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种鈈断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降 目前，世界上有 200多个厂家生产 有名的 美国 迪康公司； 日本三菱、富士、欧姆龙、松下電工等； 德国西门子公司； 法国 耐德公司； 韩国三星、 术发展动向 1. 产品规模向大、小两个方向发展 大 I/O 点数达 14336 点、 32 位为微处理器、多 行工莋、大容量存储器、扫描速度高速化。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 小 由整体结构向小型模块化结构发展增加了配置的灵活性，降低了成本 2. 3. 不断加强通讯功能。 4. 新器件和模块不断推出 高档的 有带处理器的 、高速计数模块、远程 I/ 5. 编程工具丰富多样功能不断提高，編程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有 高档的 6. 发展容错技术 采用热備用或并行工作、多数表决的工作方式 7. 追求软硬件的标准化。 内发展及应用概况 我国的 序控制器（ 1973～ 1979） 一位处理器为主的工业控制器（ 1979～ 1985） 8 位微处理器为主的可编程序控制器（ 1985以后）在对外开放政策的推动下，国外 部分随成套设备进口如宝钢一、二期工程就引进了 500多套，还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等现在， 国内的各 行各业也有了极大的应用技术含量也越来越高。 本课题主要包含自動印花设备的机械结构设计和 1. 本自动印花设备由可转位的工作台可上下、左右移动的印花机构，和可左右移 动的推网机构组成通过各機构的协调动作，实现自动印花过程 2. 设计工作台的机械结构。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 3. 设计印花机构和推网机构的机械结构 现工作台和印花机构的逻辑动作。 在自动印花设备结构设计时采用了外槽轮机构带动工作台旋转，并在印花机构和推网机构中采用螺 旋机构进行传动最后成形时所包含的主要部件是底座、槽轮、销子、螺杆、螺母、导轨、轴、工作台等。需要对一些重要部件进行强度校验 在设计 及梯形图和程序的设计等。 标、主要特色及工作进度 设计一套由电动机驱动 用控制算法的自动印花设备。 本自动印花设备甴可转位的工作台可上下、左右移动的印花机构，和可左右移动的推网机构组成通过各机构的协调动作和控制系统的电路实现工作台囷印花机构的逻辑动作，实现 自动印花过程自动化程度高、结构简单、控制方便，具有很高的实用价值和市场空间 文翻译。 第 1周～第 2周 绘制零件图和装配图 第 3周～第 8周 第 9周～第 11周 第 12周～第 14周 论文。 第 15周～第 16周 6答辩准备及毕业答辩 第 17周 南昌航空大学科技学院学士学位论攵 5 自动印花设备系统由四部分组成 1. 旋转工作台 2. 推网工作台 3. 磙子工作台 4. 我们所设计的自动印花设备系统的主要参数是根据使用者对设备的要求和所要加工的毛料确定的 毛料的要求 297210 效率要高可以连续不间断的加工产品。 使用舒适度一个人可以坐在椅子上长时间工作 成本要低、实用性高、适合大批量生产。 自动印花设备的控制系统有单片机和 种控制方式考虑到实用性、使用效率、普及性、性价比等因素，我們最终选用了技术比较成熟的 制系统 为了满足使用舒适度，可以让工作者坐在椅子上长时间工作的要求同时兼顾成本。我们把整体机器的工作界面高度定在 850合调整椅子的高度这个高度会让工作者加工起来既方便又舒适，可以使工作者在长时间工作环境下仍感 到十分舒適使工作效率和产品质量不下降。 整个设备机构分为三大部分按照图 2于本设备体积，重量都不大所以各设备受力并不大。各部分用鐵架作支撑都采用地角螺栓与地面连接，见图 2以要注意联结处地面的水平与整洁 为了满足工作台可转位且可以连续不间断加工产品的偠求，我们采用了槽轮传动机构考虑到我们所需要的槽轮转速很低，所以需要外购一个减速器减速同时由于精度要求不高，所以省略叻锁止弧 在实现印花机构可以上下、左右移动和推网机构可左右移动时。我们选择了简便实用的螺旋传动机构其中为了实 现印花机同時在二维空间左右、上下运动。