變速旋轉(zhuǎn)夾具

1、變速旋轉(zhuǎn)夾具說明書 設(shè)計(jì)者： 姜興濤 高龍標(biāo) 申海 徐楊 李圣明 指導(dǎo)教師： 鄒德峰 鄒永 變速旋轉(zhuǎn)夾具設(shè)計(jì)者：姜興濤 高龍標(biāo) 申海 徐楊 李圣明指導(dǎo)教師：鄒德峰 鄒永 作品內(nèi)容簡介通過對機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中輪系授課的考查，生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐，由于學(xué)習(xí)齒輪輪系機(jī)構(gòu)這一章中發(fā)現(xiàn)輪系結(jié)構(gòu)只是老師的講解，十分抽象，而如今輪系廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)之中，我們需要具體的了解它，知道它的原理，而不是繼續(xù)停留在只有理論講述卻不知道它的構(gòu)造的界面，并且在生產(chǎn)中磨削對角度有嚴(yán)格要求的零件時(shí)，沒有多年的經(jīng)驗(yàn)工人很難完成，為了解決這一問題，所以我們設(shè)計(jì)了一套集教學(xué)用具為一身的機(jī)電產(chǎn)品變速旋轉(zhuǎn)夾具。該作品由三部分組成，機(jī)械

2、部分，電氣部分以及液壓部分.在機(jī)械部分中動力源為三相混合式步進(jìn)電動機(jī)，通過傘齒輪傳遞扭矩到主軸中，保證輪系的均勻運(yùn)動，在主軸中有兩檔滑移齒輪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，通過三個(gè)星型輪的組合，提高傘齒輪的轉(zhuǎn)矩，增強(qiáng)動力和控制齒輪在齒條中的往復(fù)運(yùn)動，從而控制夾具臺面的運(yùn)動速度和方向。在電氣部分，雙行程開關(guān)的正反?？刂齐娐?，當(dāng)運(yùn)動部件達(dá)到行程位置，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行可編程控制，實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)正反轉(zhuǎn)以及停止的精確控制。在液壓部分，采用雙桿雙作用液壓缸，實(shí)現(xiàn)在夾具旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)的工作臺面的往復(fù)運(yùn)動，避免了齒輪傾斜造成的運(yùn)動不平衡問題。1 研制背景及意義近多年來我國的機(jī)械加工技術(shù)得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的類型、功能

3、已能基本滿足一般的加工需求。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展、產(chǎn)品需求，對機(jī)械加工提出更高的要求，尤其是加工對角度有嚴(yán)格要求的工件。并且在大學(xué)教學(xué)中要求機(jī)械課堂有更多的教學(xué)模型，使學(xué)生更加生動形象的了解熟悉加掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，原理及在實(shí)踐中的應(yīng)用。1、 國內(nèi)機(jī)械加工的發(fā)展近況 在這里所討論的機(jī)械加工中，對角度有一定要求的加工，主要加工形勢包括：墊塊成一定角度，分度盤獲取角度。 墊塊成一定角度：工人通過現(xiàn)有墊塊，實(shí)現(xiàn)角度的加工。這種加工形式角度不能精確控制，特別是在平面磨床中磨削加工對于精確要求角度的工件難以完成。 分度盤獲取角度：分度盤雖然可以獲得精度角度，但不能進(jìn)行夾緊，分度盤夾緊之后，需通過夾緊元

4、件實(shí)現(xiàn)夾緊，會造成加工誤差。2、與國外研究現(xiàn)狀的差距 在國外機(jī)械加工中對角度要求精確的工件加工使用專用夾具，以及多軸的高精度機(jī)床來實(shí)現(xiàn)工件角度加工。 綜合國內(nèi)外的調(diào)研資料，結(jié)合我國的加工現(xiàn)狀以及課堂教學(xué)，設(shè)計(jì)出一套適合我國教學(xué)環(huán)境使用和機(jī)械加工的機(jī)電產(chǎn)品變速旋轉(zhuǎn)夾具。該產(chǎn)品很好的解決了在教學(xué)及生產(chǎn)加工的諸多問題，它結(jié)構(gòu)緊湊，集傘齒輪系機(jī)構(gòu)，定軸輪系和行星輪系為一體的教學(xué)機(jī)構(gòu)，在學(xué)生面前真實(shí)直觀的感受機(jī)械中輪系機(jī)構(gòu)的功能及用途，可以廣泛運(yùn)用到各大高校的機(jī)械課堂中。此外在加工生產(chǎn)中，磨削對角度有嚴(yán)格要求的零件，保證了加工精度和形位公差。運(yùn)用到中小型企業(yè)中可以降低成本，提高生產(chǎn)效率。該作品結(jié)構(gòu)緊湊，

