自动餐盘收集机的设计.doc

全套设计（图纸）加扣扣 194535455自动餐盘收集机的设计摘要现在很多食堂（包括机关，学校，企业等等）都在使用不锈钢餐盘。这样食堂的用餐人数往往都很大，所以回收餐盘的工作量也比较大。而且人工收集餐盘的话，存在下面几个问题：1.噪音。2.环境污染。3.效率很低。4.工作量大。此设计的目的即设计一种高效，环保，操作简单，全自动化的餐盘收集车，以提高效率，减轻工作量。本次设计利用PRO/E三维软件进行自动餐盘收集机的三维建模，对其结构进行分析优化。拟设计一种高效，环保，操作简单，全自动化的餐盘收集车，包括餐盘剩余物的倾倒，餐盘的输送，餐盘的转向，餐盘的翻转和餐盘回收，筷子收集等。进行方案设计，总体布局设计，翻转机构设计，输送带装置设计，回收装置设计，剩余物回收设计，传感器设计。画总装配图，部分零件图。关键词：食堂；自动收集；餐盘；筷子。The design of Automatic plate collecting machineAbstract:Canteens(including offices,schools,businesses,etc) are using stain less steel plate.The number of such can teen meal of ten are large,so the workload is relatively large recovery plate.And manual collection plate,then there is the following questions:1.Noise.2.environmental pollution.3.efficiency is very low.4.the heavy workload.The purpose of this design is to design a highly efficient,environmentally friendly,easy to operate,fully automated plate collection vehicles,to improve efficiency,reduce the workload.The design used PRO/E3D soft ware for three-dimensional modeling of the plate to collect the machine,it，s structure analysis and optimization.In tends to design an efficient,environmentally friendly,easy to operate,fully automated plate collection vehicles,including the dumping of plate residues,the delivery of the plate,turning of the plate,the plate flipping and plate recycling chopsticks to collect.Program design,the overall lay out of the flip mechanism design,the convey or device design,recovery design,residue recycling design,sensor design.Draw general assembly drawings,some of the parts diagram.Keywords：Canteen；Automatic collection；Plate；chopsticks.