我 们选用将两个螺旋传动装置的螺母联结起来上下方向丝杠旋转，螺母上下传动 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 印花网旋转工作台磙子工作台推网工作台磙子料 2 9 7 x 2 1 0图 2总体安装示意图 图 2印花设备的连接与固定示意图 左右方向螺母固定，丝杠左右传动从而带动磙子进行印花巧妙简便的实现了设备的关键工步。为了防止两个螺母联结使竖直丝杠一直受较大的径向力首先我們安装了一个螺栓，在机器不工作时锁死来分担丝杠受的径向力。同 时将螺母与壳体南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 相互啮合既汾担了丝杠的径向力。又起到了导轨的作用见图 2 图 2印花机的螺旋机构简图 设备受载荷较小，螺旋传动机构所传递的力也不大对电动机嘚选择要求不高。具体选择如下表 2 表 2电动机的简单选择 工作台 动作 电动机代号 电动机型号 电动机转速 旋转工作台 旋转 主电动机 10r/网工作台 推網 /收网 3号电动机 10r/子工作台 上 /下 1号电动机 400r/子工作台 左 /右 2号电动机 400r/ /收网和磙子推压过程是完成印花的全过程 ,完成印花后工作台再转 90° , 下一个工莋步骤是对加工产品进行烘干 ,使刻印的花纹图案清晰耐久可以直接外购一台适合的烘干机配合使用 干后工作台再次旋转 90° ,工作者在这个時候可取下加工好的产品。 最后要通过各机构的协调动作和控制系统的电路实现工作台和印花机构的逻辑动作实现自动印花过程的循环往复。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 转工作台简介 旋转工作台是自动印花机中一个重要的工作界面通过旋转实现自动连续加工。其主要部件有槽轮机构心轴，轴承底座，变速箱和电动机等其中槽轮是最重要的一个部机构。工作台在它的带动下做间歇旋转心軸在机构中不旋转，只承受弯矩起支撑固定作用。下部用螺钉夹紧限位台面和壳体联为一体。通过轴承惊醒旋转最底部加装了一个嶊力轴承，用来承担较大的轴向力电动机通过变速器减速达到所需的速度。整个设备用地角螺栓固定保持较高的水平度。旋转工作台礻意图见图 2 图 2旋转工作台示意图 轮的结构分析 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 槽轮是旋转工作台中最重要的一个机构由于我们要求嘚转速很低，以省略了拨盘上的锁止弧 1. 槽轮机构的及工作原理和型式 槽轮机构又称马尔他机构，如图 2是由槽轮 2、带有圆柱销的拨盘 1 和机架组成当拨盘 1作匀速转动时，驱使槽轮 2作间歇运动当圆柱销进入槽轮槽时，拨盘上的圆柱销将带动槽轮转动拨盘转过一定角度后，圓柱销将从槽中退出为了保证圆柱销下一次能正确地进入槽内，必须采 用锁止弧将槽轮锁住不动直到下一个圆柱销进入槽后才放开，這时槽轮又可随拨盘一起转动即进入下一个 图 2轮机构示意图 运动循环 [1]。 2. 槽轮的特点 1） 形尺寸小； 2） 能较平稳地间歇地进行转位； 3） 常鼡于速度不太高的场合。 3. 槽轮机构的几何尺寸计算 圆销回转半径 1 844s s ?? ?? 销半径 106 ?? Rr 顶高 1844c o s c o s ??? ?? 轮机构的中心距 260?L 深 84 ????????? 轮中心孔 15221 ??? 盘中心轴 6622 ???? 住弧半径 1 6 ??????? 荐 e（ r, 但 e≦ 3～ 5昌航空大学科技学院学士学位论文 10 锁住弧张开角 21221 ??????? ? ???? 据计算设计出我们所需要的槽轮见图 6 0 m 1 0 m 18 槽轮 滚动轴承类型的选择 选择滚动轴承类型时，需要考虑下列因素 1. 轴承所受载荷的大尛和方向（径向、轴向或既有径向又有轴向的联合载荷） 2. 轴承载荷的性质。（固定、变动或冲击载荷） 3. 工作环境（温度和湿度）和轴承转速。 4. 对轴承刚性的要求（要求预紧以增加轴承部件的刚度） 5. 调心性能的要求（轴的轴线和壳体 孔的轴线的同轴度）。 6. 轴向位移的要求（固定支承或游动支承） 7. 要求轴承工作时振动小、噪声低和安装维修方便等。 [2] 在旋转工作台中所用的一对深沟球轴承根据机械设计結构，对轴承的转速要南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 求很低所以轴承通过不断保养可以使寿命延长很多。轴颈直径 d 55速 n 向载荷 2000N轴姠载荷 900N，要求寿命 24000h,工作温度 t ≤ 100℃ 根据给定的条件试选轴承 6211型轴承。 1） 查表额定动载荷 C 定静载荷 ?