机电一体化大作业.doc

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1、三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目：机电一体化班级：机械工程五班成员：罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然20132507050233目录一、设计任务31、题目32、任务33、主参数3二、产品总功能的确定41、单坐标定位。42、三平面直线插补和圆弧插补。4三、总体方案的确定71、机械传动部件的选择72、动力装置的选择73、.检测与传感装置的选择84、.控制与信息处理装置的选择8四、机械传动部件的计算与选型91、滚珠丝杠螺母副的计算与选型92、步进电机的计算与选型12五、检测与传感装置

2、的计算与选型151、速度的检测与传感装置15、2.位移的检测与传感装置17六、控制与信息处理装置的选择201、速度控制202、CPU的选择2633七、工作台系统的功能框图27八、工作台装配图的绘制27九、部分源代码28十、感悟与总结32十一、参考文献3233一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数（1）、X、Y、Z方向脉冲当量：∆x=∆y=∆z=0.005mm/脉冲（2）、X、Y、Z方向的定位精度均为：±0.01mm（3）、工作台空载最快移动速度：∆xmax=∆ymax=∆zm

3、ax=3000mm/min（4）、工作台负载最快移动速度：∆xmax=∆ymax=∆zmax=400mm/min（5）、工作台空间尺寸：500mm×500mm×500mm（6）、工作台工作空间尺寸：400mm×400mm×400mm（7）、空载启动时间：Δt=25ms33二、产品总功能的确定1、单坐标定位。2、三平面直线插补和圆弧插补。本例中采用逐点比较法进行直线和圆弧的插补（1）逐点比较法插补的基本原理逐点比较法插补的基本思路是：在从起点到终点的路程中，根据机械手当前位置与给定轨迹的偏离情况，并为消除这个偏离，在其中一个坐标轴上走一小步，这样一

4、步步直到终点，每一步都是用给定轨迹对实际轨迹进行修正。每一步作为一个插补计算循环。插补循环一般由偏差判别、坐标进给、偏差函数计算和终点判别四个工作节拍组成。①、偏差判别首先要判断机械手当前点与其要求的运动轨迹的偏离情况。具体方法是根据要求的运动轨迹设计一个偏差函数，该偏差函数是机械手坐标的函数，其函数值反映偏离情况。②、坐标进给根据上面判断的结果，发出一个进给指令脉冲，控制机械手沿相应坐标轴产生一个脉冲当量的位移。进给脉冲分配给哪一个坐标轴，正向还是负向，总的原则是用这个位移的结果纠正已有的偏离。③、偏差函数计算用新的机械手位置坐标重新计算偏差函

5、数的值。④、终点判别33判断机械手点是否到达轨迹的终点，如到达轨迹终点则插补结束，否则重复开始下一个插补循环。（2）、逐点比较法直线插补（注：1.本例只介绍直线插补的方法，圆弧插补原理相似2.本例插补平面以水平面为例）为插补计算方便，通常建立与工作台坐标系平行的插补坐标系，插补坐标系与工作台坐标系是简单的平移变换关系。直线插补时，插补坐标原点选在直线起点上。在直线插补指令中，若终点坐标采用增量坐标给出，则与插补坐标系下坐标一致。下面讨论机械手运动轨迹为XOY平面上第一象限直线的插补。如下图所示，直线OA，起点O(0，0)，终点A(Xe,Ye)，坐

6、标单位为脉冲当量。①、偏差函数将直线OA的方程XY-XeYe=0改写成YXe-XYe=0设加工时机械手位置为P(Xi,Yi)点，取偏差函数为Fi=YiXe-XiYe(2-1)则当P点在直线上时，Fi=0；当P点在直线上方时，Fi>0；当P点在直线下方时，Fi<0。②、进给脉冲分配33进给脉冲分配应使对应的坐标位移的结果纠正机械手位置P(Xi,Yi)已有的偏离。因此：当P点在直线上方，即Fi>0时，向+X方向分配一个进给脉冲，即向X轴正方向走一步（一个脉冲当量的位移），简记为+ΔX；当P点在直线下方，即Fi<0时，向+Y方向分配一个进给脉冲，即向Y

7、轴正方向走一步，简记为+ΔY；当P点在直线上，即Fi=0时，为使加工继续进行，规定按P点在直线上方情况处理，即向X轴正方向走一步。③、偏差函数的递推计算由上述可知，若Fi≥0，向X轴正方向走一步，则P点新的位置坐标及偏差为Xi+1=Xi+1Yi+1=yiFi+1=YiXe-Xi+1Ye=Fi-Ye（2-2）若Fi<0，向Y轴正方向走一步，则P点新的位置坐标及偏差为Xi+1=XiYi+1=Yi+1Fi+1=Yi+1Xe-XiYe=Fi+Ye（2-3）采用递推计算式（2-2）、式（2-3）代替式(2-1)计算偏差函数，既可以简化计算，又可以缩短插补时

8、间。④、终点判别一般常用插补循环或进给的总步数来判断是否到达终点。设插补循环或进给的总步数为E，显然有33E=Xe+Ye最简单的方法是每