電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 0 前言 1 1.傳輸鏈輪的設(shè)計(jì) 3 2.傳輸鏈輪的設(shè)計(jì) 5 3.傳動軸的校核 7 4.比較其他方案 10 5.溫度控制系統(tǒng) 12 6.結(jié)論 20 7.致謝 21 參考文獻(xiàn) 22 附件清單 23 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 1 摘 要 機(jī)械化運(yùn)送越來越廣泛的得到應(yīng)用 ,近年來已成為發(fā)展最迅速的行業(yè)之一在機(jī)械化輸送的領(lǐng)域里 ,鏈條輸送既能實(shí)現(xiàn)垂直 ,水平 ,傾斜 ,彎曲及相互 組合的各種輸送軌跡 ,又能適應(yīng)散裝 ,帶裝等各種類型的物料搬運(yùn) ；既能滿足運(yùn)行平穩(wěn) ,低速輸送和節(jié)拍可控的自動化生產(chǎn)先的工況要求 ,又能在惡劣的環(huán)境里可靠的工作 ,鏈條輸送機(jī)作為性能良好的連續(xù)輸送機(jī) ,它可以不停的在同一方向運(yùn)輸物料 ,裝卸無須停機(jī) ,具有很高的生產(chǎn)率 . 由于鏈條輸送機(jī)供料均勻與運(yùn)行速度穩(wěn)定 ,工作過程中消耗的功率變化不大 ,因而驅(qū)動裝置功率較小 鏈條輸送機(jī)的重要功能元件是輸送鏈 ,而鏈條的結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的 ,所以鏈條輸送機(jī)能適用于眾多的使用環(huán)境和眾多的使用要求 .與帶傳動相比 , 鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準(zhǔn)確的 平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,如果溫度較高 ,在這樣的環(huán)境下如果我們采用帶傳動 ,帶子的壽命會很短 ,而且實(shí)際情況會更糟 ,采用齒輪傳動 ,可能情況也沒什么差別 , 在低速運(yùn)行大中心距的情況下 ,與齒輪傳動相比 ,鏈傳動能吸振與緩和沖擊 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,加工成本低廉 ,安裝精度要求低 . 關(guān)鍵詞 ： 自動化 輸送機(jī) 鏈條 平穩(wěn) 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 2 Abstract Mechanization transit more and more extensive get application, have become in recent years develop the most quick profession one in mechanize transport field in, chain transport can realize vertical, level, incline , bend and make up mutually various transport locus, can again meet bulk, take pack wait for the stock of various types carry ； can satisfy operation steady, transport at low speed may control with metre automation production the late requirement of operating mode, again can in bad environment in reliable work, chain conveyer is performance good continuous conveyer, it need not stop in same one side to transportation stock, load and unload need not stop machine, have very high productivity. Since chain conveyer is let , expects , is even , is steady with traversal speed, the power change that consumed in working process is not large , thus the power of actuating device less prick Jia Lu suddenly make noise signboard sheath Lu earth the structure of chain is ever changing, so chain conveyer can apply to numerous use environment and numerous use ask . compare with , chain transmission with tape transmission have no elasticity slide with hit slippery, can maintain accurate average transmission compare than, transmission size compact, do not need great tensile force, take affect in axle on load also little； bearing capacity big； efficiency is positive drive high , if temperature higher, in such environment take off if we can be the condition of big central distance at low speed short very much with the life of tape transmission and belt, also actual condition can go bad more, adopt , possible condition also sink what difference, in run compare with , chain transmission with positive drive can inhale shake lash with mitigation, structure simple, finished cost cheap, installation precision requirement low. Keyword: Automize Conveyer. Roller chain . Steady 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 3 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 0 前言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展生產(chǎn) ,貿(mào)易 ,儲運(yùn)等各個環(huán)節(jié)中 ,機(jī)械化運(yùn)送越來越廣泛的得到應(yīng)用 .