X-Y數(shù)控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計（論文）X-Y數(shù)控工作臺機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx摘要當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ)控制自

2、動化 系統(tǒng)化1 引言機(jī)電一體化是多學(xué)科領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程，它是融合檢測傳感技術(shù)，信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)于一體的新興綜合性學(xué)科。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，在世界范圍內(nèi)掀起的機(jī)電一體化熱潮，使機(jī)電一體化越來越顯示出強(qiáng)大的威力，它使機(jī)械產(chǎn)品向著高技術(shù)密集機(jī)電一體化的方向發(fā)展。 機(jī)電一體化課程設(shè)計在機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)中占有重要位置，它關(guān)系到學(xué)生知識的綜合運(yùn)用和學(xué)生動手能力的培養(yǎng)及機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)的能力。因此設(shè)計內(nèi)容選擇很重要?；谖⑿陀嬎銠C(jī)控制的X-Y工作臺是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，以此為設(shè)計內(nèi)容有較強(qiáng)的教學(xué)研究意義。培

3、養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際，解決生產(chǎn)實(shí)際問題能力的重要步驟，它起到了設(shè)計的作用。 通過對X-Y工作臺的設(shè)計總體方案的擬定，進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計.計算控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計以及數(shù)控機(jī)床加工程序的編制，使我們綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械.電子和微機(jī)的知識,進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的全面訓(xùn)練。從而培養(yǎng)了我們具有加工編程能力，初步設(shè)計計算的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面技術(shù)問題的能力。2本設(shè)計是以PC平臺為基礎(chǔ)的數(shù)控X-Y工作臺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)等數(shù)控系統(tǒng)所使用的常用功能，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，控制精度相對較高, 可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)用性都很好。2 XY工作臺總體方案的設(shè)計2.1 總體方案的分析X

4、Y精密工作臺的總體方案設(shè)計應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：A工作臺應(yīng)具有沿縱向和橫向往復(fù)運(yùn)動、暫停等功能，因此數(shù)控控制系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。B在保證一定加工性能的前提下，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，以求降低成本。因此進(jìn)給伺服統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。C 8031系列微機(jī)處理機(jī)的配套并行接口芯片,由于它是可編程的，可以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式。D 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了CPU外，還應(yīng)包括擴(kuò)展程序存儲器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器、I/O接口電路；包括電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路。E 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，它們各自由各的步進(jìn)電動機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠螺母副組成。F 為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小

5、、傳動效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊裝置，以提高傳動剛度和消除間隙。G 為減少導(dǎo)軌的摩擦阻力，選用矩形滾動直線導(dǎo)軌。2.2 總體方案的確定由于設(shè)計要求X-Y工作臺具有定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工、螺紋加工等功能，所以應(yīng)該選用連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到加工精度要求不高，為了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)床要求，采用8位機(jī)。由于MCS51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。對于簡單的應(yīng)用場合，MCS51系統(tǒng)的最小系統(tǒng)用一片8031外擴(kuò)一片EPROM就能滿足功能的要求，對于復(fù)雜的應(yīng)用場合，可以利用MCS51的擴(kuò)展功能，構(gòu)成功能強(qiáng)、規(guī)模較大的系統(tǒng)。所以應(yīng)選

6、用8031單片機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速再傳動絲杠。為了保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)載荷的結(jié)構(gòu)。傳動齒輪也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖：圖1 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖2.3 機(jī)械傳動系統(tǒng)簡圖X軸與Y軸的傳動系統(tǒng)簡圖都如圖所示圖2 傳動系統(tǒng)簡圖3 系統(tǒng)脈沖當(dāng)量和給定參數(shù)由于X、Y兩方向的脈沖當(dāng)量一樣，所以設(shè)計時只計算一個方向。3.1 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量p是一個進(jìn)給指令時工作臺的位移量，應(yīng)小于等于工作臺的位置精度，由于定位精度為±0.01mm因此選擇脈沖當(dāng)

