【正文】 在此， 將簡(jiǎn)短的一句話送給我們和藹可親的老師：“老師 們 ，謝謝您 們 ，您 們 辛苦拉！” 。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ， 機(jī)械系 的全體 老師表示由衷的謝意。 無論是在專業(yè)知識(shí)方面、專業(yè)技巧還是經(jīng)驗(yàn)，李 老師都給予了我很大的幫助； 在此向 李冬梅 老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 電機(jī)是執(zhí)行動(dòng)作的設(shè)備，當(dāng)脈沖按一定順序輸入電機(jī)各個(gè)相時(shí)，它就能實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而帶動(dòng)固定在其他的其他設(shè)備如攝像頭等做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。 單片機(jī)負(fù)責(zé)接收來自 IPC 的命令，并將其轉(zhuǎn)換成控制脈沖信號(hào)，從并行口輸出，去控制電機(jī)的運(yùn)行；在脫離 IPC 控制時(shí)，還要保證系統(tǒng)能按一定的程序自動(dòng)運(yùn)行。 IPC 的控制結(jié)束后，可做其他處理工作。 電 機(jī)及控制原理框圖 ： 電機(jī) 1 和電機(jī) 2 的驅(qū)動(dòng)器 電機(jī) 1 的驅(qū)動(dòng)器 ： 52 電機(jī) 2 的驅(qū)動(dòng)器 系統(tǒng)運(yùn)行原理 電機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理如下圖所示 ： IPC（工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）是電機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)，負(fù)責(zé)從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機(jī)，然后接收單片機(jī)回送的相同數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)數(shù)據(jù)的情況控制電路。 2 ?＝ 4 33mt ??? －－＝ 選擇電機(jī) 110 BYG2502 滿足此條件，電機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)正常工作時(shí)負(fù)載慣量 tJ ＝ mkg?? ? ，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mM ＝ 。n電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（ r/min） ， T電機(jī)升速時(shí)間 為 1（ s） 。 壽命 時(shí)間60nL2 LL u eh ???＝ 60422 1023818 3??? ?＝ ＝ 46378(h)? 5(年 ) 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 47 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的選擇 (1)脈沖當(dāng)量、步距角的確定及傳動(dòng)比的計(jì)算 脈沖當(dāng)量： 一個(gè)脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離 ?P =步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 ?b ＝ 03 /脈沖 ，其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S=003360 =120 p/r 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比 i ?i sL? = 12? =1 (2)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 tJ 的計(jì)算 1．滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js Js= 33440 )( ????????lpd? 2．聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量LJ （查第四章聯(lián)軸器圖） 48 在下表中選出聯(lián)軸器的型號(hào)為： LK5－ C82－ 2840 其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 LJ ＝ mkg?? ? 3．工作臺(tái) 、 機(jī)械手 及托板 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 wJ 3220 )( 62 1 5)L(J ????? ??gww 式中： w 為工作臺(tái)及機(jī)械手重量。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提 高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得：能實(shí)現(xiàn)無間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約 10 倍。驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。 型號(hào)的選擇及額定壽命的計(jì)算 直線導(dǎo)軌副型號(hào) 結(jié)構(gòu) 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 45 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。 (3)臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 臨界轉(zhuǎn)速： 72112L 10Ldn ???＝ 72 102 0 0 03 8 . ??＝ ＝ 2100r/min 式中： 1d 為絲桿軸底徑， 2? 為安裝系數(shù)。 44 滾珠絲杠 的校核 (1)絲桿剛度及其彈性變形量 2kw0s )L (165 －??R 2)2 0 0 0 0 (1 6 5 ??? － ＝ 53N/ m? s1RF ??? 535042? ? m? 21? 定位精度（即 ） 式中： sR 為絲桿剛度， wD 為球徑， ? 為彈性變形量。 得到絲桿底徑 ? 。 臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 的關(guān)系為 ： Ln ? 其中 Ln 為臨界轉(zhuǎn)速， kn 為允許工作轉(zhuǎn)速。得絲杠螺紋長度 ≥ 2090m。以 ?C 值從 “ FDG 法蘭式雙螺母 表 ” 中查出適合 的類型： 公稱直徑： d0=40mm 絲杠底徑： d0= 導(dǎo)程： Pho=12mm 循環(huán)圈數(shù)： 額定動(dòng)載荷為： Ca＝ 47016N 額定靜載荷 ： oaC ＝ 132278 N 螺母總長 sL ＝ 178mm (6)絲桿螺紋長度的 計(jì)算： eu1 L2LL ＋＝ ＝ 2021＋ 245＝ 2090mm 其中 uL 最大行程， eL 為余程（由下表查到）。 