沈 陽 理 工 大 學(xué) 機(jī)電一體化 課程設(shè)計計算說明書 題 目 ： 控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計 所屬系部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2016 年 6 月 12 日 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 目錄 摘要 . 錯誤 !未定義書簽。 . 4 . 4 械傳動部件的選擇 . 4 . 5 . 5 . 4 . 5 . 5 制系統(tǒng)的設(shè)計 . 5 制總體方案圖 . 6 . 6 軌上移動部件的重量估算 . 6 削力的計算 . 6 線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型（縱向） . 6 承受工作載荷 計算及導(dǎo)軌型號的選取 . 7 離額定壽命 . 7 滾珠絲杠螺母副的計算與選型 . 7 大工作載荷 . 7 大動工作載荷 . 7 選型號 . 8 動效率的計算 . 8 度的驗算 . 8 桿穩(wěn)定性校核 . 9 進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 . 9 進(jìn)電動機(jī)的計算與選型 . 10 算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 . 10 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 . 11 進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 . 步進(jìn)電動機(jī)的性能校核 . 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的選用 . 14 5. 繪制進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 . 15 6 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 . 15 7. 步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源選用 .得體會 .謝 .考文獻(xiàn) .錄 . 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 摘要 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征 的發(fā)展階段。 題目： 控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計 任務(wù)：設(shè)計一種供應(yīng)式數(shù)控銑床使用的 控工作臺，外形如下 1所示，主要參數(shù)如下： （ 1） 立銑刀最大直徑的 d=15 （ 2） 立銑刀齒數(shù) Z=3; （ 3） 最大銑削寬度5（ 4） 最大背吃刀量（ 5） 加工材料為碳素鋼活有色金屬。 （ 6） X、 Y 方向的脈沖當(dāng)量=沖 ; （ 7） X、 Z 方向的定位精度均為 （ 8） 工作臺面尺寸為 2 3 0 m m 2 3 0 m m ，加工范圍為 2 5 0 m m 2 5 0 m m ; （ 9） 工作臺空載進(jìn)給最快移動速度：m a x m a x 3 0 0 0 m m / m i ; （ 10） 工作臺進(jìn)給最快移動速度 :m a x m a x 4 0 0 m m / m i nx f z ; 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 1控工作臺外形圖 械傳動部件 的選擇 軌副的選用 設(shè)計數(shù)控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。 杠螺母副的選用 伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。 速裝置的選用 選擇了步進(jìn)電動機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動部件折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，選用無間隙齒輪傳動減速箱。 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 服電動機(jī)的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級，空載最快移動速度也只有因此 3000mm/本設(shè)計不必采用高檔次的私服電動機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動機(jī)。以降低成本，提高性價比。 測裝置的選用 選用步進(jìn)電動機(jī)作為伺服電動機(jī)后，可選開環(huán)控制，也 可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對于步進(jìn)電動機(jī)來說還是偏高，為了確保電動機(jī)在運(yùn)動過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角相匹配。 考慮到 X、 受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量， X、 杠螺母副、減速裝置、伺服電動機(jī)以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。 制系統(tǒng)的設(shè)計 1）設(shè)計的 控制系 統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型。 2）對于步進(jìn)電動機(jī)的半閉環(huán)控制，選用 列的 8位單片機(jī) 為控制系統(tǒng)的 夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 3）要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇 要擴(kuò)展程序存儲器，鍵盤與顯示電路， I/D/行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進(jìn)電動機(jī)配套使用。 