機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)-步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).doc

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1、機(jī)電042 * 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院 班級(jí)：04機(jī)電（2）班 姓名：張景貴 學(xué)號(hào)：20040310010301 指導(dǎo)教師 ： *目 錄1 課程設(shè)計(jì)的目的 - 32 設(shè)計(jì)內(nèi)容 - 33 課程設(shè)計(jì)要求 - 44 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1) 確定滾珠絲桿副的導(dǎo)程 - 42) 滾珠絲桿副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算- 43) 確定預(yù)期額定的載荷 - 44) 按精度要求確定允許的滾珠絲桿的最小螺紋底徑 - 55) 確定滾珠絲桿副的規(guī)格- 56) 對(duì)預(yù)緊滾珠絲桿副，確定其預(yù)緊力- 67) 確定滾珠絲桿副支

2、承所用軸承規(guī)格- 68) 滾珠絲桿副工作圖設(shè)計(jì)- 69) 電機(jī)的選擇- 610) 滾珠絲桿的校核- 811) 滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速nc的校核- 812) Dn值的驗(yàn)證- 913) 基本軸向額定靜在和Cu的驗(yàn)算- 914) 強(qiáng)度驗(yàn)算- 915) 軸承的選擇與驗(yàn)算- 916) 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇，計(jì)算和驗(yàn)算- 1217) 機(jī)械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計(jì)- 145 附錄【1】HXD55無(wú)相混合式驅(qū)動(dòng)器- 166 密封和潤(rùn)滑- 177 結(jié)論- 188 參考文獻(xiàn)- 21一 課程設(shè)計(jì)的目的 ：1.掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，包括參數(shù)的選擇，傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，零件的計(jì)算，結(jié)構(gòu)的計(jì)算，培養(yǎng)系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)的能力。2.

3、綜合應(yīng)用過(guò)去所學(xué)的理論知識(shí)，提高聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力，進(jìn)一步鞏固，加深和拓寬所學(xué)的知識(shí)。3.訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算，繪圖，運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，編寫(xiě)技術(shù)文件（說(shuō)明書(shū)）等。二 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要性能參數(shù)：負(fù)載工進(jìn)速度（m/min） 快進(jìn)速度（m/min）重復(fù)定位精度(mm)定位精度(mm/300mm)行程(mm)加減速度時(shí)間(s)要求壽命(h)絲桿直徑初定(mm)絲桿支撐形式F1(N)F2(N)2000150020.40.010.0250022200016兩端固定(1) 機(jī)械系統(tǒng)部分：完成詳細(xì)的裝配圖設(shè)計(jì)。(2) 控制部分（計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)內(nèi)容）采用MCS51系列單片機(jī)來(lái)完成此控制

4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，完成控制系統(tǒng)原理圖和主要程序的設(shè)計(jì)清單。完成設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：1. 步進(jìn)電機(jī)的選擇，計(jì)算和驗(yàn)算。含以下內(nèi)容：脈沖當(dāng)量的確定，空載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，各傳動(dòng)部件等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等效轉(zhuǎn)矩的折算2. 滾珠絲杠的選擇，計(jì)算和驗(yàn)算。3. 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇，計(jì)算和驗(yàn)算。三 課程設(shè)計(jì)要求完成以下工作: 1.裝配工作圖或系統(tǒng)總體圖1張1#手繪. 2.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份(計(jì)算機(jī)打印,B5紙)8000-10000字. 3.控制原理設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)(包括微機(jī)的選擇,存儲(chǔ)器的擴(kuò)展,I/O接口設(shè)計(jì),伺服驅(qū)動(dòng)電路的選擇或設(shè)計(jì)等)2#圖手繪.四 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)單軸直線伺服移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)滾珠絲桿副的參