7、量為0.01mm。3.2 工作臺外形尺寸及重量初步估算根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺簡圖，估算X向和Y向工作臺承載重量WX和WY。取X向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?10mm,Y向?qū)к壷武撉虻闹行木酁?00mm,設(shè)計工作臺簡圖如下:圖3 數(shù)控工作臺簡圖X向拖板(上拖板)尺寸為: 重量:按重量=體積*材料比重估算為: = Y向拖板(下拖板)尺寸為: 重量=上導(dǎo)軌(含電機(jī))重量為夾具及工件重量:約155NX-Y工作臺運(yùn)動部分總重量為:4 滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇根據(jù)給定的工作載荷Fz和估算的Wx和Wy計算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù)fSL=C0/P，式中：C0為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷；工作載荷P=0.5(Fz+W)；

8、 fSL=1.03.0(一般運(yùn)行狀況)，3.05.0（運(yùn)動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取 根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:選擇漢機(jī)江機(jī)床廠HJG-D系列滾動直線導(dǎo)軌,其型號為:HJG-D25基本參數(shù)如表1所示:表1 滾動直線導(dǎo)軌基本參數(shù)額定載荷/N靜態(tài)力矩/N*M滑座重量導(dǎo)軌重量導(dǎo)軌長度動載荷靜載荷L/(mm)17500260001981982880.603.1760滑座個數(shù)單向行程長度每分鐘往復(fù)次數(shù)M40.64導(dǎo)軌的額定動載荷依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷(kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln：額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命

9、: 導(dǎo)軌的工作壽命足夠.5 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計、計算、和選型珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊，雙螺母螺紋式預(yù)緊，雙螺母齒差式預(yù)緊，單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種。5.1 計算進(jìn)給牽引力作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切屑時的走刀抗力以及移動件的重量和切屑分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)?？v向進(jìn)給為三角形導(dǎo)軌 （5-1）式中:K考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù).三角形導(dǎo)軌取  f貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù):  G溜板及刀架重力,取5.2 計算最大動載荷選用滾珠絲杠副的直徑時，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬（106）轉(zhuǎn)后，在它的滾

10、道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動負(fù)載 C，計算如下： （5-2） （5-3） （5-4）Lo為滾珠絲杠導(dǎo)程,選絲杠名義直徑為40mm,查滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量表,初選出Lo=6mmVs最大切削力下的進(jìn)給速度,可取最高進(jìn)給速度的1/21/3,此處為0.15m/min;T使用壽命,按15000h;fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),如下表所示，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.21.5;表2 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.01.2一般運(yùn)轉(zhuǎn)1.21.5有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.52.5L壽命以轉(zhuǎn)106為1單位. 根據(jù)（5-2）（5-3）（5-4）公式可知： 5.3 滾珠絲杠螺母副的選型查表，可采用

11、W1L4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈,其額定動負(fù)載為16400N,精度等級按滾珠絲杠行程公差表，選為3級5.4 傳動效率計算        （5-5）式中：螺旋升角   摩擦角取10，滾動摩擦系數(shù)0.0030.004 根據(jù)（5-5）公式可知：5.5 穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力球軸承,不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象,不需作穩(wěn)定性校核.6 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動計算6.1 齒輪傳動比計算(縱向進(jìn)給齒輪箱傳動比計算)縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量,滾珠絲杠導(dǎo)程,初選步進(jìn)電機(jī)步距角0.75°,可計算出傳動比i &#

12、160;   （6-1）6.2 齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù)計算出傳動比i后,降速級數(shù)決定采用一對齒輪降速,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般取=12,數(shù)控車床,銑床取=2。為了消除齒輪側(cè)隙，采用雙片齒輪。7 步進(jìn)電機(jī)的計算和選用7.1 初選步進(jìn)電機(jī) 7.1.1 計算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩     （7-1）   式中: 脈沖當(dāng)量 (mm/step);  進(jìn)給牽引力 (N);  步距角,初選雙拍制為0.72°   電機(jī)-絲杠的傳動效率為齒輪,軸承,絲杠

