本科畢業論文（設計）題目自動鋪磚機構方案研究作者（二號黑體）學院（二號黑體）專業（二號黑體）學號（二號黑體）指導教師（二號黑體）二〇年月日（填寫時間要用中文）第1章緒論1.1課題的來源與研究的目的和意義隨著人類社會的飛速發展,居民的娛樂和消費要求不斷提高,城市精神文明建設也越來越得到世界各國的重視。因而,像廣場、商業街和大型超市這些娛樂或消費場所,都在大力的建設當中。據統計,像建設一個50000平方米左右的大型廣場,需要鋪設的地磚數量就多達128888塊,數量之多超乎人們的想象。如何高效率、高質量的鋪設地磚,便成為了一個具有研究價值的課題。2008年,許玉彬等人提出了“一種地面磚自動鋪磚機”設計方案,利用滑動的雙軌道來實現鋪磚機的平動,磚塊通過傾斜的皮帶從上運至地面,再用壓頭進行壓實。2010年,荷蘭發明了一種名為Tiger-Stone的自動鋪路機,它與一輛小型伸縮臂式鏟車合作進行鋪設工作,磚塊由于重力自動碼放在一起,施工時需要工作人員將磚塊裝進裝料槽。2011年王懷成等人提出了一種“智能鋪磚機”設計方案,先用傳感技術進行三維定位,再利用帶吸盤的機械手臂將磚塊放到特定的位置。然而,目前鋪磚的主要方式依然為人工鋪設,人工鋪磚存在著效率低、成本高、質量差等問題。針對目前現狀,我們提出一種智能高效鋪磚機的設計方案,并對重要部件進行相關仿真分析。機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。機械產品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調整、操作、維護、修理和改造各產業所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產品在長期使用中的可靠性和經濟性。研究機械產品在制造過程中，尤其是在使用中所產生的環境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產業可分為農業機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發、設計、制造、運用等過程中都要經過幾個工作性質不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統，如機械科研、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。這些按不同方面分成的多種分支學科系統互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內燃機、燃氣輪機，以及與按行業分的中心電站設備、工業動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續出現了專業化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業化是必不可少的。但是過度的專業化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統觀和統籌稍大規模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協同工作時配合協調困難，也不利于繼續自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業領域，合并分化過細的專業。械工程以增加生產、提高勞動生產率、提高生產的經濟性為目標來研制和發展新的機械產品。在未來的時代，新產品的研制將以降低資源消耗，發展潔凈的再生能源，治理、減輕以至消除環境污染作為超經濟的目標任務。人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經系統的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發展。19世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程，19世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入20世紀，隨著機械工程技術的發展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續出現了專業化的分支學科。這種分解的趨勢在20世紀中期，即在第二次世界大戰結束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業化是必不可少的。但是過度的專業化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統觀和統籌稍大規模的工程的全貌和全局，并且縮小技術交流的范圍，阻礙新技術的出現和技術整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協同工作時配合協調困難，也不利于繼續自學提高。因此自20世紀中、后期開始，又出現了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業領域，合并分化過細的專業。綜合-專業分化-再綜合的反復循環，是知識發展的合理的和必經的過程。不同專業的專家們各具有精湛的專業知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協同工作的有力集體。綜合與專業是多層次的。在機械工程內部有綜合與專業的矛盾；在全面的工程技術中也同樣有綜合和專業問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術，也有處于更高一層、更宏觀的綜合與專業問題。1.2本課題研究的內容SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術副總裁與CV公司的副總裁發起，總部位于馬薩諸州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內。當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體模型設計系統。從1995年推出第一套SolidWorks三維機械設計軟件至今已經擁有位于全球的辦事處，并經由300家經銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產品。