【正文】 在此，謹向老師們致以衷心的感 。在學習中 ,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。具有較高的性能價格比，提高了制樣效率及準確性。 在模擬調速系統(tǒng)的調試過程中，因電機的參數(shù)或負載的機械特性與理論值有較大差異，往往需要頻繁更換 R， C 等元件來改變電路參數(shù)，以獲得預期的動態(tài)性能指標，這樣做起來非常麻煩，如果采用可 編程模擬器件構成調節(jié)器電路，系統(tǒng)參數(shù)如增益、帶寬甚至電路結構都可以通過軟件進行修改，調試起來就非常方便了 。圖 53 是系統(tǒng)的結構框圖，其中 ASR， ACR 分別是速度和電流調節(jié)器，通常是由模擬運放構成 PI 或 PID 電路；信號調理主要是對反饋信號進行濾波、放大。 本科畢業(yè)設計（論文） 30 調劑光柵 功率驅動電機電源信號調理測速機信號調理圖一 53系統(tǒng)結構框圖 模擬調速系統(tǒng)一般是由 2個閉環(huán)構成的，既速度閉環(huán)和電流閉環(huán)，為使二者能夠相互協(xié)調、發(fā)揮作用，在系統(tǒng)中設置了 2 個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流。但調速范圍不大，往往只配和調壓方案，在基速以上做小范圍的升速。改變電阻只能有級調速。 伺服電機的調速研究 調速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)研究的是直流伺服電動機 。所以，該控制系統(tǒng)本科畢業(yè)設計（論文） 29 主要用來實現(xiàn)拋光參數(shù)界面設置，按照設置的拋光參數(shù)自動完成拋光作業(yè)，并對拋光狀態(tài)進行實時監(jiān)視的功能。拋光機監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測、采集拋光機工作 過程中的拋光壓力和拋光轉速等拋光參數(shù)，并將采集的參數(shù)及時傳遞 MCU進行分析。按鍵輸入作為人機交互的輸入端，操作人員可通過它來設置拋光時間、拋光盤轉速、拋光壓力。“停止”鍵可以及時中止拋光，以便于處理拋光過程中 出現(xiàn)的一些意外狀況和問題。當各參數(shù)設定完畢且正確后，按下“啟動”鍵，拋光過程正式開始。此時，可通過“ +”或“ ”按鍵調整各個參數(shù)值。其中，時間采用分鐘和秒顯示，中間以冒號隔開（前兩位為分鐘數(shù)，后兩位為秒數(shù)）；壓力和轉速分別采用 3 位顯示（ 000～ 999）。為了使多塊試樣便于裝卡在同一平面上，設計了一個裝樣平臺，使試樣裝卡時凸出試樣夾持盤平面 3 mm，裝卡時選用了內六角螺絲作為緊固螺釘，以防試樣在裝卡時松動。圖 c主要用于夾持薄片狀試樣，每一夾板內可以夾一組薄片狀試樣。圖 a主要用于夾持長方形試樣，長 70mm，厚 20 mm。DLLd ? =(53+200220)=33mm 計算 V帶的根數(shù) z Z=laca KKPP P )(00 ?? (319) 由 n=1500r/min, d 1d =26mm,i=3, 查《機械設計師手冊》 表 8133 得P0 =, kwP ?? , ??K ,KL = 則 Z=)( ??? = 取 Z=3根 本科畢業(yè)設計（論文） 26 4 夾具的設計 安裝槽螺栓擋板 安裝槽螺栓擋板 （ a） (b) (c) 41夾持盤 夾具 (夾持盤 )在保證拋光質量中起著十分重要的作用。 帶輪的計算選擇 電機和拋光盤之間用窄 V帶傳動，電機 P=80W,查表 86的工作情況系數(shù) KA =,故 Pca = KA P=88W 根據(jù) Pca ， n (電機轉速 1500r/min)由圖 89 確定選擇 Y型 由表 83和 87取主動帶輪的基準直徑為 d1d =26mm. 則從帶輪的基準直徑 d2d =i d1d =3 26? =78mm 查表 87，取 d2d =80mm 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距： 根據(jù) （ d1d + d2d ） ?? 0a 2（ d1d + d2d ），初步確定中心距 a0 =53mm 計算帶所需的基準長度 本科畢業(yè)設計（論文） 25 Ld39。 本科畢業(yè)設計（論文） 24 選擇計算 。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 表 31 55BYG4電機參數(shù)表 電壓 相數(shù) 靜態(tài)電流 步距角 保持轉矩 空載起動頻率 空載轉動頻率 步距角誤差 12V 4 ? 360Nm 400s 2500s 拋光盤動力源電機的計算選擇 伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位 移或角速度輸出。由于電機的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時，電機特性的輸出力矩應能驅動負載，并留有 足夠的余量。 最后還應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。