畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控立式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書指導(dǎo)教師 田林紅一、設(shè)計(jì)題目 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控立式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的目的1）掌握數(shù)控機(jī)床的電氣控制功能。2）掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制原理。 3）掌握機(jī)床電氣設(shè)計(jì)方法。三、設(shè)計(jì)要求一臺的普通立式車床，利用數(shù)控裝置進(jìn)行數(shù)控化改造。要求機(jī)床采用經(jīng)濟(jì)型開環(huán)數(shù)控裝置：1）機(jī)床電氣控制框圖設(shè)計(jì)。2）選擇電氣控制元器件。3）電氣控制原理圖設(shè)計(jì)。4）安裝調(diào)試說明。四、完成的技術(shù)資料要求說明詳細(xì)，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規(guī)范，圖形清晰，符號標(biāo)準(zhǔn)，線條均勻，用計(jì)算機(jī)畫圖。（1）設(shè)計(jì)圖紙 原理圖、元件安裝布置圖、接線圖。（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（15000，文字不少于6000字）1）設(shè)計(jì)題

2、目2）設(shè)計(jì)方案論證3）控制原理說明4）元件明細(xì)表5）設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見6）主要參考資料五、參考文獻(xiàn)機(jī)床數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 王侃數(shù)控技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 彭曉楠數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 主編 李善術(shù)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修 國防工業(yè)出版社 主編 任建平 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目經(jīng)濟(jì)型數(shù)控立式車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級機(jī)電姓 名郭 偉指導(dǎo)教師田 林 紅目錄摘 要5ABSTRACT6第一章 緒論7第二章 設(shè)計(jì)方案82.1 課題的來源與意義82.2 總體方案的確定8第三章 機(jī)床立式車

3、床電氣控制部分設(shè)計(jì)103.1電氣控制系統(tǒng)方案的確定103.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.3 8255可編程控制芯片的擴(kuò)展193.4 輔助電路的設(shè)計(jì)213.5 操作面板設(shè)計(jì)的簡要介紹233.6 繪制機(jī)床電氣控制電路原理圖23第四章 機(jī)械部分改造的設(shè)計(jì)244.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇244.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算304.3滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算304.4 直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)324.5 直流伺服電動(dòng)機(jī) 354.6 控制方式 364.7電樞控制方式的運(yùn)行特性 37設(shè)計(jì)小結(jié)39致謝語40參考文獻(xiàn)40CW6132橫向伺服進(jìn)給單元裝配圖及零件圖41機(jī)床電氣控制電路原理圖42摘 要在國際貿(mào)易中，很多發(fā)達(dá)國家

4、把數(shù)控機(jī)床視為具有高技術(shù)附加值、高利潤主要電機(jī)出口產(chǎn)品。世界貿(mào)易強(qiáng)國在進(jìn)行國內(nèi)機(jī)電產(chǎn)品貿(mào)易的同時(shí)，把高技術(shù)的機(jī)電產(chǎn)品出口打入國際市場，作為發(fā)展出口經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略措施，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置。關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；發(fā)展趨勢；智能化；柔性化ABSTRACTIn international trade,many centuries view digital lathesare as hi-techvalue-adds and profi

5、table exports.Digital lathesare expensive mechanical and electrical products.The powerful trade nations export hi-texh mechanical snd electrical products to the world market whiledoing such business at home ,Which is now an important strategy of develop-ing their export economy.Key words digital lat

6、he ; development tendency; intelligence; tenderness第一章 緒論 隨著我國生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，在機(jī)械制造業(yè)中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床越來越受到企業(yè)的歡迎。企業(yè)一方面投入大量資金購買數(shù)控車床，另一方面更新改造現(xiàn)有普通機(jī)床，通過 為普通機(jī)床添加數(shù)控裝置，將普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，這是許多中小型企業(yè)面臨的重要技改措施。 數(shù)控機(jī)床能夠適應(yīng)市場對產(chǎn)品多樣化、高精度的要求。因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是，商品化的數(shù)控機(jī)床價(jià)格高，一致于推廣應(yīng)用受到限制，而我國又現(xiàn)存有大量的普通機(jī)床，利用較先進(jìn)的數(shù)控 系統(tǒng)，對現(xiàn)有普通機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，對提高我國機(jī)械行業(yè)的數(shù)控加工技