1997年，Solidworks被法國達索（DassaultSystemes）公司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統。由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創新，公司也獲得了很多榮譽。該系統在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統評比第一名。從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎。其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業雜志CADENCE連續4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩定和創新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創造了CAD行業的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續獨立運作，成為CAD行業一家高素質的專業化公司。SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業中最具競爭力的CAD產品。由于使用了WindowsOLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術。SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。據世界上著名的人才招聘網站檢索，與其它3DCAD軟件相比，SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用SolidWorks三維軟件，越來越多的企業需要SolidWorks人才。Solidworks軟件功能強大，易于操作，界面人性化，技術創新，組件繁多是SolidWorks的五大特點。使得SolidWorks三維軟件成為目前全球領先的三維CAD解決方案。SolidWorks在設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產品質量。在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統，同時對每個工程師和設計者，乃至整個機械行業提供了良好的發展基礎。SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發的三維CAD系統，由于技術創新符合CAD技術的發展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產業中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數十乃至數百項的技術創新，公司也獲得了很多榮譽。該系統在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統評比第一名；從1995年至今，已經累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業雜志CADENCE連續4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩定和創新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產品快速、高效地投向了市場。由于SolidWorks出色的技術和市場表現，不僅成為CAD行業的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創造了CAD行業的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續獨立運作，成為CAD行業一家高素質的專業化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業中最具競爭力的CAD產品。由于使用了WindowsOLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。據世界上著名的人才網站檢索，與其它3DCAD系統相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總和還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業雇傭SolidWorks人才。據統計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內的著名大學已經把SolidWorks列為制造專業的必修課，國內的一些大學（教育機構）如哈爾濱工業大學、清華大學、浙江工業大學、浙江大學、華中科技大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、武漢理工大學等也在應用SolidWorks進行教學。Solidworks軟件功能強大，組件繁多。Solidworks有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，這使得SolidWorks成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產品質量。SolidWorks不僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。SolidWorks在現今社會階段逐漸廣泛應用，并且SolidWorks公司對中國市場重點開發，日后SolidWorks應用將會更加完善，更加普遍。通過前文對SolidWorks的深入了解后，往后會對SolidWorks進行個別應用的分析，如建模，裝配，工程圖，力學分析等。第13422章鋪磚機方案的設計2.1方案一的設計本實用新型涉及一種綠化帶鋪磚機，包括牽引裝置、鋪設裝置和固定裝置，鋪設裝置安裝在牽引裝置的后側，固定裝置安裝在牽引裝置的左前部。利用牽引裝置實現整體的前進，進而帶動鋪設裝置和固定裝置沿著規定的軌跡運動，利用鋪設裝置以實現對磚的自動鋪設，利用固定裝置對鋪設好的磚進行固定，從而可實現對磚的成型鋪設，提高了鋪設的效率，降低了工人的勞動強度，縮短了工時。