玻璃橫切機(jī)設(shè)計(jì)【優(yōu)秀畢業(yè)論文 答辯通過】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第一章概述 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(dá)到國際先進(jìn)水平外，其余均屬一般水平，與國際先進(jìn)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(jìn)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(jì)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(yùn)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(jī)遇，建設(shè)具有當(dāng)代國際先進(jìn)技術(shù)水平的浮法玻璃生產(chǎn)線，推進(jìn)我國平板玻璃工業(yè)技術(shù)進(jìn)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(jìn)水平的差距。 國浮法玻璃技術(shù)與國際先進(jìn)水平的差距 我國浮法玻璃技術(shù)與國際先進(jìn)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(rèn)為因素對玻璃質(zhì)量的影響，從而達(dá)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(yàn)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(jī)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(diǎn)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(jī)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(yàn)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(qiáng)度。而橫切機(jī)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(jìn)的智能控制技術(shù)可以將這一問題較好的解決。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第二章 設(shè)計(jì)方案 究內(nèi)容 研究方向、內(nèi)容 隨著單片機(jī)、 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(diǎn)數(shù)受到限制。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要研究單片機(jī)技術(shù)的全自動玻璃橫切結(jié)構(gòu)，分別對其機(jī)械結(jié)構(gòu)和人機(jī)界面系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 以下為欲設(shè)橫切機(jī)的功能設(shè)定： 1）機(jī)械系統(tǒng)功能： 切割速度方向要求：玻璃帶為運(yùn)動的帶狀物體 , 運(yùn)動速度為 V L。為了保證成品玻璃板為矩形 , 橫切機(jī)的切刀必須同時具有縱向與橫向兩個方向的運(yùn)動 (如圖 1 所示 )。縱向運(yùn)動使切刀與玻璃帶保持運(yùn)動同步 , 即縱向運(yùn)動速度 V Z 與玻璃帶運(yùn)動速度 V L 保持一致 ; 而橫向運(yùn)動則使切刀完成切割工作 , 其運(yùn)動速度為 V H。 刀架運(yùn)動要求；接到單片機(jī)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(diǎn)。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(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)的比較 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我也決定采用斜置式速度控制式機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖如圖 6. 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 1 主電機(jī) 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(jī)構(gòu)） 圖 6 自動玻璃橫切機(jī)機(jī)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(diǎn)擊啟動鍵，系統(tǒng)開始運(yùn)行。 2、 啟動主電機(jī)；啟動按下后單片機(jī)發(fā)出控制信號，啟動主電機(jī)，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(dá)要求長度時，單片機(jī)控制落刀并切割到指定抬刀位置，抬刀。將單片機(jī)計(jì)數(shù)單元中的切片數(shù)量減一。刀架以最大回車速度運(yùn)動到指定落刀點(diǎn)。 4、 顯示：將單片機(jī)計(jì)數(shù)單元中的數(shù)值傳輸給 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(shí)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(jī)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(jī)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(jì)1 2 3 4 5 6 7 8 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 中主電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，并變頻器進(jìn)行速度控制。 2）單片機(jī)控制模塊單元 處理器用單片機(jī)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(kuò)展，本設(shè)計(jì)采用的是漢字圖形點(diǎn)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(jì)。