【正文】 定位精度 ： 177。 控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤、 LED、 I/O 接口、光電 耦合 電路、步進(jìn)電機(jī)、電磁鐵功率放大器電路等組成。 繪制總體方案圖 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 圖 1 為本開環(huán)控制 數(shù)控銑床工作臺三維運(yùn)動伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的總體方案圖。 （ 3）等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算： 222 11900 mn jk ie q i jijkknvJ m Jnn???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 式子中 iv 采用最不利于機(jī)床啟動時(shí)的速度，這里選用快速進(jìn)給速度 iv =15m/min；kmnn? （電動機(jī)） =2022r/min； im =1020kg（全部直線運(yùn)動部件的總質(zhì)量） 。直線滾動導(dǎo)軌副中，滾珠與圓弧溝槽相接觸，因?yàn)樵S用載荷和剛度與點(diǎn)接觸相比有較大幅度的提高。 這里我們先試選型號為 GGB65— AA2L12 350 D 直線滾動導(dǎo)軌副 。 （ 4）結(jié)構(gòu)形式如下： 絲杠螺母副的計(jì)算，選型，效核 （機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 P730— P753） 假設(shè) 工作 時(shí)候平均 載荷 Fm=5000N；絲杠的使用壽命 Lh =20220h；絲杠的工作長度L=；絲杠的轉(zhuǎn)速 n=600r/min，絲杠材料為 CrWMn 鋼，滾道硬度為 58~62HRC，傳動精度要求 ? ?? 。 支承方式 有關(guān)系數(shù) 雙推 —自由 F—O 雙推 —簡支 F—S 雙推 —雙推 F—F [S] 3~4 ~ — μ 2 2/3 — fc ② 臨界轉(zhuǎn)速 crn 驗(yàn)證 高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，需驗(yàn)算其是否會發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速，要求絲杠最高轉(zhuǎn)速 maxn ＜ crn ， 臨界轉(zhuǎn)速可按公式計(jì)算： ? ? ? ?2 2 51223 . 9 2 7 0 . 0 5 59 9 1 0 9 9 1 0 1 . 5 4 3 8 1 02 / 3 0 . 3 5ccr fdn l? ?? ? ? ? ?? crn ＞ maxn =10000。 最后，經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證， FFZD6310 各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合題目要求，可選用。 （ 1）過熱驗(yàn)算： 11 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為變量時(shí)，應(yīng)用等效法求其等效轉(zhuǎn)矩： 221 1 2 212......eq d x T t T tTT tt???? ?? 由前述計(jì)算直流伺服電機(jī)輸出軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)矩 61. 017 7 .T N m? ? 式中： 1t ， 2t — 時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩分別為 1T 、 2T … 。又根據(jù) 傳動比分配曲線我們這里選擇1i =， 2i =。 2764 用作程序存儲器，存放監(jiān)控程序； 6264 用來擴(kuò)展 8031 的 RAM 存儲器，存放調(diào)試和運(yùn)行的加工程序； 8155 用作鍵盤和 LED 顯示器接口；鍵盤主要是輸入工作臺方向，有 +x、 x、 +y、 y 四個(gè)方向； LED 顯示器顯示當(dāng)前工作臺坐標(biāo)值 。 程序存儲器的作用 ： 存放程序代碼或常數(shù)表格 ； 擴(kuò)展時(shí)所用芯片 ： 一 般用只讀型存儲器芯片（可以是 EPROM、 E2PROM、 FLASH 芯片等）； 擴(kuò)展電路連接 ： 三總線的連接； 存儲器地址分析 ： 分析存儲器在存儲空間中占據(jù)的地址范圍，實(shí)際上就是根據(jù)連接情況確定其最低地址和最高地址。下圖為地址譯碼法連接原理圖。微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) I/O 控制回路中，還常用到 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換。 PWM 直流調(diào)速驅(qū)動原理 圖 PWM 系統(tǒng)的 主回 路電氣原理 圖 繪制控制系統(tǒng)原理框圖 20 控制系統(tǒng)原理框圖 五、傳感器的選擇與設(shè)計(jì)說明 通常 選擇 傳感器的步驟： （ 1）借助于傳感器分類表按照被測 量的性質(zhì)從經(jīng)典應(yīng)用中可以初步確定幾種可供選擇的傳感器類別； （ 2） 借助于幾種常用傳感器比較表，按被測量的檢測范圍，精度要求，環(huán)境要求等確定傳感器的結(jié)構(gòu)形式和傳感器最后的類別； （ 3） 借助于傳感器的產(chǎn)品目錄選擇樣本最后查出傳感器的規(guī)格型號。 )/s 它是一種慣性傳感器，安裝簡單，使用方便，但較重，成本高，壽命短 從這幾個(gè)類別中，我們選擇速度傳感器類別為測速發(fā)電機(jī)。傳感器包括：（基本型 2022 型含 24 種傳感器，序號 。 在 老 師的指導(dǎo)下訂好 設(shè)計(jì)進(jìn)程計(jì)劃，注意掌握進(jìn)度，按預(yù)定計(jì)劃保證質(zhì)量完成設(shè)計(jì) 23 任務(wù)。 對我們 機(jī)械 設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè)的本科生來說，實(shí)際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實(shí)際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。 