在機(jī)械化輸送的領(lǐng)域里 ,由于鏈條輸送機(jī)的重要功能元件是輸送鏈 ,而鏈條的結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的 ,鏈條輸送既能實(shí)現(xiàn)垂直 ,水平 ,傾斜 ,彎曲及相互組合的各種輸送軌跡 ,又能適應(yīng)散裝 ,帶裝等各種類型的物料搬運(yùn) ；既能滿足運(yùn)行平穩(wěn) ,低速輸送和節(jié)拍可控的自動化生產(chǎn)先的工況要求 ,又能在惡 劣的環(huán)境里可靠的工作 ,鏈條輸送機(jī)作為性能良好的連續(xù)輸送機(jī) ,也包括皮帶輸送機(jī) ,與其他間隙動作的運(yùn)輸機(jī)械相比有以下的優(yōu)點(diǎn) : 1. 可以不停的在同一方向運(yùn)輸物料 ,裝卸無須停機(jī) ,具有很高的生產(chǎn)率 . 2. 由于鏈條輸送機(jī)供料均勻與運(yùn)行速度穩(wěn)定 ,工作過程中消耗的功率變化不大 ,因而驅(qū)動裝置功率較小 3. 由于同樣的原因 ,鏈條輸送機(jī)最大載荷與平均載荷差別叫小 ,因而設(shè)計(jì)時的計(jì)算載荷小。 鏈條輸送機(jī)主要組成部分有以下部件 :原動機(jī) ,驅(qū)動裝置 ,線體 ,張緊裝置 ,電控裝置 . 1. 原動機(jī)是輸送機(jī)的動力來源 ,一般都采用交流電動機(jī) . 2. 驅(qū)動裝置 ,重要是將電機(jī)與輸送 機(jī)的頭軸連接起來 ,實(shí)現(xiàn)的功能有 : 降低速度 , 機(jī)械調(diào)速 , 安全保護(hù) 3. 輸送機(jī)線體是直接實(shí)現(xiàn)輸送功能的關(guān)鍵部件 ,重要有輸送鏈條 ,附件 ,鏈輪 ,頭軸,尾軸 ,軌道 ,支架等部件 線體的設(shè)計(jì)一定要注意輸送鏈條與傳動鏈條的區(qū)別 ,結(jié)構(gòu)上可能相似 ,但功能上有區(qū)分 ,輸送鏈要具備承載物品以及在軌道上運(yùn)行的功能 ,所以正確分析 輸送鏈的受力情況及其力流分布是很重要的 ,設(shè)計(jì)線體時應(yīng)遵循力流路線所經(jīng)過的各零件盡可能等強(qiáng)度的原則 4. 張緊裝置是為了消除應(yīng)鏈條松弛使鏈條輸送機(jī)運(yùn)行時出現(xiàn)跳動 ,振動和異常噪聲等現(xiàn)象本設(shè)計(jì)采用的是短節(jié)距精密滾 子鏈 ,就是滾子鏈 ,它有內(nèi)鏈板 ,外鏈板 ,銷軸 ,套筒 ,滾子等組成 ,外鏈板與銷軸 , 內(nèi)鏈板與套筒采用過盈配合固聯(lián) ；滾子與套筒 ,套筒與銷軸之間采用間隙配合相連 ,內(nèi)聯(lián)板與套筒構(gòu)成的內(nèi)鏈節(jié)和外鏈板與銷軸之間構(gòu)成的外聯(lián)結(jié)相對屈伸時 ,套筒在銷軸上自由轉(zhuǎn)動 .鏈傳動工作時 ,滾子沿鏈輪齒廓滾動 ,為減輕鏈的重量和運(yùn)動是的慣量 ,鏈板均作成 8 字型 . 滾子鏈有三種接頭形式 .當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時 ,接頭處可用開口銷或彈簧鎖片來固定 .當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時 ,采用過度鏈接連接 .過渡鏈節(jié)有單過度鏈節(jié)和雙過度鏈節(jié)兩種 ,電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 4 盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié) ,因?yàn)閺?qiáng)度僅是正常 的 80%左右 . 對于鏈的排數(shù)有單排鏈 ,雙排鏈 ,和多排鏈 ,排數(shù)多承載能力越大 ,但各個力每派排都不均勻 ,所以一般不超過 3 排和四排 ,當(dāng)載荷教大時 ,可采用兩根或兩根以上的雙排或三排鏈 . 滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 ,相連軸中心之間的距離為鏈的節(jié)距 p,它是鏈的基本特征參數(shù) ,是鏈傳動設(shè)計(jì)計(jì)算的基本參數(shù) .節(jié)距越大 ,鏈的各部分的尺寸也相應(yīng)的增大 ,承載能力也越大 ,但重量也相應(yīng)的增加了 ,所以選用滾子鏈的時候 ,要中和考慮 滾子鏈的齒形應(yīng)該是便于加工 ,不易脫鏈 ,保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如的進(jìn)了嚙合和退出嚙合 ,盡量減少嚙合時與鏈節(jié)的沖擊 .由于鏈傳動是非共鋨嚙合傳動 ,常用的齒廓形狀為三圓弧一直線齒形 .,本設(shè)計(jì)就是選用的三圓弧一直線齒形 . 選擇鏈輪的結(jié)構(gòu) :在尺寸較小時可選整體式鋼制造 ,中 ,大尺寸采用孔板式鑄造鏈輪 ,本設(shè)計(jì)按照這里的推薦 在材料方面 ,鏈的材料及其熱處理 ,鏈的制造精度等 ,在很大程度上決定了鏈的使用壽命 ,鏈條各零件由碳鋼或合金鋼作成 ,并經(jīng)過熱處理來提高強(qiáng)度和耐磨性 .而且 ,與大鏈輪相比 ,小鏈輪輪齒嚙合的次數(shù)要多 ,所以對小鏈輪的材料要求更高 對于滾子鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算還要注意滾子鏈傳動的主要失效形式 ,通常情況下是由于鏈條的生效引起的 (1)鏈 的疲勞破壞 ,在閉式鏈傳動中 ,鏈條零件受循環(huán)應(yīng)力作用 ,經(jīng)過一定的喜歡次數(shù) ,鏈板發(fā)生疲勞斷裂 ,滾子 ,套筒發(fā)生疲勞破裂 .在正常的潤滑條件下 ,疲勞破壞是決定鏈傳動能力的重要因素 . (2)鏈條鉸鏈磨損 主要發(fā)生在銷軸與套筒間 .