【正文】 電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。 這 種電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量可以減少 40％ — 50％左右。有青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 29 時候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流 伺服電機(jī) ，確切地講是交流伺服電動機(jī)的一種。 無刷直流電機(jī)（ BLDCM）是在有刷直流電動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷 力矩電機(jī) 。本世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。早在上世紀(jì)誕生電機(jī)的時候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機(jī)，這種電動機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 直流無刷電機(jī) 無刷直流電機(jī) 由電動機(jī)主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 VSS（ 12， 31引腳）：接地端。 RD0～ RD7（ 19～ 22， 27～ 30引腳）： RD 是一個輸入 /輸出可編程的雙向端口。 RB0～ RB7（ 33～ 40 引腳）： RB 是一個輸入 /輸出可編程的雙向端口，作為輸入時內(nèi)部有可編程的弱上位電路。 MCLR（ 1引腳）：人工復(fù)位輸入端。 引腳的基本功能： OSC1（ 13 引腳）：時鐘振蕩器輸入 端，也是晶振連接端。 （ 13）主同步串行端口 MSSP 模塊：具有 SPI 和 IC兩種工作模式，用來與具有 SPI和 IC 串行端口的外接器件或者其他單片機(jī)進(jìn)行通信。輸入捕捉功能可以用于測量信號周期、頻率、脈沖等；輸出比較功能可以用于生產(chǎn)寬度不同的正負(fù)方波脈沖信號，以驅(qū)動可控硅、續(xù)電器等；脈寬調(diào)制輸出功能用來產(chǎn)生周期 和脈沖可調(diào)的周期性方波信號，以驅(qū)動可驅(qū)動可控硅、步進(jìn)電機(jī)等。 （ 10） A/D 轉(zhuǎn)換器模塊：具有 8 個輸入通道和 10 位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來將外部的各種模擬物理量變換為便于單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù)字量。 （ 8）定時器 TMR2 模塊：是一個 8 位寬的可編程的定時器，也可作為計數(shù)器使用，并且可以與捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合實(shí)現(xiàn)捕捉和比較功能。 （ 6）定時器 TMR0 模塊：是一個 8 位寬的可編程的定時器，也可作為計數(shù)器使用。 （ 4）端口 RD模塊：是一個 具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。 （ 2）端口 RB模塊：是一個具有 8 條引腳的輸入 /輸出可編程的端口。單片機(jī)計算的所有結(jié)果也都通過 I/O 輸出到顯示部分或者控制外部其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸入輸出接口是單片機(jī)的重要組成部分。存儲器按工作方式可分為、隨機(jī)存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。 m h=4mm 根據(jù) 公 式得 σ p=4T2/dhl=4 4 14 =[σ R](110Mpa) 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 27 4 機(jī)器人 控制系統(tǒng)的設(shè)計 與選型 單片機(jī) PIC16F877 單片機(jī)是將中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、定時器芯片和一些輸入輸出接口電路集成的一個芯片上的微控制器。因此，最大截面處的當(dāng)量應(yīng)力σ 1=24MPa[σ 1]，符合條件。mm ；W－軸的抗彎截面系數(shù)， mm3。mm 當(dāng)量應(yīng)力為： ca? =WM = W TM 22 )(?? =322 )(d TM ?? （ 38） 式中 σ ca－軸的計算應(yīng)力，單位 MPa； M－所受的彎矩， Nmm 。mm 。 齒輪切向力 Ft =，徑向力 Fr =，軸向力 Fa =61N， 3rF =。 所以此軸段 mmd 153 ? ④ 4d 此軸段為軸環(huán)， mmhdd )~()~(215234 ?????? 由結(jié)構(gòu)考慮取 mmd ? ⑤ 5d 此段安裝圓螺母 ， 取 mmd ? ⑥ 6d 此段裝有軸承，取 mmd 156 ? ⑦ 7d 此段裝有 大齒輪 ，由結(jié)構(gòu)選取 mmd ? 2)確定軸的各段長度： ① 1l 此段裝有帶輪 mmdl )20~15(10)2~()2~( ???? ，考慮實(shí)際情況取mml 181 ? ② 2l 其上裝有氈圈，軸承端蓋，氈圈寬度 2mm，考慮結(jié)構(gòu)選 mml 162 ? ③ 3l 此段安裝軸承、防塵環(huán)，軸承寬度 13mm，防塵環(huán)寬度 1mm，取 mml 143 ? ④ 4l 此段為軸環(huán)長度取 mml 54 ? ⑤ 5l 此段裝圓螺母和止動墊圈，取 mml 115 ? ⑥ 6l 此段裝有軸承跟防塵環(huán)，取長度 mml 136 ? ⑦ 7l 此段安裝 大齒輪 ，根據(jù) 大齒輪寬度 選取 mml 147 ? ，其中包括 2mm 的退 刀槽 。 ③當(dāng)軸截面上開有鍵槽時，應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 取 dmin=40mm 作為軸外伸端直徑，其他部分根據(jù)畫圖設(shè)計情況及軸承的選擇情況進(jìn)行設(shè)計。 ②初步估算軸外伸端直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算： d 30 npA? （ 32） 式中： d—計算截面處軸的直徑， mm； n—軸的轉(zhuǎn)速， r/min； p—軸傳遞的額定功率， kw； A0—按 [τ]定的系數(shù)。 傳動軸的結(jié)構(gòu)圖如下圖 41 所示 圖 33齒輪軸 三、 從動軸 的設(shè)計 ： 輸 入功率 P=,軸的轉(zhuǎn)速 n3=60r/min，工作載荷比較平穩(wěn)。 