鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、目錄摘要 Abstract1引言 3 1.1本設(shè)計(jì)的目的和意義 3 1.2本設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題及完成的主要內(nèi)容 42鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)總體方案及特點(diǎn) 43鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案 54鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)及設(shè)計(jì) 7 4.1.1電機(jī)的選擇 7 4.1.2直流電機(jī)特性 84.1.3判定機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行104.2 傳感器的選擇與布置 114.3材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 154.4電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 154.5 電源支架設(shè)計(jì) 165參考文獻(xiàn) 17附錄一：主控電路原理圖 18附錄二：PWM直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速代碼19摘要本剪片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)以機(jī)電一體化形式出現(xiàn)，它以鋼為支架、鉛蓄電池為電源、直流電機(jī)為驅(qū)動(dòng)

2、、51單片機(jī)為控制核心，加以傳感器及各功能電路共同構(gòu)成。系統(tǒng)由單片機(jī)控制剪切運(yùn)動(dòng)模式，用傳感器識(shí)別物體，用二自由度云臺(tái)及傳感器進(jìn)行掃描定位，用小電機(jī)驅(qū)動(dòng)剪切裝置。關(guān)鍵詞：鏡片剪切、自動(dòng)化、機(jī)械系統(tǒng)AbstractThe intelligent robot finally appears in the form of a machanics. It is base-frame is made of iron. And it takes lead-acid batteries as its power supply, is controled by 51 SCM .It also consists

3、 of tires and various functional circuits. The pattern of its movements is controled by the single-chip microcomputer .It is with two degrees of freedom and far-infrared flame sensors-scanning and positioning the flame, furthermore, driving the fire-extinguished device.Key words: Intelligence, Autom

4、atic, Mechanical System1引言1.1鏡片剪切工作的現(xiàn)狀被鏡片主要應(yīng)用于手機(jī)攝像頭上，需要很高的光潔度，對(duì)磨損程度要求較高。而鏡片生產(chǎn)過(guò)程中，由于塑料模具結(jié)構(gòu)限制無(wú)法避免的產(chǎn)生廢料，而廢料必須去除，且剪切鏡片需要在剪鉗有一定工作溫度。這就需要在去除廢料剪切鏡片的過(guò)程中，既保證效率又要不能磨損破壞鏡片。目前鏡片剪切工作以人工為主。造成工作效率底下，容易磨損鏡片的缺點(diǎn)。且由于剪鉗需要一定的工作溫度，所以人工手工的工作無(wú)法滿足鏡片剪切效率與質(zhì)量的要求。圖-廢料形狀1.2本設(shè)計(jì)的目的和意義自動(dòng)化系統(tǒng)是的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有良好的實(shí)用前景。它主要應(yīng)用在一些不適合或者是不需要人工工作的

5、地方（如精密工廠、生產(chǎn)流水線、自動(dòng)化生產(chǎn)車間、生產(chǎn)車間等），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)和自動(dòng)化工作并及時(shí)調(diào)整工作狀態(tài)。想達(dá)到這些目的，就需要鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：檢測(cè)材料形狀，自動(dòng)匹配工作溫度，自動(dòng)剪切工作等。該課題的主要設(shè)計(jì)目的是完成鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)物的制作，實(shí)現(xiàn)從模型到實(shí)物的跨越。我的主要任務(wù)是完成鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，并結(jié)合鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)上述功能并完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.3本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容原來(lái)本設(shè)計(jì)課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題有智能檢測(cè)、定位、自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度與自動(dòng)剪切等功能模塊設(shè)計(jì)與制作，并綜合機(jī)械系統(tǒng)、硬件電路和軟件程序進(jìn)行整體功能調(diào)試。而這次課程設(shè)

