毕业设计-黑白棋子的识别与分拣输送装置的设计.docx

重庆科妆孕院高等教育自学考试本科毕业论文黑白棋子识别与分拣输送装置的设计考生姓名： 李红亮 准考证号:011808101277专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师： 唐建敏 职 称： 讲师 重庆科技学院二O - O年 月 日重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文黑白棋子识别与分拣输送装置的设计考生姓名： 李红亮 准考证号：011808101277 专业层次： 本科 指导教师： 院（系）： 机械与动力工程学院重庆科技学院二O - O年 月 日摘要物料的自动分拣及输送系统在汽车制造业、物流业及邮政系统等多个行业中广泛应 用本设计为黑白棋子的识别与分拣输送装置设计，在自动上料机构的作用下，待分拣 棋子自A地出发，由传输带输送至B地；在B地利用光电传感器进行识别及分拣，由分 拣装置将分拣后的黑白棋子分别送至不同的储料箱装置的工作节拍用可编程逻辑控制 器（PLC）控制本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结关键词：黑白棋子识别；自动分拣输送；可编程逻辑控制器AbstractThe sorting and transportation automatically of raw material is wildly used in motor industry , logistics job and postal service system etc. This scheme introduced the design of the black-and-white chessman identing, sorting and transporting apparatus. At the hands of self-feeding apparatus, the sorting chessman departs from place A to place B through the given transmission line. When the sorting chessman arrives at place B, the sensor will identify and sorting them. And then, different raw material will be send to different box. The device job meter uses programmable logic controller (PLC) to control.This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the whole design work.Key words: the black-and-white chessman identing;automatic sorting and transportation; programmable logic controller目录摘 要 IABSTRACT II1 绪 论 12 方案设计 32.1 设计方案一 32.2 设计方案二 32.3 设计方案三 42.4 方案比较 53最终采用方案的总体设计 63.1 电动机的选择与校核 63.1.1自动上料装置的电动机选择与校核 63.1.2 物料输送装置的电动机选择与校核 73.1.3 分拣装置的电动机选择与校核 74机械结构及零部件的设计 84.1 装置总体结构设计 84.2 装置零部件设计 94.2.1 转盘驱动轴的设计 94.2.2摇板传动轴的设计 104.3 轴承的选择 104.4 联轴器的选择 114.4.1自动上料装置处联轴器的选择 114.4.2 物料输送装置处联轴器的选择 124.4.3分拣装置处联轴器的选择 125可编程逻辑控制器（PLC ）控制系统的设计 135.1 设计要求 135.1.1 控制功能 135. 1.2控制要求 135.2 控制设计 1 35.2.1 控制分析 135.2.2控制程序设计 135.3 控制程序语句表 156 结 论 参考文献 致谢 161718论文原创性声明1绪论自动分拣系统（Automated Sorting System）是二次大战后在美国、日本的物流中心 中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺 少的一部分。

该系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应 商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并 按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点 （如指定的货架、加工区域、出货站台等），同时，当供应商或货主通知物流中心按配 送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货存架存储系统中准确找到 要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按 配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送自动分拣系统的主要特点是能连续、大批量地分拣货物，分拣误差率极低，分拣作 业基本实无人化自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成 控制装置 的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、 按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过 该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道 口输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品鱼贯通过 控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品 滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。

分拣道口是已分拣商品脱离主输送机（或主传送带）进入集货区域的通道，一般由 钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员 将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业以上四部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节 构成一个完整的自动分拣系统自动分拣系统主要适用于一次性投资巨大、对商品外包 装要求高的场合分拣输送是物流配送中的一个关键环节，它指的是依据顾客订货要求或配送中心送 货计划，迅速、准确地将商品从储位或其他区域拣出，并按照一定方式进行分类、集中， 等待配装送货的作业过程分拣输送是配送中心作业中最繁锁、工作量最大的环节，也是配送中心作业系统的 核心如今，商品经济逐步深入，社会需求呈现出向小批量、多品种方向发展的趋势， 配送商品的种类和数量急剧增加，使得分拣输送作业在配送中心作业的比重越来越大， 而客户对配送服务和质量的要求也越来越高分拣输送作业的速度和质量直接关系到整 个配送中心的信誉和服务水平，分拣系统的建设也成为配送中心非常重视的问题之一黑白棋子识别及分拣输送装置主要用于将混合在一起的黑白棋子识别分拣后按照 指定路径送至不同的储料箱。