本實用新型具有結構設計合理、方便使用和自動化程度高等優點，能實現自動鋪磚和對磚進行固定，實現對磚的成型鋪設，提高了鋪設的效率，降低了工人的勞動強度，縮短了工時。圖2.1a立體圖圖2.1b主視圖圖2.1c俯視圖圖2.1d左視圖綠化帶鋪磚機，包括牽引裝置、鋪設裝置和固定裝置，其特征在于:所述鋪設裝置安裝在牽引裝置的后側，所述固定裝置安裝在牽引裝置的左前部;所述牽引裝置包括方管架(1)和輪毅電機(2)，所述方管架(1)包括前橫架(101)、巾橫架(102)、后橫架(103)、兩個長支撐架(104)、兩個短支撐架(105)、跨板(8)和方形固定板(18)，所述兩個長支撐架(104)垂直連接在中橫架(102)的右部以及后橫架(103)的右部，所述兩個短支撐架(105)垂直連接在中橫架(102)的中部以及后橫架(103)的中部，所述輪毅電機(2)兩兩對稱安裝在方管架(1)下側，所述跨板(8)連接在中橫架(102)和后橫架(103)之間，所述方形固定板(18)連接在前橫架(101)的左部和中橫架(102)的左部之間;所述鋪設裝置包括皮帶一(3)、皮輪一(15)、皮輪二(10)、兩個限位板(6)、氣缸(7)和壓輪(16)，所述皮輪一(15)安裝在兩個長支撐架(104)之間，所述皮輪二(10)安裝在兩個短支撐架(105)之間，所述皮帶一(3)右端纏繞在皮輪一(15)上，皮帶一(3)左端纏繞在皮輪二(10)上，所述皮帶一(3)上前后邊緣位置上沿著皮帶一(3)的長度方向均與內的設有隔位塊(4)，所述兩個限位板(6)分別對應安裝在中橫架(102)左下部、后橫架(103)左下部，所述兩個限位板(6)呈V字形布置，所述氣缸(7)安裝在跨板(8)的中上部，所述壓輪(16)安裝在氣缸(7)的下端，且所述壓輪(16)位于跨板(8)的正下方;所述固定裝置包括載料倉(5)、電動機(11)、帶輪一(17)、皮帶二(14)、帶輪二(12),排料管道(13)、漆料板(9)，所述載料倉(5)安裝在方形固定板(18)上表面上，所述載料倉(5)包括上料盒(5a)、下料盒(5b)和攪拌盒(5c)，所述攪拌盒(5c)呈圓錐狀，所述攪拌盒(5c)內同軸裝有旋轉軸(5e)，旋轉軸(5e)外部環繞有螺旋攪拌葉片(5d)，所述漆料板(9)安裝在中橫架(102)左側面上，所述排料管道(13)前上端與攪拌盒(5c)軸向相連，排料管道(13)后下端位于漆料板(9)右側，所述電動機(11)安裝在方形固定板(18)的下表面上，所述帶輪一(17)與電動機(11)相連，所述帶輪二(12)與旋轉軸(5e)相連，皮帶二(14)左端纏繞在帶輪一(17)上，所述皮帶二(14)右端纏繞在帶輪二(12)上。2.2方案二的設計本設計是一種自動高效鋪磚機，包括分別設置于機體兩端的傳動機構和機體框架，從傳動機構到機體框架之間依次設有刷漿機構、用于抓取磚塊的翻轉抓取機構和提升機構，機體底部安裝有推擠機構和磚塊壓實機構，所述傳動機構中包括驅動電機和轉向機構;所述提升機構帶動翻轉抓取機構升降。本實用新型通過提升機構、翻轉抓取機構、刷漿機構和推擠機構的相互配合使用，可完成取磚、刷漿、翻轉、放磚和壓實等多道工序，本實用新型結構簡單、操作方便，鋪磚類型豐富，鋪設效率高，磚塊鋪設質量高，適應性強，能夠廣泛應用于各建設場所。圖2.2a總體布置圖圖2.2b總體布置圖的俯視圖1.一種自動高效鋪磚機，其特征在于:包括分別設置于機體兩端的傳動機構和機體框架(2)，從傳動機構到機體框架(2)之間依次設有刷漿機構(7)、用于抓取磚塊的翻轉抓取機構(4)和提升機構(3)，機體底部安裝有推擠機構(1)和磚塊壓實機構，所述傳動機構中包括驅動電機和轉向機構(5);所述提升機構(3)帶動翻轉抓取機構(4)升降。2.根據權利要求1所述的自動高效鋪磚機，其特征在于:所述轉向機構(5)包括轉向輪C5W、轉向軸(57)和方向盤(58);所述方向盤(58)安裝在轉向軸(57)的頂端，轉向軸(57)的另一端依次連接有轉向部分固定架(53)和轉向主動板(56}，所述轉向部分固定架(53)呈倒U型，轉向部分固定架(53)的橫桿兩端均向下設有轉向輪支架(52}，轉向輪支架(52)上安裝有轉向中間板(55)、轉向從動板(54)和轉向輪(5W，兩轉向中間板(55)向內連接于轉向主動板(56)。3.根據權利要求1所述的自動高效鋪磚機，其特征在于:所述翻轉抓取機構(4)包括翻轉固定板(4W),翻轉板固定懸臂(42)和翻轉板(43);所述翻轉板(43)下方通過若干翻轉板固定懸臂(42)固定于翻轉固定板(4W,翻轉板(43)一側設有至少兩個抓取塊(46}，抓取塊(46)下端連接于抓取導軌(45)的頂端，抓取導軌(45)的另一端連接有抓取塊固定座(44),抓取塊固定座(44)設有直線電機。4.根據權利要求1或3所述的白動高效鋪磚機，其特征在于:所述翻轉抓取機構(4)與提升機構(3)相連接，所述提升機構(3)包括提升電機和用于感知磚塊位置的傳感器。5.根據權利要求1所述的自動高效鋪磚機，其特征在于:所述推擠機構(1)包括主動推桿(11)和從動推桿(12)，所述主動推桿(11)上設有提升塊(15)，從動推桿(12)上設有與提升塊(15)相適配的從動提升輪(14)，在主動推桿(11)與從動推桿(12)之間設有導向桿(13)。6.根據權利要求1至5任一項所述的自動高效鋪磚機，其特征在于:所述機體底部設有驅動輪(6)。2.3方案三的設計本方案的自動鋪磚機包括機體，機體底部設置有移動輪，機體的前部設置有鋪磚斜軌，后部設置有自動碼磚裝置，自動碼磚裝置下游連接活動磚臺，活動磚臺上設置有固定磚臺，機體上設置有用于帶動活動磚臺上升至鋪磚斜軌頂部的升降裝置，機體上設置有用于控制活動磚臺與鋪磚斜軌角度的頂升裝置，本實用新型能夠替代人工碼磚和鋪磚的過程，結構合理，易于安裝，降低勞動力，在很大程度上解放了勞動力，降低成本，實現自動化。圖2.3a結構示意圖;圖2.3b側視圖1、機體;2、移動輪;3,鋪磚斜軌;4、擋板;5、正反牙滾珠絲杠滑臺;6、側面絲杠螺母副;7、固定磚臺;8、軸承座;9、頂升裝置;10、后面絲杠螺母副;11、活動磚臺;12,滑塊;13、自動碼磚裝置;14、傳送帶1一種自動鋪磚機，其特征在于，包括機體(1)，機體(1)底部設置有移動輪(2)，機體(1)的前部設置有鋪磚斜軌(3)，后部設置有自動碼磚裝置(13)，自動碼磚裝置(13)下游連接活動磚臺(11)，活動磚臺(11)上設置有固定磚臺(7)，機體(1)上設置有用于帶動活動磚臺(11)上升至鋪磚斜軌(3)頂部的升降裝置，機體(1)上設置有用于控制活動磚臺(11)與鋪磚斜軌(3)角度的頂升裝置(9)。2.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述鋪磚斜軌(3)上設置有兩個擋板(4)。