6、計(jì)中主要針對(duì)一體化課程設(shè)計(jì)，因此完成的主要內(nèi)容有：1）工作機(jī)械結(jié)構(gòu)有關(guān)方面的設(shè)計(jì)； 2）電源安裝與固定方案的設(shè)計(jì)；3）傳感器的選擇； 4）底板的材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；5）運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；8）電源支架設(shè)計(jì)及螺栓校核。1.4 鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)的預(yù)期效果鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)以機(jī)電一體化的形式出現(xiàn)，體統(tǒng)在工作過(guò)程中有自動(dòng)檢測(cè)功能，識(shí)別廢料形狀，進(jìn)行精確剪切；并在工作時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)剪鉗的溫度，并將剪切后的鏡片與廢料分離分裝好。其中完成本次課程設(shè)計(jì)的部分為：鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)首要解決的是機(jī)電運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題，即實(shí)現(xiàn)鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)能夠進(jìn)行基本的剪切運(yùn)動(dòng)。 圖-人手工作設(shè)備2鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)控制系統(tǒng)總體方案及特點(diǎn)該

7、鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)硬件部分主要由控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、檢測(cè)模塊開(kāi)啟裝置電機(jī)模塊及報(bào)警模塊組成；其中控制模塊以單片機(jī)為控制核心、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由左右兩個(gè)型號(hào)一樣的直流電機(jī)及其電路組成、檢測(cè)由4個(gè)紅外傳感器及其電路組成。各個(gè)組成部分關(guān)系具有如圖2-1：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊電源模塊大電機(jī)模塊檢測(cè)模塊機(jī)械運(yùn)動(dòng)模塊溫度模塊小電機(jī)模塊圖2-1開(kāi)啟電源后該鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)廢料形狀，按事先設(shè)定好的程序進(jìn)行精確剪切。并自動(dòng)調(diào)控剪鉗的溫度，以適合剪切鏡片的工作要求。再將廢料與鏡片分離。實(shí)現(xiàn)高效率低磨損的工作。3鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案機(jī)械形式方案選擇根據(jù)鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)的基本功能對(duì)總體方案如下：方案1

8、：利用現(xiàn)成物品基本的機(jī)械支架。利用的組裝完整的機(jī)械支架、如玩具內(nèi)的電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。但是一般的說(shuō)來(lái)，具有如下缺點(diǎn)：首先，玩具由于裝配緊湊，使得各種所需傳感器的安裝十分不方便。其次，一般都是機(jī)械部分都是按設(shè)計(jì)好的運(yùn)轉(zhuǎn)自由度，不能方便迅速的實(shí)現(xiàn)90度甚至180度的運(yùn)動(dòng)操作，無(wú)法達(dá)到高精度剪切的要求。再次，玩具的電機(jī)多為小轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)，力矩小，空載轉(zhuǎn)速快，負(fù)載性能差，不易調(diào)速。方案2：自己制作機(jī)械及電路零部件。考慮到該機(jī)械外型及布置的關(guān)系，通過(guò)自己設(shè)計(jì)可以很明顯的知道設(shè)計(jì)的合理性，也可以按照自己設(shè)計(jì)的意愿來(lái)控制機(jī)械體的尺寸，電機(jī)也可以自己按照負(fù)載量和靈敏性來(lái)選擇。但是這個(gè)方案量很大，風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。

9、比較方案1和方案2，可以知道方案1比方案2簡(jiǎn)單，省時(shí)間，但是費(fèi)用較高，靈活性不強(qiáng)，有很大的局限性。綜合兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，決定采用方案2對(duì)自動(dòng)化機(jī)械體進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)。4智能滅火機(jī)器人控制系統(tǒng)方案及設(shè)計(jì)4.1.1電機(jī)的選擇1）直流減速電機(jī)直流減速電機(jī)是以直流電作為電源。直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，體積小，重量輕，裝配簡(jiǎn)單，使用方便。由于其內(nèi)部由高速電動(dòng)機(jī)提供原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速（減速）齒輪組，可以產(chǎn)生大扭力，且通過(guò)脈寬調(diào)制可以較容易控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。一般而言同樣的體積直流電機(jī)可以輸出較大功率，而且直流電機(jī)轉(zhuǎn)速不受電源頻率限制可以制做出高速電機(jī)，速度控制也只要控制電壓即可，較簡(jiǎn)單容易。 2）步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)

10、電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。但是步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300600RPM，另外步進(jìn)電機(jī)一般也不具有過(guò)載能力。 3）伺服電機(jī)一般伺服電機(jī)采用交流電驅(qū)動(dòng)，有電壓和脈沖兩種控制方式。它的控制過(guò)程最精確，也正因此伺服電機(jī)的價(jià)格最高。綜合比較以上3種電機(jī)

