普通自動(dòng)翻書機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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1、 普通自動(dòng)翻書機(jī) 【摘要】 本論文涉及一個(gè)自動(dòng)翻書機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是為不便于用手翻書的殘疾人、傷員、樂隊(duì)指揮，演奏者等特殊人群設(shè)計(jì)的一種可以用腳或者其他部位進(jìn)行控制的便攜、廉價(jià)的自動(dòng)翻書機(jī)．此設(shè)計(jì)著重突出便攜、廉價(jià)的特點(diǎn)．通過分析此翻書機(jī)的設(shè)計(jì)要求等各方面的限制因素，采用玩具設(shè)計(jì)方式，以簡單安全作為此設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)了翻書機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)過程中參考了此類特殊人群的眾多建議，力求操作簡單便捷，降低成本費(fèi)用。 【關(guān)鍵詞】：助殘；翻書機(jī)；吸紙式 The ordinary automatic op

2、en book machine Abstract This paper relates to an automatic open book machine . This design is not easy to hand turning a disabled , wounded, bandleader , performers and other special people .The group designed a portable control their feet or other parts of the cheap automatically

3、open book .The design highlight portable, cheap . By analyzing the limiting factor of this open book machine design requirements and other aspects of toys designed to simplify Single security as design , design principles , design the basic structure of the open book . Reference to such special pop

4、ulations in a number of recommendations in the design process , and strive to operate Convenient, reduce costs . Keywords: disabled ; open book ; pinch -paper 目 錄 目 錄 1 1. 前言 1 1.1課題研究的意義 1 1.3.1 國外技術(shù)研究概況 2 1.3.2國內(nèi)技術(shù)研究概況 3 1.3.3 國外技術(shù)研究現(xiàn)狀 5 1.4 該新型自動(dòng)翻頁器的技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)新 5 1.4.1 該新型自動(dòng)翻頁器的技術(shù)指

5、標(biāo) 5 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn) 7 1.5本課題研究的內(nèi)容 7 2.設(shè)計(jì)方案 9 2.1方案一 9 2.1.1搓紙機(jī)構(gòu) 9 2.1.2壓頁機(jī)構(gòu) 11 2.2方案二 11 2.2.1吸附機(jī)構(gòu) 12 2.2.2翻頁機(jī)構(gòu) 12 2.2.3壓頁機(jī)構(gòu) 12 2.3方案比較 13 2.4自動(dòng)翻書機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 2.4.1翻書動(dòng)作方案確定 13 2.4.2 自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)要求 14 2.4.3 自動(dòng)翻書機(jī)原始參數(shù) 14 2.4.4自動(dòng)翻書機(jī)系統(tǒng)方案 15 2.4.5書本固定夾 15 2.4.6支撐板 16 2.4.7 吸附機(jī)構(gòu) 17 2.4.8翻頁機(jī)構(gòu)

6、 19 2.4.9壓頁機(jī)構(gòu) 20 2.4.10 升降執(zhí)行機(jī)構(gòu) 21 2.4.11自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) 22 2.5 機(jī)體設(shè)計(jì) 23 3. 自動(dòng)翻書機(jī)電氣控制設(shè)計(jì) 24 3.1 電氣控制電路設(shè)計(jì) 24 3.1.1電機(jī)選擇 24 3.1.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 24 3.1.3 電氣控制線路設(shè)計(jì) 26 3.2 PLC的控制 29 3.2.1 I∕O接線圖 29 3.2.2 I∕O地址 30 3.2.3 梯形圖 30 3.2.4 指令語 31 3.3供電方式設(shè)計(jì) 33 3.3.1 插電工作方式 33 3.3.2 電池供電 34 4. 總結(jié) 35 致 謝 3

7、6 參考文獻(xiàn) 37 1. 前言 1.1課題研究的意義 電子讀物大行其道的今天，仍有許多人偏愛紙質(zhì)書籍，習(xí)慣是很難改變的，尤其是在你不想改變的時(shí)候。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對弱勢群體的關(guān)注不僅僅在于豐富他們的物質(zhì)生活，而且深入到怎么滿足他們的精神需求。 對于雙手殘疾的朋友們來說，想要看書相對比較困難。這是因?yàn)樗麄儫o法像正常人一樣用手翻書。雖然報(bào)刊雜志報(bào)道曾有殘疾朋友歷盡千辛萬苦學(xué)會用腳翻書，但是書離眼睛的距離太遠(yuǎn)，不利于閱讀。雖然他們也可以選擇用電腦和特質(zhì)的鼠標(biāo)閱讀電子書，但是長時(shí)間面對電腦會對眼睛造成一定的傷害，而且不太經(jīng)濟(jì)，同樣，對于雙

8、手被束縛的傷員來說翻書這樣簡單的動(dòng)作也成為一個(gè)很不方便的事情。于是，自動(dòng)翻書機(jī)應(yīng)需而生。 查閱現(xiàn)有的國內(nèi)外自動(dòng)翻書裝置，發(fā)現(xiàn)有的是通過機(jī)械操縱實(shí)現(xiàn)翻書功能，有的是通過機(jī)電控制實(shí)現(xiàn)，但是控制電路比較復(fù)雜。所以如果能在已有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡單緊湊、自動(dòng)控制電路簡單、可折疊易攜帶、價(jià)格低的翻書機(jī)，一定很有市場發(fā)展前景。 1.2前景分析 該設(shè)計(jì)的市場前景看好。因?yàn)榈谝辉撛O(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，可以較好的完成自動(dòng)翻不同大小，不同厚度的書籍的動(dòng)作。能夠很好地滿足雙手殘疾的朋友看書學(xué)習(xí)的需求。第二該設(shè)計(jì)全部由簡單的零件組成，加工工藝要求不高，而且部分使用標(biāo)準(zhǔn)件，互換性好。第三，該設(shè)計(jì)成本低廉，廠

9、家有一定的利潤空間。另外，自動(dòng)翻書機(jī)不僅可以供手臂殘疾者使用，更可以供那些因某種原因不方便用手翻書的人使用，如因病暫時(shí)無法使用雙手的人群。因此我們的作品具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 1.3 國內(nèi)外研究概況 1.3.1 國外技術(shù)研究概況 目前正式走進(jìn)市場的自動(dòng)翻書機(jī)為數(shù)不多，最具代表是BOOK TIME 5000自動(dòng)翻書機(jī)。BOOK TIME 5000自動(dòng)翻書機(jī)（如圖1-1所示）是國外最具代表性的一款翻書機(jī)。這臺自動(dòng)翻書機(jī)大小和21寸電視機(jī)相仿，適用于大部分規(guī)格的書籍，按鈕控制翻頁。同時(shí)也具備自動(dòng)模式，翻頁間隔時(shí)間可隨意調(diào)整。價(jià)格高達(dá)3000美金。此翻書機(jī)過于龐大，不夠簡便，而且價(jià)格過于

10、昂貴，對于大部分人不能接受他的價(jià)格。 圖1-1 BOOK TIME 5000自動(dòng)翻書機(jī) 圖1-2遠(yuǎn)程控制的page-turner 遠(yuǎn)程控制的page-turner（見圖1-2）的特點(diǎn)： （1）根據(jù)紙質(zhì)，薄厚自動(dòng)調(diào)節(jié) （2）可以選擇直接操作，如果用戶能操作遠(yuǎn)程控制器的按鈕（或其他輔助裝置），否則，自動(dòng)掃描操作。 （3）選擇燈的明暗程度 （4）交流裝置和環(huán)境控制單元同樣可連接上 （5）此裝置如果安裝在架子上則可移動(dòng)并且可以調(diào)節(jié)角度。 1.3.2國內(nèi)技術(shù)研究概況 國內(nèi)對自動(dòng)翻頁機(jī)的研究較多，大體可分為以下三類[1]： （1）閱讀架自動(dòng)翻頁機(jī) 一種閱讀架自