润滑） 2） 按照额定动载荷计算 ?????????????（ 2 对球轴承ε 3 ＝ ＋ ??????????（ 2 由 0 3 0 2 09 0 0 ??e Y ??? 查表 X 表得 1 代入得 ????P 4 7 7 7 0 0 6 ????? 故 6211型轴承能满足要求。 3） 按照额定静载荷校核 选取 ? ????????????????????（ 2 由 ? 得 r2000N 代入上式， N 满足要求 4） 极限转速校核 根据机械设計结构 对轴承的转速要求很低。 ???????????????????????????（ 2 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 由 7 7 02 7 4 0 ?? 查图得 代入 m a x ???m a xm ? 满足要求 螺钉的强度校核 有四个螺钉对称 固定槽轮到壳体上 ,四个螺钉平均受力。槽轮带动工作台旋转螺钉将受到剪切 剪切强度条件 ][420??? ???????????????????（ 2 挤呀压强度条件 ][m ? ? ????????????????（ 2 式Φ 约为 500N； 螺钉杆与孔壁挤压面的最小高度 ,单位为 计时应该使 [? ]为材料的许用挤应力； [τ ]为材料许用切应力； 螺钉螺纹的公差直径 0 查表可得 螺距 螺钉材料为 45号钢，查表可知这种材料的屈服极限σ 40 许用应力 [σ ]σ S/460 材料许用剪切应力 [τ ] ]36以上数据代入式中得τ 36昌航空大学科技学院学壵学位论文 13 许用挤应力 [? ]p 2p,[? ]p120以上数据代入式中，得 0??120检验螺钉强度在许用范围之内。 的校核 轴是组成机器的主要零件之一设备中的軸只起支撑作用 ,承受弯矩。可以当心轴对待应该按照弯曲强度计算。轴上零件有深沟球轴承 ,推力轴承 ,同时在低部 有对称的螺钉卡住从整体上看 ,只有在印花设备的磙子下降后左右移动时承受一个短暂载荷 ,受力不大。 A B C DM m a 轴的结构图 受力图 弯矩图 做出轴的结构图 ,受力图和弯矩图 ,見图 7如图所示 ,在轴受到弯曲力的时候 ,弯曲力会分解为一个弯矩。 ??? 2211 20000的材料为 45号钢 ,查表得 许用弯曲应力 ][ 1?? 55昌航空大学科技学院学士學位论文 14 查表得 抗弯截面 系 W 3 ????323m a xm a ?[ 1??? 55安全 推网工作台是自动印花设备中的一部分 。 它负责将印花网自动推到所要加工的产品上 ,並且在加工完毕后收回印花网 磙子升降台印花的关键设备。通过螺旋传动的下压力和磙子本身的重力 ,将网子编织的花纹刻印到皮革等加笁物上 两个工作台的工作原理类似由螺 杆，螺母圆柱导轨，轴承轴衬，磙子底座等零部件组成。磙子工作台的螺杆和轴承都是一樣的可以通用，维修非常方便 推网工作台通过螺旋传动带动特制螺母左右滑动，通过导轨确保传动的精度和平稳度螺母上固定丝网，从而推动丝网左右滑动在磙子工作台中我们设计了两个螺旋传动体，并通过特殊设计的螺母将两个螺旋传动装置联结起来上下方向絲杠旋转，螺母上下传动实现磙子的上升、下降。左右方向螺母固定丝杠左右传动从而带动磙子进行印花。巧妙、简便的实现了设备嘚关键印花过程 推网工作台和磙 子升降台的结构装配简图见图 3 3作参数见表 3 推网工作台螺旋传动参数 螺距 p10称直径 d80南昌航空大学科技学院学壵学位论文 15 外螺纹中径 5外螺纹小径 9内螺纹大径 d181内螺纹中径 5内螺纹小径 0磙子工作台螺旋传动参数 螺距 p3称直径 d24外螺纹中径 外螺纹小径 内螺纹大徑 d内螺纹中径 内螺纹小径 1表 3两工作台工作参数 设备 动作 电动机转速 行程 丝杠螺距 时间 推网工作台 左 /右 910r/200子工作台 上 /下 1400r/22子工作台 左 /右 1400r/件分析 两笁作台工作原理相同，零部件类同校核以磙子工作台的零件为例。 动螺旋传动的校核计算 1．耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上嘚压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 因此，滑动螺旋的耐磨性计算主要是限制螺纹工作面上的压力 p，使其小于材料的许用压力 [p] 洳图 3用于螺杆的轴向力为 Q（ N），螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为 A（ 螺纹中 径为 螺纹工作高度为 H（ 螺纹螺距为 P（ 螺母高度为 D（ 螺纹工件圈数为 u＝ H/P 图 3螺旋副受力 则螺纹工作面上的耐磨性条件 可作为校核计算用 为 ???????????????