3.根據權利要求2所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述鋪磚斜軌(3)上設置有用于調整擋板((4)間距的正反牙滾珠絲杠滑臺(5)。4.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述自動碼磚裝置(13)通過傳送帶(14)連接活動磚臺(11)。5.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述升降裝置包括固定在機體(1)兩側的側面絲桿螺母副((6)，側面絲桿螺母副((6)上設置有滑塊(12)，滑塊(12)與固定磚臺(7)連接，側面絲桿螺母副((6)通過電機帶動旋轉。6.根據權利要求5所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述側面絲桿螺母副(6)通過軸承座((8)固定在機體(1)上。7.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機，其特征在于，所述機體(1)后部設置有后面絲桿螺母副(10)，頂升裝置((9)設置在后面絲桿螺母副(10)上。2.4方案四的設計本自動鋪磚機方案，包括相連的車頭和車架，車架下側安裝若干個輪胎;車架上從前往后依次安裝有料筒和磚箱，車架下側安裝有與料筒相連的泥料送料裝置以及與磚箱相連的送磚裝置，送磚裝置和鋪磚裝置相連;車架下側還安裝有壓實裝置。本實用新型在車架下設置輪胎，形成輪式行走系統，通過輪胎前進，結構簡單且輪胎較窄不會對地面造成較大的碾壓，方便自動鋪磚機在較窄的道路上進行鋪磚作業;通過設置泥料送料裝置進行鋪泥，通過送磚裝置和鋪磚裝置進行鋪磚，通過壓實裝置對鋪好的磚進行壓實，且三個部分依次從前往后設置，可以依次實現鋪泥、鋪磚和壓實三個連續的工作，實現自動化并且鋪磚效率提高。圖2.4a結構示意圖圖2.4b剖視圖1一種自動鋪磚機系統，其特征在于:包括相連的車頭(7)和車架(40)，車架(40)下側安裝若干個輪胎④;車架(40)上從前往后依次安裝有料筒(1)和磚箱(2)，車架(40)下側安裝有與料筒(1)相連的泥料送料裝置以及與磚箱(2)相連的送磚裝置，送磚裝置和鋪磚裝置相連;車架(40)后端下側還安裝有壓實裝置。2.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:泥料送料裝置包括依次與料筒(1)相連的活塞缸(17)和輸料管(18)，活塞缸(17)內設置有活塞(16)，活塞(16)通過曲柄(15)連接在帶輪(12)上，帶輪(12)安裝在帶輪支架(13)上，帶輪(12)通過V帶(11)連接第一電機(10)，帶輪支架(13)和第一電機(10)均安裝在車架(40)上。3.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:輸料管(18)的料嘴處設置有用于控制料嘴開放以及開口大小的圓盤。4.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:車架(40)下側安裝有刮料板(19)，刮料板(19)位于泥料送料裝置和鋪磚裝置之間。5.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:送磚裝置包括設置在磚箱(2)下側的輸送帶(21)，磚箱(2)的底部開口且設置有位于輸送帶(21)上方的斜板;輸送帶(21)通過兩根第一橫軸(20)連接在車架(40)下側，其中一根第一橫軸(20)通過第一平帶(35)與第二電機(36)相連。6.根據權利要求5所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:輸送帶(21)上均勻設置有若干個卡板;第一橫軸(20)連接在輸送帶支架(25)上，輸送帶支架(25)固定在車架(40)下側。7.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:鋪磚裝置包括在車架(40)上方設置的滑槽(3)，滑槽(3)上連接第二橫軸(26)，第二橫軸(26)一端連接齒條(27)，齒條(27)與第一步進電機(28)相連接;第二橫軸(26)上設置若干個U形板(39)，每個U形板(39)均固定安裝第二步進電機(29)和第三步進電機(30)，第二步進電機(29)通過支架繩(33)連接抓手支架(32)，第三步進電機(30)通過抓手繩(34)連接抓手(31)。8.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:送磚裝置和鋪磚裝置均為兩個，且對稱設置。9.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:壓實裝置包括設置在車架(40)下側的凸輪支架(6)，凸輪支架(6)內從上往下安裝有凸輪(22)、矩形板(38)和彈簧(5)，凸輪(22)通過第二平帶(24)與最后側輪胎(4)的輪軸(37)相連接;矩形板(38)與第三橫軸相連，第三橫軸下側安裝有橡膠錘(23)，在凸輪(22)處于最低位置時，彈簧(5)處于壓縮狀態，且橡膠錘(23)接地。10.根據權利要求1所述的一種自動鋪磚機系統，其特征在于:料筒(1)的四周通過四個料筒支腿(8)固定在車架(40)上。2.5方案五的設計本方案的自動鋪磚機包括固定軌道、活動軌道、撤灰機構、鋪磚機構及壓磚機構：活動軌道位于固定軌道上方且水平垂直：撒灰機構、鋪磚機構、壓磚機構的殼體上設有與活動軌道配合的平移裝置：撒灰機構的儲灰箱出灰口設有開關、灰料刮平板：鋪磚機構的輸送帶表面均布垂直設有多個掛磚擋板：殼體頂面上設有地面磚入口、送磚機構：壓磚機構包括位于壓桿、固裝在壓桿底端的壓墊、壓桿驅動裝置：活動軌道上設有卷揚機，卷揚機拉繩的兩端分別連接殼體的前后端；還包括一個控制帶輯驅動裝置與卷揚機同步工作、控制壓桿驅動裝置與卷揚機交替工作的電氣控制裝置。它代替人士鋪設地面磚，提高工作效率，降低勞動強度且鋪設后的地面磚整齊、平整。