彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 本文詳細(xì)介紹了彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，其目的是為了檢測導(dǎo)彈彈頭的跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性，并為彈體（或者彈頭）和檢測裝置提供放置安裝平臺。在機械結(jié)構(gòu)上論述了蝸輪蝸桿減速箱、絲杠、步進電機、導(dǎo)軌、諧波齒輪等零件的選型。彈體支撐運動機構(gòu)為整彈體（或彈體頭）提供安裝平臺，并實現(xiàn)了其俯仰運動和自身滾轉(zhuǎn)運動的要求，同時也要為目標(biāo)運動機構(gòu)提供安裝平臺；目標(biāo)運動機構(gòu)主要有步進電機控制的小型轉(zhuǎn)臺和延長支架組成，是目標(biāo)模擬器的安裝平臺，再軟件的控制下實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺的弧線運動，同時也保證了目標(biāo)模擬 器一直對正彈體頭中心的要求。在控制方面闡述了 時闡述了這次設(shè)計的電路的詳細(xì)方案，綜合介紹了 關(guān)鍵詞： 支撐、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺、弧線運動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 is to or at In on of to or to to of to to is a of is of of to a on is In on 7LCs of of a 7LC in in a 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目錄 摘 要 目 錄 第一章 概述 1 1 1課題的意義 1 1. 2 課題的發(fā)展前景 1 1. 3 課題研究的內(nèi)容 1 1. 4 課題的實現(xiàn)方法 2 第二章 彈體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計 5 體框架的設(shè)計 5 體支撐運動機構(gòu)的設(shè)計 5 標(biāo)運動機構(gòu)的設(shè)計 13 第三章 目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計 18 源的選擇 18 18 機驅(qū)動器的選擇 21 22 第四章 控制軟件的編制 23 23 7 27 結(jié)束語 33 參考文獻 34 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 第一章 概述 1 1 課題的意義 任何零件的質(zhì)量檢測都應(yīng)有 “ 檢測標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范 ” ，其中含有判定零件如何檢測，及判定是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。按照檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行零件的檢測和合格與否的判定即可。檢測過程中會需要各類量具，如卡尺、千分尺、角規(guī)等等。 任何的復(fù)雜的產(chǎn)品也是有相關(guān)的 “ 檢測標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范 ” ，需要檢測校驗的方面是比較多的，所使用的 器件量具也是復(fù)雜的， ，多樣的， 有通用的， 也 用專用的 ，還有組合的 。 本次研究的課題 是 彈 體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器的控制機構(gòu)設(shè)計，研究的主要目的就是設(shè)計出一個檢測導(dǎo)彈的彈頭的跟蹤系統(tǒng)的安裝位置是否準(zhǔn)確的的一個組合型檢測系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)部分。設(shè)計這個機構(gòu)的意義在于在設(shè)計出機械結(jié)構(gòu)后，在檢測彈體彈頭或者就單個彈頭的跟蹤系統(tǒng)的安裝位置時，彈體或 者 彈頭有了一個統(tǒng)一，安全的安裝 固定 支撐 運動環(huán)境 ，同時在檢測過程中，能夠輕松，隨意移動彈體或彈頭的空間位置，有利于更全面的測定跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性，操作靈活方便。