買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是設(shè)計一種基于單片機控制的玻璃橫切機。主要設(shè)計內(nèi)容為：設(shè)計玻璃橫切機的機械結(jié)構(gòu)及人機界面系統(tǒng)。機械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計確定為步進電動機帶動的同步帶傳動系統(tǒng)。控制系統(tǒng)采用 矩陣鍵盤和 字圖形點陣液晶顯示模塊組成人機界面系統(tǒng)。 首先， 分析了玻璃橫切機的市場前景及其在玻璃生產(chǎn)中的重要作用。然后，確定機械結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有的玻璃橫切機的結(jié)構(gòu)將其分類，并歸納出每一類玻璃橫切機的機械機構(gòu)特征、運行特征、切割原理等。本設(shè)計最終選用了其中的斜置、速度控制式的機械結(jié)構(gòu)。 基于這種機械結(jié)構(gòu)，對步進電動機、同步帶進行了選型和計算。繪制了機械結(jié)構(gòu)裝配圖及部分零件圖。 對于玻璃橫切機的人機界面系統(tǒng)，本設(shè)計主要大致完成其程序的編寫。即液晶顯示四組控制參數(shù)，并可以通過鍵盤修改這些參數(shù)。本文中包括了各級程序流程圖及其對應(yīng)的說明。大致包括 盤監(jiān)控、液晶顯示三個程序塊。詳見正文。 關(guān)鍵字 玻璃橫切機 ; 步進電動機 ; 同步帶 ; 單片機 ; 人機界面系統(tǒng) ;液晶 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 s is of of on of of s s it as to of s in of to s to of of so on of I of s of I up of s s of of CD ; 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 目錄 摘要（中文） （英文） 第一章 概述 1 1 國浮法玻璃技術(shù)與國際先進水平的差距 1 精度玻璃切割的必要 1 璃橫切機的分類 1 第二章 設(shè)計方案 7 究內(nèi)容 7 現(xiàn)方法 7 9 體方案的確定 10 第三章 機械部分設(shè)計計算 11 械傳動部件的計算與選型 11 械裝配圖的繪制 17 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計、編程 19 制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 19 機界面的軟件設(shè)計 19 結(jié)束語 36 參考文獻 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第一章概述 國玻璃 市場現(xiàn)狀 玻璃裝飾建材產(chǎn)品在日常生活中已得到了廣泛使用 。但是，就我國目前的浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)而言，除了合資生產(chǎn)線達到國際先進水平外，其余均屬一般水平，與國際先進水平相比存在著較大差距。國家每年需要花大量外匯從國外進口大量優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，以滿足國內(nèi)建筑業(yè)，裝飾，裝修和玻璃深加工業(yè)對優(yōu) 質(zhì)浮法玻璃的需求。 1994年，全國優(yōu)質(zhì)浮法玻璃產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 經(jīng)綜合分析預(yù)測，本世紀末我國浮法玻璃需求量為 中，優(yōu)質(zhì)浮法玻璃需求量為：交通運輸業(yè)850筑業(yè) 1250 1300萬重量箱，制鏡業(yè) 300 350萬重量箱，市場及其他 400 450萬重量箱，出口 600 700萬重量箱，供給 3400 3700 萬重量箱。占總產(chǎn)量的 我們應(yīng)抓緊機遇，建設(shè)具有當代國際先進技術(shù)水平的浮法玻璃生產(chǎn)線，推進我國平板玻璃工業(yè)技術(shù)進步，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，滿足日益增長的市 場需求，參與國際競爭，縮小我國浮法玻璃技術(shù)與國際先進水平的差距。 國浮法玻璃技術(shù)與國際先進水平的差距 我國浮法玻璃技術(shù)與國際先進水平的差距表現(xiàn)在軟件上是指浮法玻璃生產(chǎn)線各部分的自動控制能力和全線自動控制程度和水平。