本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称自动抓取机构结构设计 系别机械设计制造及其自动化 专业班机制六班 姓名刘建标 评分 导师（签名） 2014年1月3日 中国地质大学长城学院
毕业设计（论文）开题报告撰写要求： 1．开题报告的主要内容 1）所选课题国内、外研究及发展状况 2）课题研究的目的和意义； 3）课题研究的主要内容、难点及关键技术； 4）研究方法及技术途径； 5）实施计划。 2．主要参考文献：不少于3篇。 3．开题报告的字数不少于1500字，格式按《华中科技大学武昌分校专科毕业设计（论文）撰写规范》的要求撰写。 4．开题报告单独装订，本附件为封面。
华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告 学生姓名许佳虎学号20092811080专业班级机械制造及其自动 化0902 系别自动化指导教师孙立鹏/王姣职称教授/助教课题名称串联型五自由度机械手的结构设计 1.目的及意义： 1.1工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。 1.2国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前CCMT2006展览会上，值得一机器人应用是当今机床发展的一大趋向提的是1号馆W1-916意大利意沃乐EVOLUT公司，这个欧洲最大的机器人应用与集成公司，他们的一
直流电磁铁设计 共26 页 编写： 校对：
直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。
6、磁感应强度的定义式B=qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=21 μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。
我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kυ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。
目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 （1）机械手 （2）穴盘定位平台 （3）驱动系统 （4）控制系统 PLC程序 （5）底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析
第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢
第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高，设施农业已成为国民经济中的支柱产业，温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济，增加农民收入，丰富人民的菜篮子，改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术，它具有缩短生育期，提早成熟，提高棉花单产，具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽，全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前，国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成，劳动强度大，作业效率低，不能满足规模化生产的需要，从而制约了蔬菜生产的发展。因此，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫，而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分，能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作，其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量，推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程，特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟，而且大部分机型开始投入使用，尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽，具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所，且大部分的研究成果只是样机的试制，尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究，研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代，半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用，培育穴盘苗、移栽作物等，实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机（图1-1～1-3）,可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要