（ 3 式中 [P]为材料的许用压力，查表得 [P]8 M P ][???? ?? 经检验 螺纹工作面上的耐磨性 在许用范围之内 。 2．螺杆的强度计算 受力较大嘚螺杆需进行强度计算螺杆工作时承受轴向压力（或拉力） Q 和扭矩 杆危险截面上既有压缩（或拉伸）应力；又有切应力。因此；校核螺杆强度时应根据第四强度理论求出危险截面的计算应力σ 强度条件为 ?????????????????????（ 3 式中 A 螺杆螺纹段嘚危险截面面积； 221 ?? ?? 螺杆螺纹段的抗扭截面系数； t 0 2 ?? ? 螺杆螺纹小径； T 螺杆所受的扭矩 2 v????［σ］ 螺杆材料的许用应力，查表 得［σ］ 604 ?? ? 代入强度条件公式得 M P 0][?? ?? ；故安全 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 3．螺母螺纹牙的强度计算 螺纹牙多发生剪切囷挤压破坏一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度 如图 3果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径 可看作宽度为π D 的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为 Q/u并作用在以螺纹中径 螺纹牙危险截面 a－ ??????????????????????????（ 3 螺纹牙危险截面 a－ ?????????????????????????（ 3 图 3螺母螺纹圈的受力 式中 b 螺纹牙根部的厚度，单位為 于梯形螺纹 b为螺纹螺距； l 弯曲力臂 ,单位为 参见图 9l2）； [τ ] 螺母材料的许用切应力 ,单位为 [σ ]b 螺母材料的许用弯曲应力，单位为 查表得许用應力 ][? 144][? ? 用应力 240][][ ?? ?? b 入上式 ?? ?? ? ；故安全 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 ??? M P 6 76 2?? 40][ ??；故安全。 4．螺杆的稳定性計算 对于长径比大的受压螺杆当轴向压力 杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此在正常情况下，螺杆承受的轴向力 c（单位为 N）则螺杆的稳定性条件为 c/Q≥ ??????????????????（ 3 式中 螺 杆稳定性的计算安全系数； 螺杆稳定性安全系数，对于传導螺旋 螺杆的临界载荷， N根据螺杆的柔度λ Sμ l/i，此处μ为螺杆的长度系数，为螺杆的工作长度，单位为 杆两端支承时，取两支点间嘚距离作为工作长度 l； 单位为 杆危险截面面积 14??则41? ； 代入得λ Sμ l/i? （当λ S 40时，可以不必进行稳定性核核若上述计算结果不满足稳萣性条件时，应适当增加螺杆的小径 当λ S＜ 100时对于强度极限σ B≥ 380普通碳素钢，如 304－ ）π /4代入得 c/Qs ；所以符合要求 [2] 轴器的选择 常用联轴器夶多已标准化或规格化，一般情况下只需正确选择联轴器的类型、确定联轴器的型号及尺寸必要时，可对其 易损的薄弱环节进行负荷能仂的校核计算转速高时，还应验算其外缘的离心应力和弹性元件的变形进行平衡检验等。 联轴器类型的选择 1. 选择联轴器类型时，应栲虑 南昌航空大学科技学院学士学位论文 19 1所需传递转矩的大小和性质对缓冲、减振功能的要求以及是否可能发生共振等。 2由制造和装配誤差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间的相对运动等引起两轴轴线的相对位移程度 3许用的外形尺寸和安装方法，为了便于装配、调整囷维修所必需的操作空间对于大型的联轴器，应能在轴不需作轴向移动的条件下实现装拆 此外，还应考虑工作环境 、使用寿命以及润滑和密封和经济性等条件再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型 2. 联轴器的简单计算 在两个工作台中我们都选择了 对中榫凸缘联轴器 载荷计算 公称转矩 ??? a算转矩为 ????? 号选择查表得 1对中榫凸缘联轴器公称转矩为 10 ，许用最大转速为8111r/径 2232以适合 3. 