對于浮法玻璃的生產(chǎn)來說，高水平的自控可以最大限度的消除認為因素對玻璃質(zhì)量的影響，從而達到穩(wěn)定，高質(zhì)量的生產(chǎn)。國內(nèi)的浮法玻璃生產(chǎn)線一般都是以半經(jīng)驗半技術(shù)自控，自控程度和自控水平較低。 精度玻璃切割的必要 在加工浮法玻璃 的過程中 ,高精度的玻璃切割作為加工的第一道工序是必不可少的 。平 板玻璃生產(chǎn)線 是連續(xù)型生產(chǎn)線。原料在經(jīng)過了熔化、成形、退火后成為連續(xù)的帶狀玻璃帶。這條玻璃帶必須經(jīng)過在線切割才能滿足包裝與市場的需求。橫切機就是玻璃在線切割必不可少的設(shè)備之一。它的設(shè)備形式、控制原理及與生產(chǎn)的匹配性直接影響了成品玻璃板的幾何質(zhì)量。 平板 玻璃生產(chǎn)線的特點是連續(xù)性和大規(guī)模，但是由于缺乏行之有效的控制方法，橫切機切割質(zhì)量的檢測和調(diào)節(jié)一直是由人工來完成的。由于人工檢測調(diào)節(jié)的間歇性、經(jīng)驗性和不確定性，玻璃切割質(zhì)量的控制不能很好的針對工況的變化，同時又加重了工人的勞動強度。而橫切機的切割系統(tǒng)是一個離散、滯后 、非線性不確定的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的控制方法又很難滿足它的控制要求。采用先進的智能控制技術(shù)可以將這一問題較好的解決。 璃橫切機的分類 由于目前各種工藝設(shè)備研究都相對獨立 , 造成了橫切機名稱與特征上的混亂與界 限不明確的現(xiàn)狀。以下是 從平板玻璃橫 切機的工作原理和結(jié)構(gòu)形式方面對其進行的 分類 。 玻璃帶為運動的帶狀物體 , 運動速度為 V L。為了保證成品玻璃板為矩形 , 橫切機的切刀必須同時具有縱向與橫向兩個方向的運動 (如圖 1 所示 )。縱向運動使切刀與玻璃帶保持運動同步 , 即縱向運動速度 V Z 與玻璃帶運動速度 V L 保持一致 ; 而橫向運動則使切刀完成切割工作 , 其運動速度為 V H。 切刀的橫向運動速度 V H、刀口壓力和刀刃狀況決定了切痕的切口情況 ; 切刀的縱向運動速度 V Z 與玻璃帶運動速度 V L 的一致性與否 , 則決定了切痕軌跡的幾何形狀。 切刀兩個方向的運動可以分別進行控制 , 也可以由切刀的工作運動分解形成 , 即 V Z 和 V H 可由切刀的工作運動速度 V Q 及它與橫向運動方向的夾角而確定 , 并由此而決定了橫切機機械運動買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 機構(gòu)的組成方式。 根據(jù)橫切機上用以承載切刀工作機構(gòu)并擔負其工作運動導(dǎo)軌作用的橫梁與玻璃帶輸送輥道 (玻璃帶運動方向 ) 的相互位置關(guān)系 , 橫切機機械運動機構(gòu)的組成方式可以分為垂直式與斜置式。 垂直式橫切機的切刀在工作運動過程中 , 其橫向運動與縱向運動分別由不同的運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)的。在運動控制系統(tǒng)的作用下 , 橫向運動速度與縱向運動速度應(yīng)分別滿足玻璃切割工藝與隨玻璃帶同步運動的基本要求 , 從而實現(xiàn)切刀對玻璃帶的正確切割。 斜置式橫切機切刀的橫向運動與縱向運動 , 是由沿斜置橫梁運動的切刀的工作運動分解形成的。橫向運動速度和縱向運動速度的比例關(guān)系 , 按照 控制對象的不同 , 由實際工作要求決定 , 可以采用角度調(diào)節(jié)方式或速度控制方式實現(xiàn)。下面將分別對垂直式和斜置式橫切機的機械運動機構(gòu)的組成方式及其基本工作原理進行分析說明。 直式玻璃橫切機 如前所述 , 垂直式橫切機采用雙運動執(zhí)行機構(gòu) ,它的機械運動機構(gòu)由橫梁、橫梁傳動機構(gòu)、橫梁導(dǎo)軌、切刀小車、小車傳動機構(gòu)、小車導(dǎo)軌等組成 (如圖 2 所示 )。 橫梁導(dǎo)軌安裝在玻璃帶輸送輥道兩邊 , 與玻璃帶運動方向平行。切刀小車及其傳動機構(gòu)與導(dǎo)軌安裝在橫梁上 , 橫梁與玻璃帶輸送輥道 (玻璃帶運動方向 ) 垂直放置。橫梁在橫 梁傳動機構(gòu)的帶動下做縱向往復(fù)運動 , 切刀小車在其傳動機構(gòu)的帶動下做橫向往復(fù)運動。 垂直式橫切機的基本工作原理是 : 根據(jù)實際生產(chǎn)的工況與要求 , 運動控制系統(tǒng)與機構(gòu)分別對橫買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 梁和切刀小車傳動機構(gòu)進行控制 , 使橫梁前行運動速度 V Z= V L ; 同時 , 在電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及負載情況允許的條件下 , 應(yīng)盡可能提高切刀小車的工作速度 V H , 以減少橫切機整體的工作循環(huán)時間。 