數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、范文范例指導(dǎo)參考X Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)的目的 1二、設(shè)計(jì)任務(wù) 1三、總體方案的確定 1四、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 3五、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14六、總結(jié) 17七、附錄 17word版整理一、設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的時(shí)間性教學(xué)環(huán)節(jié)， 要求學(xué)生綜合的運(yùn)用所學(xué)的理論知 識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的：1、通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生全面地、系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)控機(jī)床的基本組成及其想怪 知識(shí)，學(xué)習(xí)總體的方案擬定、分析與比較的方法。2、通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè) 計(jì)計(jì)算及選用的方式3培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)并樹(shù)立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想4鍛煉提

2、高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料及撰寫(xiě)科技論文的能力二、設(shè)計(jì)任務(wù)題目：X Y數(shù)控工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供立式數(shù)控銑床使用的 X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：1）立銑刀最大直徑d=20mm2）立銑刀齒數(shù)Z=4;3）最大銑削寬度ae =i5mm ；4）最大背吃刀量ap =12mm ；5）加工材料為碳素鋼；6）X、丫方向的脈沖當(dāng)量 r = 0.005mm/脈沖；7）X、丫方向的定位精度均為-0.01mm；8）工作臺(tái)尺寸230mmX230m加工范圍為250mmX2509）工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度vx =v 2000mm/min ；10） 工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度Vxmaxf二Vymaxf =

3、300mm/min ；11）移動(dòng)部件總重量為800N;12）每齒進(jìn)給量fz =0.1mm13）銑刀轉(zhuǎn)速 n=300r/min三、總體方案的確定1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇1.1導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)是用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾 動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方 便等優(yōu)點(diǎn)。1.2絲桿螺母副的選用伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲桿螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足 0.005mm的脈沖當(dāng)量_ 0.01mm和的定位精度，滑動(dòng)滑動(dòng)絲 桿副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到。 滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、

4、動(dòng)態(tài) 響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。1.3減速裝置的選用 選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了使機(jī)床精度 更高決定不使用減速裝置，而選擇步距角較小的步進(jìn)電機(jī)或用運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行細(xì) 分。1.4電動(dòng)機(jī)的選用任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 0.001mm定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快速度也只有2000mm/min因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。1.5檢測(cè)裝置的選用選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開(kāi)環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)

5、說(shuō)還是偏高的，為了確保 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制， 擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn) 速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。2.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位、 兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，選用 MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89C52 作為控制系統(tǒng)的CPU應(yīng)該能夠滿足任務(wù)書(shū)給定的相關(guān)指標(biāo)。3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇 CPU之后，還需要擴(kuò)展程序儲(chǔ)存器、 數(shù)據(jù)

6、存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等。4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。四、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型1.導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、 上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為 800M 2.銑削力的計(jì)算設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳素鋼。 則由表3-7查得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為：Fc = 118a0.85 fz0.75d a；.0n0.13Z（1）今選擇銑刀直徑d=20mm齒數(shù)Z=4,為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱銑削的 情況

7、下，取得最大銑削寬度ai5mm，背吃刀量a 12mm，每齒進(jìn)給量fz =0.1mm，銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min。則由（1）式求得最大銑削力：Fc =1 18 150850.107520 -073 121.0300013 4N 2353 N采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可由表3-5查得，結(jié)合圖3-4a，考慮逆銑時(shí)的情況，可估算三個(gè)方向的銑削力分別為：Ff =1.1Fc : 2588N，F(xiàn)e =0.38Fc : 894N，= 0.25F。: 588N 。圖3-4a為臥銑情況，現(xiàn)在考慮立銑,則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力FzFe= 894N，受到水平方向的銑削力分別Ff和Ffn。今將水

8、平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲桿軸線方向），則縱 向銑削力Fx二Ff =2588N，徑向銑削力Fy二二588 N3. 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型（1）滑塊承受工作載荷Fmax的計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。 本設(shè)計(jì)中的X-Y工作臺(tái)為水平布置，采用雙 導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式。考慮最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由 一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向載荷為：Fmax=G F其中，移動(dòng)部件重量G=800N外加載荷F =Fz =894N，代入式（2），得最大工作載荷 Fmax =1094N =1.094kN（1）查表3-41，根據(jù)工作載荷F

