18【毕业设计】数控测量机毕业设计说明书x文档

在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速起动时的负载转矩，满足要求。

已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子自身的转动惯量‧，查≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表可知电动机转轴不带任何负载时的最高空载起动频率ƒ。

则由式可以求出步进电动机克服惯性负载的启动频率为ƒƒ上式说明，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，起动频率选得很低，通常只有。

综上所述，步进电动机，可以满足设计要求。

技术参数型号相数步距角电压电流保持转矩空载启动频率运行频率接步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。

因此，根据来选择步进电动机的最大静转ƒ式中导轨的摩擦力运动部件的总重量ƒ导轨摩擦系数取齿轮降速比传动链总效率，在此取。

ƒ令起动加速时间其他符号和前面意义相同，代入数据−𝜋−𝜋𝜂𝑖−𝜋−式中ε电机最大角加速度电机最大转速运动部件从停止起动加速到最大快进速度所需时间。

为启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩为移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩为由于丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦转矩可以忽略ε𝜋步进电动机转轴上的总转动惯量为𝜋计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩为初选步进电动机型号为，为三相反应式，由常州宝马集团公司生产，三相六拍驱动时步距角为，从≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表查得该型号电动机转子的转动惯量‧。

则加在齿轮的转动惯量对于钢材−式中圆柱体直径圆柱体长度−−−−传动比。

滚珠丝杠的转动惯量为查综合作业指导书表，得移动部件折算到丝杠上的转动惯量为𝜋可查综合作业指导书表得出进电动机转轴上的总转动惯量已知滚珠丝杠的公称直径，总长，导程，材料密度−移动部件总重力小齿轮宽度，直径大齿轮宽度，直径输出转速额定输入功率机型空载静态启动力矩飞轮矩转动惯量五步进电动机的计算与选型先确定轴有用步进电动机。

计算加在步电机直联按电机型号确定机型减速比输入转速输入转速输入转速输出力矩输出转速额定输入功率输出力矩输出转速额定输入功率输出力矩型。

输出轴最大转速要求为。

所以决定采用北京谐波传动技术研究所生产的谐波减速器系列机型，减速比用的。

与之相关参数请查看去上述研究所网站。

机型出轴向下出轴向上‧关系式个‧由于轴起动用的是恒转矩起动，选择谐波减速器的原则是按照最高转速选用机最大角加速度，工件的最大转动惯量为−−‧卡盘的最大转动惯量为−−‧法兰的最大转动惯量为−−‧表。

轴要求运动分辨率优于，最大旋转速度为，由于分辨率较高，所以决定采用谐波减速器。

所需谐波减速器应输出的力矩为，为谐波减速器总输出惯量，为谐波减速器输出的动系统中应加级齿轮降速传动，选，因传递的扭矩较小，取模数，为了消除齿轮侧隙，这里采用双片齿轮，这样齿宽应为，选小齿轮为，大齿轮为双片弹簧齿轮，都为。

齿轮的有关尺寸如右表动系统中应加级齿轮降速传动，选，因传递的扭矩较小，取模数，为了消除齿轮侧隙，这里采用双片齿轮，这样齿宽应为，选小齿轮为，大齿轮为双片弹簧齿轮，都为。

齿轮的有关尺寸如右表。

轴要求运动分辨率优于，最大旋转速度为，由于分辨率较高，所以决定采用谐波减速器。

所需谐波减速器应输出的力矩为，为谐波减速器总输出惯量，为谐波减速器输出的最大角加速度，工件的最大转动惯量为−−‧卡盘的最大转动惯量为−−‧法兰的最大转动惯量为−−‧‧关系式个‧由于轴起动用的是恒转矩起动，选择谐波减速器的原则是按照最高转速选用机型。

输出轴最大转速要求为。

所以决定采用北京谐波传动技术研究所生产的谐波减速器系列机型，减速比用的。

与之相关参数请查看去上述研究所网站。

机型出轴向下出轴向上电机直联按电机型号确定机型减速比输入转速输入转速输入转速输出力矩输出转速额定输入功率输出力矩输出转速额定输入功率输出力矩输出转速额定输入功率机型空载静态启动力矩飞轮矩转动惯量五步进电动机的计算与选型先确定轴有用步进电动机。

计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量已知滚珠丝杠的公称直径，总长，导程，材料密度−移动部件总重力小齿轮宽度，直径大齿轮宽度，直径传动比。

滚珠丝杠的转动惯量为查综合作业指导书表，得移动部件折算到丝杠上的转动惯量为𝜋可查综合作业指导书表得出齿轮的转动惯量对于钢材−式中圆柱体直径圆柱体长度−−−−初选步进电动机型号为，为三相反应式，由常州宝马集团公司生产，三相六拍驱动时步距角为，从≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表查得该型号电动机转子的转动惯量‧。