垂直式橫切機的特點是控制方式簡單易行 , 但機械運動機構(gòu)的組成方式較為復(fù)雜 ,并由于橫梁的運動慣量較大 , 因而不適用于玻璃帶運動速度較高的生產(chǎn)場合 。在實際生產(chǎn)中 , 垂直式橫切機在平拉或格法玻璃生產(chǎn)線上應(yīng)用較多。 由于垂直式橫切機的橫梁速度應(yīng)與玻璃帶速度保持一致 , 所以垂直式橫切機又稱為垂直隨動式橫切機。 由玻璃帶在線切割時所必須具有的橫向運動和縱向運動可知 , 切刀的實際工作運動 , 應(yīng)該是這兩個相互垂直方向上運動的合成。反之 , 若控制切刀進行該合成運動 , 則可以對應(yīng)地分解為橫向與縱向運動。斜置式橫切機 , 就是通過把決定切刀小車運動方向的橫梁與玻璃帶輸送輥道 (玻璃帶運動方向 ) 傾斜放置 , 并對切刀小車沿橫梁的工作運動進行 控制 , 而實現(xiàn)玻璃帶切割時所需的橫向與縱向運動。 切刀小車的工作運動速度 V Q 與橫向運動速度 V H 和縱向運動速度 V Z 的關(guān)系 , 可以由式 (1) 和式 (2) 表示 , 其中為 V Q 與 V H 之間的夾角。 V H= V Qco 1) V Z= V Q2) 在玻璃切割過程中 , 為了保證切痕的平直 , 切刀的縱向運動必須與玻璃帶的運動保持同步 , 即必須保證 V Z= V L。當 V L 為恒量或基變量時 , 由式 (2) 可知 , 可以通過分別控制和 V Q 來實現(xiàn) V Z 與 V L 相等的要求。若僅變化 , 則稱為角度調(diào)節(jié)方式 ;若僅變化 V Q , 則稱為速度控制方式。此外 , 由于機械運動機構(gòu)實現(xiàn)困難 , 通常都不會采用對 和 V (1) 角度調(diào)節(jié)式橫切機 采用角度調(diào)節(jié)方式的斜置式玻璃橫切機 , 稱為角度調(diào)節(jié)式橫切機。它的機械運動機構(gòu)由橫梁、切刀小車、小車導(dǎo)軌、小車傳動機構(gòu)和角度調(diào)節(jié)裝置等所組成 (如圖 3 所示 )。在角度調(diào)節(jié)時 , 可令 V Z= V Q V L (3) 則有 = V Q(4) 若保持 V Q = 常量 , 則角度與 V L 之間的關(guān)系可由式 (4) 確定。 在實際生產(chǎn)中 , 由于產(chǎn)品規(guī)格與實際工況的改變 , 將會引起 V L 的改變。因此 , 需要根據(jù)實際確定的或?qū)嶋H測出的 V L , 由式 (4) 中求出對應(yīng)的值 (0, 90 ) , 并據(jù)此調(diào)節(jié)橫梁的實際斜置角度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 根據(jù)平板玻璃生產(chǎn)線的工藝特點 , 玻璃帶的運動速度與所生產(chǎn)的玻璃規(guī)格有關(guān)。生產(chǎn)的玻璃越厚 ,則拉引速度越慢 , 即玻璃帶運行速度越低 (V L 越小 ) ; 反之 , 生產(chǎn)的玻璃越薄 , 則拉引速度越快 , 即玻璃帶運行速度越高 (V L 越大 )。 由式 (4) 和式 (1) 中可以看出 , V L 越小 (V Z= V L ) , 則 越小 , 而相應(yīng) V H 就會越大 ; 反之 , V (同樣有 V Z= V L ) , 則越大 , 而相應(yīng) V H 就會越小。 在實際切割時 , 當玻璃帶運動速度越快時 , 除了要求切刀的同步速度 V Z 要更快外 , 實際的切割周期也必須越短 , 即 V H 也必須越快。切割周期是指橫切機的切刀從初始狀態(tài) (位置 ) 啟動直到重新回到下一個初始狀態(tài) (位置 ) 所經(jīng)歷的全部時間。它包括工作行程時間 頓等待時間t 停 和返回下次初始狀態(tài) (位置 ) 時間 (如圖 4 所示 ) , 并可由式 (5) 表示。其中停頓等待時間與返回時間往往設(shè)成定值 , 而工作行程時間則通常決定于切割條件與切割運動的實際調(diào)節(jié)控制方式。 t= (5) 在角度調(diào)節(jié)時 , 由 V Q = 常量 , 對于同樣尺寸規(guī)格的產(chǎn)品 , 無法保證 V Z 和 V H 同時提高的要求。 此外 , 由橫切機驅(qū)動電機的機械特性可知 , 驅(qū)動電機在正常調(diào)速范圍內(nèi) , 轉(zhuǎn)速越高則它所輸出的轉(zhuǎn)矩就越小。而角度調(diào)節(jié)式橫切機在生產(chǎn)中實際切割薄玻璃時 , 由于同步運動的需要 , V Z 較高 , 則 電機實際輸出轉(zhuǎn)矩的縱向轉(zhuǎn)矩分量較小 , 而相應(yīng)的橫向轉(zhuǎn)矩分量則較大。