该装置是工业自动分拣输送系统的一个简单例子自动分 拣输送系统不仅可将工人从单调繁重的劳动中解放出来，而且分拣正确率更高，在汽车 装配业、邮政系统及物流业应用越来越广泛对黑白棋子识别及分拣输送装置的设计要用到传动机构设计、零件制造技术、电气 控制、微机原理、PLC技术、数控加工技术、传感器技术等多项技术自动分拣输送系 统的工作原理较为简单，结构也不太复杂，能够在毕业设计给定的有限时间内完成，而 且包含设计内容较全面，能够使学生综合运用机械专业较多的专业知识通过对黑白棋子识别及分拣输送装置的设计及模型制作，能够使学生掌握机械设计 的一般规律和过程，在专业应用、创新能力和解决实际问题的能力方面得到全面提高 为进一步走上工作岗位从事相关的设计、制造、控制等工作奠定基础2方案设计黑白棋子识别及分拣输送装置在工作时，需要一个自动上料装置、传输装置及分拣 系统混乱的黑白棋子通过自动上料装置获得定向排列，由传输系统按照生产要求的节 拍和位置送至分拣系统处分拣，分拣系统将送来的黑白棋子分拣后分至不同的储料箱2.1 设计方案一曲柄滑块机构上料，分拣输送带分拣方案其结构简图如下：345679181、曲柄 2、推料滑块 3、料斗 4、黑白棋子 5、供料道6、传输带 7、光电传感器 8、滚筒 9、分拣输送带 10、黑白棋子储料箱图2.1曲柄滑块机构上料，分路器分拣方案示意图从图2.1中看出，其工作原理是：待分拣的黑白棋子从料斗进入供料道，曲柄在电 动机的带动下带动滑块在供料道中做往复运动，从而使棋子按一定节拍顺序供料；滚筒 驱动传输带将棋子送至指定地点，并由此处传感器进行黑白分拣，传感器的数据信息控 制电动机正反转带动分拣输送带，从而将黑白棋子分别送至不同储料箱。

2.2 设计方案二锥形摩擦盘上料，分路器分拣方案结构简图如下：3 4 51、料斗 2、锥形摩擦盘 3、供料道 4、传输带 5、传感器6、滚筒 7、分路器 8、黑色棋子 9、白色棋子 10、储料箱图2.2锥形摩擦盘上料，分路器分拣方案示意图由图2.2中看出，其工作原理是：待分拣的黑白棋子装进料斗，电动机带动传动轴 及锥形摩擦盘转动，棋子在锥形摩擦盘的摩擦力及转动离心力作用下被送进供料道，之 后由滚筒带动传输带将棋子送至指定地，此处的传感器识别黑白棋子后驱动分路器将黑 白棋子分别送至不同的储料箱2.3 设计方案三漏斗上料，分拣机械手分拣方案其工作原理简图如下：图2.3漏斗上料，分拣机械构方案示意图其工作过程为：棋子由料斗靠自重落到传输带上，滚筒带动传输带将棋子送到分拣 平台处，由光电传感器识别黑白棋子，之后用分拣机械手将棋子分别送至不同的储料箱2.4 方案比较以上三种方案，从原理上说都能完成设计任务书提出的要求，但方案三中涉及对分 拣机械手的设计制造，考虑到设计时间、实际加工难度及维修费用的影响，排除这种方 案；方案一的工作效率不高，且已有现成模型，故综合考虑决定选用方案二下章将对 最终采用方案进行产品设计。

3最终采用方案的总体设计经比较后选用第二种方案，即锥形摩擦盘上料，分路器分拣方案其结构简图如图 2.2所示，黑白棋子识别及分拣输送装置由下列主要部件组成：自动上料装置、物料输 送装置、分拣装置、支架、底座和电动机为使总装置体积小，结构紧凑，采用上下结构布局，其减速机构均安置于电动机内 部，即选用齿轮减速电动机；为运转灵活，在装置各转动处均采用滚动轴承支撑3.1 电动机的选择与校核3.1.1 自动上料装置的电动机选择与校核查《工程力学》表3.1可知，橡胶与铸铁之间在无润滑剂润滑时动摩擦因数f=0.80故卩“ =mg cos9 • f 二 0.05Kg x 10 NKg x cos 30° x 0.8 二 0.35N离心力mv2F = Lr式中 m=0.05Kgr=50mm 要想让棋子抛出，则F > FLN即 v > 41 rmin为使自动上料装置的驱动电机体积小，初选电动机为同步转速60r/min的永磁低速 同步电动机由《电机与拖动基础》式12－10知PL =島二 9；鹽9 = 0.628W式中：T――自动上料装置静负载转矩0.9 N •mn——自动上料装置工作转速 60r/min选择功率为24W，型号为70TDY060。