9、max .094KN，初選直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的型號(hào)為KL系列的JSA-LG20型，其額定動(dòng)載荷Ga=11.5kN，額定靜載荷G0a =14.5kN。（2） 由于工作臺(tái)面尺寸為230mm 230mm，加工范圍為250mm 250mm，考慮 工作行程應(yīng)留有一定余量，查表 3-35得，選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為520mm（3）距離額定壽命L的計(jì)算上述選取的KL系列JSA LG20型導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC工作溫度不超過(guò) 100攝氏度，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為4級(jí)，工作速度較低，載荷不大， 查表分別取，硬度系數(shù)= 1.0、溫度系數(shù)fT =1.00、接觸系數(shù)fc =0.81、精度系數(shù)fR = 0.9載荷系數(shù)

10、fw =1.5，得距離壽命:fH fT fc fR Ca、3L =()50 176kmfWF max遠(yuǎn)大于期望值50km故距離額定壽命滿足要求。4滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型(1) 最大工作載荷Fm的計(jì)算已知工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷 Fx -2588N，受到橫向方向的載荷Fy = 588N， 受到垂直方向的載荷Fz =894N。已知移動(dòng)部件的總重量G=800N按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表，取顛覆力矩影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù) =0.005。求得滾珠絲杠副的最大載荷：Fm =KFx 訂：(Fz Fy G)二1.1 2588 0.005 (894 588 800)N ： 2858N(2)

11、最大動(dòng)載荷Fq的計(jì)算工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度 v=300mm/min，初選絲杠導(dǎo)程Ph = 6mm，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速n二工=50r/minPh取滾珠絲杠的使用壽命T=15000h,代入L。=60nT/106，得絲杠壽命系數(shù)L。二45 (單位為106r )。查表得載荷系數(shù)fW =1.2，滾道硬度為60HRC寸，取硬度系數(shù)fH =1.0，代入Fq =3 L。fWfHFm 12199N(3 )初選型號(hào)范文范例指導(dǎo)參考優(yōu)號(hào)Th1604-31642.38113.12004-342.33117.12005-353.17516.220D6T63 515.825IM-325&4-442.38122

12、.12505-32505-42553.1752122S06-32506-463.96920.230DS-33305-43253.175ZB.3208-33206-463.96927.2KD3-33203-A84.76326.33210-33210-4to5.95324.94005-3D5-453.17536.231924293由杯D6X2336ilI50023r43Hr-3r3154007098131218172526400500871010151320192725500309711111614222130296306001031312181625233531300-100011915X331

13、1729254033100012501310IB142419342S4539125010001511211729224033544410002000181325193525483S65512000250022153022412957447759250031502S1736255034S9529369315040003221453162418662115824000 500017649110741409950006300170XIS絲杠的有效行程為330mm查上表得5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在 315400mm寸, 行程偏差允許達(dá)到25m，可見(jiàn)絲杠剛度足夠。(6) 壓桿穩(wěn)定性核對(duì)2根據(jù)公式Fk二肚

14、早計(jì)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷，查表得，取支撐系數(shù)fk =1 ；由絲 Ka44杠底徑d3 = 27.2mm，求得截面慣性矩I =4/6426868.63mm ；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3 (絲杠臥式水平安裝)，滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離 a取最大值 500mm得臨界載荷Fk =74251 N，遠(yuǎn)大于工作載荷Fm =2858N，故絲杠不會(huì)失 穩(wěn)。綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。6.步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型(1)根據(jù)最大工作負(fù)載狀態(tài)下電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào) 最大工作負(fù)載狀態(tài)下電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teqi包括三部：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tt ； 一部分是移動(dòng)部

