繪圖儀機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書-2-/25（小幅面平板式二維繪圖儀畫筆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）目錄目錄錯(cuò)誤!未指定書簽。中文摘要錯(cuò)誤!未指定書簽。一、課程設(shè)計(jì)的目的錯(cuò)誤!未指定書簽。二、設(shè)計(jì)任務(wù).錯(cuò)誤!未指定書簽。三、總體方案的確定錯(cuò)誤!未指定書簽。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除四、機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與選型錯(cuò)誤!未指定書簽。1 .滾珠絲桿副的選型與計(jì)算錯(cuò)誤!未指定書簽。2 .電機(jī)的選型與計(jì)算錯(cuò)誤!未指定書簽。3、軸承的選擇與驗(yàn)算錯(cuò)誤!未指定書簽。4 .聯(lián)軸器的選用錯(cuò)誤!未指定書簽。5 .滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇，計(jì)算和驗(yàn)算錯(cuò)誤!未指

2、定書簽。6 .密封和潤(rùn)滑錯(cuò)誤!未指定書簽。五、機(jī)械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。1、設(shè)計(jì)要求錯(cuò)誤!未指定書簽。2、方案分析錯(cuò)誤!未指定書簽。3、單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的接口方法.錯(cuò)誤!未指定書簽。4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用錯(cuò)誤!未指定書簽。六、設(shè)計(jì)結(jié)論錯(cuò)誤!未指定書簽。-2-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除-3-/25七、個(gè)人總結(jié)錯(cuò)誤!未指定書簽。八、參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未指定書簽。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除中文摘要模塊化的小幅而平板式單坐標(biāo)畫筆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通常由導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工作平臺(tái)、滾珠絲杠副，以及伺服電動(dòng)機(jī)等部

3、件組成。其外觀形式如圖11所示。其中，伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件用來驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),完成工作臺(tái)在X方向的直線移動(dòng)，調(diào)動(dòng)畫筆的高度從而實(shí)現(xiàn)直線的生成。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要,可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專門的微機(jī)控制系統(tǒng)。圖11-3-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除一、課程設(shè)計(jì)的目的1）學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案擬定、分析與比較的方法。2）通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法與選用原則

4、。齒輪同步帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。3）通過對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、計(jì)算選擇方法與控制驅(qū)動(dòng)方式，學(xué)會(huì)選用典型的位移速度傳感器：如交流、步進(jìn)伺服進(jìn)給系統(tǒng),增量式旋轉(zhuǎn)編碼器,直線光柵等。4）通過對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計(jì)方法和控制軟件的設(shè)計(jì)思路：如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、I/O接口擴(kuò)展、A/D與D/A配置、鍵盤與顯示電路設(shè)計(jì)等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電機(jī)的控制軟件等。5）培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并初步樹立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思路。6）鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫科技論文

5、的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)題目：小幅面平板式繪圖儀畫筆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下：工作臺(tái)而尺寸為600nunX600mm,可繪圖范闈210mmX297mm（A4圖紙）。X、丫方向的定位精度均為±0.2mm.加工材料為碳素鋼或有色金屬。機(jī)架用板金/鑄鋁/注塑件外殼采用注塑件傳動(dòng)系統(tǒng)采用：同步齒形帶/鋼絲/其他X、丫電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)三、總體方案的確定（1）導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)是用來配套輕型的畫筆的，需要承受的載荷非常小，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、機(jī)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。（2）絲杠螺母副的選用伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)

6、運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足±0.2mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無能為力，只有選擇滾珠絲杠副才能達(dá)到滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙.（3）伺服電動(dòng)機(jī)的選用任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm,定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，最快移動(dòng)速度也不高。因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等,可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比.（4）聯(lián)軸器的選用由于系統(tǒng)的對(duì)中性要求較高，因此決定選用剛性聯(lián)釉器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn).考慮到工作載荷不大，擬選用套筒