圖2.5a結構示意圖圖2.5b撒灰機構、鋪磚機構、壓磚機構的結構示意圖圖2.5cI處放大圖圖2.5d（2.5c）A-A視圖圖2.5e2.5d）B-B視圖1、一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：包括兩條平行設置的直線型固定軌道、兩條平行設置的直線型活動軌道，活動軌道位于固定軌道上方且與之水平垂直，活動軌道的底部設有與固定軌道滑動配合或滾動配合的平移裝置；還包括撒灰機構、鋪磚機構及壓磚機構：撒灰機構、鋪磚機構、壓磚機構設置在一個殼體內，該殼體位于活動軌道上方且底部設有與所述活動軌道滑動配合或滾動配合的平移裝置：撒灰機構包括儲灰箱：儲灰箱頂部設有加料口，底部設有出灰口，出灰口上設有開關及灰料刮平板：鋪磚機構設置在儲灰箱的后方，包括輸送帶、帶輾、帶輾驅動裝置，一個帶輾設置在殼體的上方，另一個帶輾位于其后下方設置在殼體底部，帶輾驅動裝置設置在殼體上：輸送帶表面均布垂直設有多個掛磚擋板，且掛磚擋板的高度小于地面磚的厚度，相鄰掛磚擋板的間距大于地面磚的邊長；與輸送帶相對應在殼體頂面上設有地面磚入口，輸送帶表面與地面磚入口邊沿之間的距離小于兩塊地面磚的厚度：殼體上方設有往地面磚入口處輸送地面磚的送磚機構：所述壓磚機構位于鋪磚機構的后方，包括位于殼體內的可縱向移動的壓桿、固裝在壓桿底端的壓墊、壓桿驅動裝置：活動軌道上設有一卷揚機，卷揚機拉繩的兩端分別連接所述殼體的前端、后端：還包括一個控制帶轆驅動裝置與卷揚機同步工作、控制壓桿驅動裝置與卷揚機交替工作的電氣控制裝置。2、根據權利要求l所述的一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：所述送磚機構包括位于殼體上方的推磚擋板、驅動推磚擋板前后移動的驅動裝置；該驅動裝置為彈簧，彈簧一端連接在推磚擋板上，另一端固接在殼體上。3、根據權利要求l或2所述的一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：所述殼體包括上殼體和下殼體，下殼體與所述活動軌道之間設置滑動配合或滾動配合的平移裝置：所述的上殼體與下殼體之間設有一可使上殼體轉動的轉軸，該轉軸設置在下殼體的中心處：上殼體、下殼體之間設有限位插銷。4、根據權利要求3所述的一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：所述殼體前端設有行程控制開關，活動軌道的兩端設有與該行程控制開關對應配合的觸點。5、根據權利要求4所述的一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：殼體內在壓墊的上方固設有控制壓墊向下運動的下行開關、在壓墊的下方固設有控制壓墊向上運動的上行開關。6、根據權利要求1所述的一種地面磚自動鋪磚機，其特征是：所述輸送帶的末端下方設有可撒灰漿的轉轆，轉輯安裝在上殼體上：上殼體外側固裝有灰漿儲存桶，灰漿儲存桶上連接有出漿軟管，出漿軟管的出漿端位于轉輯的上方。第3章自動鋪磚機構的設計3.1總體思路圖3.1本次設計的三維圖通過滾子裝置將鋪磚路段整平，通過推磚升降裝置的上下移動，并通過磚塊移動裝置前后移動實現了將轉庫里擺好的行道磚自動移動到需要的鋪行道磚地方的裝置，減少了人工勞動力；通過震平裝置的壓板與震動電動機相配合，將鋪好的行道磚壓平。所述滾動鋪磚裝置包括滾動鋪磚裝置同步帶、滾動鋪磚裝置齒輪、滾動鋪磚裝置滾動軸、滾動鋪磚裝置滾動軸帶輪、滾動鋪磚裝置皮帶、滾動鋪磚裝置電動機帶輪、滾動鋪磚裝置電動機和滾動鋪磚裝置主支撐架，所述滾動鋪磚裝置主支撐架上開有圓孔，所述圓孔上安裝有滾動鋪磚裝置滾動軸，所述滾動鋪磚裝置滾動軸上安裝有滾動鋪磚裝置齒輪，所述滾動鋪磚裝置齒輪與滾動鋪磚裝置同步帶相嚙合，所述滾動鋪磚裝置滾動軸上安裝有滾動鋪磚裝置滾動軸帶輪，所述滾動鋪磚裝置滾動軸帶輪通過滾動鋪磚裝置皮帶與滾動鋪磚裝置電動機帶輪固定連接，所述滾動鋪磚裝置電動機帶輪與滾動鋪磚裝置電動機固定連接，所述滾動鋪磚裝置電動機與滾動鋪磚裝置主支撐架固定連接。3.2行走機構的設計3.2.1行走機構的設計①確定行走機構履帶的外形尺寸同時總體方案中已經確定采用3組履帶，相對來說比較狹??；所以行走機構尺寸不能太大。關于轉彎的功能，它能轉多少大于150度的角，轉大概ф200mm的轉彎半徑.首先，確定履帶的寬度。由于履帶的寬度較小，那么它的工作所提供的驅動力就會減小；而其寬度太大時，所受到的阻力就會很大。通過作圖的方法，取履帶的寬度為：=150mm。其次，確定履帶的長度。履帶的長度越長其轉彎的靈活性就會受到影響。所以，履帶的長度不能太長。所以其長度L為：L=580mm。最后，確定履帶的高度。履帶的高度受到管道直徑的限制，同時還受到撐開桿組的影響；由于撐開桿組要能在φ=700mm—1000mm范圍內變化，所以桿長要達到給定的范圍。通過對撐開桿組的設計，后最終確定高度H=175mm。②確定行走機構的結構由于外形尺寸的限制，電機內置在履帶組中，同時采用錐齒輪來換向，最后驅動履帶輪。其結構圖如下圖所示：=150mmL=580mmH=175mm結構總圖1—軸012—電機3—小錐齒輪4—驅動帶輪5—軸026—直齒輪017—直齒輪028—軸039—大錐齒輪10—從動帶輪③確定行走機構中的履帶輪和履帶輪采用同步帶的結構來設計履帶。以下是同步帶傳動的優點：適用于兩軸中心距較大傳動，承載能力較大。帶具有良好的彈性，可以緩沖、吸振，傳動平穩，噪聲小。結構簡單，制造和維護較為方便，價格低廉。首先，確定同步帶的主要參數：（查機械設計手冊13-42）齒形：梯形齒距制式：模數制型號：m7節距：=21.991mm其次，設計帶輪：（查機械設計手冊13-50）(1)初選帶輪的次數：；⑵選擇切削帶輪齒形的刀具類型—切出直線齒廓的特別刀具；⑶齒槽角：2φ=2β=40°；⑷節距:=πm=mm；⑸節圓直徑:；⑹模數：；⑺齒側間隙：；=21.991mm2φ=40°⑻名義徑向間隙：；⑼徑向間隙：；⑽外圓直徑：mm（其中δ=1.750）；⑾外圓齒距：；⑿外圓齒槽寬：；⒀齒槽深：；⒁齒槽底寬：；⒂齒根圓角半徑：；⒃；最后，設計履帶：（查機械設計手冊13-43）由于采用同步帶的結構來設計履帶，同時履帶用于特殊的工作環境，所以不能完全采用同步帶的參數，根據具體的結構尺寸設計履帶。⑴節距：=21.991；⑵齒形角：2β=40°；⑶齒根厚：σ=10.06；⑷齒高：=4.2；⑸帶高：；⑹齒頂厚：；⑺節頂距：δ=1.750；⑻帶寬：；=116.5mm=21.529mm=11.06mm=8.036=21.9912β=40°σ=10.06=4.2δ=1.750④確定大小錐齒輪參數整個行走裝置里，錐齒輪的主要作用換向，傳遞動力。同時考慮到其完全在行走裝置內部，尺寸受到限制。根據以上的因素，設計大小錐齒輪的具體參數。根據總體結構設計圖，采用軸交角。齒輪類型為：直齒錐齒輪、齒形制為GB/T12369—1990,齒形角為20°、齒頂高系數=1、頂隙系數。（查機械設計手冊14-200）大錐齒輪的次數;小錐齒輪的次數。