Разработка мобильной транспортной платформы грузоподъемностью 100 килограмм

Кинематические схемы современных погрузчиков. Расчет приводных двигателей. Схема преобразователя напряжений. Расчет основных статических параметров двигателя. Характеристика мехатронной системы в соответствии с требованиями производственной безопасности.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 25.06.2013
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Основные технические характеристики:

возможность удаленного управления системой;

работа системы в режиме реального времени;

масса устройства, кг 25.

В комплект поставки входят:

мобильная платформа 1 шт;

джойстик оператора 1 шт;

комплект батарей 1 шт;

руководство по эксплуатации 1 экз.

Для характеристики с позиций маркетинга предлагаемого устройства, разработана маркетинговая модель (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Маркетинговая ориентация

По замыслу

Повышение маневренности и скорости перемещения складских погрузчиков;

В реальном исполнении

Мобильная мехатронная платформа;

мехатронная система управления движением подъемно- транспортного оборудования.

Область применения

все области промышленности;

складские хозяйства;

порты;

строительство;

торговые предприятия.

Преимущества у потребителей

предотвращение аварийных ситуаций на заводе;

автоматизация работы системы;

безопасное производство для рабочих;

исключение несчастных случаев;

точность перемещений мобильного робота;

интеллектуальная система, автоматически принимающая решения.

Преимущества у разработчика

получение прибыли;

возможность создания концептуально нового устройства;

внедрение устройства во многие сферы производства;

охват новой рыночной «ниши»;

увеличение доли риска.

Сопровождение

ремонт оборудования;

техническое обслуживание;

перспектива расширения видов погрузочно-транспортного оборудования.

Использование информационных технологий

применение Вейвлет преобразований при расчете движения.

Конкуренты

различные производители классических погрузчиков;

производители гексаподовых погрузчиков.

6.2 Исследование и анализ рынка

Разработка и реализация мехатронных мобильных платформ может быть применена на машиностроительном предприятии, а также предприятиях других отраслей, имеющих погрузочно-разгрузочные цехаи и складские помещения. Потенциальными потребителями могут быть крупные производственные предприятия, порты, строительные площадки.

Данная мобильная мехатронная система является модульной, т.е. при заказе данного устройства, система изготавливается индивидуально для каждого подъемно- транспортного оборудования, и затем интеллектуально адаптироваться к параметрам цеха. Также возможно по желанию потребителя задавать свою допустимую зону отклонений работы устройства.

Таблица6.2 - Сегментация потенциальных потребителей

Сегменты рынка

Планируемые объемы продаж по годам (шт.)

2013г.

2014г.

2015г.

1 кв

2 кв

3 кв

4 кв

1 п/г

2 п/г

Промышленные предприятия:

2

2

4

5

10

14

30

- г. Ростов-на-Дону

1

1

2

3

5

7

10

- Ростовская область

1

1

2

2

5

7

20

Учебные университеты:

3

12

20

20

45

50

100

- г. Ростов-на-Дону

2

4

5

5

20

27

40

-Ростовская область

1

8

15

15

25

23

60

Складские хозяйства:

5

15

20

25

50

56

120

- г. Ростов-на-Дону

3

7

8

8

20

26

55

-Ростовская область

2

8

12

17

30

30

65

Итого

10

30

44

50

105

120

250

6.3 Производственный план

Процесс изготовления мехатронной системы предотвращения аварийной ситуации включает в себя следующие этапы:

приобретение необходимых для проектирования устройств и деталей;

разработка программной части проекта;

сборка устройства;

проверка работоспособности, устранение неисправностей;

выпуск инструкции по эксплуатации;

упаковка.

6.3.1 Определение себестоимости и цены мехатронной системы

Закупка комплектующих для производства мехатронной системы будет производиться в фирмах г. Ростова-на-Дону, занимающихся оптовой торговлей электронными элементами, или непосредственно на предприятиях-производителях. Потребность в электронных элементах приведена (таблица 6.3), потребность в комплектующих и материалах в расчете на одно

устройство (таблица 6.4), потребность во вспомогательных материалах приведена (таблица 6.5), потребность в персонале и средствах на оплату труда на производство одного устройства приведена (таблица6.6).

