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文檔簡介
1、<p><b> 課程設(shè)計</b></p><p> 課程名稱: 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計 學(xué) 院:機械工程學(xué)院 </p><p> 專 業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化</p><p> 姓 名:xxx 學(xué) 號: </p><p> 年 級: 2008級 任
2、課教師: </p><p> 2012年 1 月 5 日</p><p> XY 數(shù)控工作臺設(shè)計數(shù)據(jù)說明</p><p><b> 加工參數(shù)</b></p><p><b> 目錄</b></p><p> 第一章前 言6</p>&
3、lt;p> 第二章 課程設(shè)計的內(nèi)容和要求7</p><p> 2.1 課程設(shè)計的內(nèi)容7</p><p> 2.2 課程設(shè)計的要求8</p><p> 第三章 系統(tǒng)的總體方案確定9</p><p> 3.1系統(tǒng)運動方式的確定9</p><p> 3.2伺服系統(tǒng)的選擇9</p>
4、<p> 3.3計算機系統(tǒng)的選擇9</p><p> 3.4 X—Y工作臺的傳動方式9</p><p> 第四章 機械部分的設(shè)計11</p><p> 4.1 直線滑動導(dǎo)軌副的選型11</p><p> 4.2 切削力的計算12</p><p> 4.3滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算
5、14</p><p> 4.4 驅(qū)動電動機的選型與計算20</p><p> 第五章 電氣部分設(shè)計24</p><p> 5.1步進電機電氣總體設(shè)計方案24</p><p> 5.2 單片機的擴展24</p><p> 5.3 脈沖分配器的電路設(shè)計26</p><p>
6、5.4 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計27</p><p><b> 前 言</b></p><p> 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展,微處理器、微型計算機在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統(tǒng),應(yīng)包含以下幾個基本要素:機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計算機與信
7、息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。</p><p> 《數(shù)控技術(shù)》課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一,是綜合運用所學(xué)過的機械、電子、自動控制、計算機等知識進行的基本設(shè)計訓(xùn)練。其目的是:</p><p>
8、能夠正確運用《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程的基本理論和相關(guān)知識,掌握機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的功能構(gòu)成、特點和設(shè)計思想、設(shè)計方法,了解設(shè)計方案的擬定、比較、分析和計算,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,使學(xué)生具有機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力;</p><p> 通過機械部分設(shè)計,掌握機電一體化系統(tǒng)典型機械零部件和執(zhí)行元件的計算、選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和步驟;</p><p> 通過測試及控制系統(tǒng)
9、方案設(shè)計,掌握機電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件組成、工作原理,和軟件編程思想;</p><p> 通過課程設(shè)計提高學(xué)生應(yīng)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)及編寫技術(shù)說明書的能力,促進學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神、專業(yè)技能等方面綜合素質(zhì)的提高。</p><p> 第二章 課程設(shè)計的內(nèi)容和要求</p><p> 2.1 課程設(shè)計的內(nèi)容</p><p> 任務(wù)是: 設(shè)計
10、一個數(shù)控X-Y工作臺及其控制系統(tǒng)。該工作臺可安裝在銑床上,用于銑削加工。具體參數(shù)如下:</p><p><b> 設(shè)計內(nèi)容包括:</b></p><p> 2.1.1數(shù)控裝置總體方案的確定</p><p> 確定系統(tǒng)組成方案(組成框圖、功能、機械傳動系統(tǒng)簡圖、主要的設(shè)計參數(shù),及方案分析、比較、說明)。</p><p&g