而在安裝激光檢測裝置的問題上，所設(shè)計的目標(biāo)模擬器的安裝平臺的位置的靈活性移動和安裝結(jié)構(gòu)的靈活設(shè) 計，保證了能夠安裝不同體積大小，不同型號，不同種類的檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對于不同的彈體或者彈頭的 跟蹤系統(tǒng)安裝位置的測定。 課題的發(fā)展前景 目前中國的軍事正處于蓬勃發(fā)展，欣欣向榮的時期，而導(dǎo)彈在一個國家的國防地位中處于中堅力量。對于導(dǎo)彈的控制又很多方法，通過彈頭的跟蹤系統(tǒng)來控制改變導(dǎo)彈的速度或者走向或者打擊的目標(biāo)等是一種很基本的方法，而這都是需要跟蹤系統(tǒng)系統(tǒng)的安裝位置的準(zhǔn)確性來保證的，本課題設(shè)計的這套機械系統(tǒng)裝置就是為了測試導(dǎo)彈彈頭或者單個彈頭上跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性為目的的。有了這套系統(tǒng)，在檢測 導(dǎo)彈彈頭或者單個彈頭上跟蹤系統(tǒng)安裝位置的準(zhǔn)確性 的檢測方法上，在操作性上就有了很大的提高，這樣提高了彈頭跟蹤系統(tǒng)安裝時或者檢測時的方便性，有利于提高對于導(dǎo)彈的控制性能。 同時這套系統(tǒng)在設(shè)計上保證了支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)的裝拆的方便靈活性，使得這套系統(tǒng)有很大的擴展空間，在機構(gòu)上增加一些外部 的設(shè)備后，又能起到別的作用。同時，這套系統(tǒng)也能擴展用到其他領(lǐng)域方面，如工廠中利用這套機構(gòu)來為檢測他們產(chǎn)品提供安裝條件。 課題 研究 的內(nèi)容 本次設(shè)計的內(nèi)容分為兩部分， 本課題 為 彈 體體 目標(biāo)模擬器支撐目標(biāo)運動機構(gòu)及控制系 統(tǒng)設(shè)計 。其中機械結(jié)構(gòu)主要包括 彈 體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu) 兩部分，軟件方面主要是一些作界面軟件的應(yīng)用設(shè)計。 彈 體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu)共同構(gòu)成了測試系統(tǒng)的試驗安裝臺架，為 彈 體、 彈 體頭和目標(biāo)模擬器提供安裝平臺，同時要求它們能夠方面分離，以便于進行配置選擇。 彈 體支撐機構(gòu)可為整個 彈 體或者單獨的 彈 體頭提供安裝和固定環(huán)境，并可提供手動方式控制的 俯仰和滾轉(zhuǎn)運動；目標(biāo)的運動機構(gòu)將通過伺服或者步進電機帶動輕型轉(zhuǎn)臺及可調(diào)安買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 裝支架來實現(xiàn)，運動控制方式既可通過位置控制也可通過速度控制，安裝 支架長度可調(diào)，并提供目標(biāo)模擬器的安裝平面。目標(biāo)運動機構(gòu)將接受測試仿真系統(tǒng)的控制，按其設(shè)定的位置和速度運行；同時還需要設(shè)計控制目標(biāo)運動機構(gòu) 的軟件方面的 題 的 實現(xiàn)方法 彈 體支撐機構(gòu)與目標(biāo)運動機構(gòu)共同構(gòu)成了測試監(jiān)測系統(tǒng)的試驗安裝臺架，為 彈 體、 彈 體頭和目標(biāo)模擬器提供安裝平臺，同時要求它們能夠方面分離，以便于進行配置選擇。本課題設(shè)計的 彈 體支撐運動機構(gòu)及 目標(biāo)模擬器 控制系統(tǒng)，總體上要求成本低，操作簡單方便，可靠性好。 在滿足功能要求的前提下，按盡可能使用、操作 方便、制造簡單、價格低廉的總體要求進行設(shè)計。 1 4 1 彈 體支撐 彈 體支撐機構(gòu) 彈 體支撐機構(gòu)為測試過程中對整 彈 體或 彈 體頭的安裝支撐機構(gòu)，綜合測試和運動仿真過程中用于固定整 彈 體， 彈 體頭單元測試中用于固定 彈 體頭。 彈 體支撐機構(gòu)上配有整 彈 體或 彈體頭的俯仰及滾轉(zhuǎn)控制機構(gòu)，測試過程中可通過手動控制方式控制整 彈 體及 彈 體頭的滾轉(zhuǎn)及俯仰運動。 彈 體支撐機構(gòu)也將為目標(biāo)運動機構(gòu)提供安裝平臺。其運動指標(biāo)要求如下： 手動俯仰偏轉(zhuǎn)角度范圍： 30 30 手動滾轉(zhuǎn)角度范圍： 90 90 為實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的運動要求，初步選定的 彈 體 支撐運動機構(gòu)的機械示意簡圖如圖 1 1彈 體支撐運動機構(gòu)的示意簡圖 圖中： 1為 彈 體 、 2為滾轉(zhuǎn)手柄、 3為俯仰手輪、 4為蝸輪蝸桿減速箱、 5為俯仰平臺 、 6為支撐架。 