7、聯(lián)軸器，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、徑向尺寸小的優(yōu)點(diǎn).（5）檢測(cè)裝置的選用選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)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(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說不是很高,決定采用開環(huán)控制.（6）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只有單坐標(biāo)定位，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型.2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制，選用MCS-51系列的ATR89c52,應(yīng)該能夠滿足設(shè)沖任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo).3）要設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等.選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用考慮到X、Y兩個(gè)方向的

8、工作范圍額相差不大，承受的載荷也相差不多，為了減少設(shè)計(jì)工作量，X、Y兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、伺服電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。四、機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與選型小幅而平板式繪圖儀畫筆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 .滾珠絲桿副的選型與計(jì)算1.1 確定滾珠絲桿副的導(dǎo)程Ph：根據(jù)傳動(dòng)關(guān)系圖及傳動(dòng)條件選擇滾珠絲桿副的導(dǎo)程PhPh=10mm1.2 滾珠絲桿副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算1）最小載荷Fmin選機(jī)器空載時(shí)滾珠絲桿副的傳動(dòng)力。根據(jù)工作臺(tái)尺寸確定其質(zhì)量為25kg。由滾動(dòng)導(dǎo)軌副的摩擦系數(shù)f=0。005得Fmiii=fG=25x9.8x0.005=1.225N2)最大載荷Fmax選機(jī)器承受最大負(fù)荷時(shí)滾珠絲桿副的傳

9、動(dòng)力.Fmax=F1+(F2+G)f=2000+(1500+25x9.8)x0.005=2008.725N3)溶珠絲桿副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm及當(dāng)量載荷Fm：I、=(11閉+1%而)+2=(2+0,01)+(0.44-0.01)4-2=120r/ninFm=(2xFmax+Fmin)4-3=(2x2008.725+1.225)+3=1339.56NL3確定預(yù)期額定的載荷1）按預(yù)期工作時(shí)間Lh（小時(shí)）計(jì)算:根據(jù)要求選取系數(shù)得fw=l05,fa=loOfc=lo0.由公式得:Cam=60/,="60x120x22000x-"46-)=24708.8"100100x1.0x0.

10、44Nlo4按精度要求確定允許的滾珠絲桿的最小螺紋底徑d2mDo估算滾珠絲桿的最大允許軸向變形量G”：機(jī)床或機(jī)械裝置伺服系統(tǒng)精度大多早空載下檢驗(yàn).空載時(shí)用在滾珠絲桿副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力F0.移動(dòng)部件在Kmin處起啟動(dòng)和反向時(shí)，由于F0方向變化將產(chǎn)生誤差2FO/Kmin（又稱摩擦死區(qū)誤差），它是影響重復(fù)定位精度的最主要因素，一般占重復(fù)定位精度的（1/22/3）。所以規(guī)定滾珠絲桿副允許的最大軸向變形：粼=3*（1/31/4）重復(fù)定位精度=（0.0025-0。0034）mm影響定位精度的最主要因素是滾珠絲桿副的精度，其次是滾珠絲桿滾珠絲桿本身的拉壓彈性變形（因?yàn)檫@種彈性變形隨滾珠螺母在滾

11、珠絲桿上的位置變化而變化），以及滾珠絲桿副滾珠絲桿副摩擦力矩的變化等一般估算是時(shí)源"Q/4"5）定位精度即。（/41/5淀位精度=（0.004。,。5）mm以上兩種方法估算的小值取做8m值，即盤=o。0025mm.2）、估算滾珠絲桿副的底徑d2m:由滾珠絲桿副的安裝方式得九；頸=。39巫V*E篇式中：L一兩個(gè)固定支承之間的距離（mm）=1.2X500+12X10=720mni,八11.225x720»,=0.039xj=23.16/?/?所以V0.00251.5確定滾珠絲桿副的規(guī)格代號(hào):根據(jù)條件424小。20所得選用滾珠絲桿副的型號(hào)為32105,公稱直徑4）=34