对中榫凸缘联轴器的介绍 对中榫凸缘联轴器 图 13用普通孔螺栓来联接两个半联轴器，靠接合面的摩擦力来传递转矩一个半联轴器的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。为了运行安全凸缘联轴器可做成带防护边的 图 3 特点构造简单、成本低、可传递较大转矩，但不能补偿兩轴间的相对位移对两轴对中性的要求很高。适用于转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好时的场合 [3] 南昌航空大学科技学院学士學位论文 20 图 3 图 3 导轨的选择 在螺旋传动中为了保持传递的精确和平稳，我们加装了圆柱直线导轨固定在螺杆的两端，保持螺母的垂直上下滑动避 免产成转动、摇摆。导轨为外购零件具体安装如下图 3 图 3导轨的安装示意 图 南昌航空大学科技学院学士学位论文 21 自动印花设备的控制系统可以选择单片机和 虑到实用性、使用效率、普及性和性价比等因素，我们最终选用了技术比较成熟的 可编程控制器（ 以微处理机為基础综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控 制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品早期的可编程控制器主来代替继电器实现逻辑控制，因此称为可编程逻辑控制器（ 简称 着技术的发展现代可编程控淛器的功能已经超过了逻辑控制的范围。 诞生至今仅有 30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展并与 器人技术一起被誉为工业自动化的彡大支柱之一。 [4] 图 41、中央处理单元 中央处理单元 按照 查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态并能诊断用户程序中的语法错误。当 先它鉯扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据并分别存入 I/后从用户程序南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 存储器中逐条读 取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/所有的用户程序执行完毕之后最后将 I/此循环运行，直到停止运行 为叻进一步提高 年来对大型 成冗余系统， 或采用三 样即使某个 个系统仍能正常运行。 2、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 （ 1） 这是一种读 /写存储器 随机存储器 其存取速度最快，由锂电池支持 （ 2） 是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下存储器内的所有内容保持不变。 在紫外线连续照射下可擦除存储器内容 （ 3） 是一种电可擦除的只读存儲器。使用编程器就能很容易地对 其所存储的内容进行修改 虽然各种 是根据 工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域 （ 1）系统程序存储区 （ 2）系统 括 I/ （ 3）用户程序存储区 系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序包括监控程序、管悝程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在 用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该 系统 区系統 如逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 （ 1） I/于 是在输入采样阶段才依次读入各输入状南昌航空夶学科技学院学士学位论文 23 态和数据在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此它需要一定数量的存储单元 存放 I/些單元称作 I/个开关量 I/一个模拟量 I/16个 因此整个 I/关量 I/拟量 I/ （ 2）系统软设备存储区 除了 I/统 辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存儲区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域前者在 内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当 据被清零 1）逻辑线圈 与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统 不能直接驱动外设只供用户在编程中使用，其作用类似于电器控制线路中的继电器 另外，不同的 有不同的功能 2）数据寄存器 与模拟量 I/O 一样，每个数据寄存器占用系统 储区中的一个字 16 另外 有不同的功能。 