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1、数控回转工作台设计《机电一体化原理及应用》论文学院：机械学院专业:机械设计制造及其自动化班级：机制111姓名：沈张军指导教师：奚基学联系方式：15868153066/5186542013年6月1日目录一.结构及功能，精度二.选用的执行构件（技术参数、性能）三.选用传感器（技术参数、性能）四.系统硬件五.采用的控制技术六.控制系统原理图及控制流程说明一・结构及功能,精度一、结构:1、完成冋转功能的执行部件即产品的机械装置；2、操纵者操纵工作台的操作面板；3、处理操作指令的控制系统；4、对控制系统发出的控制信号进行处理以及放大以驱动电机的驱动电路。二、数控回转工
2、作台功能的实现:1、机械部分采用蜗轮蜗杆减速，蜗轮蜗杆传动平稳，传动比大，因工作台转速较低，所以发热较轻，蜗杆与屯机相连，蜗轮与回转台相连。采用步进电机驱动，选择适当的步距角与传动比便可达到分辨率要求。2、电气部分采用专用环形分配器经功率放大电路驱动步进电机。采用单片机控制环形分配器，并控制显示系统显示控制命令。采用键盘输入控制命令，单片机进行显示并处理。三、系统总体示意图:动力源—输入系统功能：按照数控装置的指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床完成指定的加工工序。二.选用的执行机构（技术参数、性能）、传动比的计算及步进电机的选用传动比计算：初选电
3、机步距角为，由传动示意图、所选电机步距角及任务书要求分辨率可得传动比，因任务书要求分辨率，所以分辨率不可低于以上所得的传动比，但可以高于它。步进电机的选用：滑动导轨副动摩擦系数设为f=0.005,导轨半径为80mm,最大轴向载荷为，则工作台承受最人转矩，故作用在涡轮上的转矩，蜗轮蜗杆减速器有转矩放大作用，蜗杆所承受转矩，所以步进电机静转矩不可低于它，由以上数据选得步进电机如下表所示。参数型号、相数步距角/（°）最大静转矩/（）空载启动频率/（步/s）分配方式外形尺寸（轴径）/mm75BF00331.50.88212503相6拍步进电机转速计算公式，其屮为步
4、距角（°）,为通电频率（步/s）；因工作台T作时带负载，所以电机运行频率应低于空载启动频率，取运行频率f=625（步/s）,进行转速计算得。二、蜗杆传动设计校核1•选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2.选择材料考虑到蜗杆传递的功率不大，速度不高，故蜗杆用45钢；因希望效率高些,耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。涡轮用铸锡磷青铜ZCuSnlOPl,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。2.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先
5、按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距1）确定作用在涡轮上的转炬滑动导轨副动摩擦系数f=0.005,导轨半径为80mm,最大轴向载荷为，则工作台承受最大转矩，故作用在涡轮上的转矩2）确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；由选取使用系数；由于转速不高，可取动载系数；则3）确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。4）确定接触系数先假设蜗轮分度圆直径和传动中心距a的比值，从图11-8中可查得。5）确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSnlOPl,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC,可从表1
6、1・7中差得蜗杆的基木许用应力。6）计算中心距取屮心距a=50mm,因i=18,故从表11-2屮取模数m=1.6mm,蜗杆分度圆直径=20mmo这时，从图11・8屮可查得接触系数，因为，因此以上结果可用。3.蜗杆与涡轮的主耍参数与儿何尺寸1）蜗杆蜗杆头数；轴向齿距;直径系数q=12.5；齿顶圆直径23.2mm;齿根圆直径；分度圆导程角蜗杆轴向齿厚。2）涡轮涡轮齿数；变位系数；验算传动比，传动比大于最低传动比18,因而是可以的；涡轮分度圆直径；涡轮喉圆直径；涡轮齿根圆直径；涡轮咽喉母圆半径；6.精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属
7、于通用机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆、涡轮精度屮选择8级精度，侧隙种类为f,标注为8fGB/T10089-1988o然后由有关手册羞得要求的公羞项忖及表面粗糙度，此处从略。7.蜗轮蜗杆零件图三.选用传感器（技术参数.性能）一、传感器选用木装置选用自感型电感式位移传感器，主要由线圈、铁芯和活动衔铁所组成。在铁芯和活动衔铁Z间保持一定的空气隙6,被测位移构件与活动衔铁相连，当被测构件产生位移时，活动衔铁随着移动，空气隙6发生变化，引起磁阻变化，从而使线圈的电感值发生变化。二、单片机选用因程序不是很复朵，I/O连接数码管与环形分配器以及连接键盘
8、电路，不需要太多I/O口，故选用80C51单片机，1