由參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計課本） [14]查得 A0=115，額定功率 p=，軸的轉(zhuǎn)速青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 22 n=274r/min,則 d 30 npA?= （ 2)確定軸的各段直徑： ①初估軸的最小直徑 mind : mmnPAd 7 40 2 8 1 5 33 ????? 查表取 A=115 考慮軸上開鍵槽，對軸強(qiáng)度有削弱計算值放大 4%～ 5%，得 mmd ? ，取 mmd 61 ? ② 2d 軸段 21 dd? 有定位軸肩 mmhdd )10~()2~(26212 ?????? dh )~(? 取 mmd 92 ? ③ 3d 其上安裝有滾動軸承，考慮實(shí)際工作情況，軸承需承受一定沖擊載荷， 選取深溝球軸承 選擇軸承代號 180200：軸承內(nèi)徑 10mm，外徑 30mm。 （ 1）估算軸頸 ①選擇軸的材料 選用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理， σ b=1000MPa， σ s=800MPa。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 21 所以此軸段 mmd 83 ? ④ 4d 此軸段為軸環(huán)， mmhdd )~()~(28234 ?????? 由結(jié)構(gòu)考慮取 mmd ? ⑤ 5d 此段安裝圓螺母 ， 取 mmd ? ⑥ 6d 此段裝有軸承，取 mmd 86 ? ⑦ 7d 此段裝有錘盤，由結(jié)構(gòu)選取 mmd ? 2)確定軸的各段長度： ① 1l 此段裝有帶輪 mmdl )7~()2~()2~( ???? ，考慮實(shí)際情況取mml 61? ② 2l 其上裝有氈圈，軸承端蓋，氈圈寬度 2mm，考慮結(jié)構(gòu)選 mml ? ③ 3l 此段安裝軸承、防塵環(huán)，軸承寬度 5mm，防塵環(huán)寬度 1mm，取 mml 63 ? ④ 4l 此段為軸環(huán)長度取 mml 24 ? ⑤ 5l 此段裝圓螺母和止動墊圈，取 mml ? ⑥ 6l 此段裝有軸承跟防塵環(huán)，取長度 mml ? ⑦ 7l 此段 安裝錘盤，根據(jù)錘盤長度選取 mml 367 ? ，其中包括 2mm 的退刀槽。 一、主軸的設(shè)計 已知輸入功率 P=，主軸轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，皮帶輪的圓周力 Ft=26N，皮帶作用在主軸上的徑向力 Fr=，工作載荷較平 穩(wěn)。在決定軸的外形時，在保證裝配精度的前提下，既要考慮節(jié)省材料，又要考慮便于加工和裝配。對于剛度要求較高的軸和受力較大的細(xì)長軸，還應(yīng)該進(jìn)行剛度計 算，以防止在工作過程中產(chǎn)生過大的彈性變形 [10]。但是軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和安裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)該便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。 (2) 計算齒輪參數(shù) 1) 求小齒輪分度圓直徑 td1 ,代入 ? ?H? 中較小的值 mmdt ) ( 0 0 3 21 ????? 2) 圓周速度 smndv t / 0 0 060 1 5 0 0 0 060 11 ?? ????? ? 3) 計算齒寬 mmddb t ????? ? 4) mmzdm tt ?? mmmh t 1 5 ?? ??hb 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 18 5) 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=,8 級精度 ,由圖 931得動載荷系數(shù) ?vK 直齒輪 ,假設(shè) mNbFK tA /100/ ? ,由表 98查得 ?? FaHa KK 由表 97查得使用系數(shù) 1?AK ,由表 99查得 ??HK ,由表 932 查得 ??FK ,故載荷系數(shù) ?????? ?? HVA KKKKK 6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 , mmKKdd tt ?? 7) 計算模數(shù) m mmzdm ?? 三、 按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計 ? ?3 211 )(2FSaFadYYzKTm ??? (1) 確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值 1) 查圖 939得大小齒輪的疲勞極限： M P aM P a FEFE 380,500 21 ?? ?? 2) 由圖 938查得抗彎疲勞壽命系數(shù) : , 21 ?? FNFN KK 。 （ 4）選小齒輪齒數(shù) z 241? ，大齒輪齒數(shù) z 1202? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 ? ?3 211 )(12 H EHdtt ZZiiTKd ?? ??? (1)確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)值 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 17 1)試選載荷系數(shù) ?tK 2） mmNnPT . 0 0 39 5 5 0 221 ?? 3)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 911 )103008(15006060 ???????? hLnN 892 ????N 4)選取齒寬系數(shù) 1?d? 5）查的材料的彈性影響系數(shù) Z MPaE ? 6）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 6001 ?? ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 5502 ?? 。.。/60min。 二 、齒輪傳動的設(shè)計計算 設(shè)計參數(shù)： htirnrnmNTWp24000。 wKwKwP )14501500(14501600 (0 ???????? (2)、由表查得△ P0= (3)、由表查得查得包角系數(shù) ?? ? (4)、由表查得長度系數(shù) KL= (5)、計算 V帶 根數(shù) Z，由式 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 )()( 00????????KKPPPLcaZ? 取 Z=1根 7．計算單根 V 帶初拉力 F0，由式 NqVZ vKPF aca 26)(500 20 ????? 8．計算對軸的壓力 FQ，由式得 NNZ FFQ )2153s in2612(2s in2 10 ??????? ? 9．確定帶輪的結(jié)構(gòu)