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步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控圓弧插補(bǔ)三菱plc程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-(參考版)

2025-06-05 23:55本頁(yè)面
  

【正文】 程序設(shè)計(jì)調(diào)試 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 36 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 37 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 38 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 39 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 40 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 41 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 42 頁(yè) 共 44 頁(yè) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 43 頁(yè) 共 44 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 楊龍興編 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 . 校印版 .2021. [2] 鐘肇新,彭侃編 .可編程控制器原理及應(yīng)用 . 廣州 :華南理工大學(xué)出版社 ,1999. [3] 黃平、朱文堅(jiān) 編 .機(jī)械設(shè)計(jì)教程 . 北京 : 清華大學(xué) 出版社 . [4] 許杏根 編 .簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1997. [5] 鄭文緯 ,吳克堅(jiān)編 .機(jī)械原理 .7 版 . 北京 :高等教育出版社 ,1997. [6] 汪木蘭編 .數(shù)控原理與系統(tǒng) . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021. [7] 趙松年 ,張奇鵬編 .機(jī)電一體化數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1996. 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[9]張建中 ,周家澤編 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) .高等教育出版社 ,. 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 44 頁(yè) 共 44 頁(yè) 。若已經(jīng)到達(dá),就不要再進(jìn)行計(jì)算,并發(fā)出停機(jī)或轉(zhuǎn)換新程序 的信號(hào)。 ( 4)比較。根據(jù)式 ( 31) 及式 ( 32)來算新加工點(diǎn)的偏差,使運(yùn)算大大簡(jiǎn)化,但是每一新加工點(diǎn)的偏差是由前一點(diǎn)偏差 Fi,i推算出來的,并且一直推算下去,這樣就要知道開始加工時(shí)的那一點(diǎn)的偏差是多少。 ( 3)運(yùn)算。 ( 2)進(jìn)給。 ( 1)判別。由于加工是從圓弧的起點(diǎn)開始的,起點(diǎn)的偏差為 0,坐標(biāo)為( x0,y0) ,所以新的加工點(diǎn)的偏差完全可以用前一加工點(diǎn)的偏差遞推出來。 設(shè)加工點(diǎn)正處于 i(xi,yi)點(diǎn),其判別式為 Fi=xi2+yi2R2 若 Fi≥ 0,應(yīng)沿 +Y軸向進(jìn)給一步,到 i+1 點(diǎn),其坐標(biāo)值為 Xi+1=Xi Yi+1=Yi+1 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 33 頁(yè) 共 44 頁(yè) 新加工點(diǎn)的偏差為: Fm=Xi+12+Yi+12R2=xi2+(yi 1)2 R2=Fi2Yi+1 (31) 若 Fi0,應(yīng)沿 X軸向進(jìn)給一步,到 i+1 點(diǎn),其坐標(biāo)值為 Xi+1=Xi1 Yi+1=Yi 新加工點(diǎn)的偏差為: Fi=Xi+12+Yi+12R2=(xi 1)2 +yi2R2=Fi+2Xi+1 (32) 根據(jù)式 ( 31) 和 ( 32) 可以看出,只要知道前一點(diǎn)偏差和坐標(biāo),就可以求出新的一點(diǎn)的偏差。 若 Fi≥ 0,為逼近圓弧,下一步向 +Y軸向進(jìn)給一步,并算出新的偏差; Fi0,為逼近圓弧,下一步向 X 軸向進(jìn)給 一步,并算出新的偏差 . 如此一步步計(jì)算和一步步進(jìn)給,在到達(dá)終點(diǎn)后停止運(yùn)算,就可插補(bǔ)出如圖所示 第三象限順圓弧 。比較 Ri 和 R,可以比較他們的平方值。 如圖所示,設(shè)要加工圓弧 SE,圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),圓弧的起點(diǎn) S( XS,YS) 、終點(diǎn) E( XE,YE) ,圓弧半徑為 R。 NR1 → SR2 ( X 軸反向); 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 32 頁(yè) 共 44 頁(yè) SR1 → SR4 ( Y 軸反向); SR1 → NR3 ( X 軸、 Y 軸同時(shí)反向); NR SR NR3 和 SR4 這四種線型的偏差計(jì)算公式也都相同。 如圖所示,假定 順圓弧 SR3 的起點(diǎn)為 S(XS,YS), 終點(diǎn) E的坐標(biāo)為( xe, ye)。因此,在啟動(dòng)或停機(jī)的過程中,可以均勻減少或增加延時(shí)時(shí)間(此次設(shè)計(jì)的延時(shí)可采用軟件循環(huán)延時(shí),也可以采用定時(shí)器延時(shí))。所以必須采取啟動(dòng)時(shí)以低于響應(yīng)頻率的速度運(yùn)行,然后慢慢加速,加速到響應(yīng)頻率后,就以此速率恒速運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)由于指標(biāo)中有最大進(jìn)給速度,設(shè)步進(jìn)電機(jī)步距角為 度,例如要求運(yùn)行角速度為 30r/min, 即180 度 /秒( 140 步 /秒),則運(yùn)行一步為 7143us ,所以輸出高低電平脈沖后各延時(shí) 3572us 即可達(dá)到上述目的。 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 30 頁(yè) 共 44 頁(yè) PLC 插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)概述 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)程序的主要任務(wù):( 1)控制旋轉(zhuǎn)方向( 2)按順序傳送控制脈沖( 3)判斷步數(shù)是否走完。