以前所学过的求出电动机对应的运行频率。从电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩，远远大于最大工作负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机输出转矩校核任务书给定工作台最快空载移动速度，求出其对应运行频。由图查得，在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机运行频率校核与快速空载移动速度对应的电动机运行频率为。查图中相应表格，可知电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限。起动频率的计算已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。由式可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为说明要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有。综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用步进电动机，完全满足设计要求。确定选型的步进电机的参数所选电动机参数如下图所示图外形尺寸安装接线图和和矩频特性如图所示图其余附件的选择联轴器的选择刚性联轴器结构比较简单，制造容易，免维护，超强抗油以及耐腐蚀，即使承受负载时也无任何回转间隙，即便是有偏差产生负荷时，刚性联轴器还是刚性传递扭矩。适用于安装底座刚性好对中精度较高冲击载荷不大对减振要求不高的中小功率轴系传动。根据选出的电机和丝杠的参数，选用沈阳光宇科技有限公司的型刚性联轴器。图第四章控制系统的设计根据任务书的要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能接受操作面板的开关与按钮信息接受限位开关信号控制，向步进电动机的驱动器与机的串行通信。选用系列的位单片机，采用，和，芯片做为和存储器扩展芯片。用做程序存储器，存放监控程序用来扩展的存储器存放调试和运行的加工程序用做键盘和显示器借口，键盘主要是输入工作台方向，显示器显示当前工作台坐标值系统具有超程报警功能，并有越位开关和报警灯其他辅助电路有复位电路，时钟电路，越位报警指示电路。进给控制系统原理框图图驱动电路流程设计步进电机的速度控制比较容易实现，而且不需要反馈电路。设计时的脉冲当量为，步进电机每走步，工作台直线行进给。步进电机驱动电路中采用了光电偶合器，它具有较强的抗干扰性，而且具有保护的作用，当功放电路出现故障时，不会将大的电压加在上使其烧坏。图步进电机驱动电路图该电路中的功放电路是个单电压功率放大电路，当相得电时，电动机转动步。电路中与绕组并联的二极管起到续流作用，即在功放管截止是，使储存在绕组中的能量通过二极管形成续流回路泄放，从而保护功放管。与绕组串联的电阻为限流电阻，限制通过绕组的电流不至超过额定值，以免电动机发热厉害被烧坏。由于步进电机采用的是五相十拍的工作方式五个线圈，其正转时通电顺序为其反转的通电顺序为。驱动电源的选用，及决实际问题的能力，巩固加深了有关机械设计方面的知识。还有很重要的点是让我体会到了个设计者的精神。在设计过程中既要自己不断思考创造，又要注意借用现有的资料，掌握了查阅和使用标准规范手册图册及相关技术资料的基本技能以及计算绘图数据处理等方面的能力。通过对通用机械零件常用机械传动或简单机械的设计，掌握了般机械设计的程序和方法，借助于软件绘图，不但使学生更加熟练地掌握软件的应用，而且有助于树立正确的工程设计思想，培养独立全面科学的机械设计能力。最后对在整个设计过程中对老师认真耐心辅导表示衷心的感谢。驱动电源与控制器的接线方式设计中向步进电动机均为型，生产厂家为常州宝马前杨电机电器有限公司。查步进电动机的资料，选择与之匹配的驱动电源为型，输入电压为，相电流为，分配方式为五相十拍。该驱动电源与控制器的接线方式如图所示图第五章驱动电路设计驱动电路的时间常数五相十拍工作方式的控制脉冲，每相工作五拍改变次通电状态，为使每拍都能正常工作，每拍脉冲宽度的时间内相电流上升至额定电流的，即。负载回路的时间常数为因此电源电路的确定若选用线路简单的串联电阻法改善电流上升沿，其时间常数为则其中所以需要串联如此个电阻，在该电阻上损失功率为，显然不合理，所以采用低压电源直接驱动。元器件的确定确定三极管为了使电路简单紧凑，功率放大级的和选用达林管当标色绿点时其性能见表表确定和从和性能数据知，故，而负载电流，取，基极电流为式中电流放大倍数。因此等效输入电阻为。光耦合器光敏三极管的输入等效电路见图从等效电路可得选光耦合器输入电流最大电流，电流传输比，所以有解上述方程组得图第六章机械部分装配图的绘制装配图见附件图纸步进电机控制驱动流程图见图纸第七章结论整个系统采用开环控制系统，进给系统采用了系列滚珠丝杠副，其型号为。以提高整个系统的进给要求。伺服系统采用了直流伺服电机通过弹性联轴器直接与滚珠丝杠连接驱动丝杠传动。而且轴承采用的是角接触轴承保证其主轴不窜动，采用个深沟球轴承来保证其径向的圆跳动。用脉宽调制电路来实现伺服电机电压的平均值，电路中采用了阻容滞后电路，来防止型桥式功率放大器中两对功率管同时导通造成短路现象，能够有效的控制伺服电机单位正转反转及转速，同时为了保证定的精度的要求，系统又采用了光电编码器作为位置检测器，来检测伺服电机的位置，通过单片机对光电编码器反馈信号处理来达到预期的精度要求。在设计中我们兼顾经济性，考虑满足精度的要求，因此对于设备及元件的选择都要求具有高精度，因此设计的成本较高。参考文献文怀兴夏田数控机床系统设计北京北京化工出版社，韩荣第金属切削原理与刀具哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，李洪机床设计手册北京辽宁科学技术出版社，陈家芳金属切削工艺手册上海上海科学技术出版社,杨建明数控加工工艺与编程北京北京理工大学出版社，张新义经济型数控机床系统设计北京机械工业出版社，尹志强机电体化系统课程设计指导书北京机械工业出版社，王兰美机械制图高等教育出版社，濮良贵纪名刚机械设计，戴曙金属切削机床机械工业出版社，孙恒陈作模葛文杰机械原理高等教育出版社，致谢我觉得这次课程设计是对过去所学专业知识的个全面的综合的运用。