11、動(dòng)翻頁裝置，它包括一架板及其周邊上的若干夾具，一在架板上角的彈片，一在架板上方中央的旋轉(zhuǎn)頭及其中間的一凹槽，兩擺臂則以其后段活動(dòng)軸接在凹槽中，其中第一和第二擺臂尾端各藉一拉持件分別固定在旋轉(zhuǎn)頭右、左側(cè)的架板上，第一擺臂前端有一吸紙構(gòu)件。當(dāng)吸紙構(gòu)件吸紙時(shí)，即由旋轉(zhuǎn)頭使兩擺臂同時(shí)轉(zhuǎn)至架板另一側(cè)，吸紙構(gòu) 件即松開紙，同時(shí)在拉持件作用下，使第一、二擺臂分別上、下移，以卡持已被翻之紙。 （2） 腳踏式自動(dòng)翻頁譜架 在已有譜架的基礎(chǔ)上，支腳上設(shè)踏板和滑輪組，斜置板的支撐面上設(shè)轉(zhuǎn)軸，該軸上有擺桿和 重錘，穿經(jīng)滑輪組，一端與踏板連接，另一端與轉(zhuǎn)軸固定。下踩踏板，傳動(dòng)繩帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸，使擺桿由一側(cè)翻轉(zhuǎn)到譜

12、板另一側(cè)，松開踏板，重錘作用，擺桿回轉(zhuǎn)，隨即帶動(dòng)樂譜紙張翻頁。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)腳動(dòng)式自動(dòng)翻頁，可保證演奏者或指揮者的雙手自始至終可用于演奏或指揮，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。 （3）自動(dòng)翻頁器 本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)翻頁器， 它是一個(gè)盒體。 書刊展放在盒面上， 用真空吸盤吸附書頁，靠旋臂帶動(dòng)書頁偏轉(zhuǎn)，旋臂是裝在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上還帶有三只凸輪，其中一只凸輪與電磁鐵連使軸偏轉(zhuǎn)，一只凸輪帶動(dòng)真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，另一只凸輪控制活動(dòng)夾的張開和壓緊。電磁鐵的控制，根據(jù)使用情況選配，供無手指功能的人和演奏、打字專業(yè)人員自動(dòng)翻頁。 此外還出現(xiàn)了很多專利和新型設(shè)計(jì)。如王侃設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻書機(jī)，采用自動(dòng)控制電路控制

13、前翻頁、后翻頁、復(fù)位等功能，對書頁的幅面具有很好的適應(yīng)性，調(diào)節(jié)方便。吳永立、吳毓湘設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻頁器，是一個(gè)盒體。書刊展放在盒面上，用真空吸盤吸附書頁，靠旋臂帶動(dòng)書頁偏轉(zhuǎn)，旋臂是裝在傳動(dòng)軸上，傳動(dòng)軸上還帶有三只凸輪，其中一只凸輪與電磁鐵連接使軸偏轉(zhuǎn)，一只凸輪帶動(dòng)真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，另一只凸輪控制活動(dòng)夾的張開和壓緊。電磁鐵的控制，根據(jù)使用情況選配，供無手指功能的人和演奏、打字專業(yè)人員自動(dòng)翻頁。李俊儒設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻頁器包括書檔、托書板和翻壓臂，所述書檔內(nèi)設(shè)有齒輪機(jī)構(gòu)、主電機(jī)，以及供齒輪機(jī)構(gòu)作往返運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)；所述翻壓臂的一端通過樞軸與齒輪機(jī)構(gòu)活動(dòng)樞接，另一端裝有翻頁輪，該翻頁輪通過蝸桿與書檔內(nèi)的齒

14、輪機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。另外，翻壓臂上還設(shè)有用于壓書頁的磁鐵和用于檢測頁邊的屋頂型反射鏡，可以有效防止翻頁過程中出現(xiàn)的重復(fù)翻頁動(dòng)作。蘇杰、閆洪波等設(shè)計(jì)的自動(dòng)翻書器由載書臺、控制箱組成。載書臺由電磁式書夾和載書板構(gòu)成?？刂葡溆晌堁b置、翻頁裝置（同步帶、同步帶輪、翻書棒）、電動(dòng)機(jī)和控制電路構(gòu)成。 1.3.3 國外技術(shù)研究現(xiàn)狀 1．根據(jù)紙質(zhì)，薄厚自動(dòng)調(diào)節(jié) 2．可以選擇直接操作，如果用戶能操作遠(yuǎn)程控制器的按鈕（或其他輔助裝置），否則，自動(dòng)描操作。 3．選擇燈的明暗程度 4．交流裝置和環(huán)境控制單元同樣可連接上 5. 此裝置如果安裝在架子上則可移動(dòng)并且可以調(diào)節(jié)角度 1.4

15、該新型自動(dòng)翻頁器的技術(shù)指標(biāo)及創(chuàng)新 1.4.1 該新型自動(dòng)翻頁器的技術(shù)指標(biāo) 我們在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下因素： a. 書本固定：將任何一種書放置好以后，能夠保證固定在儀器上不會掉下來或者自動(dòng)合上。 同時(shí)要能保證利于老年人和殘疾人進(jìn)行書本放置和取出。 b. 自動(dòng)翻頁：最終目的就是能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)翻頁，這里所謂的自動(dòng)翻頁，是指當(dāng)使用者按下 手上的遙控器的翻頁按鈕以后可以按照需求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻頁。這還不屬于全自動(dòng)（全自動(dòng)應(yīng)該可以 遙控或者視線跟蹤，那要求太高，并且有可能反而導(dǎo)致不方便），翻頁方向包括前翻和后翻。 C .動(dòng)力問題：采用不同的電動(dòng)機(jī)，雖在功能上沒有什么影響，但對整體的性能評價(jià)確有很

16、 大的關(guān)系；他還關(guān)系到翻頁是否方便。 d. 障礙處理：遇到強(qiáng)障礙能夠?qū)崿F(xiàn)自保護(hù)功能。 e. 遙控器：應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟驅(qū)動(dòng)，上邊至少包括三個(gè)按鈕。一個(gè)是向前翻頁，一個(gè)是向后翻頁，還有一個(gè)是啟動(dòng)和關(guān)閉按鈕。 f. 翻頁速度：最初設(shè)計(jì)對翻頁速度不加什么要求，但是不能過慢，應(yīng)該在3 秒之內(nèi)完成一次翻頁。并且翻完頁后要能回到初始位置，保證下一頁的順利翻成。 g. 紙張保護(hù)：不能對書本有太大的磨損，否則會損壞書本，減少使用率。 h. 環(huán)保意識：噪音控制和對其他人影響是需要考慮的很重要問題。 i. 適應(yīng)能力：比較起不同的書本，應(yīng)該都可以實(shí)現(xiàn)翻頁，因此要求使用的翻頁機(jī)要具有自適應(yīng)能力，可以