13、效率之積，分別為0.98,0.99,0.99;7.1.2 估算步進(jìn)電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩 （7-2）   7.1.3 計算最大靜轉(zhuǎn)矩考慮到步進(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) 來選擇步進(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=1.5，則步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足： (7-3) 7.1.4 初選步進(jìn)電機(jī)型號根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax在國產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出130BF001最大靜轉(zhuǎn)矩為，可以滿足要求.考慮到此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有可能使用較大的切削用量,應(yīng)該選稍大轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)

14、以留有一定的余量.另一方面,與國內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比,決定采用150BF002步進(jìn)電機(jī).7.2 根據(jù)草圖校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩前面所述初選步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩計算,均為估算;初選之后應(yīng)該進(jìn)行校核計算.7.2.1 等效轉(zhuǎn)動慣量計算運(yùn)動件的轉(zhuǎn)動慣量J可由下式計算:    （7-4）式中：J1,J2齒輪Z1,Z2的轉(zhuǎn)動慣量   Js滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量        齒輪慣量計算對于剛材:J=0.78D4L×10-3 剛材的密度為式中： D圓柱體直徑(cm)；  L圓

15、柱體長度 (cm)；  剛材的密度為代入（7-4）式:          N取2電機(jī)慣量:  總慣量:    7.2.2 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計算機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計算:1) 快速空載起動慣性矩  （7-5）  （7-6）將前面數(shù)據(jù)代入（7-6）式,起動加速時間ta=200ms 快速空載起動            （7-7）折算到電機(jī)軸上

16、的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf （7-8）  附加摩擦轉(zhuǎn)矩To 傳動鏈總效率,一般可取0.70.85此處取0.8；o滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,一般取0.9；傳動比；Fpo滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N)；FY垂直方向的切削力(N)；  2) 快速移動時所需轉(zhuǎn)矩   3) 最大(直線,勻速)切削負(fù)載時所需轉(zhuǎn)矩      加速切削 從上面計算可以看出T負(fù)1 ,T負(fù)2,T負(fù)3和T負(fù)4四種工況下,以加速切削所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù). 取2倍  則: 從國產(chǎn)BF反應(yīng)式步

17、進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為13.72Nm,大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩,以滿足此項(xiàng)要求.當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時,按150BF002型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性圖，完全可以滿足要求,所以初步選擇150BF002型步進(jìn)電機(jī)。8 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計8.1 確定硬件電路的總體方案。數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成：1 主控制器。即中央處理單元CPU2 總線。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。3 存儲器。包括只讀可編程序存儲器和隨機(jī)讀寫數(shù)據(jù)存儲器。4 接口。即I/O輸入輸出接口。數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如下所示：圖4 數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖8.2 主控制器CPU的選擇MCS-51系列單片機(jī)是集

18、中CPU，I/O端口及部分RAM等為一體的功能性很強(qiáng)的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構(gòu)成一個完整的微機(jī)控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強(qiáng)大，編程靈活，硬件資料豐富。本次設(shè)計選用8031芯片作為主控芯片。8.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(1）脈沖分配器步進(jìn)電機(jī)的控制方式由脈沖分配器實(shí)現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進(jìn)電機(jī)的各相繞組，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。數(shù)控系統(tǒng)中通常使用集成脈沖分配器和軟件脈沖分配器。本設(shè)計采用集成脈沖分配器YB013。采用YB013硬件環(huán)行分配器的步進(jìn)電機(jī)接口線路圖如下：（2）光電隔離電路在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中，脈沖分配器輸出的信號經(jīng)放

