繪圖儀機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計說明書-2-/25（小幅面平板式二維繪圖儀畫筆驅(qū)動系統(tǒng)）目錄目錄錯誤!未指定書簽。中文摘要錯誤!未指定書簽。一、課程設(shè)計的目的錯誤!未指定書簽。二、設(shè)計任務(wù).錯誤!未指定書簽。三、總體方案的確定錯誤!未指定書簽。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除四、機械傳動部件的設(shè)計與選型錯誤!未指定書簽。1 .滾珠絲桿副的選型與計算錯誤!未指定書簽。2 .電機的選型與計算錯誤!未指定書簽。3、軸承的選擇與驗算錯誤!未指定書簽。4 .聯(lián)軸器的選用錯誤!未指定書簽。5 .滾動直線導(dǎo)軌選擇，計算和驗算錯誤!未指

2、定書簽。6 .密封和潤滑錯誤!未指定書簽。五、機械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計錯誤!未指定書簽。1、設(shè)計要求錯誤!未指定書簽。2、方案分析錯誤!未指定書簽。3、單片機系統(tǒng)與步進電動機驅(qū)動器之間的接口方法.錯誤!未指定書簽。4、步進電動機驅(qū)動電源的選用錯誤!未指定書簽。六、設(shè)計結(jié)論錯誤!未指定書簽。-2-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除-3-/25七、個人總結(jié)錯誤!未指定書簽。八、參考文獻錯誤!未指定書簽。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除中文摘要模塊化的小幅而平板式單坐標(biāo)畫筆驅(qū)動系統(tǒng)，通常由導(dǎo)軌座、移動滑塊、工作平臺、滾珠絲杠副，以及伺服電動機等部

3、件組成。其外觀形式如圖11所示。其中，伺服電動機作為執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動,完成工作臺在X方向的直線移動，調(diào)動畫筆的高度從而實現(xiàn)直線的生成。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機等均已標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計時只需根據(jù)工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要,可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計算機，也可以設(shè)計專門的微機控制系統(tǒng)。圖11-3-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除一、課程設(shè)計的目的1）學(xué)習(xí)機電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計方案擬定、分析與比較的方法。2）通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計計算方法與選用原則

4、。齒輪同步帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌副等。3）通過對進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電動機的工作原理、計算選擇方法與控制驅(qū)動方式，學(xué)會選用典型的位移速度傳感器：如交流、步進伺服進給系統(tǒng),增量式旋轉(zhuǎn)編碼器,直線光柵等。4）通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計方法和控制軟件的設(shè)計思路：如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A配置、鍵盤與顯示電路設(shè)計等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電機的控制軟件等。5）培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并初步樹立“系統(tǒng)設(shè)計”的思路。6）鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻資料以及撰寫科技論文

5、的能力。二、設(shè)計任務(wù)題目：小幅面平板式繪圖儀畫筆驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計主要參數(shù)如下：工作臺而尺寸為600nunX600mm,可繪圖范闈210mmX297mm（A4圖紙）。X、丫方向的定位精度均為±0.2mm.加工材料為碳素鋼或有色金屬。機架用板金/鑄鋁/注塑件外殼采用注塑件傳動系統(tǒng)采用：同步齒形帶/鋼絲/其他X、丫電機采用步進電機三、總體方案的確定（1）導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計的X-Y工作臺是用來配套輕型的畫筆的，需要承受的載荷非常小，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用直線滾動導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動效率高、機構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。（2）絲杠螺母副的選用伺服電動機的旋轉(zhuǎn)

6、運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，要滿足±0.2mm的定位精度，滑動絲杠副無能為力，只有選擇滾珠絲杠副才能達到滾珠絲杠副的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙.（3）伺服電動機的選用任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達到0.001mm,定位精度也未達到微米級，最快移動速度也不高。因此，本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電動機，如交流伺服電動機或直流伺服電動機等,可以選用性能好一些的步進電動機，如混合式步進電動機，以降低成本，提高性價比.（4）聯(lián)軸器的選用由于系統(tǒng)的對中性要求較高，因此決定選用剛性聯(lián)釉器，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等優(yōu)點.考慮到工作載荷不大，擬選用套筒

