双轴电机驱动方案设计.docx

本科课程设计题 目： 电机驱动与运动控制系统设计 学 院： 机械与自动控制学院 专业班级： 过程装备与控制工程11（ ）班 姓 名： 学 号： 二O一四年六月摘要目录摘要1第一章课程设计的目标31.1课程设计的主要内容31.2课程设计的流程3第二章文献有哪些信誉好的足球投注网站及现有方案分析31 机械系统结构41.1连杆机构41.2齿轮齿条机构41.3涡轮蜗杆机构41.4滚珠丝杠52.系统控制方式52.1随动控制52.2 闭环控制62.3随动闭环控制63.通讯方式选择73.1 CAN总线73.2工业以太网84.电机的选择84.1伺服电机：8步进电机：9课程设计的目标课程设计的主要内容通过电机带动机械结构，实现双平台的同步运动，并通过控制系统，能比较精确的控制平台的运动速度及双平台的同步运动、异步运动。课程设计的流程本次设计包括方案设计，机械部分设计，硬件部分设计及软件部分设计，软件部分设计又分为PLC设计及触摸屏设计。设计完后并进行总体调试，实现机械的实际运动。流程图见图 1。图 1 总体流程图文献有哪些信誉好的足球投注网站及现有方案分析要实现电机带动双平台的平动按不同类型分，可以将方案分为多种。本组按不同部分的设计来对其进行讨论。包括从机械系统结构选择、系统控制方式、通讯方式选择及电机对比。1 机械系统结构电机带动载物台的平动的实质是，将电机的转动变成载物台的平动，完成转动转化为平动的过程。常见的的机构为连杆机构，齿轮齿条机构、涡轮蜗杆机构及滚珠丝杠机构。1.1连杆机构连杆机构通过摇杆1，带动摆杆2，实现滑块3的往复移动运动。其结构相对简单，但滑块在往复运动过程中，其速度，加速度及作用力的不恒定，速度和加速度都是成周期性变化，对负载的冲击也比较大。结构简图见图1.1?摇杆1摆杆2图 1.1 二连杆机构1.2齿轮齿条机构 齿轮齿条机构是最接，常见和简单的将转动变成平动的机构齿轮齿条，其承载力大，传动精度较高，可达0.1mm，可无限长度对接延续，传动速度可以很高可2m/s，缺点在于安装加工要求高，传动噪音大，磨损大。往往适用于：大版面钢板、玻璃数控切割机，建筑施工升降机可达30层楼高。1.3涡轮蜗杆机构蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。可以得到很大的传动比，其特点为1）.比交错轴斜齿轮机构紧凑?　2）.两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构?　3）.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小?　4）.具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。　5）.传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高?1.4滚珠丝杠本方案由电机通过联轴器带动滚珠丝杠的转动，实现载物台的平动。滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。其有着以下特点：1、摩擦损失小、传动效率高 ：由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滑动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。2、精度高：滚珠丝杠副是一般是用世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。3、高速进给和微进给可能：滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。4、轴向刚度高：滚珠丝杠副可以加与预压,由于预压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。5、不能自锁具有传动的可逆性滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。2.系统控制方式实际的控制系统中，每个电机所带负载都不尽相同。因此在这些控制系统中都需根据速度设定值利用PLC计算得出具体的控制参数。首先将上位机发出的线速度设定值进行单位转换，根据电机所带负载的实际卷径。计算出对应的电机转速，然后利相应的转速公式计算出这一转速对应的频率值。并利用编码器实时