5、真實(shí)感知，外形美觀的教學(xué)工具，有著廣闊的應(yīng)用前景，開發(fā)價(jià)值。2 設(shè)計(jì)方案 2.1整體方案設(shè)計(jì)變速旋轉(zhuǎn)夾具由變數(shù)旋轉(zhuǎn)夾具中步進(jìn)電機(jī)作為動力源，由電氣控制機(jī)械運(yùn)動，構(gòu)成真正意義上的機(jī)電一體化系統(tǒng)。其中機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)接收信號，低速平穩(wěn)的傳遞到錐齒輸出轉(zhuǎn)矩，通過撥叉的推動，使主軸上的二級滑移齒輪左右滑動變速，帶動長軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)，傳遞到三個(gè)系桿鏈接在一起的短軸上的行星齒輪，起到穩(wěn)定大扭矩輸出及自鎖功能，接著在長軸上的錐齒輪改變方向傳遞到豎直上工作臺的動力輸出軸，使工作臺按照指令左右反復(fù)擺動及停止。 變速旋轉(zhuǎn)夾具簡圖2.2機(jī)械部分方案設(shè)計(jì) 2.2.1 滑移齒輪 滑移齒輪是在軸上可以移動的，它所傳遞的

6、扭距是傳到軸上的，用滑鍵或花鍵連接，齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)變速。 2.2.2軸承配合為過盈配合軸承與軸承座之間的配合為過盈配合，緊密的使軸承與軸承座之間連接，可以定位軸使得其不能來回晃動。 2.2.3使用階梯軸 齒輪的軸均采用階梯軸而不是光軸，方便齒輪的定位和拆卸，利于裝配。齒輪使用軸肩進(jìn)行定位，利用軸套連接板固定行星輪的軸。 2.2.4副擋板滑道 在副擋板上銑出槽道使輸出軸在槽道運(yùn)動，保證了齒輪緊密嚙合。 2.2.5步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(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的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。 2.2.6錐齒鏈接傳動動

7、力巧妙的將錐齒輪運(yùn)用到動力源傳動中，增加了空間齒輪演示機(jī)構(gòu)，而且節(jié)省了空間。2.3電氣部分設(shè)計(jì) 2.3.1行程開關(guān)位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。 2.3.2可編程控制器可編程邏輯控制器是一種具有微處理機(jī)的數(shù)字電子設(shè)備，用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時(shí)加載內(nèi)存內(nèi)儲存與執(zhí)行?？删幊炭刂破饔蓛?nèi)部CPU，指令及資料內(nèi)存、輸入輸出單元、電源模組、數(shù)字模擬等單元所模組化組合。 2.3.3永磁吸盤 PLC電氣控制工作臺 永磁吸盤又名磁力吸盤，是機(jī)械加工中廣泛運(yùn)用的磁性夾具，可以

8、大大提高磁性剛性材料裝夾效率。永磁吸盤通過手板動手柄轉(zhuǎn)動，從而改變吸盤內(nèi)磁力系統(tǒng)，達(dá)到被加工工件的吸持或釋放 。 2.4液壓部分設(shè)計(jì) 2.4.1雙桿雙作用液壓缸雙作用液壓缸是能由活塞的兩側(cè)輸入壓力油的液壓缸。雙作用液壓缸的執(zhí)行器是液壓運(yùn)動系統(tǒng)的主要的輸出設(shè)備，雖然在大小、類型和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上各有不同，通常這部分也是最能被觀察到的部分。這些執(zhí)行器將液體壓力轉(zhuǎn)換成快速的、可控的線性運(yùn)動或力，從而驅(qū)動負(fù)載。3 理論計(jì)算3.1步進(jìn)電機(jī)計(jì)算選擇由于該示教輪系機(jī)構(gòu)載荷極小，且在室溫下工作，用于齒輪傳遞動力源，根據(jù)定位精度和振動方面的要求情況最終選擇的步進(jìn)電動機(jī)，參數(shù)如下： 型號步距角相電阻相電感額定電流保持轉(zhuǎn)

