進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-展示頁(yè)
2025-05-23 03:46本頁(yè)面
【正文】 計(jì)和綜合訓(xùn)練方案的選擇執(zhí)行元件選用功率步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)方案選擇帶有降速齒輪箱的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用拖板導(dǎo)軌；控制系統(tǒng)中微控制器采用微機(jī)并行口，步進(jìn)電機(jī)控制方式采用帶有硬件環(huán)行分配器的現(xiàn)有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在共地的情況下，給該驅(qū)動(dòng)器提供一路進(jìn)給脈沖、另一路高（低）電平方向控制電位即可，另一路使能信號(hào)。常用的微控制器有單片機(jī)、PLC、微機(jī)插卡、微機(jī)并行口、串行口和下位機(jī)等，其中單片機(jī)由于在體積、成本、可靠性和控制指令功能等許多方面的優(yōu)越性，在伺服系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)講，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中都包含有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇主要是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇。在步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間運(yùn)動(dòng)的傳遞有多種方式，可將步進(jìn)電機(jī)與絲杠通過(guò)聯(lián)軸器直接連接，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可獲得較高的速度，但對(duì)步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載能力要求較高；還可以通過(guò)減速器連接絲杠，通過(guò)減速比的選擇配湊脈沖當(dāng)量、扭矩和慣量；當(dāng)電動(dòng)機(jī)與絲杠中心距較大時(shí)，可采用同步齒形帶傳動(dòng)。用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有齒輪齒條和絲杠螺母等。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中可采用步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等作為執(zhí)行元件，其中步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用最為廣泛，一般情況下優(yōu)先選用步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)其負(fù)載能力不夠時(shí)，再考慮選用電液脈沖馬達(dá)等。各種開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)原理上大同小異，其方案設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是在圖11的基礎(chǔ)上選擇和確定各構(gòu)成環(huán)節(jié)的具體實(shí)現(xiàn)方案。一般來(lái)講，開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性不成問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮精度方面的要求，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。所以，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多花時(shí)間、考慮清楚，以減少返工現(xiàn)象。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)非常重要，是對(duì)一部機(jī)器的總體布局和全局的安排。總體設(shè)計(jì)是否合理將對(duì)后面幾步的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，也將影響機(jī)器的尺寸大小、性能、功能和設(shè)計(jì)質(zhì)量。當(dāng)伺服系統(tǒng)的負(fù)載不大、精度要求不高時(shí)，可采用開(kāi)環(huán)控制。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，典型的開(kāi)環(huán)控制位置伺服系統(tǒng)是簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床（本實(shí)驗(yàn)室自制數(shù)控平臺(tái)）及XY數(shù)控工作臺(tái)等，其結(jié)構(gòu)原理如圖11所示。計(jì)算機(jī)或PLC機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件功放電路接口電路 圖11 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖 執(zhí)行元件的選擇選擇執(zhí)行元件時(shí)應(yīng)綜合考慮負(fù)載能力、調(diào)速范圍、運(yùn)行精度、可控性、可靠性及體積、成本等多方面要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)以輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩為主，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則多為直線運(yùn)動(dòng)。前者可獲得較大的傳動(dòng)比和較高的傳動(dòng)效率，所能傳遞的力也較大，但高精度的齒輪齒條制造困難，且為消除傳動(dòng)間隙而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，后者因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易而廣泛使用。執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)是伺服系統(tǒng)中的被控對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作的機(jī)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體操作對(duì)象及其特點(diǎn)來(lái)選擇和設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)方案的選擇控制系統(tǒng)方案的選擇包括微控制器、步進(jìn)電機(jī)控制方式、驅(qū)動(dòng)電路等的選擇。步進(jìn)電機(jī)控制方式有硬件環(huán)行分配器控制和軟件環(huán)行分配器控制之分，對(duì)多相電機(jī)還有X相單X拍、X相2*X拍、X相雙X拍和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等控制方式，如三相步進(jìn)電機(jī)有3相單3拍、3相6拍、3相雙3拍和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等控制方式，對(duì)于控制電路有單一電壓控制、高低壓控制、恒流斬波控制、細(xì)分控制等電路。 傳動(dòng)比計(jì)算和步進(jìn)電機(jī)的選擇一．X軸（縱向）：1. 減速器傳動(dòng)比計(jì)算 其中：表示步進(jìn)電機(jī)步距角 p：表示絲杠導(dǎo)程 ：表示脈沖當(dāng)量2. 步進(jìn)電機(jī)所需力矩計(jì)算選擇步進(jìn)電機(jī)應(yīng)按照電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩T電機(jī)所需的最大轉(zhuǎn)矩的原則，首先計(jì)算電機(jī)所需的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 為折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為啟動(dòng)時(shí)的角加速度。：為拖板重力和主切削力引起絲杠上的摩擦力，拖板重量由參數(shù)給定，在計(jì)算縱向力時(shí)（選擇縱向電機(jī)），拖板重量為兩個(gè)拖板的重量之和，在計(jì)算橫向力（選擇橫向電機(jī)）時(shí)，為小拖板重量，剛與剛的摩擦系數(shù)可查資料，~；：在選擇橫向電機(jī)時(shí)，為工作臺(tái)上的最大橫向載荷，通過(guò)給定吃刀抗力得到；在選擇縱向電機(jī)時(shí)，為工作臺(tái)上的最大縱向載荷，通過(guò)給定吃刀抗力得到；：為絲杠螺母副的預(yù)緊力，設(shè)取的1/3~1/5； ：為伺服進(jìn)給系統(tǒng)的總效率，； ：為減速器傳動(dòng)比。圖12 步進(jìn)電機(jī)外形及技術(shù)特點(diǎn)圖13 矩頻特性曲線圖14 外形尺寸二．同理Z軸（橫向）： 一般啟動(dòng)是為空載，于是空載啟動(dòng)時(shí)電機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：在最大外載荷下工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的總
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