7、術(shù)具有 更重要意義。數(shù)控機(jī)床是衡量一個(gè)國家機(jī)械制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。根據(jù)我國機(jī)床擁有量大，生產(chǎn) 規(guī)模小的具體國情，將普通機(jī)床通過數(shù)控化改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是我國機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造的這樣目標(biāo)。但從我國目前機(jī)械工業(yè)制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距較大， 而且從目前企業(yè)所面臨的情況看，因數(shù)控機(jī) 床價(jià)格較貴，一次性投資較大，使企業(yè)心有余而力不足。因此，我國作為機(jī)床大國。對普通機(jī)床數(shù)控化改造作為一種良好的有效途徑。這樣機(jī)床改造花費(fèi)少，改造設(shè)計(jì) 針對性強(qiáng)、時(shí)間短，改造設(shè)計(jì) 后的機(jī)床大多能夠克服機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高。第二章 設(shè)計(jì)方案2.1 課題的來源與意義 社會(huì)發(fā)展的今天，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展非常迅速突出，普

8、通機(jī)床已越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求。如果設(shè)備全部更新?lián)Q代不僅資金投入大，成本太高，而且原有設(shè)備的閑置又將造成極大浪費(fèi)。所以最簡易經(jīng)濟(jì)的辦法就 是進(jìn)行數(shù)控化改造。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。但從我國目前機(jī)械工業(yè)制造水平與發(fā)達(dá)國家相比差距較大，而且從目前企業(yè)所面臨的情況看，因數(shù)控機(jī) 床價(jià)格較貴，一次性投資較大，使企業(yè)心有余而力不足。因此，我國作為機(jī)床大國。對普通機(jī)床數(shù)控化改造作為一種良好的有效途徑。這樣機(jī)床改造花費(fèi)少，改造設(shè)

9、計(jì) 針對性強(qiáng)、時(shí)間短，改造設(shè)計(jì) 后的機(jī)床大多能夠克服機(jī)床的缺點(diǎn)和存在的問題，生產(chǎn)效率高。2.2 總體方案的確定 根據(jù)改造設(shè)計(jì)內(nèi)容確定方案。有設(shè)計(jì)內(nèi)容可知，該CW6132車床的改造設(shè)計(jì)是將原機(jī)床中手動(dòng)進(jìn)給裝置改裝成有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用微機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來完成數(shù)據(jù)的處理運(yùn)動(dòng)控制。由此可見改造設(shè)計(jì)以后的車床具有一定的數(shù)控機(jī)床功能和特點(diǎn)，大大提高了車床的數(shù)控化程度和生產(chǎn)效率，是一種經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床。翻閱查看CW6132車床是一種小型的車床，床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑320mm加工工件最大長度750mm，主要用于加工中小型類零件。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)內(nèi)容要求參考數(shù)控機(jī)床的改造設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們設(shè)計(jì)確定如圖2-1 2-

10、2 所示總體改造方案。圖22 CW6132普通車床的數(shù)控改造方案圖1.縱向滾珠絲杠 2.橫向滾珠絲杠 3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 4.減速齒輪 5. 減速齒輪 6. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)該方案中以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，采用開環(huán)伺服控制，無檢測反饋機(jī)構(gòu)，具有結(jié)簡單，使用維護(hù)方便，可靠性高，制造成本低等一系列的優(yōu)點(diǎn)。從設(shè)計(jì)題目中可知，我們改造設(shè)計(jì)的是基于CW6132車床的橫向伺服進(jìn)給單元機(jī)電一體化改造設(shè)計(jì)。所以針對橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行如下改造：拆除原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷孔安裝齒輪箱，拆除原絲杠安裝滾珠絲杠并仍然安裝在原絲杠的位置，兩端采用原固定方式，這樣可以減小裝配現(xiàn)場，并由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，從而是橫向進(jìn)

11、給整體的剛性提高，優(yōu)勝于以前的，橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用二級齒輪減速，并用雙片齒輪銷齒法消除間隙。其余部分的改造設(shè)計(jì)盡量按照原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改裝的部位，以降低生產(chǎn)成本，節(jié)約改造生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。第三章 機(jī)床立式車床電氣控制部分設(shè)計(jì)CW6132車床是一種小型的車床，對于它的伺服進(jìn)給單元的機(jī)電一體化改造設(shè)計(jì)，我們從設(shè)計(jì)內(nèi)容中可以知道，是用微機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)工作臺來完成數(shù)控處理和運(yùn)動(dòng)控制。由此可見，改造設(shè)計(jì)后的機(jī)床具有一定的數(shù)控機(jī)床的功能特點(diǎn)，是一種簡易經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床，所以，我們就按照經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行電氣控制部分的改造設(shè)計(jì)。3.1 電氣控制系統(tǒng)方案的確定 我們知道對