17、考慮靜電量（或磁力）可調(diào)的機(jī)構(gòu)。 j.操作人員的舒適度 1.讀者閱讀距離可調(diào)節(jié)：遙控到支撐板的距離應(yīng)該可以根據(jù)不同使用者的使用要求和環(huán)境調(diào)節(jié)，減少不必要的彎腰或者仰頭，使得盡可能讓使用者感到舒適。 2.適合的材料和背景色：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，制作支撐板的材料應(yīng)該采用樹脂板材，這樣比較輕但是很結(jié)實(shí)，負(fù)重比較大，并且對吸頭的靜電和磁性影響很小。至于背景顏色，可以根據(jù)用戶的喜好進(jìn)行噴染（默認(rèn)為白色）。 3.遙控器和支撐板設(shè)計(jì)符合人的感受特點(diǎn)：一般情況下，人的視覺區(qū)在水平方向120 度，最佳視區(qū)在為中心區(qū)10 度。支撐板視距最好在50cm 左右，且注意不同鈕的顏色區(qū)分。 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)

18、 1.在吸頁裝置的設(shè)計(jì)上，根據(jù)流體力學(xué)的基本原理，使用廢棄的電腦排風(fēng)扇制作出效果顯著的吸紙裝置。該裝置巧妙地將流體力學(xué)的基本原理與機(jī)械動(dòng)作結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)起來非常容易。不僅能夠翻不同材料、不同厚度的書頁，而且不會損壞紙張。 2.在翻書裝置中的翻書棒的動(dòng)作的設(shè)計(jì)上，是由同步帶的傳動(dòng)使固定在同步帶上的翻書棒平動(dòng)，翻頁平穩(wěn)，能有效地將書頁翻到另一邊。 3.在書夾的設(shè)計(jì)上，我們設(shè)計(jì)的電磁式書夾是首創(chuàng)。該書夾巧妙地將夾子的機(jī)械部分和電磁鐵結(jié)合在一起，只需通斷電就可以控制書夾的開合。 4.在書夾的滑槽設(shè)計(jì)上，以往作品采用平行于底邊開槽的設(shè)計(jì)思路。而我們設(shè)計(jì)出槽，對于不同大小的

19、書，夾的位置顯得更加合理，既能夾不同大小的書且不影響吸紙裝置吸頁。 5.相對于純機(jī)械的翻書機(jī)，我們的設(shè)計(jì)使用了單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、機(jī)電一體化，殘疾朋友只需用腳或者其他部位觸動(dòng)開關(guān)，即可達(dá)到自動(dòng)翻書的目的。 1.5本課題研究的內(nèi)容 通過分析和借鑒現(xiàn)有的自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)，本課題設(shè)計(jì)一種能夠滿足使用要求的結(jié)構(gòu)簡單、線路控制簡單、體積較小易攜帶、可折疊、成本低廉的自動(dòng)翻書機(jī)。該翻書機(jī)應(yīng)滿足的技術(shù)要求為： （1）模擬人手翻書方式，提取一頁； （2）書頁進(jìn)行180翻轉(zhuǎn)； （3）復(fù)位，并夾緊書； （4）可攜帶，可折疊； （5）自動(dòng)完成翻書工作； （6）使用電路控制； （7）

20、可使用電池工作，也可用插電方式工作； （8）可遙控控制。 2.設(shè)計(jì)方案 2.1方案一 本翻書機(jī)構(gòu)基本方案設(shè)計(jì)是使用搓紙機(jī)構(gòu)和壓頁機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分來完成以上動(dòng)作過程，并用控制電路實(shí)現(xiàn)?？紤]到翻書機(jī)能夠折疊，故每個(gè)機(jī)構(gòu)都分為左右兩個(gè)機(jī)構(gòu)，以完成各側(cè)的功能。左側(cè)向右側(cè)翻轉(zhuǎn)書頁時(shí)，用左側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)搓左側(cè)書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸右側(cè)書頁一半時(shí)，右側(cè)側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使左側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)順利的空回到原位置，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。右側(cè)向左側(cè)翻書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，

21、防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸左側(cè)書頁一半時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使右側(cè)搓紙機(jī)構(gòu)順利的空回到原位置，準(zhǔn)備下一次的翻頁。 2.1.1搓紙機(jī)構(gòu) 搓紙機(jī)構(gòu)主要是完成書頁從一側(cè)翻轉(zhuǎn)到另一側(cè)?，F(xiàn)有的許多翻書機(jī)在實(shí)現(xiàn)書頁翻轉(zhuǎn)功能時(shí)采用兩種機(jī)構(gòu)：捏紙機(jī)構(gòu)和翻頁機(jī)構(gòu)。我經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只要搓紙塊與書頁之間的摩擦力達(dá)到一定范圍，增加搓紙距離就可以將書頁翻轉(zhuǎn)過去。這樣就可以只用搓紙機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)單張書頁的移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)。 （1） 機(jī)構(gòu)選擇 本翻書機(jī)翻書采用直線式推進(jìn)方式。能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有很多，但是最常見的機(jī)構(gòu)[是凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、齒輪-齒條機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)[

22、，此外，現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的工業(yè)直線執(zhí)行器也能實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。六種機(jī)構(gòu)的比較如下： 表2-1 六種機(jī)構(gòu)比較 機(jī)構(gòu)名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 凸輪機(jī)構(gòu) 幾乎可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件的無限多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。可以將凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，變換為從動(dòng)件的連續(xù)或間隙的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。 凸輪從動(dòng)件是高副接觸，壓強(qiáng)較大，易磨損，凸輪輪廓線的制造精度對動(dòng)力影響很敏感。 凸輪副對材料的選用和加工以及熱處理要求較高。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件之間是轉(zhuǎn)動(dòng)低副連接，傳動(dòng)可靠，承載能力大，耐磨性好。 能實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的變換和多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的輸出。 連桿機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副元素多為圓柱面或平面，無需特殊機(jī)床加工，且加工精度容易得到保證。

23、機(jī)械效率低，有慣性力 螺旋機(jī)構(gòu) 能將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性高，且有很大的減速比；工作平穩(wěn)、無噪聲，可以傳遞很大的軸向力。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。 由于螺旋副為面接觸，且接觸面間的相對滑動(dòng)速度較大，故運(yùn)動(dòng)副表面摩擦、磨損較大，傳動(dòng)效率較低。 齒輪-齒條機(jī)構(gòu) 承載大；移動(dòng)速度中等 制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高。 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高，軸間距離適應(yīng)范圍較大 傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，工作中有一定的沖擊和噪聲。 工業(yè)直線執(zhí)行器 易于接線；設(shè)計(jì)緊湊，適合在較小空間內(nèi)使用；免維護(hù)；雙向，可推動(dòng)和拉動(dòng)；堅(jiān)固可靠；容易安裝，運(yùn)行僅需2條導(dǎo)線。 成本高

24、 綜上：本設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易操作、經(jīng)濟(jì)性好。且考慮電氣控制設(shè)計(jì)之后，選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為搓紙機(jī)構(gòu)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)。 2.1.2壓頁機(jī)構(gòu) 壓頁機(jī)構(gòu)也采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中，壓頁電機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿推動(dòng)推桿沿滑槽做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推桿頂端的書夾隨著推桿的運(yùn)動(dòng)做壓書動(dòng)作，曲柄旋轉(zhuǎn)一圈，壓一次書頁。為適應(yīng)厚薄不同的書本，在推桿和書夾之間安裝有彈簧，彈簧力保證書夾能夠夾持住書頁。壓頁機(jī)構(gòu)包括曲柄、連桿、推桿、書夾、彈簧。 2.2方案二 本翻書機(jī)構(gòu)基本方案設(shè)計(jì)是使用吸附機(jī)構(gòu)、翻頁機(jī)構(gòu)和壓頁機(jī)構(gòu)三個(gè)部分來完成以上動(dòng)作過程，并用控制電路實(shí)現(xiàn)。考慮到翻書機(jī)能夠折疊，故每個(gè)

