【完稿】回转式钻孔机的设计【CAD定稿】

般而言反应式电机拍数越多矩频特性就越好。

因此设计中应选择多拍的控制方式。

线路时间常数对频率特性的影响步进电机的每相绕组供电都是通过功率开关电路进行的。

步进电机相绕组的开关电路如图所示。

其中为步进电机绕组电感为绕组电阻为晶体管的集电极电阻是续流二极管，它为绕组放电提供回路晶体管是大功率开关管。

也是个外接的功率电阻，它是个消耗性负载，般为数欧姆。

这时线路的时间常数为公式其中单位为亨，单位为欧姆，单位为秒。

图步进电机线绕组的开关回路开关回路时间常数对注入电机绕组的电流达到稳定值的时间有极大关系，它影响到步进电机的工作频率。

并且有越小，电流达稳定时间小，相应电机工作频率高反之，越大，电流达稳定时间长，电机工作频率低。

从式可知要减少，可以采用增大的办法。

但是，增大时，又会使稳态电流值减小，从而影响电机的力矩。

为了减少，而不使稳态电流减小，可采用在增大的同时，也提高供电电压的办法。

在高频应用中，要尽量减小以改善步进的特性，所以常在开关回路中采用较大的，同时也提高回路的电源电压。

但这样也会使效率降低，在低频段工作时也会使步进电机的振荡加剧。

在实际中，可根据客观情况来考察选择恰当的外部电阻，使步进电机处于合适的工作频率状态。

开关回路电压对频率的影响在般应用中，开关电路的脉宽和流人绕组的电流的最大值，必定会随开关电路换相频率的提高而相应减小。

开关电的比较及论证后去掉不合理的个，最终用那个最好的方案来设计。

这次课程设计是我又次亲自动手设计东西，收获很多，体会也很深刻。

在这次设计中我也学会了很多新的东西，例如软件的些细节地方的应用以及些常用的文本处理方法。

当然最重要的是学到了基于单片机的机床设计的些基本方法，同时也加深了对些常用的电子元件的理解及其基本用法的掌握，比如单片机通讯接口芯片键盘扫描显示芯片等元器件，除了这些具体的东西，我觉得在这次设计的过程中学到的另外的更重要东西是种精神，种同学与同学之间的团队与合作精神，很多时候个人的力量是有限的，个人不可能什么都会，我觉得人与人之间的相互帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我们每个人的实际水平，也培养了我们的团队合作精神，这些能力对于我们今后的学习和工作都很有帮助。

致谢通过这次课程设计我深刻的感到了理论和实践之间的巨大差距极其之间的联系。

平时理论知识学的很好，但是在课程设计中并不能得心应手，会遇到很多不会的操作，这就需要加强实践能力，个同学的知识变成多个同学的知识，多个同学的知识变成个同学的知识，这样才能相互促进相互提高。

另外，理论与实践也存着必然的联系，在指导老师的帮助下才能使课程设计最终成功。

在此特别感谢我的指导老师，感谢河南科技大学给我们提供这次设计的机会，同时要感谢我班的几位同学，正是因为有了你们的指导和帮助，我的设计才能进行和顺利结束。

附录Ⅰ单片机控制系统电路原理图设计附录Ⅱ电气控制原理图动。

分述如下相励磁法在每瞬间只有个线圈导通。

消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振动较大，每送励磁信号可走度。

若欲以相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。

若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

相励磁法在每瞬间会有二个线圈同时导通。

因其转矩大，振动小，故为目前用最多的励磁方式，每送励磁信号可走度。

若以相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。

若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

相励磁法为相与相轮流交替导通。

因分辨率提高，且运转平滑，每送励磁信号可走度，故亦广泛被采用。

若以相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。

若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。

励磁顺序步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限时，步进电动机即不再运转。

所以在每走步后，程序必须延时段时间。

下面介绍的是国产型步进电机，它使用直流电源，步距角为度。

电机线圈由四相组成，即四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图和表所示图步进电机原理图表线圈通电顺序相顺序从到称为步，电机轴将转过度，则称为通电周，转轴将转过度，若循环进行这种通电周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通电顺序如将使电机同速反转。

通电周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不可能太快，因为它每走步需要定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只在原步颤动。