12、于一些經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床，常采用開環(huán)伺服系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖31圖31開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖它主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和相適應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路組成，數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖驅(qū)動(dòng)電路變換放大傳給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每接受一個(gè)脈沖就旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再通過齒輪副和絲杠螺母帶動(dòng)機(jī)床工作臺移動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度取決于指令脈沖的頻率和個(gè)數(shù)，反映到工作臺就是工作臺的移動(dòng)速度和位移的大小。但系統(tǒng)沒有位置檢測反饋環(huán)節(jié)，工作臺位移到位，其精度取決于步進(jìn)電機(jī)齒距角精度，齒輪傳動(dòng)間隙和絲杠螺母精度等。由此可見，對于我們改造設(shè)計(jì)的CW6132車床的橫向伺服就進(jìn)給單元采用這種由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)控制系統(tǒng)比較合適的。該系統(tǒng)方案中不使用位

13、置檢測元件，也就沒有閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。因此，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，可靠性高，制造成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。對于CW6132車床精度要求不太高的中小型機(jī)床改造設(shè)計(jì)來說，特別適合適用這種開環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)發(fā)案。3.1.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠的聯(lián)接對于經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的絲杠相連著主要是從進(jìn)給傳動(dòng)鏈最短發(fā)出信息來考慮的，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲杠的聯(lián)接的方法有兩種：一種是與絲杠直接聯(lián)接在一起，此方法結(jié)構(gòu)簡單，但是運(yùn)行位移的脈沖當(dāng)量不是5的倍數(shù)編程計(jì)算時(shí)不方便。另一種是在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸端配置減速器，使減速器輸出軸通才聯(lián)接套于絲杠直接聯(lián)接在一起，一般改造常采用這種聯(lián)接方式。所以，CW613

14、2車床改造設(shè)計(jì)也采用這種聯(lián)接方式，而且從前面步進(jìn)電動(dòng)機(jī)計(jì)算和選擇中可知采用二級傳動(dòng)3.1.8051單片機(jī)的選擇 根據(jù)CW6132車床最大加工尺寸，加工精度，控制速度以及經(jīng)濟(jì)性要求，改造設(shè)計(jì)后的簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床一般采用8位微機(jī)進(jìn)行控制，在8位微機(jī)中，MCS-51系列單片機(jī)集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，抗干擾性強(qiáng)，具有很高的性能比。因此，我們設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用MCS-51系列單片機(jī)作為控制微機(jī)在MCS-51系列單片機(jī)中8051為典型代表，它具有高性能8位CPU，4KROM，128字節(jié)RAM，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，4個(gè)I/O，一個(gè)全雙工異步串行口，5個(gè)中斷源，可訪問64K程序存儲器空間和64K數(shù)

15、據(jù)存儲器空間，它與其中的8031相比，片內(nèi)有4KB的ROM，而8031片內(nèi)沒有ROM或EPROM。8031使用時(shí)必須配置外部的程序存儲器EPROM，而8051就不需要了。但它的片內(nèi)ROM和片外ROM 不能同時(shí)占有，為了指示機(jī)器的這種只有生產(chǎn)廠家或器件設(shè)計(jì)者為用戶提供了一條專用的控制引腳EA，如果EA 接+5V 高電平，則機(jī)器使用片內(nèi)4KBROM ，如果EA 接低電平，則機(jī)器自動(dòng)使用片外ROM，而8031引腳EA接地 所以，對于CW6132車床橫向進(jìn)給伺服系統(tǒng)就采用8051單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和運(yùn)動(dòng)控制我們改造設(shè)計(jì)的機(jī)床，主要是橫向伺服進(jìn)給單元機(jī)電一體化改造設(shè)計(jì)，根據(jù)下面設(shè)計(jì)起控制電路如后面附圖（

16、B）所示 3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī) ，使一種把脈沖信號轉(zhuǎn)換成為線位移或角位移的電動(dòng)機(jī)，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。根據(jù)前面的設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選擇可知，我們設(shè)計(jì)選用的是三相六拍的反映式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)- 110BF003由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各繞阻按一定節(jié)拍依次輪流通電才能轉(zhuǎn)動(dòng)，控制脈沖頻率可控制其轉(zhuǎn)動(dòng)速度，因此 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器，光隔離電路，脈沖功率放大器等組成，其驅(qū)動(dòng)原理框圖如下圖32所示圖32步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖圖中，脈沖信號源是由CNC系統(tǒng)根據(jù)程序控制脈沖頻率和頻率的個(gè)數(shù)，脈沖分配器將脈沖信號按一定順序分配；然后送到放大電路中進(jìn)行功率放大，

