机电传动单向数控平台设计 姚安(4)

轴承派生轴向力S1?S2?0.7R?0.7?735?514.5N 轴承所受轴向载荷S2?Fa?S1 则A1?S2?Fa?514.5?270.5?785N A1?785NA2?S1?514.5N A2?S1?514.5N 计算轴承当量动载荷，工作在中等冲击 载荷系数Fp?1.5 A1785??1.07?e?0.68 R1735Fp?1.5 x?0.41,y?0.87 查表 x?0.41,y?0.87 A514.5 2??0.7?e?0.68 R2735x?0.41,y?0.87 查表 x?0.41,y?0.87 计算当量动载荷 P.5)?1123.4N 1?fp(xR1?yA2)?1.5?(0.41?735?0.87?514 P)?1476.5N 2?fp(xR2?yA1)?1.5?(0.41?735?0.87?785P1?1123.4NP2?1476.5N 计算轴承的寿命 因为P2>P1， 故按P2进行校核。 取温度系数 ft=1 ft=1 Ln?148120h 106ftC1061?32500故 Ln?()?()?148120 h 60nP260?12001476.5 ? 寿命指数 对于球轴承??3 因为Ln?15000h 所以轴承符合要求符合要求 7002AC角接触轴承基本尺寸 内圈直径 d?15mm 符合要求 d?15mm 外圈直径 D?32mm 轴承宽度 B?9mm D?32mm B?9mm 16

轴承质量 W?0.028kg 静载荷 C0?5.95kN 动载荷 C0r?3.25kN W?0.028kgC0?5.95kNC0r?3.25kN 3.7 润滑与密封装置 由已知条件选择脂润滑，密封装置为毛毡圈。

四 电气控制系统设计

4.1 闭环伺服系统的构成

闭环伺服系统的构成图1所示。闭环系统是负反馈控制系统。检测元件将执行部件的位移、转角、速度等量变换成电信号，反馈到系统的输入端并与指令迸行比较,得出误差信号的大小，然后按照减小误差大小的方向控制驱动电路，直到误差减小到零为止。反馈检测元件一般精度比较高，系统传动链的误差、闭环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到补偿，从而大大提高了系统的跟随精度和定位精度。闭环系统的定位精度可达?0.001~?0.003.根据检测元件的安装位置，闭环系统分为全闭环和半闭环两种。位置检测元件直接安装在最后的移动部件上，形成全闭环系统。

图1 闭环伺服控制系统的构成

4.2 闭环伺服系统设计 (1)伺服元件的选择

根据伺服系统的实际情况，选择电磁式直流伺服电机。 (2)检测元件的选择

闭环伺服系统通常是位置环、速度环、电流环3环联合的反馈系统.因此，选择检测元件就是选择位置传感器和速度传感器。常用的位置检测传感器有旋转变压器、感应同步器、光电编码器、光栅尺、礠尺等。如被测量为直线位移，则

17

应选直线位移传感器，如光栅尺、磁尺、直线感应同步器等。在位置伺服系统中，为了获得良好的性能，往往还要对执行元件的速度进行反馈控制，因而还要选用速度传感器。交直流伺服电机常用的速度传感器为测速发电机。 4.3 伺服电机转速控制

采用硬件电路实现对直流电机的转速控制已在实践中应用多年，其硬件组成复杂，速度调整困难，缺乏控制的灵活性。本文采用XX单片机，利用PWM信号发生器实现了对直流伺服电机转速的实时检测和控制。

4.3.1 PWM直流调速原理

直流电动机直流脉宽调速系统PWM简介：为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。

脉宽调制的基本原理：脉宽调制（Pulse Width Modulation），是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。所采用的电力电子器件都为全控型器件，如电力晶体管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。

通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的。

PWM变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点，如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够，不需要外加滤波装置；电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。

为达到更好的机械特性要求，一般直流电动机都是在闭环控制下运行。经常采用的闭环系统有转速负反馈和电流截止负反馈。 4.4 AT89C51简介

1) 51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系

列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。主要特性：

18

a) 与MCS-51 兼容

b) 4K字节可编程闪烁存储器 c) 寿命：1000写/擦循环 d) 数据保留时间：10年 e) 全静态工作：0Hz-24MHz f) 三级程序存储器锁定 g) 128×8位内部RAM h) 32可编程I/O线 i) 两个16位定时器/计数器 j) 5个中断源 k) 可编程串行通道 l) 低功耗的闲置和掉电模式 m) 片内振荡器和时钟电路

2) AT89C51引脚图:

3) 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。

19

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

20

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库机电传动单向数控平台设计 姚安(4)在线全文阅读。