目录第1章 前言11.1选题背景及意义1第2章 自动餐盘收集机方案选择与整体构想32.1方案的选择与确定32.1.1方案一32.1.2方案二42.2自动餐盘收集机的整体构想6第3章 传动系统的设计73.1运动分析732餐盘翻转机构的设计73.2.1翻转机构方案的确定73.2.2餐盘翻转机构皮带轮设计103.3筷子收集机构的设计123.3.1设计方案的选择123.3.2筷子收集结构的设计163.4滚筒轮的设计173.4.1设计方案的选择183.4.2餐盘运输之滚筒设计213.5滚筒轮的设计223.6整体传动机构的设计233.7计算与校核243.7.1电动机的选择243.7.2V带的选择和设计错误！未定义书签。3.7.3蜗轮、蜗杆的设计与校核错误！未定义书签。3.7.4齿轮的设计与校核错误！未定义书签。第4章 激光测距仪电机正反转设计324.1餐盘的分析324.2信号的收集334.3电机正反转的plc程序编程354.3.1电机正反转需要PLC354.3.2电机正反转PLC程序35第5章 自动餐盘收集机材料的选择395.1选用材料的一般原则395.2自动餐盘收集机选材的选择39第6章 投资收益分析40结论41致谢42参考文献4346第1章 前言1.1选题背景及意义食堂是指设于机关、学校、厂矿等企事业单位、为供应其内部职工、学生等就餐的非盈利性场所。所谓食堂就是就餐人数众多的的一种就餐机构。下面几幅图片反应了大部分大型食堂的餐盘收集情况。图1-1传统餐盘收集清理机构图1-2传统餐盘收集清理机构从上面图片可以看出，食堂就是就餐人数众多的机构，如此众多的就餐人数，不仅在原材料准备，烹饪，餐盘的清洗，餐盘的收集，管理都是很繁重的工作。由于现代科技的进步，食堂也变得更人性，更现代化。自动餐盘的清洗机，自动切菜机等等都开始在食堂里面流行开来。目的就为一个减轻劳动者的负担，增加效率。事实也证明了有些时候机器比人的工作效率快很多，而且优势更多。从高中开始寄校生活，整整七年的时间都是在学校的食堂就餐。然后发现一个问题。食堂的阿姨，叔叔收集餐盘其实工作量也是非常大，一个人在餐盘收集车面前一下子就得收集几千个餐盘，而且相对时间也比较集中。再者，收集餐盘的过程中，还有很大的环境污染（由于人工操作密闭性不好），噪音等等。所以自己借助大学最后一次毕业设计的机会，自己需要设计一种可以减轻餐盘收集者劳动量，而且又保护环境，美观大方，噪音较小的全自动餐盘收集机构。第2章 自动餐盘收集机方案选择与整体构想2.1方案的选择与确定2.1.1方案一图2-1传统餐盘收集清理机构如图2-1，该机的工作原理是：餐盘从输入口放入链条拨杆输送机构，通过拨杆翻转餐盘，倒去盘中剩余饭菜。再经过下滑轨道进入第一道清洗工位进行干洗，洗净盘中剩余饭菜。然后通过链条拨杆输送机构，将餐盘沿着轨道经过第二道和第三道清洗工位，通过上下滚筒刷完成餐盘正反面的清洗，最后由轨道送出餐盘。食堂不锈钢餐盘的清理和清洗工作一直采用手工完成，效率低，工作量大，采用本餐盘清理清洗机，能将手工完成的工作，通.(查看更多)过作品的隧道式结构一次性完成，使餐盘的清理清洗工作不再使用手工完成。该设计的方案虽然可以一次性的收集餐盘，清洗餐盘，但是餐盘的形状不是规则的，凹陷和凸起的地方是不一致的，这样餐盘还是必须经过人工的收敛才能统一的摆放在箩筐当中。而且在没有设置筷子的收集清洗机构，这样收集筷子还得需要另外的机构或则人工收集，完全没有做到解放劳动者。2.1.2方案二图2-2自动餐盘收集机构如图所示2-2，该机的工作原理：通过两个开口，分别放置餐盘和筷子，然后由于餐盘和筷子自身的重量会在斜坡上往下面滑动。图2-3自动餐盘收集机构简图餐盘收集机构：电动机带动两个翻转版进行翻转，那么放置好的餐盘也会随着翻转版一起翻转，绕第一个翻转板180度，餐盘当中的剩余物掉落下来，然后第二个翻转板又带动餐盘翻转180度，餐盘回归到正面向上的位置。接着又是一个斜坡，餐盘滑落到滚筒上，滚筒上方的激光测距仪测出餐盘的距离（餐盘的凹陷处距离不同，或者凹陷处于不凹陷处的距离不同），然后输出型号给电机，电机正转和反转，餐盘会跟随滚筒的运动到达输出口。这时餐盘滑落到箩筐当中，此时的餐盘滑落的箩筐当中的后的位置，餐盘的方向都是一致的，就能更加好的把餐盘叠加起来。图2-4筷子收集机构简图筷子收集机构：同样的筷子通过斜坡滑动到筷子分离机构当中。由于筷子是有头尾区分的，然后筷子分离机构是由许多斜面组成的。