17、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作，其中脈沖分配器及前面的微機(jī)及接口芯片工作一般為+5V 而作為電動(dòng)機(jī)電源需要符合 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定電壓值，為避免強(qiáng)電對弱電的干擾，在它們之間設(shè)計(jì)采用光隔離電路。具體電路如下面所設(shè)計(jì)的3.2.1 脈沖分配器對于開環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)中，我們設(shè)計(jì)采用單片機(jī)脈沖分配器，如圖3所設(shè)計(jì)的8051單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制電路。圖33 8051單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制電路原理圖8051單片機(jī)的P1口作為輸出口，用程序?qū)崿F(xiàn)脈沖分配功能。對于三相異步電動(dòng)機(jī)，用P1.0，P1.1，P1.2作為輸出端，精光電隔離電路，再由驅(qū)動(dòng)電路放大來驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。對于我們改造設(shè)計(jì)的CW6132 車床的橫向伺

18、服進(jìn)給單元機(jī)電一體化改造選擇的是 三相六拍的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) -110BF003。因此，按三相六拍的步電動(dòng)機(jī)的通表電順序，可以得出P1.0口的輸出控制字表如下表1所示表1 P1.0口的輸出控制字表由表可見，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第一個(gè)狀態(tài)字為01H，從上而下輸出控制字，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。從正轉(zhuǎn)最后一個(gè)狀態(tài)字05H 之后加上反轉(zhuǎn)第一個(gè)控制字01H，此時(shí)，再接著輸出控制字時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，假設(shè)這些控制字在存儲器地址以及讀取控制字的順序，可以畫出三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制程序框圖3-3如下圖 3-3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制程序流程圖假設(shè)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)總的運(yùn)行參數(shù)放在R4轉(zhuǎn)向標(biāo)志存放在程序狀態(tài)寄存器用戶標(biāo)志FI（D5H）中，

19、當(dāng)F1為“0”時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)F1為“1”時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時(shí)，8051的P1口的輸出控制字01H，03H，02H，06H，04H，05存放在8051的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器單元20H25H中，26H 存放結(jié)束標(biāo)志00H 在27H2CH 的存儲單元內(nèi)存放反轉(zhuǎn)時(shí)P1端口的輸出控制字01H，04H，06H，.02H，03H，在2DH單元內(nèi)存放結(jié)束標(biāo)志00H。根據(jù)前面的控制程序表1圖3-4）的控制程序控制框圖，我們可以 編出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制，其控制程序如下； PUSH A； MOV R4， #H CLR C； ORL C， D5H； JC R0TE； MOV R0， #20H AJMP

20、 LOOP； R0TE：MOV R0， #27H LOOP：MOV A， R0 MOV P1， A； ACALL DELAY； INC R0； MOV A， 00H ORL A， R0； JZ TPL； LOOP： DJNZ R4，LOOP； POP A； TPL MOV A， R0； CLR C； SUBB A， 06H； MOV R0， A； AJMP LOOP1； DELAY： MOV R2， M； DELAY1： MOV A， M1； LOOP： DEC A； JNZ LOOP； DJNZ R2， DELAY1； RET3.2.2 光隔離電路在這個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，脈沖分配器輸出的

21、信號經(jīng)放大后，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)電壓較高（幾十伏）電流也教大（幾安到幾十安）如果將I/O口輸出信號直接與功率放大器相連，輕則影響單片機(jī)程序的正常運(yùn)行，重則導(dǎo)致單片機(jī)接口電路的損壞。因此，在接口電路與功率放大器之間設(shè)計(jì)加光隔離電路，實(shí)現(xiàn)電器隔離，通常使用最多的是光耦合器。光耦合器由發(fā)光二級管和光敏晶體管組成如下圖3-5所示的共集電極輸出型光耦合器。當(dāng)輸入信號VI加到輸入端時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通激發(fā)出紅外光，光敏晶體管受光照后，由于光敏效應(yīng)產(chǎn)生光電流，通過輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)以光為媒介的電信號傳輸，輸入端與輸出端在電氣上完全隔離。圖3-5 共集電極耦合器 圖 3-6 光

22、電隔離輸出電路上圖36為光隔離輸入與輸出電路?？刂菩盘?4LS05集電極開路門反相后驅(qū)動(dòng)光耦器的輸入發(fā)光二 極管 。當(dāng)控制信號為低電平，74LS05不吸收電 流，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，從而輸出的光敏晶體管截止，當(dāng)控制信號為高電平，74LS05吸收電流，發(fā)光二極管導(dǎo)通 發(fā)光，光敏晶體管受到激勵(lì)導(dǎo)通。我們的改造設(shè)計(jì)就采用這種光隔離電路。3.2.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由于邏輯電路和單片機(jī)的輸出脈沖電平很小，一般為3V左右電流為毫安無法驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而需要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大。我們知道常用的驅(qū)動(dòng)電路有：單電源驅(qū)動(dòng)電路高低壓雙電源驅(qū)動(dòng)電路和恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路。而我們設(shè)計(jì)采用高低壓雙電源驅(qū)動(dòng)電路 作為該系