Таблица 6.3 - Потребность в крепежных изделиях

Позиция

Наименование

Количество

Цена за шт., руб.

Цена, руб

1

Подшипник 80102 ГОСТ 7242-81

8

100

800

2

Кольцо A15.65Г ГОСТ 13940-86

4

10

40

3

Шайба 4Л ГОСТ 6402-70

32

1,5

48

4

Болт M4x16 ГОСТ 7805-70

32

1,75

56

5

Болт M5x40 ГОСТ 7805-70

24

2

48

6

Шайба 5Л ГОСТ 6402-70

208

1,55

322,4

7

Гайка M5 ГОСТ 5927-70

168

1,6

268,8

8

Винт A.M3x30 ГОСТ 17473-80

50

1,52

76

9

Шайба 3Л ГОСТ 6402-70

50

1,4

70

10

Гайка M3 ГОСТ 5927-70

50

1,5

75

11

Винт M5x20 ГОСТ 11738-84

8

2,5

20

12

Винт M5x14 ГОСТ 11738-84

56

2,4

134,4

13

Винт M5x12 ГОСТ 11738-84

60

2,2

132

14

Винт 5x16 ГОСТ 10621-80

16

1,5

24

15

Винт 5x12 ГОСТ 10621-80

8

1,5

12

16

Винт M5x50 ГОСТ 11738-84

28

3

84

17

Винт M5x30 ГОСТ 11738-84

8

2,6

20,8

Итого

2231,4

Таблица 6.4 - Потребность в готовых изделиях

Позиция

Наименование

Количество

Цена за шт., руб.

Цена, руб

1

Колесо 6'' Mecanum Wheel Set (2x Left, 2x Right)

1

8910

8910

2

Петля ленточная 240х15х15

1

100

100

3

Подложка самоклеющаяся

16

2

32

4

Дистанционная пластиковая втулка для плат

26

1

26

Итого

9068

Таблица 6.5 - Потребность в изделиях, изготавливаемых на производстве

Позиция

Наименование

Количество

Цена за шт., руб.

Цена, руб

1

Фланец тихоходного вала

4

800

3200

2

Корпус подшипникового узла

4

1100

4400

3

Пластина торцевая колесного узла

4

400

1600

4

Вал тихоходный

4

650

2600

5

Втулка дистанционная колесного узла

4

150

600

6

Рама колесного узла

2

400

800

7

Вал муфты

4

150

600

8

Полый тихоходный вал

4

400

1600

9

Шпонка призматическая 72х3х2,6

4

140

560

10

Фторопластовая втулка дистанционна

4

50

200

11

Дистанционная пластина

4

120

480

12

Пластина горизонтальная колесного узла

4

200

800

13

Поперечная труба каркаса

2

350

700

14

Уголок каркасный несущий

8

40

320

15

Труба А каркасная продольная

1

200

200

16

Труба Б каркасная продольная

1

200

200

17

Нижняя крышка

1

1200

1200

18

Верхня крышка

1

4200

4200

19

Рама А для защиты колес

2

230

460

20

Рама Б для защиты колес

2

230

460

21

Уголок упорной рамы

8

30

240

22

Труба А упорная

2

40

80

23

Труба Б упорная

1

50

50

24

Крышка смотровая

1

550

550

25

Заглушка пластиковая целендрическая

53

5

265

26

Корпус аккомуляторного отсека

2

200

400

27

Упорная пластина для аккомуляторов

2

60

120

28

Уголок для датчика хола

4

30

120

Итого

27005

Таблица 6.6 - Потребность в вспомогательных инструментах и расходных материалах

Позиция

Наименование

Количество

Цена за шт., руб.