15、件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩Tf ；還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩To，To相對(duì)于Tt和Tf很小，可以忽略不計(jì)。則有：Teq1 = TtT f其中Ff Ph2. *i2588 0.0062 二 0.7 1N.m = 3.53NmTf叫 Fz G)R2兀E0.006 (894800) 0.0062兀匯0.7匯1N.m ： 0.012N.m貝U Teq1 二人 Tf -3.542 Nm考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此需要考慮安全系數(shù)，取安全系 數(shù)K=4,則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足T

16、max 4Teq1 =4 3.542N.m =14.168N.m考慮到最初決定不用減速箱取減速比i=1算的電機(jī)步距角：a =360i S /Pb=0.3 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為110BYG5602為五相混合式，由大地?cái)?shù)控集團(tuán)公司生產(chǎn), 步距角為0.3 =步亜角楣數(shù)lfeV電濟(jì)心轉(zhuǎn)拒窯里k%臚起動(dòng)馥鞏HZ運(yùn)行敷辜H疋50BYG55020.36/0.72530-300353.53.8250022000g0BYG55030.36/0.72530-30036.55-14.325002200090BYG5&020 3/0.6530-300353.53.825002200090BYG5&0303/D.S53

17、0-30030.55+14,325002200090BYG5802O.225/C.45530-300353.53.B25002200090BYG53030.225/0.45530-300m6.55,14.3250022000HOB YG5501 0.36/0.72530-3003101011,2230020000110BYG55020.36/0.72530-3003161215.8230020000110BYG56010.3/0.6530-3003101011.2230020000110BYG56020.3/0.5530-3003IS1215.S230020000110BYG58010.225

18、/0.45530-3003101011.2230020000110BYG58020.225/0.45530-3003161215,8230020000130BYG55010,36/0,72530-300325713+5230020000130BYG55020.36/0.72530-3003359.221230013000110BYG560的矩頻特性:11O6YG5602*1360.615朋1001-1.3550011.0IDEM)9. S300050007CXXJ3,05100002. 4&130002.116000Lti20000由表查得該型號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=15.8kg cm2

19、 計(jì)算各零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：443.江dolP 兀汶2.72 父50疋7.85MN .m ： 0.005N m則快速空載起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2 = Ta max Tf =0.385Nm0.005 N = 0.390 N m可見(jiàn)，快速空載起動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩遠(yuǎn)小于所選型號(hào)的步進(jìn)電 機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩16N m，因此，該電機(jī)可以空載時(shí)快速起動(dòng)。（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)其他性能校核1）最快工進(jìn)速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度為vmaxf = 300mm/min，脈沖當(dāng)量為0.005mm脈沖, 則電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率 fmaxf = 300/（60 * 0

20、.005）Hz = 1000Hz，從 110BYG560的 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特性表可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tmaxf : 14N.m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Teq1 = 3.542 N m，滿足要求。2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核工作臺(tái)最快空載移動(dòng)速度vmax = 3000mm/min，則電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率fmaxf = 2000/（60 *0.005）Hz = 6667Hz。從 110BYG560的步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行矩頻特 性表可以看出，在此頻率下，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 Tmax : 5.3N，m，大于快速空載 起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teq2 =0.39N m，滿足要求。3）最

21、快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率校核與最快空載移動(dòng)速度Vmax = 3000mm/min對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率fmaxf= 6667HZ相比，由110BYG560的步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性表可知，該電機(jī)空載運(yùn)行頻率可達(dá)20000Hz可見(jiàn)沒(méi)有超出上限4）起動(dòng)頻率的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq = 20.584kg cm2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm N5.8kg.cm2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時(shí)的空載啟動(dòng)頻率fq = 2300Hz。則可以求出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)克服慣性負(fù)載的起動(dòng)頻率:1516Hz1 Jeq / J m上式說(shuō)明，要想保證步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不失步，任何時(shí)候的起動(dòng)頻率都必須小于1516Hz,實(shí)際上，在