两个斜面组成的空隙，距离圆心的地方小，远离圆心的地方大，筷子就会自然的掉落在空隙当中，而且顺序是一致的，大头在外，小头在内。然后挡板会上下浮动，轻微的震动会让筷子更快，更好的滑动到空隙处。最后是筷子的挡板，当筷子顺序一致的放在空隙处时，筷子挡板将筷子挡出，滑动到箩筐当中，最后筷子也是区分好的放在箩筐当中。这个设计最主要的是可以区分餐盘的方向，筷子的方向。让餐盘和筷子收集起来更加统一。因此方案三是更合适的选择。餐盘翻转板2.2自动餐盘收集机的整体构想传动机构传动机构1挡板机构滚筒机构筷子收集机构图2-5自动餐盘收集机的整体设计图如图2-5所示，自动餐盘收集机的主要组成：餐盘翻转模块、滚筒模块、筷子收集模块、传动系统。餐盘翻转模块是2快餐盘翻转板组成，实现餐盘内剩余物的倾倒，餐盘的方向转正，并且与滚筒模块连接。滚筒模块是由5个滚筒通过圆形皮带轮组成，通过激光距离传感器传输的信号，实现电机的正反转来将餐盘传送到左右不同的位置。然后在通过挡板机构的关放实现餐盘的正确入框。传动系统主要控制翻转板的翻转，和挡板的运动，并且实现筷子收集机构的动力传送。筷子收集机构的组成是由相同的挡板，通过相同的角度组成的斜面空隙，来实现筷子的正确掉向。这样就可以把餐盘和筷子收集起来了。第3章 传动系统的设计3.1运动分析在自动餐盘收集机中，两个餐盘翻转板关于翻转轴做圆周运动，而在每一次次运动之间，将实现4个餐盘的翻转运送过程，而且挡板机构也需要能量运动，筷子收集机构也需要有能量来维持自身的圆周运动和轻微的往复运动。这样就需要设计出一条传动系统，使得其能够既实现3个的圆周运动，和6个往复运动，而且还要保证运动方向、运动关系、传动比的正确性。而且滚筒机构由于位置和作用的特殊性，需要另外一传动系统来传递动力运动。自动餐盘收集机模块运动规律如图3-1所示个主传动系统传动系统一餐盘翻转筷子翻转与往复运动挡板往复运动传动系统二滚筒的正反转图3-1自动餐盘收集机传动系统的运动规律32餐盘翻转机构的设计3.2.1翻转机构方案的确定要设计一种餐盘翻转机构，用以实现自动清洁餐桌桌面的转位。以下是几种方案1、方案一链条拨杆翻转链条拔杆翻转图3-2链条拨杆翻转机构如图3-2，拔杆机构结构比较简单简单，制造也比较简单。餐盘翻转的角度比较大，所以餐盘下降与平台碰撞的声音也比较大，而且链条拔杆的属于硬性接触，在整个系统当中一直处于运动当中，因此噪音也比较大。链条拔杆的运动是由许多小单元构成的，延续性不好，所以如果需要带动他需要的能耗比较大。而且此机构需要在速度较低的情况下运行，当需要提高工作效率的时候，极限值也比较低。所以不太适用于学校，企业，机关等餐盘回收数量较大的地方。2、方案二采用交叉翻转板图3-3交叉翻转板如图3-3，交叉翻转板机构简单，制造也比较简单。翻转的角度90度左右，餐盘在重力的作用下，足够的碰撞能够将餐盘中的剩余物倾倒在剩余物的回收系统当中。而且交叉的翻转板在一定程度上节约了位置，比链条拨杆翻转结构更加的在空间位置上节约，而且效率更加的高。同样的转动一周，餐盘翻转板能够运送4块餐盘，而链条拨杆翻转却不能。所以效率更加高，而且更加的节约能量。在餐盘下降的过程当中，由于餐盘与翻转板之间的碰撞面积很小，而且是在密闭的环境当中，所以噪音很小。因此选最终择餐盘翻转机构。设计图如图3-4、3-5。图3-4餐盘翻转机构实物图3-5餐盘翻转机构CAD图3.2.2餐盘翻转机构皮带轮设计1、齿轮传动设计齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。但是齿轮传动只能传递相对位置比较近的两轴的动力和运动 杨华.自动扒渣机械手控制系统研究D.武汉：华中科技大学.2008.。图3-6齿轮传动的总类如图3-6，如果采用齿轮传动，作为两个翻转板的传动机构的话。由于两个翻转板的轴间距比较大，这样就会造成两种结果：1、采用半径较大的齿轮，才能够满足较大的轴间距。这样的话就会照成空间结构大大的增加，而且机构本身的重量增加，如果需要能量带动这么大的齿轮就会需要很大的能量。在齿轮上消耗较多的能量。2、如果采用较多的齿轮啮合，也会照成机构重量增加，传动机构复杂，传动能量消耗较多。综上分析采用齿轮传动是不合适的。