23、統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)。如下圖所示設(shè)計(jì)的高低雙電源驅(qū)動(dòng)電路。 圖3-7 高低雙電源驅(qū)動(dòng)電路 圖中LA為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)A相繞組，接大功率VT1和VT2之間，VT1為高壓管。當(dāng)脈沖分配器輸出低電平是，VTI和VT2之間截止，LA無電流通過。當(dāng)脈沖分配器輸出高電平是，是單穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)為高電平輸出，經(jīng)前端放大使VT1導(dǎo)通，同時(shí)功率管VT2也導(dǎo)通，高壓電源Vn經(jīng)VTI和VT2加至LA上。此時(shí)，二極管VD1因承受反向電壓而截止，切斷低壓電路VL，由于高壓源電壓很高，線圈的電流 上升很快，上升沿變陡，當(dāng)電流值接近步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定值是，單穩(wěn)態(tài)電路延時(shí)時(shí)間到 ，翻轉(zhuǎn)為輸出低電壓，使高電壓管VT1截止。這時(shí)，由低電壓電源VL供

24、電，VT2繼續(xù)導(dǎo)通LA繼續(xù)通過電流 。當(dāng)脈沖分配器輸出的脈沖為低電平時(shí)，功率VT2截止，這時(shí)為二極管VD2續(xù)流，電流隨之減少為零，采用這種驅(qū)動(dòng)電路是因?yàn)樗趩坞娫打?qū)動(dòng)電路相比，高低壓雙電源驅(qū)動(dòng)電路的電流波形上升沿變陡，使步進(jìn)電機(jī)的力矩和運(yùn)行頻率等主要性能得到明顯改善，而且驅(qū)動(dòng)功率也比單電源的高；在結(jié)構(gòu)上也比恒流斬波驅(qū)動(dòng)電 路的簡單。所以我們設(shè)計(jì)應(yīng)用這種高低壓雙電源驅(qū)動(dòng)電路3.3 8255可編程控制芯片的擴(kuò)展MCS51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一就是硬件設(shè)計(jì)簡單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。對于簡單的應(yīng)用場合可以不用I/O口系統(tǒng)，但是對于復(fù)雜的應(yīng)用場合就需要用I/O口擴(kuò)展來滿足單片機(jī)運(yùn)行功能的像我們設(shè)計(jì)的CW6132

25、車床的數(shù)控化的改造就有一定的復(fù)雜程度。因此。我們對8051單片機(jī)進(jìn)行I/O口擴(kuò)展，擴(kuò)展一片8255可編程控制芯片來達(dá)到機(jī)床控制運(yùn)動(dòng)功能的完善性選用的8255芯片是INTEL生產(chǎn)的可編程0輸入輸出接口芯片它具有3個(gè)8位的并行I/O口分別為PA。PB，PC口其中PC又分為高4位（PC7PC4）和低4位（PC3PC0），它們都可以使用軟件編程來改變I/O口工作方式。因此，8255使用方便，通用性強(qiáng)，經(jīng)常作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。我們設(shè)計(jì)的是8255芯片與8051直接接口電路如圖38所示 圖 3-8 8051擴(kuò)展8255的接口電路連接圖在8051單片機(jī)的I/O口上擴(kuò)展一片8255芯

26、片，無需加任何邏輯電路，從圖中可以看出8255的片選信號CS及口地址選擇線A0，A1分別由8051的P0.7和P0.0，P0.1經(jīng)地址鎖存器74LS373鎖存后提供。所以8255的A口，B 口 ，C口以及控制口地址分別為FF7CH，F(xiàn)F7DH，F(xiàn)F7EH，F(xiàn)F7FH。8255的復(fù)位端與8051 的復(fù)位端相連，都接到8051的復(fù)位電路上。我們知道在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，必須根據(jù)外圍設(shè)備的類型選擇8255的操作方式，并在初始化程序中把相應(yīng)的控制字寫人操作口。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)圖38可知：A口地址：FF7CH； B口地址：FF7DH； C口地址：FF7EH； 控制口地址： FF7FH；對于8255的C口8位中