25、機(jī)構(gòu)都分為左右兩個(gè)對稱機(jī)構(gòu)，以完成各側(cè)的功能。本翻書機(jī)設(shè)計(jì)的動(dòng)作過程為：左側(cè)向右側(cè)翻轉(zhuǎn)書頁時(shí)，用左側(cè)吸附機(jī)構(gòu)吸起左側(cè)書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸右側(cè)書頁一半時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使左側(cè)吸附機(jī)構(gòu)順利的復(fù)位，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。右側(cè)向左側(cè)翻書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸左側(cè)書頁一半時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使右側(cè)吸附機(jī)構(gòu)順利的復(fù)位，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。 2.2.1吸附機(jī)構(gòu) 吸附主要作用是將書頁吸起，以便翻頁機(jī)構(gòu)將書頁翻過。吸附機(jī)構(gòu)

26、可有兩種方案：一是采用真空吸盤進(jìn)行吸附書頁，這種機(jī)構(gòu)是通過真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，從而使吸盤可吸附書頁；二是采用帶靜電或者永久磁性的吸附頭，該吸附頭在接觸書頁時(shí)可將書頁吸起，同樣達(dá)到翻頁效果。 為了節(jié)約成本和方便，這里采用我采用帶靜電或永久磁性的吸附頭，為了能吸附不同大小的書，吸附頭采用內(nèi)套形式，可根據(jù)需要自動(dòng)的拔出或伸長。 2.2.2翻頁機(jī)構(gòu) 翻頁機(jī)構(gòu)也是翻書機(jī)的重要部件之一，其主要作用是將吸附機(jī)構(gòu)吸起的書頁翻過，完成書本翻頁動(dòng)作。翻頁機(jī)構(gòu)主要由翻頁片和滑桿組成，在吸附機(jī)構(gòu)吸起書頁的同時(shí)，翻頁片運(yùn)動(dòng)，從右向左，依滑桿滑動(dòng)，將書頁翻到另一面，完成翻書動(dòng)作。翻頁片由樹脂材料制作，輕巧

27、靈便，可有效保護(hù)書籍不被劃破。翻頁片從右至左，再從左至右，則完成一次翻頁動(dòng)作。為了適合不同厚度的書本，特在翻頁片基部設(shè)置導(dǎo)向槽機(jī)構(gòu)，在需要調(diào)整高度的時(shí)候，可將翻頁片拔出，插入相應(yīng)高度的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽共設(shè)置五個(gè)，以供不同厚度的書籍。 翻頁機(jī)構(gòu)由翻頁桿和翻頁片組成，有電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，翻頁桿上有五個(gè)槽，可供不同的需要的翻頁臂插入和拔出，為了滿足對翻不同厚度的書本的需要。 2.2.3壓頁機(jī)構(gòu) 壓頁機(jī)構(gòu)也是本設(shè)計(jì)方案很重要的一部分，當(dāng)一側(cè)吸附機(jī)構(gòu)吸起紙張翻頁機(jī)構(gòu)翻過紙張后，一側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住被翻過的余下的書，另一側(cè)壓頁機(jī)構(gòu)壓住翻過來的新的一頁，使得整個(gè)過程順利的進(jìn)行。 2.3方案比較

28、 方案一：在本設(shè)計(jì)中，翻頁電機(jī)帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄通過連桿推動(dòng)推桿沿滑槽做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，推桿頂端的搓紙塊隨著推桿的運(yùn)動(dòng)做搓紙和復(fù)位動(dòng)作。為適應(yīng)厚薄不同的書本，在推桿和搓紙塊之間安裝有彈簧，彈簧力如果不能保證搓紙塊與書頁之間的摩擦力，那么就會出現(xiàn)不能實(shí)現(xiàn)書頁翻轉(zhuǎn)的誤操作。還有如果搓紙塊與書頁之間的摩擦力不能達(dá)到一定的范圍，搓紙距離不合適，就不能將書頁翻轉(zhuǎn)過去，也同樣產(chǎn)生不能使書頁順利翻轉(zhuǎn)的誤操作。本方案要精確的計(jì)算曲柄滑塊各機(jī)構(gòu)的尺寸，計(jì)算過程也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。最重要的不足之處是不容易實(shí)現(xiàn)對不同大小、厚度書本的翻頁。 方案二：本方案有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，易操作；②系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算比較簡單

29、；③由于采用對稱設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)；④采用的吸附機(jī)構(gòu)是嵌套的形式，能夠隨便的拔出和伸進(jìn)，不僅能夠翻不同材料、不同厚度和不同大小的書頁，而且不會損壞紙張。；⑤翻頁臂上有五個(gè)不同的導(dǎo)向槽，可供翻頁片的插入，滿足對不同厚度的書本的翻頁。 綜上：為了滿足對本設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，實(shí)現(xiàn)不同大小、厚度的書本的翻頁，而且對書本沒有太大磨損，造成損壞書本的后果，經(jīng)過對以上兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較之后，最后決定選擇第二種方案為本設(shè)計(jì)所采取的最終方案。 2.4自動(dòng)翻書機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.4.1翻書動(dòng)作方案確定 自動(dòng)翻書機(jī)的功能就是代替人手完成書頁的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。在翻書的過程中，人們主要完成的動(dòng)作是把書

30、頁從一側(cè)翻動(dòng)到另一側(cè)，即相當(dāng)于在書頁的移動(dòng)過程中伴隨著書頁繞其裝訂邊翻轉(zhuǎn)180度。 本翻書機(jī)設(shè)計(jì)的動(dòng)作過程為：左側(cè)向右側(cè)翻轉(zhuǎn)書頁時(shí)，用左側(cè)吸附機(jī)構(gòu)吸起左側(cè)書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸右側(cè)書頁一半時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使左側(cè)吸附機(jī)構(gòu)順利的復(fù)位，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。右側(cè)向左側(cè)翻書頁，當(dāng)書頁一半脫離原位置時(shí)，右側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)壓住這側(cè)其他的書頁，防止多頁翻轉(zhuǎn)。當(dāng)書頁接觸左側(cè)書頁一半時(shí)，左側(cè)的壓頁機(jī)構(gòu)動(dòng)作，壓住新的書頁，從而使右側(cè)吸附機(jī)構(gòu)順利的復(fù)位，準(zhǔn)備下一次的翻頁動(dòng)作。 本翻書機(jī)基本方案設(shè)計(jì)是使用固定執(zhí)行機(jī)構(gòu)和翻書執(zhí)行

