拉伸試驗機數(shù)控改造驅動電路的設計說明書.doc

目錄摘要.2第一章概述.31.1拉伸試驗機的應用.31.2拉伸試驗機采集系統(tǒng)的特點與要求.4第二章機械總體設計.52.1.方案選擇.52.2結構總體設計.72.3參數(shù)的確定.82.4電機的選擇.9第三章機械部分的設計計算.103.1絲杠的選擇.103.2聯(lián)軸器的選擇機電液手冊.133.3減速器的選擇.163.4齒輪傳動的設計.173.5同步帶的設計.22第四章控制部分硬件設計.264.1主控制器的CPU的選擇.264.2存儲器擴展電路設計.30（2）地址鎖存器74LS373.30（3）程序存儲器的擴展.304.2.2MCS-51單片機應用系統(tǒng)中的地址譯碼.314.2.3I/O口擴展電路設計.31（1）8155引腳及說明.31（2）工作方式的設定.31（3）狀態(tài)查詢.32（4）定時功能.32（5）8155與8031的連接方法.32（6）8255A可編程外圍并行接口芯片引腳.324.3驅動電路的設計.334.4傳感器的選擇.334.5其它輔助電路的設計.34第五章系統(tǒng)控制軟件的設計.375.1系統(tǒng)軟件設計包含內容.375.2軟件的設計說明及程序清單：.37第六章設計總結.錯誤!未定義書簽。參考書目.40摘要本次畢業(yè)設計的題目是拉伸試驗機系統(tǒng)改造。主要任務是在舊的拉伸試驗機的基礎上進行改造，采用數(shù)字控制方式，進行拉伸試驗，這樣既減少了工作人員的工作量，又可以更加精確的完成試驗目的。由于材料拉力試驗機應用廣泛，經(jīng)過調查研究分析現(xiàn)有產(chǎn)品，決定設計和改造方案。在本次設計中，主要是設計拉伸試驗機系統(tǒng)改造，在這個設計中共分兩個部分設計：一部分是機械部分，另一個是控制部分。在機械設計里，主要設計夾具和絲杠以及傳動部分，其主要要求是保證其精度。在控制部分的設計中，用OMRON系列PLC來控制拉伸實驗機，從而控制絲杠轉角及采集拉力。關鍵詞拉伸試驗機精度絲杠可編程控制器AbstractThesubjectofgraduationdesignisnumericalcontrolmaterialpullexperiment.Thatmainassignmentadoptsnumericalcontrolquomodoistoalteratedandpullexperimentinthefoundationoftraditionalpullexperiment.Itcanbereducedtheamountofworkloadofmissionaryandexperimentcalassignmentisprecisioncompleted.Duetomaterialpullexperiment.large-scaleapply,electrocircuitalysingexistingproductionbyinvestigation,Idrawoutdesignandalteratescheme.Inthedesign,thesystemofpullexperimentalteratebydesign.therearetwopartofdesign:theonepartismachinetheotherispartofdesign.Inthemachinedesign,Iofcontrol,ControlsthestretchtestingaircraftwithOMRONseriesPLC,thuscontrolguidescrewcornerandgatheringpullingforce.KeywordsmaterialpullexperimentprecisionguideProgrammablecontroller第一章概述為了使我們把學到的知識能夠靈活的運用，安排了此次機械工藝課程設計。目的是通過此次設計，能夠為將來的工作打下一個良好的基礎，我們盡力搞好此次設計。但是，由于水平有限，缺乏實際經(jīng)驗，時間有限，知識掌握不夠全面，因此此次設計中難免有許多不足之處，望老師見諒。當然本次設計更得到了李任江老師的悉心指導，還有其他老師同學的幫助，才的以順利完成設計，在此對大家表示感謝！