設(shè)計(jì)掉電保護(hù)程序，保護(hù)工作狀態(tài)信息和加工參數(shù)，以便恢復(fù)生 產(chǎn)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我只編寫人機(jī)界面系統(tǒng)的程序，包括： 示程序、鍵盤監(jiān)控程序。 玻璃橫切機(jī)總體工作流程圖如下： 單 片 機(jī) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 步 進(jìn) 電 機(jī) 傳感器 鍵 盤 L 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 8 玻璃橫切機(jī)總體工作流程圖 計(jì)任務(wù) 主要內(nèi)容： 1. 設(shè)計(jì)玻璃切割機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。根據(jù)玻璃切割機(jī)的工況，設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)簡潔、工作可靠、易維護(hù)的設(shè)計(jì)目的。 2. 設(shè)計(jì)人機(jī)界面系統(tǒng)。包括人機(jī)界面的單片機(jī)硬件電路，設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)指標(biāo)： 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 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 1. 使用最大原版寬度 4.5 m ； 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)。 械傳動部件的選擇 （ 1） 同步帶傳動副的選用 由于同步帶常以鋼絲繩作負(fù)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(dá) 40m/s,傳動比可達(dá) 10，效率可達(dá) 98%. （ 2） 伺服電動機(jī)的選用 從設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的內(nèi)容來看脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 定位精度未達(dá)到微米級，空載最快移動速度也只有 3m/s 。因此，本設(shè)計(jì)不采用高檔次的伺服電動機(jī)，如交流伺服電動機(jī)或直流伺服電動機(jī)等，可以選用性能好的一些步進(jìn)電動機(jī)，以降低成本，提高性價比。 任務(wù)書所給的精度對于步進(jìn)電動機(jī)來說可以達(dá)到，所以選用開環(huán)控制。 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1） 對于步進(jìn)電動機(jī)的開環(huán)控制，選用 列的 8位單片機(jī) 為控制系統(tǒng)的 應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。 （ 2） 人機(jī)界面選用 4 4的薄膜式矩陣鍵盤，顯示選用 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第三章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 械傳動部件的計(jì)算與選型 玻璃橫切機(jī)的傳動部分通常由刀架、同步帶、傳動軸、以及伺服電動機(jī)等部件構(gòu)成。其中，伺服電動機(jī)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(yùn)動。同步帶、伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時只需要根據(jù)工作在和選取即可 。 量估算 按照同步帶帶動部件的重量進(jìn)行估算，即整個刀架 加傳動帶 的重量最大 50N 。 割力的估計(jì)，約為 100N 步帶傳動副的計(jì)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(jì)功率 計(jì)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(jī)工作情況 查同步帶工作情況系數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 318） ，選取 2） 選擇帶型和節(jié)距 據(jù) 同步帶選型圖 (機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 3 14)選擇帶型，圖中水平坐標(biāo)為帶的設(shè)計(jì)功率 垂直坐標(biāo)為小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1(r/當(dāng)所得交點(diǎn)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 ，節(jié)距為 （ 3） 確定小帶輪齒數(shù) 使 由帶輪最少許用齒數(shù)表 （機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 3 17）查得，查得結(jié)果為 8 ,在帶速 設(shè)計(jì)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 3 16） ，取 小帶輪節(jié)圓直徑初定后應(yīng)驗(yàn)算帶速，需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 不適合則重取。同步帶的速度 v= 00 1000= 。 因?yàn)?6 , 所以 合適 。 （ 7） 計(jì)算基準(zhǔn)額定功率 準(zhǔn)額定功率 v/1000 （ 12） 式中 所選型號同步帶在基準(zhǔn)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(zhǔn)寬度下的許用工作拉力和線密度”表 （機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 3 21） 。 