7、聯(lián)軸器，其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、徑向尺寸小的優(yōu)點.（5）檢測裝置的選用選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制.任務(wù)書所給的精度對于步進電動機來說不是很高,決定采用開環(huán)控制.（6）控制系統(tǒng)的設(shè)計1）設(shè)計的驅(qū)動系統(tǒng)只有單坐標(biāo)定位，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計成連續(xù)控制型.2）對于步進電動機的開環(huán)控制，選用MCS-51系列的ATR89c52,應(yīng)該能夠滿足設(shè)沖任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo).3）要設(shè)計一套完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還需要擴展程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等.選擇合適的驅(qū)動電源，與步進電動機配套使用考慮到X、Y兩個方向的

8、工作范圍額相差不大，承受的載荷也相差不多，為了減少設(shè)計工作量，X、Y兩個坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、伺服電動機、檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。四、機械傳動部件的設(shè)計與選型小幅而平板式繪圖儀畫筆驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計1 .滾珠絲桿副的選型與計算1.1 確定滾珠絲桿副的導(dǎo)程Ph：根據(jù)傳動關(guān)系圖及傳動條件選擇滾珠絲桿副的導(dǎo)程PhPh=10mm1.2 滾珠絲桿副的載荷及轉(zhuǎn)速計算1）最小載荷Fmin選機器空載時滾珠絲桿副的傳動力。根據(jù)工作臺尺寸確定其質(zhì)量為25kg。由滾動導(dǎo)軌副的摩擦系數(shù)f=0。005得Fmiii=fG=25x9.8x0.005=1.225N2)最大載荷Fmax選機器承受最大負(fù)荷時滾珠絲桿副的傳

9、動力.Fmax=F1+(F2+G)f=2000+(1500+25x9.8)x0.005=2008.725N3)溶珠絲桿副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm及當(dāng)量載荷Fm：I、=(11閉+1%而)+2=(2+0,01)+(0.44-0.01)4-2=120r/ninFm=(2xFmax+Fmin)4-3=(2x2008.725+1.225)+3=1339.56NL3確定預(yù)期額定的載荷1）按預(yù)期工作時間Lh（小時）計算:根據(jù)要求選取系數(shù)得fw=l05,fa=loOfc=lo0.由公式得:Cam=60/,="60x120x22000x-"46-)=24708.8"100100x1.0x0.

10、44Nlo4按精度要求確定允許的滾珠絲桿的最小螺紋底徑d2mDo估算滾珠絲桿的最大允許軸向變形量G”：機床或機械裝置伺服系統(tǒng)精度大多早空載下檢驗.空載時用在滾珠絲桿副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力F0.移動部件在Kmin處起啟動和反向時，由于F0方向變化將產(chǎn)生誤差2FO/Kmin（又稱摩擦死區(qū)誤差），它是影響重復(fù)定位精度的最主要因素，一般占重復(fù)定位精度的（1/22/3）。所以規(guī)定滾珠絲桿副允許的最大軸向變形：粼=3*（1/31/4）重復(fù)定位精度=（0.0025-0。0034）mm影響定位精度的最主要因素是滾珠絲桿副的精度，其次是滾珠絲桿滾珠絲桿本身的拉壓彈性變形（因為這種彈性變形隨滾珠螺母在滾

11、珠絲桿上的位置變化而變化），以及滾珠絲桿副滾珠絲桿副摩擦力矩的變化等一般估算是時源"Q/4"5）定位精度即。（/41/5淀位精度=（0.004。,。5）mm以上兩種方法估算的小值取做8m值，即盤=o。0025mm.2）、估算滾珠絲桿副的底徑d2m:由滾珠絲桿副的安裝方式得九；頸=。39巫V*E篇式中：L一兩個固定支承之間的距離（mm）=1.2X500+12X10=720mni,八11.225x720»,=0.039xj=23.16/?/?所以V0.00251.5確定滾珠絲桿副的規(guī)格代號:根據(jù)條件424小。20所得選用滾珠絲桿副的型號為32105,公稱直徑4）=34