则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为𝜋计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩为为启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩为移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩为由于丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦转矩可以忽略ε𝜋−𝜋−式中ε电机最大角加速度电机最大转速运动部件从停止起动加速到最大快进速度所需时间。

令起动加速时间其他符号和前面意义相同，代入数据−𝜋−𝜋𝜂𝑖ƒ式中导轨的摩擦力运动部件的总重量ƒ导轨摩擦系数取齿轮降速比传动链总效率，在此取。

ƒ步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时，其输出转矩会下降，可能造成丢步，甚至堵转。

因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。

本例中取安全系数，则步进电动机的最大静转矩应满足上述初选的步进电动机型号为，由≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表查得该型号电动机的最大静转矩。

可见，满足要求。

步进电动机的性能校核任务书给定最大移动速度，脉冲当量脉冲，电机对应的运行频率为ƒ。

从≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表表和电动机的运行矩频特性曲线图可以看出，电动机的空载运行频率可达，可见没有超过这个界限。

在此频率下，电动机的输出转矩，大于快速起动时的负载转矩，满足要求。

已知电动机转轴上的总转动惯量，电动机转子自身的转动惯量‧，查≪机电体化系统设计课程设计指导书≫表可知电动机转轴不带任何负载时的最高空载起动频率ƒ。

则由式可以求出步进电动机克服惯性负载的启动频率为ƒƒ上式说明，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，起动频率选得很低，通常只有。

综上所述，步进电动机，可以满足设计要求。

技术参数型号相数步距角电压电流保持转矩空载启动频率运行频率接线图备注可供双轴伸外形安装尺寸型号备注由八个发光二极管组成的，具有共阴极和共阳极两种结构，本次设计采用共阴极结构具体结构如图所示键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是最简单的单片机输入设备，其工作原理如图所示步进电机控制电路步进电机控制电路如下列框图所示步进电机控制电路框图现分别介绍如下脉冲分配器环形分配器环形分配器有硬件和软件两种，硬件环形分配器需要的口接线少，其执行速度快，但需要专有的芯片。

软环形分配器实用程序实现的。

本设计中要求使用软环分配器。

其具体程序内容见下部分。

光电隔离电路在步进电机驱动电路中，脉冲分配器输出的信号经放大后，控制步进电机的励磁绕组。

由于步进电机需要的驱动电压较高，电流也较大。

如果将口输出信号直接与功率放大器相连，将会引起强电干扰，轻则影响计算机的程序正常运行，重则导致计算机接口电路的损坏。

所以般要在接口电路与功率放大器间加上隔离电路，实现电气隔离。

电路图如图所示光电隔离电路图该图为同向输出电路，控制信号经集电极开路门反相后驱动光耦合器的输入发光二极管。

当控制信号为低电平时，不吸收电路，发光二极管不导通，从而输出的光敏晶体管截至，输入电压为零电平。

反之输出电压为高电平。

功率放大电路脉冲分配器的输出功率很小，远不满足步进电机的要求，必须将它放大，已产生足够大的功率驱动步进电机正常运转，本次设计所选用的是种高低压供电电路。

其具体电路图如图所示。

高低压驱动电路图其工作原理电路中各晶体管均处在开关状态，当控制脉冲到来时，均导通，同时脉冲变压器的二次侧产生定宽度的脉冲电流，使出于导通状态，使二极管处于负偏置而截止，将电动机绕组与电源断开，高压电源通过为步进电机绕组供电，使其电流上升沿变陡，通过时间后，脉冲电流消失，使处于截至状态，切断高压电源与电动机绕组的回路，通过，为电动机供电，提供电动机所需的额定电流。

的时钟电路单片机的时钟可以由两种方式产生内部方式和外部方式。

内部方式利用芯片内部振荡电路，本次设计采用内部方式，如图所示。

晶体可在之间任选，耦合电容在之间，对时钟有微调作用。

时钟电路图复位电路单片机的复位都是靠外部电路实现，在时钟电路工作后，只要在引脚上出现以上的高电平，单片机便实现状态复位，以后单片机便从单元开始执行程序。

单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种。

下图中为上电与按钮复位组合。

在上电瞬间，电路充电，引脚端出现正脉冲，只要端保持以上高电平，就能使单片机有效复位。

复位电路图越界报警电路为了防止工作台越界，可分别在极限位置安装限位开关。

本次设计采用中断方式，利用的外部中断，只要有任个行程开关闭合，即工作台在个方向越界，均能产生中断信号，为了报警，设置红绿灯指示，正常工作时绿灯亮，当越界报警是红灯亮。

两灯均由个口输出。

为报警信号的产生。

为报警指示。

掉电保护电路掉电保护电路，保护些重要的现场参数，如几何尺寸，工艺参数，再掉电后仍能妥善保存，恢复供电后又能马上运行。

掉电保护电路图图中为电源电压，为备用电池电压并且，为存储器电源端，正常通电时，二极管导通，截