m 帶寬為 位為 kg/m , 查“同步帶在基準(zhǔn)寬度下的許用工作拉力和線密度”表 （機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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 ： 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 由任務(wù)書知 =A=7 0 由 V H= V Q1) 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(shí)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(zhǔn)帶寬 ，如表所示（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 3 22） ，即 6 時 ， 由以上得 （ 8） 帶的工作能力驗(yàn)算 用下式來計(jì)算同步帶的額定功率 P ,若結(jié)果滿足 P=帶的設(shè)計(jì)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(zhǔn)帶寬為 的許用工作拉力，單位為 N ,以上已查得為 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(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，求得加在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對選擇電動機(jī)具有重要意義。在本設(shè)計(jì)中 要包括電動機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 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(jì)算表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 4 1）所示 圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)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 1 257 2=38 3=32 4=295 5=25110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 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 尺寸由左向右為 1 158 2=229 3 257 4=38 5=32 6=295 7=25110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(jìn)電動機(jī)型號為 110三相式， 從反應(yīng)式 /磁阻式步進(jìn)電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)表（ 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 4 3）查得 該型號電動機(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： m+2+4+)計(jì)算加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 快速空載起動和承受最大工作負(fù)載兩種情況進(jìn)行計(jì)算。 （ 1） 快速空載啟動時電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式 f+ （ 16) 式中 快速空載啟動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上的最大加 速轉(zhuǎn)矩，單位為 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，單位為 同步帶預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為 具體計(jì)算過程如下： a） 快速空載啟動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)動軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩； 2 0 （ 17） 式中 步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，單位為 電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的角加速度，單位為 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為 r/需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 電動機(jī)加速所用時間，單位為 s,一般在 1 b) 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 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(fù)載； G 運(yùn)動部件總重力，單位為 N c) 同步帶預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 2)/2 i （ 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?jì)。則有： f （ 21） 根據(jù)式（ 17），考慮縱向傳動鏈的總效率，計(jì)算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： 2 0 （ 22） 式中 對應(yīng)縱向空載最快移動速度的步進(jìn)電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速，單位 r/ 步進(jìn)電動機(jī)有靜止到加速至 位為 s； 其中： 360 （ 23） 式中 縱向空載最快移動速度，任務(wù)書制定為 180000mm/ 步進(jìn)電動機(jī)步距角，為 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 脈沖當(dāng)量，本例為 沖。 