12、.7沖&=325nmd2=24.7mm39.7KN1。6對預(yù)緊滾珠絲桿副,確定其預(yù)緊力Fb：由最大軸向工作載荷Fmax確定Fh=-Fnrix=-x2008.725=669.575N3'31.7滾珠絲桿副工作圖設(shè)計：1）、確定滾珠絲桿副的螺紋長度4+24Le=40mmLu=有效行程+螺母長度=500+8Ph=580mm得Ls=580+80=660mmlo8滾珠絲桿螺母的安裝連接尺寸：Dl=40mm,D=66mm,D4=53mniL=72mnLB=llmm.h=6mmc1。9滾珠絲桿的校核在選擇滾珠絲桿時，可根據(jù)原絲桿直徑的大小，按類比法選擇其名義直徑，因此，就需要對其負(fù)載能力進行

13、必要的校核，如果是根據(jù)承載能力選出的則應(yīng)對壓桿穩(wěn)定及其剛度進行必要的校核。1）下面進行滾珠絲桿副臨界壓縮載荷Fc的核算（即驗算壓桿穩(wěn)定性）Fc=k&ExlNNfmaxk=-._ALi（其中：3f=2L9”242=4.730）j247F=-x4x-xl05=1.163X1O5/V>Fmax=F.,+=2008.725?/35902心系所以驗證穩(wěn)定性合格。2）滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速nc的校核（避免高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生共振）.60A2El,d,324.7r,nc=k'7TT2-T=/h-xl°=21.9x2L7xio=15.5x10r/min>nmiX2加工2VpA.L

14、Tc25902驗算合格.3）Dn值的驗證=34.7x200=6940<70000合格4）基本軸向額定靜在和Cu的驗算“oa（人取 2）2x2008.725=4017.45<Coa=82.5x1035）強度驗算c70,1J>F4'2.電機的選型與計算2.1 作用在滾珠絲桿副上各種轉(zhuǎn)矩計算外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF（N.m）空載時:Oo=C=0.0022N.m2叫2x3.14x0.9外加徑向載荷是的摩擦力矩:%=a8.725x00=005Mm2叼2x3.14x0.9滾珠絲桿副預(yù)加載荷Fb產(chǎn)生的預(yù)緊力矩:Th=£匕£=669.575x00工=025M2&

15、quot;2x3.140.92.2負(fù)荷轉(zhuǎn)動慣量JL(Kg.m2)及傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量J(Kg.m)的計算：nv人=工(二)2+>%(一)2%”2m,”J=與+JL滾動絲桿的轉(zhuǎn)動慣量：rX7.8X103X0.0334X0.72，、人=6.5x10-4奴./32JL=JS+=6.5xIO"4+(-()1-)2x25=7.13xl0-4Ls、242x3.14由4J1un1.78x10<JW7.13xl()7即：取Jm=3,57x10-4則有.J=+JL=(3.57+7.13)x10-3=io.7xK)-32.3加速轉(zhuǎn)速Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam當(dāng)電機轉(zhuǎn)速從nl升至n2時：2乃(-%

16、)T2x3.14(200-40)43rTa=J!=10.7x10x=9.2x10Nm360x2當(dāng)電機從靜止升速到nmaxTam=J-出3=10.7xICT，x2乙314x2(X)_=H2xl0-3Mn“'a60x22.4電動機最大啟動轉(zhuǎn)矩Tr(N.m)%2000x0.01Tr=Tam+Th+Th+Tl=1L2x10-3+0.015+0.25=3.815M2x3.14x0.92.5電動機連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩：Tm=Tf+Tl=0.015+3.79=3.8M2O6電動機的選擇：在選擇電動機是主要從以下幾個方而考慮：能滿足控制精度要求.能滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求.滿足慣量匹配原則.上述計算均沒有考慮