12、.7沖&=325nmd2=24.7mm39.7KN1。6對(duì)預(yù)緊滾珠絲桿副,確定其預(yù)緊力Fb：由最大軸向工作載荷Fmax確定Fh=-Fnrix=-x2008.725=669.575N3'31.7滾珠絲桿副工作圖設(shè)計(jì)：1）、確定滾珠絲桿副的螺紋長(zhǎng)度4+24Le=40mmLu=有效行程+螺母長(zhǎng)度=500+8Ph=580mm得Ls=580+80=660mmlo8滾珠絲桿螺母的安裝連接尺寸：Dl=40mm,D=66mm,D4=53mniL=72mnLB=llmm.h=6mmc1。9滾珠絲桿的校核在選擇滾珠絲桿時(shí)，可根據(jù)原絲桿直徑的大小，按類比法選擇其名義直徑，因此，就需要對(duì)其負(fù)載能力進(jìn)行

13、必要的校核，如果是根據(jù)承載能力選出的則應(yīng)對(duì)壓桿穩(wěn)定及其剛度進(jìn)行必要的校核。1）下面進(jìn)行滾珠絲桿副臨界壓縮載荷Fc的核算（即驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性）Fc=k&ExlNNfmaxk=-._ALi（其中：3f=2L9”242=4.730）j247F=-x4x-xl05=1.163X1O5/V>Fmax=F.,+=2008.725?/35902心系所以驗(yàn)證穩(wěn)定性合格。2）滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速nc的校核（避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生共振）.60A2El,d,324.7r,nc=k'7TT2-T=/h-xl°=21.9x2L7xio=15.5x10r/min>nmiX2加工2VpA.L

14、Tc25902驗(yàn)算合格.3）Dn值的驗(yàn)證=34.7x200=6940<70000合格4）基本軸向額定靜在和Cu的驗(yàn)算“oa（人取 2）2x2008.725=4017.45<Coa=82.5x1035）強(qiáng)度驗(yàn)算c70,1J>F4'2.電機(jī)的選型與計(jì)算2.1 作用在滾珠絲桿副上各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF（N.m）空載時(shí):Oo=C=0.0022N.m2叫2x3.14x0.9外加徑向載荷是的摩擦力矩:%=a8.725x00=005Mm2叼2x3.14x0.9滾珠絲桿副預(yù)加載荷Fb產(chǎn)生的預(yù)緊力矩:Th=£匕£=669.575x00工=025M2&

15、quot;2x3.140.92.2負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL(Kg.m2)及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J(Kg.m)的計(jì)算：nv人=工(二)2+>%(一)2%”2m,”J=與+JL滾動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：rX7.8X103X0.0334X0.72，、人=6.5x10-4奴./32JL=JS+=6.5xIO"4+(-()1-)2x25=7.13xl0-4Ls、242x3.14由4J1un1.78x10<JW7.13xl()7即：取Jm=3,57x10-4則有.J=+JL=(3.57+7.13)x10-3=io.7xK)-32.3加速轉(zhuǎn)速Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膎l升至n2時(shí)：2乃(-%

16、)T2x3.14(200-40)43rTa=J!=10.7x10x=9.2x10Nm360x2當(dāng)電機(jī)從靜止升速到nmaxTam=J-出3=10.7xICT，x2乙314x2(X)_=H2xl0-3Mn“'a60x22.4電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr(N.m)%2000x0.01Tr=Tam+Th+Th+Tl=1L2x10-3+0.015+0.25=3.815M2x3.14x0.92.5電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩：Tm=Tf+Tl=0.015+3.79=3.8M2O6電動(dòng)機(jī)的選擇：在選擇電動(dòng)機(jī)是主要從以下幾個(gè)方而考慮：能滿足控制精度要求.能滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求.滿足慣量匹配原則.上述計(jì)算均沒有考慮