彈 體的俯仰運動通過俯仰手 輪帶動減速箱的轉(zhuǎn)動，再有軸帶動俯仰平臺的俯仰運動， 彈體或者 彈 體頭在做俯仰運動的過程中，重力對于俯仰軸和減速箱的扭矩通過減速器的自鎖來克服。 滾轉(zhuǎn)運動 的實現(xiàn)方法也簡單，首先在卡具 2上和滾轉(zhuǎn)卡具的接觸面上對應(yīng)著雕上刻度，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 然后通過手掰動滾轉(zhuǎn)手柄，通過使刻度與刻度之間的相互轉(zhuǎn)動來實現(xiàn) 彈 體或者 彈 體頭的滾轉(zhuǎn)運動。 目標(biāo)運動機構(gòu) 目標(biāo)運動機構(gòu)主要由伺服或步進電機控制的小型轉(zhuǎn)臺和延長支架組成，是目標(biāo)模擬器的安裝平臺。在測試過程中控制目標(biāo)模擬器延以繞 彈 體頭中心的弧線運動，確保目標(biāo)模擬器一直對正 彈 體頭中心。其運動指標(biāo)要求 和運動示意圖 如下： 目標(biāo)弧線運動范圍： 50 目標(biāo)模擬器安裝位置距目標(biāo)運動機構(gòu)中心距離： 10000 目標(biāo)運動最大運動速度： 25 /s 目標(biāo)載荷： 10kg 0 3 0 0 m 目標(biāo)運動機構(gòu)示意圖 在這個機構(gòu)中運動的實 現(xiàn)分為互相獨立的兩部分來實現(xiàn)的。目標(biāo)模擬器的安裝位置離運動機構(gòu)中心的距離 在精度要求不是很高的情況下，設(shè)計的是手動實現(xiàn)的，具體設(shè)計為手東手輪帶東滑動絲桿的轉(zhuǎn)動，從而帶動目標(biāo)模擬器安裝平臺的移動 ，設(shè)計的機械示意圖為 圖 1目標(biāo)模擬器安裝位置實現(xiàn)的示意圖 目標(biāo)運動機構(gòu)的運動弧線范圍和運動速度 這部分的運動要求是 通過軟件控制來實現(xiàn)的，具體的設(shè)計思想為 通過顯示屏輸入相對應(yīng)的運動弧線范圍和運動速度，然后把信息傳遞給過分析處理，輸出脈沖和運動方向驅(qū)動電機運動，從而帶動小型轉(zhuǎn)臺和目標(biāo)模延長支架 轉(zhuǎn)臺 激光檢測裝置 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 擬器的安裝平臺 的轉(zhuǎn)動。 在編制軟件的過程中要考慮到外部的激光檢測裝置的接口設(shè)計和接口程序的編制 ，設(shè)計的實現(xiàn)功能的簡易圖為 圖 1目標(biāo)運動機構(gòu)弧線范圍和運動速度的實現(xiàn)軟件示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 第二章 彈 體支撐運動機構(gòu)及目標(biāo)模擬器控制系統(tǒng)設(shè)計 體框架的設(shè)計 在設(shè)計此次機構(gòu)時，通過任務(wù)書要求， 現(xiàn)總體上把握設(shè)計的框架，任務(wù)中要求 彈 體支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)要方面裝拆，同時又要求在空間結(jié)構(gòu)上不能互相干澀，本著這樣的要求設(shè)計圖如下： 由圖知要使 彈 體支撐運動機構(gòu)和目標(biāo)運動機構(gòu)在空間結(jié)構(gòu)不干涉，就修要保證，當(dāng) 彈 體做俯仰運動時， 到達最低點時， 彈 體頭不能跟目標(biāo)運動機構(gòu)相互干涉，在此次設(shè)計中， 彈 體中心線離機架底座的距離為 500設(shè) 彈 體的旋轉(zhuǎn)中心在它的徑向中心線上，當(dāng)運動到最低點時， 彈 體頭里安裝平臺的高度為 5 0 0 7 2 5 s i n 3 0 1 3 7 . 5H m m 住體頭里機構(gòu)中心的距離為 7 2 5 c o s 3 0 6 2 7 . 8 5L m m 而 設(shè)計的 目標(biāo)運動機構(gòu)中 安裝平臺離機架的高度為和離中心線距離分別為 1 6 7 , 6 4 5H m m L m m 這樣就在空間位置上保證了兩個機構(gòu)在空間上不互相干澀了。 而兩個機構(gòu)的 裝拆靈活性表現(xiàn)在它們的連接進食靠兩螺釘連接的，操作性方面。 體支撐運動機構(gòu)的設(shè)計 具體參數(shù)如下： 彈 體長度： 1450 彈 體直徑： 180 彈 體重量： 50動俯仰偏轉(zhuǎn)角范圍： +30； 手動滾轉(zhuǎn)角度范圍： +90。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 在設(shè)計這部分機構(gòu)前，先分析任務(wù)要求可知道重點和難點在于當(dāng)實現(xiàn)俯仰運動時 彈 體（或者 彈 體頭）不能對機架有相對的滑動或者滑動的趨勢 ，且要保證 彈 體（或者 彈 體頭）做俯沖運動時 彈 體頭不能碰著機架和目標(biāo)模擬器 。