17、機械系統(tǒng)的傳動效率.當(dāng)選擇機械傳動總效率=0.96時，同時，在車削時，由于材料的不均勻等因素的影響，會引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大，為避免計算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進電機丟步而引起加工誤差，可以適當(dāng)考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)一般可以在1。2-2之間選取.如果選取安全系數(shù)K=l。5,則步進電機可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：=kT,n=3815/0.96）x1.5=5.96如果選上述預(yù)選的電動機90BYG55C,其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=6.3Nm.在五相十拍驅(qū)動吐其步矩角為0.36（。）/setp,為了保證帶負(fù)載能正常加速啟動和定位停止，電動機的起動轉(zhuǎn)矩必須滿足：Tjmax之心由Tjmax=603Nm?心

18、=5.96M，故選用合適。2 .7步進電動機的性能校核1）最快進給速度時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核設(shè)計給定工作臺最快進給速度Vma#=2000mm/min,脈沖當(dāng)量（二（5x0。75°/360°）mm/脈沖，得電動機對應(yīng)的運行頻率fmaxl=Vmaxf/（60C）Hz=2000/（60x5x0.75°/360°）Hz=3200Hz.從90BYG2602電動機的運行矩頻特性曲線圖1-2可以看出，在此頻率下，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩Tmax產(chǎn)3.5Nm遠遠大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩Teqi=0.06657N-m,滿足設(shè)計要求.2）最快移動時電動機運行頻率校核與最快移動速度Vrna

19、xf=2000mm/min對應(yīng)的電動機運行頻率為fmax=3200HZ,查表45可知90BYG262電動機的空載運行頻率可達20000Hz,可見沒有超出上限.3）起動頻率的計算已知電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq=4o437kg*cm2,電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4kg-cm2,電動機轉(zhuǎn)軸不帶任何負(fù)載時的空載起動頻率fq=1800Hz（查表4-5）.則可以求出步進電動機圖1-2 90KYG2602步進電動機的 運行一域特性曲線克服慣性負(fù)載的起動頻率：f。fL=1240HzJ1+JeqJJm上式說明，要想保證步進大家起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于1240HZ.實際上，在采用軟件升降頻時

20、，起動頻率選得更低，通常只有100Hz（即100脈沖/S）.綜上所述，本次設(shè)計中進給傳動選用90BYG2602步進電動機，完全滿足設(shè)計要求.3 .軸承的選擇與驗算根據(jù)前面的計算，我們預(yù)選軸承為角接觸球軸承,選用型號為：7005AC,查相關(guān)手冊（機械設(shè)計指導(dǎo)）可得此軸承的一些相關(guān)參數(shù)：Cr=lK2KNCor,=7.08KNd=25mmB=12mm對其進行受力分析，如上，則可得：&+%=1166.7N、fF、由兩式連解的:=202。23N=964.37NFr2-75O=F2-13O取e=0.68,則有:Fdx=0.68Frl=655TINFdl=0.68Fr2=137.56AFae+Fd2

21、=1470.9?/>F八=655TIN所以軸承1被壓緊，則:F.=Fre+&=1470.9F.=13756N求當(dāng)量動載荷:行普二eFal _ 137.56 - 202.23=0.68 > e則:對軸承1：XI=0.41Y1=0.87對軸承2:X2=1Y1=O取fp=l.l則有：Pl=/(X,4+y；F.)=L1(0.41x964.37+0.87x3030.56)=1470.97Vp2=fp-(X2-Fr2+r2/2)=1.1(1X202.23+0)=222.53N驗算軸承壽命：因為P1>P2,所以軸承所承受的壽命計算：,I。'/c、3106z14.5x1032

