基于Spiralift及双剪叉机构的电动升降平台研制

发布时间：2017-09-15 04:19

  本文关键词：基于Spiralift及双剪叉机构的电动升降平台研制

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【摘要】：剪叉式升降平台是升降装置的一种主要型式。因其具有结构简单紧凑、升降平稳可靠、易安装维护等特点,广泛应用于现代物流、载人模拟、测量测试及设备制造或维护等工业领域中。传统剪叉式升降机构是通过机械结构将驱动装置的小位移转换成垂直方向的较大行程而实现平台的上下运动,但此种结构存在机械结构设计较为复杂,需要合理布置驱动装置的位置,计算繁琐且难以保证匀速升降等问题。本文通过分析剪叉机构和自组式螺旋电动升降装置的特点,提出了一种基于Spiralift及双剪叉机构的电动升降平台方案,对中小型升降平台的设计提供了新思路。首先,通过查找相关文献,分析国内外升降机构的研究现状,并对剪叉机构和自组式螺旋电动升降装置的工作原理及特性进行了分析研究。根据平台的设计参数,提出了平台的结构设计,阐述了剪叉臂、锁紧机构及传动部件等主要结构的设计,并利用SolidWorks软件对平台进行了三维建模及仿真分析,结合建模与分析结果对平台结构进行了一定的优化处理。其次,结合平台工作原理及工艺要求,提出了3种控制方案,通过分析各种方案的优缺点,最终选定了以SIMOTION为控制器,S120为伺服驱动的控制方案。结合西门子相关硬件选型手册,对控制系统进行了硬件选型并设计了电气系统原理图,利用SIMOTION SCOUT TIA编程环境,设计了一套完整的软件系统。最后,在完成机械结构设计、加工、装配及电控系统调试后,对系统进行了实验研究。实验结果表明,锁紧机构同步效果良好,平台运行平稳可靠,全行程运行时间小于25s,不存在因再生电能停机现象,平台重复定位精度优于1mm。由实验结果知,该升降平台各参数均满足设计指标要求。
【关键词】：升降平台 剪叉机构 Spiralift SIMOTION 伺服驱动
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH211.6
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 课题来源及研究目的与意义15-17
• 1.2 升降机构的国内外发展现状17-19
• 1.3 剪叉机构的工作原理19-21
• 1.4 自组式螺旋电动升降装置21-24
• 1.5 论文主要研究内容24
• 1.6 本章小结24-25
• 2 升降平台的工作原理与结构设计25-35
• 2.1 升降平台机械结构方案的提出25-26
• 2.2 升降平台主要结构的设计与分析26-31
• 2.2.1 剪叉臂设计与校核26-29
• 2.2.2 锁紧结构的设计29-30
• 2.2.3 传动部件的设计30-31
• 2.3 升降平台整体结构的静态校核31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 升降平台控制系统硬件设计35-51
• 3.1 升降平台控制方案的提出35-36
• 3.2 升降平台控制方案的设计36-39
• 3.2.1 几种控制方案的概述36-38
• 3.2.2 控制方案设计38-39
• 3.3 控制系统硬件设计选型39-47
• 3.3.1 SIMOTION D控制器选型39-42
• 3.3.2 S120伺服驱动选型42-44
• 3.3.3 电源模块选型44-46
• 3.3.4 人机交互HMI的选型46
• 3.3.5 拉绳式位移传感器选型46-47
• 3.4 硬件电路设计47-50
• 3.5 本章小结50-51
• 4 升降平台控制系统软件设计51-66
• 4.1 开发环境及编程语言概述51-53
• 4.1.1 SIMOTION SCOUT TIA开发环境介绍51-52
• 4.1.2 SIMOTION SCOUT TIA编程语言概述52
• 4.1.3 SIMOTION SCOUT TIA集成环境项目开发步骤52-53
• 4.2 SIMOTION多轴同步控制53-58
• 4.2.1 轴同步的基本概念53-57
• 4.2.2 同步运行过程57
• 4.2.3 同步关系的建立57-58
• 4.3 软件系统设计58-64
• 4.3.1 软件系统概述58-59
• 4.3.2 电子凸轮同步设计59-60
• 4.3.3 升降平台找零运动设计60-62
• 4.3.4 平台升降停止设计62-64
• 4.3.5 升降平台安全保护设计64
• 4.4 人机交互HMI界面设计64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 5 系统测试与分析66-77
• 5.1 实验目的66
• 5.2 实验概况66-67
• 5.3 实验结果及分析67-76
• 5.3.1 凸轮位置同步效果测试67-69
• 5.3.2 平台升降过程中反电动势测试69-70
• 5.3.3 升降平台全程运行时间测试70-71
• 5.3.4 升降平台位置精度测试71-76
• 5.4 本章小结76-77
• 6 总结与展望77-79
• 6.1 课题研究总结77-78
• 6.2 本文创新点78
• 6.3 课题存在的不足及展望78-79
• 参考文献79-82
• 附录A 硬件电路图82-85
• 附录B 升降平台实物图85-86
• 作者简介86

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本文编号：854270