其次應使 步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。 首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。 M Ω = ?n P= 60 ?nM P= 400 ?fM 本科畢業(yè)設計（論文） 23 所以求得： f=60400n=400s 其 P 為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度， n=60r/min 為每分鐘轉速， M為力矩單位為牛頓 功率計算 因為步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在 300～ 600RPM。其轉速具有三個特點：（ 1）轉速與脈沖頻率成正比； (2) 在負載能力允許的范圍內，不因電源電壓 ,負載，環(huán)境條件的波動而變化；（ 3）速度可調，能夠快速起動，制動和反轉。 為保證絲杠運行時精確度 高，對其進行剛度計算： 絲杠在工作過程中受到軸向載荷力 F和伺服電機的力矩 M的作用，所以 ，變形量： tf PPP ????? = dEFP 24? + 241216?d PGT 式中 E、 G分別為與絲杠材料有關的彈性模量和切變模量， E=206 GPa,G= 查《機械設計師手冊》表 18 得。 當 s? 40 時，可以不必進行穩(wěn)定性校核。在此處， ? 為絲杠長度系數(shù)，見《機械設計》表 514： l為絲杠長度，單位為 mm：i為危險界面的慣性半徑，單位為 mm；因 截面半徑為圓 A= 21d? ，則 i=AI=41d 。 Fcr —— 為臨界載荷，單位為 N。則絲杠的穩(wěn)定性條件為： Ssc = FFa sS? (316) 式中： Ssc —— 絲杠穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)。 絲杠的穩(wěn)定性計算： 在工作過程中，絲杠受到的軸向力 F 大于某一臨界值時，可能會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。 式中 2d —— 螺紋中徑（ mm） h—— 螺紋牙工作高度 (mm)，梯形螺紋 h= z—— 螺紋旋合圈數(shù) 螺母螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。所以，只要校核螺紋牙強度即可。則所設計的螺母在齒輪中的寬度為 24，直徑為13mm,為保證齒輪在齒輪箱中的定位，規(guī)定其長為 74mm。 絲桿的設計 本次設計選擇的絲杠為梯形螺紋，作為傳導螺旋，它以導向為主承受較小的軸向載荷。 34 主動齒輪軸受力情況 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸 承的徑向力為 F = 22 FnFt ? = 22 ? = N 本科畢業(yè)設計（論文） 19 F1 = 221 )( L LLF ? = ? = N F2 = F1 F = – = N 因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按 《機械設計》表 105 查得 pf 為 ，取 ?pf ，則有： .7 F 111 ???? XfP p N 1 . ???? FXfP p N 軸承的壽命 因為 21 PP? ，所以按軸承 1的受力大小計算： 93616 )(6060 10)(6010 ????? ?PCnL h h (313) 故該軸承能滿足要求。 = tan20176。 本科畢業(yè)設計（論文） 16 77112 ????? INN LL 彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN: 由圖 1018 KFN1= KFN2= 許用彎曲應力 [σ F]: ? ? MP aSK FEFNF ???? ?? ? ? MP aSK FEFNF ???? ?? 驗算： σ F1= mbd YYYK SaFaT 1 1112 ? = 25450 ?? ???? =≦ [σ F1] σ F2 = 11221SaFaSaFaF YY YY? = ? ?? = 傳動無過載，故不作靜強度校核。所以材料選擇為塑膠：主動齒輪、從動齒輪都用，選用兩齒輪都為 Z1 =29,Z2 = iZ1 =1 29 =29 計算如下： 關于主軸傳動齒輪齒面接觸疲勞強度計算 （ 1）初步計算： 本科畢業(yè)設計（論文） 13 轉矩 :TI== 齒寬系數(shù) :φ d 由表 107 取φ d＝ 接觸疲勞極限：σ Hlim可取 σ Hlim1=50MPa σ Hlim2=110MPa 初步計算的許用接觸應力 : [σ H1]= Hlim1= 110=99Mpa 初步計算的小齒輪直徑： d1 ≥ 3 2211 ][))(1(HdE uZuTK ??? （ 33） 其中 u=I=1,載荷系數(shù) K1 =,材料的彈性影響系數(shù) ZE = ,所以， d1 = 322 )11( ???????=54mm 結合齒輪箱的結構取 d1＝ 54mm 初取齒寬： b=50mm （ 2）校核計算：