大小錐齒輪的具體參數分別如下：（查機械設計手冊14-201）大錐齒輪：⑴法向模數：；⑵齒數：；⑶法向齒形角：⑷分度圓直徑：⑸分度圓錐角：⑹齒頂圓直徑：=75+2×1×2.5×=78.044mm⑺齒根圓直徑：大錐齒輪：78.044mm71.347mm⑻錐距：==47.253mm⑼齒頂角：==3°1′43″⑽齒根角：==3°47′1″⑾頂圓錐角：=+3°1′43″=55°33′9″⑿根圓錐角：=-3°47′1″=48°44′25″⒀齒寬：b=25mm47.253mmb=25mm小錐齒輪：⑴法向模數：；⑵齒數：；⑶法向齒形角：⑷分度圓直徑：⑸分度圓錐角：⑹齒頂圓直徑：=57.5+2×1×2.5×=61.467mm⑺齒根圓直徑：=57.5-2×（1+0.2）×2.5×=52.54mm⑻錐距：==47.253mm⑼齒頂角：==3°1′43″小錐齒輪：57.5mm=61.467mm=52.54mm47.253mm⑽齒根角：==3°47′1″⑾頂圓錐角：=+3°1′43″=⑿根圓錐角：=-3°47′1″=⒀齒寬：b=25mm⑤確定直齒輪的參數在整個行走裝置中，直齒輪的作用，主要是傳遞動力。根據行走機構的結構和尺寸限制，同時為了減少零件的個數和降低成本，才用兩個完全相同的直齒輪，齒頂高系數=1、頂隙系數。齒數z=40，模數。其具體參數如下：⑴分度圓直徑：⑵齒頂高：⑶齒根高：=3.125b=25mm=100mm=2.5=3.125⑷全齒高：=2.5+3.125=5.625⑸齒頂圓直徑：=100+2×2.5=105mm⑹齒根圓直徑：=100-2×3.125=93.75mm⑺齒厚：⑻齒根寬：⑼中心距：⑽頂隙：3.2.2大小錐齒輪的設計和校核⑴選擇齒輪的類型,精度等級,材料和齒數選擇直齒圓錐齒輪8級精度齒輪,軟齒面小齒輪的材料為40Cr，調制處理，硬度為280HBS；大齒輪的材料為45鋼，調制處理HBS。初選小齒輪的齒數；大齒輪的齒數為。⑵按齒面接觸疲勞強度設計計算根據軸承布置方式和載荷的沖擊情況，取K=1.8。查附錄2（機械設計、機械設計基礎課程設計）得小齒輪的接觸疲勞極限為： 大齒輪的接觸疲勞極限為：計算接觸疲勞許用應力： ③計算小齒輪的分度圓直徑=195.153.856mm其中=36.1N.m⑶按齒根彎曲疲勞強度設計計算①計算當量齒數并查取齒形系數，兩齒輪的分度圓錐角分別為：當量齒數為：查附錄2得：由附錄2得，小齒輪的彎曲疲勞極限為：大齒輪的彎曲疲勞極限為：53.856mm=36.1N.m=計算彎曲疲勞許用應力： 大齒輪數值大，代入計算計算：==2.1635取m=2.5則：取，?。诲F距為：=47.253mm分度圓直徑為：分度圓錐角為：，2.1635⑧齒寬：b=25mm3.2.3軸Ⅰ的設計和校核按扭轉強度條件，初步估計軸徑：其中=110，查機械設計（P362）表15-3可得。代入上面得值，計算可得：由于軸上有一鍵槽，所以：，取軸的最小直徑為：d=20mm。2.軸的結構簡圖如下：3.按彎扭合成強度進行強度校核①做出軸的計算簡圖軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。根據結構尺寸，做出其受力簡圖如下圖所示：b=25mmd=20mm。②校核所需要的基本參數計算齒輪的嚙合力：A:直齒輪的齒輪嚙合力齒輪圓周力：=685.9N直齒輪：685.9N2.齒輪徑向力：B:錐齒輪的齒輪嚙合力齒輪圓周力：=914.533N齒輪徑向力：=202.634N齒輪軸向力：==264.078N求水平面的支反力和做出彎矩圖:1.其受力分析圖如下圖所示:錐齒輪：=914.533N=202.634N=264.078N2.對A點求矩：則有：=372.848N3.對B點求矩：則有： ==-144.216N根據上面的計算結果，畫出彎矩圖。=372.848N求垂直面內的支反力，并作出彎矩圖受力分析如圖所示：2.對A點求矩：則有：（其中）=-8.590N對D點求矩：則有：=-8.590N=-38.423N做出對應彎矩圖⑥求支反力=149.246N=312.965N⑦合成彎矩圖=2889.432N=25774.198N=23238.956N⑧根據已知條件，做出扭矩⑨校核危險截面綜上所知，C面為危險截面：(其中，由于扭轉切應力為脈動循環變應力，所以取，T=36100) =31767.982(其中=1251.74)C截面圖=，軸滿足要求。(其中=55查機械設計基礎教程P261-表11-13得)下頁附：彎矩圖1251.743.2.4鍵的校核在整個設計過程中，由于平鍵的制作方便，同時經濟性比較好，所以能采用平鍵的情況下，都采用平鍵。平鍵的主要失效形式為工作面被壓潰；嚴重過載時，可能出現鍵被剪斷。所以，通常情況下只按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算。由于在軸01上的鍵825其結構尺寸最小，受力較大。在這里就只校核該鍵，其余可以不予與校核。普通平鍵的強度條件： 其中 T傳遞扭矩：；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度：鍵的工作長度，圓頭平鍵為：軸的直徑=42.47由于鍵的材料為45，同時其載荷性質為輕微沖擊，查機械設計（P-106）表6-2可得： 所以，鍵滿足要求。3.3機械手升降機構升降系統完成零件支撐及運動的功能，它帶動托板上下移動。采用步進電機驅動，精密滾珠絲杠傳動及精密導軌導向結構。驅動電機采用混合式步進電機，配合細分驅動電路，與滾珠絲杠直接聯接實現高分辨率驅動，省去了中間齒輪級傳動，既減小了尺寸又減小了傳動誤差。3.3.1設計參數系統分辨率由靜止到最大快進速度過度時間11ms～13ms工作臺行程300mm最大快進速度m/s定位精度3.3.2方案的分析、比較、論證1、升降系統的總體方案設計應考慮因素A．工作臺應具有沿升降往復運動、暫停等功能，因此數控控制系統采用連續控制系統。B．在保證一定加工性能的前提下，結構應簡單，以求降低成本。因此進給伺服統采用步進電機開環控制系統。C．為了保證進給伺服系統的傳動精度和平穩性，選用摩擦小、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應有預緊裝置，以提高傳動剛度和消除間隙。D．為減少導軌的摩擦阻力，選用滾動直線導軌。2、進給伺服系統總體方案方框圖Z向微Z向微機驅動器功率放大步進電機圖3.1進給伺服系統總體方案方框圖3.3.3脈沖當量和傳動比的確定1脈沖當量的確定脈沖當量即系統分辨率。本設計中，＝2傳動比的確定當＝1時，可使步進電機直接與絲杠聯接，有利于簡化結構，提高精度。因此本設計中?。?。3確定步進電機步距角根據公式(3.1)其中為傳動比，為電機步距角，為滾珠絲杠導程，為脈沖當量。