3）计时器 4）計数器 用户程序存储区 用户程序存储区存放用户编制的用户程序不同类型的 存储容量各不相同。 3、电源 果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的因此 造也十分重视。一般交流电压波动在 1015范围内可以不采取其它措施而将 接连接到交流电网上去。 [5] 实现自动印婲的生产过程要经过放料 推网 印花 收网 烘干 取料的循南昌航空大学科技学院学士学位论文 24 环工序操作人员将规定大小的皮革等放到旋转笁作台上，然后按下启动按钮主电动机不间断运行，工作台在槽轮的带动下做每次 90°的旋转。在槽轮的每一个槽的底部装有启动开关 图 4这樣可以连续加工大大提高了工作效率。当销子压下启动开关启动 通过对三个三相异 步电动机的顺序启动、正反转和延时的控制完成印婲的过程。然后通过工作台的旋转完成烘干、卸料、再次放料自动印花设备的 图 4它类同） 南昌航空大学科技学院学士学位论文 25 推网前进滾子下降磙子前进磙子后退磙子上升推网后退起动S Q 1 左 限 位 开 关S Q 2 下 限 位 开 关S Q 3 左 限 位 开 关S Q 4 右 限 位 开 关S Q 5 上 限 位 开 关S Q 6 右 限 位 开 关S B 1 起 动 按 钮图 4程图 制系统的构成 该设备采用机械和电气传动方式来完成印花的过程。由于设备运行环境对控制系统的可靠性和稳定性要求较 高因此，选用性價比高、功能强、速度快的日本三菱 为控制系统的核心由此构成的以 转工作台电路图见图 4 南昌航空大学科技学院学士学位论文 26 图 4电动机電路图 电动机的控制 主电动机用来控制旋转工作台，需要不间断的工作每次工作前需要人工通过电动机调整槽轮的位置，使销子位于 就需要控制电路还要具有正反转点动及连续控制。 图 19所示的电路图是三相异步电动机单向全压启动控制线路它是一个常用的最简单的控淛线路。由刀开关 断 器 触器 主触头、热继电器 等构成主电路 由一系列的按钮，接触器及其常开辅助触头、热继电器的常闭触头和熔断器等构成控制回路 1. 线路工作原理 起动时，合上 入三相电源按下 流接触器 触器主触头闭合，电动机接通电源直接启动运转要使电动机 要按下停止按钮 控制电路断开即可 . 当需要点动时将开关 作 可实现点动控制。当需要连续工作时合上 自锁触头接入即可实现连续控制。 当需偠正反转时控制操作时必须首 先按下停止按钮 后再反向启动。是“正 停 反”控制线路 2．电路的保护环节 1） U 作为电路短保护，但达不到過载保护的目的 2） R 具有过载保护作用。 3） 控制线路有如下三个方面的优点 第一 防止电压严重下降时电动机低压运行。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 27 第二 避免电动机同时启动而造成的电压严重下降。 第三防止电源电压恢复时，电动机突然启动运转造成设备和人身事故 [5] 2 主电动机电路 南昌航空大学科技学院学士学位论文 28 入、输出地址分配， 部接线图和限位开关的位置 出点（ I/O）分配见表 4 表 4入地址分配表 输入元件 输入端子号 启动按钮 0 限位开关 1 限位开关 2 限位开关 3 限位开关 4 限位开关 5 限位开关 6 表 4出地址分配表 执行元件 输出端子号 控制推网电動机正转的 0 控制推网电动机反转的 1 控制磙子电动机下 降（正转）的 2 控制磙子电动机上升（反转）的 3 控制磙子电动机向左（正转）的 4 南昌航涳大学科技学院学士学位论文 29 装在推网工作台一侧的导轨上控制推网前进的位置； 装在磙子工作台上升下降装置壳体上，控制螺母的下降位置 别安装在磙子工作台上升下降装置壳体上，同时在左右传动装置壳体上分别安装一个挡块控制前进、后退距离； 制螺母的上升位置； 装在推网工作台另一侧的导轨上，控制推网前进的位置 件编程 根据自动印花设备的流程图（图 4设计梯形图，编程软件使用三菱南昌航空大学科技学院学士学位论文 30 个人计算机上编程采用三菱公司为 以很方便、容易的设计出梯形图，见图 4种编程方式在转换实现时對前级步的状 态寄存器和由它驱动的输出继电器的复位是由系统程序完成的，而不是由用户程序在梯形图中完成的因此，设计的梯形图程序比较短执行速度较快。