11、t; 2.1.2機械部分的設(shè)計</p><p> (1) 確定脈沖當(dāng)量;</p><p> (2) 機械部件的總體尺寸及重量、轉(zhuǎn)動慣量的初步估算;</p><p> (3) 傳動元件及導(dǎo)向元件的設(shè)計,計算和選用;</p><p> (4) 伺服電機計算、選用;</p><p> (5) 繪制機械結(jié)構(gòu)裝配圖;
12、</p><p> 2.1.3數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計</p><p> ?。?)確定數(shù)控系統(tǒng)裝置方案(組成框圖、功能、主要的設(shè)計參數(shù),及方案分析、比較、說明)。</p><p> (2) 電氣控制原理圖設(shè)計(CPU、存儲器、I/O接口電路及伺服驅(qū)動電路)</p><p> (3) 系統(tǒng)控制軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(控制流程圖)和部分功能控制軟件設(shè)計(匯編
13、程序及流程圖)。</p><p> 2.2 課程設(shè)計的要求</p><p><b> 2.2.1圖紙要求</b></p><p> ?。?)機械結(jié)構(gòu)裝配圖,A0圖紙一張。要求視圖基本完整、符合要求。其中至少有一個坐標(biāo)軸的完整剖視圖。</p><p> (2)數(shù)控系統(tǒng)框圖(附在說明書上)。</p>&l
14、t;p> ?。?)數(shù)控電器圖,A1圖紙一張。</p><p> ?。?)軟件框圖(可附在說明書上)。</p><p> 2.2.2編寫設(shè)計說明書要求</p><p> 說明書應(yīng)當(dāng)敘述整個設(shè)計的內(nèi)容,包括總體方案的確定、系統(tǒng)框圖的分析、機械傳動設(shè)計計算、電氣部分的設(shè)計說明,選用元件及其具體參數(shù)的說明、軟件設(shè)計及其說明等,說明書不少于8000字</p&g
15、t;<p> 第三章 系統(tǒng)的總體方案確定</p><p> 數(shù)控系統(tǒng)總體方案設(shè)計的內(nèi)容包括:系統(tǒng)運動方式的確定,執(zhí)行機構(gòu)及傳動方案的確定,伺服電機類型及調(diào)速方案確定,計算機控制系統(tǒng)的選擇。進行方案的分析、比較和論證。</p><p> 3.1系統(tǒng)運動方式的確定</p><p> 該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標(biāo)軸的運動有精確的運動關(guān)系因此采用連續(xù)控制
16、方式。</p><p> 3.2伺服系統(tǒng)的選擇</p><p> 開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電機.開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件,因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整維修容易,在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應(yīng)用??紤]到運動精度要求不高,為簡化結(jié)構(gòu),降低成本,宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動。</p><p> 3.
17、3計算機系統(tǒng)的選擇</p><p> 采用MCS-51系列中的8031單片機擴展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機的主要特點是集成度高,可靠性好,功能強,速度快,性價比高??刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。</p><p> 3.4 X—Y工作臺的傳動方式
18、</p><p> 為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊,采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙,采用有預(yù)加載荷的結(jié)構(gòu)。</p><p> 由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大,故選用滾動直線導(dǎo)軌副,從而減小工作臺的摩擦系數(shù),提高運動平穩(wěn)性。</p><p> 為了減少了零件的數(shù)目和中間環(huán)節(jié)的影響,精度高,效率高,電動機通過聯(lián)軸器直接與滾珠絲
19、杠相連。但此種連接對安裝、加工的要求較高,選用撓性聯(lián)軸器,如膜片聯(lián)軸器,電動機的額定轉(zhuǎn)矩較大,等效轉(zhuǎn)動慣量亦大,對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性將產(chǎn)生不利影響。</p><p><b> 系統(tǒng)總體框圖如下:</b></p><p> 第四章 機械部分的設(shè)計</p><p> 4.1 直線滑動導(dǎo)軌副的選型</p><p>&l
20、t;b> 4.1.1估算重量</b></p><p> XY工作臺如圖所示,上位X方向?qū)к墸聻閅方向?qū)к墶?lt;/p><p><b> 圖 XY工作臺</b></p><p> ?。?)尺寸參數(shù)(mm)</p><p> ① 坐標(biāo)行程 已知X方向行程為100mm,Y方向行程為80mm;<
21、/p><p> ② 工作臺 已知工作臺尺寸 長×寬=210×210,設(shè)計工作臺厚度為15mm;</p><p> ?、?估算X方向?qū)к?(長,寬,高)=(X,Y,Z)=(400,210,50)</p><p> ?。?)X方向重力估算</p><p> X方向?qū)к壴谏戏?,需估算工件、工作臺夾具、導(dǎo)軌副及電機的重量。已知