电磁铁的设计计算 1原始数据 YDF-42 电磁铁为直流电磁铁工作制式为长期根据产品技术条件已知电磁铁的工作参数 额定工作电压UH=24V 额定工作电压时的工作电流IH ≤1A 2 测试数据 测试参数工作行程δ=1mm 吸力F=7.5kg 电阻R=3.5Ω 4 设计程序 根据已测绘出的基本尺寸通过理论计算确定线圈的主要参数并验算校核所设计出的电磁铁性能 4.1 确定衔铁直径dc 电磁铁衔铁的工作行程比较小因此电磁吸力计算时只需考虑表面力的作用已知工作行程δ=1mm 时的吸合力F=7.5kg 则电磁铁的结构因数 K = F／δ7.5／0.1=27 (1) 电磁铁的结构形式应为平面柱挡板中心管式 根据结构因数查参考资料，可得磁感应强度BP=10000 高斯 当线圈长度比衔铁行程大的多时,可以不考虑螺管力的作用,认为全部吸力都由表面力产生由吸力公式 F= （Bp/5000）2×Π／4×dc2 (2) 式中Bp磁感应强度(高斯) dc 活动铁心直径(毫米) 可以求得衔铁直径为 dc= 5800×F Bp = 5800×7.510000 =1.59cm=15.9mm 取dc=16 mm 4.2 确定外壳内径D2 在螺管式电磁铁产品中它的内径D2与铁心直径dc之比值n 约为2~ 3 ,选取n=2.7 D2=n ×dc=2.76×16=28.16 毫米(3) 式中D2 外壳内径毫米 4.3 确定线圈厚度 bk= D2?dc 2 ?Δ(4) 式中bk -----线圈厚度毫米 Δ------线圈骨架及绝缘厚度毫米今取Δ=1.7 毫米 bk= 28.16?16 2 ?1.7 =4.38毫米 今取bk=5 毫米 4.4 确定线圈长度 线圈的高度lk与厚度bk比值为β,则线圈高度
起重电磁吸盘 技 术 协 议 需方：中车太原机车车辆有限公司供方： 日期：2016 年11 月
吊运扎捆螺纹钢电磁铁成套设备技术方案 一、用户提供的技术参数及要求 1.装卸螺纹钢的主要规格: 1.1 螺纹钢尺寸：9000-12000mm*Φ300mm； 1.2 重量：3T； 1.3 一次吊运一至三捆。 2.吊运要求: 2.1作业中遇电网突然断电，能自动切换电源，在20分钟内保证物料不掉落。 2.2电磁铁的控制必须充分满足吸吊螺纹钢的要求,要求驾驶室内操作方式。 2.3突发断电时要求迅速将蓄电池的直流电逆变成交流电，以便跟卷扬机的抱闸电机供电，打开卷扬抱闸，使主钩安全下放。 2.4电磁起重设备操作方式为遥控操作，或外接PLC 进行控制。 2.5 天车实际使用最高高度6.5米。 2.6五台天车可通用； 二、系统配置： 1、根据用户的要求，我公司做出如下详细设计方案： 采用4台MW12-11090L/1电磁铁联吊。 注: 三、主要设备技术特点 1、起重电磁铁 引进日本神钢电机株式会社技术，并全部采用CAD计算机辅助设计。电磁铁外壳采用全密封钢板焊接，并严格进行气密性试验，出线盒采用防水保护装置，并有防撞保护板。线圈采用氧化膜铝线绕制，绝缘性能优良，具有自重轻、能耗低等优点，同时线圈与外壳之间采用真空灌环氧树脂胶固定，耐高温、高湿的同时耐剧烈碰撞。为了产品质量有可靠保证，在几道关键和特殊工序中进行了严格的试验： 焊接工序：在电磁铁总装过程中，焊接后严格进行气密性试验，用0.7Mpa压力试验，把肥皂水涂抹在所有焊缝上，无冒泡现象。 绕制线圈工序：线圈绕制后，必须做匝间绝缘试验，对地耐压试验。
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
1.通电持续率：电磁铁的工作状态为反复短时工作制，基本型电磁铁通电持续率为50-60%，高频电磁铁通电持续率为75%，一个工作周期通常为10分钟左右。 即：TD%= tp /(tp+tn)×100% tp为工作时间； tn为休止时间。 电磁铁从通电吊起被吸物、送到目的地，到释放被吸物的整个一段时间为工作时间tp；返回原来位置的时间为休止时间tn；一个周期是工作时间与休止时间之和。即在一个工作周期内有tp的时间通电用来吊运的，另有tn的时间用于停电放料后返回原来吸料场地。电磁铁使用时，请按额定TD执行，若超标准长期使用，会使电磁铁温升过高，影响电磁铁使用寿命。 2.绝缘：电磁铁线圈两引出线与顶盖外壳之间的电阻称为绝缘电阻。冷态绝缘电阻不小于10ＭΩ。 3.耐压：耐压是指在电磁铁线圈与顶盖外壳间施加工频3000V高电压，持续一分钟，无击穿、闪络等现象，即认为电磁 铁对地绝缘正常。 4.电磁力：电磁铁工作时电磁力的计算依据麦克斯韦方程。 