31、機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分來完成以上動(dòng)作過程，并用控制電路實(shí)現(xiàn)?？紤]到翻書機(jī)能夠折疊，故每個(gè)機(jī)構(gòu)都分為左右兩個(gè)機(jī)構(gòu)，以完成各側(cè)的功能。 2.4.2 自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)要求 a.書本固定：將任何一本書放置好以后，能夠保證固定在儀器上不會掉下來或者自動(dòng)合上。同時(shí)要能保證隨意將書本放置和取出； b.自動(dòng)翻頁：最終目的就是能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)翻頁，這里所謂的自動(dòng)翻頁，是指可通過控制按照需求進(jìn)行自動(dòng)翻頁，翻頁包括前翻和后翻； c.動(dòng)力：采用電機(jī)； d.紙張保護(hù)：不能對書本有太大磨損，否則會損壞書本，減少使用率； e.適應(yīng)能力：不同的書本，應(yīng)該都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻頁，因此要求使用的翻頁機(jī)要有自適應(yīng)能力，可以考慮靜電力（或磁力

32、）可調(diào)的機(jī)構(gòu)。  2.4.3 自動(dòng)翻書機(jī)原始參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 驅(qū)動(dòng)方式 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 翻頁速度 12頁/分鐘 可掃描書本 16K和32K頁面 長寬高 600400800mm 自重 8.5Kg 2.4.4自動(dòng)翻書機(jī)系統(tǒng)方案 根據(jù)對翻書動(dòng)作的確定和設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，初步設(shè)計(jì)了如下圖圖1所示的自動(dòng)翻書機(jī)系統(tǒng)示意圖，它主要由固定執(zhí)行機(jī)構(gòu)、翻書執(zhí)行機(jī)構(gòu)、升降執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)五部分構(gòu)成。 圖2.4.4自動(dòng)翻書機(jī)系統(tǒng)翻頁示 2.4.5書本固定夾 固定執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于保證書本翻頁掃描過程中不發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)翻頁

33、的流程可知，只要對書本左右兩端固定，可有效防止整體書本滑動(dòng)，對書頁上端進(jìn)行鋼性固定，可在翻頁的同時(shí)固定未執(zhí)行翻頁操作的書頁，防止干擾正在執(zhí)行的翻書操作。 如圖2所示為書本固定夾，其主要作用是固定書本，防止在工作中其他原因使得書本滑動(dòng)。在翻書工作前，先將書本封面翻開，并將前后封面固定在書本固定夾。在翻書機(jī)支撐板中央部位，即在書本固定夾工作方向有凹槽，可用于書本固定夾的前后移動(dòng)，便于夾持不同大小的書本，方便可靠。它的腳下那有一個(gè)Φ5的螺紋孔，一共螺栓插入，達(dá)到固定它的作用。 圖2.4.5書本固定夾 2.4.6支撐板 支撐板是設(shè)計(jì)中重要的一部分，它是書本放置和固定的地方

34、，也是整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程順利進(jìn)行的保證，參考實(shí)際常見書本的大小，設(shè)計(jì)該支撐板為長為600mm、寬為400mm、高為800mm的長方體，順著長度的方向?qū)ΨQ有寬30mm、高20mm的矩形，這是因?yàn)橐陂L度方向和高度方向打孔，用以連接翻頁臂上的孔與電動(dòng)機(jī)軸的主軸，凸輪孔和電動(dòng)機(jī)主軸的連接。還有壓頁支撐座的固定。板中心也有螺紋孔，用來和腳架子的相互固定。 圖2.4.6支撐板 2..4.7 吸附機(jī)構(gòu) 吸附機(jī)構(gòu)是翻書機(jī)重要部件之一，主要作用是將書頁吸起，以便翻頁機(jī)構(gòu)將書頁翻過。吸附機(jī)構(gòu)可有兩種方案：一是采用真空吸盤進(jìn)行吸附書頁，這種機(jī)構(gòu)是通過真空泵使吸盤產(chǎn)生負(fù)壓，從而使吸盤可吸附書頁；二是采用

35、帶靜電或者永久磁性的吸附頭，該吸附頭在接觸書頁時(shí)可將書頁吸起，同樣達(dá)到翻頁效果。 圖2.4.7(a) 采用帶靜電或強(qiáng)磁的吸附頭 靜電吸附現(xiàn)象的原理是當(dāng)一個(gè)帶有靜電的物體靠近另一個(gè)不帶靜電的物體時(shí)，由于靜電感應(yīng)，沒有靜電的物體內(nèi)部靠近帶靜電物體的一邊回產(chǎn)生與帶電物體所攜帶電荷相反極性的電荷（另一側(cè)產(chǎn)生相同數(shù)量的同極性電荷），由于異性電荷互相吸引，就會表現(xiàn)出“靜電吸附”現(xiàn)象。為了適合不同大小的書籍，對按照吸附頭的吸附桿進(jìn)行了設(shè)計(jì)，將吸附桿設(shè)計(jì)為兩節(jié)內(nèi)套式， 真空泵可以很方便的抽出推入，使得吸附頭對于不同大小頁面的書籍都能有效吸附。但是其結(jié)構(gòu)過于

36、復(fù)雜，本設(shè)計(jì)不予考慮。 圖2.4.7（b）吸附桿上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三維圖 為了使得吸附頭能有效吸附書頁，每次吸附時(shí)，吸附頭都需盡可能接近書頁，以便更好的準(zhǔn)確吸附，所以在吸附桿基座部分設(shè)置凸輪機(jī)構(gòu)，用來使吸附桿進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)， 圖2.4.7.(c) 吸附桿上下運(yùn)動(dòng)吸附機(jī)構(gòu) 2.4.8翻頁機(jī)構(gòu) 翻頁機(jī)構(gòu)也是翻書機(jī)的重要部件之一，其主要作用是將吸附機(jī)構(gòu)吸起的書頁翻過，完成書本翻頁動(dòng)作。翻頁機(jī)構(gòu)主要由翻頁片和滑桿組成，在吸附機(jī)構(gòu)吸起書頁的同時(shí)，翻頁片運(yùn)動(dòng)，從右向左，依滑桿滑動(dòng)，將書頁翻到另一面，完成翻書動(dòng)作。翻頁片由樹脂材料制作，輕巧靈便，可有效保護(hù)書籍不被劃破。翻頁片從右

37、至左，再從左至右，則完成一次翻頁動(dòng)作。 圖2.4.8 翻頁片導(dǎo)向槽機(jī)構(gòu) 為了適合不同厚度的書本，特在翻頁片基部設(shè)置導(dǎo)向槽機(jī)構(gòu)，在需要調(diào)整高度的時(shí)候，可將翻頁片拔出，插入相應(yīng)高度的導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽共設(shè)置五個(gè)，以供不同厚度的書籍。 2.4.9壓頁機(jī)構(gòu) 當(dāng)吸頁機(jī)構(gòu)吸起紙張的瞬間，翻頁電動(dòng)機(jī)也立刻被啟動(dòng)，壓頁機(jī)構(gòu)電磁鐵瞬間帶電，一端磁鐵吸住翻頁桿，另一端彈簧伸長，使它與底座成接近90度的夾角。當(dāng)處在左翻頁時(shí)，左翻頁桿轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度時(shí)，左邊壓頁桿壓下，壓住這邊剩余的紙張，當(dāng)翻頁桿轉(zhuǎn)動(dòng)到180度時(shí)，左翻頁電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊的壓頁桿壓下壓住翻過來的新的一頁。當(dāng)處在右翻頁時(shí)，右翻頁