Цена, руб

1

Набор монтажных инструментов для сборки

1

3500

3500

2

Герметик Atoselant

1

300

300

3

Цапон лак красный

1

25

25

Итого

3825

Таблица 6.7 - Потребность в вспомогательных инструментах и расходных материалах

Позиция

Наименование

Количество

Цена

Стоимость

1

Разъем штырьевой 2

1

1

1

2

Разъем штырьевой 4

1

3

3

3

Разъем штырьевой 6

3

5

15

4

Конденсатор электролитический 105CKE250M

2

5,79

11,58

5

Конденсатор керамический C0603C823K5RACTU

4

8,7

34,8

6

Конденсатор электролитический106CKE200M

2

10,5

21

7

Конденсатор керамический 02016D104KAT2A

2

5,94

11,88

8

Операционный усилитель NE5532P

3

26,1

78,3

9

Драйвер ir2104

2

98,4

196,8

10

Логика "или" 74AC11032D

1

83,7

83,7

11

Демультиплексор 74AC11138D

1

35,1

35,1

12

Резистор CRCW0805300RFKEA

6

0,57

3,42

13

Резистор ASC0805-10KFT5

3

0,57

1,71

14

Резистор Y162410R0000C9R

4

0,57

2,28

15

Резистор CRCW0805200RFKEA

4

0,57

2,28

16

Резистор ERJ6BQF5R1V

4

9

36

17

Резистор CPF0805B10KE1

1

9

9

18

Резистор CRCW08054K70FKEA

2

21

42

19

Резистор CRCW080512K00FKEA

1

0,57

0,57

20

Резистор CRCW08052K0FKEA

2

0,57

1,14

21

Оптопара ILD207

2

15,3

30,6

22

Диод быстровосстанавливающийсяSR309

10

16,8

168

23

Ультрабыстрый мощный диодSTTH30R06PI

4

132,3

529,2

24

Супрессор P6KE18A

4

3,6

14,4

25

МДП транзистор IRF1010EPBF

4

67,2

268,8

26

Биполярный транзисторBC817

2

1,47

2,94

27

Биполярный транзисторBC807

1

1,47

1,47

28

Итого

1605,97

Таблица 6.8 - Потребность в комплектующих

Позиция

Наименование

Количество

Цена за шт., руб.

Цена, руб

1

планетарный Мотор-редуктор 14.4V, 720RPM 300Н*мм

3

3510

10530

2

Трехосевой акселерометр ±1.5 / 6g Triple Axis Accelerometer Breakout Board (MMA7361L)

2

450

900

3

Литий-полимерная батарея Venom 22C 4S 5000mAh 18,6V LiPO Battery

6

3780

22680

4

Дальномеры Sharp GP2D120 IR Range Sensor 4-30 cm

9

742

6678

6

Плата управления STM32F4DISCOVERY

1

400

400

7

Кнопка подачи питания Schneider Electric Pushbutton, 22mm, XB4BC21

1

150

150

8

Гетинакс

1

2000

2000

Итого

43338

Таблица 6.9 - Потребность в персонале и оплате труда на производство одного устройства

Категория персонала

Численность, чел.

Оплата труда за 1час, руб.

Необходимое время на выпуск, ч.

Суммарная заработная плата на производство одного устройства,

руб.

Инженер-электронщик

2

700

5

7000

Монтажник

2

400

4

3200

Сварщик

1

800

1

800

Итого

11000

Страховые взносы на заработную плату (СВз) приняты в размере 30% от заработной платы на производство одного устройства (Зпр):

СВ3=0,3Ч3пр=0,3Ч11000=3300 руб.

Себестоимость определяем в таблице 6.10.

Таблица 6.10- Калькуляция затрат на производство устройства

Статьи затрат

Сумма, руб

1. Комплектующие изделия и материалы, за вычетом возвратных отходов (Мз)

87073,37

2. Заработная плата производственных рабочих (Зпр)

11000

3. Страховые взносы (СВз)

3300

4. Общепроизводственные расходы (Опр) (420% от Зпр)

46200

5. Общехозяйственные расходы (Охр) (120% от Зпр)

13200

6. Коммерческие расходы Кр (4% от Мз)

3482,93

Итого себестоимость (С)

164256,3

Для определения цены рассчитывается плановая прибыль (П). Предположим, что будет обеспечена рентабельность Р=35% (можно принять рентабельность от 35 до 55%), тогда прибыль составит:

Определяется оптовая цена устройства (Цо) по формуле:

Цо=С+П,

Цо= + =221746 руб.