5、數(shù)選擇與計(jì)算1 確定滾珠絲桿副的導(dǎo)程Ph：根據(jù)傳動(dòng)關(guān)系圖及傳動(dòng)條件選擇滾珠絲桿副的導(dǎo)程PhPh=10mm2滾珠絲桿副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算：1）最小載荷Fmin選機(jī)器空載時(shí)滾珠絲桿副的傳動(dòng)力。根據(jù)工作臺(tái)尺寸確定其質(zhì)量為25kg。由滾動(dòng)導(dǎo)軌副的摩擦系數(shù)f=0.005得 2)最大載荷Fmax選機(jī)器承受最大負(fù)荷時(shí)滾珠絲桿副的傳動(dòng)力. 3)滾珠絲桿副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm及當(dāng)量載荷Fm:3.確定預(yù)期額定的載荷1)按預(yù)期工作時(shí)間Lh（小時(shí)）計(jì)算：根據(jù)要求選取系數(shù)得fw=1.5, fa=1.0 fc=1.0，由公式得： N4、按精度要求確定允許的滾珠絲桿的最小螺紋底徑d2m:1).估算滾珠絲桿的最大允許軸向變形量：機(jī)床

6、或機(jī)械裝置伺服系統(tǒng)精度大多早空載下檢驗(yàn)?？蛰d時(shí)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(dòng)部件在Kmin處起啟動(dòng)和反向時(shí)，由于F0方向變化將產(chǎn)生誤差2 F0/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：=（0.00250.0034）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?yàn)檫@種彈性變形隨滾珠螺母在滾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(shí)。即=（0.0040.005）mm以上兩種方法估算的小值取做

7、值,即=0.0025mm.2)、估算滾珠絲桿副的底徑d2m：由滾珠絲桿副的安裝方式得式中：L兩個(gè)固定支承之間的距離（mm）=1.2500+1210=720mm所以5、確定滾珠絲桿副的規(guī)格代號(hào)：根據(jù)條件得選用滾珠絲桿副的型號(hào)為32105，公稱直徑為 6、對(duì)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7、確定滾珠絲桿副支承所用軸承規(guī)格型號(hào)；由計(jì)算8、滾珠絲桿副工作圖設(shè)計(jì)：1）、確定滾珠絲桿副的螺紋長(zhǎng)度Le=40mm Lu=有效行程+螺母長(zhǎng)度=500+8Ph=580mm得2）滾珠絲桿螺母的安裝連接尺寸： 9、電機(jī)的選擇：1）作用在滾珠絲桿副上各種轉(zhuǎn)矩計(jì)算外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF

8、（N.m）空載時(shí):外加徑向載荷是的摩擦力矩:滾珠絲桿副預(yù)加載荷Fb產(chǎn)生的預(yù)緊力矩:2）負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL（Kg.m2）及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（Kg.m）的計(jì)算：滾動(dòng)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：由即：取Jm=3.5710-4 則有：3）加速轉(zhuǎn)速Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膎1升至n2時(shí):當(dāng)電機(jī)從靜止升速到nmax4)電動(dòng)機(jī)最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr(N.m)5)電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩:6)電動(dòng)機(jī)的選擇:在選擇電動(dòng)機(jī)是主要從以下幾個(gè)方面考慮:1. 能滿足控制精度要求.2. 能滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求.3. 滿足慣量匹配原則.上述計(jì)算均沒(méi)有考慮機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)效率.當(dāng)選擇機(jī)械傳動(dòng)總效率=0.96時(shí),同時(shí),在車(chē)削時(shí),由于材料

9、的不均勻等因素的影響,會(huì)引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大,為避免計(jì)算上的誤差以及負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大引起步進(jìn)電機(jī)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=1.5,則步進(jìn)電機(jī)可按以下總負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:如果選上述預(yù)選的電動(dòng)機(jī)90BYG55C,其最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=6.3Nm。在五相十拍驅(qū)動(dòng)時(shí)，其步矩角為0.36()/setp，為了保證帶負(fù)載能正常加速啟動(dòng)和定位停止，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須滿足：Tjmax 由Tjmax =6.3Nm =，故選用合適。10.滾珠絲桿的校核在選擇滾珠絲桿時(shí)，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(duì)其負(fù)載能力進(jìn)行