同時在水平狀態(tài)下要能輕易準(zhǔn)確實現(xiàn) 彈 體（或者 彈 體頭）的滾轉(zhuǎn) 運動，而不挪動 彈 體（或者 彈 體頭）的位置。 2。 2。 1卡具的設(shè)計 在設(shè)計卡具時，要想保證 彈 體（或者 彈 體頭）俯仰運動時紋絲不動，必須要保證能有足夠大的力來克服 彈 體（或者 彈 體頭）俯仰運動時重力帶來的影響，同時又要保證不能對 彈 體（或者 彈 體頭）有所損壞和磨損。本著這樣的目的設(shè)計的機構(gòu)簡圖如下： 圖 2具裝配示意圖 圖中跟 彈 體直接接觸的是 4 個小輪，這樣可以緩沖壓力，減小卡具對 彈 體的損傷 ,同時又保證了 彈 體滾轉(zhuǎn)運動和俯仰運動的獨立性。 螺栓強度的校驗： 當(dāng) 彈 體 （或者 彈 體頭） 水平放置時， 彈 體 （或者 彈 體頭） 重力作用在 2個卡具的 固定環(huán)的 6個小輪上即 6個螺栓上， 假設(shè) 彈 體 （或者 彈 體頭） 是平均作用在 2卡具上的， 此時力的分布如下圖： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 2 體或 彈 體頭對卡具的受力示意圖 很明顯此時 設(shè)所有的力都作用在 力 大小為 ： g/2=50/2 10=250N。 此時螺釘桿與卡具壁的接觸表面受擠壓；在聯(lián)接接合面處，螺釘桿受剪切，假設(shè)螺釘桿與孔壁表面上的壓力分布是均勻的，又因這種聯(lián)接所受的預(yù)緊力很小， 所以不考慮預(yù)禁力和螺紋摩擦力矩的影響。 螺釘桿受力分布圖為 圖 2螺栓的受力分析圖 螺釘桿的 剪切 強度為 22 2 200250224 . 2 34 4 4 6F 所選的螺釘為 頭螺釘 料為 45鋼，查 385 鋼的 疲勞極限為 259此所選零件符合要求。 2。 2。 2 輪蝸桿減速箱的選擇 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 列蝸輪減速器按 Q/術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造。產(chǎn)品在符合按國家標(biāo)準(zhǔn)桿輪參數(shù)基礎(chǔ)之上 ,吸取國內(nèi)外最先進科技 ,獨具新穎一格的 “ 方箱型 ” 外結(jié)構(gòu) ,箱體外形美觀 ,以優(yōu)質(zhì)鋁合金壓鑄而成。 它具有以下優(yōu)勢 性能： 1、 機械結(jié)構(gòu)緊湊、體積外形輕巧、小型高效； 2、 熱交換性好，散熱快； 3、 安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于檢修； 4、 運行平穩(wěn)、噪聲小、經(jīng)久耐用； 5、 適用性強、安全可靠性大。 受用戶的好評、是目前現(xiàn)代工業(yè)裝備實現(xiàn)大扭矩。大速比低噪音。搞穩(wěn)定機械減速傳動控制裝備的最佳選擇。它的一般結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 2 在此次設(shè)計中選用的是 5 60 型的 速器。究原因主要有以下幾點： 1、 用減速箱方便美觀，操作性能優(yōu)越 ； 2、 外形美觀，易于安裝維修； 3、 彈 體（或者 彈 體頭）放置在俯仰機架上時，可以假設(shè)中心就是俯仰中心線所在處，則此時 彈 體對于蝸輪蝸桿幾乎沒有扭矩。 4、 采用渦輪蝸桿的自鎖功能防止 彈 體放置不均時擺動； 強度校正： 假設(shè) 彈 體的重量都集中在減速器輸出軸 的徑向方向 上，則輸出受到的扭矩為 T=500N 輸入軸上受的扭矩也為 查資料可得輸入軸的直徑為 24因此輸入軸上受到的力為 F=51N 有下表可知， 0 60的輸出軸許用最大 徑向加載 力為 5599N， 遠(yuǎn)大于實際所受的力，應(yīng)此符合要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 表 2速機出力軸的許可徑向加載力 選擇 的原因在于 積 大小跟 所 設(shè)計的機架 的體積大小相配合 ，以美觀為基礎(chǔ)來選擇的。 2。 2。 3 軸的設(shè)計 校核 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素： 1、軸在及其中的安裝位置及形式； 2、軸上安裝的零件的類型、尺寸，數(shù)量以及和軸的聯(lián)接的方法； 3、載荷的性質(zhì)、大小。放心啊個及分布情況； 4、軸的加工工藝等。 