同理 , 當需要在生產(chǎn)中切割厚玻璃時 , 對應(yīng)驅(qū)動電機的輸出轉(zhuǎn)矩的縱向轉(zhuǎn)矩分量較大 , 而其橫向轉(zhuǎn)矩分量則較小。但買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 在浮法玻璃生產(chǎn)線上 , 玻璃越薄 , 玻璃的切割阻力越小 , 橫切機的切刀壓力也就越小 , 即相應(yīng)驅(qū)動電機的橫向負載越輕 , 所需的橫向轉(zhuǎn)矩越小 ; 反之 , 玻璃越厚 , 玻璃的切割阻力越大 , 橫切機的切刀壓力也就越大 , 即驅(qū)動電機的橫向負載也就越重 , 所需的橫向轉(zhuǎn)矩越大。這恰與角度調(diào)節(jié)式橫切機的實際工作狀態(tài)相反 ,因而不能很好地滿足實際切割工作的需要 。 目前 , 角度調(diào)節(jié)式橫切機僅在一些應(yīng)急的、非生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上有限使用 , 但一般都不作為生產(chǎn)線上的主用橫切機。而且 , 角度調(diào)節(jié)一般都是針對某種相對固定的產(chǎn)品規(guī)格及以相對穩(wěn)定工況為前提而進行的 , 難以根據(jù)實際的 V L 實現(xiàn)無級自動跟蹤式的調(diào)節(jié)。 (2) 速度控制式橫切機 采用速度控制方式的斜置式玻璃橫切機 , 稱為速度控制式橫切機。它的機械運動機構(gòu)由橫梁、刀具小車、小車導(dǎo)軌、小車傳動機構(gòu)等組成 (如圖 5 所示 )。這是機械運動機構(gòu)組成方式最為簡單的橫切機 , 也是目前使用最為廣泛的。 當進行速度控制時 , 由式 (3) 中可以得到 V Q =V 6) 由于為定值 , 由式 (6) 可知 , 切刀工作運動速度 V Q 與玻璃帶運動速度 V L 成正比。因此 , 可根據(jù)實際測出的 V L , 就能通過式 (6) 求出對應(yīng)的 V Q ,最終根據(jù) V Q 來控制驅(qū)動電機的實際運行。 由于為定值 , 則由式 (1)、 (2)、 (6) 中還可以得出 V H V Q V L (7) V Z V Q V L (8) 由式 (7)、 (8) 可知 , 當 V L 增大時 , V Q 增大 ,V H 與 V Z 也都相應(yīng)增大 , 而驅(qū)動電機所輸出的負載轉(zhuǎn)矩則相應(yīng)減小。當 V L 減小時 , V Q 減小 , V H 與 V Z 也都相應(yīng)減小 , 而驅(qū)動電機所輸出的負載轉(zhuǎn)矩則相應(yīng)增大。這與玻璃實際生產(chǎn)時 , 玻璃帶理論運動速度隨板材厚度變化時所需的切刀橫向與縱向的運動狀態(tài)和切割工藝要求相一致 , 并且由于機械運動 機構(gòu)組成方式簡單可靠 , 因此速度控制式橫切機作為生產(chǎn)線上的主用橫切機而得到了廣泛的應(yīng)用。 在速度控制時 , 由于切刀的工作運動速度 V L 而定 , 即 V Q 隨著 V 所以速度控制式橫切機通常又稱為隨動斜置式橫切機 。 目前 , 對切割過程中的切刀速度的控制策略有兩種 : 在切刀切割的過程中 , 切刀的速度與玻買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 璃帶的速度在每一時刻都保持式 (6) 的關(guān)系 , 即完全隨動的策略 , 切刀速度為時時變化的。以這種控制策略控制的橫切機稱為完全隨動斜置式橫切機。當切刀停止時 , 控制器根據(jù)玻璃帶速度按式 (6) 不停的計算著切刀的速度。當切刀啟動時 , 切刀以最后計算的速度為切刀速度進行玻璃的切割。即不完全隨動的策略 , 每一次切割過程中 , 切刀的速度是不變的。以這種控制策略控制的橫切機稱為不完全隨動斜置式橫切機。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第二章 設(shè)計方案 究內(nèi)容 研究方向、內(nèi)容 隨著 單片機、 統(tǒng)的控制系統(tǒng)逐漸被新型智能控制系統(tǒng)取代。鑒于 輸入 /輸出點數(shù)受到限制。本次畢業(yè)設(shè)計我主要研究單片機技術(shù)的全自動玻璃橫切結(jié)構(gòu)，分別對其機械結(jié)構(gòu)和人機界面系統(tǒng)進行設(shè)計。 以下為欲設(shè)橫切機的功能設(shè)定： 1）機械系統(tǒng)功能： 切割速度方向要求： 玻璃帶為運動的帶狀物體 , 運動速度為 V L。為了保證成品玻璃板為矩形 , 橫切機的切刀必須同時具有縱向與橫向兩個方向的運動 (如圖 1 所示 )?？v向運動使切刀 與玻璃帶保持運動同步 , 即縱向運動速度 V Z 與玻璃帶運動速度 V L 保持一致 ; 而橫向運動則使切刀完成切割工作 , 其運動速度為 V H。 刀架運動要求；接到單片機控制信號后，落刀，由同步帶帶動沿橫梁方向切割玻璃，抬刀，返回原落刀點。