圖中所示是驅(qū)動(dòng)器中含有硬件環(huán)型分配器的驅(qū)動(dòng)方式,其中使用 Y0(Y1)口線接 PUL,提供一定頻率的脈沖信號(hào),驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按與給定頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,改變脈沖信號(hào)的頻率便可以改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速; Y2(Y3)口線接 DIR,通過高低電平轉(zhuǎn)換改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向,如設(shè) Y2(Y3)高電平為正轉(zhuǎn),則低電平為反轉(zhuǎn); PUL+、DIR+、 ENA+、開關(guān)電源 +24v 都連接在一起,其余接線如圖 31 所示。 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 28 頁(yè) 共 44 頁(yè) 三菱 PLC 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 表 31 I/ O地址分配表 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 地址 功能 地址 功能 X0 啟動(dòng) Y0 M1脈沖 X1 停止 Y1 M2脈沖 X2 復(fù)位 Y2 M1方向 X5 搖柄X+ Y3 M2方向 X6 搖柄X Y4 M1使能 X7 搖柄Y+ Y5 M2使能 X10 搖柄Y+ Y6 啟動(dòng)指示 X11 緊停 Y7 停止指示 X12 Y10 復(fù)位指示 X13 Y11 X14 X軸左限位 Y12 X15 X軸右限位 Y13 X16 Y軸前限位 Y14 X17 Y軸 后限位 Y15 X20 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 29 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 31 PLC 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)接線圖 與單片機(jī)要求相同,本電路應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向步進(jìn)電機(jī)的插補(bǔ)進(jìn)給,和進(jìn)刀退刀的動(dòng)作,由于使用晶體管輸出使該快速發(fā)出脈沖的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)成為可能。 20 世紀(jì) 70年代初我國(guó)也曾仿造過這種開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床,但是歐美等國(guó)卻很少采用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)。在一般要求精度不太高的機(jī)床上曾得到廣泛應(yīng)用。此外,由于步進(jìn)電機(jī)性能的限制,開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給速度也受到限制,在脈沖當(dāng)量為 時(shí),一般不超過 5m/ min。如果采取螺距誤差補(bǔ)償和傳動(dòng)間隙補(bǔ)償?shù)却胧ㄎ痪瓤商岣叩?77。此類系統(tǒng)的位移精度較低,其定位精度一般可達(dá)177。這種系統(tǒng)不需要對(duì)實(shí)際位移和速度進(jìn)行測(cè)量,更無需將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到系統(tǒng)的輸入端,與輸入的指令位置和速度進(jìn)行比較,故稱之為開環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單的進(jìn)給系統(tǒng),這種系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圖形繪制 X 方向 Z 方向 圖 25 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 由前面計(jì)算得到的傳動(dòng)比確定減速箱的傳動(dòng)級(jí)數(shù),一般在 i ≥ 3,且總轉(zhuǎn)動(dòng) 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 26 頁(yè) 共 44 頁(yè) 量與電機(jī)軸上的主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比≥ 5 時(shí),考慮采用兩級(jí)傳動(dòng)減速箱,即21iii? ,采用等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則 ,傳動(dòng)比應(yīng)該“前小后大”,也就是 21 ii? 的布置方式,最后確定各齒輪模數(shù)、齒數(shù)、厚度及電機(jī)軸和絲杠的連接 。雖然 d2≤ 160mm,但是大齒輪與絲杠連接,因此不能做成實(shí)心的,應(yīng)根據(jù)絲杠來定。 tan20) /48 = N 試選擇角接觸球軸承 7003C 型軸承 d=17mm, D=35mm , B=10mm C= , KNC ? 0 0aFC? 0arFF? NYFXFfpP t 1 8 7 2)8 0 2 0 ()( 0 ????????? ∴ KNNLhnPC 10 5000606018721060 3 63 6 ?????????? 江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 25 頁(yè) 共 44 頁(yè) 所以所選軸承符合要求 。 聯(lián)軸器選擇 根據(jù)電機(jī)尺寸選擇聯(lián)軸器為彈性套柱銷聯(lián)軸器 HTC140S,聯(lián)軸器尺寸如下表所示: 表 22 聯(lián)軸器 型號(hào) 額定轉(zhuǎn)矩 Tn( ) 許用轉(zhuǎn)速 n( r/min) 軸孔直徑d/mm 軸孔長(zhǎng)度 D/mm D2*/mm A/mm 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/kgm2 質(zhì)量/kg HTC140S 8 5500 17 66 40 30 18 軸承選擇 假定軸承的壽命 5000Lh h? (1) X軸方向: ?? tan2tan 11 ???? dTFF tr =( 2179。 6μ m,絲杠大徑表面粗糙度為 。 1 列, Ca=13100N,鋼球直徑 Dw( d b) =,ψ=5176。 600179。 n179。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副時(shí),必須保證在一定的軸向工作載荷下,在回轉(zhuǎn)一百萬(wàn)江蘇理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練 第 23 頁(yè) 共 44 頁(yè) 轉(zhuǎn)時(shí),在它的滾道上由于受滾道的壓力而不至于出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象,此時(shí)所能承受的軸向載荷,稱為這種滾珠絲杠副的最大(基本)額定動(dòng)載荷 Ca。對(duì)滾道型面上某一點(diǎn)而言,其應(yīng)力狀態(tài)是交變應(yīng)力。 二.設(shè)計(jì) Z方向的滾珠絲 杠螺母機(jī)構(gòu): Z方向絲杠受力分析: X、 Z 方向的工作臺(tái)滑板及其組件重量( W W2)以及 X方向的軸向工作載荷1aF 主要由導(dǎo)軌承擔(dān),而 Z 方向絲杠主要承受 Z 方向的軸向力 F 。 6μ m,絲杠大徑表面粗糙度為 。 1 列, Ca=6300N,鋼球直徑 Dw( d b) =,ψ=4176。 179。 n17
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