2、皮带轮传动设计皮带轮传动的优点有：皮带轮传动能缓和载荷冲击；皮带轮传动运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便；皮带轮传动对于皮带轮的制造和安装精度不象啮合传动严格；皮带轮传动具有过载保护的功能；皮带轮传动的两轴中心距调节范围较大。根据这次的设计方案，传动轴的中心距都比较大，而且传动的载荷和精确度要求并不是很高。所以选择皮带轮作为传动方法是比较合理的。下面就是传动皮带轮机构的设计图。皮带3皮带4皮带2皮带1图3-7传动皮带轮设计图如图3-7所示，为餐盘翻转机构的皮带轮传动设计图。该传动系统设计的工作原理如下：（1）首先电机转动，带动皮带轮运动，皮带1也被带动，传递动力给传动轴。（2）传动轴转动：、传动轴的蜗杆涡轮机构带动涡轮运动，传递动力给餐盘隔离挡板。、带动皮带2，皮带2带动翻转板2的皮带轮，然后翻转板2开始运动，于此同时皮带轮3也开带动，于此连接的翻转板1也开始翻转。就构成了翻转板机构的翻转运动。（3）皮带4传动给筷子翻转机构传递动力使其运动。3.3筷子收集机构的设计3.3.1设计方案的选择1、方案一用四杆机构收集筷子筷子进口筷子筷子收集车轮1图3-8简单收集筷子机构如图3-8所示，是该四杆机构的最初设计原理图，最初设想的筷子收集机构就是如上图所示。首先轮1转动，就会带动筷子收集车往复来回运动。由筷子进口进入的筷子，自然下落就会有自动顺放在筷子收集车里面。从而完成筷子的收集。但是此机构虽然简单，但是功能却比较单一。而且筷子在收集车里面摆放的位置也比较杂乱。没有起到区分筷子的作用。所以该机构没有被采用。2、方案二筛板收集筷子图3-9筛板结构图3-10筛板收集筷子众所周知，现在的筷子为区分起夹菜部分和手拿部分都会讲筷子两头做成不一样的形状。而且现在大部分筷子的形状都是手拿的部分筷子头很大，而夹菜部分却很小。所以筷子的形状可以看成是一个锥度比较小的锥形。所以应该用这一形状来改变一下第一种收集筷子的方法。如图3-9所示就是收集筷子的筛板，这个筛板的空隙部分做成稍微比筷子小头大，又比筷子大头小的结构。当筷子在筛板上运动的时候，由于空隙的原因，筷子就会在空隙当中排列好，大头在上，小头在下。这样筷子的顺序就给排列好了。然后筷子在运动到筷子收集车当中。这样筷子就会按照排列好的顺序被收集起来。如图3-10，此机构的工作原理。首先筷子放到筛板上，由于凸轮的运动，筛板会照成上下的抖动，慢慢的筷子就会寻找有空隙的地方区分开，大头和小头位置统一。然后再通过收集机构将筷子收集起来。完成整个筷子被收集的过程。但是分析这个机构就会发现有下面的缺点：1、该机构由于需要筷子滑动在空隙当中，就需要足够长的滑动距离才能保证每一根筷子都能到达空隙当中。完成排列，所以务必会照成占用地方较大。所以这样设计的筷子收集机构就会有较大的空间被浪费掉。2、这个是该机构的比较严重的问题，由于滑动距离较大，有可能在进入筛板的时候，有一些筷子就会滑动得空隙当中，然后后续的筷子就会在那个地方照成拥堵，引起筷子收集机构效率下降。所以该机构没有考虑到如何将在筛板上排列好的筷子通过机构运送到筷子收集车里面。如果全凭筷子自身的滑动是很难实现无拥堵收集筷子的功能。所以次机构也不能满足要求。3、方案三使用圆周筛板机构收集筷子分析第一、第二种方案。虽然在功能上都可以实现对筷子的收集。但是都有一定的局限性。第一种方案只是简单的收集一下筷子，并没有将筷子整体有序的放置好，所以不完善。第二种方案虽然在功能上已经有所突破，可以实现筷子的收集，并且有序的排列起来，但是在筷子进入筷子收集车的过程中是很艰难的。没有辅助的机械机构，凭自身的滑动摩擦入框比较差强人意。而且由于要预留一定的滑动距离也需要占用很大的空间。所以需要在此功能上进行改进。新设计的筷子收集机构需要有下列条件需要满足，才能解决上述筷子收集机构的存在的问题。才能更好的进行筷子的收集。第一：筛板结构需要保留，但是筷子不在是直线运动，而是圆周运动。第二：筛板的抖动需要保留，便于筷子的更快更好的进入筛板间空隙。第三：设置挡板机构，让跟随筛板运动的筷子在挡板处滑落出，进入筷子收集箱。