【正文】 參考文獻 [1] 趙成家 . 自動緊螺絲機 [J/OL]. 礦山機械 ， 1980/03 期 . [2] 何俊 . 多軸自動螺絲機的機械設計及控制系統(tǒng)研究 [D]. 南京：東南大學，2020. [3] 鄭凡超 . 自動送鎖螺絲機的設計與分析 [D]. 寧波：寧波大紅鷹學院，2020. [4] K. Hanjalic?, N. Stosic. Development and Optimization of Screw Machines With a Simulation Model [J]. Fluids Eng. 1997， 119(3)： 664670 (7 pages). Ahmed. [5] KuangChao Fan. Development of an automatic cumulativelead error measurement system for ballscrew nuts[J/OL]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, (14), . [6] JanMark Vorstenbosch, Fabien Bourgeois, Sandra Koelemeijer Chollet, Marcel Tichem. First results on vibration feeding of small parts in the presence of adhesive forces[J/OL]. Assembly Automation, 2020, (2). [7] 王士軍 . 三自由度龍門切割機數(shù)控及等距伺服系統(tǒng)研 究 [D]. 青島：山東哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 科技大學 2020. [8] A. Dadalau, K. Groh, M. Reu223。 總體而言，本設計內(nèi)容迎合了當代技術(shù)及市場的發(fā)展趨勢，其發(fā)展有著廣闊的空間。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 結(jié) 論 本文以桌面型機械臂式自動鎖螺絲機為設計對象，通過對國內(nèi)外文獻系統(tǒng)全面的查閱和分析后，根據(jù)自動化，機械化，智能化的標準，對螺絲機的機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動及控制方式進行了系統(tǒng)全面的設計，經(jīng)過認真的仿真分析，又對設計內(nèi)容進行了全面的修正和改進。 本章小結(jié) 本章針對螺絲機的運動控制需求，詳細設計了運動控制方案，完成了基于可編程控制器 PLC 的伺服電機和步進電機控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。各 I/O 點的通 /斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部 I/O 接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。 3） 編程器 編程器除了用來輸入和編輯程序 外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 CPU模塊不能直接與外部輸入 /輸出裝置相連。 2） I/O 模塊 I/O 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU 模塊的橋梁。 CPU 類似于人類的大腦和心臟。可編程序控制器主要由 CPU（中央處理單元）、存儲器（ RAM 和 EPROM）、輸入 /輸出模塊（簡稱 I/O 模塊）、編程器和電源五大部分組成 [14]。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 可編程序控制器簡稱為 PLC（ Programmable Logic Controller） 主要由CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。使用 PLC控制有以下優(yōu)點和特點：（ 1）編程簡單，使用方便；（ 2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔性；（ 3）功能強，擴充方便，性價比高；（ 4）控制系統(tǒng)設計及施工的工作量少，維修方便；（ 5）可靠性高，抗干擾能力強；（ 6）體積小、重量輕、能耗低，是“機電一體化”特有的產(chǎn)品。 本章小結(jié) 本章中通過 Matlab 及 ADAMS 兩個軟件的聯(lián)合仿真分析，完成了螺絲機機械結(jié)構(gòu)設計的運動干涉檢查 [11]，并且通過對動畫及各類運動及力圖線的分析研究，對之前的結(jié)構(gòu)模型做出了修正和改進，為下面控制的設計奠定良好的基礎。驗證數(shù)據(jù)的正確性，反復校驗無誤后導出數(shù)據(jù)并存成 .txt 格式文檔。 建立伺服電機 Simulink 模型如圖 42 所示： 圖 42 伺服電機 Simlink 模型 在 Matlab 中完成 C 程序控制并導出控制數(shù)據(jù) 按照預先設定的工作內(nèi)容分別創(chuàng)建 XYZ 三坐標軸及 R 主旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)學函數(shù)模型，然后據(jù)此來編制 C 程序。 