27、的一位，均可以用指令來置位和復(fù)位。例如，如果把C口的第6位PC5置1相應(yīng)的字控制為00001011B=0BH，程序如下： MOV DPTR ， #0FF7FH； MOV A， #0BH； MOVX DPTR , A； 由此可見，8255接口芯片在MCS-51系列單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛，廣泛應(yīng)用與外圍設(shè)備，如打印機(jī)，鍵盤，顯示器以及作為控制信息輸人輸出。所以我們設(shè)計(jì)擴(kuò)展用8255可編程控制芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和進(jìn)行控制。其中，用8255的A口控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，PA0PA5為輸出口，用于控制Z向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。B口作為輸入口，用于功能鍵的控制，其中，PB0PB4口分別控制空運(yùn)行、自動(dòng)、手動(dòng)I、手動(dòng)II、和回零

28、 。PB5口用于報(bào)警顯示，系統(tǒng)正常時(shí)，輸出低電平，綠色燈亮；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，輸出高電平，紅色燈亮，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。C口也用作輸出口，其中C0C3口控制面板上的按鍵，分別控制啟動(dòng)、暫停、連續(xù)、急停等功能。C4C7口接越程報(bào)警控制電路，當(dāng)床鞍工作停止，以保護(hù)工作臺正常運(yùn)行。3.4 輔助電路的設(shè)計(jì)3.4.1 8051單片機(jī)的時(shí)鐘電路我們知道單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，如下圖3-9所示，晶體可在1.212MHZ任選，偶合電容在530PF之間，對時(shí)鐘有微調(diào)作用。采用外部時(shí)鐘方式，可把XTAI直接接地，X

29、TAL2接外 部時(shí)鐘源。經(jīng)過比較，我們設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖3-9所示。 圖 3-9 時(shí)鐘電路3.4.2 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位電路都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)，在時(shí)鐘電路工作后，只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)復(fù)位，以后單片機(jī)便從0000H單元開始執(zhí)行程序。單片機(jī)通常采用上自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種，而我們設(shè)計(jì)應(yīng)用上電與按鈕復(fù)位組合的復(fù)位電路如圖3-10所示。在上電瞬間，R、C電路充電，RESET引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET端保持10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。 圖 3-10 復(fù)位電路3.4.3 越界報(bào)警電路 為了防止工作臺越界，我們設(shè)計(jì)越界電路如圖2-11所

30、示。 圖 3-11 越界報(bào)警顯示電路我們改造設(shè)計(jì)的CW6132車床有4個(gè) 方向可能越界，即+X、-X、+Z、-Z。一旦某一方向越界，應(yīng)立即停止工作臺移動(dòng)。其中圖3-11中（a）圖是報(bào)警信號的產(chǎn)生，（b）圖是報(bào)警顯示。這里利用8255PC口進(jìn)行控制，只要任一個(gè)行程開關(guān)閉合，即工作臺在某一個(gè)方向越界，均能產(chǎn)生越界信號。為了報(bào)警，設(shè)置紅綠燈指示，正常工作時(shí)綠燈亮，當(dāng)越界報(bào)警時(shí)紅燈亮。兩個(gè)燈均有一個(gè)I/O口輸出控制。其他的輔助電路的設(shè)計(jì)請參照附圖（B）所示3.5 操作面板設(shè)計(jì)的簡要介紹根據(jù)前面的幾部分的設(shè)計(jì)和機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制的基本要求，我們設(shè)計(jì)的操作面板如下圖所示的經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床控制面板設(shè)計(jì)方案。3.6 繪

31、制機(jī)床電氣控制電路原理圖 在完成前幾部分的設(shè)計(jì)之后，我們就可以著手繪制改造設(shè)計(jì)之后的CW6132車床的電氣控制圖了。在繪制時(shí)，我們主要根據(jù)前面幾部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行繪制。繪制的具體電氣控制電路原理圖 參看后面的附圖（B）。圖312所示的經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床控制面板設(shè)計(jì)方案第四章 機(jī)械部分改造的設(shè)計(jì)4.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇4.1.1 傳動(dòng)比的計(jì)算 根據(jù)給定的橫向進(jìn)給的脈沖當(dāng)量0.005mm，滾珠絲杠導(dǎo)程=6mm，及初選的步進(jìn)電機(jī)步距角0.75，可計(jì)算出傳動(dòng)比i： =360/ 式中 脈沖當(dāng)量（mm/步）； 滾珠絲杠導(dǎo)程（mm）； 步進(jìn)電機(jī)步距角（）；減速齒輪考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜

32、板的有效行程故采用兩級齒輪降速，根據(jù)傳動(dòng)比，即 i=360/選齒輪Z1=28，Z2=56，Z3=24，Z4=30一級降速傳動(dòng)比為0.5二級降速傳動(dòng)比為0.8初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型為150BF002,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般選模數(shù)取m=12，本次設(shè)計(jì)選用m=24.1.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí),必須根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,分別計(jì)算各種情況下所需要的力矩,再根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)運(yùn)行頻率特性選擇合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī),負(fù)載慣量是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)之一,它對選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)傳動(dòng)比等都有十分重要的意義,如果該慣量與電動(dòng)機(jī)的匹配不當(dāng),系統(tǒng)就得不到快速反應(yīng),

33、甚至失效.Z1=28,z2=56,z3=24,z4=30齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 = =2.6358 = =36.148 =1.4227 = =0.186絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以從表中查得負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量考慮步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問題即 0.571滿足慣量匹配要求。而慣量由伺附電動(dòng)機(jī)的慣量 和進(jìn)給系統(tǒng)慣量 組成 伺附電動(dòng)機(jī)的慣量進(jìn)給系統(tǒng)慣量負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩選擇：機(jī)床在不同的情況下，其所需要的轉(zhuǎn)矩不同，下面分別進(jìn)行計(jì)算快速空載啟動(dòng)是所需要的轉(zhuǎn)矩為 式中： 快速空載啟動(dòng)力矩 空載啟動(dòng)折算到電動(dòng)機(jī)上的加速力矩 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩 由于絲杠加緊時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加力矩將已知數(shù)據(jù)代入 式中

34、傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 運(yùn)動(dòng)部件從停止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需要的時(shí)間 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的摩擦力矩 式中 導(dǎo)軌的摩擦力 垂直方向的切削力 運(yùn)動(dòng)部件的總重量 導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) 齒輪降速比 傳動(dòng)鏈總效率，一般取0.70.85 附加力矩： 式中： 滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷前一般取 滾珠絲杠導(dǎo)程滾珠絲杠擰緊時(shí)的效率一般大于0.9于是： 快速移動(dòng)時(shí)需要的力矩： 最大切削負(fù)載時(shí)所需要的力矩： 從以上計(jì)算可以看出三種工況下以快速空載啟動(dòng)所需要的力矩最大，依次作為出選電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。對于工作方式與五相十拍的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩： 從相關(guān)資料可以查出150BF002型號的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大

35、靜轉(zhuǎn)矩為13027N.M大于所需要的最大靜轉(zhuǎn)矩可以作為初選型號大需要考慮電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行它。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的空載啟動(dòng)頻率： 由相關(guān)資料知道150BF002步進(jìn)電動(dòng)機(jī)允許的作大空載啟動(dòng)頻率為2800HZ，運(yùn)行頻率為8000HZ，有下圖（a)可以看出步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是頻率為2500HZ，遠(yuǎn)不能滿足機(jī)床所需。直接使用回產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速度控制（可以用軟件實(shí)現(xiàn)）將啟動(dòng)頻率降到1000HZ時(shí)，啟動(dòng)扭矩可以增高到588 。然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，可以將步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，由150BF002型號的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性（b)知道電動(dòng)機(jī)可以滿足要求。根

36、據(jù)上述計(jì)算綜合考慮，橫向進(jìn)給系統(tǒng)采用150BF002型號電動(dòng)機(jī)（a)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻率（b) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性 圖42步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率和矩頻特性零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，傳動(dòng)軸的初步計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，支撐方式和部件的選擇計(jì)算：4.2 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核計(jì)算選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)該傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng).速度不高,所以齒輪選8級精度；齒輪材料選用價(jià)格便宜并且硬度合適的材料；齒輪 Z1，Z3，Z4 材料為45#鋼(調(diào)質(zhì))； 齒輪Z2材料為45鋼(常化)。 根據(jù)傳動(dòng)比選取小齒輪Z1=28.Z2=56.Z3=24.Z4=30因齒面硬度小于350HBS的閉式傳動(dòng),所以按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

37、,然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度.4.3滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算即中間軸滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算，按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用型號為6204的深溝求軸承。計(jì)算軸承載荷：圖45 軸的受力圖軸承的徑向載荷軸承 A： 軸承 B： N按壽命計(jì)算選擇軸承型號派生軸向力的計(jì)算， 查表可知 NN確定軸承的軸向載荷 故軸承1“放松”軸承2“壓緊”根據(jù)當(dāng)量動(dòng)載荷公式計(jì)算P值 計(jì)算工作所需要的徑向基本額定動(dòng)載荷： 由于常溫，中等沖擊取，深溝球軸承壽命指數(shù)，兩支承用同一型號， h若按大修期5年更換軸承，軸承的壽命足夠用，故所選軸承合適 4.4 直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從原理上說，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無本質(zhì)的區(qū)別，但因?yàn)閿?shù)控機(jī)床