图3-10四分之一个圆周筛板根据上述问题第一条有下面的解决方法：如图3-10所示的四分之一圆周筛板结构，就是改进后的筛板结构，4个筛板结构构成的圆形可以实现循环运动。每一块筛板收集完筷子，然后通过旋转在重新进行筷子的收集。筛板凸轮结构图3-10筷子收集机构的抖动结构根据上述问题第二条有下面的解决方法：如图3-11所示，将4个四分之一的扇形筛板连接起来，然后在用凸轮结构与其配合，那就可以实现筷子收集的过程中，扇形筛板会产生来回往复的运动，而产生抖动，便于筷子更好的进入筛板间的空隙。筛板筷子收集挡板图3-11 筛板结构根据上述问题第三条有下面的解决方法：按照筛板的空隙，设置隔离挡板将筛板当中的筷子隔离出，滑动到筷子收集箱里面。通过这样的结构可以解决筷子收集过程当中的一些问题，提供更好的筷子收集机构。结论：由以上三个方案可以看出使用方案三的机构，可以实现筷子收集。因此选择方案三来作为筷子收集机构。3.3.2筷子收集结构的设计凸轮轴小齿轮内齿轮筛板齿轮皮带轮图3-12 筷子收集整体结构如图3-12所示，是整个筷子收集机构的结构图，当皮带带动皮带轮，然后带动齿轮运动，齿轮在带动内齿和小齿轮运动。内齿的运动带动了整个筷子机构绕轴做圆周运动。小齿轮的运动会带动轴运动。在上的凸轮机构会和扇形筛板之间运动而照成扇形挡板来回做往复的运动而形成抖动。如图3-13筷子收集齿轮传动结构所示，就能够更好的解释：当皮带带动皮带轮，然后带动齿轮运动，齿轮在带动内齿和小齿轮运动。内齿的运动带动了整个筷子机构绕轴做圆周运动。小齿轮的运动会带动轴运动。而且由于传动比的不同，扇形筛板的往复运动频率较快，而整个扇形筛板组成的圆形做圆周运动的速率很低。这样就保证了筷子有足够长的时间滑落到扇形筛板的缝隙当中。而且扇形筛板较快的往复运动，也有助于加快筷子滑落到扇形筛板当中。从而提高筷子收集机构的效率。图3-13 筷子收集整体齿轮传动结构3.4滚筒轮的设计餐盘经过2个翻转板的翻转，然后回到进入餐盘收集口时候的状态。经过第二个翻转板后滑落到滚筒机构上。此时麻烦的问题就出来了，由于餐盘的形状不是规则的形状如图3-14，所以要将餐盘收集起来而且叠好，是需要将餐盘进行区分的。如何进行区分就需要让餐盘在这个时候分道扬镳。我们就要用到滚筒机构。图3-14餐盘3.4.1设计方案的选择1、方案一：皮带输送设计：皮带输送线简介：皮带输送线也称皮带输送机，皮带机运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛 刘海鸣.井下皮带机调偏轮设计与应用J.黑龙江科技信息,2012(22)：1673-1328.。皮带机输送带的材质有：橡胶、硅胶、PVC、PU等多种材质，除用于普通物料的输送外，还可满足耐油、耐腐蚀、防静电等有特殊要求物料的输送。采用专用的食品级输送带，可满足食品、制药、日用化工等行业的要求。皮带机结构形式有：槽型皮带机、平型皮带机、爬坡皮带机、转弯皮带机等多种形式，输送带上还可增设提升挡板、裙边等附件，能满足各种工艺要求。输送机两侧配以工作台、加装灯架，可作为电子仪表装配，食品包装等皮带机装配线 秦洁.浅论煤炭运输设备在煤炭生产中的作用J.中国科技博览,2010,(36):1009- 914X.。图3-15 皮带传动图如图3-15所示，使用皮带轮来运输滑动到皮带上的餐盘。有下面两点很难满足要求。第一：由于皮带并非水平放置，而是倾斜的，这样便于餐盘从餐盘翻转板2滑动下来。皮带与餐盘的接触面很小，餐盘就会扶着壁板运动，这样务必会照成打滑，从而失去运输餐盘的良好效果。第二：由于隔离挡板的运动时往复运动，在挡板拥有隔离效果的时候餐盘就必须到达隔离挡板处。这样才能让餐盘集体下滑落入餐盘框。所以就必须让餐盘以较快的速度滑动到隔离挡板处。这样如何实现呢？必须让皮带运送餐盘的速度较大提高，所以这点是皮带运输机构不能满足的，所以皮带运输不合适。2、方案二：链板传动：链板流水线整个输送为平面,适合较大的工件在上面作业和输送,也可在链板上装工装夹具,优点载荷大,运行平稳,工件能直接放在线上输送。链板流水线可分为：节拍运行、匀速运行；结构形式可分为：直线式、斜坡式、分体式、弯道式、混合式。