17、機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率.當(dāng)選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率=0.96時(shí)，同時(shí)，在車削時(shí)，由于材料的不均勻等因素的影響，會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電機(jī)丟步而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)一般可以在1。2-2之間選取.如果選取安全系數(shù)K=l。5,則步進(jìn)電機(jī)可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：=kT,n=3815/0.96）x1.5=5.96如果選上述預(yù)選的電動(dòng)機(jī)90BYG55C,其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=6.3Nm.在五相十拍驅(qū)動(dòng)吐其步矩角為0.36（。）/setp,為了保證帶負(fù)載能正常加速啟動(dòng)和定位停止，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須滿足：Tjmax之心由Tjmax=603Nm?心

18、=5.96M，故選用合適。2 .7步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能校核1）最快進(jìn)給速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核設(shè)計(jì)給定工作臺(tái)最快進(jìn)給速度Vma#=2000mm/min,脈沖當(dāng)量（二（5x0。75°/360°）mm/脈沖，得電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率fmaxl=Vmaxf/（60C）Hz=2000/（60x5x0.75°/360°）Hz=3200Hz.從90BYG2602電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩頻特性曲線圖1-2可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmax產(chǎn)3.5Nm遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teqi=0.06657N-m,滿足設(shè)計(jì)要求.2）最快移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核與最快移動(dòng)速度Vrna

19、xf=2000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率為fmax=3200HZ,查表45可知90BYG262電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz,可見沒有超出上限.3）起動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq=4o437kg*cm2,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4kg-cm2,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載起動(dòng)頻率fq=1800Hz（查表4-5）.則可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖1-2 90KYG2602步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 運(yùn)行一域特性曲線克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率：f。fL=1240HzJ1+JeqJJm上式說明，要想保證步進(jìn)大家起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于1240HZ.實(shí)際上，在采用軟件升降頻時(shí)

20、，起動(dòng)頻率選得更低，通常只有100Hz（即100脈沖/S）.綜上所述，本次設(shè)計(jì)中進(jìn)給傳動(dòng)選用90BYG2602步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，完全滿足設(shè)計(jì)要求.3 .軸承的選擇與驗(yàn)算根據(jù)前面的計(jì)算，我們預(yù)選軸承為角接觸球軸承,選用型號(hào)為：7005AC,查相關(guān)手冊(cè)（機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)）可得此軸承的一些相關(guān)參數(shù)：Cr=lK2KNCor,=7.08KNd=25mmB=12mm對(duì)其進(jìn)行受力分析，如上，則可得：&+%=1166.7N、fF、由兩式連解的:=202。23N=964.37NFr2-75O=F2-13O取e=0.68,則有:Fdx=0.68Frl=655TINFdl=0.68Fr2=137.56AFae+Fd2

21、=1470.9?/>F八=655TIN所以軸承1被壓緊，則:F.=Fre+&=1470.9F.=13756N求當(dāng)量動(dòng)載荷:行普二eFal _ 137.56 - 202.23=0.68 > e則:對(duì)軸承1：XI=0.41Y1=0.87對(duì)軸承2:X2=1Y1=O取fp=l.l則有：Pl=/(X,4+y；F.)=L1(0.41x964.37+0.87x3030.56)=1470.97Vp2=fp-(X2-Fr2+r2/2)=1.1(1X202.23+0)=222.53N驗(yàn)算軸承壽命：因?yàn)镻1>P2,所以軸承所承受的壽命計(jì)算：,I。'/c、3106z14.5x1032

22、"，Lh=(一)3=x()3=79946h>22000h60pl60x2001470.9故，軸承壽命合格。4 .聯(lián)軸器的選用由上述電動(dòng)機(jī)的型號(hào)可查得輸出轉(zhuǎn)軸的直徑為14mm,于是可以選擇圓錐套筒聯(lián)軸器，其相關(guān)參數(shù)如下：(mm)dDLIC許用轉(zhuǎn)矩圓鉤銷(2件)142545100c1516.04x235 .滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇，計(jì)算和驗(yàn)算本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng),靜摩擦系數(shù)差很小，因此,運(yùn)動(dòng)輕便靈活，運(yùn)動(dòng)所需功率小,摩擦發(fā)熱少，磨損小，精度保持性好，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，移動(dòng)精度和定位精度高的優(yōu)點(diǎn).所采用的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如下圖所示：2導(dǎo)軌能自動(dòng)貼合原則：鑰匙導(dǎo)軌