11、，雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)、交流電機(jī)那樣在常規(guī)下使用，它的應(yīng)用條件相對(duì)比較復(fù)雜；而伺服電機(jī)大多采用交流電控制，而且價(jià)格昂貴；因此通過(guò)以上對(duì)比我們決定選用直流減速電機(jī)。4.1.2直流電機(jī)的機(jī)械特性分析：直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性:電樞回路中的電壓平衡方程（4-1）U=E+IaRa圖4-1 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性以E=Ken代入上式并略加整理后，得（4-2）再以帶入上式，即可得直流電機(jī)的機(jī)械特性的一般表達(dá)式：（4-3）當(dāng)T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速成為理想空載轉(zhuǎn)速。Ke與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；K 與電機(jī)有關(guān)的常數(shù)，K=9.55 K圖4-2 直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)的固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性

12、固有特性又稱為自然特性，它是指在額定條件下的曲線。當(dāng)，時(shí)，且Ke、Kt、Ra都為常數(shù)，故是一條直線。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)的固有機(jī)械特性如圖4-2所示：改變電樞電壓U時(shí)的人為機(jī)械特性：圖4-3改變電樞電壓U時(shí)的人為機(jī)械特性當(dāng)，改變電樞電壓U（即）時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速要隨U的變化而變化，但轉(zhuǎn)速降不變。所以在不同的電樞電壓U時(shí)，可得一族平行于固有機(jī)械特性曲線的人為機(jī)械特性曲線，如右圖所示。由于電動(dòng)機(jī)絕緣耐壓強(qiáng)度的限制，電樞電壓值只允許在其額定值以下調(diào)節(jié)，所以，不同U值時(shí)的人為機(jī)械特性曲線均在固有機(jī)械特性曲線之下。改變電樞電壓U時(shí)的人為機(jī)械特性曲線如圖4-3所示。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓U時(shí)的調(diào)速特性

13、改變電樞電壓U可得到人為機(jī)械特性（如圖4-3）。然而改變電樞電壓U時(shí)，從圖4-4中可看出，在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，加上不同的電壓UN、U1、U2、U3可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、nb、nc、nd即改變電樞電壓可以達(dá)到調(diào)速的目的。圖4-4 改變電樞電壓U時(shí)的調(diào)速特性現(xiàn)以電壓由U1突然升高至UN為例說(shuō)明其升速的幾點(diǎn)過(guò)程。電壓為U1時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在U1特性的點(diǎn)b,穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為nb，當(dāng)電壓突然上升為UN時(shí)的一瞬間，由于系統(tǒng)機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)速n不能突變，相應(yīng)的反電動(dòng)勢(shì)E=Ken也不能突變，仍為nb和Eb。在不考慮電樞電路的電感時(shí)，電圖4-5 能耗制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性樞電流將隨U的突然上升由突然增至，則電動(dòng)機(jī)的

14、轉(zhuǎn)矩也由突然增至，即在突增的一瞬間，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由U1特性的點(diǎn)過(guò)渡到UN特性的點(diǎn)（實(shí)際上平滑調(diào)節(jié)時(shí)，是不大的）。由于，所以系統(tǒng)開(kāi)始加速，反電動(dòng)勢(shì)也隨轉(zhuǎn)速的上升而增大，電樞電流則逐漸減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)將沿UN特性由點(diǎn)向點(diǎn)移動(dòng)，直到時(shí)又下降到，此時(shí)電動(dòng)機(jī)已工作在一個(gè)新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速na。直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)是與啟動(dòng)相對(duì)的一種工作狀態(tài)，啟動(dòng)是從靜止加速到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，而制動(dòng)則是從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速減速到停止或是限制位能負(fù)載下降速度的一種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在該設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的是反抗性負(fù)載，它只具有慣性能量（動(dòng)能），能耗制動(dòng)的作用是消耗掉傳動(dòng)系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能，使電動(dòng)機(jī)迅速停車，