38、桿轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度時(shí)，右邊的壓頁桿壓下，壓住這邊剩余的紙張，當(dāng)翻頁桿轉(zhuǎn)動(dòng)到180度時(shí)，右翻頁電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)，左邊的壓頁桿壓下壓住翻過來的新的一頁。以后依次循環(huán)往復(fù)。 壓頁機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)為干的形式，其各部分的尺寸也沒有嚴(yán)格的要求，只是桿的長度要足夠的長，能滿足實(shí)現(xiàn)對不同大小的書本的壓頁，但也不能太長，以至于會阻礙翻書過程的進(jìn)行。在它一端的高度翻方向打有一Φ6的光孔，用來和螺母桿上的光孔連接，再加上前后電磁鐵和彈簧的作用上下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到壓頁的效果 圖2.4.9壓頁桿 2.4.10 升降執(zhí)行機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)中的升降機(jī)構(gòu)和翻書機(jī)構(gòu)在工作中需要協(xié)同合作，即在單向翻書中，會使書本由厚到薄，而在翻書過

39、程中，只有使翻書片、吸附頭和目標(biāo)頁面的位置處于一定范圍之內(nèi)，才能保證翻書動(dòng)作高質(zhì)量的執(zhí)行，因此本設(shè)計(jì)中的升降可調(diào)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)需要對書頁厚度的變化做出自動(dòng)調(diào)整。 翻書片是否進(jìn)入吸起書頁的下面是正確翻書的前提，發(fā)生失誤的原因一般都是吸附機(jī)構(gòu)未能將書頁吸起引起，因此，系統(tǒng)只要控制協(xié)調(diào)好吸附機(jī)構(gòu)、翻書機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)之間的位置關(guān)系，就可基本避免翻頁的失誤。 為達(dá)到以上的和要求，此設(shè)計(jì)中通過電機(jī)帶動(dòng)皮帶輪、凸輪來實(shí)現(xiàn)它的運(yùn)動(dòng)要求。電機(jī)主軸與皮帶輪一端孔連接，皮帶輪另一端孔和凸輪上的孔一起與支撐板上的軸來連接。 2.4.11自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制執(zhí)行部分分為翻書機(jī)構(gòu)控制和升降機(jī)構(gòu)的控制，以及對電機(jī)驅(qū)

40、動(dòng)進(jìn)行的時(shí)序控制。其關(guān)鍵是要注意各個(gè)控制信號的時(shí)序變化，否則就會產(chǎn)生誤操作。采用8253外部計(jì)數(shù)器輸出PWM信號對翻書機(jī)控制，可減少誤信號的產(chǎn)生。本設(shè)計(jì)中，當(dāng)翻頁機(jī)構(gòu)處于工作狀態(tài)即被翻書頁運(yùn)動(dòng)其余被固定的狀態(tài)，需8253計(jì)數(shù)器提供周期為20ms、脈寬為1.5ms的PWM信號；閑置狀態(tài)時(shí)PWM信號脈寬變?yōu)?.7ms即可。對步進(jìn)電機(jī)的控制采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通過單片機(jī)發(fā)送周期脈沖控制信號來實(shí)現(xiàn)。 升降機(jī)構(gòu)需對書頁厚度的變化做出自動(dòng)調(diào)整，才能保證翻書動(dòng)作正確執(zhí)行。一般普通書本頁碼厚度在0.05—0.08mm之間，由于升降機(jī)構(gòu)升降精度等原因，不能做到每翻一頁就調(diào)整高度，因此在本控制中，設(shè)計(jì)為每翻10

41、頁，升降機(jī)構(gòu)就下降0.5mm。這樣，對于0.08mm厚度的書頁，在連續(xù)下降3次后，累計(jì)誤差已達(dá)到1mm左右。 2.5 機(jī)體設(shè)計(jì) 翻書機(jī)機(jī)架采用對開設(shè)計(jì)，中間用合頁鉸接，不使用時(shí)就可以折疊起來，節(jié)省了一半的幅面。在每個(gè)機(jī)體鉸接的一側(cè)設(shè)計(jì)有三塊磁鐵，書架展開后利用磁鐵的吸力保證在閱讀書籍的時(shí)候機(jī)架不會自己變形或合閉。左、右側(cè)吸附機(jī)構(gòu)和翻頁、圧頁機(jī)構(gòu)采用對稱設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，還有對各個(gè)部分功能的分解和設(shè)計(jì)之后，用proe畫出了它的三圍實(shí)體模型，如下圖所示： 圖2.5機(jī)體三維模型  3. 自動(dòng)翻書機(jī)電氣控制設(shè)計(jì) 3.1 電氣控制電路設(shè)計(jì) 3.1.1電機(jī)選擇 步

42、進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè) 步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是電機(jī)一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作中，各種頻率下的負(fù)載力

43、矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。 此次選取的步進(jìn)電機(jī)型號為Y80M1-2，其功率為0.75KW，馬力1hp，電流1.8A，轉(zhuǎn)速2825r/min，效率75.0%，功率因數(shù)0.84，額定轉(zhuǎn)矩2.2Nm，額定電流6.5A，重量7.5Kg。 3.1.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 電氣控制設(shè)計(jì)中應(yīng)重視設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)人員在長期實(shí)踐中總結(jié)出來的許多經(jīng)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)線路簡單、正確、安全、可靠、結(jié)構(gòu)合理、使用維護(hù)方便。通常應(yīng)注意以下問題。 （1）選擇控制電源 盡量減少控制線路中電源的種類，控制電源用量，控制電壓等級應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級。在控制線路比較簡單的情況下，可直接采用電網(wǎng)電壓，即交流220V、380

44、V供電，以省去控制變壓器。當(dāng)控制系統(tǒng)使用電器數(shù)量比較多時(shí)，應(yīng)采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制，既節(jié)省安裝空間，又便于采用晶體管無觸點(diǎn)器件，具有動(dòng)作平穩(wěn)可靠、檢修操作安全等優(yōu)點(diǎn)。對于微機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)注意弱電控制與強(qiáng)電電源之間的離，不能共用零線，避免引起電源干擾。照明、顯示及報(bào)警等電路應(yīng)采用安全電壓。 （2）選擇電器元件 盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數(shù)量。在電器元件選用中，盡可能選用性能優(yōu)良、價(jià)格便宜的新型器件，同一用途盡可能選用相同型號。電氣控制系統(tǒng)的先進(jìn)性總是與電器元件的不斷發(fā)展、更新緊密聯(lián)系在一起的，因此，設(shè)計(jì)人員必須密切關(guān)注電機(jī)、電器技術(shù)、電子技術(shù)的新發(fā)展，不斷收集新產(chǎn)品

45、資料，以便及時(shí)應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，使控制線路在技術(shù)指標(biāo)、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進(jìn)一步的提高。 （3）減少通電電器的數(shù)量 正常工作過程中，盡可能減少通電電器的數(shù)量，以利節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。 （4）合理使用電器觸點(diǎn) 在復(fù)雜的繼電接觸控制線路中，各類接觸器、繼電器數(shù)量較多，使用的觸點(diǎn)也多，線路設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問題。 主副觸點(diǎn)的使用量不能超過限定對數(shù)，因?yàn)楦黝惤佑|器、繼電器的主副觸點(diǎn)數(shù)量是一定的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡可能減少觸點(diǎn)使用數(shù)量.以采用邏輯設(shè)計(jì)化簡方法，改變觸點(diǎn)的組合方式，以減少觸點(diǎn)使用數(shù)量，或增加中間繼電器來解決。 檢查觸點(diǎn)容量是否滿足控制要求，避免因使用不當(dāng)而出現(xiàn)觸