制總體方案圖 總體方案圖如圖 示。 微型機(jī)接口電路功放電路執(zhí)行元件機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 總體方案圖 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 軌上移動部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作臺、上層電動機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌座等 ,估計重量約為 800N. 削力的計算 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。則由表 3參考文獻(xiàn) 1）查得立銑時的銑削力計算公式為： 0 . 8 5 0 . 7 5 0 . 7 3 1 . 0 0 . 1 3c e z 8 a f d a n (4今選擇銑刀的直徑為 d=15數(shù) Z=3,為了計算最大銑削力，在不對稱銑削情況下，取最大銑削寬度為5背吃刀量每齒進(jìn)給量銑刀轉(zhuǎn)速 n 300r/。則由式（ 4的最大銑削力： 0 . 8 5 0 . 7 5 0 . 7 3 1 . 0 0 . 1 3c 1 1 8 1 5 0 . 1 1 5 7 3 0 0 3 N 1 2 8 0 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時，各銑削力之間的比值可由表 3參考文獻(xiàn) 1）查得，結(jié)合圖 3慮逆銑時的情況，可估算三個方向的銑削力分別為：. 1 F 1 4 0 8 N, . 3 8 F 4 8 6 N，f n . 2 5 F 3 2 0 N。圖 3臥銑情況，現(xiàn)考慮立銑，則工作臺受到垂直方向的銑削力 4 8 6 N，受到水平方向的銑削力分別為將水平方向較大的銑削力分配給 工作臺的縱向，則縱向銑削力 1 4 0 8 N，徑向銑削力為y 3 2 0 N。 線滾動導(dǎo)軌副的計算與選型（縱向） 承受工作載荷 計算及導(dǎo)軌型號的選取 工作載荷是影響直線滾動導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本例中的 用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺面的工作載荷全部由一個滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為： (4其中，移動部件重量 800N，外加載荷 486N，代入式（ 4得最買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 大工作載荷86N= 查表 3參考文獻(xiàn) 1），根據(jù)工作載荷選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為 列的 ，其額定動載荷額定靜載荷0 任務(wù)書規(guī)定工作臺面尺寸為 2 3 0 m m 2 3 0 m m ，加工范圍為 2 5 0 m m 2 5 0 m m ，考慮工作行程應(yīng)留有一定余量，查表 3標(biāo)準(zhǔn)系列，選取導(dǎo)軌的長度為 520 離額定壽命 L 的計算 上述所取的 列 列導(dǎo)軌副的滾道硬度為 60作溫度不超過100 C，每根 導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為 4 級，工作速度較低，載荷不大。查表3 3參考文獻(xiàn) 1），分別取硬度系數(shù) 度系數(shù) 觸系數(shù) 度系數(shù) 荷系數(shù) 入式（ 3得距離壽命： L= 6 2 550)( 3m a x 遠(yuǎn)大于期望值 50距離額定壽命滿足要求。 滾珠絲杠螺母副的計算與選型 大工作載荷 計算 如前頁所述，在立銑時，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行）408N,受到橫向載荷（與絲杠軸線垂直） 20N，受到垂直方向的載荷（與工作臺面垂直） 86N. 已知移動部件總重量 G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計算，查表 3顛覆力矩影響系數(shù) K=動導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù) =得滾珠絲 杠副的最大工作載荷： (y+G)=1408+(486+320+800)N 1557N 大動工作載荷 計算 設(shè)工作臺在承受最大銑削力時的最快進(jìn)給速度 v=400mm/選絲杠導(dǎo)程此時絲杠轉(zhuǎn)速 n=v/0r/ 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 取滾珠絲杠的使用壽命 T=15000h,代入 006,得絲杠壽命系數(shù) 2（單位為： 106r）。 查表 3參考文獻(xiàn) 1） ，取載荷系數(shù) 道硬度為 60，取硬度系數(shù) 入式 FQ=，求得最大動載荷： 7733 0 選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表 3參考文獻(xiàn) 1） ，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的 G 系列 2005滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán) 固定反向器單螺母式，其公稱直徑為 20程為 5環(huán)滾珠為 3 圈 *1系列，精度等級取 5級，額定動載荷為 9309N，大于 足要求。 動效率的計算 將公稱直徑 0程 入 =h/( ，得絲杠螺旋升角 =433 。將摩擦角 =10 ，代入 = + ),得傳動效率 = 度的驗算 (1) 推 方式，見 書后插頁圖 6杠的兩端各采用 對面組配，左、右支承的中心距約為 a=500的彈性模量 E=05表 3滾珠直徑杠底徑 杠截面積 S= 22d/4=m 。 忽略式（ 3的第二項，算得絲杠在工作載荷 壓變形量 51 / ( ) 1 5 5 7 5 0 0 / ( 2 . 