广泛应用于家电、机器、物流、食品等行业。并可根据使用要求定制，此线运行平稳，无须工装板，能使大型家电、机车等在线上装配生产，也应用于重物的物流，应用场合广泛。主要技术特性：链条规格：轻型链、重型链板链宽度：200-1200mm输送速度：0.5m/min-15m/min输送能力：轻型50kg/m,重型300kg/m金属板链工作温度：-20-100注：机架材料碳钢烤漆或铝合金,链板材料碳钢镀锌或不锈钢。图3-16 链板传动图图3-16所示，采用链板传动，有下面几个问题需要解决。第一：由于运送的是餐盘，餐盘的重量和面积很小，所以用链板传动很浪费。第二：而且需要有较大的速度输出，链板也不太合适。3、方案三：滚筒传动适用于各类箱、包、托盘等件货的输送，散料、小件物品或不规则的物品需放在托盘上或周转箱内输送。能够输送单件重量很大的物料，或承受较大的冲击载荷。结构形式：按驱动方式可分为动力滚筒线和无动力滚筒线，按布置形式可分为水平输送滚筒线、倾斜输送滚筒线和转弯滚筒线。还可按客户要求特殊设计，以满足各类客户的要求。标准规滚筒线内宽度为200、300、400、500、1200mm等。也可按客户需求采用其它特殊规格。转弯滚筒线标准转弯内半径为600、900、1200mm等，也可按客户需求采用其它特殊规格。直段滚筒所用的滚筒直径有38、50、60、76、89mm等。图3-17滚筒传动运输如图3-17所示，采用滚筒传动可以满足上述传动系统不能满足的要求。第一：滚筒的转动速度可以很快。提高餐盘的运输速度，满足短时间内餐盘运输到隔离挡板的位置。第二：滚筒运输的效率很高，能耗较低，所以能够满足要求。第三：由于滚筒之间有间隙，在餐盘上残留的剩余物滑动到滚筒处可以自然的落下掉入餐盘剩余物回收箱里面。结论：综上三个方案比较，选择滚筒运输是最有效的一种餐盘运输方式。所以选择滚筒运输来运送餐盘。3.4.2餐盘运输之滚筒设计皮带电机滚筒图3-18滚筒传动运输设计图如图3-4-1-2滚筒传动运输设计图所示。当餐盘到达滚筒处时，激光测距仪会测出餐盘到激光测距仪的距离，然后输出信号，信号在转化为电机正反转的信号输送给电机，此时电机转动，带动皮带转动滚筒开始旋转，于此同时皮带也带动其余4个滚筒运动，在较短的时间将餐盘运送到隔离挡板处。实现餐盘的分离收集。这样才能让收集起来的餐盘更加的统一和叠加起来。图3-19滚筒尺寸图如图3-19所示，是滚筒的尺寸图，按照这样尺寸设计滚筒可以完成整个滚筒机构的装配。从而实现滚筒运输餐盘的功能。3.5滚筒轮的设计由于餐盘经过滚筒的运输会到达隔离挡板的地方。如果没有隔离挡板的话，餐盘先离开滚筒的地方会先向下滑动，然后后离开滚筒的地方会在后面滑动，就会照成餐盘滑动到餐盘收集框里面不是统一的位置，不能很好的叠加在一起。所以选择设计一个隔离挡板来实现餐盘一起下降的功能。让餐盘更加好的叠加在一起。皮带轮子连杆隔离板图3-20隔离挡板如图3-20所示的隔离挡板是由隔离板，连杆，轮子，皮带组成。当皮带运动然后带动轮子运动，轮子在牵动连杆，连杆在牵动隔离板上线往复运动。来实现餐盘的隔离与放行功能。轮隔离板皮带涡轮蜗杆机构图3-21隔离挡板整体结构如图3-21所示，为隔离板的整体设计结构图。当蜗轮蜗杆机构在传动轴上获得动力运动后，在通过皮带带动轮运动，由于皮带是由具有弹性的皮带构成，在一定的弹性压力下，皮带与轮的摩擦力增加，从而在摩擦力的带动下，左右两边的两个小轮运动，从而带动隔离挡板的往复运动。实现餐盘的整体下滑功能。3.6整体传动机构的设计当每一个机构的设计都完成以后，再把每一个机构拼接起来就可以完成整个餐盘收集车的装配。从而实现餐盘的收集，筷子的收集等功能。整个机构的效果图如3-23所示。起运动原理如下：电机运动，带动皮带的运动，皮带带动传动轴的运动，传动轴的运动带动皮带轮的运动，而且同时还带动蜗轮蜗杆的运动，皮带轮的运动带动两个餐盘翻转板的运动实现餐盘的翻转。再由皮带轮的运动带动筷子收集机构的运动，实现筷子收集机构收集筷子的功能。由蜗轮蜗杆传递的动力经过皮带传递给挡板机构。在滚筒机构的配合下，餐盘移动到挡板机构那里然后一起滑动到餐盘收集框里面。实现餐盘收集的功能。