15、其制動(dòng)過(guò)程如右圖所示。設(shè)電動(dòng)機(jī)原來(lái)運(yùn)行在點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為，剛開(kāi)始制動(dòng)時(shí)不變，但制動(dòng)特性為曲線，工作點(diǎn)由點(diǎn)轉(zhuǎn)到點(diǎn)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩為負(fù)值（因此時(shí)在電動(dòng)勢(shì)的作用下，電樞電流反向），是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下，拖動(dòng)系統(tǒng)減速。電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)沿特性曲線上的箭頭方向變化，隨著轉(zhuǎn)速的下降，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也逐漸減小，直至?xí)r，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降到零，制動(dòng)作用自行結(jié)束。鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)的負(fù)載特性鏡片剪切自動(dòng)化系統(tǒng)電機(jī)負(fù)載特性實(shí)際曲線如圖4-6所示，其負(fù)載特性滿足恒功率型負(fù)載特性。當(dāng)電機(jī)從0開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩最高為Tmax，負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的提高而降低。4.1.3判定機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行比較系統(tǒng)的負(fù)

16、載特性曲線和電機(jī)的機(jī)械特性曲線（圖4-7）可知：圖4-6 系統(tǒng)負(fù)載特性曲線電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線和系統(tǒng)的負(fù)載特性曲線有交點(diǎn)（即拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡點(diǎn)）。轉(zhuǎn)速大于平衡點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，。圖4-7 電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載時(shí)的特性因此該機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的兩個(gè)充分必要條件，因此該機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。綜合比較分析以上內(nèi)容可得直流電機(jī)符合該設(shè)計(jì)要求。4.2傳感器的選擇及布置 1.傳感器的類型1）電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。2）稱重傳感器 稱重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力-電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件

17、。3）電阻應(yīng)變式傳感器 該傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。4）壓阻式傳感器 是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。熱電阻傳感器 熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都

18、由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200+500范圍內(nèi)的溫度?；谝陨细鞣N傳感器分析，結(jié)合本設(shè)計(jì)的具體要求，檢測(cè)模塊的作用是使系統(tǒng)能否檢測(cè)到一定距離形狀，并且定位，所以檢測(cè)模塊是非常重要的部分，它的準(zhǔn)確性直接決定本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功與否，所以基于這個(gè)模塊的重要性，我選擇了紅外傳感器作為檢

19、測(cè)模塊的傳感器。紅外傳感器能夠探測(cè)到波長(zhǎng)在760納米1100納米范圍內(nèi)的紅外光，探測(cè)角度為60，其中紅外光波長(zhǎng)在940納米附近時(shí)，其靈敏度達(dá)到最大。它的工作溫度為-25攝氏度85攝氏度。紅外傳感器探測(cè)角度為60，探頭的檢測(cè)范圍內(nèi)如圖4-8所示：紅外傳感器將外界紅外線的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器反映為0255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界的紅外線越強(qiáng)，其數(shù)值越??；紅外線越弱，其數(shù)值越大。這樣，只要對(duì)A/D值進(jìn)行相應(yīng)處理就可以判斷出位置。為了減小誤差，提高準(zhǔn)確度我共用了4個(gè)紅外傳感器，安裝在前部正上方，分“十”字排列，這樣可以消除放置的各種特殊情況，減少程序編寫的量。下面是該火焰?zhèn)鞲衅鞯慕?/p>

20、口圖4-9和外形圖4-10 圖4-9 圖4-102.針對(duì)這個(gè)傳感器的形狀我也考慮了兩種傳感器的布置方式：第一種布置方式是比較緊湊，在豎直方向的檢測(cè)范圍較小，這些都是優(yōu)點(diǎn)，可是傳感器布置完的整個(gè)裝置在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中存在線路很亂、外觀難看等缺點(diǎn)。 圖4-11第二種布置方式是建立在第一種方式的基礎(chǔ)上，合理的把第一種方式的缺點(diǎn)改善，但是就存在了加工難度復(fù)雜的缺點(diǎn)。 圖4-12紅外傳感器的電路如下圖所示： 圖4-134.3底板的材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)底板作為所有零部件的載體，需要具備一定的強(qiáng)度，同時(shí)應(yīng)盡量減輕其質(zhì)量，因此我們最初選定用鋁合金板。然而在和金工廠的師傅溝通后，因金工廠沒(méi)有現(xiàn)成的鋁板，定做一塊鋁板