22、臺面以上最大重量 m1=30kg,工作臺的質(zhì)量m2估算時取鋼的密度為ρ=7.8g/cm3=7.8×10-6kg/mm3,則</p><p><b> 估計</b></p><p> 電機總質(zhì)量為 m3=5kg;夾具質(zhì)量為m4=1kg</p><p> 則X方向所受的總重力mx為</p><p> 則X
23、方向所受的總重力Wx為</p><p><b> Y方向重力估算</b></p><p> 估算Y方向?qū)к?(長,寬,高)=(X,Y,Z)=(400,210,50)</p><p> Y方向?qū)к壴谙路?,需估算工件、工作臺、夾具、導(dǎo)軌副及電機的重量</p><p><b> X方向?qū)к壻|(zhì)量m5</
24、b></p><p> 考慮導(dǎo)軌中間要開T形槽,故實際質(zhì)量估計需在計算質(zhì)量上乘以40%,即</p><p> 則Y方向所受的總重力my為</p><p> 則Y方向所受的總重力Wy為</p><p> 4.1.2導(dǎo)軌選擇及其摩擦系數(shù)</p><p> 工作臺采用滑動靜壓導(dǎo)軌,采用雙矩形組合方式,并鑲上聚
25、四氟乙烯軟帶,可取動摩擦系數(shù)為。靜摩擦系數(shù)。</p><p> 4.2 切削力的計算</p><p> 4.2.1最大銑削力的計算</p><p> 設(shè)零件的加工方式為立式銑削,采用硬質(zhì)合金立銑刀,工件的材料為碳鋼。則由表3-7查得立銑時的銑削力計算公式為:</p><p><b> (6-11)</b><
26、/p><p> 今選擇銑刀的直徑為d=15mm,齒數(shù)Z=3,為了計算最大銑削力,在不對稱銑削情況下,取最大銑削寬度為,背吃刀量=8mm ,每齒進給量,</p><p> 銑刀轉(zhuǎn)速。則由式(6-11)求的最大銑削力: </p><p> 4.2.2進給工作臺工作載荷計算</p><p> 根據(jù)表2-1可得工作臺縱向切削力F
27、1,橫向切削力F2,縱向切削力F3分別為:</p><p> 4.2.3 導(dǎo)軌摩擦力的計算</p><p> ?。?)按式(2-8a)計算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力Fu。此時導(dǎo)軌的動摩擦系數(shù) ,查表2-3得鑲條緊固力fg=1500N,則</p><p> Fμ=μ(W+fg+F2+F3)</p><p> =0.15×(590+
28、1500+1389.85+804.65)N=624.675N</p><p> (2)按式(2-9a)計算在不切削狀態(tài)下的 導(dǎo)軌摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力。</p><p> 4.2.4計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力</p><p> (1)按式(2-10a)計算最大軸向負載力。</p><p> (2)按式(2-11a)計算最小軸向負載力
29、。</p><p><b> =</b></p><p> 4.3滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算</p><p> 4.3.1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程</p><p><b> 初選絲杠導(dǎo)程。</b></p><p> 4.3.2計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷&l
30、t;/p><p> ?。?)估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷。</p><p> 將強力切削時的軸向載荷定位最大軸向載荷,快速移動和鉆鏜定位時的軸向載荷定為最小軸向載荷。一般切削(組加工)和精細切削(精加工)時,滾珠絲杠螺母副的軸向載荷、分別按下式計算:</p><p><b> ,</b></p><p><
31、;b> 并將結(jié)果填入下表:</b></p><p> 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計算</p><p> (2)計算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速。</p><p> (3)按式(2-17)計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速。</p><p> 按式(2-18)計算滾珠絲杠螺母副的平均載荷。</p><p
32、> 4.3.3確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷</p><p> 按預(yù)定工作時間估算。查表2-28的載荷性質(zhì)系數(shù)。已知初步選擇的滾珠絲杠的等級為2級,查表2-29的精度系數(shù),查表2-30得可靠性系數(shù),則由式(2-19)</p><p> 因為對滾珠絲杠螺母副將實施預(yù)緊,所以可按式(2-21)估算最大軸向載荷。查表2-31的欲加載荷系數(shù),則</p><p>
33、 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷。</p><p> 取以上兩種結(jié)果的最大值,及</p><p> 4.3.4按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑</p><p> 根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變型。</p><p> 已知工作臺的定位精度為,重復(fù)定位精度為,根據(jù)是(2-23)、