1 1 0 2 0 6 . 1 2 ) mF a E S (2) 根據(jù)公式0( / ) 3WZ d D，求得單圈滾珠數(shù) Z=20；該型號絲杠為單螺母，滾珠的圈數(shù) 列數(shù)為 3 1，代入公式 ZZ 圈數(shù) 列數(shù)，得滾珠總數(shù)量 Z=60。絲杠預(yù) 緊時，取軸向預(yù)緊力YJ 3=519N。則由式（ 3見參考文獻(xiàn) 1），求得滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量2 因為絲杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的 1/3，所以實際變形量可以減少一半，取買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 2= (3) 將以上算出的1和2代入12 總，求得絲杠總變形量（對應(yīng)跨度 500總 =9.2 m 本例中，絲杠的有效行程為 330表 3參考文獻(xiàn) 1）知， 5 級精度滾珠絲杠有效行程在 315400程偏差允許達(dá)到 25 m ，可見絲杠剛度足夠。 桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（ 3算失穩(wěn)時的臨界載荷 查表 3參考文獻(xiàn) 1） ，取支承系數(shù)；由絲杠底徑 2 / 6 4 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) （絲杠臥式水平安裝）；滾動螺母至軸向固定處的距離 00入式（ 3（見參考文獻(xiàn) 1） ，得臨界載荷 557N，故絲杠不會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 進(jìn)電動機(jī)減速箱的選用 為了滿足脈沖當(dāng)量的的設(shè)計要求，增大步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時也為了使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量折算到電動機(jī)軸上盡可能的小，今在步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸上安裝一套齒輪機(jī)減速，采用一級減速，步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸與齒輪相連，滾珠絲杠的軸頭與大齒輪相連。其中大齒輪設(shè)計成雙片結(jié)構(gòu)，采用圖 3示的彈簧錯齒法消除側(cè)隙。 已知工作臺的脈沖當(dāng)量 =沖，滾珠絲杠的的導(dǎo)程 初選 步進(jìn)電動機(jī)的步距角 =根據(jù)式（ 3見參考文獻(xiàn) 1），算得減速比： ( ) / ( 3 6 0 ) =（ 5） /（ 360 =25/10 本設(shè)計選用常州市新月電機(jī)有限公司生產(chǎn)的 小齒輪模數(shù)均為 1數(shù)比為 75： 30，材料為 45調(diào)質(zhì)鋼，齒表面淬硬后達(dá)到 55速箱中心距為 （ 75+30） 1/27齒輪厚度為 20片大齒輪厚度均為10 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 進(jìn)電動機(jī)的計算與選型 算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 已知：滾珠絲杠的公稱直徑 0長 l=500程 料密度 =10移動部件總重力 G=800N；小 齒輪齒寬 0直徑 0小齒輪齒寬 0徑 5動比 i=25/10。 如表 4得各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下： 22S 22Z s=板折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 初選 步 進(jìn)電動機(jī)的型號為 90兩相混合式，由常州寶馬集團(tuán)公司生產(chǎn)，二相八拍驅(qū)動時的步距角為 從表（ 4（見參考文獻(xiàn) 1） 查得該型號的電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 則加在 步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： 212( ) /e q m Z Z W J J J J i = 計算加在 步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 分快速空載和承受最大負(fù)載兩種情況進(jìn)行計算。 1) 快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩14見參考文獻(xiàn) 1）可知，1一部分是快速空載起動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根據(jù)式（ 4知，0以忽略不計。則有： 14 根據(jù)式（ 4考慮傳動鏈的總效率 ，計算空載起動 時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩： 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 2 160eq (4其中： = (4式中空載最快移動速度，任務(wù)書指定為 3000mm/ 步進(jìn)電動機(jī)步距角，預(yù)選 電動機(jī)為 ； 脈沖當(dāng)量，本例 =沖。 設(shè)步進(jìn)電機(jī)由靜止加速至傳動鏈總效率 。則由式（ 6得： 42 5 . 0 8 7 1 0 1 5 6 2 . 5 0 . 2 9 76 0 0 . 4 0 . 7 由式（ 4，移動部件運(yùn)動時，折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： () 0 . 0 0 5 ( 0 8 0 0 ) 0 . 0 0 5 0 . 0 0 1 82 2 0 . 