磨損使鏈條總長度伸長 ,鏈的松邊垂度增大 ,導(dǎo)致捏合情況惡化 ,動載荷增大 ,引起振動 ,噪聲 ,發(fā)生跳齒和脫鏈等 .這是開式鏈傳動常見的失效形式之一 . (3)膠合 潤滑不良或轉(zhuǎn)速過高時 ,銷軸與套筒的摩擦表面易發(fā)生膠合 . (4)鏈條過載拉斷 在低速重載的傳動中 ,出現(xiàn)過大載荷 ,使鏈條所受的拉力超過鏈條 的極限拉伸載荷 ,導(dǎo)致鏈條斷裂 . 鏈的極限功率曲線和額定功率曲線 ,鏈傳動在不同的工作條件其失效形式也不同 , 總的說來 ,鏈條輸送機(jī)能適用于眾多的使用環(huán)境和眾多的使用要求 . 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 5 1.傳輸鏈輪的設(shè)計(jì) 由已知條件，工作為平穩(wěn)低速傳動，選擇鏈輪材料，選用 45 鋼，齒面硬高 40-50HRC，無劇烈沖擊振動，要求耐磨性和高強(qiáng)度。 1 選擇鏈輪齒數(shù) 由表查得當(dāng) i=1 時，選 Z1=Z2=21 2 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 pd 1）工程系數(shù) KA，表 6-5查得 KA=1.0 2）齒數(shù)系數(shù) KZ，表 6-6查得 KZ=1.34 3）排數(shù)系數(shù) Km，表 6-7 查得 Km=1.0 設(shè)計(jì)功率 3 確定鏈條節(jié)數(shù) P 圖 6-13，選鏈號 16A，節(jié)距 P=25.40mm 4 鏈節(jié)數(shù) 驗(yàn)算鏈輪轉(zhuǎn)速 由于中心距較長，必須采用襯以軟鋼托板支撐配置和鏈輪張緊裝置。 對于低速鏈傳動，失效形式主要為過載拉斷，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計(jì)算 F lim 單排鏈最小抗拉載荷，表 6-1查得 55600N Ft 有效圓周力 F 壓軸力 kmK pkPmZAd 21.0134.1 128.04 m in/2214.251000/601100060111rnsmpznv4 9 4214.25 6 0 0 0222 210 zzpaL d3.415.16021.01 0 0 0 5 5 6 0 0l i m SFK FksAm 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 6 滿足靜強(qiáng)度校核 良好的潤滑有利于減少磨損，降低摩擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用壽命和提高傳動能力，所以鏈傳動中應(yīng)充分注意潤滑劑和潤滑方式的選擇，潤 滑時，應(yīng)設(shè)法將油注入鏈活動鉸鏈的縫隙中，并均勻分布于鏈寬，由于鉸鏈位于松邊是承壓面上比壓較小，油易進(jìn)入，所在以在松邊供油，供油量選為 8 滴 /分。 則所選鏈輪為 45 鋼，分度圓直殼為 170.5mm 齒頂圓直徑為 182.2mm 齒根圓直徑為 154.62 鏈輪節(jié)距為 25.40mm 配用鏈條的滾子外徑 15.88mm 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 7 2、減速鏈傳動的設(shè)計(jì) 由工作軸輸入功率 P 為 0.28kw 1、 選擇電動機(jī) （ 1）選擇電動機(jī)類型 按已知條件，選用低速電機(jī)為 YZ 系列齒輪減速低速電動機(jī) （ 2）確定電動機(jī)功率 其中 w為考慮帶輪與軸承的效率，取 w=0.94 電機(jī)輸出功率 其中滾動軸承效率 yw=0.995， 鏈輪效率 y=0.96 由載荷平穩(wěn)，電機(jī)額定功率 Pm要略大于 PO 由表查得電機(jī)額定功率為 0.4kw （ 3）、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 鏈輪軸為工作軸，轉(zhuǎn)速為 2r/min 電機(jī)由額定功率選得 轉(zhuǎn)速 n=5r/mn 扭距為 688N.M 軸徑為 40mm 2、 計(jì)算傳動比 3、由 P=0.384kw 得計(jì)算功率 kwpPmw 3.094.028.0 kwpP wo 3.09 9 5.096.0 28.0 2 kwPi3 8 4.096.04.05.225kwkmk p k APzd 24.0134.113 8 4.0 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 8 選小鏈輪 Z1=17，則大鏈輪齒數(shù) Z2=17 2.5=42.5 取 Z2=43 由功率與轉(zhuǎn)速查滾子鏈額定 功率曲線選 12A 型號鏈輪則節(jié)距為 19.05mm 4、初定中心距 中心距過小，鏈總長縮短，單位時間每一節(jié)鏈參與嚙合輪數(shù)增多，則鏈壽命降低，但中心距過大，鏈條松邊下垂量大，運(yùn)動時會上下運(yùn)動和拍擊加劇。 75.6 66350 p 5、確定鏈條既數(shù) LP 6、確定實(shí)際中心距 a 則取中心距 a=400mm 實(shí)際鏈傳動應(yīng)保證松邊有一個合適的安裝垂度，所以實(shí)際中心距比計(jì)算中心距小2-5mm 對于此鏈傳動，采用偏心調(diào)節(jié)的張緊方法，同樣為了減少磨損，降低磨擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用 壽命和提高傳動能力，采用潤滑油滴油潤滑。 則大小鏈輪的材料為 45 鋼， 大鏈輪 小鏈輪 分度圓直徑 260mm 103.67mm 齒頂圓直徑 270mm 112mm 1002)21743(75.66605.192174305.1975.66622)2(212212zzapzzpaoLoPmmzzLPzzLpa p402)226(8)30100()30100(405.19)21()2(4222221鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 9 齒根圓直徑 249mm 92mm 鏈輪節(jié)距 19.05mm 配用鏈條的滾子外徑 11.91mm 3對鏈輪軸的校核、 鏈輪軸的校核和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： （ 1）裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。作為傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安裝鏈輪 ,齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 傳動軸 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。 兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。 所以，在設(shè)計(jì)軸時要充分考慮軸的強(qiáng)度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解 （ 2） 軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提 高強(qiáng)度和剛度。 （ 3） 具有良好的工藝性。 （ 4） 便于安裝和調(diào)整。 （ 5） 節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。 軸具體設(shè)計(jì)如下 : 由條件知鏈輪軸主要隨彎矩和扭矩作用 大鏈輪對軸的轉(zhuǎn)矩 鏈輪的圓周力 Ft=1260N 鏈輪軸輸出功率 p=0.28kw 轉(zhuǎn)帶為 n=2r/min 1、選擇軸的材料及熱處理 由于傳遞功率不大，選擇常用材料 45鋼，調(diào)后處理 2、初始直徑 mNnwpwTw .1 3 37228.09 5 009 5 50 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 10 由條件知安裝牽引鏈輪處僅受扭矩作用，取 C=106 則 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）各軸段直徑的確定 從大鏈輪開始，直徑到 55mm，右邊用軸肩固定，由表 10-3中軸肩 高度h=(0.07-0.1)d,取 d=60mm 為軸段（ 2）直徑，軸段 3直徑上安裝軸承其直徑要便于安裝軸承，又要符合軸承內(nèi)徑系列，取 d3=65mm，通常同一根軸上兩上軸承到同型號為213，則 d7=65mm,軸段（ 4）上安裝鏈輪為便于安裝， d4應(yīng)略大于 d3取 d4=70mm,則，同樣 d6=70mm,則中間一部分同由 5 取為 75mm （ 2）各軸段長度的確定 由大鏈輪寬得 L1=85mm 傳輸鏈輪寬為 100mm，而軸承安裝處寬度為 L3=45 L7=23 傳輸鏈輪中心距 200mm，具體確定由軸上零件上零件配合長度確 定。于是得到軸的支點(diǎn)和軸上受力點(diǎn)間的跨距 L1=113.5mm, L2=83mm, L3=300mm （ 3） 軸上零件的周向固定 軸與軸承內(nèi)圈的配合選用 K6,鏈輪與軸的配 合選用 H7/n6,鏈輪與軸采用 A型普通平鍵 ,分別為 16x10mm GB1096-1979 和 20x12mm GB1096-1979 （ 4） 軸上倒角及圓角 為保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩端面，由軸承手冊推薦，取軸肩圓角半徑為 2mm,為方便加工，其他圓角半徑均為 2mm，由標(biāo)準(zhǔn) GB6403.4-1986,軸左右倒角均為 1 450 4.軸的受力分析 由于軸僅受彎距和扭距作用，判斷危險(xiǎn)截面，圖中顯然左側(cè)同樣零件位置處，二者有相同的截面尺寸和應(yīng)力集中狀態(tài)，但后者載荷較小，故不與考慮，由尺寸考察判定打鏈輪處為危險(xiǎn)截面 Ma=1260 (113.5+83) =247590Nmm Mb=1260 (113.5+83+300)=625590Nmm M= 22 MbMa =0.67 106 N.mm 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 33 55228.01 0 6m i n mmnpcd 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 11 由表 10-1， 6.0100600101bbbM P aM P aW=0.1d3 -552 )955(916551.02 )(232 d tdbt=13867mm3 481 3 8 6 7)13376.0()1067.0()( 2622M P aWTMe 經(jīng)校核彎扭合成強(qiáng)度是足 夠的 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 12 4.比較其他方案 帶傳動是機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用較多的傳動結(jié)裝置之一 .相比較而言 ,帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單 ,傳動平穩(wěn) ,緩沖吸振及過載打滑來保護(hù)其他零件等優(yōu)點(diǎn) ,缺點(diǎn)就是傳動比不穩(wěn)定 ,效率低 ,外形尺寸較大 ,而且?guī)У膲勖^短 有已知條件得 ,電動機(jī)的額定功率為 0.4KW,轉(zhuǎn)速 n=5r/min,傳動比i=2.5 1. 確定計(jì)算功率 Pca 查表 5-9的工作情況系數(shù) KA=1.1 則 Pca=KA P=1.1 0.4=0.44KW 2. 選 V 帶的型號 ,由圖 5-12a,選 A 型 V帶 3. 確定帶輪直徑 dd1,dd2 由圖 5-12a,及表 5-3取小帶輪直徑 dd1=100mm 則大帶輪直徑為 dd2=i dd1=2.5 100=250mm 4. 確定中心距 a0 和帶長 ld 1初選 a0 0.7 (100+25 ) 0a2 (100+250) 2求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 lo 0l021212 4 )()( adddd dddd =24004 2)100250()250100(2400 =1362mm 由圖 5-7 取帶的基準(zhǔn)長度dl=1400mm 3 計(jì)算中心距 2 136214004002 00 llaa d=419mm 4 驗(yàn)算帶輪包角 12015860419 1002501801 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 13 包角1合適 5 確定帶的根數(shù) z lkkppP c aZ )/ ( 00=0.44/(0.12+0.03) 0.95 1.11=2.7 6 .計(jì)算單根帶初拉力 F0 F0=500vzPvzCa(k52。 -1)+qv2 =1400N 在本設(shè)計(jì)中計(jì)算上帶傳動與鏈傳動感覺沒什么差別 ,但相比之下 ,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準(zhǔn)確的平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載 荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,關(guān)鍵一點(diǎn)就是這里的溫度達(dá)到 200 度以上 ,溫度較高 ,在這樣的環(huán)境下如果我們采用帶傳動 ,帶子的壽命會很短 ,而且實(shí)際情況會更糟 ,試想如果我們采用了齒輪傳動 ,可能情況也沒什么差別 ,關(guān)鍵是這里的實(shí)際條件 ,低速運(yùn)行 ,與齒輪傳動相比 ,鏈傳動能吸振與緩和沖擊 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,加工成本低廉 ,安裝精度要求低 ,對本設(shè)計(jì)中的大中心距和低速運(yùn)行 ,在惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行 . 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 14 5.溫度控制系統(tǒng) 5.1 DDC 系統(tǒng)的組成及工作原理 采用單片機(jī)取代常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器，通過直接數(shù)字控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)構(gòu)成來實(shí)現(xiàn) 對電阻爐的溫度調(diào)節(jié)。 爐溫 DDC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。 圖中，熱電偶用來檢測爐溫，將電阻爐中的溫度轉(zhuǎn)變成毫狀級的電壓信號，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器接受的是電壓量，所以在溫度變送器的輸出端接入電阻網(wǎng)絡(luò)，把得到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。通過采樣和 A/D 轉(zhuǎn)換，所檢測得到的電壓信號和爐溫給定值的電壓信號都轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微型機(jī)中進(jìn)行比較，其差值即為實(shí)際爐溫和給定爐溫間的偏差。微型機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器對偏差按一定的控制進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大器放大后換成模擬 電壓，經(jīng)功率放大器放大后送到晶閘管調(diào)壓器，觸發(fā)晶閘管并改變其導(dǎo)通角的大小，從而控制電阻爐的加溫電壓，直到調(diào)節(jié)爐溫的作用。 圖中 X-Y記錄儀和電子電位差計(jì)用來記錄和觀測爐溫的變化。 5.2 DDC 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)測定 控制系統(tǒng)分成數(shù)字與模擬兩部分，通過 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換器把兩部分組合成一個數(shù)字、模擬混合系統(tǒng)。數(shù)字部分是微型機(jī)數(shù)字控制器，模擬部分包括除微型機(jī)外的連續(xù)部分的各個環(huán)節(jié)。 與爐子的時間常數(shù)相比，晶閘管調(diào)壓器、溫度變送器、功率放大器等環(huán)節(jié)都可簡化為比例環(huán)節(jié)。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，電阻爐是一個具 有自衡能力的對象，可有一階慣性環(huán)節(jié)和一個延遲環(huán)節(jié)來近似。這樣可得到模擬部他各個環(huán)節(jié)組成的傳遞函數(shù)。 (1) 式中 Kd 放大系數(shù)，是溫度變送器、功率放大器、晶閘管調(diào)壓器以及電阻爐的比例系數(shù)的乘積； Td 電阻爐的時間常數(shù)； 電阻爐的滯后時間。 微型機(jī)不接入控制回路時，系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，用飛升曲線法測得式（ 1）中各系數(shù)的近值如下： Td=680s, =30s, Kd=1.16 sesTKsGcdd 1)(鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 15 D/A 轉(zhuǎn)換器劃歸為保持器范圍，系統(tǒng)中采和零階保持器，其傳遞函數(shù)為 T 為采樣周期。 設(shè)數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為 D（ z），圖 2所示為系統(tǒng)的方框圖 爐溫 DDC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)歸結(jié)為求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù) D（ z）。下面求取由微型機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制器差分方程形式。 由泰勒一階近似式可得到 故系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可寫成 （ 2） 在爐溫系統(tǒng)中，滿足 Td ,故式（ 2）是個兩時間常數(shù)相差較大的二階環(huán)節(jié) ,根據(jù)二階工程設(shè)計(jì)法，需用比例積分調(diào)節(jié)器來校正系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)器 的傳遞函數(shù)為 （ 3） 若用式（ 3）中的 1抵消式（ 2）中 Td，即選擇 1=Td，再比較 0 與 D（ s） Gc(s)的系數(shù)，求得 Ti=2Kd，最后得到調(diào)節(jié)器的形式 (4) 式中 前面已求得比例積分調(diào)節(jié)器的脈沖傳遞函數(shù)形式為 對應(yīng)的差分方程為 u(k)=u(k-1)+ 0e(k)= 1e(k-1) 式中 sesHs 1)(se s 1 1)1)(1()( ssT KsGc d d Tis ssD 11)( )11(21)(1 Spdd Tksk sTsD ddd TTkTKp 1,2 11101)( z zaazDPpKTTK110 )1(電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 16 u(k) 數(shù)字控制器的輸出 e(k) 數(shù)字控制器的輸入 數(shù)字控制器中有積分項(xiàng)，在處理積分項(xiàng)時必須防止積分整最化誤差和積分飽和給控制系統(tǒng)帶來的影響。 