5.磁路：磁路的计算满足基尔霍夫磁路定律。 6.吸力安全系数Kr的确定 根据不同的被吸物确定安全系数。 Kr=F/G F：电磁吸力； G：额定吊运重量 7.电磁吸力的计算 F=(B^2)S/2μ0…………………………⑵ F：电磁力； B：气隙磁密； S：磁极与负载接触面积 μ0：真空导磁系数 8.结构设计 首先需对所设计的产品进行结构确认，根据被吸物的工艺技术资料，产品的外形结构；并根据电磁铁的原理确定具体的磁路结构形态。 根据电磁场理论和经验合理地选择B值和S值，确定主磁路中铁芯的截面积具体尺寸。具体结构设计是根据生产现场需要选定的。并依据磁通连续性原理，铁芯内的磁通与顶板中的磁通大致相等，即Φ01=Φ02,而Φ=BS，由此可确定磁轭板的厚度结构。 9.磁路计算 起重电磁铁线圈的结构确定后，磁路就对应地确定了。 根据基尔霍夫磁路第一第二定律，进行磁路的分段计算： IN=∑HiLi I：电磁线圈励磁电流； N：电磁线圈线圈匝数； Hi：分段磁路对应磁场强度； Li：分段磁路对应长度。 10.起重电磁铁线圈磁路磁阻计算： δg L R=Rc0+Rc = —— + —— μ0S1 μrμ0S Rcg：工作气隙磁阻；Rc：铁芯、顶板和负载磁阻 δg：工作气隙；μ0：空气导磁率； μr：铁芯、顶板和负载的相对导磁率； S1：磁极的有效工作面积； L:磁路长度 S：铁芯、顶板和负载的等值截面积。 11.磁通、磁密的计算： ∑IN
电磁铁设计
直流电磁铁设计
直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B= S Φ （T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H= L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr =0 μμ 5、 磁通Φ= M R NI 磁阻R M = s l μ 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。
6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。
我们的目的是使Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 A K1= A A：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数 G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。11、结构系数Kφ 每一类型的电磁铁，都有一定的吸力和行程。按最优设计方法设计的电磁铁重量最轻。一般来说，长行程的电磁铁比短行积的电磁铁长，吸力大的电磁铁比吸力小的电磁铁外径大。 为了按最小材料消耗率比较电磁铁，引入结构系数K J这个判据。
5. 吊运钢板用起重电磁铁 5.1 MW84系列 本系列产品是专为吊运中厚钢板而设计的。吊运作业安全准确迅速。考虑到长钢板吊运可能出现弯曲变形而影响安全搬运，所以在吊运长尺寸钢板时，请使用多台电磁铁联用。对于中厚板（6mm～32mm）电磁铁的间距多取3～4米，两端外伸部分的长度可取间距的二分之一。根据吊运张数的不同，又分为350型与400型两类。 350型适合于中厚板厂、造船厂、机械制造厂，采用调磁控制方式，能起吊一张或一定张数钢板。400型适用一次搬运尽量多的张数，可根据用户要求另行设计制造吊运700℃以下钢板用高温型产品。 5.1.1MW84-□35系列 型号 MW84-9030T/1 MW84-10535T/1 MW84-14035T/1 MW84-17535T/1 MW84-21035T/1 MW84-24535T/1 A 900 1050 1400 1750 2100 2450 B 300 350 350 350 350 350 C 900 960 940 940 920 980 D 350 400 500 700 800 900 E 110 F 180 外 形 尺 寸 （mm ） G 32 质量(Kg) 185 330 430 510 600 720 冷态功率（Kw ） 0.41 0.9 1.2 1.5 1.8 2.5 注:MW84-9030T/1额定电压为DC—110V。 注:MW84-9030T/1,四台联用可吊运长×宽×厚=3000～6000×900～1900×4～10mm 钢板。