7 2 5 / 1 0 P (4式中 導(dǎo)軌的摩擦因素，滾動導(dǎo)軌取 垂直方向的銑削力，空載時取 0 傳動鏈效率，取 后由式（ 6見參考文獻(xiàn) 1）求得快速空載起動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 1m (4 2) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩24見參考文獻(xiàn) 1）可知，2部分是折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩部分是移動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩0T，0以忽略不計。則有： 2tT+4 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 其中折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩4算。有： 1 4 0 8 0 . 0 0 5 0 . 6 42 2 0 . 7 2 5 / 1 0 再由式（ 4見參考文獻(xiàn) 1）計算垂直方向承受最大工作負(fù)載 ( 556 )況下， 圖 3動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： () 0 . 0 0 5 ( 4 8 6 8 0 0 ) 0 . 0 0 5 0 . 0 0 2 92 2 0 . 7 2 5 / 1 0 最后由式（ 6求得最大工作負(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩： 2tT+m （ 4 最后求得在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 12m a x , 0 . 6 4 3e q e q e T N m 進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時，其輸出轉(zhuǎn)矩會下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)要考慮安全系數(shù)。取 K=4, 則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： m a x 4 4 0 . 6 4 3 2 . 5 7 2j e N m （ 4 初選步進(jìn)電動機(jī)的型號為 90表 4得該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩N m?？梢姡瑵M足要求。 進(jìn)電動機(jī)的性能校核 1)最快工進(jìn)速度時電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進(jìn)速度00mm/沖當(dāng)量 /脈沖，由式（ 4出電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率m a x 4 0 0 / ( 6 0 0 . 0 0 4 ) 1 6 6 7 。從 90動機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖 動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 作負(fù)載轉(zhuǎn)矩2m，滿足要求。 2）最 快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度000mm/出其對應(yīng)運(yùn)行頻率m a x 3 0 0 0 / ( 6 0 0 . 0 0 4 ) 1 2 5 0 0f H Z 。此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩m，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩1m，滿足要求。 3）最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核 與快速空載移動速度000mm/應(yīng)的電動機(jī)運(yùn)行頻率為m a x 12500f H Z。查表 4參考文獻(xiàn) 1）可知 900000見沒有超出上限。 4）起動頻率的計算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 25 7kg ，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 24mJ kg ，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率1800（查表 4見參考文獻(xiàn) 1）。由式（ 4知步進(jìn)電動機(jī)克服慣性負(fù)載的起動頻率為： 1 1 9 4 . 2 41/q (4說明：要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，實際上，在采用軟 件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有 100 綜上所述，本次設(shè)計中工作臺的進(jìn)給傳動系統(tǒng)選用 90全滿足設(shè)計要求。 本設(shè)計所選步進(jìn)電動機(jī)采用半閉環(huán)控制，可在電動機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動機(jī)的步距角 ，可知電動機(jī)轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)時，需要控制系統(tǒng)發(fā)出 360 / 480 個步進(jìn)脈沖?？紤]到增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的 A、 B 相信號，可以送到四倍頻電路進(jìn)行電子四細(xì)分，因此，編碼器的分辨力可選 120線。這樣控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角，編碼器對應(yīng)輸出一個脈沖信號。 買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 此次設(shè)計選用的編碼器型號為： 狀空心型，孔徑 10電動機(jī)尾部出軸相匹配，電源電壓 +5V，每秒輸出 120 個 A/B 脈沖，信號為電壓輸出。 5. 