Свободная отпускная цена (Цпр) определяется по формуле:

Цпр=Цо+НДС,

где НДС- налог на добавленную стоимость (НДС-18% от Цо).

Цпр=221746+39914,28=261660,28 руб.

6.3.2 Определение величины собственных капиталовложений на разработку и производство мехатронной системы

Величина собственных капиталовложений на разработку и производство мобильного робота-погрузчика (Зк) будет обусловлена величиной единовременных (капитальных) затрат, затрат на НИОКР, технологическую подготовку производства, маркетинг.

Единовременные (капитальные) затраты (К) включают затраты на приобретение оборудования, а также затраты по подготовке кадров:

К = Коб + Кпк,

где Коб=700000 руб. - затраты на приобретение оборудования для монтажа, ПК с соответствующим программным обеспечением, программаторы;

Кпк=50000 руб. - затраты по подготовке программистов, инженеров - электронщиков и монтажников для разработки программного продукта мехатронной системы и монтажа готового изделия.

К= 700000 +50000=750000 руб.

Кроме того, потребность в капиталовложениях определяется затратами на НИОКР, технологическую подготовку производства, маркетинг.

Расчёт данных затрат производится на основании расчёта себестоимости устройства.

Затраты на НИОКР, технологическую подготовку и маркетинг (З*) определяются укрупнённо как 30% от произведения себестоимости одного изделия на среднеквартальный выпуск изделий в 1-м полугодии планируемого периода:

З*=0,3Ч=0,3*=985537,8 руб.

Таким образом, общая потребность в капиталовложениях будет определена по формуле:

Зк=К +З*.

Зк=750000+985537,8 =1735537,8 руб.

Принято решение о сумме капиталовложений в размере 1736000 руб. с учетом непредвиденных расходов.

6.4 План маркетинговых действий

Товарная политика предусматривает:

высокое качество товара, которое обеспечивается применением прогрессивной технологии и высоким профессионализмом кадров;

постоянную работу по совершенствованию объекта производства;

выпуск различных модификаций устройства;

Ценовая политика предусматривает:

использование гибких цен в зависимости от модификации;

постепенное снижение цены за счет снижения издержек производства;

снижение цены за счет увеличения объемов производства;

предоставление скидок при большом объеме заказа.

Сбытовая политика предусматривает:

сбыт продукции непосредственно предприятием-изготовителем;

рекламную деятельность (выпуск рекламных проспектов и их рассылка потенциальным потребителям);

сайт с интернет-магазином со всеми сведениями об устройстве и возможностью его заказа.

6.5 Финансовый план

В финансовом плане определяются доходы и затраты, чистая прибыль, возможность погашения собственных капиталовложений и условия безубыточности.

Предполагаемые доходы от продаж (Q) определяются по формуле:

Q=ЦоЧN,

где N - объем продаж по периодам, шт. Цо- оптовая цена устройства (без НДС).

Издержки производства (И) определяются по формуле:

И=СЧN,

где С - себестоимость устройства.

Рассчитав доходы и затраты (таблица 7.11), в результате определяется чистая прибыль по периодам. Также рассчитывается возможность погашения капиталовложений (таблица 7.12).

Таблица 6.11- Доходы и затраты, тыс. руб.

Показатели

2013г.

2014г.

2015г.

1 кв

2кв

3 кв

4 кв

1п/г

2 п/г

Планируемый объем продаж, шт.

10

30

44

50

105

120

250

Доходы от продаж

2217,46

6652,38

9756,824

11087,3

23283,33

26609,52

55436,5

Затраты на производство

1642,563

4927,689

7227,28

8212,815

17246,92

19710,76

41064,1

Прибыль от реализации

574,897

1724,69

2529,544

2874,48

6036,43

6898,76

14371,9

Налог на прибыль (20%)

114,98

344,94

505,91

574,896

1207,29

1379,75

2874,38

Чистая прибыль

459,92

1379,75

2023,64

2299,58

4829,14

5519,1

11497,52

Таблица 6.12- Расчет возможности погашения капиталовложений, тыс.руб.