10、必要的校核，如果是根據(jù)承載能力選出的則應(yīng)對(duì)壓桿穩(wěn)定及其剛度進(jìn)行必要的校核。下面進(jìn)行滾珠絲桿副臨界壓縮載荷Fc的核算（即驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性）（其中： f=21.9 ）所以驗(yàn)證穩(wěn)定性合格.11.滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速nc的校核(避免高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生共振) 驗(yàn)算合格.12.Dn值的驗(yàn)證合格.13.基本軸向額定靜在和Cu的驗(yàn)算14.強(qiáng)度驗(yàn)算15.軸承的選擇與驗(yàn)算根據(jù)前面的計(jì)算,我們預(yù)選軸承為角接觸球軸承.選用型號(hào)為:7005AC, 查相關(guān)手冊(cè)()可得此軸承的一些相關(guān)參數(shù):Cr=11.2KN Cor=7.08KN d=25mm B=12mm根據(jù)工作臺(tái)受力分析,可以得到如下軸承簡(jiǎn)化受力分析圖,見(jiàn)下圖:對(duì)其進(jìn)行受力

11、分析,如上,則可得:由兩式連解的: =202.23N =964.37N取e=0.68,則有: 所以軸承1被壓緊,則:求當(dāng)量動(dòng)載荷:則:對(duì)軸承1: X1=0.41 Y1=0.87 對(duì)軸承2: X2=1 Y1=0 取fp=1.1則有:驗(yàn)算軸承壽命:因?yàn)镻1P2, 所以軸承所承受的壽命計(jì)算:故,軸承壽命合格.15.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌選擇，計(jì)算和驗(yàn)算.本設(shè)計(jì)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小,動(dòng),靜摩擦系數(shù)差很小，因此,運(yùn)動(dòng)輕便靈活,運(yùn)動(dòng)所需功率小,摩擦發(fā)熱少，磨損小，精度保持性好,低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好,移動(dòng)精度和定位精度高的優(yōu)點(diǎn).所采用的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如下圖所示:在選擇導(dǎo)軌時(shí)，主要遵循以下幾條原則：1

12、. 精度不干涉原則：導(dǎo)軌的各項(xiàng)精度制造和使用時(shí)互不影響才易得到較高的精度。2. 靜，動(dòng)摩擦系數(shù)相近的原則：例如選用滾動(dòng)導(dǎo)軌或朔料導(dǎo)軌，由于摩擦系數(shù)小且靜，動(dòng)摩擦系數(shù)相近，所以可獲得很低的運(yùn)動(dòng)速度和很高的重復(fù)定位精度。3. 導(dǎo)軌能自動(dòng)貼合原則：鑰匙導(dǎo)軌精度高，必須使相互結(jié)合的導(dǎo)軌有自動(dòng)貼合的性能。對(duì)水平位置的工作的導(dǎo)軌，可以靠工作臺(tái)的自重來(lái)貼合;其它導(dǎo)軌靠附加的彈簧力或者滾輪的壓力使其貼合。4. 移動(dòng)的導(dǎo)軌在移動(dòng)過(guò)程中，能始終全部接觸的原則;也就是固定的導(dǎo)軌長(zhǎng)，移動(dòng)的導(dǎo)軌短。5. 對(duì)水平安裝的導(dǎo)軌，以下導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，上導(dǎo)軌為彈性體的原則。6. 能補(bǔ)償因受力變形和受熱變形的原則。根據(jù)以上原則且因?yàn)樗?/p>

13、設(shè)計(jì)的機(jī)械所受的力不是很大,所以初選導(dǎo)軌為GGB16AAL2P2-4其額定靜,動(dòng)載KN,6.8KN.查表確定各系數(shù)為;從而可以確定所受的最大力為3.23KN，由公式： =（）=10675km按式：=27799 hh所以滿足壽命的要求，合格16.機(jī)械控制系統(tǒng)原理及電路設(shè)計(jì).(1) 設(shè)計(jì)要求: 采用MCS-51系列單片機(jī)來(lái)完成此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),完成控制系統(tǒng)原理圖等.主要包括鍵盤(pán),LED顯示,電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、單進(jìn)控制、聯(lián)動(dòng)控制等的控制.同時(shí)還要有一些自動(dòng)錯(cuò)誤處理功能.如限位控制,驅(qū)動(dòng)出錯(cuò)處理,這就需要在程序設(shè)計(jì)時(shí)提供相應(yīng)的中斷處理程序。(2)方案分析: 由前面電動(dòng)機(jī)的選擇:選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為90B