9、矩重量機(jī)身長轉(zhuǎn)動慣量 °（度）mhAKgL（mm） 35HB20-0461.81414.01.50.09134103.2齒輪的理論計(jì)算 選齒輪材料及精度等級，因傳遞功率不大，大，小齒輪都選用軟齒面，根據(jù)查表，大，小齒輪均選用45號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS，因是教具用齒輪，由查表選用七級精度，要求齒面粗糙度Ra1.63.2，由于是在閉式齒輪，所以主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度。先確定有關(guān)參數(shù)：1） 轉(zhuǎn)矩T 2） 載荷系數(shù)K 查表取K=1.353） 齒數(shù)z和齒寬系數(shù) 定軸輪系中小齒輪齒數(shù)=3

10、0，則大齒輪齒數(shù)=1.3330=39.8，圓整取=40. 行星輪系中小齒輪=20，則大齒輪. 實(shí)際傳動比為 傳動比誤差 可用。 齒數(shù)比 齒輪為非對稱布置，又為軟齒面，所以查得。齒寬系數(shù)齒輪相對于軸承的位置齒面硬度軟齒面（)硬齒面（）對稱布置0.81.40.40.9不對稱布置0.61.20.31.6懸臂布置0.30.40.20.254） 許用接觸應(yīng)力由圖表查得 由表查得 安全系數(shù)和安全系數(shù)軟齒面（)硬齒面（）重要的傳動，滲碳淬火齒輪或鑄造齒輪 1.01.11.11.21.31.31.41.41.61.62.2 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 由圖表查得 由式可得 將個(gè)參數(shù)代入式中 計(jì)算模數(shù) 由表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 主要尺

11、寸 取，則: 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，如滿足，則為合格。先確定有關(guān)參數(shù)和關(guān)系數(shù)1) 齒形系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)Z1920222528303540455060801002.852.812.752.652.582.542.472.412.372.352.302.252.18 由表查得 =2.54 =2.41 =2.81 =2.542） 應(yīng)力修正系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)Z1920222528303540455060801001.551.561.581.591.611.631.651.671.691.711.731.771.80由表查得 =1.63 =1.67 =1.56 =1.633）許用

12、彎曲應(yīng)力 由圖表查得 由表查得 由圖表查得 可得 將個(gè)參數(shù)代入式中 輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。名稱齒數(shù)模數(shù)材料 錐齒齒輪15245#內(nèi)齒齒輪80245# 滑移齒輪30245#40245#外齒齒輪30245#20245#3.3軸的理論設(shè)計(jì)計(jì)算1. 軸的動力參數(shù)計(jì)算1） 電機(jī)軸 2） 輸入軸 3） 長軸3） 輸出軸軸序號功率P/w轉(zhuǎn)速n（r/min）轉(zhuǎn)矩T傳動形式傳動比i電機(jī)軸16473.25錐齒輪1主軸15.84473.22齒輪傳動1.34長軸15.2135.073.10齒輪傳動1輸出軸14.9023.386.09齒輪傳動1.52.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1）.材料和熱處理軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的

13、使用條件，對軸的強(qiáng)度、剛度等的要求，采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并經(jīng)濟(jì)合理的選擇軸材料。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，選45號鋼作材料，調(diào)質(zhì)處理。2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)使確定整體外形和結(jié)構(gòu)尺寸包括軸長，軸肩等大小和結(jié)構(gòu)位置。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： （1）避免應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度。 （2）齒輪定位準(zhǔn)確，便于安裝。 （3）便于加工制造，加工精度及圓跳動易于滿足。 由于圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件： 式中 由上式可得軸的最小直徑計(jì)算公式： 式中為計(jì)算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況，查表取，則 軸的最小直徑為7.54mm，由于材料的磨損，軸的最小直徑取10mm。 輸入軸與電機(jī)采用錐齒輪相連，所以軸取軸長105mm