5.1.2MW84-□40系列 常温型 高温型 型号 MW84— 12040L/1 MW84— 16040L/1 MW84— 20040L/1MW84— 24040L/1 MW84— 13042L/2 MW84— 17042L2 MW84— 21042L/2 MW84—25042L/2 A 1200 1600 2000 2400 1260 1680 2100 2520 B 400 420 C 1020 1000 970 890 1040 1050 1000 990 D 400 700 800 700 500 700 800 900 E 110 F 180 外 形 尺 寸 （mm ） G 32 质量(Kg) 550 690 840 910 650 850 1050 1250 冷态功率（Kw ） 3.0 3.2 5.0 6.0 2.4 3.7 4.0 4.8 5.1.3MW84吊运超多张系列 5.2MW04系列 型号 MW04-17T/1 MW04-22T/1 MW04-26T/1 MW04-32T/1 MW04-40T/1 A 165 216 260 318 406 B 113 147 130 178 480 C 30 40 50 60 100/55 外形尺寸 （mm ） D 10 16 25 25 16 质量(Kg) 7 15 20 30 75 冷态功率（Kw ） 0.10 0．20 0.22 0.25 0.40 单台起吊最大尺寸（mm ）长×宽 1200×1200 1400×1400 1400×1400 1600×1600 2500×2500
电磁铁的结构及工作原理 1．电磁铁的工作原理与典型结构 电磁铁的结构形式很多，如图所示。 按磁路系统形式可分为拍合式、盘式、E形和螺管式。按衔铁运动方式可分为转动式如图(a)所示和直动式如图(b)、(c)、(d)所示。 电磁铁的基本工作原理： 当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。 电磁铁是利用载流铁心线圈产生的电磁吸力来操纵机械装置，以完成预期动作的一种电器。它是将电能转换为机械能的一种电磁元件。 电磁铁主要由线圈、铁心及衔铁三部分组成，铁心和衔铁一般用软磁材料制成。铁心一般是静止的，线圈总是装在铁心上。开关电器的电磁铁的衔铁上还装有弹簧，如图所示。
2．电磁铁的分类 按其线圈电流的性质可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按用途不同可分为牵引电磁铁、制动电磁铁、起重电磁铁及其他类型的专用电磁铁。 牵引电磁铁主要用于自动控制设备中，用来牵引或推斥机械装置，以达到自控或遥控的目的；制动电磁铁是用来操纵制动器，以完成制动任务的电磁铁；起重电磁铁是用于起重、搬运铁磁性重物的电磁铁。 3．电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： ①交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次／min，寿命较短。 ②直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次／min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 ③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。 1、首先是电源设计，即线圈两端的电压。建议使用直流电源，因为直流电流可 以保证次吸力稳定，没有交变。介于你设计的磁吸力小，可选用5-12V直流电源（电压越大，反应速度越快）。 2、绕线组材料的选取，如果设计要求绕线组质量轻，则可选择漆包铝线。一 般情况下，选择漆包铜线，因为铜的电阻率低。 3、考虑绕线组的发热，绕线组是有电阻的，其发热功率P=U*U/R（U为电源 电压）。 4、选用横截面积合适的导线作为绕线组。 5、磁吸力F∝磁感应强度B，而B∝I*N（电流与匝数的乘积），而I=U/R，
(直流起重电磁铁) D96 备案号： 中华人民共和国机械行业标准 JB／T10730—2007 直流起重电磁铁 DCELECTROMAGNETICLIFTER 2007－05－29发布2007－11－01实施 中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
前言 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国矿山机械标准化技术委员会〔SAC／TC88〕归口。 本标准负责起草单位：抚顺隆基磁电设备有限公司。 本标准主要起草人：张承臣、赵能平、黄嘉琳、吕凤钧、邵贵成。 本标准为首次发布。 直流起重电磁铁 1范围 本标准规定了MW系列直流起重电磁铁的术语和定义、型式与基本参数、技术要求、试验方法、检验规那么、标志、标签、使用说明书、包装、运输和贮存。 本标准适用于励磁功率不大于60KW的直流起重电磁铁〔以下简称电磁铁〕。该电磁铁装备在起重机械上，用于装卸搬运废钢〔生铁锭〕、钢板、板坯、钢坯、型钢等。 