影響軸的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)形式也是多樣的，但不論 在什么情況下，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足： 1、軸和裝在軸上的零件要又轉(zhuǎn)卻的工作位置； 2、軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整； 3、軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。 （ 1）、軸的結(jié)構(gòu)和軸上零件的裝配方案： 首先擬定軸上零件的裝配方案，這是進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定這軸的基本形式。本次設(shè)計中設(shè)計了兩個短軸，俯仰主動軸和俯仰從動軸。 以主動軸為例分析計算校核：減速箱，機架，軸承，俯仰平臺依次從軸的右端向左安裝 ，左端最后用螺釘跟俯仰平臺聯(lián)接在一起。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 圖 2俯仰主動軸結(jié)構(gòu)示意圖 （ 2）、根據(jù)軸向定位要求確定各段軸的直徑和長 度。 軸承的選擇：因為在設(shè)計的課題中軸承主要 受 徑向力的作用，故選用角接觸軸承。參照工作要求，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級的 276溝球軸承 60000型 18系列 兩個 ， 其 基本尺寸為 d D B=35477 確定各段軸的長度時，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)緊湊，同時還要保證零件的裝配或調(diào)整空間。州的各段長度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的。本次 設(shè) 計 的 主 動 軸 的 長 度 和 直 徑 從 左 到 右 依 次 是 0 082=403=183=354=408 （ 3）、軸上零件的軸向定位 仰平臺與軸的周向定位用鍵連接。減速器與軸的連接用 1096型： 8 7 鍵槽用鍵槽銑刀來加工，長為 32準(zhǔn)鍵長見/ 1 0 9 5 1 9 7 9G B T ），同時為了保證帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇帶輪輪轂與軸的配合為 76樣俯仰平臺與軸的周向定位選用 1096型 :5 5 鍵槽用鍵槽銑刀來加工，長為 32準(zhǔn)鍵長見 / 1 0 9 5 1 9 7 9G B T ），同時為了保證帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇帶輪輪轂與軸的配合為 76接觸球軸承與軸的周向定位用過渡配合來保證的，此次設(shè)計軸用的公差配合為 H6/ 軸與機架的軸向定位是通過定位軸肩來實現(xiàn)的，因為利用軸肩定位是最方面的最可靠的方法，定位軸肩的高度一把趣味 H=（ d， ，單位為 軸承與軸的軸向定位是通過套筒和定位軸肩共同作用定位的，它要求定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便于拆卸軸承，此時軸肩的高度可查詢手冊周軸承的安裝尺寸，套筒定位的好處是結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，不會影響軸的疲勞強度。套筒定位一般用于兩個零件之間的定位 ，但是如果兩零件的兼具較大時，不宜采用套筒地位，以免增大套筒的質(zhì)量及其材料的用量。同時因為套筒與軸的配合較松，如在軸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 的轉(zhuǎn)速很高時，也不宜用套筒定位。 俯仰平臺與軸的軸向定位是通過套筒和軸端擋圈來實現(xiàn)的。軸端擋圈常 用于固定軸端的零件，可以承受較大的軸向力。軸端擋圈可采用單螺釘固定，在為例防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動照成螺釘松脫的情況下，可加圓 彈 銷鎖定軸端擋圈，也可采用雙螺釘加止動墊片防止等固定方法。 （ 5）、軸的圓角和倒角的確定。 參考教材機械設(shè)計表 15軸端倒角為 1 45 ，軸肩圓角都為 （ 6）、軸上載荷的計算。 作用在俯仰主軸上的扭矩只要是由于 彈 體的旋轉(zhuǎn)中心跟 軸線方向的旋轉(zhuǎn)中心線 的不一直而引起的， 當(dāng) 彈 體做俯仰運動到兩極限位置時，對于軸的扭轉(zhuǎn)強度最大。但俯仰平臺的重量未知，因此計算時假設(shè)把軸放置在旋轉(zhuǎn)中心的一邊 ， 則此時軸受到的扭矩示意圖為： 圖 2的受力示意圖 此時軸受到的扭矩為 5 0 1 0 7 2 5 3 6 2 5 0 0 3 6 2 . 5T F L G L N m m N M 則軸的扭轉(zhuǎn)強度為 33362500 310785322 3. 10 . 2 0 . 