滾珠絲桿的選定 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為： 磨制絲杠 (右旋 ) 軸承到螺母間距離 (臨界 轉(zhuǎn)速 )nL ＝ 2021mm 固定端軸承到螺母間距離 (容許軸向載荷 ) kL ＝ 2021mm 設(shè)計(jì)后絲杠總長 L ＝ 2200mm 最大行程 （有效行程） ＝uL 2021mm 工作臺(tái)最高移動(dòng)速度 maxV ＝ 18（ m/min） 壽命定為 hL ＝ 24000工作小時(shí)。 )/脈沖 ]后，則可用下式來計(jì)算該軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比 ?? PbLi 360 0? = 123 ???? =1 (41) 其中， b? 為步進(jìn)電機(jī)的步距角 b? ＝ ?3 ， 0L 為滾珠絲杠導(dǎo)程 0L ＝ 12mm， p? 為系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 p? ＝ 。 236MMmt ?＝ 4 33mt ??? －－＝ 選擇電機(jī) 110 BYG2502 滿足此條件，電機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)正常工作時(shí)負(fù)載慣量 tJ ＝ mkg?? ? ，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mM ＝ 。n電機(jī)所需達(dá)到的轉(zhuǎn)速（ r/min） ， T電機(jī)升速時(shí)間 為 1（ s） 。 壽命 時(shí)間60nL2 LL m a xu eh ???＝ 1023818 3??? ?＝ ＝ 41350(h)? 5(年 ) 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 33 電機(jī)的選型及計(jì)算 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的選擇 (1)脈沖當(dāng)量、步距角的確定及傳動(dòng)比的計(jì)算 脈沖當(dāng)量： 一個(gè)脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離 ?P =步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 ?b ＝ /脈沖 ，其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S=00360 =200 p/r 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比 i ?i sL? = 10? =1 (2)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 tJ 的計(jì)算 1． 滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js Js= 43440 )0 3 ( ????????lpd? 2．聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量LJ 在下表中選出聯(lián)軸器的型號(hào)為 ： LK5－ C68－ 1930 34 其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 LJ ＝ mkg?? ? 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 35 36 3． 工作臺(tái)及機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 wJ 3220 )( 1 7 6)L(J ????? ??gww 式中： w 為工作臺(tái)及機(jī)械手重量。簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點(diǎn)接觸時(shí)大大提高，滾動(dòng)摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。動(dòng)摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動(dòng)摩擦阻力，從而獲得：能實(shí)現(xiàn)無間隙運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)剛度。適應(yīng)高速直線運(yùn)動(dòng)，其瞬時(shí)速度比滑動(dòng)導(dǎo)軌提高約 10 倍。驅(qū)動(dòng)功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。 30 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 31 直線導(dǎo)軌副型號(hào) 結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。 (3)臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 臨界轉(zhuǎn)速 ： 72112L 10Ldn ???＝ 72 ??＝ ＝ 3712r/min 式中： 1d 為絲桿軸底徑， 2? 為安裝系數(shù)。 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 28 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 29 滾珠絲杠 的校核 (1)絲桿剛度及其 彈性變形量 2kw0s )L (165 －??R 2)8 0 0 4 . 7 67 0 (1 6 5 ??? － ＝ 211N/ m? s1RF ??? 2111332? ? m? 21? 定位精度（即 ） 式中： sR 為絲桿剛度， wD 為球徑， ? 為彈性變形量。 得到絲桿底徑 ? 。 臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 的關(guān)系為 ： Ln ? 其中 Ln 為臨界轉(zhuǎn)速， kn 為 允許 工作轉(zhuǎn)速。得絲杠螺紋長度 ≥ 864m。以 ?C 值從 “ FDG 法蘭式雙螺母表” 中查出適合的類型： 公稱直徑： d0=32mm 絲杠底徑： d0= 導(dǎo)程： Pho=10mm 循環(huán)圈數(shù)： 額定動(dòng)載荷為： Ca＝ 25649N 額定靜載荷 ： oaC ＝ 66711 N 螺母總長 sL ＝ 128mm (6)絲桿螺紋長度的計(jì)算： eu1 L2LL ＋＝ ＝ 800＋ 240＝ 880mm 其中 uL 最大行程， eL 為余程（由下表查到）。 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)為 ： 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 磨制絲杠 (右旋 ) 軸承到螺母間距離 (臨界長度 ) nL ＝ 800mm 固定端軸承到螺母間