22、采用軟件升降頻時(shí)，使脈沖頻率有一個(gè)加速過(guò)程，起 動(dòng)頻率選得更低，通常只有100Hz（即 100脈沖/s）。綜上所述，本例中工作臺(tái)的進(jìn)給傳動(dòng)選用110BYG5602勺五相混合式步進(jìn)電機(jī)，滿足設(shè)計(jì)要求。7.驅(qū)動(dòng)器選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)廠商推薦使用D505驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)=1-采用調(diào)頻調(diào)壓呃動(dòng)技術(shù)，適合五相五線電機(jī)。N掉電后可保持原來(lái)的相位。3.輸入信號(hào)經(jīng)光電隔離和數(shù)豐遞菠，抗干擾性強(qiáng)*4撥碼開(kāi)關(guān)盲接換向，半步廛步設(shè)定艮三種相皚濫i殳定中性能指標(biāo):1. 供電電源：交涼電源：ACBOV/SAAClOOV/SAo2. 酉虐皚機(jī)：五相五線混臺(tái)式90. 110或歸0機(jī)。輸入信號(hào)1-輔入/輸壯接口電賂D505驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輔入

23、口為DB9針，用戶接線用DB9孔，定義如不:Pl: CP+ （脈沖+）P2： CP-（脈沖-）P3: CW+ （方向P4： CW-（方向-）P5: EN+ （使能“P6： EN-（使能-）P7: ERR+ （出錯(cuò)十）P8: ERR- （Sts-）P9: NC （空腳）撥碼開(kāi)關(guān);動(dòng)器共有出立撥碼開(kāi)關(guān)，第位開(kāi)關(guān)做電機(jī)調(diào)向用。第2位開(kāi)關(guān)在OFF側(cè)時(shí)設(shè)養(yǎng)摳動(dòng)方式五相+拍輻曜 步）、在0呦I時(shí)設(shè)適驅(qū)動(dòng)方式五相二十拍（即半步?開(kāi)關(guān)M和4用于設(shè)置電機(jī)相電濟(jì)具體如下；電椰相電養(yǎng)開(kāi)關(guān)牟7+4A （130,機(jī)）OFFOFF6.0AOFFON4.9A 90 E應(yīng)分別與 電機(jī)航空描頭的1、空、3 4. 5桐接。使用壞

24、境；D50哪動(dòng)工作殲悄溫廝2兀7亍6濕度75%PH,盡雖避免:疇及席蝕性氣體，井能良好通陽(yáng)運(yùn)動(dòng)控制卡選擇MP07MPC07勺結(jié)構(gòu)MPC07S制卡作為開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的。該卡插在PC機(jī)PCI擴(kuò)展槽內(nèi)使用，同時(shí)使用控制卡的數(shù)量和各卡上的控制軸數(shù)可方便地配置；MPC07卡提供了功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)，并可以充分利用 PC機(jī)現(xiàn)有的資源來(lái)開(kāi)發(fā)完美的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。 MPC07S制卡的結(jié)構(gòu)示意圖如下：脈沖方向減速通用I/O報(bào)警行程MPC07結(jié)構(gòu)示意圖8.聯(lián)軸器選擇由于十字滑臺(tái)的工作中轉(zhuǎn)速比較低、 沖擊低，為了提高精度穩(wěn)定性選用可以補(bǔ)償 微小平行位移和角位移的十字滑塊聯(lián)軸器。這里選用江

25、陰市森柏聯(lián)軸器有限公司 的KL2型聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖便本卷敕和工要尺寸代號(hào)魚(yú)稱扭矩Tn（Km）許用轉(zhuǎn)謹(jǐn) Tn(N/min)鈾乳徑d仙）軸孔板度DDIBlLI(kg.m2)(*c&)YJILmmjeyzQ42e4.ai.ooKL.1161000010 11252240305247440.000706312 1432275449JS/ZQ43B4.02.00KL2S20012 14322750325654490.000300.S416 1日423064S2五、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的時(shí)主要考慮以下功能:（1）接受操作面板的開(kāi)關(guān)與按鈕信息；（2）接受限位開(kāi)關(guān)信號(hào)；（3）控制X，丫向步進(jìn)