14、YG55C的步進(jìn)電機(jī).此電機(jī)是一個(gè)五相十拍的電動(dòng)機(jī)。由機(jī)電一體化可以知道步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套的驅(qū)動(dòng)電源（驅(qū)動(dòng)器）由密切的關(guān)系。驅(qū)動(dòng)器由脈沖發(fā)生器和功率放大器兩大部分組成的。在微機(jī)控制電機(jī)過(guò)程中，需要使電機(jī)按照一定規(guī)律變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而控制這部分規(guī)律變化的部分叫做脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)脈沖分配有兩種方法：計(jì)算機(jī)軟件和硬件電路法。當(dāng)有了環(huán)形脈沖分配后，還是不夠的。由于我們的脈沖是由微機(jī)單片機(jī)發(fā)出的，屬于低電平，是不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，這時(shí)我們可以采用功率放大電路將脈沖進(jìn)行功率放大，然后驅(qū)動(dòng)硬件電路。 對(duì)于復(fù)雜的電路驅(qū)動(dòng)，如五相十拍電路，具有A,B,C,D,E無(wú)相，他的十拍工作方式為：AB-ABC

15、-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EAB-AB-對(duì)于這這種復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)方式，如果采用軟件編程或者硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制都是比較復(fù)雜的，這時(shí)我們可以采用專用驅(qū)動(dòng)控制芯片，這里采用HXD55型五相混合式驅(qū)動(dòng)器。（詳細(xì)參考見(jiàn)附錄【1】） 我們采用MCS-51系列的8031型的單片機(jī)作為微機(jī)控制的主芯片。系統(tǒng)原理圖中，采用74LS373進(jìn)行P0口的鎖存，同時(shí)擴(kuò)展一片2764的程序存儲(chǔ)器和一片6264的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)之用。同時(shí)，我們需要擴(kuò)展鍵盤(pán)和顯示，就需要擴(kuò)展接口來(lái)連接。采用8155進(jìn)行接口擴(kuò)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44的鍵盤(pán)

16、接口電路，PB口用于LED的八路接口，同時(shí)用PC口的6路進(jìn)行LED的位控接口。同時(shí)由P2口的P2.5,P2.6,P2.7進(jìn)行74LS138的片選輸入，對(duì)2764和6264進(jìn)行片選。系統(tǒng)原理電路圖見(jiàn)附圖（A2圖紙）。（3）地址計(jì)算：1）8155的地址計(jì)算：在8155中，采用P1.7來(lái)控制IO/M口，進(jìn)行I/O和RAM選項(xiàng)控制。當(dāng)P1.7=0時(shí)，選擇RAM口，其地址為：010 所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為0）當(dāng)P1.7=1時(shí)，單片機(jī)選中I/O口，其地址為：010 所以其地址為4000H-5FFFH（其中P1.7為1）因此：8155的具體地址：命令字：4000HA 口：4001

17、HB 口：4002HC 口：4003H低四位：4004H高四位：4005H2）2764的地址：采用74LS138片選控制，地址選擇如下：000 所以地址范圍為：0000H-1FFFH3）6264的地址：同樣采用74LS138片選控制，地址選擇如下：001 所以地址范圍為：2000H-3FFFH4）芯片列表：序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1微控制器MCS-803112數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器626413程序存儲(chǔ)器276414鎖存器74LS37315譯碼器74LS13816接口芯片815517鍵盤(pán)4x4鍵盤(pán)18顯示器LED七段數(shù)碼顯示器69光電耦合器光電耦合器310電機(jī)驅(qū)動(dòng)器HXD55驅(qū)動(dòng)器111電阻若干12晶振20KHZ1