步进电机的步距角与工作拍数对于个步进电机，如果它的转子的齿数为，它的齿距角为，而步进电机运行拍可使转子转动个齿距位置。

实际上步进电机每拍就执行次步进，所以步进电机的步距角可以表示如下公式或公式其中是步进电机工作拍数，是转子的齿数。

例如对于三相反应式步进电机而言，工作方式有三拍和六拍之分。

三拍就是在转动个齿距时换相三次六拍则是换相六次。

而在三拍方式中还有单三拍和双三拍之分。

从公式可知为了使步进电机工作的步距角减小，也即使控制精度增高，步进电机在相数定的情况下应增加工作拍数。

步进电机的频率特性对于反应式步进电机，在其绕组中通电的相序不同时，步进电机的旋转方向和步进精度有所不同。

步进电机对绕组的通电频率有定的要求。

如果通电频率过高，超过步进电机的最大步进速度，就会产生失步。

般步进电机的通电频率，即起动频率为⋯步秒到步秒。

步进电机的频率特性曲线，是步进电机的工作频率及其对应转动力矩所作出的曲线，典型的步进电机频率特性曲线如图所示。

步进电机的频率特性曲线和很多因素有关，这些因素包括步进电机的转子直径转子铁心有效长控制线路的电压齿数齿形齿槽比步进电机内部的磁路绕组的绕线方式定转子间的气隙转动个齿距所需的拍数等。

在使用中会影响到步进电机频率特性而又能由用户确定的因素有控制拍数控制线路的电压线路时间常数等。

下面分析这几种因素对步进电机频率特性的影响。

工作方式对频率特性的影响在步进电机应用中，它的工作方式是以个齿距所用的拍数来表示的。

拍数本质上也就是转动个三相建和建立模型。

与这些常规的制造顺序相反，典型的逆向工程从测量现存的物理实体开始，这样推断出来的模型可以更好的利用技术的优势。

逆向工程经常可以细分为个阶段电子数据获取，数据分割，和用模型构建个物理模型。

样本起先用或激光扫描仪测量以得到以三维坐标形式存在的几何图案的信息。

然后，为了更进步的处理，测量结果被分割成拓扑状。

就重建模型来说，每个小区域就代表个简单的可以用数学方面知识描绘其简单外表的几何图案特征。

模型重建区域的表面是把这些表面连接成完整的可以描述被测量部分或样本的模型。

然而，在实际测量方案中，存在物理样本或模型的几何图案信息不能被完全测量和准确重建个好的模型的情况。

些表面测量的数据可能是不规律的，还有些测量误差或者表面是不要求的。

如图所示，测量物体的主要表面可能有这些特征由于制造的不精确引起的凹坑，凸起，或噪声点，因此，类被单独地回归为明确的不含参数的方程式。

然而个好的有序的，接近空间的数据点可以从回归方程式中得出。

从而得到合适的拟合曲线。

新的数据点对于拟合简单的单独的没有内部约束的曲线是有效的。

这些能被用于更进步的编辑和修改，如修饰和伸展。

通过联合单独曲线就可以构建出外观，设计者不遗余力地努力实现个完整的模型，从而形成设计意图。

此外，通过被测量数据和回归方程式的回归性操作，些回归性的也被介绍出来，在下面的列子中，来讨论回归方程式的顺序，因为它显示出了和回归性有密切联系。

假设系列现存的数据点，用不同顺序回归。

图显示说明了通过方法推算的回归方程式和回归性之间的关系。

这数字显示了方程式顺序增加会引起的减少。

然而，在多数实例中，当用第个回归方程式的时候，第项的系数变成零第项方程式的和第项的是样的了。

这就意味着设计者仅仅回归了第个方程式的数据点。

在实际应用中，第个方程式已经满足了工业应用中的模型再建对曲度来连续的要求。

应用为了提高先前提到的用预先处理过的数据拟合曲线的方法的有效性和灵活性。

个应用的列子是先面图表中的步骤，个致的测量仪器配合个接触式探针和统计软件是常用来系统实施的工具，通过标准的探针和测量软件，部分的表面测量就可以实现为了确定先前的方法在实际应用中的有用性，商用的系统和，经常结合使用。