19、大后控制步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組。如果將輸出信號直接與功率放大器相連，將會引起電氣干擾。因此在接口電路與功率放大器間加上隔離電路實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通常使用光電耦合器。光電耦合器接線圖如下：（3）功率放大器脈沖分配器的輸出功率很小，遠(yuǎn)不能滿足步進(jìn)電機(jī)的需要，必須將其輸出信號放大產(chǎn)生足夠大的功率，才能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此必須選用功率放大器，需根據(jù)步進(jìn)電機(jī)容量選擇功率放大器。本設(shè)計選用功率放大器。這里采用的功率放大電路如下圖所示：圖5 功率放大電路8.4 其它輔助電路設(shè)計（1）8031的時鐘電路單片機(jī)的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片的內(nèi)部振蕩電路，在XTAL1,XTAL2引

20、腳上外接定時元件，如下圖所示。晶體可以在1.212之間任意選擇，耦合電容在530pF之間，對時鐘有微調(diào)作用。采用外部時鐘方式時，可將XTAL1直接接地，XTAL2接外部時鐘源。圖6 8031的時鐘電路（2）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)。在時鐘工作后，只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上的高電平，單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，之后CPU便從0000H單元開始執(zhí)行程序。在實(shí)際運(yùn)用中，若系統(tǒng)中有芯片需要其復(fù)位電平與8031復(fù)位要求一致時，可以直接相連。當(dāng)晶振頻率選用6MHz時，復(fù)位電路中C取22F，R取200，取1000。實(shí)用復(fù)位電路圖如下所示：圖7 8031復(fù)位電路（3）越界報警電路為了防止工

21、作臺越界，可分別在極限位置安裝限位開關(guān)。利用光電耦合電路，將行程開關(guān)接至發(fā)光二極管的陰極，光敏三極管的輸出接至8031的I/O口P1.0。當(dāng)任何一個行程開關(guān)被壓下的時候，發(fā)光二極管就發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，由低電平變成高電平。8031可利用軟件設(shè)計成查詢的方法隨時檢查有無越界信號。也可接成從光敏三極管的集電極輸出接至8031的外部中斷引腳（INT0或INT1），采用中斷方式檢查越界信號。9 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計9.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計X-Y數(shù)控工作臺的控制系統(tǒng)設(shè)計，可以參考本章第一節(jié)的車床數(shù)控系統(tǒng)，但在硬件電路上需要考慮步進(jìn)電動機(jī)（編碼器）反饋信號的處理，在軟件上要實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)的控制算法。根據(jù)任務(wù)書的

22、要求，設(shè)計控制系統(tǒng)的時主要考慮以下功能：（1） 接受操作面板的開關(guān)與按鈕信息；（2） 接受限位開關(guān)信號；（3） 控制X，Y向步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動器；（4） 與PC機(jī)的串行通信。 CPU選用MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89S52，采用8279，和W27C512，6264芯片做為I/O和存儲器擴(kuò)展芯片。W27C512用做程序存儲器，存放監(jiān)控程序；6264用來擴(kuò)展AT89S52的RAM存儲器存放調(diào)試和運(yùn)行的加工程序；8279用做鍵盤和LED顯示器借口，鍵盤主要是輸入工作臺方向，LED顯示器顯示當(dāng)前工作臺坐標(biāo)值；系統(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

23、電路。進(jìn)給控制系統(tǒng)原理框圖圖8 進(jìn)給控制系統(tǒng)原理框圖9.2 驅(qū)動電路流程設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的速度控制比較容易實(shí)現(xiàn)，而且不需要反饋電路。設(shè)計時的脈沖當(dāng)量為0.01mm，步進(jìn)電機(jī)每走一步，工作臺直線行進(jìn)給0.01mm。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路中采用了光電偶合器，它具有較強(qiáng)的抗干擾性，而且具有保護(hù)CPU的作用，當(dāng)功放電路出現(xiàn)故障時，不會將大的電壓加在CPU上使其燒壞。程序流程圖（如下圖所示）圖9 程序流程圖以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖如下圖所示。圖10 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖該電路中的功放電路是一個單電壓功率放大電路，當(dāng)A相得電時，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一步。電路中與繞組并聯(lián)的二極管D起到續(xù)流作用，即在功放管截止是，使儲存在繞組中的能