46、點(diǎn)燒壞、熔焊的故障，要合理安排接觸器主副觸點(diǎn)的位置，避免用小容量繼電器去切斷大容量負(fù)載。總之，要計(jì)算觸點(diǎn)斷流容量是否滿足被控制負(fù)載的要求，還要考慮負(fù)載性質(zhì)（阻性、容性、感性等），以保證觸點(diǎn)工作壽命和可靠性。 （5）正確連線 具體應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 正確連接電器線圈 電壓線圈通常不能串聯(lián)使用，即使用兩個(gè)同型號電壓線圈也不能采用串聯(lián)施加額定電壓之和的電壓值，因?yàn)殡娖鲃?dòng)作總有先后之差，可能由于動(dòng)作過程中阻抗變化造成電壓分配不均勻。 對于電感較大的電器線圈，例如電磁閥、電磁鐵或直流電機(jī)勵(lì)磁線圈等則不宜與相同電壓等級的接觸器或中間繼電器直接并聯(lián)工作，否則在接通或斷開電源時(shí)會造成后者的誤動(dòng)作。

47、 合理安排電器元件及觸點(diǎn)位置 對一個(gè)串聯(lián)回路，各電器元件或觸點(diǎn)位置互換，并不影響其工作原理，但從實(shí)際連線上卻影響到安全、節(jié)省導(dǎo)線等各方面的問題。 注意避免出現(xiàn)寄生回路 在控制電路的動(dòng)作過程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生的意外接通的電路，稱為寄生回路。 3.1.3 電氣控制線路設(shè)計(jì) 電氣控制電路主要是控制電機(jī)的電源通斷、啟動(dòng)停止。在本設(shè)計(jì)中，有四個(gè)電機(jī)：左右側(cè)吸紙機(jī)構(gòu)和左右側(cè)翻頁機(jī)構(gòu)。每個(gè)電機(jī)電源的通斷、啟動(dòng)停止、正反轉(zhuǎn)都是由電氣控制，各個(gè)機(jī)構(gòu)的行程由限位開關(guān)控制。 電路元件表如表3-2所示。 表3.1.3 電氣元件功能表 名稱 作用 名稱 作用 M1 左吸頁電機(jī) M3

48、 左翻頁電機(jī) M2 右吸頁電機(jī) M4 右翻頁電機(jī) HL 電源指示燈 SB3 右吸頁電機(jī)按鈕 SB1 總電源按鈕 SB4 左翻頁電機(jī)按鈕 SB2 左吸頁電機(jī)按鈕 SB5 右翻頁電機(jī)按鈕 KM1 左吸頁電機(jī)繼電器 KM3 左翻頁電機(jī)繼電器 KM2 右吸頁電機(jī)繼電器 KM4 右翻頁電機(jī)繼電器 QS 隔離開關(guān) FR 熱繼電器 FU 熔斷器 SQ1 左吸頁復(fù)位限位開關(guān) SQ2 右吸頁復(fù)位限位開關(guān) SQ3 左翻頁復(fù)位限位開關(guān) SQ4 左壓頁復(fù)位限位開關(guān) SQ5 左壓頁復(fù)位限位開關(guān) SQ6 右翻頁復(fù)位限位開關(guān) S

49、Q7 右壓頁復(fù)位限位開關(guān) SQ8 右壓頁復(fù)位限位開關(guān) 電氣控制原理： （1）左側(cè)吸頁電機(jī)M1的啟動(dòng)、停止 閉合按鈕SB2，線圈KM1通電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM1同時(shí)閉合，使左側(cè)吸頁電機(jī)M1旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸附頭上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ1后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ1斷開，線圈KM1失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M1失電，停止旋轉(zhuǎn)。 為防止誤操作，左右側(cè)吸頁電機(jī)采用互聯(lián)制約方式，當(dāng)一側(cè)電機(jī)通電工作時(shí)，另一側(cè)電機(jī)電路是斷開狀態(tài)，即使按動(dòng)按鈕也無法啟動(dòng)。 （2）右側(cè)吸頁電機(jī)M2的啟動(dòng)、停止 閉合按鈕SB3，線圈KM2通電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM2同時(shí)閉合，使左側(cè)

50、吸頁電機(jī)M2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)吸附頭上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ2后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ2斷開，線圈KM2失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M2失電，停止旋轉(zhuǎn)。 圖3.1.3（b） 電氣控制圖 （3）左側(cè)翻頁電機(jī)M3的啟動(dòng)、停止 當(dāng)左側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸運(yùn)動(dòng)。此刻兩邊壓頁機(jī)構(gòu)上行程開關(guān)SQ4和SQ5被撞擊，使得兩邊的磁鐵也瞬間帶電，致使壓頁桿與底座成接近90度夾角，使得后面的壓頁動(dòng)作順利的進(jìn)行。當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到一定速度后，翻頁臂上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ3，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ3閉合，線圈KM3得電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM3同時(shí)閉合，使左側(cè)翻頁電機(jī)M3旋轉(zhuǎn)，當(dāng)翻頁臂上的擋塊撞

51、擊行程開關(guān)SQ3后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ3斷開，線圈KM3失電，常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M3失電，停止旋轉(zhuǎn)。 （4）右側(cè)翻頁電機(jī)M4的啟動(dòng)、停止 當(dāng)左側(cè)翻頁電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸運(yùn)動(dòng)。此刻兩邊壓頁機(jī)構(gòu)上行程開關(guān)SQ7和SQ8被撞擊，使得兩邊的磁鐵也瞬間帶電，致使壓頁桿與底座成接近90度夾角，使得后面的壓頁動(dòng)作順利的進(jìn)行。當(dāng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度后，翻頁臂上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ6，行程開關(guān)常開觸點(diǎn)SQ6閉合，線圈KM4得電，其常開主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)KM4同時(shí)閉合，使右側(cè)壓頁電機(jī)M4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)壓頁曲柄上的擋塊撞擊行程開關(guān)SQ6后，行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)SQ6斷開，線圈KM4失電，常開主觸點(diǎn)和

52、輔助觸點(diǎn)斷開，電機(jī)M4失電，停止旋轉(zhuǎn)。 3.2 PLC的控制 3.2.1 I∕O接線圖  說明:① 輸入原件 SB1—總電源按鈕 SB2—左吸頁電機(jī)按鈕 SB3—右吸頁電機(jī)按鈕 SB4—左翻頁電機(jī)按鈕 SB5—右翻頁電機(jī)按鈕 ②輸出原件 KM1—左吸頁接觸器線圈 KM2—右吸頁接觸器線圈 KM3—左翻頁接觸器線圈 KM4—右翻頁接觸器線圈 3.2.2 I∕O地址 3.2.3 梯形圖 3.2.4 指令

53、語 左吸頁 ： LD X1 OR M100 ANI X0 ANI X2 ANI Y1 OUT M100 LD M100 OUT M10

54、0 K2 LDT200 T200 OUT Y0 右吸頁： LD X2 OR M101 ANI X0 ANI X1 ANI Y0

55、 OUT M101 LD M101 OUT T200 K2 LD T200 OUT Y1 左翻頁： LD X3 OR M102

56、 ANI X0 ANI X4 ANI Y3 OUT M102 LD M102 OUT T200 K2 LD T

57、200 OUT Y2 右翻頁： LD X4 OR M103 ANI X0 ANI X3 ANI Y2 OUT M103 LD M1

58、03 OUT T200 K2 LD T200 OUT Y3 3.3供電方式設(shè)計(jì) 3.3.1 插電工作方式 在本設(shè)計(jì)中，選擇24V的微型直流減速電機(jī)作為動(dòng)力源。插電工作時(shí)，只需將充電器插入翻書機(jī)的電源孔內(nèi)即可通電工作。參照現(xiàn)在市場上相關(guān)閱讀機(jī)的充電器和通電孔設(shè)計(jì)了該翻書機(jī)的充電器和通電孔。 左右側(cè)的翻頁電機(jī)電源線通過按鈕開關(guān)與通電孔相連接，左