2规范性引用文件 以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单〔不包括勘误的内容〕或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB／T191包装储运图示标志〔GB／T191－2000，EQVISO780：1997〕 GB／T549电焊锚链 GB／T2900、1电工术语基本术语 GB／T2900、18电工术语低压电器 GB／T6388运输包装收发货标志 GB9969、1工业产品使用说明书总那么 GB／T12467、4焊接质量要求金属材料的熔化焊第4部分：基本质量要求〔GB／T12467、4－1998，EQVISO3834－4：1994〕 GB／T13306标牌 GB／T13384机电产品包装通用技术条件 GB／T14048、1低压开关设备和控制设备总那么 3术语和定义 GB／T2900、1、GB／T2900、18确立的以及以下术语和定义适用与本标准。 3、1 强励磁STRONGEXCITATION 电磁铁励磁电压290V的励磁。 3、2 弱励磁WEAKEXCITATION 电磁铁励磁电压为200V的励磁。 4型式与基本参数 4、1型式 电磁铁按照结构型式分为： A〕圆形起重电磁铁； B〕矩形起重电磁铁； C〕椭圆形起重电磁铁； D〕多边形起重电磁铁。 4、2型号 电磁铁的型号表示方法如下： MW□—□□
目录 1 引言--------------------------------------------------6 1.1 机械手的概述-------------------------------------6 1.2 机械手的组成-------------------------------------6 1.3 机械手的分类-------------------------------------8 2 设计要求--------------------------------------------- 10 3 系统硬件设计----------------------------------------- 12 3.1 单片机核心模块----------------------------------13 3.2 键盘模块----------------------------------------13 3.3 计数系统模块------------------------------------14 3.4 电磁阀模块--------------------------------------14 3.5 显示模块----------------------------------------14 3.6 外围驱动模块------------------------------------16 4 软件系统设计----------------------------------------- 21 4.1 流程图------------------------------------------21 4.2 源程序------------------------------------------22 5 整机电路图------------------------------------------- 35 5.1 原理图------------------------------------------35
传感器技术
模块一传感器(Sensor) 知识要求: 1、传感器组成及工作原理; 2、分类、输出特性、和负载的连接。 技能要求: 1、掌握光电、电感、电容和磁场式传感器的正确使用; 2、掌握传感器的串联、并联回路控制负载。 1．1 传感器基本知识 1．1．1 定义 传感器是自动检测装置中直接感受被测量, 并将它转换成可用信号输出的器件。 ①自动检测在自动化装置构成的系统中是必不可少的。 ②直接感受被测量, 表明传感器和被测量之间没有其它感受器件。 ③实际的被测量中多数是非电量, 当然也可能是电量。 ④输出的可用信号, 是与被测量有确定对应关系的电量, 一般为电压、电流。1．1．2 组成 辅助电源 图1．1传感器组成 ①敏感元件是传感器中直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的其它量的元件。其作用是检测感应被测物体信息。 ②转换元件是只感受由敏感元件输出的与被测量成确定关系的其它量并将其转换成电量输出的元件。其作用是把被测物体信息转换为可用输出信号( 电量) 。 ③辅助元件: 辅助电源, 固定、支撑件等。
1．1．3 应用 代替人的五种感觉( 视、 听、 嗅、 味、 触) 器官。 1．1．4 分类 按输出信号的性质分: 数字量传感器、 模拟量传感器。 1．1．5 数字量传感器输出特性 ( 1) NPN 型: 传感器的转换元件的输出管为NPN 型。 ①传感器的负载( 灯) 接在传感器电源正极( +DC24V) 和传感器输出信号端之间; ②未感应时传感器输出管截止, 输出端输出逻辑电平”1”( +DC24V) , 负载不工作; ③有感应时传感器输出管导通, 输出端输出逻辑电平”0”( 0V) , 负载得电工作。 ( 2) PNP 型: 传感器的转换元件的输出管为PNP 型。 ①传感器的负载( 灯) 接在传感器输出信号端和传感器电源负极( 0V) 之间; ②未感应时传感器输出管截止, 输出端输出逻辑电平”0”( 0V) , 负载不工作; ③有感应时传感器输出管导通, 输出端输出逻辑电平”1”( +DC24V) , 负载 得电工作。 蓝 黑红 蓝黑红负载 接近开关电路接 近 开 关 电 路负载（）输出特性为型（）输出特性为型 图1．2 以电感式接近开关为例的传感器输出特性 1．2 光电式传感器