2 0 . 1 8 P d 試中 ： T 軸所受的扭矩；單位為 T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； 軸的抗扭截面系數(shù)； d 計算截面的直徑 ； T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， 查教材機械設(shè)計表 155鋼的T在 25顯可見 T 1 2 2 10 10 24 電動機 輕微沖擊 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 中等沖擊 大沖擊或慣性沖擊 24、 減 速機輸出軸裝有齒輪、鏈輪、三角皮帶輪及平皮帶輪時需要校驗軸伸的懸臂負(fù)荷 TD 齒輪、鏈輪、皮帶輪的節(jié)圓直徑（ m) 懸臂負(fù)荷系數(shù) 齒輪 輪 三角皮帶輪 平皮帶輪 當(dāng)懸臂負(fù)荷 R ( 見表 2即可通過。 型 號 用懸臂負(fù)荷 000 5000 10000 15000 17000 表 2減速機軸伸許用懸臂負(fù)荷 在這次課題中選用的是 步進電機的選擇 步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進一個步距角增量 步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進一個步距角增量。電機總的回轉(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。 步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應(yīng)用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設(shè)備、復(fù)印機、傳真機等。 選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負(fù)載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩 載力矩大。 選 擇步進電機時，應(yīng)使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當(dāng)量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進電機的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。 選擇功率步進電機時，應(yīng)當(dāng)估算機械負(fù)載的負(fù)載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。 此次課設(shè)中選用的是步進電機是四通公司的 56系列兩相混合式步進電機中的 56紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 型號電 機。 電機的 的基本參數(shù) 如下： 電機型號： 56機定位轉(zhuǎn)矩： 機保持轉(zhuǎn)矩： 機相數(shù)：兩相 電機步進角： 機靜態(tài)相電流： 機相電阻： 電機相電感： 載啟動方式：（半步方式） 機重量： 轉(zhuǎn)動慣量： 180 2g 電機外形圖： 56 56 45中電機空載的啟動條件為：驅(qū)動電壓為 48V。 驗證電 機合理性計算如下 : 本次設(shè)計中假設(shè)目標(biāo)模擬器和安裝平臺 跟 電機 的連接示意圖為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩公式 112je q 2 0 . 3 2 0 . 4 3 6 0 . 8 2A R N 等效轉(zhuǎn)動慣量 公式為 22 2222 11111 1044116 0 6 0q 明顯這數(shù)極小，可以忽略。因此 1 0 . 8 21 0 0 0 . 4 9 92 2 6 . 1 6 查詢 56機的脈沖為 2機轉(zhuǎn)速為 300完全符合設(shè)計任務(wù)中目標(biāo)運動機構(gòu)的 要求，所以選擇的電機符合要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 第三章 目標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計 本次課題中軟件控制系統(tǒng) 是在目標(biāo)運動機構(gòu)的設(shè)計這部分，它的相關(guān)參數(shù)要求如下 ： 轉(zhuǎn)臺繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn) 動 的角度范圍為： +50 轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的速度 范圍為 為： 25 /s； 目標(biāo)載荷： 10 課題剛開始要求用和利時公司的 6030因為和利時公司無法提供 用西門子 計的電路接線圖如下： 圖 3標(biāo)控制系統(tǒng)電路接線圖 源的選擇 對于 們的供電電壓都為 同時 因此選擇了 所選步進電機 空載的啟動條件為驅(qū)動電壓為 48V，因此又為電機選擇了 示屏的 選擇 選擇是 為了 滿足 在任務(wù)要求的運動范圍和運動速度直接的任意數(shù)值間選擇，同時又 能滿足能起到監(jiān)視轉(zhuǎn)臺運動速度的作用，因此設(shè)計了具有顯示屏的電路圖。