26、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器；（4）與PC機(jī)的串行通信。選用mpc07運(yùn)動(dòng)控制卡，pc機(jī)，驅(qū)動(dòng)器，vb操作正向運(yùn)動(dòng)負(fù)向運(yùn)動(dòng)停止停止END簡(jiǎn)單程序如下：Option ExplicitDim AxesNum As LongDim Z As LongDim Y As Lo ngPrivate Function SetBoard() As In tegerDim Rtn As In teger對(duì)板卡進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置若自動(dòng)設(shè)置錯(cuò)誤則返回0Rtn = auto_set()If Rtn = 0 The nSetBoard = -1Exit Fun cti onEnd IfRtn = ini t_boardIf Rtn 0 T

27、he nSetBoard = -2Exit Fun cti onEnd IfSetBoard = 0End Function*讀取用戶設(shè)置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)Private Sub GetParam()AxesNum = 1Z = Val(D.Text)Y = -Val(D.Text)set_maxspeed AxesNum, 200設(shè)置常速運(yùn)動(dòng)參設(shè)置梯形速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)set_c on speedAxesNum,100數(shù)set_profile AxesNum, 100, 200, 50End SubPrivate Sub Form_Load()SetBoardEnd SubPrivate Sub XIAN

28、ZOU_Click()GetParamcon _pmove AxesNum, ZEnd SubPrivate Sub XIANYOU_Click()GetParamcon _pmove AxesNum, YEnd SubPrivate Sub JITING_Click()sudde n_stop AxesNumEnd Sub六、總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是綜合大學(xué)所有學(xué)科的一次練習(xí)，是最大的一次課程設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)跨越機(jī)械和電氣兩大學(xué)科。在設(shè)計(jì)時(shí)要聯(lián)系機(jī)械部分和電氣控制部分 作為一個(gè)有機(jī)的整體來(lái)考慮，本次設(shè)計(jì)是一個(gè)機(jī)械和電氣有機(jī)組合的系統(tǒng)是一個(gè) 整體。如果單方面考慮其中一項(xiàng)必定是做不出來(lái)的。這次課程設(shè)

29、計(jì)時(shí)我又一次親手設(shè)計(jì)東西，與以前單純的機(jī)械設(shè)計(jì)不一樣，有了更多的收獲，體會(huì)也很多。在這次設(shè)計(jì)中我也學(xué)會(huì)了很多新東西，包括一些軟件的應(yīng)用。當(dāng)然最重要的是學(xué)到了基于運(yùn)動(dòng)控制卡的幾點(diǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些 基本方法。加深了對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解，初步了解了一些常用工業(yè)控制元器件 和掌握它們的使用方法。知道了設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化的系統(tǒng)需要考慮到哪些方 面，做個(gè)部分設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該先哪里后哪里的先后順序，讓我在以后的設(shè)計(jì)中會(huì)有一個(gè)清晰地思路，而避免走太多彎路。這次設(shè)計(jì)中那我了解了運(yùn)動(dòng)控制卡、 驅(qū)動(dòng)器、 步進(jìn)電機(jī)的基本特性、使用方法，以及它們之間所需要的匹配關(guān)系。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我深刻的感到了理論和時(shí)間之間巨大的差別

30、及其之間的聯(lián)系。平時(shí)理論知識(shí)學(xué)的很好，但是在課程設(shè)計(jì)中并不能得心應(yīng)手，會(huì)遇到很多不能解決的實(shí)際問(wèn)題，這就需要加強(qiáng)實(shí)踐能力，一個(gè)同學(xué)的知識(shí)變成多個(gè)同學(xué)的 知識(shí)，多個(gè)同學(xué)的知識(shí)變成一個(gè)同學(xué)的知識(shí)，這樣才能互相促進(jìn)、相互提高。另 外，理論與實(shí)踐也存在必然的聯(lián)系，在袁老師和張老師的幫助下才能使課程設(shè)計(jì) 最終成功。在這里特別感謝袁冬梅老師和張明德老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)，正是應(yīng)為有了你夢(mèng)的指導(dǎo)和幫助，我的設(shè)計(jì)才能進(jìn)行并順利結(jié)束。七、附錄MPC0運(yùn)動(dòng)控制卡信號(hào)接口定義備注欄：“輸入”表示該信號(hào)為輸入信號(hào)，“輸出”表示該信號(hào)為輸出信號(hào)。表3-1 MPC07主板的 DB37接口定義引腳號(hào)名稱定義備注引腳號(hào)名稱定義