直流电磁铁设计 共 26 页 编写： 校对： 直流电磁铁设计 电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。电能和机械能的变换是通过具体的电磁铁结构来实现的。合理的电磁铁结构是能量变换效率提高的保证。电磁铁设计的任务是合理的确定电磁铁的各种结构参数。确定电磁铁的各种结构参数是一个相当复杂的任务，下面我们探讨确定电磁铁结构参数的一般方法。电磁铁吸合过程是一个动态过程,设计是以静态进行计算. 一、基本公式和一般概念 1、均匀磁场B=S Φ（T ） 2、磁势F=NI,电流和匝数的乘积（A ） 3、磁场强度H=L NI （A/m ），建立了电流和磁场的关系。 该公式适用于粗细均匀的磁路 4、磁导率μ=H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10-7享/米 相对磁导率μr = μμ 5、 磁通Φ=M R NI
磁阻R M =s l 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。 6、磁感应强度的定义式B=qv F ，磁感应强度与力的关系。 7、真空中无限长螺线管B=μ0nI 。对于长螺线管，端面处的 B=2 1μ0nI 。 8、磁效率 当电磁铁接上电源，磁力还不足克服反力，按0～2的直线进行磁化，达到期初始工作点2。当磁力克服反力使气隙减小直至为零时，工作点由2～3。断电后工作点由3～0。 面积Ⅰ为断电后剩留的能量，面积Ⅱ为作功前电磁铁储存的能量，面积Ⅲ为电磁铁作的功。 我们的目的是使 Ⅰ和Ⅱ的面积最小，Ⅲ的面积最大。 面积Ⅰ表示电磁铁作完功后的剩磁，（1）减小面积Ⅰ可用矫顽力小的电铁。（2）提高制造精度，使吸合后气隙最小，但要防止衔铁粘住。 面积Ⅱ表示作功前所储存的能量，在衔铁位置一定时，取决于漏磁通，漏磁通大，面积Ⅱ就大。 9、机械效率 K 1=0A A A ：输出的有效功
起重电磁铁操作规程 一、正常操作： 1、吸料：起重机停稳后，将电磁铁平稳的放在坯料上并尽可能对准坯料的重心位置。然后将转换开关拨至“励磁”位置，即可吸起坯料。 2、放料：将起重机停稳，坯料落好后，将转换开关拨至“退磁”位置，即可放下坯料。 3、停用电磁铁时转换开关必须处于“退磁”位置。 4、正常操作时，严禁将坯料长期悬空吸住，避免损坏电磁铁及整流元件和增加系统损耗。 二、停电操作： 1、若因停电或系统故障，无输出电压时，系统会自动将电池电源投入，保证所吸物料不至落下。此时报警电笛响，操作盒上电池投入指示灯HL2亮，须进行紧急操作。 2、当系统报警后，观察起重机下无设备、人员时，通知车下人员上车协助手动将主钩下放，将所吸物料放于安全位置。然后把转换开关放于“退磁”处。 3、注意当吊车停电时，备用电源吸料时间不要大于15分钟。 三、操作注意事项： 1、电磁吊未平稳的放在被吸坯料之前，严禁通电操作。并且禁止将电磁铁做油锤使用。 2、注意提醒挂吊操作人员，使用电磁吊时注意电磁吊不要旋转超过90度。横梁上的白色接线箱东西方向时要处于东侧，南北方向时要处于北侧。避免由于过度旋转拉断电缆。 3、吸料时挂吊操作人员注意要调整好电磁吊吸盘，确保吸盘两头对正，所
吸坯料数量一致，避免发生操作事故。 4、严禁将电磁铁停留在高温物体上等待，被吸物表面温度降到500℃以下时，方可将电磁铁靠近工作。尽量减少电磁铁和高温物料接触时间。 5、操作时要注意观察操作盒上的电压、电流指示值。吸料时电压220伏左右，电流在40到50安左右。 6、观察起重限制器，注意吸料的重量不要超重。 7、起重机走动时注意观察车下情况，注意车下操作人员的位置，起落时注意鸣铃。 8、注意定期对停电自动保护系统进行试验。 9、当停车不用和吸短坯不用电磁吊时，应将电磁铁置于台架上，避免电磁铁长期悬空。 10、下方操作人员使用前要注意检查钢坯的表面情况，及时清扫表面的氧化铁皮，以免发生吸料不牢固的情况。 11、遇到钢坯弯曲时要及时调整钢坯的弯曲方向，禁止吊上下弯曲的钢坯，以免因接触面积减少发生掉钢坯事故。 12、经常检查链条、轴销的磨损情况。当小于原直径的90%时应更换 轧钢车间设备科 2006年4月25日
机械手毕业设计 篇一：机械手毕业设计 目录 摘要 ................................................ . (2) ABSTRACT .......................................... (3) 第一章绪论 ................................................ . (4) 1.1机械手的概述 ................................................ ................................................... (4) .............................................. . (4) .............................................. . (4) 1.2 气动机械手的发