其中落刀刀口壓力要控制在指定厚度的玻璃的承載范圍之內(nèi)。要保證其對玻璃的沖擊不至于使玻璃損壞。 橫梁的直線度不低于對玻璃的直線度的要求。 2）人機界面系統(tǒng)功能： 手動輸入所要切割的玻璃的長度 ， 切片數(shù)量，落刀位置，抬刀位置等參數(shù)，并可以通過鍵盤修改相關(guān)參數(shù)。鍵盤設(shè)置急停鍵，抬刀鍵、回 車鍵，以便切割出現(xiàn)問題時手動處理。 現(xiàn)方法 械結(jié)構(gòu)方案 對 綜述中提到 的幾種橫切機的結(jié)構(gòu)的比較 本次畢業(yè)設(shè)計我也決定采用斜置式速度控制式機械結(jié)構(gòu)。機械結(jié)構(gòu)簡圖 如圖 6. 1 2 3 4 5 6 7 8 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 1 主電機 2 同步帶 3 刀架 4 氣動元件 5 玻璃切割刀 6 支桿 7 被切玻璃 8 工作臺（玻璃輸送機構(gòu)） 圖 6 自動玻璃橫切機機械結(jié)構(gòu)組成 具體工作過程： 1、 通電：由鍵盤輸入所切玻璃長度、切片數(shù)量、，落刀、抬 刀位置這四個參數(shù)。點擊啟動鍵，系統(tǒng)開始運行。 2、 啟動主電機；啟動按下后單片機發(fā)出控制信號，啟動主電機，同步帶帶動刀架到指定落刀位置。 3、 切割： 傳感器 檢測玻璃輸送情況，到達要求長度時，單片機控制落刀并切割到指定抬刀位置，抬刀。將單片機計數(shù)單元中的切片數(shù)量減一。刀架以最大回車速度運動到指定落刀點。 4、 顯示：將單片機計數(shù)單元中的數(shù)值傳輸給 顯示，全程顯示落刀、抬刀位置、切割玻璃長度。 5、系統(tǒng)自動重復(fù) 3、 4 步至實際切割片數(shù)等于設(shè)定切割片數(shù)或手動停車為止。 制系統(tǒng)方案 1）主電機控制單元 為了保證加工過 程的連續(xù)性和生產(chǎn)效率，切刀必須連續(xù)不斷地工作，同時因切割玻璃長度的不同，主電機應(yīng)持續(xù)通電，且能夠調(diào)速以適應(yīng)不同切斷長度的需要?？紤]到此要求，本設(shè)計中主電機采用步進電機，并變頻器進行速度控制。 2）單片機控制模塊單元 處理器用單片機主要用于信號的采集，數(shù)據(jù)的處理、控制信號的輸出等，它是整個控制系統(tǒng)的核心。 鍵盤完成加工參數(shù)以及干預(yù)信號的輸入。 考慮到以后顯示功能的擴展， 本設(shè)計采用的是漢字圖形點陣液晶顯示模塊。 圖 7 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 件 流程方案 根據(jù)自動橫切記的自動化過程，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計掉電保護程序，保護工作狀態(tài)信息和加單 片 機 步進電機驅(qū)動器 步 進 電 機 傳感器 鍵 盤 L 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 工參數(shù)，以便恢復(fù)生產(chǎn)。 本次畢業(yè)設(shè)計我只編寫人機界面系統(tǒng)的程序，包括： 動程序、顯示程序、鍵盤監(jiān)控程序。 玻璃橫切機總體工作流程圖如下： 圖 8 玻璃橫切機總體工作流程圖 計任務(wù) 主要內(nèi)容： 1. 設(shè)計玻璃切割機的機械結(jié)構(gòu)。根據(jù)玻璃切割機的工況，設(shè)計合理的機械結(jié)構(gòu)，達到結(jié)構(gòu)簡潔、工作可靠、易維護的設(shè)計目的。 2. 設(shè)計人機界面系統(tǒng)。包括人機界面的單片機硬件 電路，設(shè)計相關(guān)軟件，畫出程序流程圖，然后分別編寫各個模塊程序，包括： 鍵盤監(jiān)控程序、顯示程序等。 主要設(shè)計技術(shù)指標： 1. 使用最大原版寬度 4.5 m ； 開始 系統(tǒng)初始化 控制參數(shù)輸入 組片數(shù)到否 停止 切割 Y N 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 2. 對角線切割精度 5切割直線度 3. 使用玻璃厚度 19 4. 最大回車速度 3m/s ，適用玻璃帶速度 50 ; 5. 安裝斜置角 7 ； 6. 控制器帶有 夠顯示切片數(shù)量、落刀位置、抬刀位置等參數(shù)，并可以通過鍵盤修改相關(guān)參數(shù)。 體方案的確定 （ 1） 同步帶傳動 副的選用 由于同步帶常以鋼絲繩作負載心層，由與鋼絲繩受載后變形極小，仍能保持帶長不變，故帶與帶輪間不會產(chǎn)生相對滑動，傳動比恒定。