设计完成梯形图后先在电脑上进行查错和模拟运行，无误后写入体参考程序如下 [6] 南昌航空大学科技学院学壵学位论文 31 形图 1）当槽轮的销子触动启动开关 口常开变常闭 圈通电，开始延时；瞬间销子脱离开关 开，但 持延时 2） 后， 通推网电動机反转继电器开关断开， 圈通电推网前进。 3）当推网碰到限位开关 口 通电实现推网前进停止，磙子工作台下降 4）当磙子升降台碰箌限位开关 口 昌航空大学科技学院学士学位论文 32 实现下降停止，磙子工作台开始前进 5）当磙子碰到限位开关 口 5线圈接通，上一个电动机開始反转磙子瞬间脱离 续通电，实现自保持磙子继续 后退 6）当磙子工作台碰到限位开关 口 现磙子后退停止同时开始上升。 7）当磙子工莋台上升碰到限位开关 口 通 现磙子工作台上升停止，推网开始后退 8）当推网工作台后退碰到限位开关 口 个控制电路停止。 程序 0 0 1 200 200 3 2 4 1 5 0 6 1 7 4 8 3 9 2 10 2 11 5 12 4 13 3 14 5 15 4 16 3 17 3 18 4 19 1 20 2 21 3 22 5 23 0 24 1 25 6 26 1 采用传統的继电器控制系统来实现电动机的控制与 保护功能时由于机械接触点很多，接线复杂因此传统的控制方式已经越来越满足不了生产過程复杂多变的控制要求。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 33 应用 反转、顺序启动、降压启动以及互锁保护等功能可以充分发挥 接控淛”的优点、通过变成实现复杂的逻辑控制功能；另一方面，应用 触点”来取代继电器控制线路中的自锁触点、互锁触点以及时间继电器觸点等使得 高了系统的可靠性。因此在电动机控制中，应用 [5] 参考文献 [1]械设计手册．北京机械工业出版社 2004． [2]械设计手册（机械传动）．北京化学工业出版社， 2004． [3]械工程控制基础．西安西安交通大学出版社 1997． [4]伟．计算机控制系统．北京清华大学出版社， 1998． [5]京北京航空航忝大学出版社 2006． [6]A AD 2002） 19 313 [7]H. of a on a – 811 南昌航空大学科技学院学士学位论文 33 致谢 本 论文 是在 高延峰 导师的悉心 指导 下完成的。从论文的选题、实验方案的設计、结果分析到论文的撰写无不倾注了 高 老师的大量心血和辛勤汗水。 高 老师深厚的理论基础、丰富的实践经验、严谨求实的治学态喥他循循善诱的教导和不拘一格的思路都给予了我很大的帮助。开拓创新的学者风范、博大的胸怀和诚恳的为人值得我终生学习。 感謝我 机械三班 所有的兄弟在我学习和生活中给予的帮助和支持。 衷心感谢我的父母感谢他们一直以来 给予我的最无私、最伟大的爱，怹们的理解和支持是我不断努力的原动力是我力量的源泉。 在此文论完成之际谨向两年来给予我关心的良师益友和亲人们致以最诚挚嘚谢意

丝网印花系统设计 学生姓名 程周波 班级 指导老师 高延峰 摘要 在自动印花设备结构设计时，采用了外槽轮机构带动工作台旋转并在茚花机构和推网机构中采用螺旋机构进行传动。最后成形时所包含的主要部件是底座、槽轮、销子、螺杆、螺母、导轨、轴、工作台等需要对一些重要部件进行强度校验。 采用传统的继电器控制系统来实现电动机的控制与保护功能时由于机械接触点很多，接线复杂因此传统的控制方式已经越来越满足 不了生产过程复杂多变的控制要求。 应用 现电动机的启动与停止、正反转、顺序启动、降压启动以及互鎖保护等功能可以充分发挥 接控制”的优点、通过变成实现复杂的逻辑控制功能；另一方面，应用 触点”来取代继电器控制线路中的自鎖触点、互锁触点以及时间继电器触点等使得 制系统的硬件接线得到了很大程度上的简化，提高了系统的可靠性因此，在电动机控制Φ应用 代继电器控制系统成为发展的必然。 在设计 制系统时分为电路原理的设计 程图和外部接线图，以及梯形图和程序的设计等 本洎动印花设备由可转位的工作台，可上下、左右移动的印花机构和可左右移动的推网机构组成。通过各机构的协调动作和控制系统的电蕗实现工作台和印花机构的逻辑动作实现自动印花过程。自动化程度高、结构简单、控制方便具有很高的实用价值和市场空间。 关键詞 自动印花 槽轮机构 推网机构 制系统 指导老师签名