Показатели

2013г.

2014г.

2015г.

1 кв

2 кв

3 кв

4 кв

1п/г

2 п/г

1. Сумма капиталовложений

1736

2. Ожидаемая чистая прибыль за период

459,92

1379,75

2023,64

2299,58

4829,14

5519,1

11497,52

3. Дисконтированная чистая прибыль

( п.2/(1+к)t)*, тыс.руб.

418,11

1254,32

1839,67

2090,53

3991,1

4561,24

8638,26

4. Непогашенный остаток капиталовложений на конец периода

1317,89

63,57

-

-

-

-

-

5. Остаток чистой прибыли (нарастающим итогом)

-

-

1776,1

3866,63

7857,73

12418,97

21057,23

* к - показатель, характеризующий уровень инфляции (10%);

t - показатель, характеризующий временной период (1-й год t=1, 2-й год t=2 и т.д.)

Погашение капиталовложений возможно в II полугодии 2013 года. Срок возврата кредита - 6 месяцев.

6.6 Расчет безубыточности

Объемом безубыточности производства является объем продаж, при котором предприятие уже не несет убытков, но еще не имеет прибыли (объем производства принимается равным объему продаж).

Для определения объема безубыточности все затраты на производство продукции разделяются на переменные и постоянные. Переменные затраты прямо пропорциональны объему производства, постоянные затраты, практически, не зависят от объемов производства.

Переменные затраты (V) определяют прямым счетом на единицу продукции, к ним условно можно отнести: материальные затраты, заработную плату, страховые взносы:

V = Мз+Зпр+ СВз.

V = 87073,37+11000+ 3300=101373,4

Постоянные затраты (W) определяют в целом на объем выпуска продукции за расчетный период, а при калькулировании себестоимости единицы продукции эти затраты распределяются на объем произведенной продукции:

W = Опр+ Охр+ Кр.

W = 46200+ 13200+3482,93=62882,93

Расчеты объемов безубыточности на 2013-2015г. реализации проекта проводятся в таблице 6.11.

Таблица 6.13- Расчет безубыточности

Показатели

2013г.

2014 г.

2015 г.

Объем продаж (QПР), шт.

134

225

250

Объем продаж (QПР), тыс. руб.

29713,96

49892,85

55436,5

Постоянные затраты за год (W), тыс. руб.

8426,3

14148,66

15720,74

Переменные затраты на 1 шт (V), тыс. руб.

101,373

101,373

101,373

Оптовая цена единицы изделия (Цо), тыс. руб.

221,746

221,746

221,746

Критический объем продаж (Qкр), шт.

72

118

131

То же, тыс. руб. (стр. 5Чстр. 6 )

15965,712

26166,028

29048,73

Запас финансовой прочности (ЗФП), тыс. руб.

13748,3

23726,82

26387,77

Коэффициент запаса финансовой прочности КЗФП, %

46,27

47,55

47,59

Объем продаж в точке безубыточности определяется расчетом по следующей формуле:

.

Запас финансовой прочности:

.

Коэффициент запаса финансовой прочности КЗФП определяется отношением величины запаса финансовой прочности к объему продаж. Он характеризует степень финансовой устойчивости, рекомендуемая нижняя граница - 30% к объему продаж:

.

Данный расчет иллюстрируется построением графика безубыточности, построив который можно определить, сколько необходимо выпустить и реализовать продукции, чтобы покрыть все издержки, а также при каком объеме продаж производство убыточно, а при каком - прибыльно.

График безубыточности приведен на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1- График безубыточности на 2013 г.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана мобильная платформа для транспортного робота грузоподъемностью 100 килограмм, был проведен обзор известных кинематических схем, их анализ и выбор наилучшей кинематической схемы подходящей для данного робота. Была рассчитана необходимая приводная мощность колеса, в соответствии с которой был выбран мотор-редуктор. Был рассчитан усилитель мощности, а также цифровой ПИД - регулятор.