14、， 由于長軸貫穿兩輪系，所以取軸長220mm，軸頸安裝的齒輪內(nèi)徑12的內(nèi)孔，輸出軸深入副板滑道內(nèi)，取軸長60mm，。齒輪與軸之間采用平鍵固定，過盈配合，所以取直徑12。 （1）主軸結(jié)構(gòu) （2） 長軸結(jié)構(gòu) 經(jīng)強(qiáng)度校核，以上主軸，長軸，中危險(xiǎn)截面均滿足要求，有足夠的強(qiáng)度，在工作狀態(tài)下不會發(fā)生彎折等現(xiàn)象。3.3支撐件的選擇 變速旋轉(zhuǎn)夾具的支撐件包括底板、立柱、軸承、工作臺、支撐板、系桿。他們相互連接，構(gòu)成變速旋轉(zhuǎn)夾具的基礎(chǔ)，支撐夾具的工作部件，為保證夾具部件的相對位置和相對運(yùn)動精度。支撐件應(yīng)滿足的基本要求:（1） 支撐件應(yīng)有足夠的靜剛度和較高的固有頻率。支撐件的靜剛度包括整體剛度、局部剛度、和接觸剛

15、度。我們的夾具，載荷通過支撐導(dǎo)軌面施加到工作臺上，使工作臺產(chǎn)生整體的彎曲扭矩變形，且是工作臺產(chǎn)生局部變形和導(dǎo)軌面施加產(chǎn)生接觸變形。（2） 具有良好的動態(tài)特性。支撐件應(yīng)具有較高的靜剛度、固有頻率、是整體的各階固有頻率遠(yuǎn)離激振頻率，在夾具的整體工作中產(chǎn)生共振；支撐件還必須具有較大的阻尼，以抑制振動的振幅。（3） 支撐件應(yīng)該結(jié)構(gòu)合理，成型后進(jìn)行時(shí)效處理，充分消除內(nèi)應(yīng)力，形狀穩(wěn)定，熱變形小，使其在變形后對工作臺的運(yùn)動影響較小。（4） 支撐件應(yīng)該排屑暢通，易于制造、成本；運(yùn)輸和安裝方便。 支撐件的變形主要是彎扭變形。而抗彎剛度、抗扭剛度都是截面慣性矩的函數(shù)，隨支撐件截面慣性矩的增大而增加。支撐件的結(jié)構(gòu)設(shè)

16、計(jì)：依據(jù)表可以得知（1） 空心截面比實(shí)心截面的慣性矩大。（2） 方形截面的抗彎剛度比圓形截面的抗彎剛度大，而抗扭剛度比圓形截面的抗扭剛度低。（3） 不封閉截面的剛度遠(yuǎn)小于封面剛度，其抗扭剛度下降更大。 3.4導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌的功用是支承并引導(dǎo)運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動，它承受的運(yùn)動部件和工件的質(zhì)量和切削力。導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求：（1） 導(dǎo)軌具有承載和導(dǎo)向功能，且具有摩擦狀態(tài)為混合狀態(tài)。導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副相對運(yùn)動的直線度（直線運(yùn)動導(dǎo)軌）或圓度（圓周運(yùn)動導(dǎo)軌）。（2） 具有精度保持性。精度保持性是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是影響工作臺運(yùn)動的重要指標(biāo)之一。影響精度保持性的主要因素是磨損，即導(dǎo)軌的耐磨性。導(dǎo)軌在反復(fù)

17、接觸應(yīng)力的作用下，材料表層疲勞，產(chǎn)生掉點(diǎn)蝕，它也是導(dǎo)軌的主要失效形式。（3） 滿足剛度要求。導(dǎo)軌承載后的變形影響部件之間的相對位置和導(dǎo)向精度。因此要求導(dǎo)軌具有足夠的精度。（4） 要求低速運(yùn)動具有平穩(wěn)性。當(dāng)工作臺在導(dǎo)軌上運(yùn)動時(shí)，應(yīng)該保證導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)、進(jìn)給量準(zhǔn)確、不產(chǎn)生時(shí)快時(shí)慢或時(shí)走時(shí)停的現(xiàn)象。低速運(yùn)動的平穩(wěn)性對工作臺的運(yùn)動極為重要。導(dǎo)軌計(jì)算滾動直線導(dǎo)軌的計(jì)算就是計(jì)算其距離額定壽命或時(shí)間額定壽命。而額定壽命主要與導(dǎo)軌的額定載荷C和導(dǎo)軌上每個(gè)滑塊所承受的工作載荷F有關(guān)。額定動載荷C值可以從樣本上查到。每個(gè)滑塊所承受的工作載荷F則要根據(jù)導(dǎo)軌的安裝形式和受力情況進(jìn)行計(jì)算。額定動載荷C是指導(dǎo)軌在一定的載荷