18、13電容若干5）軟件流程圖;啟動(dòng)速度控制鍵盤(pán)輸入中斷服務(wù)處理調(diào)整定時(shí)器定時(shí)常數(shù)脈沖輸出控制電機(jī)位置控制單進(jìn)/連動(dòng)正轉(zhuǎn)絕對(duì)位置減1絕對(duì)位置加1越界停機(jī)報(bào)警步數(shù)減1步數(shù)=0停機(jī)重裝定時(shí)常數(shù)退出加速/減速控制正轉(zhuǎn)絕對(duì)位置減1絕對(duì)位置加1越界停機(jī)報(bào)警加速?加速步數(shù)減1級(jí)步數(shù)減1恒速?級(jí)步數(shù)=0加速一級(jí)計(jì)算級(jí)步數(shù)加速步數(shù)=0指針指向恒速減速步數(shù)減1級(jí)步數(shù)減1級(jí)步數(shù)=0減速一級(jí)計(jì)算級(jí)步數(shù)停機(jī)恒速步數(shù)減1恒速步數(shù)=0指針指向恒速減速一級(jí)計(jì)算級(jí)步數(shù)減速步數(shù)=0重裝定時(shí)常數(shù)退出附錄【1】HXD55無(wú)相混合式驅(qū)動(dòng)器使用說(shuō)明(一) 主要特性：（1） 使用五相混合式五出線步進(jìn)電機(jī)（2） 使電機(jī)扭矩保持性好，振動(dòng)低（3

19、） 鎖定時(shí)相電流大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)為2A,3A,4A,5A（4） 具有過(guò)熱，過(guò)流報(bào)警輸出，工作電壓為AC80V(二) 驅(qū)動(dòng)器各部件名稱與功能（1）電機(jī)勵(lì)磁指示燈-功放指示燈亮?xí)r表明電機(jī)處于通電狀態(tài)，熄滅時(shí)電機(jī)中無(wú)電流通過(guò)。（2）報(bào)警指示燈-報(bào)警 當(dāng)驅(qū)動(dòng)器楚湘故障時(shí)此指示燈點(diǎn)亮（3）過(guò)熱報(bào)警指示燈-過(guò)熱 當(dāng)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部散熱片的溫度超過(guò)85 0C時(shí)過(guò)熱指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng)器停止工作。（4）相原點(diǎn)指示燈-相原點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)每接受二十個(gè)脈沖信號(hào)（步進(jìn)時(shí)）或十個(gè)脈沖信號(hào)（整步時(shí)）此指示燈亮有一次（5）自檢開(kāi)關(guān)-自檢 將開(kāi)關(guān)下?lián)埽∣N），驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行頻率為1P.P.S。（6）單/雙脈沖選擇開(kāi)關(guān)-單

20、/雙脈沖 可設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的工作方式為單脈沖方式（使用脈沖CP和方向DIR）或者雙脈沖方式（使用正轉(zhuǎn)脈沖CW和反轉(zhuǎn)脈沖CCW）。開(kāi)關(guān)下?lián)埽∣N）為雙脈沖方式。通電時(shí)請(qǐng)勿切換。（7）步矩角切換開(kāi)關(guān)-半不/整步設(shè)定電機(jī)1脈沖當(dāng)量動(dòng)作角度?？稍O(shè)定電機(jī)為半步（）運(yùn)行方式或整步（）運(yùn)行方式。開(kāi)關(guān)下?lián)埽∣N）為整步運(yùn)行方式。（8）相電流調(diào)整開(kāi)關(guān)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)整與之適應(yīng)的相電流。（9）接線插頭信號(hào)名稱輸入輸出形式功能步進(jìn)脈沖正轉(zhuǎn)輸入光電耦合輸入：高電平：4-6V低電平：0-1V用脈沖的邊沿觸發(fā)，每觸發(fā)一次電機(jī)步進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)方向/反轉(zhuǎn)脈沖輸入單面沖工作時(shí)為方向控制信號(hào)雙脈沖工作時(shí)為反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)勵(lì)磁控制信號(hào)輸