將以上各值代入式（ 23），算得 00r/步進(jìn)電動機(jī)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(yùn)動時，折算到電動機(jī)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(fù)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(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)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(fù)載狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 02 (26) 由式（ 26）知， 括三部分：折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 動部件運(yùn)動時折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 同步帶預(yù)緊后折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 以忽略不計(jì)。則有 （ 27） 式中 式（ 18）進(jìn)行計(jì)算。而折算到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 下式計(jì)算： 2/1 (28) 式中 進(jìn)給方向最大工作載荷，單位為 N. 估計(jì) 00N,則有； 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 00 18）進(jìn)行計(jì)算 ,計(jì)算垂直方向承受最大負(fù)載情況下，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： 2/1 =(100+50) 后由式（ 27），求得最大工作狀態(tài)下電動機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： 過上訴計(jì)算后，得到加在步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為 ; e qT e qT e q 4 0 m a x 3)步進(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)動電源手電網(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) 選擇步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩時，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù) K=4,則步進(jìn)電動機(jī)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(jìn)電動機(jī)型號為 110永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)表（機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 4 5）該型號電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 見滿足式（ 29）的要求。 4） 步進(jìn)電動機(jī)的性能校核 （ 1） 最快工進(jìn)速度時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定刀架的最快工進(jìn)速度 0000mm/沖當(dāng)量 沖。 計(jì)算電動機(jī) 對應(yīng)的運(yùn)行頻率為： 000060ma x /ma x (30) 從 110可以看出，在此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 足要求。 （ 2） 最快空載移動時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 任務(wù)書給定刀架最快空載移動速度 80000mm/計(jì)算電動機(jī)對應(yīng)的運(yùn)行頻率 8000060ma x /ma x 從 110 此頻率下，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 ，大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 足要求。 （ 3） 最快空載移動時電動機(jī)運(yùn)行頻率校核 與最快空載移動速度 80000mm/應(yīng)的電動機(jī)運(yùn)行頻率 電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 4 5）可知該型號電動機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá) 15000見沒有超出上限。 （ 4） 啟動頻率的計(jì)算 已知電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 動 機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 動機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率 500由式 1/ 510式說明，要想保證步進(jìn)電動機(jī)起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于 510際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有 100 100 脈沖 /s). 綜上所述，本設(shè)計(jì)中選用 110全滿足設(shè)計(jì)要求。 動軸承的選擇 本設(shè)計(jì)中載荷不大，且對軸承轉(zhuǎn)速要求比較高，所以采用極限轉(zhuǎn)速比較高的球軸承。 因 為在本設(shè)計(jì)中，軸承在承受徑向載荷的同時還要承受一定的軸向載荷，所以選用向心推力 36305 極限轉(zhuǎn)速 9500 14000額定載荷 1620 主傳動軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案 : 如裝配圖所示，軸套、軸承、軸承端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的下端向上安裝，同步帶輪、軸套、軸承、軸用彈性擋圈、軸承端蓋依次從軸的上端向下安裝。 軸上零件的定位 :以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋來保證。詳見裝配圖。 