繪制進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖如圖 伺服電動機(jī) 主動齒輪從動齒輪滾珠絲杠工作臺圖 進(jìn)給傳動系統(tǒng)示意圖 6控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的硬件電路時主要考慮以下功能： （ 1） 接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制 （ 2） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息； （ 3） 接受車床限位開關(guān)信號； （ 4） 接受電動卡盤夾緊信號與電動刀架刀位信號； （ 5） 控制 X， （ 6） 控制主軸的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)與停止； （ 7） 控制多速電動機(jī)，實現(xiàn)主軸有級變速； （ 8） 控制交流變頻器，實現(xiàn)主軸無級變速； （ 9） 控制切削液泵啟動 /停止； （ 10） 控制電動卡盤的夾緊與松開； （ 11） 控制電動刀架的自動選刀； （ 12） 與 列的 8位單片機(jī) 用 8279，和 6264芯片做為 I/放監(jiān)控程序； 6264用來擴(kuò)展 8279用做鍵盤和 盤主要是輸入工作臺方向， 示器顯示當(dāng)前工作臺坐標(biāo)值；系買 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 統(tǒng)具有超程報警功能，并有越位開關(guān)和報警燈；其他輔助電路有復(fù)位電路，時鐘電路，越位報警指示電路。 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 復(fù)位電路晶振電路螺紋光柵信號操 作 面 板 開 關(guān) / 按 鈕 信 號隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大隔離放大向步進(jìn)電動機(jī)向步進(jìn)電動機(jī)刀架電動機(jī)卡盤電動機(jī)主軸電動機(jī)切削電動機(jī)方刀架位信號限位開關(guān)信號交流變頻器 主軸電動機(jī)單片機(jī)并行接口芯片8 2 5 5/ 轉(zhuǎn)換芯片 0832芯片芯 片 6 2 6 4鍵盤與顯示接口芯 片 8 2 7 9串行口芯片 233圖 制系統(tǒng)原理框圖 設(shè)計中 X、 0，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司。查表 4擇與之匹配的驅(qū)動電源為 ，輸入電壓為 1000電流為 4A，分配方式為二相八拍。該驅(qū)動電源與控制器的接線方式如圖 示。 圖 7 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 心得體會 本次課程設(shè)計是綜合性的課程設(shè)計，將以前所學(xué)到的機(jī)械與電氣的知識結(jié)合到一起，可以說是綜合性的訓(xùn)練。這次課程設(shè)計跨越機(jī)械和電氣兩大學(xué)科。在設(shè)計時要聯(lián)系機(jī)械部分 和電氣控制部分作為一個有機(jī)的整體來考慮，本次設(shè)計是一個機(jī)械和電氣有機(jī)組合的系統(tǒng)是一個整體。如果單方面考慮其中一項必定是做不出來的。 這次課程設(shè)計涉及到機(jī)電 一體化 的 知識 ，與以前單純的機(jī)械設(shè)計不一樣，有了更多的收獲，體會也很多。在這次設(shè)計中我 也學(xué)會了很多新東西，包括一些軟件的應(yīng)用。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了 機(jī)電 一體化系統(tǒng)設(shè)計的一些基本方法。加深了對機(jī)電一體化 系統(tǒng)設(shè)計的理解，初步了解了一些常用工業(yè)控制元器件和掌握它們的使用方法。知道了設(shè)計一個機(jī)電一體化的系統(tǒng)需要考慮到哪些方面，做個部分設(shè)計時應(yīng)該先哪里后哪里的先后 順序，讓我在以后的設(shè)計中會有一個清晰地思路，而避免走太多彎路。這次設(shè)計中那我了解了運(yùn)動控制卡、驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)的基本特性、使用方法，以及它們之間所需要的匹配關(guān)系。 通過這次課程設(shè)計我深深地意識到理論與實踐相結(jié)合的重要性，任何一個都不能單獨(dú)存在。平時理論知識學(xué)的很好，但是在課程設(shè)計中并不能得心應(yīng)手，會遇到很多不能解決的實際問題，這就需要加強(qiáng)實踐能力，一個同學(xué)的知識變成多個同學(xué)的知識，多個同學(xué)的知識變成一個同學(xué)的知識，這樣才能互相促進(jìn)、相互提高。另外，經(jīng)過復(fù)習(xí)整理所學(xué)得專業(yè)知識使得設(shè)計思路清晰系統(tǒng)。通過設(shè) 計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運(yùn)用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計方面的知識。 還有很重要的一點是讓我體會到了一個設(shè)計者的精神。在設(shè)計過程中既要自己不斷思考、創(chuàng)造，又要注意借用現(xiàn)有的資料，掌握了查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊、及相關(guān)技術(shù)資料的基本技能以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理等方面的能力。 通過對通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動或簡單機(jī)械的設(shè)計， 使我 掌握了一般機(jī)電一體化 的程序 設(shè)計 和 基本 方法，有助于樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的 設(shè)計能力。 機(jī)電一體化設(shè)計中 遇到問題及解決方案如下：