展................................................. . (6) 第二章机械手总体方案的设计 (7) 2.1机械手的工作过程及控制要求 ................................................ (7) 2.1.1 机械手的基本结构 ................................................ (7) .............................................. (9) 2.2 机械手的方案设计及其主要参数................................................. (10) .............................................. .. (10) 2.2.2 机械手的驱动方案设计 ................................................ . (11) 2.2.3 机械手的控制方案设
电磁铁参数计算方式 (2012-02-17 11:00:53) 标签： 文化 为确保您所使用的螺线管式电磁铁（包括我们通常所说的各式旋转电磁铁、推拉式电磁铁、直动式电磁铁、圆管式电磁铁等能可靠的工作和达到应有的寿命，我们在选用各种螺线管式电磁铁时，应注意以下几个方面： 1、螺线管式电磁铁都是以直流电工作的，因此当工作电源为交流电时，请使用全波整流方式将交流电转换为直流电； 2、通电率（或通电持续率），是用线圈通电时间和断开时间的比率来表示： 除通电率之外，有时还注出了每一次的最长通电时间的规定，这都是为防止线圈温度过度上升，从而导致螺线管电磁铁动作失误或寿命的减短，因此务必请在低于规定的数值下使用。 3、线圈中通过的电流值和线圈的圈数的乘积算做安培匝数。各种螺线管式电磁铁的线圈数据中对应每个通电率周期都提供有参数值，螺线管式电磁铁的机械输出力的大小与其安培匝数成正比。 4、随着线圈温度的变化会引起螺线管电磁铁总体性能的变化。当线圈接通电源施加上电压后，线圈的温度会逐渐上升，线圈的电阻也就随之增加，通过线圈的电流会降低，从而，造成安培匝数的减少，螺线管电磁铁的机械输出功率也就变小。一般产品样本或目录上所列的线圈数据和特性数据，均以环境温度20℃时为依据，线圈温度和线圈电阻，安培匝数之间的关系如表1所示。 线圈温度（℃）-40 -20 0 20 40 60 80 100 120 电阻系数0.764 0.843 0.921 1 1.079 1.157 1.236 1.314 1.393 安培匝数比 1.309 1.186 1.086 1 0.927 0.864 0.809 0.761 0.718 线圈温升是按电器温升检 测试验标准检测并以下式计算 确定式中： 100% 50% 25% 10%
精心整理 直流电磁铁设计 共26页 编写： 1234、磁导率μ= H B 建立了磁场强度和磁感应强度（磁通密度）的关系。 μ0=4π×10 -7 享/米相对磁导率μr = μμ 5、 磁通Φ= M R NI
磁阻R M = s l 这称为磁路的欧姆定律，由于铁磁材料的磁导率μ不是常数，使用磁阻计算磁路并不方便，磁阻计算一般只用于定性。 6、磁感应强度的定义式B= qv F ，磁感应强度与力的关系。 7 8（2）9、机械效率 K 1= 0A A A ：输出的有效功 A0：电磁铁可能完成的最大功。 10、重量经济性系数
G K2= A G=电磁铁重量。 A0：电磁铁可能完成的最大功。 K2不仅取决于磁效率和机械效率，而且还取决于磁性材料的正确利用，电磁铁的类型和主要外形尺寸之间保持合理的比例关系。 11 K Q 12 一部分用来建立磁场，当电流达到稳定值后，磁场的能量不再增加，电磁铁从电源吸收的能量全部消耗于线圈子的发热上，磁场的能量用来产生吸力和作功。 13、工作制 （1）热平衡公式 热平衡公式：Pdt=CGdτ+μsτdt
式中：Pdt供给以热体的功率和时间 CGdτ-提高电磁铁本身温度的热量。C-发热体比热 G-发热体质量dτ-在dt时间内电磁铁较以前升高的温度。 μsτdt-发散到周围介质中的热量。μ-散热系数。S-散热面积。τ-电磁铁超过周围介质的温度。 （2 升。 （3 度达不到温升τy。工作停止后,产品的温度又降到周围介质温度。短期工作制CGdτ（产品本身热容）是主要的方面。 短期工作制电流密度按13～30A/mm2。 重复短期工作制：产品工作和停止交替进行，工作时产品温度达不到温升τy，停止时产品降不到周围介质温度。