本軸為傳動軸，主要承受轉(zhuǎn)矩，對其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 T 9 5 0 0 0 0/ 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 式中 T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 軸所受的扭矩，單位為 T 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 n 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/ P 軸傳遞的功率，單位為 d 計(jì)算截面出軸的直徑，單位為 r 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 計(jì)算得 T 5 號鋼的 r 25 45 所以軸強(qiáng)度合格。 璃切割機(jī)機(jī)械裝配圖的繪制 在完成同步帶、步進(jìn)電動機(jī)的計(jì)算、選型后，繪 制 玻璃切割機(jī)機(jī)械裝配圖。 在繪制裝配圖時考慮以下問題： 1） 了解玻璃切割機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料里查閱機(jī)箱、橫梁、刀架等的結(jié)構(gòu)及尺寸。 2） 根據(jù)載荷特點(diǎn)和支撐形式，確定傳動軸兩端軸承的型號，由于本設(shè)計(jì)中傳動軸為豎置，軸承需具備同時承受軸向、徑向力的能力，所以選用了向心推力球軸承。 3） 考慮各零部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方式。主傳動軸與電機(jī)輸出軸間采用 套筒 連軸器、銷 聯(lián)接 ，采用在主傳動軸上設(shè)階梯、軸套的方法定位。 4） 在進(jìn)行各零部件設(shè)計(jì)時，注意了裝配的工藝性，考慮裝配的順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 5） 注意了繪制裝配圖的基本 要求。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程 制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件主要考慮以下功能； 1) 接收鍵盤數(shù)據(jù)。 2) 控制液晶顯示。 如圖 7 （控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理）所示， 司的 于 以不需要進(jìn)行擴(kuò)展。鍵盤與液晶均直接與 具體聯(lián)接情況請參看附錄的電路原理圖。 人機(jī)界面的構(gòu)成如下 圖 9人機(jī)界面的構(gòu)成 人機(jī)界面設(shè)置了 16個鍵， 0 9的 數(shù)字鍵，清屏鍵、確定鍵。 人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序 人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖 見圖 10，如圖所示， 首先進(jìn)行液晶顯示功能初始化 1； 然后進(jìn)行液晶固定顯示 2（即 128 64的點(diǎn)陣漢字顯示液晶可以顯示四行漢字每行可顯示 8個字，這里固定顯示內(nèi)容如圖 9 所示） ； 然后掃描鍵盤 3； 判斷鍵盤是否有鍵按下 4； 如果沒有鍵按下則 重新進(jìn)行鍵盤掃描（即回到 3）；否則（即有鍵按下）進(jìn)行判斷 鍵值 5； 如果為數(shù)字鍵（即鍵值 10）則進(jìn)如功能鍵 處理程序 6b，根據(jù)不同鍵值進(jìn)入不同的功能鍵子程序 7后從 2開始重新循環(huán) . 液晶固定顯示； 玻璃長度 待切片數(shù) 落刀位置 抬刀位置 矩陣鍵盤 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 確定 清屏 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 1） 首先，對設(shè)計(jì)中用到的 128 64 本實(shí)驗(yàn) 字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字 (16*16點(diǎn)陣 ),128個字符 (8*16點(diǎn)陣 )及 64*256 點(diǎn)陣顯示 由 與單片機(jī) 于顯示控制界面信息。采用的連接方式是直連方式，通過直接的人為控制狀態(tài)位，來實(shí)現(xiàn) 顯示。其硬件連接圖見附錄。 圖形液晶顯示屏的命令 和詳細(xì)原理 見附錄。 2）以下對各個子程序進(jìn)行說明： 液晶 驅(qū)動程序模塊 1 液晶顯示功能初始化子程序 該子程序流程圖見圖 11，第一步將現(xiàn)在的 入棧保護(hù) ;第二步 功能設(shè)定值送入 A, 本設(shè)計(jì)中功能設(shè)定值送 30H（見附錄液晶指令表即 00110000，使用基本指令集動作 ） ；第三步調(diào)用“寫命令到 程序（見 1第四步顯示模式設(shè)定值送入 A ，本設(shè)計(jì)中顯示模式設(shè)定值送 04H（即 00000100，顯示器控制，游標(biāo)不顯示）；第五步調(diào)用“寫命令到 程序；第六步清屏命令值送入 A，即 01；第七步調(diào)用“寫命令到 程序；第八步模式設(shè)定值送入 A，本設(shè)計(jì)中模式設(shè)定值送 #0 00001111，即顯示功能全開 )；第九步調(diào)用“寫命令到 程序；第十步 棧；第十一步返回主程序。 （ 1a） “寫命令到 程序 該子程序流程圖見圖 12， 第一步將現(xiàn)在的 入棧保護(hù) , 第二步 調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志 程 (見 1；第三步寫指令口地址送入 設(shè)置指令口寫地址 )；第四步 (寫指令代碼 )；第五步 六步返回主程 序。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 10人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖 1始化 2顯示一遍 掃描鍵盤 4 是 否 有 鍵 按下 ？ 5 判斷鍵值 6數(shù)字鍵 ? 6a 數(shù)字鍵處理程序 6清屏鍵 7認(rèn)鍵 7 Y Y N 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 11液晶顯示功能初始化子程流程圖 棧 功能設(shè)定值送入 A 調(diào)“寫命令到 程 顯示模式設(shè)定值送入 A 調(diào)“寫命令到 程 #01H 送入 A (清屏 ) 調(diào)“寫命令到 程 模式設(shè)定值送入 A 調(diào)“寫命令到 程 棧 返回 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 12“寫命令到 程序流程圖 （ 1b） 檢查忙碌標(biāo)志 程序 該子程序流程圖見圖 13，第一步將現(xiàn)在的 二步將現(xiàn)在的 第三步 讀指令口地址送入 設(shè)置讀指令口地址 ) 第四步 A(讀指令代碼 )；第五步判斷 （即確認(rèn)液晶內(nèi)部動作是否完成），是則繼續(xù)，否則返回到上一步重新執(zhí)行；第六步 七步 八步返回主程序。 