24、量通過二極管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。與繞組W串聯(lián)的電阻為限流電阻，限制通過繞組的電流不至超過額定值，以免電動機(jī)發(fā)熱厲害被燒壞。9.3直線插補(bǔ)及圓弧插補(bǔ)在機(jī)電設(shè)備中，執(zhí)行部件如要實(shí)現(xiàn)平面斜線和圓弧曲線的路徑運(yùn)動，必須通過兩個方向運(yùn)動的合成來完成。在數(shù)控機(jī)床中，這是由X、Y兩個方向運(yùn)動的工作臺，按照插補(bǔ)控制原理實(shí)現(xiàn)的。9.3.1直線插補(bǔ)程序的設(shè)計用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計算，每走一步，都需要以下四個步驟：偏差判別：判別偏差或，從而決定哪個方向進(jìn)給和采用哪個偏差計算公式。坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)直線所在象限及偏差符號，決定沿+X、+Y、-X、-Y的哪個方向進(jìn)給。偏差計算：進(jìn)給一步后，計算新的加工偏差

25、。終點(diǎn)判別：進(jìn)給一步后，終點(diǎn)計算器減1.若為0，表示到達(dá)終點(diǎn)停止插補(bǔ)；不為0，則返回到第一步繼續(xù)插補(bǔ)。終點(diǎn)計算判別可用兩個方向坐標(biāo)值來判斷，也可由一個方向的坐標(biāo)值來判斷。當(dāng)，可用X方向走的總步數(shù)作為終點(diǎn)判別的依據(jù)，如動點(diǎn)X等于終點(diǎn)則停止。當(dāng)，則用Y方向走的總步數(shù)作為終點(diǎn)判別的依據(jù)。由此，直線插補(bǔ)程序的算法如圖：圖11 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)框圖9.3.2圓弧插補(bǔ)程序的設(shè)計逐點(diǎn)比較法的圓弧的插補(bǔ)計算過程和直線插補(bǔ)過程基本相同，也分為偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計算和終點(diǎn)判別四個步驟。不同點(diǎn)在于：（1）偏差計算公式步進(jìn)與前一點(diǎn)偏差有關(guān)，還與前一點(diǎn)的坐標(biāo)有關(guān)，在計算偏差的同時要進(jìn)行坐標(biāo)計算。（2）終點(diǎn)的判別

26、是以一個方向的坐標(biāo)值與終點(diǎn)坐標(biāo)值相比較判斷其是否相等為判據(jù)。若，則以X是否等于作為終點(diǎn)判據(jù)；若，則以Y是否等于作為終點(diǎn)判據(jù)。逆圓弧插補(bǔ)程序算法如圖：圖12 第一象限逆圓插補(bǔ)程序框圖總結(jié)通過此次設(shè)計，讓我對于理論知識尤其是專業(yè)知識有了更深的了解和認(rèn)識，并能將其進(jìn)行一次比較全面系統(tǒng)的總結(jié)和應(yīng)用；使我學(xué)會了如何查閱現(xiàn)有的技術(shù)資料、如何舉一反三、如何通過改進(jìn)并加入自己的想法與觀點(diǎn)，使之成為自己的東西，進(jìn)一步加強(qiáng)了我綜合分析解決實(shí)際問題和獨(dú)立思考的能力。在這次設(shè)計中，經(jīng)過查閱資料，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)將設(shè)計完成的比較合理且具有實(shí)際的意義。并且結(jié)合生產(chǎn)知識，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際以及分析和解決工程實(shí)際問題的才能，并使大學(xué)三年所學(xué)的知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。同時，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。比如知識運(yùn)用的熟練程度不夠，知識面比較狹隘，導(dǎo)致在設(shè)計中的一些問題無法及時發(fā)現(xiàn)和解決。在此，我要感謝這三年里給我授課的所有老師。感謝你們傳給我知識。最后還要感謝參考文獻(xiàn)中所列書籍、文章及資料的作者。參考文獻(xiàn)1 尹志強(qiáng)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社，20162 鄭學(xué)堅,周斌微型計算機(jī)原