因為＝1，＝0.001mm，現取＝4mm，可得＝0.09o。由于其步距角很小，所以將采用有細分電路的驅動結構。3.3.4絲杠的選型及計算1計算絲杠受力由于工作臺質量較小，且只承擔傳動作用，不承受任何切削力，故本設計中只考慮導軌摩擦力和系統加減速時的慣性力。1、移動件及最大成型件重量的計算根據摩擦力計算公式：G=mg(3.2)移動部件質量=10kg最大成型件重量=10kg=20×9.8=196N2、工作臺慣性力的計算取平均加速時間t=12ms,由于系統最大移動速度=，經計算得，系統加速度a===20×1.4=28N3.3.5滾珠絲杠螺母副的選型和校核由于轉速較大，滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據其使用壽命選擇絲杠的基本尺寸并較核其承載能力是否超過額定動載荷。1、最大工作載荷的計算本設計中，工作臺最大載荷應該是導軌摩擦力與加減速慣性力的總和所以，2、最大動載荷的計算和主要尺寸的初選滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算：(3.3)式中：F—滾珠絲杠副的軸向負荷（N）--影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數；為溫度系數工作溫度小于125，=0.95為硬度系數硬度大于58HRC，=1.0為精度系數精度等級取三級，=1.0為負荷性質系數無沖擊平穩運轉，=1.1為可靠性系數可靠度98%，=0.33--滾珠絲杠副的額定動負荷（N）--滾珠絲杠副的計算動負荷（N）--各類機械所用的滾珠絲杠的推薦壽命,取15000h--壽命系數,--轉速系數，經計算得：C=8122N查《機電一體化系統設計手冊》P770,本設計選內循環浮動返回器雙螺母墊片預緊滾珠絲杠副FFZ3204,其參數如下：選取絲杠精度等級為一級。3、傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率為(3.4)式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數＝0.003～0.005,其摩擦角約等于。所以，4、定位精度驗算滾珠絲杠副的軸向剛度會影響進給系統的定位精度和運動平穩性。由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應大于機床定位精度的一半。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設計合理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠絲杠支承的剛度設計得好，軸承的軸向接觸變形在此也可以不予考慮。A．絲杠的拉壓變形量滾珠絲杠應計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為(3.5)式中：為在工作載荷作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量（mm）；為絲杠的工作載荷(N)；為滾珠絲杠在支承間的受力長度(mm)；E為材料彈性模量，對鋼E＝20.6×104MPa；A為滾珠絲杠按內徑確定的截面積（mm2）；“＋”號用于拉伸，“—”號用于壓縮。根據滾珠直徑DW＝3mm，其中，為絲杠公稱直徑。為絲杠底徑。取絲杠長度L＝420mm。所以，B．絲杠與螺母間的接觸變形量該變形量與滾珠列、圈數有關，即與滾珠總數量有關，與滾珠絲杠長度無關。其計算公式：(3.6)式中：為滾珠絲杠的工作載荷（N）；為絲杠副的接觸剛度,查表取=580N/所以，絲杠的總的變形量應小于允許的變形量。一般不應大于機床進給系統規定的定位精度值的一半。因為：取絲杠精度等級為1級，其有效工作行程內的誤差為6，加上絲杠副的總變形量1.08，可以滿足機床的定位精度的0.01/300要求。5、壓桿穩定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩定而產生縱向彎曲，即失穩。失穩時的臨界載荷為(3.7)式中：J為絲杠軸最小截面慣性矩，對絲杠圓截面，（d2為絲杠底徑，）；L為絲杠最大工作長度（m）；E為材料的拉、壓彈性模量，對鋼E＝2.1×1011Pa；為絲杠支承方式系數。本設計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端游動，即＝2。為安全系數，取=1/3。所以：臨界載荷遠大于絲杠工作載荷=224N，因此滾珠絲杠不會失穩。3.3.6步進電機的選擇1傳動系統等效轉動慣量計算傳動系統是轉動慣量是一種慣性負載,在電機選用時必須加以考慮。由于傳動系統的各傳動部件并不都與電機軸同軸線，還存在各傳動部件轉動慣量向電機軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統折算到電機軸上的總轉動慣量，即傳動系統等效轉動慣量。本設計需要對絲杠,工作臺進行轉動慣量的計算。1、滾珠絲杠轉動慣量的折算滾珠絲杠轉動慣量：；其中為絲杠公稱直徑（cm）,為絲杠有效行程（mm）2、工作臺質量的折算工作臺是移動部件，其移動質量折算到滾珠絲杠軸上的轉動慣可按下式進行計算：(3.8)式中，為絲杠導程（cm）；為工作臺質量（kg）。所以，3、傳動系統等效轉動慣量計算2所需轉動力矩計算步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負載下的啟動。步進電機所需空載啟動力矩可按下式計算：(3.9)式中：為空載啟動力矩（N?cm）；為空載啟動時運動部件由靜止升速到最大快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（N?cm）；為空載時折算到電機軸上的摩擦力矩（N?cm）；為由于絲杠預緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩（N?cm）。有關的各項力矩值計算如下：1、加速力矩(3.10)(3.11)式中：為傳動系統等效轉動慣量；為電機最大角加速度；為與運動部件最大快進速度對應的電機最大轉速；t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間，為運動部件最大快進速度；為初選步進電機的步距角；為脈沖當量。2、空載摩擦力矩(3.12)式中：為運動部件的總重量；為導軌摩擦系數；傳動降速比；為傳動系數總效率，取＝0.8；為滾珠絲杠的基本導程。