18、下行走一定距離，90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕，這個(gè)載荷稱為滾動直線導(dǎo)軌的額定動載荷，這個(gè)行走距離稱為滾動直線導(dǎo)軌的距離額定壽命。如果把這個(gè)行走距離換算成時(shí)間，則得到時(shí)間額定壽命 溫度系數(shù)fc工作溫度<100>100150>150200200250ft1.000.900.730.60 接觸系數(shù)fc每跟導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)12345fc1.000.810.720.660.40載荷系數(shù)fw工作條件無外部沖擊或震動的低速運(yùn)動場合速度小于15無外部沖擊或震動的中速運(yùn)動場合速度小于1560有外部沖擊或震動的高速運(yùn)動場合速度大于60fw11.51.52.02.03.5 等級精度fa精度等級2345fa

19、1.01.00.90.9壽命時(shí)間的計(jì)算：當(dāng)行程長度已定，以小時(shí)為單位的額定壽命: 式中 l行程長度 n每分鐘往復(fù)次數(shù) L額定壽命3.5可編程控制器 在制造業(yè)和過程工業(yè)中，除了以模擬量為被控對象外，還存在著大量的數(shù)字量為主的邏輯順序控制，這一點(diǎn)在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造業(yè)中，尤為突出。它要求控制系統(tǒng)按照邏輯條件和一定的順序、時(shí)序產(chǎn)生控制動作，并能夠?qū)碜袁F(xiàn)場的大量開關(guān)量、脈沖、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等數(shù)字信號進(jìn)行監(jiān)視和處理。這些工作在早期由繼電-接觸器電路來實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是體積龐大、故障率高、功耗大、不易維修、不易改造和升級等。 而目前，PLC控制器的程序存儲容量多以MB為單位，隨著超大規(guī)模集成電

20、路技術(shù)的發(fā)展，微處理器的性能大幅提高，指令執(zhí)行速度達(dá)到微秒級，從而極大提高了PLC的數(shù)據(jù)處理能力，高檔的PLC可以進(jìn)行復(fù)雜的浮點(diǎn)運(yùn)算，并增加了許多特殊功能，如高數(shù)計(jì)數(shù)、脈寬調(diào)制變換、PID閉環(huán)控制、定位控制等等，從而在以模擬量為主的過程控制領(lǐng)域也占有了一席之地，在一定程度上具備了組建DCS系統(tǒng)的能力。此外，PLC的通信功能和遠(yuǎn)程I/O能力非常強(qiáng)大，可以組建成分布式通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 在組成結(jié)構(gòu)上，PLC具有一體化結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩種模式。一體化結(jié)構(gòu)的PLC追求功能的完善，性能的提高，體積越來越小，有利于安裝。而模塊式結(jié)構(gòu)的PLC則利用單一功能的各種模塊拼裝成一臺完整的PLC，用戶在設(shè)計(jì)自己的PLC

21、控制系統(tǒng)時(shí)擁有極大的靈活性，并使設(shè)備的性價(jià)比達(dá)到最優(yōu)。同時(shí)，模塊式結(jié)構(gòu)也有利于系統(tǒng)的維護(hù)、換代和升級，并使系統(tǒng)的擴(kuò)展能力大大加強(qiáng)?？删幊炭刂破鞯纳a(chǎn)是基于工業(yè)控制的需要，是面向工業(yè)控制領(lǐng)域的專用設(shè)備，歸納為以下幾點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2.靈活性強(qiáng)，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；3.通用性強(qiáng)，使用方便；4.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；5.編程簡單，容易掌握6.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)方便；7.體積小、重量輕、功耗低；1.可編程控制器的硬件組成PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相似。PLC從結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板

22、、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。2.可編程控制器的選擇 一般選擇PLC型號從輸入/輸出點(diǎn)，儲存容量，I/O響應(yīng)時(shí)間，輸出負(fù)載的特點(diǎn)，在線和離線編程等方面考慮。PLC容量選擇 首先對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，吧所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O，以及這些I/O端口的性質(zhì)。然后對用戶儲存器容量進(jìn)行估計(jì)，戶存所需內(nèi)存容量受到內(nèi)存利用率，開關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和用戶編程水平幾個(gè)主要因素的影響。3.6 步進(jìn)驅(qū)動器原理步進(jìn)驅(qū)動器是一