21、最小尺寸是1mX2m，所以從經(jīng)濟(jì)性的角度考量很浪費(fèi)。為了既經(jīng)濟(jì)又滿足強(qiáng)度要求，我們決定用2mm的鐵板，另外用角鐵在適當(dāng)位置布置框架作為加強(qiáng)筋。4.5電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電機(jī)鎖在電機(jī)固定架上，同時(shí)用螺栓將固定架鎖在底板上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中為盡可能縮短電機(jī)輸出軸到輪轂的距離，同時(shí)避免輪子與底板之間的摩擦，因此我們將電機(jī)固定螺栓孔的起始位置鉆孔在離邊緣10mm的地方，其他螺栓孔鉆孔位置按照電機(jī)固定座上螺栓孔位置相應(yīng)布置。在該固定方案中因螺栓受力較大，因此需對(duì)螺栓強(qiáng)度進(jìn)行安全校核，這里暫時(shí)沒(méi)有進(jìn)行校核。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是將電機(jī)的輸出動(dòng)力傳遞給輪轂，為減小擺動(dòng)，因此傳動(dòng)裝置越短越好。已知電機(jī)的輸出軸直徑為25m

22、m，鍵的型號(hào)為GB/T 1096 鍵5X5X25，輪轂的中心孔直徑為40mm，另外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電機(jī)輸出軸以及輪轂均采用過(guò)盈配合，而且為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輪子能起到軸向定位，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一段采用軸肩，另一端采用端蓋，在端蓋的邊緣內(nèi)測(cè)做4個(gè)小螺紋孔并用螺栓將其與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接達(dá)到限制輪子的軸向竄動(dòng)的目的。設(shè)計(jì)出來(lái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最后的尺寸如下： 圖4-14 傳動(dòng)軸4.6 電源支架設(shè)計(jì)電源有兩個(gè)12V.20A/h的鉛蓄電池組成，總質(zhì)量，尺寸為（=70mm，=170mm，=140mm）為了電源的固定牢固同時(shí)降低電源的重心減少電源突出底板的高度，我們決定在底板上開(kāi)槽（槽尺寸大小為150mmX180mm ）。參考文獻(xiàn)1 龔溎義

23、，潘沛霖，陳秀，嚴(yán)國(guó)良.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)M.3版.北京：高等教育出版社，2009；2 吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.3版.北京：高等教育出版社，2009； 3 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖M.6版.北京：高等教育出版社，2007；4 鄧星鐘等.機(jī)電傳動(dòng)控制M.4版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009；5 張愛(ài)梅，鞏琦，趙艷霞，李玉林.AutoCAD2007計(jì)算機(jī)繪圖實(shí)用教程M.北京：高等教育出版社，2007；6 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室.機(jī)械設(shè)計(jì)M.8版.北京：高等教育出版社，2009；7 劉鴻文.材料力學(xué)IM.4版.北京：高等教育出版社，2004；8 哈爾濱

24、工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)I、IIM.6版.北京：高等教育出版社，2007。附錄一：控制電機(jī)原理圖附錄二：PMW直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速代碼/PMW直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速*/#include#include #define BUSY 0x80 /常量定義#define DATAPORT P0#define TIME_CYLC 100 /12MHz，定時(shí)器10ms 中斷一次,采用1s計(jì)算一次轉(zhuǎn)速#define PLUS_PER 160 /碼盤的孔數(shù)，即傳感器檢測(cè)到160個(gè)脈沖，為1圈#define K 0 /校準(zhǔn)系數(shù)#define KeyPort P1 /定義行列式按鍵口/=sbit P37=P36; /脈

25、沖輸出口sbit run1=P30; /正反轉(zhuǎn)sbit run2=P31; /正反轉(zhuǎn) /=sbit LCM_RS=P25; /定義1602的端口sbit LCM_RW=P26; /定義1602的端口 sbit LCM_EN=P27; /定義1602的端口/=#define uchar unsigned char;bit Flag_Fresh=0; / 刷新標(biāo)志 bit Flag_clac=0; /計(jì)算轉(zhuǎn)速標(biāo)志 bit Flag_Err=0; /超量程標(biāo)志/=unsigned int Tcounter = 0; /時(shí)間計(jì)數(shù)器unsigned char str016;unsigned int sp

