機電一體化系統(tǒng)綜合課程設計_x-y數(shù)控工作臺設計說明書1(編輯修改稿)
2025-04-09 17:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 、確定齒輪模數(shù)及有關尺寸 因傳遞的扭距較小，取模數(shù) 1m mm? ，齒輪有關尺寸見表 33。 、步進電機慣性負載的計算 表 23 齒輪尺寸 Z 17 28 ? ?d mZ mm? ? ?2ad d m mm?? ? ?2 1. 25fd d m m m? ? ? ? ? ? ?36b m mm?? ? ?122dda mm?? 17 19 5 28 30 5 根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，得 ? ?2210 1 2 32 180pdbZJ J J J J MZ?? ???????? ? ? ? ????? ???? 式中： dJ —— 折算到電機軸上的慣性負載（ 2kgcm ）； 0J —— 步進電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm ）； 1 J —— 齒輪 的轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm ）； 2 J —— 齒輪 的轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm ）；3 J —— 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm ）； M—— 移動部件質(zhì)量（ kg ）。 對材料為鋼的圓柱零件轉(zhuǎn)動慣量可按下式估算 ? ?3 4 8 10J D L kg cm??? 式中： D—— 圓柱零件直徑（ cm）； L—— 零件長度（ cm）。 所以 ? ?3 4 3 21 0 .7 8 1 0 1 .7 0 .5 3 .2 6 1 0J k g c m??? ? ? ? ? ? ? ?3 4 3 22 0 .7 8 1 0 2 .8 0 .5 2 3 .9 1 0J k g c m? ? ? ? ? ? ? ?3 4 3 23 0 .7 8 1 0 1 5 3 .9 1 0J k g c m??? ? ? ? ? ? 815 電機軸轉(zhuǎn)動慣量很小，可以忽略，則 ? ?233173 .2 6 1 0 2 3 .9 3 .9 1 028dJ ????? ? ? ? ????? ? ?2520 .0 0 12 5 0 .4 1 03 .1 4 1 .5180k g m?????? ? ?????? 因為 1 0 .4 0 .3 1 9 14 1 .2 7 4dMJJ? ? ? ?，所以慣性匹配比較符合要求。 915 三、控制系統(tǒng)硬件設計 XY 數(shù)控工作臺控制系統(tǒng)硬件主要包括 CPU、傳動驅(qū)動、傳感器、人機交互界面。 硬件系統(tǒng)設計時，應注意幾點：電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、響應性能好、造價低、可維護性、人機交互界面可操作性比較好。 CPU 板 CPU 的選擇 隨著微電子技術水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。單片機的型號很多，而目前市場上應用 MCS51 芯片及其派生的兼容芯片比較多，如目前應用最廣的 8 位單片機89C51，價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強大。 在一些復雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用 16 位單片機， MCS96 系列單片機廣泛應用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實時處理的控制系統(tǒng)，它具有較強的運算和擴展能力。但是定位合理的單片機可以節(jié)約資源，獲得較高的性價比。 從要設計的系統(tǒng)來看，選用較老的 8051 單片機需要拓展程序存儲器 和數(shù)據(jù)存儲器，無疑提高了設計價格，而選用高性能的 16 位 MCS96 又顯得過于浪費。生產(chǎn)基于 51 為內(nèi)核的單片機的廠家有 Intel、 ATMEL、 Simens，其中在 CMOS 器件生產(chǎn)領域 ATMEL 公司的工藝和封裝技術一直處于領先地位。 ATMEL 公司的 AT89 系列單片機內(nèi)含 Flash 存儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進行程序修改，同時掉電也不影響信息的保存；它和 80C51 插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省電能。 因此硬件 CPU選用 AT89S51， AT 表示 ATMEL 公司的產(chǎn)品， 9 表示內(nèi)含 Flash 存儲器，S 表 示含有串行下載 Flash 存儲器。 AT89S51 的性能參數(shù)為： Flash 存儲器容量為 4KB、 16位定時器 2 個、中斷源 6 個（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷 0、外部中斷 定時器 0和定時器 1 中斷）、 RAM 為 128B、14 位的計數(shù)器 WDT、 I/O 口共有 32 個。 CPU 接口設計 CPU 接口部分包括傳感器部分、傳動驅(qū)動部分、人機交互界面三部分。示意圖如下所示： （行程開關） 前向通道 傳動驅(qū)動 （電磁鐵） （步進電機） 人機界面 傳感 器 AT89S51 （鍵盤、 LED） 后向通道 1015 圖 31 CPU 外部接口示意圖
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