5.3、單片機(jī)組成的系統(tǒng)硬件 由單片微機(jī)算機(jī)組成數(shù)字控制器，實(shí)現(xiàn)單回路溫度調(diào)節(jié)，單片機(jī)組成的 DDC 系統(tǒng)硬件電路如圖 3 所示，選用的是 Intel MCS-48 系列的單片機(jī) 8035。 （一）外部程序存貯器擴(kuò)展 8035 單片機(jī)片內(nèi)不帶程序存貯器，必須在片外擴(kuò)展 EPROM，用來存放數(shù)字控制器的算法程序、常數(shù)以及其它程序。 需要 外接振蕩頻率源，單片機(jī) 8035 才能工作。將其 XTAL1 和 XTAL2 引腳接外部晶體振蕩器。 8035 單片機(jī)的 EA 引腳接 +5V 電源，其 CPU 直接從外部了程序存貯器中取指令或常數(shù)。但程序存貯器不能直接與 8035 單片機(jī)的總線相連。這是因?yàn)?，單片機(jī)中沒有截然分開的地址線和數(shù)據(jù)線，而是由雙向口總線分時傳送地址和數(shù)據(jù)。單片機(jī)的 ALE=1 時，為地址有效。利用 ALE 的下降沿把單片機(jī)發(fā)出的地址鎖存到 74LS373鎖存器中。接著 8035 單片機(jī)利用程序存貯器選通信號 ，使程序存貯器（ 2716）的片選端 有效，選通外部 程序存貯器，把其中的程序或常數(shù)取到總線上，同時8035 的總線變?yōu)檩斎敕绞健?（二）輸入通道 1、 A/D 轉(zhuǎn)換器（ ADC0809）護(hù)展， 8035 片內(nèi)不帶 A/D 轉(zhuǎn)換器件，用于閉環(huán)反饋控制時，必須擴(kuò)展 A/D 轉(zhuǎn)換器。如圖 5-3 所示， ADC0809 芯片的地址鎖存允許信號 ALE，由 8035 的寫信號 和 74LS373 鎖存的低位地址線 8Q 或非后經(jīng) 74LS04 反相產(chǎn)生，因 ADC0809 的 ALE 是在脈沖上升沿鎖存通道地址，而單片機(jī)的 的脈沖的下降沿有效。信號 ALE 有效時，把地址線 A、 B、 C 上的 DB0-DB2狀 態(tài)寫入 ADC0809 的地址鎖存器中，作為通道選擇信號。表 1是通道號與地址線 A、 B、 C 狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。 ST ART 信號直接由 和 A0經(jīng)“或非”后產(chǎn)生，作為 ADC0809 起動 A/D 轉(zhuǎn)換的信號。 ST ART 的上升沿將逐次比較寄存器清零，為逐次比較作準(zhǔn)備。其下降沿使逐次比較開始。轉(zhuǎn)換期間 EOC 信號變成低電平，經(jīng) 8 個時鐘周期后轉(zhuǎn)換結(jié)束，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量存入。 PSENCSWRWRCS鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 17 表一 地址譯碼與通道號對應(yīng)表 通道號 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 0 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 ADC0809 內(nèi)部三態(tài)鎖存器中，并且 EOC 變?yōu)楦唠娖健纹瑱C(jī)經(jīng) T0端檢測到高電平后得知 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以取走轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。 2、 A/D 轉(zhuǎn)換器的調(diào)試 根據(jù)圖 3編寫如下調(diào)試 A/D 的程序。定義 ADC0809 的設(shè)備號為 FEH，因?yàn)楫?dāng) 74LS373 鎖存的地址 A0=0時 ， ADC0809 芯片才可能被選中。另外，在程序中當(dāng) ABC=000 時選通 IN0 通道。 單片機(jī) 復(fù)位時，從 000 單元執(zhí)行一條跳轉(zhuǎn)指令，指向應(yīng)用程序的首地址。 當(dāng)執(zhí)行MOVXR0， A 指令時， A0為低電平，單片機(jī)的 信號有效， 與 A0“或非” 后產(chǎn)生 START，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。同時該正脈沖經(jīng)非門反相后送入 ADC0809 的 ALE，在其上升沿時鎖存通道號地址 00H。從 IN0 端輸入的模擬量經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢后，產(chǎn)生 EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)執(zhí)行指令 MOVX A， R0時， A0為低電平，產(chǎn)生信號 ，為 ADC0809 芯片形成 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出 允許信號 OE。此時 ADC0809 的三態(tài)輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)送到總線上。由單片機(jī)讀入并存入 R5中。 用同樣程序可調(diào)試輸入通道 IN 及其它通道。 3、爐溫給定值輸入通道 選擇 IN0 為爐溫給定值輸入通道。用外部給定擬信號的方式設(shè)置給定值。這種外部給定的方式要求給定電壓穩(wěn)定。因?yàn)榻o定電壓的波動會引起WR WRWD電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 18 爐溫的波動。通過實(shí)驗(yàn)的方法建立電壓與溫度的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)操作者旋動電位器的動端給定某一電壓值時，就給出了爐內(nèi)溫度應(yīng)穩(wěn)定的值。 