26、eed=0;unsigned int stepcount=100;unsigned int timercount;unsigned int keycount=100;/=void Delayms(unsigned int n);void Delay(unsigned int i);void ddelay(uint);void lcd_wait(void);void display();void initLCM();void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,unsigned char BusyC);void STR();void account();/=u

27、nsigned char index=0; /rate數(shù)組下標(biāo)定義unsigned char keyscan(void); /鍵盤掃描程序定義unsigned char keyset,keyget;/keyset是按鍵標(biāo)志定義void delay10ms(void) ;/ 延時(shí)子程序定義void keyprocess(void) ; /定義鍵值處理程序unsigned char code rateTH0=0xF4, 0x0EC,0x0E4, 0x0D8;/占空比 0.3-0.5-0.7-1.0unsigned char code rateTL0=0x48, 0x78,0x0A8,0x0F1;u

28、nsigned char KeyPro(void);/*主函數(shù)*/void main() initLCM(); WriteCommandLCM(0x01,1);/清顯示屏 TMOD = 0x51; /T0計(jì)數(shù)和T1定時(shí)，都工作工作方式1 TH0 = 0x0E0;TL0 = 0x0C0;TH1 = 0x00;TL1 = 0x00; TH2 = 0x0D8; /T2賦初值,定時(shí)10ms周期 TL2 = 0x0F0; EA = 1;T2CON=0X04;/開(kāi)定時(shí)器2 ET0 = 1; ET1 = 1;ET2 = 1; TR0 = 1; /同時(shí)啟動(dòng)T0 T1 TR1 = 1;TR2 = 1; P37=

29、1; /P37口賦初值 while(1) account(); display(); keyget=keyscan(); if (keyset=1)/ 有鍵按下 keyset=0; keyprocess() ; /*T2中斷子程序*/void Int_time2()interrupt 5/產(chǎn)生基準(zhǔn)10毫秒 TR2=0;/關(guān)中斷ctc2TF2=0; TH2=0xD8; TL2=0xF0;P37=P37;/輸出取反Tcounter+; /時(shí)間計(jì)數(shù)器加一用于定時(shí)1s（與TIME_CYLC=100相比） if(TcounterTIME_CYLC) /Tcounter清零在計(jì)算轉(zhuǎn)速后進(jìn)行 Flag_cl

30、ac=1; /1s周期到，計(jì)算轉(zhuǎn)速標(biāo)志位=1，轉(zhuǎn)去計(jì)算轉(zhuǎn)速了 TR2=1;/開(kāi)中斷ctc2TR0=1;/開(kāi)中斷ctc1/=T1中斷=void int_timer1() interrupt 3 using 1 TF1 = 0; /定時(shí)器T1用于單位時(shí)間內(nèi)收到的脈沖數(shù) Flag_Err = 1; /防止溢出 /*T0中斷子程序*/void Int_time0()interrupt 1 TR0=0; TH0=rateTH0index; TL0=rateTL0index; P37=P37;/按鍵掃描函數(shù)返回鍵值unsigned char keyscan(void) if(P1!=0xff) delay

31、10ms(); if(P1!=0xff) keyset=1;switch(P1)case 0xfe:return 0;break; case 0xfd:return 1;break; case 0xfb:return 2;break; case 0xf7:return 3;break; case 0xef:return 4;break; case 0xdf:return 5;break; case 0xbf:return 6;break; case 0x7f:return 7;break;default: break; /*鍵值處理程序*/void keyprocess() switch(ke

32、yget) case 0 : /正轉(zhuǎn) run1=0;run2=1;break; case 1 : /反轉(zhuǎn)run1=1;run2=0;break; case 2 : /占空比為0.2 index=0; break; case 3 : /占空比為0.5 index=1; break; case 4: /占空比為0.8 index=2; break; case 5 : /占空比為1 index=3; break; case 6 : /停止 run1=0;run2=0; break; default : break; /*延時(shí)子函數(shù)*/void delay10ms(void) /誤差 0us unsi