本次設(shè)計選擇的是和利時公司的 文字或指示燈等形式監(jiān)視、修改 存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)。從而使操作人員能夠自如地控制機器設(shè)備。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 器具有以下特長： 1、編輯軟件 由輸入漢字及設(shè)定 用串口通訊下載畫面； 2、 通訊協(xié)議和畫面數(shù)據(jù)一同下載到顯示器，無需 3、對應(yīng) 括三菱 姆龍 門子 洋 4、具有密碼保護功能； 5、具有報警列表功能，逐行實時顯示替代當(dāng)前報警信息； 6、 7個按鍵可被定義成功能鍵，可替代部分控制柜上機械按鍵； 7、自由選擇通訊方式 ， 8、帶背景光 顯示 24字符 4行，即 12漢字 4行； 9、顯示表面 水。防油。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 圖 3圖 3 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 電機 驅(qū)動器的選擇 因為此次課題的控制系統(tǒng)的設(shè)計要求簡單，電機要求的電壓，電流都低。選擇的是四通公司自 產(chǎn)的 戶可根據(jù)各自的情況在 100A/相，通過驅(qū)動器面板桑六位撥碼開關(guān)的第 5、 6、 7三位可組合出八中狀態(tài)，對應(yīng)八種電流 ，從 A，可以適應(yīng)不同的電機使用詳細(xì)的選擇參照下表： 本次設(shè)計中所選電機為 56此選擇的是 5位 6位 7位 0 提供整步、改善半步、 4細(xì)分、 8細(xì)分、 16細(xì)分、 32細(xì)分和 64細(xì)分七種運行模式，利用驅(qū)動器上六位波碼開關(guān)的第 1， 2， 3三位可組合出不同的狀態(tài)詳細(xì)細(xì)分模式見下表： 驅(qū)動器具有自動半電流的功能，當(dāng)上位控制機在半秒內(nèi)沒有發(fā)出步進脈沖信號，驅(qū)動器將自動進入節(jié)電的半電流運行模式，電機繞組的相電流將減為設(shè)定值的一半，在次狀態(tài)下電機和驅(qū)動器的功耗得以降低，但電機的輸出力矩也相應(yīng)下降，在下個脈沖帶來時驅(qū)動器自動恢復(fù)輸出電流為額定值，本次設(shè)計中又上位機輸入的數(shù)據(jù)時間上是個未知數(shù)，采用次驅(qū)動器將能降低很大的功耗，節(jié)省了使用成本。 同時當(dāng)兩項電機與驅(qū)動器連接時，為了放置用戶接 相接錯而損壞驅(qū)動器本驅(qū)動器設(shè)計了買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 錯相保護電路，用戶即使 接錯相驅(qū)動器也不會，不過電機運行會不正常，主要變現(xiàn)在出力極小。當(dāng)遇到情況，用戶應(yīng)該檢查電機接線是否正確。 計電路的功能示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 第四章 控制軟件的編制 運行于 8以下。作為二次開發(fā)工具，該軟件使用方便，簡潔易學(xué)，能直接設(shè)置中英文字。 首先打開 戶就能夠新建或者打開畫面。每幅畫面都可以放置中英文文 字、指示燈、開關(guān)、數(shù)據(jù)顯示設(shè)定窗、跳轉(zhuǎn)鍵等元素。每幅畫面之間可實現(xiàn)自由跳轉(zhuǎn)，操作者可完成設(shè)局監(jiān)視，參數(shù)設(shè)定，開關(guān)控制，報警列表等操作。 輯用戶畫面 運行 算機顯示器中央出現(xiàn)畫面編輯器， 圖上個功能鍵的用處為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 27 然后新建工程，選擇 7中幾個編輯按鍵的作用如下： 本次任務(wù)編制的操作界面的內(nèi)容應(yīng)該包括： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 28 1、 具有輸入弧線運動范圍和運動速度的文本輸入功能； 2、 具有超出范圍時的報警顯示功能。 