在设计的过程中我全面地温习了知识和坚固的考可采用套筒式链，它质量轻，成本低廉。但考虑到套筒链工作时套筒沿链轮轮齿产生滑移，轮齿磨损较快。为了提高整个机构的寿命，这里还是采用滚子链比较适宜。链参数计算图链的布置方案如图所示，电机通过减速器再连接链轮，链轮通过链与链轮相连，链轮为双联链轮，同时它也通过链与链轮相连，最终实现动力的传递。载车板需要实现左右移动，故链应该垂直布置。所有链轮齿数相同，不改变转速，因此可以起设计。链轮转速。假设链轮直径，于是估计链速链轮齿数计算节距载荷平稳，取工况系数。齿数系数链条排数系数节距根据功率和转速确定链条型号为。其参数为链号节距滚子外径内链节内宽销轴直径套筒孔径内链节外宽外链节内宽链装配尺寸计算链轮分度圆直径计算试定中心距时，最小中心距实际链速这与之前的估计链速致。链设计中心距链节数计算链节数取偶数，所以最终选择个。实际中心距安装中心距应比计算值略小，以便链条有定的初垂度。由于，所以不需要张紧装置。同样，对于链，它连接左右两个滚轮，跨度较大，设计中心距链节数计算实际中心距由于，需要加装托板。有效圆周力作用在轴上的压轴力为滚子链链轮设计分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽齿侧凸缘直径根据链轮分度圆直径，最终选定凸缘直径。第十章滚轮轴校核滚轮轴结构图滚轮轴结构及受力图底部载车板下部设有个滚轮，其中起到驱动作用的只有两个，其余个从动，受轨道约束。滚轮由角接触球轴承支撑，段伸出设置阶梯，给链轮提供轴向定位，轴的端板的行程扩大。这种方案在理论上是可行的，但是液压在使用和维护方面都无法与电机相比，泄露也是很大的问题，因此最终摒弃了。从建模的角度讲，车库的模型并不复杂，但是零件较多，如果把零件逐个建模然后组装，显然是不切实际也没有必要的。很多细小的非主要零件应该得到合并，这样便能省去很多繁琐的配合，然我们充分专注于关键零部件的设计。有些零件，比如说电机因当做必要的简化处理，这样不仅有利于出图，也可省去大量不必要的时间。当然，追求更为真实的模型未尝不是好事，如果纯粹为了出效果图，那么模型越复杂，越真实，其效果越好。而我们设计最终需要呈现的是图纸，最终还是要回归，为了得到符合国标的工程图，简的理念应该贯彻始终，我想这也是我最大的收获之。经过了将近三周的努力，我的设计也有了成果，它也许不是最好的方案，但我相信它的些功能已经能够满足实际的需要。机械以前所学过的求出电动机对应的运行频率。从电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩，远远大于最大工作负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机输出转矩校核任务书给定工作台最快空载移动速度，求出其对应运行频。由图查得，在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速空载起动时的负载转矩，满足要求。最快空载移动时电动机运行频率校核与快速空载移动速度对应的电动机运行频率为。查图中相应表格，可知电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限。起动频率的计算已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。由式可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为说明要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有。综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用步进电动机，完全满足设计要求。确定选型的步进电机的参数所选电动机参数如下图所示图外形尺寸安装接线图和和矩频特性如图所示图其余附件的选择联轴器的选择刚性联轴器结构比较简单，制造容易，免维护，超强抗油以及耐腐蚀，即使承受负载时也无任何回转间隙，即便是有偏差产生负荷时，刚性联轴器还是刚性传递扭矩。适用于安装底座刚性好对中精度较高冲击载荷不大对减振要求不高的中小功率轴系传动。根据选出的电机和丝杠的参数，选用沈阳光宇科技有限公司的型刚性联轴器。图第四章控制系统的设计根据任务书的要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能接受操作面板的开关与按钮信息接受限位开关信号控制，向步进电动机的驱动器与机的串行通信。选用系列的位单片机，采用，和，芯片做为和存储器扩展芯片。用做程序存储器，存放监控程序用来扩展的存储器存放调试和运行的加工程序用做键盘和显示器借口，键盘主要是输入工作台方向，显示器显示当前工作台坐标值系统具有超程报警功能，并有越位开关和报警灯其他辅助电路有复位电路，时钟电路，越位报警指示电路。进给控制系统原理框图图驱动电路流程设计步进电机的速度控制比较容易实现，而且不需要反馈电路。设计时的脉冲当量为，步进电机每走步，工作台直线行进给。步进电机驱动电路中采用了光电偶合器，它具有较强的抗干扰性，而且具有保护的作用，当功放电路出现故障时，不会将大的电压加在上使其烧坏。图步进电机驱动电路图该电路中的功放电路是个单电压功率放大电路，当相得电时，电动机转动步。电路中与绕组并联的二极管起到续流作用，即在功放管截止是，使储存在绕组中的能量通过二极管形成续流回路泄放，从而保护功放管。与绕组串联的电阻为限流电阻，限制通过绕组的电流不至超过额定值，以免电动机发热厉害被烧坏。由于步进电机采用的是五相十拍的工作方式五个线圈，其正转时通电顺序为其反转的通电顺序为。驱动电源的选用，及决实际问题的能力，巩固加深了有关机械设计方面的知识。还有很重要的点是让我体会到了个设计者的精神。在设计过程中既要自己不断思考创造，又要注意借用现有的资料，