22、"，Lh=(一)3=x()3=79946h>22000h60pl60x2001470.9故，軸承壽命合格。4 .聯(lián)軸器的選用由上述電動機的型號可查得輸出轉(zhuǎn)軸的直徑為14mm,于是可以選擇圓錐套筒聯(lián)軸器，其相關(guān)參數(shù)如下：(mm)dDLIC許用轉(zhuǎn)矩圓鉤銷(2件)142545100c1516.04x235 .滾動直線導(dǎo)軌選擇，計算和驗算本設(shè)計采用滾動直線導(dǎo)軌，其最大優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，動,靜摩擦系數(shù)差很小，因此,運動輕便靈活，運動所需功率小,摩擦發(fā)熱少，磨損小，精度保持性好，低速運動平穩(wěn)性好，移動精度和定位精度高的優(yōu)點.所采用的滾動直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如下圖所示：2導(dǎo)軌能自動貼合原則：鑰匙導(dǎo)軌

23、精度高，必須使相互結(jié)合的導(dǎo)軌有自動貼合的性能。對 水平位置的工作的導(dǎo)軌，可以靠工作臺的自重來貼合;其它導(dǎo)軌靠附加的彈簧力或者滾輪的1運動件：2球：3承封雌W器；5-悌部皴僅6-10勘摩擦系數(shù)相近，壓力使其貼合.-11-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除3.單片機系統(tǒng)與步進電動機驅(qū)動器之間的接口方法采用單片機系統(tǒng)對步進電動機進行串行控制.系統(tǒng)從CP脈沖控制線按電動機旋轉(zhuǎn)速度的要求發(fā)出相應(yīng)周期間隔的脈沖，即可使電動機旋轉(zhuǎn).當(dāng)需要電動機恒轉(zhuǎn)速運行時，就發(fā)出恒定周期的脈沖串：當(dāng)需要加減速運行時，就發(fā)出周期遞減或遞增的脈沖串；當(dāng)需要鎖定狀態(tài)時，只要停止發(fā)脈沖串就可以了.由此可

24、以方便地對電動機轉(zhuǎn)速進行控制.方向電平控制線可實現(xiàn)對電動機方向的控制，為低電平"0"時,環(huán)行分配器按正方向進行脈沖分配，電動機正向旋轉(zhuǎn)：而為高電平"1"時，環(huán)行分配器按反方向進行脈沖控制，電動機反方向控制,從而可實現(xiàn)工作臺的來回運動.圖1-3簡單畫出串行控制方法的接線圖.圖中是采用8031的Po作為方向電平信號,作為CP脈沖信號.設(shè)正常的Pi.1為高電平,CP脈沖輸出低電平有效,產(chǎn)生CP脈沖的子程序如下:CW：CLRPro :正轉(zhuǎn)電平CLRPi.1 LCALLD5Hs SETBPi o RET 要想電動機反方向運行,CW: SETBPi. o CLRPu

25、 LCALLD5Hs SETBPi o;輸出低電平，產(chǎn)生脈沖前沿；調(diào)延時子程序，使脈沖寬度為5Hs:輸出高電平產(chǎn)生脈沖后沿：返回可調(diào)用如下子程序：;輸出反轉(zhuǎn)電平;輸出脈沖前沿;延時5Hs；輸出脈沖后沿RET：返回圖1-3中行控制示意圖驅(qū)動器,電動機采用MCS-51系列的8031型的單片機作為微機控制的主芯片。系統(tǒng)原理圖中，采用74LS373進行P0口的鎖存，同時擴展一片2764的程序存儲器和一片6264的數(shù)據(jù)存儲器,作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲之用。同時，我們需要擴展鍵盤和顯示，就需要擴展接口來連接。采用8155進行接口擴展，PA口，PC口屬于輸出口，PB口屬于輸入口.PA口的八根地址連接成4x4