执行系统组成的配置执行的物理模型在工具中，系统的各部分整体结构如图所示。

首先经过筛选描述的曲线形状应用模型可以用测量出来。

对于典型的对称几何物理实体，如图所示，被在应用的例子中使用，个对称实体的模型可以很容易的被通过对称线的对称性映射出来。

因此，些可选的具有对称性的曲线仅仅要求半曲线的数据，然后另半可以映射出来从而产生条完整的曲线，测量结果如图所示当测量的数据十分完整时，单个描述不同可选曲线的数据点被单独的处理。

在这个应用案列中，在这条曲线上获取个点，作为个预先处理数据点的例子来说明这条中间可选择曲线的加工处理，如图所示在数据分割步骤中，这些明显从数据点分类中脱离出来的不规则的点和明确的不连续的点被直接在预处理过程中剔除掉。

分割后，残留的数据点包括个点，如图所齿距所需的电源电压换相次数，值得指出的是换相是指对步进电机各相绕组进行转换，而电源电压是单极性的固定的。

般而言反应式电机拍数越多矩频特性就越好。

因此设计中应选择多拍的控制方式。

线路时间常数对频率特性的影响步进电机的每相绕组供电都是通过功率开关电路进行的。

步进电机相绕组的开关电路如图所示。

其中为步进电机绕组电感为绕组电阻为晶体管的集电极电阻是续流二极管，它为绕组放电提供回路晶体管是大功率开关管。

也是个外接的功率电阻，它是个消耗性负载，般为数欧姆。

这时线路的时间常数为公式其中单位为亨，单位为欧姆，单位为秒。

图步进电机线绕组的开关回路开关回路时间常数对注入电机绕组的电流达到稳定值的时间有极大关系，它影响到步进电机的工作频率。

并且有越小，电流达稳定时间小，相应电机工作频率高反之，越大，电流达稳定时间长，电机工作频率低。

从式可知要减少，可以采用增大的办法。

但是，增大时，又会使稳态电流值减小，从而影响电机的力矩。

为了减少，而不使稳态电流减小，可采用在增大的同时，也提高供电电压的办法。

在高频应用中，要尽量减小以改善步进的特性，所以常在开关回路中采用较大的，同时也提高回路的电源电压。

但这样也会使效率降低，在低频段工作时也会使步进电机的振荡加剧。

在实际中，可根据客观情况来考察选择恰当的外部电阻，使步进电机处于合适的工作频率状态。

开关回路电压对频率的影响在般应用中，开关电路的脉宽和流人绕组的电流的最大值，必定会随开关电路换相频率的提高而相应减小。

开关电的比较及论证后去掉不合理的个，最终用那个最好的方案来设计。

这次课程设计是我又次亲自动手设计东西，收获很多，体会也很深刻。

在这次设计中我也学会了很多新的东西，例如软件的些细节地方的应用以及些常用的文本处理方法。

当然最重要的是学到了基于单片机的机床设计的些基本方法，同时也加深了对些常用的电子元件的理解及其基本用法的掌握，比如单片机通讯接口芯片键盘扫描显示芯片等元器件，除了这些具体的东西，我觉得在这次设计的过程中学到的另外的更重要东西是种精神，种同学与同学之间的团队与合作精神，很多时候个人的力量是有限的，个人不可能什么都会，我觉得人与人之间的相互帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我们每个人的实际水平，也培养了我们的团队合作精神，这些能力对于我们今后的学习和工作都很有帮助。

致谢通过这次课程设计我深刻的感到了理论和实践之间的巨大差距极其之间的联系。

平时理论知识学的很好，但是在课程设计中并不能得心应手，会遇到很多不会的操作，这就需要加强实践能力，个同学的知识变成多个同学的知识，多个同学的知识变成个同学的知识，这样才能相互促进相互提高。

另外，理论与实践也存着必然的联系，在指导老师的帮助下才能使课程设计最终成功。

在此特别感谢我的指导老师，感谢河南科技大学给我们提供这次设计的机会，同时要感谢我班的几位同学，正是因为有了你们的指导和帮助，我的设计才能进行和顺利结束。

附录Ⅰ单片机控制系统电路原理图设计附录Ⅱ电气控制原理