31、備注19EL3-負(fù)向限位3輸入37DCV2424V電源正輸入18EL3+正向限位3輸入36GND2424V電源地輸入17ORG3原點(diǎn)3輸入35DCV55V電源正輸入16EL2-負(fù)向限位2輸入34GND55V電源地輸入15EL1-負(fù)向限位1輸入33EL2+正向限位2輸入14EL1 +正向限位1輸入32ORG2原點(diǎn)2輸入13ORG1原點(diǎn)1輸入31ALM報(bào)警輸入12OUT8通用輸出4輸出30EL4-負(fù)向限位4輸入11OUT7通用輸岀3輸出范文范例指導(dǎo)參考29EL4+正向限位4輸入10OUT6通用輸岀2輸出28ORG4原點(diǎn)4輸入9OUT5通用輸岀1輸出27SD_1減速1輸入8OUT4位置控制4輸出26

32、SD_2減速2輸入7OUT3位置控制3輸出25SD_3減速3輸入6OUT2位置控制2輸出24SD_4減速4輸入5OUT1位置控制1輸出23DIR1方向1輸出4PUL2脈沖2輸出22PUL1脈沖1輸出3DIR2方向2輸出21DIR3方向3輸出2PUL4脈沖4輸出20PUL3脈沖3輸出1DIR4方向4輸出注：除通用輸入/輸出信號(hào)外，信號(hào)名稱中的 1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)MPC07卡的第1、2、3、4軸 各接口信號(hào)的詳細(xì)說(shuō)明如表3-2所示。表3-2 MPC07主板的 DB37接口說(shuō)明類 型功能編號(hào)脈 沖 量 信 號(hào)脈沖/方向14,2023脈沖/方向信號(hào)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或數(shù)字式伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連 以控制

33、其運(yùn)轉(zhuǎn)。MPC07的脈沖/方向輸出為光電隔離得單端信號(hào)，差分芯片在轉(zhuǎn) 接板。對(duì)于僅需要單端式信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，只要接轉(zhuǎn)接板差分信號(hào) 的正端即可（參見(jiàn)接線方法）；對(duì)于接收雙脈沖信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器， PUL端為正轉(zhuǎn)（cvy脈沖輸出端，DIR端為反轉(zhuǎn)（CCW脈沖輸出 端（這種情況下，應(yīng)調(diào)用set_output_mode設(shè)置MPC07卡的脈沖 輸出模式，參見(jiàn)set_output_mode函數(shù)說(shuō)明）。開(kāi)關(guān)電源34、35+5V開(kāi)關(guān)電源。為輸出信號(hào)提供驅(qū)動(dòng)。該電源由外部提供。開(kāi) 關(guān) 量 信 號(hào)限位14、1533、1618、1929、30MPC07卡上每個(gè)控制軸有兩個(gè)限位輸入信號(hào)（ EL+和 EL-）。在 MPC0卡發(fā)

34、送脈沖時(shí)，如果接收到相應(yīng)的限位信號(hào)，MPC07卡將立即停止發(fā)送脈沖。減速2427MPC07卡上每個(gè)控制軸有一個(gè)減速輸入信號(hào)（SD）。在MPC07卡執(zhí)行快速指令發(fā)送脈沖時(shí)，如果接收到相應(yīng)的減速信號(hào)，MPC07卡將以設(shè)定的加速度減速至低速。原點(diǎn)13、1728、32MPC0卡上每個(gè)控制軸有一個(gè)原點(diǎn)輸入信號(hào)（ ORG。在MPC07卡 執(zhí)行回原點(diǎn)指令發(fā)送脈沖時(shí)， 如果接收到相應(yīng)的原點(diǎn)信號(hào)， 即表 示已到達(dá)原點(diǎn)，MPC0卡將立即停止發(fā)送脈沖。外部報(bào)警31MPC0卡有一個(gè)共用的外部報(bào)警輸入信號(hào)，當(dāng)MPC07卡接收到該信號(hào)時(shí)，卡上的各軸將立即停止發(fā)送脈沖。位置同步控制58MPC0提供4個(gè)位置同步控制信號(hào)（每軸