26、的鍵盤接口電路,PB口用于LED的八路接口,同時用PC口的6路進行LED的位控接口。同時由P2口的P2,5.P26P2。7進行74LS138的片選輸入,對2764和6264進行片選.-13-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除地址計算：1）8155的地址計算：在8155中,采用P1.7來控制IO/M，進行I/O和RAM選項控制。當(dāng)P1：7=0時，選擇RAM，其地址為：010XXXXXXXXXXXXX所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為0）當(dāng)P17=|時，單片機選中I/O口，其地址當(dāng)010|X|XXXXXXXXXXXX所以其地址為4000H-5FFFH（其

27、中P1。7為1）因此：8155的具體地址:命令字：4000HA:4001HB0:4002HC口：4003H低四位:4004H高四位:4005H2 ）2764的地址:采用74LS138片電控制，地址選擇如下：OOOxxxxxxxxxxxxx所以地址范圍為:OOOOH-lFFFH3 ）6264的地址：同樣不用741sl38片選控制型址中擇沙下：001XXXXXXXXXXXXX所以地址范圍為：2000H-3FFFH4、步進電動機驅(qū)動電源的選用本次設(shè)計中選用的90BYG2602型電動機，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團公司.選擇ISM202A細(xì)分驅(qū)動器.4. 1特點1 ）電源電壓不大于+45VDC國4機械安裝尺

28、寸2）斬波頻率大于35KHZ3）輸入信號與TTL兼容4）可驅(qū)動兩相或四相混合式步進電機5）雙極性恒流斬波方式7）光電隔離信號輸入9）驅(qū)動電流可由開關(guān)設(shè) 定8）細(xì)分?jǐn)?shù)可選SM202A型：2、4、8、16、32、64或根據(jù)用戶要資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除10)外型尺寸：85*59*1911)重量：0.11kg4.2引腳說明1)GND端為外接直流電源.2)A+,A一端為電機A相.3)B+.B一端為電機B相.4)+COM端為光電隔離電源公共端，典型值為+5V,高于+5V時應(yīng)在CP,DIR及FREE端串接電阻.5)CP端為脈沖信號，下降沿有效.6)DIR端為方向控制信號，電

29、平高低決定電機運行方向.7) FREE端為驅(qū)動器使能，高電平或懸空電機可運行.低電平驅(qū)動器無電流輸出，電機處于自由狀態(tài).4.3電氣特性(Tj=25)1 )信號邏輯輸入電流10mA-25mA.2 )下降沿脈沖時間大于5US.3)絕緣電阻大于500MQ.4。4使用環(huán)境及參數(shù)1)冷卻方式；自然冷卻或強制風(fēng)冷.3 )使用環(huán)境：盡量避免粉塵及腐蝕性氣體.4 )溫度；0°C-+500c.5 )濕度；4089%RH.4。5機械安裝如圖1-4.4. 6電源供給本驅(qū)動器可采用非穩(wěn)壓型直流電源供電，也可以采用變壓器降壓+橋式整流+電容濾波.5. 7輸入接口電路如圖1-5.-17-/25VCC值為5間J

30、R短接；VCC值為12而3 麗1K,大于1/3健阻；UCC值為24倆，RT2I,大于1/8"電阻。R必須裝在控制:S信號第圖1-&電機接線一一II控制器:VCC,I0FI'I瞅沖信號P:A|I方向侍號)；K!I便能借號Jf1 一/I!、III閡1-S輸入接口電蹺4。8電機接線SM-202A驅(qū)動器能驅(qū)動四線、六線或八線的兩相/四相電機.圖-6詳細(xì)列出了4線、6線、8線步進電機的接法：4。9驅(qū)動器與電機的匹配4.9。 1供電電壓的選定一般來說，供電電壓越高，電機高速時力矩越大，越能避免高速時掉步.但另一方面，電壓太高可能損壞驅(qū)動器，而且在高電壓下工作時,低速運動振動較大.