33、gned char a,b,c; for(c=1;c0;c-) for(b=38;b0;b-) for(a=130;a0;a-);/=void account()unsigned int PlusCounter; / CTC1計(jì)數(shù)值 if(Flag_clac=1) Flag_clac = 0; /計(jì)算轉(zhuǎn)速標(biāo)志清零 PlusCounter = TH1*256 + TL1;/ CTC1計(jì)數(shù)值 if(PlusCounter4800)speed=60*(PlusCounter/PLUS_PER)-K;/校準(zhǔn)系數(shù)，如速度不準(zhǔn)，調(diào)節(jié)K的大小 / speed=speed*60; /碼盤的孔數(shù)PLUS_PER

34、=160 Tcounter = 0; / T2重加用于1s標(biāo)志 TH1=TL1 = 0x00;/脈沖計(jì)數(shù)清零 if(Flag_Err) #define TIME_CYLC 70 /超量程處理縮短計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)間0.7s計(jì)算一次/=void STR() str00=S;str01=P;str02=E; str03=E;str04=D;str05=:;str06=speed/10000+0x30; str07=(speed/1000)%10+0x30;str08=(speed/100)%10+0x30;str09=(speed/10)%10+0x30;str010=speed%10+0x30; str

35、011=r;str012=/;str013=m;str014=i;str015=n;/*寫指令到LCD子函數(shù)*/void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,unsigned char BusyC) if(BusyC)lcd_wait();DATAPORT=WCLCM; LCM_RS=0; /* 選中指令寄存器*/ LCM_RW=0; / 寫模式 LCM_EN=1;_nop_();_nop_();_nop_(); LCM_EN=0;/*寫數(shù)據(jù)到LCD子函數(shù)*/void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) lcd_wait( )

36、; /檢測(cè)忙信號(hào)DATAPORT=WDLCM; LCM_RS=1; /* 選中數(shù)據(jù)寄存器 */ LCM_RW=0; / 寫模式 LCM_EN=1; _nop_();_nop_();_nop_(); LCM_EN=0;/*lcd內(nèi)部等待函數(shù)*/void lcd_wait(void)DATAPORT=0xff; /讀LCD前若單片機(jī)輸出低電平,而讀出LCD為高電平,則沖突,Proteus仿真會(huì)有顯示邏輯黃色LCM_EN=1; LCM_RS=0; LCM_RW=1; _nop_(); _nop_();_nop_(); while(DATAPORT&BUSY) LCM_EN=0; _nop_(); _

37、nop_(); LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); LCM_EN=0;/*LCD初始化子函數(shù)*/void initLCM( ) DATAPORT=0;ddelay(15);WriteCommandLCM(0x38,0); /三次顯示模式設(shè)置，不檢測(cè)忙信號(hào) ddelay(5);WriteCommandLCM(0x38,0); ddelay(5);WriteCommandLCM(0x38,0); ddelay(5); WriteCommandLCM(0x38,1); /8bit數(shù)據(jù)傳送，2行顯示，5*7字型，檢測(cè)忙信號(hào) WriteCommandLCM(0x08,1); /關(guān)閉顯

38、示，檢測(cè)忙信號(hào) WriteCommandLCM(0x01,1); /清屏，檢測(cè)忙信號(hào) WriteCommandLCM(0x06,1); /顯示光標(biāo)右移設(shè)置，檢測(cè)忙信號(hào) WriteCommandLCM(0x0c,1); /顯示屏打開(kāi)，光標(biāo)不顯示，不閃爍，檢測(cè)忙信號(hào)/*顯示指定坐標(biāo)的一個(gè)字符子函數(shù)*/void DisplayOneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData) Y&=1;X&=15; if(Y)X|=0x40; /若y為1（顯示第二行），地址碼+0X40 X|=0x80; /指令碼為地址碼+0X80 WriteCommandLCM(X,0); WriteDataLCM(DData);/*顯示指定坐標(biāo)的一串字符子函數(shù)*/void DisplayListChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char *DData) unsigned char ListLength=0; Y&=0x01; X&=0x0f; while(X16)DisplayOneChar(X,Y,DDataListLength); ListLength+; X+; /-void display()STR(); D