21、入此信號(hào)有效時(shí)電機(jī)處于非勵(lì)磁狀態(tài)，步進(jìn)系統(tǒng)不能正常工作故障信號(hào)輸出光耦開(kāi)環(huán)輸出外部使用條件：DC24V以下10m以下報(bào)警信號(hào)輸出相原點(diǎn)信號(hào)輸出相原點(diǎn)指示燈亮?xí)r光耦輸出端導(dǎo)通A B C D E電機(jī)無(wú)相輸出接線時(shí)與電機(jī)陰險(xiǎn)標(biāo)號(hào)保持一致，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與控制信號(hào)設(shè)定方向相反時(shí)，可將A與E對(duì)調(diào)，B與D對(duì)調(diào)以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向交流80V輸入（最大電流5A）交流工作電壓輸入端17.密封和潤(rùn)滑為了阻止灰塵，水，酸氣和其雜物進(jìn)入軸承并阻止?jié)櫥瑒┝魇?。再本設(shè)計(jì)中加如了軸承的密封裝置。因?yàn)闈L珠絲杠的轉(zhuǎn)速不高，所以采用接觸式密封。在透蓋與軸承中間加入了唇形密封圈，目的是防止?jié)櫥偷牧鞒觥Ｔ谳S承的左側(cè)加入軸承端蓋，目的

22、是阻止灰塵，水，酸氣和其雜物進(jìn)入軸承。為了降低摩擦阻力，散熱，吸收振動(dòng)，防止銹蝕等，在整個(gè)系統(tǒng)中加入了潤(rùn)滑裝置，在此系統(tǒng)中滾珠絲杠和軸承都采用脂潤(rùn)滑，所采用的潤(rùn)滑系統(tǒng)如下圖所示：結(jié)論：在本設(shè)計(jì)中采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的水平移動(dòng)，因其無(wú)位置反饋，其精度主要取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度，精度不高。一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。但是其有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是因其無(wú)減速裝置，多用在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合。同時(shí)由公式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角（）；脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）； h絲杠螺距（mm）易知可以通過(guò)增大傳動(dòng)比i來(lái)提高定

23、位精度，但是因本設(shè)計(jì)采用的是步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，所以定位精度是由步距角來(lái)確定的。而m定子相數(shù)； z轉(zhuǎn)子齒數(shù)； k通電系數(shù)，這就要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(jì)中所選的是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌因其具有摩擦系數(shù)小（0.00250.005)，動(dòng)、靜摩擦力相差甚微；運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，移動(dòng)精度和定位精度都較高的優(yōu)點(diǎn)，所以其可以消除在低速度移動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象。但是其滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，抗震性差。設(shè)計(jì)中傳動(dòng)部件用的是滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)，其具有摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，可達(dá)85%98%，絲桿螺

24、母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，剛度，摩擦阻力小等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也有不能自鎖，運(yùn)動(dòng)有可逆性，即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等缺點(diǎn)。雖然滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率很高，但不能自鎖，用在垂直傳動(dòng)或水平放置的高速大慣量傳動(dòng)中，必須裝有制動(dòng)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(jìn)行強(qiáng)迫冷卻循環(huán)。 滾珠絲杠必須采用潤(rùn)滑油或鋰基油脂進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)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，或折疊式塑性人造革防護(hù)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

25、小。在系統(tǒng)的控制方面，本設(shè)計(jì)采用的是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其控制簡(jiǎn)圖如下圖所示：電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件A相、B相C相、f、n脈沖頻率f脈沖個(gè)數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是其精度較低。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制方面，設(shè)計(jì)中采用的是專用的與步進(jìn)電機(jī)相匹配的驅(qū)動(dòng)控制器。完全可以實(shí)現(xiàn)控制的要求。 綜上所述，雖然設(shè)計(jì)中存在一些缺點(diǎn)，但是這些都不會(huì)影響控制的精度，并且都可以達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)中的要求，所以上述設(shè)計(jì)是滿足設(shè)計(jì)要求的，完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作臺(tái)控制。 參考文獻(xiàn)：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)與接口技術(shù)，房小翠 等主編， 國(guó)防工業(yè)出版社，2001機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第二版），張建民 等主編，高等教育出版社，2001.3機(jī)電一體化使用技術(shù)手冊(cè)，主編 周斌，兵器工業(yè)出版社，1994年3月機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二冊(cè) 零件設(shè)計(jì) 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組 主編，機(jī)械工業(yè)出版社數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 文懷興 如何正確選用電動(dòng)機(jī) 周希章 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2006加工中心-結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù) 沙杰 機(jī)械工業(yè)出版社 21