同步帶薄而輕，可用于高速場合，線速度可達 40m/s,傳動比可達 10，效率可達 98%. （ 2） 伺服電動機的選用 從設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容來看脈沖當量尚未達到 定位精度未達到微米級，空載最快移動速度也只有 3m/s 。因此，本設(shè)計不采用高檔次的伺服電動機，如交流伺服電動機或直流伺服電動機等，可以選用性能好的一些步進電動機，以降低成本，提高性價比。 任務(wù)書所給的精度對于 步進電動機來說可以達到，所以選用開環(huán)控制。 （ 1） 對于步進電動機的開環(huán)控制，選用 列的 8位單片機 應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標。 （ 2） 人機界面選用 4 4的薄膜式矩陣鍵盤，顯示選用 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 第三章 機械部分設(shè)計計算 械傳動部件的計算與選型 玻璃橫切機的傳動部分通常由刀架、同步帶、傳動軸、以及伺服電動機等部件構(gòu)成。其中，伺服電動機作為執(zhí)行元件用來驅(qū)動同步帶，同步帶帶動刀架完成切 割運動。同步帶、伺服電動機等均以標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需要根據(jù)工作在和選取即可 。 按照同步帶帶動部件的重量進行估算，即整個刀架 加傳動帶 的重量最大 50N 。 割力的估計，約為 100N 步帶傳動副的計算與選型 要求傳遞功率 P=主動輪最大轉(zhuǎn)速 440r/主、從動輪的傳動比為 1： 1. （ 1） 確定帶的設(shè)計功率 計功率： （ 9） 式中 工作情況系數(shù)。 P 傳遞功率，單位為 根據(jù)玻璃切割機工作情況 查同步帶工作情況系數(shù)表（機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 18） ，選取 2） 選擇帶型和節(jié)距 據(jù) 同步帶選型圖 (機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 14)選擇帶型，圖中水平坐標為帶的設(shè)計功率 垂直坐標為小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1(r/當所得交點落在兩種節(jié)距的分界線上時，盡可能選擇較小的節(jié)距。 選擇 L 輕 型，節(jié)距為 （ 3） 確定小帶輪齒數(shù) 小帶輪節(jié)圓直徑 使 由帶輪最少許用齒數(shù)表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 17） 查得，查得結(jié)果為 8 ,在帶速 v 和安裝尺寸允許時， 可能選用較大值。本設(shè)計中選用 9 。 小帶輪節(jié)圓直徑 d1=19/=根據(jù)此值再查帶輪直徑尺寸系列表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 16） ，取 小帶輪節(jié)圓直徑初定后應(yīng)驗算帶速，不適合則重取。同步帶的速度 v 應(yīng)滿足： v=00 1000= 。 因為 6 , 所以 合適 。 （ 7） 計算基準額定功率 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 基準額定功率 ： v/1000 （ 12） 式中 所選型號同步帶在基準寬度下所允許傳遞的額定功率，單位為 帶 寬為 的許用工作拉力，單位為 N ,查“同步帶在基準寬度下的許用工作拉力和線密度”表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 21） 。 m 帶寬為 的單位長度的質(zhì) 量，單位為 kg/m , 查“同步帶在基準寬度下的許用工作拉力和線密度”表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 21） 。 v 同步帶的線速度，單位為 m/s 。 查表得 L 型 ， m=kg/m 。 同步帶線速度 v ： 由任務(wù)書知 =A=7 0 由 V H= V Qco 1) V Z= V Q2) 得 V Q =V 6) 所以 同步帶速度 v=s s 。 由以上得 8) 確定實際所需同步帶寬度 際所需同步帶寬度 ： d/（ 13） 式中 選定型號的基準帶寬 ，如表所示 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 21） 。 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，查小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 3 22） ，即 6時 ， 由以上得 （ 8） 帶的工作能力驗算 用下式來計算同步帶的額定功率 P ,若結(jié)果滿足 P=帶的設(shè)計功率），則帶的工作能力合格： P=(v 10 （ 14） 式中 嚙合系數(shù)，上 式中以查得。 