38、高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1)調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由主軸驅(qū)動(dòng)器控制，實(shí)現(xiàn)無級變速，因此，它必須具有較寬的調(diào)速范圍。2)直流主軸電動(dòng)機(jī)通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。3)主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱最小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極，以減小損耗，提高效率。4)直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行。5)主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有

39、D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號輸入、“準(zhǔn)備好”輸出、速度/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號接口。6)純電氣主軸定向準(zhǔn)?？刂乒δ堋Ｓ捎趽Q刀、精密鏜孔、螺紋加工等需要，數(shù)控機(jī)床的主軸應(yīng)具有定向準(zhǔn)?？刂乒δ?，而且應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步縮短定位時(shí)間，提高機(jī)床效率。數(shù)控機(jī)床常用的直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖如圖3-1所示。4-1 數(shù)控機(jī)床常用的直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖由圖可見，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類似于直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它也是由速度環(huán)和電流環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)速度控制系統(tǒng)，通過控制直流主軸電動(dòng)機(jī)的電樞電壓實(shí)現(xiàn)變速?？刂葡到y(tǒng)的主回路一般采用晶閘管反并聯(lián)可逆整流電路。系統(tǒng)的工作原理可參閱直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)部分，在此不再贅述。圖4-

40、1的上半部分為勵(lì)磁控制回路，由于主軸電動(dòng)機(jī)功率通常較大，且要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大，因此，一般采用他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁繞組與電樞繞組相互獨(dú)立，并由單獨(dú)的可調(diào)直流電源供電。圖中，磁控制回路的電流給定、電樞電壓反饋、勵(lì)磁電流反饋三組信號經(jīng)比較之后輸入至比例一積分調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過電壓/相位轉(zhuǎn)換器，控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流大小，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的恒功率弱磁調(diào)速。主軸定向準(zhǔn)?？刂频淖饔檬菍⒅鬏S準(zhǔn)確停在某一固定的角度上，以進(jìn)行換刀等動(dòng)作。主軸定向準(zhǔn)停的位置檢測，可以利用裝在主軸上的位置編碼器或磁性傳感器進(jìn)行，通過位置閉環(huán)，使主軸準(zhǔn)確定位在規(guī)定的位置上。圖4-2為主軸定向準(zhǔn)停控制示意圖，

41、當(dāng)采用位置編碼器作為位置檢測器件時(shí)，為了控制主軸位置，主軸與編碼器之間必須是11傳動(dòng)或?qū)⒕幋a器直接安裝在主軸軸端。當(dāng)采用磁性傳感器作為位置檢測器件時(shí)，磁性器件應(yīng)直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則應(yīng)固定在主軸箱體上。4-2 主軸定向準(zhǔn)停控制示意圖4.5 直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上就是他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同，可分為永磁式和電磁式兩種。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁極是用永久磁鐵制成，電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁極是磁極鐵心套上勵(lì)磁繞組組成的。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)相同。勵(lì)磁繞組中流過電流所產(chǎn)生的磁通與電樞繞組中通過的電流互相作用時(shí)即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動(dòng)機(jī)

42、旋轉(zhuǎn)，當(dāng)這兩個(gè)繞組中有一個(gè)斷電時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)能立即停轉(zhuǎn)。直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種很好的執(zhí)行元件。4.6 控制方式 幼稚流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法和正反轉(zhuǎn)方法可知，當(dāng)改變電樞繞組端電壓的大小和極性或改變勵(lì)磁繞組勵(lì)磁電流的大小和方向時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變，所以直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式也就有兩種。 1電樞控制方式 勵(lì)磁恒定，電樞電壓作為控制信號，這時(shí)電樞繞組稱為控制繞組，電樞電壓稱為控制電壓。 2磁場控制方式 電樞電壓恒定，勵(lì)磁繞組接受控制信號，這時(shí)勵(lì)磁繞組稱為控制繞組，勵(lì)磁電壓稱為控制電壓。 因電樞控制方式的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性均為線性，電樞回路電感小，響應(yīng)迅速，所以直流伺服電動(dòng)機(jī)多采用電樞控制方式。下面只介紹電樞控制方式的運(yùn)行持性。 4.7 電樞控制方式的運(yùn)行特性 電樞控制時(shí)直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理如圖41所示。為分析方便，假設(shè)電機(jī)磁路不飽和，即認(rèn)為磁化曲線為直線。并且不計(jì)電樞反應(yīng)的影響。 我們先看一下直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程。 圖41電樞