3、附加摩擦力矩(3.13)式中：為滾珠絲杠預緊力，=/3；為滾珠絲杠預緊時的傳動效率，現?。?.9。所以，步進電機所需空載啟動所需轉矩：步進電機所需空載啟動所需轉矩M，步進電機啟動力矩關系如下：所以，=1343.2為滿足最小步距角要求，查表知步進電機最大靜轉矩與步進電機啟動力矩的關系為：(3.14)查《經濟型數控機床系統設計》表7-2P347得＝0.866。所以，綜合考慮查表選擇57BYGH401型步進電機如圖3.2、3.3所示：圖3.2步進電機圖3.3步進電機尺寸圖表3.1步進電機參數電機型號相數步距角最大靜轉距電壓電流分配方式57BYGH40121.82.0N.mDC24V3A雙相四拍3.4機械手機構機械手的手部是最重要的執行機構，是用來握持工件的部件。常用的手部按其握持原理可以分為夾持類和吸附類兩大類，本課題采用夾持類手部。夾持類手部又可分夾鉗式、托勾式和彈簧式。本課題選用夾鉗式，它是工業機械手最常見的一種手部。手部傳動機構可分回轉型、平動型和平移型?；剞D型的特點是當手爪夾緊和松開物體時，手指作回轉運動。當被抓物體的直徑大小變化時，需要調整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變。平動型的特點是手指由平行四桿機構傳動，當手爪夾緊和松開物體時，手指姿態不變，作平動。和回轉型手爪一樣，夾持中心隨被夾持物體直徑的大小而變。平移型的特點是當手爪夾緊和松開工件時，手指作平移運動，并保持夾持中心固定不變，不受工件直徑變化的影響。為便于夾持避免固定中心的麻煩，采用平移型，圖3.4所示的是靠導槽保持手指作平移運動。 圖3.4手部裝配圖3.4.1計算分析因工件運動速度引起視在重量增加情況下的夾緊力計算機械手手臂停止狀態開始的直線運動和旋轉運動的組合，所以伴隨有速度和加速度.工件有了加速度，其視在重量就變化。設機械手手部縱向中心線上所加的驅動力為P，P＝油缸有效截面積×使用的氣壓×η.作用在一個指尖上的夾緊力為Q（方向沿手指的運動方向）.設手指以摩擦力μQ，工件重量為G=mg.夾起工件要計算的是單個手指所必須的力Q.如圖2-2所示，工件以加速度a垂直上升，要使工件不掉下，下式必須成立.得代入數據，得選取活塞桿直徑d=0.5D,選擇油缸工作壓力P=0.81MPa,根據表4.1（JB826-66），選取液壓缸內徑為：D=63mm則活塞桿內徑為:D=630.5=31.5mm，選取d=32mm為了保證手抓張開角為，活塞桿運動長度為34mm。手抓夾持范圍，手指長100mm,當手抓沒有張開角的時候，如圖3.2（a）所示，根據機構設計，它的最小夾持半徑，當張開時，如圖3.2（b）所示，最大夾持半徑計算如下：第4章鋪磚機控制系統設計4.1系統總體設計思路4.1.1硬件電路設計思路依照設計需求確定所需元件，完成系統原理框圖及系統電路原理圖的設計。轉速測量單片機硬件設計框圖圖4－1。復位電路 復位電路 顯示電路CPU執行單元發送電路時鐘電路發送電路時鐘電路 圖4-1單片機部分硬件框圖4.1.2軟件設計思路AT89C51P3.2口接收傳感器的信息編成一個外部中斷服務序列，得到三個子節，然后第二次清0記數初值用于第二次計數及計算。為了與PC進行通訊，我們需要單片機晶振為十一點零五九二兆赫茲。4.2電機轉速控制系統系統讓單片機接收霍爾傳感脈沖信號，其外部中斷及內部定時器得到電機轉速并顯在屏幕上。其通信由單片機通過電瓶轉換電路，并通過串口將數據發送，然后由PC機接受。4.2.1霍爾傳感器霍爾傳感器是一種利用磁場的原件，廣泛使用。它能夠用來檢測磁場及其變化，能夠在與磁場有關連的不同地方使用。霍爾原件體積不算大、壽命不小、重量輕盈、頻率高（可達1MHZ），因此廣泛應用于測量、計算機和信息技術等領域。按功能分為模擬量輸出的線性器件和數字量輸出的開關器件?；魻柶骷男螒B是多種多樣的。按被檢對象的性質可將將其分為直接測出受檢對象本身的磁場或磁場特性的直接應用型和測被檢對象上由外力形成的磁場，此磁場將作為被檢信息的載體，通過它，將許多物理量轉換成電量來進行檢測和控制的間接應用型。集成霍爾傳感器是通過硅集成電路工藝把霍爾器件與測量線路合成起來而得到的一種傳感器。它消除了邊界傳感器與測量電路中材料、部件，電路三者間的一個。4.2.2霍爾傳感器的應用霍爾器件只對垂直表面上的磁感應強度有反應，因此磁力線一定要與器件表面保持垂直。若不垂直，則算出其垂直分量來得出目標磁場的磁感應強度為多少。另外霍爾元件的尺寸非常之小，單點檢測只是其應用之一，通過計算機將所得數據盡心處理就能得到場的分布狀態。在進行行動坐標的傳感時，一般而言會讓磁體跟著被檢測物體運動，霍爾元件則被固定在合適位置監測工作磁場。4.3AH41霍爾開關AH41霍爾開關電路最好使用在響應變動、斜率陡峭、磁通量密度不是很強的磁場，而將其應用于單極或多對磁環的場合中同樣是很優秀的。其組成部分包含了反向霍爾電壓發生器、電壓保護器、電壓調整器、信號放大器、史密特觸發器及集電極開路輸出級。在-40℃~150℃之間工作，貯藏溫度為150℃，在機械及機電一體化領域有著廣泛應用。電源電壓VCC4.5-24V輸出高電平電流IOFFVout=24VB電源電流ICCVCC=24V輸出低電平電壓VoutIout=20mAB>BOP-200-400mV輸出端開路10mA輸出上升時間trVcc=12VRL=1.1KΩCL=20Pf--0.12μS輸出下降時間tfVcc=12VRL=1.1KΩCL=20Pf--0.18μS霍爾開關元件的電路圖：圖4-2霍爾傳感器的電路圖4.4程序設計思緒在測量電機轉速的時候，單片機可分為好多個分支，而后在主程序中調用各分支，其流程圖如下。開始開始初始化計算程序BCD碼轉換非壓縮BCD轉換顯示程序返回圖4－3主程序流程4.4.1單片機程序設計思路計算轉速公式：（4-1）：內部定時器的記數值；：時基；因使用11.0592M的晶振，所以，而是12M/11.0592M，代入(4-1)得：(4-2)再將55296000化為二進制數存入單片機的內存單元。單片機測量轉速完成，內部定時器定T0在外部中斷來的時候讀取TH0、TL0并同時將TH0、TL0清零，使定時器計內部脈沖再次循環。除了這些，在轉速較低時，還需預設一個軟件記數器，在外部中斷到達之前且內部定時器已經逸出時，添加軟件計數器VTT作為三字節中的高字節。三字節被當做除數，四字節不變，因此很容易看得出來計算程序在根源上就是用三字節除以四字節的商為兩字節的程序。4.4.2單片機轉速計算程序系統設計實現對外部中斷信號控制的霍爾傳感功能微控器，在一個周期方波內計數稱之為測量計算程序的速度。為使數碼管可顯示，須經如此過程：二進質十進質BCD碼（無壓縮）調用查表