23、精度高，必須使相互結(jié)合的導(dǎo)軌有自動(dòng)貼合的性能。對(duì) 水平位置的工作的導(dǎo)軌，可以靠工作臺(tái)的自重來貼合;其它導(dǎo)軌靠附加的彈簧力或者滾輪的1運(yùn)動(dòng)件：2球：3承封雌W器；5-悌部皴僅6-10勘摩擦系數(shù)相近，壓力使其貼合.-11-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除3.單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的接口方法采用單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行串行控制.系統(tǒng)從CP脈沖控制線按電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的要求發(fā)出相應(yīng)周期間隔的脈沖，即可使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn).當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，就發(fā)出恒定周期的脈沖串：當(dāng)需要加減速運(yùn)行時(shí)，就發(fā)出周期遞減或遞增的脈沖串；當(dāng)需要鎖定狀態(tài)時(shí)，只要停止發(fā)脈沖串就可以了.由此可

24、以方便地對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制.方向電平控制線可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)方向的控制，為低電平"0"時(shí),環(huán)行分配器按正方向進(jìn)行脈沖分配，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)：而為高電平"1"時(shí)，環(huán)行分配器按反方向進(jìn)行脈沖控制，電動(dòng)機(jī)反方向控制,從而可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的來回運(yùn)動(dòng).圖1-3簡(jiǎn)單畫出串行控制方法的接線圖.圖中是采用8031的Po作為方向電平信號(hào),作為CP脈沖信號(hào).設(shè)正常的Pi.1為高電平,CP脈沖輸出低電平有效,產(chǎn)生CP脈沖的子程序如下:CW：CLRPro :正轉(zhuǎn)電平CLRPi.1 LCALLD5Hs SETBPi o RET 要想電動(dòng)機(jī)反方向運(yùn)行,CW: SETBPi. o CLRPu

25、 LCALLD5Hs SETBPi o;輸出低電平，產(chǎn)生脈沖前沿；調(diào)延時(shí)子程序，使脈沖寬度為5Hs:輸出高電平產(chǎn)生脈沖后沿：返回可調(diào)用如下子程序：;輸出反轉(zhuǎn)電平;輸出脈沖前沿;延時(shí)5Hs；輸出脈沖后沿RET：返回圖1-3中行控制示意圖驅(qū)動(dòng)器,電動(dòng)機(jī)采用MCS-51系列的8031型的單片機(jī)作為微機(jī)控制的主芯片。系統(tǒng)原理圖中，采用74LS373進(jìn)行P0口的鎖存，同時(shí)擴(kuò)展一片2764的程序存儲(chǔ)器和一片6264的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)之用。同時(shí)，我們需要擴(kuò)展鍵盤和顯示，就需要擴(kuò)展接口來連接。采用8155進(jìn)行接口擴(kuò)展，PA口，PC口屬于輸出口，PB口屬于輸入口.PA口的八根地址連接成4x4

26、的鍵盤接口電路,PB口用于LED的八路接口,同時(shí)用PC口的6路進(jìn)行LED的位控接口。同時(shí)由P2口的P2,5.P26P2。7進(jìn)行74LS138的片選輸入,對(duì)2764和6264進(jìn)行片選.-13-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除地址計(jì)算：1）8155的地址計(jì)算：在8155中,采用P1.7來控制IO/M，進(jìn)行I/O和RAM選項(xiàng)控制。當(dāng)P1：7=0時(shí)，選擇RAM，其地址為：010XXXXXXXXXXXXX所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為0）當(dāng)P17=|時(shí)，單片機(jī)選中I/O口，其地址當(dāng)010|X|XXXXXXXXXXXX所以其地址為4000H-5FFFH（其