23、種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。相當(dāng)于開關(guān)的組合單元，對控制脈沖進(jìn)行環(huán)形分配、功率放大，使步進(jìn)電機(jī)繞組按一定順序通電，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動。 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能，不但取決于步進(jìn)電機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的優(yōu)劣。對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的研究幾乎是與步進(jìn)電機(jī)的研究同步進(jìn)行的。步進(jìn)電機(jī)

24、驅(qū)動器主要由方波產(chǎn)生電路、脈沖環(huán)型分配電路和功率放大電路這三大電路組成，通過其三大電路實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的功能，很方便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度和方向。此外，步進(jìn)驅(qū)動器有一大特色，可適當(dāng)?shù)貙λM(jìn)行細(xì)分，進(jìn)而消除電機(jī)的低頻振蕩。PLC和步進(jìn)電機(jī)接線圖3.7行程開關(guān)在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)，它除可以完成行程控制和限位保護(hù)外，還是一種非接觸型的檢測裝置，用作檢測零件尺寸和測速等，也可用于變頻計(jì)數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制和加工程序的自動銜接等。特點(diǎn)有工作可靠、壽命長、功

25、耗低、復(fù)定位精度高、操作頻率高以及適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境等。 一種用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)檢測、控制并與輸出環(huán)節(jié)全盤無觸點(diǎn)化的新型開關(guān)元件。當(dāng)開關(guān)接近某一物體時(shí)，即發(fā)出控制信號。4 工作原理及性能分析變數(shù)旋轉(zhuǎn)夾具中以步進(jìn)電機(jī)作為動力源，由電氣控制機(jī)械運(yùn)動，構(gòu)成真正意義上的機(jī)電一體化系統(tǒng)。其中機(jī)械部分由步進(jìn)電機(jī)接收信號，低速平穩(wěn)的傳遞到錐齒輸出轉(zhuǎn)矩，通過撥叉的推動，使主軸上的二級滑移齒輪左右滑動變速，帶動長軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)，傳遞到三個(gè)系桿鏈接在 一起的短軸上的行星齒輪，起到穩(wěn)定大扭矩輸出及自鎖功能，接著在長軸上的錐齒輪改變方向傳遞到豎直上工作臺的動力輸出軸，通電螺線管產(chǎn)生磁力把工件夾緊,工作臺按

26、照指令左右反復(fù)擺動及停止。 夾具結(jié)構(gòu)圖 電氣控制部分中，通過行程開關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)行程自動往復(fù)循環(huán)控制線路。行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)全要用上，讓SQ1放在右端需要反向的位置，而SQ2發(fā)在左端需要反向的位置，擋塊裝在平移部件上。啟動時(shí)，利用正反向啟動按鈕，若按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并自鎖，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動夾具工作臺左移，當(dāng)工作臺移至左端并碰到SQ1時(shí)，將行程開關(guān)SQ1壓下，其常閉觸點(diǎn)斷開，切斷塊碰到行程開關(guān)SQ2時(shí)，SQ2的常閉觸點(diǎn)斷開KM2線圈回路，同時(shí)SQ2的常開觸點(diǎn)又接通KM1線圈回路，步進(jìn)電機(jī)又從反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，如此往復(fù)循環(huán)運(yùn)動。5 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用 變速旋轉(zhuǎn)夾具，作為一種結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀的夾具?？梢詫?shí)現(xiàn)無極變速，還可以精準(zhǔn)定位旋轉(zhuǎn)，將分度盤安裝在夾具體上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工中對有嚴(yán)格角度要求的工件。以及運(yùn)用到各高校機(jī)械專業(yè)的課堂上，讓同學(xué)真實(shí)感知，接觸到真正的機(jī)械結(jié)構(gòu)，加深理解，提高同學(xué)們對機(jī)械結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣。有著廣闊的應(yīng)用前景及開發(fā)價(jià)值。其創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）變速旋轉(zhuǎn)夾具，使用滑移齒輪和輪系結(jié)構(gòu)相結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊，還可以實(shí)現(xiàn)夾具體的有級變速，滿足不同等級的