59、右側(cè)壓頁電機(jī)的電源線通過行程開關(guān)與通電孔相連接。接線示意圖如圖3-3所示。 圖3.2.1 插電接線示意圖 3.3.2 電池供電 在翻書機(jī)背面設(shè)有一個(gè)電池盒，只需將電池按照表明的正負(fù)極放入，即可代替插電工作。電機(jī)與電池的接線和插電工作方式一樣。 圖3.2.2 電池接線示  4. 總結(jié) 本自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì)以便攜、廉價(jià)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，使用簡單機(jī)構(gòu)和控制方式完成了此翻書機(jī)的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)和便攜的特征，在滿足了翻書機(jī)基本功能之外，還具有以下特點(diǎn)： （1）使用自動(dòng)控制電路控制。用戶只需使用三個(gè)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)對翻書機(jī)的操作，分別是前翻頁、后翻頁、緊急斷電。 （2）主要工作機(jī)構(gòu)尺寸

60、幾乎全部隱藏在機(jī)架內(nèi)，遮蓋書頁的面積很小。整體設(shè)計(jì)為可折疊的樣式，使翻書機(jī)折疊起來的幅面比A4紙稍大，折疊后成為一個(gè)小箱子。 （3）能夠快速的翻頁。 （4）對書頁幅面大小適應(yīng)性好，可以翻動(dòng)橫邊寬度在8-15cm之間的書頁。 （5）由于有吸附機(jī)構(gòu)和翻頁臂上有槽，可以滿足對不同大小和厚度的書本進(jìn)行翻頁。 （6）既可以使用插電方式工作，也可以用電池供電方式工作。 雖然設(shè)計(jì)的翻書機(jī)還沒有設(shè)計(jì)成成品，但是由于它具有電路簡單，外型美觀，體積小，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，所以相信肯定會取得成功。 致 謝 近三個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)課題設(shè)計(jì)是我大學(xué)生活中忙碌而又充實(shí)一段時(shí)光。這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而又親切的老師

61、，有互相幫助的同學(xué)，更有積極、向上、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍。短短的時(shí)間里，我學(xué)到了很多的東西。不僅學(xué)到就更多的理論知識，擴(kuò)展了知識面，提高了自己的實(shí)際操作能力；而且學(xué)會了如何去學(xué)習(xí)新的知識，學(xué)會了面對困難和挑戰(zhàn)，學(xué)會了團(tuán)結(jié)合作，互助互利。借此論文之際，向所有幫助、關(guān)心、支持我的老師、朋友同學(xué)，表達(dá)我最真誠的謝意。 首先感謝指導(dǎo)老師孫伏。本論文是在孫老師耐心指導(dǎo)下多次修改完成的。在此，我對她們的耐心指導(dǎo)和幫助表達(dá)我最真誠的謝意，感謝她們在這幾個(gè)月來所付出的努力。在這段時(shí)間里，我從她們身上，不僅學(xué)到了許多的專業(yè)知識，更感受到了她們工作中的兢兢業(yè)業(yè)，生活中的平易近人的精神。此外，她們們的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度和

62、忘我的工作精神值得我去學(xué)習(xí)。在此，請?jiān)试S我對說一聲：“老師，您辛苦了！”再次感謝她們。 非常感謝我的同學(xué)。當(dāng)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中遇到問題和困難時(shí)，是他們給我提出許多關(guān)鍵性的意見和建議，使我對整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路有了總體的把握，并耐心的幫我解決了許多實(shí)際問題，使我獲益良多。 同時(shí)，感謝四年來傳授我知識的老師們，更要感謝我的家人及朋友對我學(xué)業(yè)上的支持和鼓勵(lì)，感謝所有關(guān)心、幫助過我的人。同時(shí)感謝我的大學(xué)。我不會忘記你們。 總之，在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中我將更加努力，用自己的行動(dòng)回報(bào)社會、學(xué)校、老師及同學(xué)。 參考文獻(xiàn) [1] 楊黎明，楊志勤編著，機(jī)構(gòu)選型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)[M]，北京：國防工業(yè)出版社，

63、2007.6 [2] 鄭文緯，吳克堅(jiān) 主編，鄭星河 等編.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1997 [3] 吳宗澤、 高志.機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：高等教育出版社，2009 [4] DANAHER MOTION，用于非公路用機(jī)動(dòng)設(shè)備的機(jī)電執(zhí)行器，2006 [5] 趙秉衡主編。工廠電氣控制設(shè)備。北京：冶金工業(yè)出版社，2001.8 [6] 周興華等編，實(shí)用遙控控制線路200例。北京：中國電力出版社，2010.1 [7]曲維方．等機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理[M].北京：科學(xué)出版社，20010. [8]曹惟慶．徐曾蔭.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [9]安子軍．等.機(jī)構(gòu)創(chuàng)新原理[

64、M].北京：科學(xué)出版社，2001. [10]孟憲源．姜琪.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [11]《中國集成電路大全》編寫委員會.中國集成電路大全[M].北京：國防工業(yè)出版社，1985 [12] 汪宏武，陳紅.一種新型自動(dòng)翻頁器的設(shè)計(jì).道客巴巴， [13] 王侃.自動(dòng)翻書機(jī)設(shè)計(jì).機(jī)械設(shè)計(jì),第25卷增刊[J],317-319 [14] 楊黎明，楊志勤編著，機(jī)構(gòu)選型與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)[M]，北京：國防工業(yè)出版社，2007.6 [15] 鄭文緯，吳克堅(jiān) 主編，鄭星河 等編.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1997 [16] 吳宗澤、 高志.機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：高等教育出

65、版社，2009 [17] 趙秉衡主編。工廠電氣控制設(shè)備。北京：冶金工業(yè)出版社，2001.8 [18] 周興華等編，實(shí)用遙控控制線路200例。北京：中國電力出版社，2010.1 [19] 濮良貴.紀(jì)明剛.7版.北京：高等教育出版社，2001. [20] 濮良貴.機(jī)械零件.4版.北京：高等教育出版社，1982. [21] 章日晉.機(jī)械零件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992. [22] 王永平.機(jī)械制圖.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004. [23] 劉仁家.機(jī)械設(shè)計(jì)常用元器件手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1994. [24] 濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì). 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件調(diào)研室

66、,2008. [25] 孫桓 陳作模 葛文杰.機(jī)械原理 第七版.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件調(diào)研室,2008 [26] DANAHER MOTION，用于非公路用機(jī)動(dòng)設(shè)備的機(jī)電執(zhí)行器，2006 [27] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [28] 王永平.機(jī)械制圖.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004. [29] 劉仁家.機(jī)械設(shè)計(jì)常用元器件手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [30] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).第二版.機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [31] Markoff J，Wyatt E.Google Is Adding Major Libraries to Its Database. The New York Times (Technology),2004-12-14. [32] Orlando, Florida,A New Approach to Automated Page-Turner Design Implementing a Re-usable Adhesive (Technology & Disability), 2004-6-(18-