2液晶固定顯示子程序 該子程序流程圖見圖 14， 圖中 定漢字的顯示行，每行可以顯示 8個漢字 :，第一行開始地址為 00H 07H， 第二行開始地址為 10H 17H，第三行開始地址為 08H 0四行開始地址為 18H 1一步， 00第一行顯示開始地址送入 起始地址的顯示位置臨時變量 )；第二步， 041（即數(shù)量 4個送入字?jǐn)?shù)臨時變量）；第三步， 入 第棧 棧 調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志 程 寫指令口 地址送入 入 A 棧 棧 返回 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 一行 需要顯示的漢字 （玻璃長度） 位置送入 四步 ，調(diào)用漢字顯示子程序（見 2第五步， 10第二行顯示開始地址送入起始地址的顯示位置臨時變量 )；第六步， 041（即數(shù)量 4個送入字?jǐn)?shù)臨時變量）；第七步， 二行需要顯示的漢字（待切片數(shù)）位置送入 八步，調(diào)用漢字顯示子程序；第九步， 08H 送入 第三行顯示開始地址送入起始地址的顯示位置臨時變量 )；第十步， 04H 送入 數(shù)量 4個送入字?jǐn)?shù)臨時變量）；第十一步， 三行需要顯示的漢字（落刀位置）位置送入 十二步，調(diào)用漢字顯示子程序；第十三步， 18H 送入 第四行顯示開始地址送入起始地址的顯示位置臨時變量 )；第十四步， 04H 送入 數(shù)量 4 個送入字?jǐn)?shù)臨時變量）；第十五步， 入 四行需要顯示的漢字（抬刀位置）位置送入 十六步，調(diào)用漢字顯示子程序；地十七步返回主程 序。 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 13“檢查忙碌標(biāo)志 程序流程圖 棧 棧 讀指令口地址送入 入 A ？ ? 棧 棧 棧 棧 返回 N Y 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 #00H 送入 04H 送入 入 用漢字顯示子程序 #10H 送入 04H 送入 入 用漢字顯示子程序 #08H 送入 04H 送入 入 用漢字顯示子程序 #18H 送入 04H 送入 入 用漢字顯示子程序 返回 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 14液晶固定顯示子程序流程圖 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 棧 棧 送入 1 值送入 B 送入 A #80H 和 A 進(jìn)行與運(yùn)算 調(diào)寫命令子程 A 取反 A+入 A 1 調(diào)用“寫資料到 程 A 取反 A+入 A 1 調(diào)用“寫資料到 程 B 減 1， B=0? N Y 棧 棧 返回 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 15漢字顯示子程序流程圖 2a 漢字顯示子程序 程序流程圖見圖 15 圖中 起始的顯示位置。第一步，將現(xiàn)在的 棧保護(hù)；第二步，將現(xiàn)在的 入棧保護(hù)；第三步，將 送入 起始顯示位置臨時變量的值送入起始顯示 位置中 ） ；第四步 ，將 (顯示字?jǐn)?shù)送入 B)；第五步，將 ;第六步，讓 80 相與，值送入 A(即送顯示地址，參見附錄漢字顯示坐標(biāo) )；第七步，調(diào)用“寫命令到程 (見 1；第八步， 九步，查找漢字的高位碼；第十步， ；第十一步，調(diào)用“寫資料到 程序（見 2 第十二步， A 值取反；第十三步，查找漢字低位碼；第十四步， 1；第十五步，調(diào)用“寫資料到 程序（見 2b 子程序）；第十六步， B 值減一并判斷 B 是否為零，是則繼續(xù)，不是則返回第八步 重新循環(huán)；第十七步， 棧；第十八步， 棧；第十九步，返回主程序。 2b“寫資料到 程序 程序流程圖見圖 16 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 16“寫資料到 程序流程圖 第一步，將現(xiàn)在的 入棧保護(hù) , 第二步，調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志 程 (見 1b 子程序說明 )；第三步，寫數(shù)據(jù)口地址送入 設(shè)置數(shù)據(jù)口寫地址 )；第四步， 址中的數(shù)送入 A(寫數(shù)據(jù)代碼 )；第五步， 六步，返回主程序。 鍵盤監(jiān)控程序模塊 3 鍵盤掃描子程序 子程序流程圖見圖 17 棧 棧 調(diào)“檢查忙碌標(biāo)志 程 寫數(shù)據(jù)口地址送入 入 A 棧 棧 返回 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 圖 17鍵盤掃描子程序流程圖 鍵盤的硬件連接圖見附錄。程序第一步， 戶標(biāo)志位清 0；第二步， 清 0；第三步，將 0入 （即把 四位置 1，鍵盤各列置 1，行為高四列，列為低四列）；第四步，將 (如果此時有鍵按下，則 ，即 0 第五步， 判斷 0果相等就表示沒有鍵按下，繼續(xù)執(zhí)行下一步程序，如果不相等即表示有鍵按下，轉(zhuǎn)入執(zhí)行第八步（ 程序；第六步， ；第七步，跳至執(zhí)行第九步 (行程序；第八步， 戶標(biāo)志位置 1；第九步，返回主程序。 4 判斷是否有鍵按下 如圖 10 人機(jī)界面的監(jiān)控管理程序流程圖所示，程序在這一環(huán)節(jié)，判斷 戶標(biāo)志位是否為1，不是 1則返回去再執(zhí)行鍵盤掃描子程序，等于 1則 繼續(xù)向下執(zhí)行判 段 鍵值子程序。 0 清 0 低四位置 1（鍵盤列置 1） 送入 A A=#0 0 1 返回 N Y 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 5 判斷鍵值子程序 （程序流程圖如圖 18所示） 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 延時去抖動， 行值計(jì)數(shù)器 0 對 A 口進(jìn)行行掃描 行掃描值左移 1 位 讀列值 被按鍵在 本行？ Y N 行值計(jì)數(shù)器加 1 掃描完一遍？ N 返回 Y 被按鍵在0 列？ 被按鍵在1 列？ 列首鍵號 00H 送入 A 列首鍵號 04H 送入 A 被按鍵在2 列？ 列首鍵號 08H 送入 A 被按鍵在3 列？ 列首鍵號 0入 A Y Y