具體的編輯過程為 ： 打開 建工程，選擇 入編制畫面 創(chuàng)建畫面如圖所示： 圖中在運動速度上輸入想要的運動速度大小，單位 /s； 弧線范圍輸入希望轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)過的角度。 畫面中的的鍵從左到右一次的功能設(shè)定為指示燈，起到當(dāng)超出范圍時報警的作用；上下左右四個鍵為數(shù)據(jù)輸入的作用； 現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送到 設(shè)置這些鍵位功能的時候，報警鍵和 設(shè)的是報警鍵為 11， 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 29 存器地址和數(shù)據(jù)的范圍，以及寄存器的個數(shù)。這里設(shè)定運動速度的寄存器地址為 線范圍的寄存器地址為 25 /線范圍為 50之間。同時在 制的最后畫面為 編制好主畫面后，再 編制報警列表，來實現(xiàn)報警功能。 通過編制報警列表，輸入的數(shù)據(jù)和類型就能得到很好的控制。當(dāng)有報警時，他就能在畫面上買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 30 顯示響應(yīng)的錯誤。操作人員確認(rèn)后。就可以采取想也難怪的措施糾正，這時要回 到主顯示畫面，按下 鍵就能切回主顯示畫面。 把編制好的畫面保存或者通過電纜將計算機 9針 針串口連接起來，按下載鍵直到下載完成就行了。完成后在關(guān)掉電源的情況下用電纜吧 它們上電，若通訊正常，便能進行數(shù)據(jù)監(jiān)視等各項操作。若顯示屏和 該檢查以下項目： 1、 工程選擇的 2、 是否連接通訊電纜； 3、 通訊電纜連接是否正確； 4、 5、 上電源； 6、 如果仍然查不出請與供應(yīng)商聯(lián)系。 本次設(shè)計軟件部分要實現(xiàn)的目標(biāo)是實現(xiàn)目標(biāo)運動機構(gòu)在規(guī)定的運動弧線范圍和運動速度內(nèi)做饒選中中心的旋轉(zhuǎn)運動，具體的設(shè)計思想為通過顯示屏輸入相對應(yīng)的運動弧線范圍和運動速度，然后把信息傳遞給 過分析處理，輸出脈沖和運動方向驅(qū)動電機運動，從而帶動小型轉(zhuǎn)臺和目標(biāo)模擬器的安裝平臺的轉(zhuǎn)動。在編制軟件的過程中要考慮到外部的激光檢測裝置的接口設(shè)計和接口程序的編制。 4 2 1、 控制流程圖 本次控制的任務(wù)是通過顯示屏的錄入和 讀取 輸出來控制電機在規(guī)定的 速度上運動到規(guī)定的弧線范圍。根據(jù)這一目標(biāo)，編制了軟件控制流程圖如下 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 31 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 32 高速脈沖輸出（ 脈沖輸出指令（ 于在高速輸出（ 控制脈沖串輸出（ 脈寬調(diào)制（ 能。 空比 50%），用戶可以控制脈沖的周期和個數(shù)。 輸出連續(xù)的、占空比可調(diào)的脈沖串，用戶可以控制脈沖的周期和脈寬 們可以產(chǎn)生一個高速脈沖串或者一個脈寬調(diào)制波形。一個發(fā)生器是數(shù)字輸出點 一個 發(fā)生器是數(shù)字輸出點 個指定的特殊寄存器（ 置為每個發(fā)生器存儲下列數(shù)據(jù)：一個控制字節(jié)（ 8位），一個計數(shù)值（ 32 位無符號數(shù)）和一個周期或脈寬值（ 16位無符號數(shù)）。 在 時普通輸出點功能被禁止。輸出波形不受過程映象區(qū)狀態(tài)、輸出點強制值或者立即輸出指令執(zhí)行的影響。當(dāng)不使用 生器功能時，對輸出點的控制權(quán)交回到過程映象寄存器。過程映象寄存器決定輸 出波形的起始和結(jié)束狀態(tài)，以高低電平產(chǎn)生波形的啟動和結(jié)束。 在使能 程映象寄存器清 0。所有控制位、周期、脈寬和脈沖計數(shù)值的缺省值均為 0。 0的額定負(fù)載，才能提供陡直的上升沿和下降沿。 空比 50）。 用脈沖包絡(luò)）?？梢灾付}沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒為增加量）。 在單段管線模式，需要為下一個脈沖串更新特殊寄存器。一旦啟動了起始 ，就必須按照第二 個波形的要求改變特殊寄存器，并再次執(zhí)行 二個脈沖串的屬性在管線中一直保到第一個脈沖串發(fā)送完成。在管線中一次只能存儲一段脈沖串的屬性。當(dāng)?shù)谝粋€脈沖串發(fā)送完成時，接著輸出第二個波形，此時管線可以用于下一個新的脈沖串。重復(fù)這個過程可以再次設(shè)定下