除了外部給定模擬電壓外，還有一種內(nèi)部給定的方式。在內(nèi)存設(shè)定一個單元存放給定值對應(yīng)的數(shù)字量，這種給定 方式不需占用任何輸入通道，也不受外部電源波動的影響。 4、反饋量輸入通道 選擇 IN1 作反饋量輸入通道。在反饋通道中，采用鎳鉻 -考銅熱電偶作為檢測元件。它將 0-600溫度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電勢。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢是很微弱的電信號，與溫度成非線性關(guān)系，必須經(jīng)過非線處理，放大到一定值后供 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這里選用的放大裝置是標(biāo)準(zhǔn)的 DDZ-型溫度變送器。 （三）輸出通道 輸出通道包括 D/A 轉(zhuǎn)換接口片 0832 和功率放大電路兩部分。 1、 D/A 轉(zhuǎn)換器（ DAC0832）的護(hù)展 利用 8035 單片機(jī)的 P1 端口擴(kuò)展 D/A 轉(zhuǎn)換器。把 DAC0832 的 8 位數(shù)據(jù)線直接接到 8035 的 P1口上，數(shù)據(jù)從 P1 口輸出到 D/A 轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成模擬量。 DAC0832 由一個 8位輸入寄存器，一個 8位 DAC 寄存器和一個 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器三部人組成。當(dāng) 、 、 和 均接地， ILE 保持高度電平時，兩個寄存器接成直通式， D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出隨著 P1 端口上的數(shù)據(jù)變化。單片機(jī)只需執(zhí)行一條輸出指令 OUTLP1， A就可將累加 A 中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成模擬電壓。 2、放大電路 在 DAC0832 與晶閘管調(diào)壓器之間需加放大電路，以便將數(shù)字控制器輸出的電壓 值放大。在輸出通道中采用的是 LM747CN，這是一片兩級放大器。放大器的輸出端接到晶曾管調(diào)壓器中，改變晶曾管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)電阻爐的加熱電壓。 3、輸入、輸出通道的聯(lián)合調(diào)試 將 IN0 端接入電壓可變的電源（ 0-5V）中。在運(yùn)算放大器 LM747CN 的輸出端接入電壓表，當(dāng)執(zhí)行以下程序并改變 IN0 端電壓時，輸出端電壓表的讀數(shù)將隨著改變。 地址單元 目標(biāo)代碼 原程序 說明 000 0410 JMP 010 010 B8FE L0: MOV R0， #FEH ；定義 A/D芯片設(shè)備號 012 2300 MOV A， #OOH； 選通 IN0 通道 014 90 MOVX R0,A 起動轉(zhuǎn)換 015 00 L1: NOP 016 2615 JNTO L1 018 80 MOVX A,R0 ； 轉(zhuǎn)換完，取數(shù)據(jù) 21 WRWRCS XFER鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 19 019 3 9 OUTL P1 ,A ； D/A 轉(zhuǎn)換 01A 0410 JMP LO 5.4、 DDC 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)組成的 DDC 系統(tǒng)，其軟件包括主程序、定時中斷程序、數(shù)字控制器算法程序、乘法子程序， A/D 轉(zhuǎn)換及采樣程序、數(shù)字濾波程序以及輸出值處理程序等。 （一）數(shù)字控制器算法程序 由式（一）得到爐溫 DDC 中數(shù)字控制器的差分議程。為防止積分整量化誤差和積分飽和給系統(tǒng)帶來的影響，必須對式（ 5）進(jìn)行改寫 （ 6） 式中 （ 7） 式 6 就是積分分離的比例積分形式的數(shù)字控制器表示式。顯然，作乘法仍是數(shù)字控制器的關(guān)鍵程序。單片機(jī) 8035 的指令系統(tǒng)中，沒有作乘法的指令，必須用程序?qū)崿F(xiàn)帶符號數(shù)的乘法運(yùn)算。 1、 多字節(jié)無符號數(shù)乘法，在多字節(jié)無符號數(shù)乘法中，乘數(shù)和被乘數(shù)可任意指定字節(jié)長度，以滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)的要求。所使用的算法是：把乘數(shù)左移一位進(jìn)入進(jìn)位位 C，如果 C=1，把部分積輥上被乘數(shù)；部分積左移一位相當(dāng) 于作乘 2運(yùn)算。無符號乘數(shù)和被乘數(shù)相乘的子程序框圖如圖 4 所示。 下面是無符號多字了乘法子程序。程序中，用 R0 指向乘數(shù)的首地址（從高位字節(jié)開始），用 R1 指向被乘數(shù)的首地址（從高位字節(jié)開始）， R2 用于對字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)。 在數(shù)字控制器算法程序中，偏差和系數(shù)各選用兩個字節(jié)作乘法就能滿足精度要求。 2、多字節(jié)有符號數(shù)乘法 在多字節(jié)無符號數(shù)乘法的基礎(chǔ)上加進(jìn)符號處理有符號數(shù)的處理，就可編出多字節(jié)有符號數(shù)乘法的程序。采用的方法是：以補(bǔ)碼形式存放乘數(shù)和被乘數(shù)，先運(yùn)算它們的符號、保存符號運(yùn)算的結(jié)果；把乘數(shù)和被乘數(shù)化在原碼，作無符號數(shù) 乘法；最后把乘積再轉(zhuǎn)換成被碼。圖 5 是多字節(jié)有符號數(shù)乘法子程序的框圖，11010)()1()()1()(TTkkkkekekekukuppp電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 20 圖 6 是乘數(shù)、被乘數(shù)化成原碼的框圖。 