每一个机构都是统一配合，协调同步才能将整个餐盘收集和筷子收集的功能发挥的淋漓尽致。蜗轮蜗杆挡板机构滚筒机构筷子收集机构翻转板皮带轮皮带传动轴电机图3-22整体结构设计3.7计算与校核3.7.1电动机的选择1、主电动机选择图3-23机座带底角、端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸图2、滚筒电动机的选择图3-24 机座带底角、端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸图额定功率kW满载转速r/m同步转速r/m质量KgADEFGHKADABHDL0.551390150017125194061558010150165170285表3-1 Y801-4型号电动机的相关参数、安装及外形尺寸表3.7.2V带的选择和设计图3-25 V带的设计与校核如图3-25所示：因为功率，电机转速：。查找参考资料机械设计基础表13-8可得：工作情况系数1、求计算功率。2、选择V带型号。使用普通V带，根据，可以查参考资料机械设计基础图13-5，可以查出V带应该选用Z型带。3、求大、小带轮基准直径、查表可知，应不小于50，现取查表取4、验算带速v5、取V带基准长度和中心距a取，符合查参考资料机械设计基础表13-2可得：选用基准长度计算实际中心距6、验算小包角合适。7、求V带根数z由。查参考资料机械设计基础表13-3得:计算传动比:查参考资料机械设计基础表13-5得：由查课本机械设计基础表13-2得到:由此可计算带的根数:所以取两根皮带。用相同的方法可以求得其他V带的的根数和校核是否满足条件。3.7.3蜗轮、蜗杆的设计与校核图3-26 蜗轮蜗杆传动机构如图2-26所示为蜗轮蜗杆传动机构的效果图，设计并校核起是否满足条件。1、选择材料并确定其许用应力蜗杆用45号钢，表面淬火，硬度为45-55HRC；蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，砂模铸造。电机转速910r/min，传动比i=30，电机功率：由于有带轮，且带轮的传动比为所以蜗杆轴的转速：（1）许用接触应力，查参考资料机械设计基础表12-4得：（2）许用弯曲应力，查参考资料机械设计基础表12-6得：2、确定蜗轮杆头数，并估计传动效率由i=20查参考资料机械设计基础表12-2，取：由查参考资料机械设计基础表12-8，估计，因为有V带传动，得传动效率3、确定蜗轮转矩4、确定使用系数、综合弹性系数取5、确定接触系数假定，查参考资料机械设计基础图12-11得：6、计算中心距a确定模数m、蜗轮齿数、蜗杆直径系数q、蜗杆导程角、中心距a等参数查参考资料机械设计基础表12-1，若取m=3.15mm，q=11.27，可计算出,所以接触强不足够。现取可计算出导程角=7、校核弯曲强度（1）蜗轮齿形系数由当量齿形系数：=21查参考资料机械设计基础图11-8得齿形系数（2）蜗轮齿根弯曲应力弯曲强度足够。3.7.4齿轮的设计与校核图3-28齿轮传动设计图如图3-28所示齿轮传动的设计图，由于餐盘翻转的皮带轮传动比都是1:1：1。所以该齿轮传动为传动比和传动轴的传动比也是1:1。1、大小齿轮的选材和需用应力的确定大小齿轮都选择40Cr调质处理查参考资料机械设计基础表11-1可得：许用接触疲劳极限：许用弯曲疲劳极限：因为经过调制处理的齿轮为软齿面齿轮，齿轮的主要失效形式为齿面点蚀，因此应该先用接触疲劳强度进行设计计算，再由弯曲疲劳强度进行校核。2、计算输入转矩输入转矩等于蜗轮的转矩=166883NMM3、计算小齿轮的分度圆直径传动比u=3，取，取K=1.4，可得：所以取5、计算大、小轮齿数和当量齿数，大、小齿轮分度圆锥角，外齿距,齿宽和大齿轮分度圆直径查国标GB12368-90取齿轮大端模数m=4小齿轮齿数：大齿轮齿数：大齿轮分度圆直径：外距：齿轮齿宽：小齿轮当量齿数：大齿轮当量齿数：6、弯曲疲劳强度的校验查参考资料机械设计基础图11-8和图11-9得：齿形系数，齿根修正系数可知设计的齿轮满足强度要求。