齒寬系數(shù)， bs/a 基準帶寬為 的許用工作拉力，單位為 N ,以上已查得為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 m 帶寬為 的單位長度的質(zhì)量，單位為 kg/m ,以上已查得 v 同步帶的線速度，單位為 m/s ,以上已算得 為 由以上得 P=為 P以同步帶的工作能 利合格 。 1）根據(jù)機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 進給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對選擇電動機具有重要意義。在本設(shè)計中 要包括電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量、傳動系統(tǒng)、同步帶、刀架折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量。 已知傳動系統(tǒng)的聯(lián)軸器、傳動軸、同步帶輪的尺寸與材料。移動部件總重量 G=50N,傳動比 1： 1 . 如常用部件轉(zhuǎn)動慣量計算表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 4 1）所示 圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量的計算公式為： J= （ 15） 式中 ， 圓柱體質(zhì)量（ D 圓柱體直徑（ 由上式求各個零部件的轉(zhuǎn)動慣量 （ 1） 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量 軸器內(nèi)圓直徑 14圓直徑 25 77料密度 10軸器的 轉(zhuǎn)動慣量 J1=2) 從動軸的轉(zhuǎn)動慣量 動階梯軸如下圖 尺寸由左向右為 1 2572=383=323=4=2955=251料密度 10動軸的轉(zhuǎn)動慣量 2=3) 同步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量 步帶帶輪內(nèi)圓直徑 30圓直徑 45料密度 10步帶帶輪的轉(zhuǎn)動慣量 4) 主傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量 傳動軸為七階梯 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 尺寸由左向右為 1 1582=2293 253=274=385=326=2957=251料密度 10傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量 5） 移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 動部件總重量 G=50N 移動部件的轉(zhuǎn)動慣量 選 步進電動機型號為 110三相式，二相八拍驅(qū)動時的步距角為 從反應(yīng)式 /磁阻式步進電動機的技術(shù)參數(shù)表 （機電一體化系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)書 4 3）查得該型號電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 則加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： m+2+4+)計算加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩 快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行計算。 （ 1） 快速空載啟動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 式 f+ （ 16) 式中 快速空載啟動時折算到電動機轉(zhuǎn)動軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為 同步帶預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為 具體計算過程如下： a） 快速空載啟動時折算到電動機轉(zhuǎn)動軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩； 0 （ 17） 式中 步進電動機轉(zhuǎn)軸 上的總轉(zhuǎn)動慣量，單位為 