七 、 參考資料 [1] 張建民等 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) .3[M].北 京：高等教育出版社， 2022. [2] 濮良貴 ,紀(jì)明剛等 .機(jī)械設(shè)計(jì) .8 版 [M].北京：高等教育出版社， 2022. [3] 吳宗澤 ,羅圣國 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 .3 版 [M].北京：高等教育出版社， 2022. [4] 王茁 ,李穎卓 ,張波 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京 ：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [5] 尚濤等 .機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [6] 袁中凡等 .機(jī)電一體化技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 2022. [7] 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊編委會編 .機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022。 由于時(shí)間緊迫，所以這次的 課程 設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu) 復(fù)雜 ，重量也很大 ，負(fù)載分析也較大 。運(yùn)用學(xué)習(xí)成果，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作，并從理論的高度對設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設(shè)想。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復(fù)的工作，加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，同時(shí)也是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要保證。它具有精度高，響應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn) ， 光柵測量是一種非接觸式測量。 2%(176。 直流伺服電機(jī)的控制回路 驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) 日本法拉克（ FANUC）公司生產(chǎn)的直流伺服電機(jī)，其中 H 系列屬于大慣量系列，是大慣量控制用電動機(jī)，它有較大的功率輸出，本系統(tǒng)中采用的是型號為 60H 的直流伺服電機(jī) 19 采用 晶閘管 脈寬 調(diào)制 驅(qū)動 （ PWM） 。 （ 2）信息轉(zhuǎn)換電路： 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的微 機(jī)發(fā)出的控制信號一般要經(jīng)過功率放大后，才能驅(qū)動各類執(zhí)行元件。這時(shí)，常常采用譯碼法來進(jìn)行。 8155 擴(kuò)展 I/O 口組成的行列式鍵盤 存儲器的選用與擴(kuò)展 （ 1）程序存儲器的擴(kuò)展： 8031 最小應(yīng)用系統(tǒng)（程序存儲器的擴(kuò)展） 8031 是片內(nèi)無程序存儲器的單片機(jī)芯片，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)在片外擴(kuò)展存放程序的ROM。 根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量有： 222 11900 mn jk ie q i jijkknvJ m Jnn???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為（齒輪為鍛鋼，并將齒輪近似看做圓柱體）： 4 4 4 4 2 5 2117 .8 1 0 7 .8 3 .3 2 1 0 . 1 .8 5 1 0 .zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 5 2227. 8 10 7. 8 4. 85 2 . 106 .zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 5 2337. 8 10 7. 8 3. 9 2 . .9 10zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 4 2447. 8 10 7. 8 8. 4 2 10 . 10 . d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量近似為： 4 4 2 27. 8 6. 3 35 . k g c m k g m?? ? ? ? ? 電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量為： 20. 00 27 .mJ kg m? 13 則等效負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量為： 2 2 25529 0 0 1 5 2 0 0 0 2 0 0 01 0 2 0 1 . 8 5 1 0 8 . 6 3 1 6 1 06 0 2 0 0 0 2 0 0 0 1 . 5 2 0 0 0dJ ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?2 2 2542 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 03 . 6 0 9 1 0 7 . 7 6 6 8 1 0 0 . 0 0 4 31 . 5 2 0 0 0 3 . 3 3 2 0 0 0 3 . 3 3 2 0 0 0??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? .dJ kg m? 故 1 0 .0 0 24 0 .0 0 2 7 0 .7 4 0 7 1dmJJ?? ??， 所以慣性匹配比較符合要求。 從上述的分析可知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 200 0 / minmnr? ，機(jī)床