5多字節(jié)有符號數(shù)乘法框圖 6乘數(shù)、被乘數(shù)化原碼框圖 程序中，用 R0指向被乘數(shù)地址單元的高位字節(jié)， R1指向乘數(shù)的高位字節(jié)， R2用于字節(jié)計(jì)數(shù)。單片機(jī)中是用固定的片內(nèi) RAM 單元作為寄存器使用的，稱為工作寄存器。8035 單片機(jī)共用兩組工作寄存器； 0組工作寄存器 R0-R7， 1組工作寄存器 R0 -R7 。程序中使用這兩組寄存器的指令都是一樣的。為了說明正在使用 0 組工作寄存器，在程序中用 SEL RB0 指令選組，這 時就可知使用的是 R0-R7工作寄存器；如果用 SEI RB1指令選組，就認(rèn)為使用的是 R0 -R7 工作寄存器。在下面程序中，由于使用的工作寄存器較多，所以頻繁地用 SEL RB0 或 SEL RB1 指令選組。 以上介紹的是通用的多字節(jié)有符號乘法程序。在數(shù)字控制器乘法中，只需偏差作有符號數(shù)處理，因?yàn)閿?shù)字控制器的系數(shù)是不會為負(fù)數(shù)的。但由于 8035 單片機(jī)中沒有減法指令，可以把工 6中作減法變成作加法，而把正的系數(shù) 1作（ - 1）處理，再調(diào)用上述有符號數(shù)乘法了程序運(yùn)算。數(shù)字控制器的算法程序化成作三次乘法、三次加法的運(yùn)算。 （ 二）定時中斷程序 8035 單片機(jī)有兩種方法可產(chǎn)生中斷。一種是外部中斷：在單片機(jī)的 引腳上加一低輸入可產(chǎn)生外部中斷。其中斷矢量為 003 單元，即中斷產(chǎn)生時，程序轉(zhuǎn)到 003單元執(zhí)行，這時可在 003 單元中放一跳轉(zhuǎn)指令，指向中斷服務(wù)程序的入口地址。另一種是利用單片機(jī)的定時 /計(jì)數(shù)器，當(dāng)定時 /計(jì)數(shù)器發(fā)生計(jì)數(shù)益出時，產(chǎn)生中斷。定時 /計(jì)數(shù)器的中斷矢量為 007 單元。 爐溫 DDC 系統(tǒng)中的采樣周期選擇為 5s，利用中斷控制采樣周期的時間。若用方法一產(chǎn)生中斷?？稍?端外接一振蕩周期為 5s 的振蕩器。在本系統(tǒng)中，利用定時 /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷。方法如下：根據(jù) 8035 單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)，定時時間由下式求出： 定時時間 =（ 1/參考頻率） 15 32（計(jì)數(shù)常數(shù)） 設(shè)系統(tǒng)接入 6MHz 參考頻率，若要產(chǎn)生 5S的定時時間，由式 8 可求得計(jì)數(shù)常數(shù)為62500，但 8035 單片的定時 /計(jì)數(shù)器是 8位的，最多能置常數(shù) 255，即最大定時時間20.4ms。若選擇 20ms產(chǎn)生一次中斷，由式 8 求得對應(yīng)的計(jì)數(shù)常數(shù)為 250.5s 定時，須經(jīng) 250 次中斷。由單片機(jī)的結(jié)構(gòu)知， 8035 的定時 /計(jì)數(shù)器是加一計(jì)數(shù)器，送入計(jì)數(shù)器的預(yù)置值是計(jì)數(shù)常數(shù)的被碼。 （ 250） 10=0FAH，其補(bǔ)碼為 06H，這就是產(chǎn)生 20ms 定時時實(shí)際送入計(jì)數(shù)器的時間常數(shù)。 INTINT3215 參考頻率定時時間計(jì)數(shù)常數(shù)鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計(jì)說明書 21 （三）防積分飽和及輸出值限幅 爐溫 DDC 系統(tǒng)剛投入運(yùn)行時，偏差較大，而且系統(tǒng)的時間的常數(shù)較大，不可能在幾個采樣周期內(nèi)消除偏差，這時積分作用累積很快，可能使系統(tǒng)達(dá)到飽和的程度。為防止積分飽和，暫不投入積分作用，數(shù)字控制器為純比例形式。系統(tǒng)運(yùn)行一段時間，偏差減小到積分界限時，再投入積分作用，用這種方法可避免出現(xiàn)積分飽和。 在爐溫系統(tǒng)中，數(shù)字控制器計(jì)算的值，往往會大于 D/A 轉(zhuǎn)換器（比如 8位）所能轉(zhuǎn)換的值，從而使輸出值在一段時間內(nèi)都維持為最大。 這也是一種飽和現(xiàn)象，這是應(yīng)將數(shù)字控制器計(jì)算值按一定比例縮小，用模擬部分的放大器增益來補(bǔ)償。 5.5、數(shù)字控制器的參數(shù)整定及系統(tǒng)的調(diào)試 選擇數(shù)字控制器的參數(shù)有兩種方法驪種是按二階工程設(shè)計(jì)法得到模擬調(diào)節(jié)器，從中得到 采樣周期 T 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。另一種是由工程速定法選擇數(shù)字控制器的參數(shù)，例如用擴(kuò)充禹應(yīng)曲線法速定 T、 Kp和 T1。但不管用哪種方法得到數(shù)字控制器的參數(shù)，直接使用時控制的效果不一定很好。必須結(jié)合實(shí)際調(diào)試來選擇數(shù)字控制器的參數(shù)。所謂調(diào)試，就是按照公式計(jì)算一組 T、 KP、 T1的值，代入式（ 5-30）求 得一組 0 、 1 ，并送入微型機(jī)中，然后運(yùn)行爐溫控制 DDC 系統(tǒng)的主程序，觀察控制效果，如果效果不好，對 0 、 1 的值作部分的修改，一直調(diào)試到滿意的控制效果為止。設(shè)計(jì)過程中，先按比例調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)行，比例系數(shù)由小到在地改變；然后加入積分調(diào)節(jié)規(guī)律，積分時間常數(shù)由大到小地改變。 dddTTKTKP12 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 22 6 結(jié)論 在本設(shè)計(jì)中通過帶傳動與鏈傳動的比較 ,受力相差不大 ,但相比之下 ,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑 ,能保持準(zhǔn)確的平均傳動比 ,傳動尺寸比較緊湊 ,不需要很大的張緊力 ,作用在軸上的載荷也小 ；承載能力大 ；效率高 ,關(guān)鍵一 點(diǎn)就是這里的溫度達(dá)到 200