電動機轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為 電動機的轉(zhuǎn)速，單位為 r/ 電動機加速所用時間，單位為 s,一般在 1 b) 移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 F摩 i （ 18） 式中 導(dǎo)桿的摩擦力，單位為 N; 同步帶輪節(jié)圓直徑，單位為 m; 傳動鏈總效率，一般取 i 總的傳動比 ; 其中導(dǎo)桿的摩擦力為 ; () （ 19） 式中 導(dǎo)桿的摩擦因數(shù)（滑動副取 動副取 垂直方向的工作負載； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 G 運動部件總重力，單位為 N c) 同步帶預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 2i （ 20） 式中 同步帶的預(yù)緊力，一般取同步帶工作載荷的 1/3,單位為 N; 0 同步帶為預(yù)緊時的傳動效率，一般取 0= 由于同步帶的傳動效率很高，所以由式 (20)算出的 在式（ 16）中與 ?？梢院雎圆挥?。則有： f （ 21） 根據(jù)式（ 17），考慮縱向傳動鏈的總效率 ，計算快速空載起動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩： 20（ 22） 式中 對應(yīng)縱向空載最快移動速度的步進電動機最高轉(zhuǎn)速，單位 r/ 步進電動機有靜止到加速至 位為 s； 其中： 60 （ 23） 式中 縱向空載最快移動速度，任務(wù)書制定為 180000mm/ 步進電動機步距角，為 脈沖當量，本例為 沖。 將以上各值代入式（ 23），算得 00r/步進電動機由靜止到加速至 向傳動總效率 由式（ 22）求得： 2 10600/60 m =式 （ 18）可知，移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為： 2/1d i （ 24） 式中 導(dǎo)桿的摩擦因數(shù)，滾動副取 工作負載，空載時取 0； 傳動鏈總效率 ，取 由式（ 24）得 5 7 6 后由式（ 21），求得快速啟動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩為： 1 . 4 03 N 40 . 0 03a m a xT e q 1 （ 25） （ 2） 最大工作負載狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 02 (26) 由式（ 26）知， 括三部分：折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 動部件運動時折算到電動機 轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 同步帶預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設(shè)計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯無憂 對于 小，可以忽略不計。則有 （ 27） 式中 式（ 18）進行計算。而折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的最大工作負載轉(zhuǎn)矩 下式計算： 2/1 (28) 式中 進給方向最大工作載荷，單位為 N. 估計 00N,則有； 00 f 按式（ 18）進行計算 ,計算垂直方向承受最 大負載情況下，移動部件運動時折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩： 2/1 =(100+50) 后由式（ 27），求得最大工作狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩為： 過上訴計算后，得到加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為 ; e qT e qT e q 4 0 m a x 3)步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 考慮到步進電動機 的驅(qū)動電源手電網(wǎng)電壓影響較大，當輸入電壓降低時，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)。本例中取安全系數(shù) K=4,則步進電動機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： 5 . 6 1 2 N 4 0 344 T e qT x (29) 上述初選的步進電動機型號為 110永磁感