34、 (2-24)以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求,得</p><p> 取上述計算結(jié)果的較小值,即。</p><p> 估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑</p><p> 本機床工作臺(X軸)滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式。滾珠絲杠螺母副的兩個固定</p><p><b> 支承
35、之間的距離為</b></p><p><b> 取</b></p><p> 又,由式(2-26)得</p><p> 4.3.5初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號</p><p> 根據(jù)計算所得的、、,初步選擇FF3204-5型滾珠絲杠螺母副,其公稱直徑、基本導(dǎo)程、額定動載荷和絲杠底徑如下:</
36、p><p><b> ,</b></p><p> 故滿足式(2-27)要求。</p><p> 4.3.6壓桿穩(wěn)定性校核</p><p> 根據(jù)公式(3-28)計算失穩(wěn)時的臨界載荷FK。查表3-34,取支承系數(shù)=1; 由絲杠底徑d2=28.9mm求得截面慣性矩332
37、87;壓桿穩(wěn)定安全 系數(shù)K取3(絲杠臥式水平安裝);滾動螺母至軸向固定處的距離。代入式,求得</p><p><b> 故絲杠不會失穩(wěn)。</b></p><p> 綜上所述,初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。</p><p> 4.3.7由式(2-29)確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力</p><p> 4.3.8按式(
38、2-31)計算滾珠絲杠螺母副的預(yù)拉伸力</p><p> 已知滾珠絲杠螺紋底徑滾珠絲杠的溫升變化,則</p><p> 4.3.9確定滾珠絲杠支承用軸承的規(guī)格型號</p><p> 按式(2-33)計算軸承所承受的最大軸向載荷。</p><p><b> 計算軸承的預(yù)緊力。</b></p><
39、p> 計算軸承的當(dāng)量軸向載荷。</p><p> 按式(2-15)計算軸承的基本額定動載荷。</p><p> 已知軸承的工作轉(zhuǎn)速,軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷,軸承的基本額定壽命。軸承的徑向載荷和軸向載荷分別為:</p><p> 因為 查表2-25得,徑向系數(shù)X=1.9,軸向系數(shù)Y=0.54,故</p><p> 確定軸承的
40、規(guī)格型號。</p><p> 因為滾珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施,所以選用角接觸球軸承組安裝,以組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。由于滾珠絲杠的螺紋底徑為28.9mm,所以選擇軸承的內(nèi)徑d為25mm,以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。</p><p> 在滾珠絲杠的兩個固定端均選擇國產(chǎn)角接觸球軸承組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。軸承的型號為7205C,尺寸(內(nèi)徑*外徑*寬度)為,選用脂潤滑。該軸
41、承的預(yù)載荷能力,大于計算所得的軸承預(yù)緊力。并在脂潤滑狀態(tài)下的極限轉(zhuǎn)速為,高于滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速,故滿足要求。改軸承的額定動載荷為,而改軸承在20000h的工作壽命下的基本額定動載荷為,也滿足要求。</p><p> 4.4 驅(qū)動電動機的選型與計算</p><p> 4.4.1計算折算到電動機軸上的負載慣量</p><p> (1)計算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量。<
42、;/p><p> 已知滾珠絲杠的密度,由式(2-63)得</p><p> (2)計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量。</p><p> ?。?)計算折算到電機軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量。</p><p> 已知機床執(zhí)行部件(即工作臺,工件和夾具)的總質(zhì)量,電機每轉(zhuǎn)一圈,機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離,則由式(2-65)得</p><p&
43、gt; (4)由式(2-66)計算加在電動機軸上總的負載轉(zhuǎn)動慣量。</p><p> 4.4.2計算折算到電動機軸上的負載力矩</p><p> ?。?)計算切削負載力矩</p><p> 已知在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負載力,電動機轉(zhuǎn)一圈,機床執(zhí)行部件在軸向移動的距離,進給傳動系統(tǒng)的總效率,由式(2-54)得</p><p> ?。?)