7、内齿轮的选材和需用应力的确定大小齿轮都选择40Cr调质处理，而且是大齿轮与内齿啮合，所以内齿也选用40Cr调质处理查参考资料机械设计基础表11-1可得：许用接触疲劳极限许用弯曲疲劳极限因为经过调制处理的齿轮为软齿面齿轮，齿轮的主要失效形式为齿面点蚀，因此应该先用接触疲劳强度进行设计计算，再由弯曲疲劳强度进行校核。（1）计算输入转矩输入转矩等于蜗轮的转矩：=166883Nmm（2）计算大齿轮的分度圆直径大齿轮分度圆直径：（3）计算大、内轮齿数和当量齿数，外齿距,齿宽和内齿轮分度圆直径查国标GB12368-90取齿轮大端模数m=4大齿轮齿数：内齿轮齿数：大齿轮分度圆直径：外距：齿轮齿宽：内齿轮当量齿数：大齿轮当量齿数：（4）弯曲疲劳强度的校验查参考资料机械设计基础图11-8和图11-9得：齿形系数，齿根修正系数可知设计的齿轮满足强度要求。第4章 激光测距仪电机正反转设计4.1餐盘的分析由于餐盘将在滚筒那里进行分离，怎么才能让餐盘分离开呢？我们采用滚筒的正反转，也就是电机的正反转来带动餐盘的左右移动，当餐盘离开滚筒的时候电机也停止，这样重复运动，就能将摆放位置不同的餐盘放置到不同的隔离板处，才能更好的将餐盘的放置好，叠加起来。但是如何让电机能够有信号来实现正转和反转呢？下面就得分别讨论怎么来收集餐盘位置的信号在输送给电机。4.2信号的收集1、方案一机械机构来实现信号的收集餐盘开关触点升降机构图4-1机械升降机构图图4-2另外的升降机构使用机械机构来实现信号的收集，就要使用升降机构来实现，而且在底端还需要安装一个开关触点，当接触到餐盘输出的信号是让电机正转，否则输出的信号会让电机反转。升降机构可以选择多种，但是有他自己的局限性。首先它的型号采集不是连续的，因为机械机构来往复运动会耗费较多的时间，而利用在信号采集上的时间很少，所以所采集的信号没得时效性。这样容易造成餐盘的拥堵。而且机械机构的信号采集会伴随着故障率大大的提高，而且较为复杂。所以机械机构信号采集器不合适。2、方案二红外线热成像信号采集原理：红外热成像仪是根据凡是高于一切绝对零度（-273.15）以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器 徐结海.红外线与红外成像技术的发展应用综述J.中国新技术新产品,200920：1673-9957.。特点：由于各种物体红外线辐射强度不同、从而可以不受烟、雾及树木等障碍物的影响清晰的观察到人、车辆、动物等，并且可以昼夜不停地工作。红外热成像仪是人类目前掌握的最先进的夜视观测器材。但其昂贵的价格令很多行业对红外热成像仪的使用望而却步 刘明治.微光夜视仪的电子快门技术研究D.西安：西安电子科技大学.2009.。虽然可以使用红外线的来检测餐盘的位置，但是由于比较复杂的结构和昂贵的价格所以红外线信号收集也是不可采取的。3、方案三激光测距仪信号收集图4-3激光测距仪原理图如上图4-3所示的激光测距仪，可以测量餐盘离测距仪的距离，从而算出是餐盘的凹陷处（餐盘凹陷处是不一样的）还是餐盘的其他地方而收集信号来输送给电动机，让电动机正反转。发射出的激光连续性很好能够带动电机及时的正反转，从而实现餐盘的快速分离，避免了拥堵现象的发生。使用激光测距仪测量餐盘位置有很多优点：响应时间短，分辨率高，可实现非接触性的检测，使用寿命长。因此信号的收集采用激光测距仪。而且激光测距仪是很容易购买的仪器，价格便宜，只需要稍微修改一下信号的输出方式就可以与电机连接来使用。4.3电机正反转的plc程序编程4.3.1电机正反转需要PLC当激光测距仪测出距离后，在转换为一种信号，直接输送给电机是无法实现电机的正反转的。而是需要采取一些措施来实现电机的正反转。我们就将采用到PLC程序编程，来实现电机的正反转。4.3.2电机正反转PLC程序如参考资料现代电气控制及PLC应用技术图2-19所示具有反接制动电阻的可逆运行反接制动的控制线路。按下正转启动按钮SF2，中间继电器KF3线圈通电并自锁，其常闭触电打开，互锁中间继电器KF4线圈电路，KF3常开触电闭合，是接触器QA1线圈通电，QA1主触电闭合使定子绕组经3个电阻RA接通正序三相电源，电动机MA开始降压启动。当电动机转速到达一定值时，速度继电器的正转使常开触电