Данная платформа позволяет повысить экономическую эффективность существующих транспортных погрузчиков путем снижения временных затрат на перевозку грузов, одновременно с этим интеллектуальная система управления уменьшает вероятность столкновения транспортной платформы с посторонними объектами тем самым предотвращая повреждения данного робота.

Список использованных источников

1. Карнаухов Н.Ф. Электромеханические системы (Автоматизированный электропривод): Методическое указание к курсовому проектированию. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 1996 г.

2. Карнаухов Н.Ф. Электромеханические модули мехатронных систем. Основы расчёта и проектирования: Учебное пособие. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2001 г.

3. Дорф Р.К., Бишоп Р.Х. Современные системы управления. Учебное пособие. - Москва Лаборатория Базовых Знаний,2009 г.

4. Ильинский Н.Ф., Казаченко В.Ф. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1992 г.

5. Оптические датчики расстояния. [Электронный ресурс]. Режим доступа:http://www.sensoren.ru/opticheskie_datchiki_rasstoyaniya_leuze_electronic_odsl_96_tof.html

6. Документация на силовые MOSFET транзисторы IRFZ1010n.International Rectifier 2010 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Кинематические параметры и схема кривошипной машины. Определение параметров пресса. Проектирование и расчет главного вала традиционным методом и методом конечных элементов. Анализ статических узловых напряжений. Расчет конструктивных параметров маховика.

    курсовая работа [673,5 K], добавлен 17.03.2016

  • Основное назначение электрического привода ленточного конвейера. Суммарная мощность двигателей приводных станций. Выбор электродвигателя. Кинематическая схема приводной станции конвейера. Проверка двигателя на нагрев. Расчет параметров системы управления.

    курсовая работа [679,3 K], добавлен 21.10.2012

  • Расчет позиционной системы подчиненного управления с заданными параметрами. Выбор схемы, расчет тиристорного преобразователя и параметров системы подчиненного регулирования. Расчет статических и динамических характеристик. Математическая модель системы.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.09.2009

  • Расчёт основных параметров пневмоколёсных фронтальных погрузчиков: определение параметров ковша; построение кинематической схемы рычажной системы управления; расчёт элементов гидропривода. Техническая производительность, грузоподъёмность ходовой части.

    курсовая работа [13,0 M], добавлен 16.05.2011

  • Технические данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения типа 2ПН315LУХЛ4. Проектирование тиристорного преобразователя, расчет его параметров. Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.01.2014

  • Выбор электродвигателя и преобразователя. Определение расчетных параметров силовой цепи. Расчет и построение регулировочных характеристик преобразователя. Статические характеристики разомкнутой системы. Определение параметров обратной связи по скорости.

    курсовая работа [286,4 K], добавлен 19.03.2013

  • Расчет моментов статического сопротивления, выбор редуктора, двигателя, преобразователя частоты. Требования, предъявляемые к электроприводу. Расчет приведенных статических моментов и коэффициента жесткости. Проверка двигателя по производительности.

    курсовая работа [651,4 K], добавлен 28.11.2012

  • Характеристика используемой топливной пары. Выбор компоновочной схемы двигателя. Разработка пневмогидравлической схемы двигателя. Работа ПГС изделия при запуске. Работа ПГС изделия в полете. Остановка двигательной установки. Габариты топливных баков.

    дипломная работа [428,3 K], добавлен 03.10.2008

  • Общая характеристика исследуемого двигателя. Тепловой расчет и тепловой баланс дизеля А-01М, определение основных деталей его систем, вычисление их параметров. Требования эксплуатационной безопасности и экологичности двигателя внутреннего сгорания.

    курсовая работа [758,0 K], добавлен 18.08.2011

  • Выбор функциональной схемы электропривода токарного станка. Передаточная функция управляемого силового преобразователя. Определение параметров структурной схемы управления. Расчет основных возмущающих воздействий. Настройка системы на технический оптимум.

    курсовая работа [567,0 K], добавлен 20.06.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.