44、計算摩擦負載力矩</p><p> 已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負載力(即空載時的導(dǎo)軌摩擦力),由式(2-55)得</p><p> ?。?)計算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負載力矩</p><p> 已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力,滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程,滾珠絲杠螺母副的效率,由式(2-56)得</p><p> 4.4.3折算到電動
45、機軸上的各種所需的力矩</p><p> ?。?)計算線性加速力矩。</p><p> 已知機床的執(zhí)行部件以最快速度運行時電動機的最高轉(zhuǎn)速,電動機的轉(zhuǎn)動慣量 ,坐標(biāo)軸的負載慣量 ,進給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 ,加速時間 ,由式(2-58)得</p><p><b> 計算階躍加速力矩。</b></p><p>
46、 已知加速時間,由式(2-59)得</p><p> ?。?)計算坐標(biāo)軸所需的折算到電動機軸上的各種力矩。</p><p> 按式(2-61)計算線性加速時空載啟動力矩</p><p> 按式(2-61)計算階躍加速時空載啟動力矩</p><p> 按式(2-57a)計算快進力矩</p><p> 按式(2-5
47、7b)計算工進力矩</p><p> 4.4.4選擇驅(qū)動電機型號</p><p> (1)選擇驅(qū)動電動機的型號</p><p> 根據(jù)以上計算,選擇驅(qū)動電機型號為90BYG3502主要技術(shù)參數(shù)如上圖所示:額定功率 0.48kw額定力矩5N.M,轉(zhuǎn)動慣量4.0,質(zhì)量4.5。</p><p> 交流伺服電機的加速力矩一般為額定力矩的5
48、-10倍,若按5倍計算,則該電機的加速力矩為,均大于本機床工作臺的線性加速時所需的空載啟動力矩,因此,不管采用何種加速方式,本電動機均滿足加速力矩要求。</p><p> 該電動機的額定力矩為,均大于本機床工作臺快進時所需的驅(qū)動力矩以及工進時所需的驅(qū)動力矩,因此,不管是快進還是工進,本電動機均滿足驅(qū)動力矩要求。</p><p> ?。?)慣量匹配驗算。</p><p&
49、gt; 為了使機械傳動系統(tǒng)的慣量達到較適合的的匹配,系統(tǒng)的負載慣量與伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量之比一般應(yīng)滿足式(2-67),即</p><p> 而在本例中,,故滿足慣量匹配要求。</p><p> 第五章 電氣部分設(shè)計</p><p> 5.1步進電機電氣總體設(shè)計方案</p><p> 步進電動機的工作過程由微機控制,微機采用Intel
50、 公司的MCS51系列8031單片機。8031單片機沒有內(nèi)部ROM,應(yīng)用8031單片機必須利用兩個并行口擴充程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。</p><p> 單片機通過編程,由口輸出走步觸發(fā)脈沖和方向電平,通過脈沖分配器的作用,可將單路脈沖轉(zhuǎn)換成多相循環(huán)變化的脈沖,本設(shè)計中步進電機采用的是110BF003,分配方式為三相六拍,脈沖分配器采用專用芯片CH250。</p><p> 經(jīng)脈沖分配器