31、4。9.2輸出電流的設(shè)定值對于同一電機，電流設(shè)定值越大時,電機輸出力矩越大，但電流大時電機和驅(qū)動器的發(fā)熱也比較嚴(yán)重.所以一般情況是把電流設(shè)成供電機長期工作時出現(xiàn)溫?zé)岬贿^熱時的數(shù)值.四線電機和六線電機高速度模式：輸出電流設(shè)成等于或略小于電機額定電流值：六線電機高力矩模式：輸出電流設(shè)成電機額定電流的70%：八線電機串聯(lián)接法：輸出電流設(shè)成電機額定電流的70%：八線電機并聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機額定電流的1。4倍.資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除電流設(shè)定后請運轉(zhuǎn)電機1530分鐘，如電機溫升太高，則應(yīng)降低電流設(shè)定值.如降低電流值后，電機輸出力矩不夠則請改善散熱條件，保證電機及

32、驅(qū)動器均不燙手為宜.4o10驅(qū)動器接線一個完整的步進電機控制系統(tǒng)應(yīng)含有步進電機、步進驅(qū)動器、直流電源以及控制器（脈沖源）.本次設(shè)計選擇與步進電動機90BY2602相配套的驅(qū)動電源BD28Nb型,輸入電壓100VAC,相電流4A,分配方式為二相八拍，其與控制器的接線方式如圖1-7.圖1-7BD2拈驅(qū)動電源接線圖資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除六、設(shè)計結(jié)論在本設(shè)計中采用步進電機直接驅(qū)動滾珠絲杠來實現(xiàn)工作臺的水平移動，因其-19-/25資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除無位置反饋，其精度主要取決于驅(qū)動系統(tǒng)和機械傳動機構(gòu)的性能和精度，精度不高。一般以功率步

33、進電機作為伺服驅(qū)動元件.但是其有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，但是因其無減速裝置，多用在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合。同時由公式.3603。一步進電動機的鄴回噴了）：6脈沖當(dāng)量（mm加沖）Jh絲杠螺距（mm）易知可以通過增大傳動比i來提高定位精度，但是因本設(shè)計采用的是步進電機直接驅(qū)動滾珠絲杠，所以定位精度是由步距角。來確定的。而360a=Z1mzkz轉(zhuǎn)子齒數(shù)：k通電系數(shù)，這就要求步進電動機有較小的步距角,而較小的步距角就需要較大的轉(zhuǎn)子齒數(shù)，從而大大的增加了成本。在設(shè)計中所選的是滾動直線導(dǎo)軌因其具有摩擦系數(shù)?。?。00250。005）,動、靜摩擦力相差甚微：運

34、動輕便靈活，所需功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小,精度保持性好，低速運動平穩(wěn),移動精度和定位精度都較高的優(yōu)點，所以其可以消除在低速度移動時的爬行現(xiàn)象。但是其滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，抗震性差。設(shè)計中傳動部件用的是滾珠絲杠螺母機構(gòu)，其具有摩擦損失小，傳動效率高，可達85%98%,絲桿螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，剛度t,摩擦阻力小等優(yōu)點，但是同時也有不能自鎖，運動有可逆性，即旋轉(zhuǎn)運動一直線運動：直線運動一旋轉(zhuǎn)運動等缺點。雖然滾珠絲杠螺母副傳動效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動中，必須裝有制動裝置。為了減少絲杠的受熱變形，可以將絲杠制成空心,在支承法蘭處通入恒溫油進行強迫冷卻循環(huán)。滾珠絲杠必須采用潤滑油或鋰基油脂進行潤滑，同時要采用防塵密封裝置.如用接觸式或非接觸密封圈，螺旋式彈簧鋼帶，或折卷式塑性人造革防護罩等。并且滾珠絲杠采用內(nèi)循環(huán)的方式，如圖所示：這種方式具有其結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，剛性好，且不易磨損,返回滾道短，不易發(fā)生滾珠堵塞,摩擦損失也小。在系統(tǒng)的控制方面，本設(shè)計采用的是開環(huán)控制系統(tǒng)，其控制簡圖如下圖所示：其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，但是其精度較低.在步進電機驅(qū)動和控制方面，設(shè)沖中采用的是專用的與步進電機相匹配的驅(qū)