27、中P1。7為1）因此：8155的具體地址:命令字：4000HA:4001HB0:4002HC口：4003H低四位:4004H高四位:4005H2 ）2764的地址:采用74LS138片電控制，地址選擇如下：OOOxxxxxxxxxxxxx所以地址范圍為:OOOOH-lFFFH3 ）6264的地址：同樣不用741sl38片選控制型址中擇沙下：001XXXXXXXXXXXXX所以地址范圍為：2000H-3FFFH4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的選用本次設(shè)計(jì)中選用的90BYG2602型電動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團(tuán)公司.選擇ISM202A細(xì)分驅(qū)動(dòng)器.4. 1特點(diǎn)1 ）電源電壓不大于+45VDC國(guó)4機(jī)械安裝尺

28、寸2）斬波頻率大于35KHZ3）輸入信號(hào)與TTL兼容4）可驅(qū)動(dòng)兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)5）雙極性恒流斬波方式7）光電隔離信號(hào)輸入9）驅(qū)動(dòng)電流可由開關(guān)設(shè) 定8）細(xì)分?jǐn)?shù)可選SM202A型：2、4、8、16、32、64或根據(jù)用戶要資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除10)外型尺寸：85*59*1911)重量：0.11kg4.2引腳說明1)GND端為外接直流電源.2)A+,A一端為電機(jī)A相.3)B+.B一端為電機(jī)B相.4)+COM端為光電隔離電源公共端，典型值為+5V,高于+5V時(shí)應(yīng)在CP,DIR及FREE端串接電阻.5)CP端為脈沖信號(hào)，下降沿有效.6)DIR端為方向控制信號(hào)，電

29、平高低決定電機(jī)運(yùn)行方向.7) FREE端為驅(qū)動(dòng)器使能，高電平或懸空電機(jī)可運(yùn)行.低電平驅(qū)動(dòng)器無電流輸出，電機(jī)處于自由狀態(tài).4.3電氣特性(Tj=25)1 )信號(hào)邏輯輸入電流10mA-25mA.2 )下降沿脈沖時(shí)間大于5US.3)絕緣電阻大于500MQ.4。4使用環(huán)境及參數(shù)1)冷卻方式；自然冷卻或強(qiáng)制風(fēng)冷.3 )使用環(huán)境：盡量避免粉塵及腐蝕性氣體.4 )溫度；0°C-+500c.5 )濕度；4089%RH.4。5機(jī)械安裝如圖1-4.4. 6電源供給本驅(qū)動(dòng)器可采用非穩(wěn)壓型直流電源供電，也可以采用變壓器降壓+橋式整流+電容濾波.5. 7輸入接口電路如圖1-5.-17-/25VCC值為5間J

30、R短接；VCC值為12而3 麗1K,大于1/3健阻；UCC值為24倆，RT2I,大于1/8"電阻。R必須裝在控制:S信號(hào)第圖1-&電機(jī)接線一一II控制器:VCC,I0FI'I瞅沖信號(hào)P:A|I方向侍號(hào))；K!I便能借號(hào)Jf1 一/I!、III閡1-S輸入接口電蹺4。8電機(jī)接線SM-202A驅(qū)動(dòng)器能驅(qū)動(dòng)四線、六線或八線的兩相/四相電機(jī).圖-6詳細(xì)列出了4線、6線、8線步進(jìn)電機(jī)的接法：4。9驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)的匹配4.9。 1供電電壓的選定一般來說，供電電壓越高，電機(jī)高速時(shí)力矩越大，越能避免高速時(shí)掉步.但另一方面，電壓太高可能損壞驅(qū)動(dòng)器，而且在高電壓下工作時(shí),低速運(yùn)動(dòng)振動(dòng)較大.