51、轉(zhuǎn)換成的三路電壓分別經(jīng)過功率放大器向步進電動機的三相繞組供電,步進電機就能一步一步的旋轉(zhuǎn)起來。</p><p> 5.2 單片機的擴展</p><p> 5.2.1 程序存儲器的擴展</p><p> 本設(shè)計中采用的是開環(huán)控制,對程序存儲器的容量要求不高,選用2764進行程序存儲器的擴展。EPROM是紫外線擦除的可編程只讀存儲器,掉電后不會丟失。并且價格低廉,
52、性能可靠。</p><p> 5.2.2 數(shù)據(jù)存儲器的擴展</p><p> 本設(shè)計中對數(shù)據(jù)存儲器的擴展采用6264擴展芯片, </p><p> 5.2.3 I/O口的擴展</p><p> 對I/O口的擴展包括并行輸出口的擴展和可編程多功能接口的擴展,并行輸出口采用帶三態(tài)門的8D鎖存器74LS373。因為要接鍵盤、顯示器等輸出設(shè)
53、備,所以要進行可編程多功能接口的擴展,采用8155可編程并行I/O口并行接口芯片能實現(xiàn)這一擴展功能。</p><p> 5.3 脈沖分配器的電路設(shè)計</p><p> 5.3.1脈沖分配器的選擇</p><p> 選用的步進電動機為,分配方式為三相六拍,采用CH250專用環(huán)形分配器。CH250可以實現(xiàn)三相步進電動機的各種環(huán)形分配,使用簡單、接口方便。下圖為CH
54、250的接線圖。</p><p> 圖中選用的電阻阻值為100K,電容為1,電壓為12V。由單片機發(fā)出的走步脈沖和方向控制脈沖分別接CH250CL、接口,通過CH250的環(huán)分作用,分別通過A、B、C三相與電動機的三相功率放大電路連接。當(dāng)接通電源瞬間R6為1,對CH250復(fù)位。電容C充電完畢R6變?yōu)?,脈沖分配器進入三相六拍正常工作狀態(tài)。P=1時步進電機為正轉(zhuǎn),P=0時步進電機反轉(zhuǎn)。</p><
55、;p> 5.4 步進電機驅(qū)動電路設(shè)計</p><p> 已知的90BYG3502步進電機;;電感4.45mH;電阻1.6;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量;驅(qū)動電壓60V;相電流3A; </p><p> 5.4.1驅(qū)動回路的時間常數(shù).</p><p> 三相六拍工作方式的工作脈沖,每相工作兩拍改變一次通電狀態(tài),為使每一拍都能正常工作,每拍脈沖寬度的2/3時間內(nèi)相電流上升
56、至額定電流的60%,即=0.6=0.6×3A=1.8A。</p><p> 負載回路的時間常數(shù)為: </p><p> 若選用線路簡單的串聯(lián)電阻法改善電流上升沿,其時間常數(shù)為 ,</p><p> 則 (其中 )</p><p><b> 所以 </b></p
57、><p> 所以采用單電源電路,如下圖所示:</p><p> 5.4.2 元器件的確定</p><p> ?。?)為了使電路簡單,緊湊,功率放大級的選用復(fù)合管。當(dāng)標(biāo)色綠點時其性能見下表</p><p><b> 性 能 表</b></p><p><b> (2) 確定和<
58、;/b></p><p> 從性能數(shù)據(jù)可知,故,而負載電流,取,基極電流為;式中——電流放大倍數(shù)。</p><p> 因此等效輸入電阻為.</p><p> 光耦合器光敏三極管的輸入等效電路如下圖所示:</p><p><b> 從等效電路可得:</b></p><p> 選光耦合
59、器輸入電流(最大電流為),電流傳輸比,所以有</p><p> , 解上述方程組得 , </p><p><b> (3) 確定</b></p><p> 前面已選光耦合器輸入電流,則可以得到光耦合器輸入正向壓降為,所以。</p><p><b> (4
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