35、一個(gè)），輸出電流500mA：通用輸岀912該DB37接口提供4個(gè)通用輸出口供用戶使用，輸出電流500mA 開(kāi)關(guān)電源36、371224DCV的開(kāi)關(guān)電源，該電源由外部提供，為所有輸入信號(hào)提 供驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)接板示意如圖3-1所示，端口定義見(jiàn)表3-3、表3-5。DB37X2X4X6X8X2-6X4-6X6-6X8-6X2-5X4-5X6-5X8-5X2-4X4-4X6-4X8-4X2-3X4-3X6-3X8-3X2-2X4-2X6-2X8-2Y7X9X3-6X5-6X7-6X9-6X3-5X5-5X7-5X9-5X3-4X5-4X7-4X9-4X3-3X5-3 ,X9-3word版整理X3-2X5-2X/

36、-2X9-2圖3-1轉(zhuǎn)接板示意圖范文范例指導(dǎo)參考表3-3與MPC07主板相連時(shí)轉(zhuǎn)接板端口定義端口定義備注端口定義備注X2-124V電源正輸出X3-1DIR1 +輸出X2-224V電源地輸出X3-2DIR1-輸出X2-3ORG1輸入X3-3PUL1 +輸出X2-4EL1 +輸入X3-4PUL1-輸出X2-5EL1-輸入X3-55V電源正輸出X2-6X3-65V電源地輸出X4-124V電源正輸出X5-1DIR2+輸出X4-224V電源地輸出X5-2DIR2-輸出X4-3ORG2輸入X5-3PUL2+輸出X4-4EL2+輸入X5-4PUL2-輸出X4-5EL2-輸入X5-55V電源正輸出X4-6X5

37、-65V電源地輸出X6-124V電源正輸出X7-1DIR3+輸出X6-224V電源地輸出X7-2DIR3-輸出X6-3ORG3輸入X7-3PUL3+輸出X6-4EL3+輸入X7-4PUL3-輸出X6-5EL3-輸入X7-55V電源正輸出X6-6X7-65V電源地輸出X8-124V電源正輸出X9-1DIR4+輸出X8-224V電源地輸出X9-2DIR4-輸出X8-3ORG3輸入X9-3PUL4+輸出X8-4EL4+輸入X9-4PUL4-輸出X8-5EL4-輸入X9-55V電源正輸出X8-6ALM輸入X9-65V電源地輸出X10-124V電源正輸出X12-124V電源正輸出X10-224V電源地輸

38、出X12-224V電源地輸出X10-3通用輸出1（電流500mA）輸出X12-3SD4輸入X10-4通用輸出2（電流500mA）輸出X12-4SD3輸入X10-5通用輸出3（電流500mA）輸出X12-5SD2輸入X10-6通用輸出4（電流500mA）輸出X12-6SD1輸入X11-124V電源正輸入X12-7位置控制1（電流500mA）輸出X11-224V電源地輸入X12-8位置控制2（電流500mA）輸出X11-35V電源正輸入X12-9位置控制3（電流500mA）輸出X11-45V電源地輸入X12-10位置控制4（電流500mA）輸出注：除通用輸入/輸出信號(hào)外，信號(hào)名稱中的1、2、3、4分別對(duì)應(yīng)MPC07卡的第1、2、3、4軸通用I/O擴(kuò)展板接口定義如表3-4所示。表3-4 I/O 擴(kuò)展板引腳定義引腳號(hào)定義備注引腳號(hào)定義備注19通用輸入3輸入3724V電源正輸入18編碼器A3或Z3輸入3624V電源地輸入17編碼器B3輸入355V電源正輸入16通用輸