由于材料拉力試驗機應用比較廣泛，所以應該大量比較和分析現(xiàn)有產(chǎn)品，綜合后，決定設計和改造方案。目前應用得試驗機工作力在100KN以下的多采用機械傳動。100KN以上的多采用液壓式傳動?，F(xiàn)在本校試驗室有兩臺液壓式萬能試驗機。由于老式液壓材料拉力試驗機的功能和原理都差不多，所以將本校試驗室的材料試驗機作為改造和參考的對象。原機在拉伸（壓縮）材料后能自動畫出金屬試驗數(shù)據(jù)圖。1.1拉伸試驗機的應用在各種材料的產(chǎn)品質量檢驗、生產(chǎn)過程質量控制、材料科學研究及教學試驗中，都必須應用試驗機進行力學性能測試。拉伸試驗機在我國的鋼鐵、建材、冶金、化工等行業(yè)被廣泛應用。目前，估計國內已擁有數(shù)萬臺國產(chǎn)及進口的各類試驗機，大多數(shù)為手工控制、操作，主要用于原材料檢驗、質量監(jiān)督檢驗、質量控制及教學，擔負著材料或產(chǎn)品的常規(guī)力學性能測試。所以，研制一臺適用于設計要求，改造后的機床能自動輸出相應數(shù)據(jù)。同時也為材料用戶的數(shù)據(jù)共享提供一種經(jīng)濟、快捷的途徑和手段，顯得很必要，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。1.2拉伸試驗機采集系統(tǒng)的特點與要求對于本次拉伸試驗機的設計，必須配置電測傳感器，通常有3種：用于測定力值的壓力傳感器或測力傳感器；用于測定式樣變形的變形傳感器；用于測定機器橫梁移動量的位移傳感器。本文采集的主要是拉力數(shù)據(jù)的采集；因此，只使用了拉力傳感器。測試過程中，操作人員可以一邊觀察側一邊用拉力傳感器反映的力值進行數(shù)據(jù)采集和處理測試結果。通過此次系統(tǒng)改造后的試驗機，相對來說，測量精度明顯提高，并能自動記錄被測試材料的最大拉力、鋼材的屈服點參數(shù)等。要求如下：數(shù)字顯示試驗里及峰值等，示值精度為并能方便驗定；實時記錄曲線；具有抗拉強度的峰值自動保存功能；具有屈服強度等參數(shù)自動判斷功能；系統(tǒng)適合于長期連續(xù)運行；測試數(shù)據(jù)及相關數(shù)據(jù)機內掉電保存，以備查用；可單獨使用，也可與上位聯(lián)機使用。第二章機械總體設計2.1.方案選擇方案的選擇是為了更好的對拉伸實驗機系統(tǒng)改造和設計，方案的選擇將直接影響到設計的好壞。對此，我提出三種方案進行對比，以致于選出最好的方案，達到最佳的設計結果。2.1.1方案列舉：方案一：采用齒輪絲杠傳動，電機安裝在底座箱體外面。光電譯碼器圖2.1方案二：采用單絲杠傳動，用電機直接驅動。應變片圖2.2方案三：采用同步齒形帶傳動，動力源為直流伺服電機，由于它的低速性不好，所以要加減速裝置。光電譯碼器拉力傳感器圖各方案總體分析方案一：優(yōu)點是兩絲杠旋向相反，可消除扭轉力的副作用，但左旋絲杠的加工困難造價較高。又由于減速部分采用多級齒輪傳動，使得成本增加。為了安裝方便放在下邊的旋轉編碼器應改在上邊，除絲杠外又增加了兩個光杠，使得成本增加，所以不合理。方案二：由于電機只帶動一個絲杠，橫梁還需嚴另一個光杠上下移動。這樣增加了扭轉力矩，相應就要增加電機的功率。造成浪費，而且應變片貼在試樣上，操作不方便且試樣斷裂后對應變片可能有損傷，所以不合理。方案三：為了降低成本，克服液壓系統(tǒng)的缺點，更為了提高系統(tǒng)的操作自動化程度，將系統(tǒng)定為電氣控制，且是機械傳動。此方案克服前兩個方案的缺點，且結構簡單，成本低，所以較合理。工作過程及機械原理如下：由電機帶動一級減速器，再經(jīng)過一級傳動帶帶動兩根絲杠。此處選擇減速器是為了減少設計量。用帶傳動是為了降低成本。保證兩根絲杠同步，傳送帶選用齒形帶。絲杠帶動螺母，落幕固定在橫梁上，從而使橫梁一起運動。橫梁又帶動夾頭。由于上下夾頭間夾著材料試棒，所以一起運動而上夾頭與工件下部不動，因此試棒就被拉斷。在絲杠的頂端裝有光電偏碼器，通過測量絲杠的轉動計算出工件的伸長量，從而使系統(tǒng)達到半閉環(huán)控制，上夾頭端部裝有拉力傳感器，可直接測量作用在工件上的力。2.