31、4。9.2輸出電流的設(shè)定值對(duì)于同一電機(jī)，電流設(shè)定值越大時(shí),電機(jī)輸出力矩越大，但電流大時(shí)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱也比較嚴(yán)重.所以一般情況是把電流設(shè)成供電機(jī)長(zhǎng)期工作時(shí)出現(xiàn)溫?zé)岬贿^熱時(shí)的數(shù)值.四線電機(jī)和六線電機(jī)高速度模式：輸出電流設(shè)成等于或略小于電機(jī)額定電流值：六線電機(jī)高力矩模式：輸出電流設(shè)成電機(jī)額定電流的70%：八線電機(jī)串聯(lián)接法：輸出電流設(shè)成電機(jī)額定電流的70%：八線電機(jī)并聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機(jī)額定電流的1。4倍.資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除電流設(shè)定后請(qǐng)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)1530分鐘，如電機(jī)溫升太高，則應(yīng)降低電流設(shè)定值.如降低電流值后，電機(jī)輸出力矩不夠則請(qǐng)改善散熱條件，保證電機(jī)及

32、驅(qū)動(dòng)器均不燙手為宜.4o10驅(qū)動(dòng)器接線一個(gè)完整的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)含有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、直流電源以及控制器（脈沖源）.本次設(shè)計(jì)選擇與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)90BY2602相配套的驅(qū)動(dòng)電源BD28Nb型,輸入電壓100VAC,相電流4A,分配方式為二相八拍，其與控制器的接線方式如圖1-7.圖1-7BD2拈驅(qū)動(dòng)電源接線圖資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除六、設(shè)計(jì)結(jié)論在本設(shè)計(jì)中采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的水平移動(dòng)，因其-19-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除無位置反饋，其精度主要取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度，精度不高。一般以功率步

33、進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件.但是其有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是因其無減速裝置，多用在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合。同時(shí)由公式.3603。一步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的鄴回噴了）：6脈沖當(dāng)量（mm加沖）Jh絲杠螺距（mm）易知可以通過增大傳動(dòng)比i來提高定位精度，但是因本設(shè)計(jì)采用的是步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，所以定位精度是由步距角。來確定的。而360a=Z1mzkz轉(zhuǎn)子齒數(shù)：k通電系數(shù)，這就要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有較小的步距角,而較小的步距角就需要較大的轉(zhuǎn)子齒數(shù)，從而大大的增加了成本。在設(shè)計(jì)中所選的是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌因其具有摩擦系數(shù)小（0。00250。005）,動(dòng)、靜摩擦力相差甚微：運(yùn)

34、動(dòng)輕便靈活，所需功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小,精度保持性好，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),移動(dòng)精度和定位精度都較高的優(yōu)點(diǎn)，所以其可以消除在低速度移動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象。但是其滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，抗震性差。設(shè)計(jì)中傳動(dòng)部件用的是滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，其具有摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)85%98%,絲桿螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，剛度t,摩擦阻力小等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也有不能自鎖，運(yùn)動(dòng)有可逆性，即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一直線運(yùn)動(dòng)：直線運(yùn)動(dòng)一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等缺點(diǎn)。雖然滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中，必須裝有制動(dòng)裝置。為了減少絲杠的受熱變形，可以將絲杠制成空心,在支承法蘭處通入恒溫油進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻循環(huán)。滾珠絲杠必須采用潤(rùn)滑油或鋰基油脂進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)要采用防塵密封裝置.如用接觸式或非接觸密封圈，螺旋式彈簧鋼帶，或折卷式塑性人造革防護(hù)罩等。并且滾珠絲杠采用內(nèi)循環(huán)的方式，如圖所示：這種方式具有其結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，且不易磨損,返回滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞,摩擦損失也小。在系統(tǒng)的控制方面，本設(shè)計(jì)采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，其控制簡(jiǎn)圖如下圖所示：其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是其精度較低.在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制方面，設(shè)沖中采用的是專用的與步進(jìn)電機(jī)相匹配的驅(qū)