建立步進電機 Simulink 模型如圖 41 所示： 圖 41 步進電機 Simulink 模型 2） 伺服電機 伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將 電壓 信號轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。步進電機開環(huán)控制的缺點是無法知道電機是否失步或者超步 ,在高精度的位置伺服系統(tǒng)中，這一缺點將直接影響系統(tǒng)性能。 基于 Matlab軟件的控制內(nèi)容設計 Simulink 模塊電機仿真控制模型的建立 在 Matlab 的 Simulink 模塊下，利用 SimPowerSystem Toolbox 豐富的模塊庫，在分析伺服電機和步進電機數(shù)學模型的基礎上，建立電機控制系統(tǒng)的仿真模型 [12]。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 第 4 章 基于 Matlab 和 ADAMS 的聯(lián)合仿真 引言 本章中介紹利用控制軟件 Matlab 及虛擬樣機仿真分析軟件 ADAMS，對上章中所設計的桌面型自動鎖螺絲機的機械結(jié)構(gòu)進行聯(lián)合仿真。 本章小結(jié) 本章對桌面型自動鎖螺絲機龍門機架、各坐標軸、機械臂、旋轉(zhuǎn)主軸等全部機械結(jié)構(gòu)內(nèi)容進行了詳盡的設計、選型、校核計算。當然根據(jù)螺絲的大小及扭力大小的不同，緩沖預留長度也不同，基本保持在 2~6mm之間。 考慮本設計中對于精度的要求較高，選定 SC 型精密二節(jié)式萬向聯(lián)軸器SC— 10— ※※ A（上）和 SC— 06— ※※ A（下）。萬向聯(lián)軸器最大的特點是具有較大的角 向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，有時還能起到緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。 其結(jié)構(gòu)及內(nèi)部連接設計如圖 36 所示： 圖 38 R 旋轉(zhuǎn)主軸 其中，萬向聯(lián)軸器的使用和滑動緩沖部分的設計是主軸設計的重點環(huán)節(jié)。 電機負載轉(zhuǎn)矩： 所以，電機也可選擇上節(jié)中 X 軸上所選用的 42 步進電機。設定 R 主軸零部件的總質(zhì)量為 10Kg。 Z 軸滾珠絲杠滑臺及驅(qū)動電機的選型、計算 借鑒上節(jié)中 X 軸絲杠滑臺及電機的選型。 其主要參數(shù)如下： 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 表 32 SHS 25C 直線導軌主要參數(shù) 導軌寬度W1 安裝高度 M 滑塊總長W 滑塊安裝孔個數(shù) 滑塊安裝孔尺寸 導軌總長 精度等級 23mm 36mm 70mm 4 個 M8 400mm 高級 基本額定載荷 靜容許力矩 質(zhì)量 (動載 )C （靜載） Co MA MB MC LM 滑塊 LM 軌道 566Nm 566Nm 563Nm 1）靜容許力矩校核 2）壽命校核 X 軸滾珠絲杠設計選型及校核計算 滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。 X 軸直線導軌、滾珠絲杠及電機的選型、計算 X 軸直線導軌的選型及校核計算 設定 X 軸直線導軌對稱安裝在底座上，雙排導軌滑塊上承載負荷總重為10Kg，即 Fc=100N（此設定值已添加了一定的安全系數(shù)）。 計算負載轉(zhuǎn)矩： 克服摩擦力所需轉(zhuǎn)矩： 加速時所需轉(zhuǎn)矩： 伺服電機額定轉(zhuǎn)矩 ，最大轉(zhuǎn)矩 根據(jù)以上計算結(jié)果，參考 BONMET 電機選型手冊可選 JEF 571530 BF 1000 伺服電機，其主要參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)矩 T=，額定轉(zhuǎn)速 n=3000r/s，額定功率 P=。伺服電機把輸入的信號電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出?？紤]到 Z 軸及主旋轉(zhuǎn)軸零部件全部安裝在此 Y 軸導軌滑塊之上，所以初步選定HRW 35CA 全滾珠 LM 寬幅滾動導軌。 桌面型自動鎖螺絲機對于各坐標軸的運動精度要求很高，所以為保證 Y軸坐標運動的精確度，首選 THK 直線導軌。 Y 軸直線導軌、伺服電機的選型、計算 Y 直線導軌的選型及校核計算 直線導軌由導軌、滑塊、鋼球、反向裝置、保持架、密封裝置等組成，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更 高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動。 左立柱機構(gòu)設計如圖 32 所示： 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 圖 32 左立柱 右立柱機構(gòu)設計如圖 33 所示： 圖 33 右立柱 其中，由于左立柱除與右立柱一同支撐 Y 軸導軌零部件以及 Z 軸和主旋轉(zhuǎn)軸部件之外，還需安放驅(qū)動 Y 軸同步齒輪帶運動的伺服電機，所以左右立柱的主要區(qū)別則在于前者要設計伺服電機放置槽，而后者只需對應打出同步齒輪軸安裝孔即可。所以其設計原則為在保證支撐強度和剛度的前提下，盡量簡化并且合理挖出空心以適當減少重