包带机电气系统设计毕业论文(编辑修改稿)

包带机电气系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

宽度（ Y 轴） 长度：总的有效长度为 600mm ，运动轨迹为“ U”型轨迹。 传动机构：传动依然由齿轮齿 条传动机构完成。 导轨的类型：滑轨与 X 轴方向采用相同的导轨，即 SBG25SL 型直线导轨。 驱动电动机的技术参数：驱动电动机也是 4 极异步减速电动机，输出功率同样是 200W，运行频率依然是 50Hz，直线运动速度是 4000 minmm。 测速装置：采用计数编码器。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 7 高度（ Z 轴） 高度：整体有效高度为 250mm。 传动机构：采用异步电动机带动的滚珠丝杠机构来完成上下升降的动作。 导轨的类型：滑轨依然采用 SBG25SL 型直线滚动导轨作为轨道。 驱动电动机的技术参数：驱动电动机采用 4极异步减速电动机，输出功率为 200W，运行频率是 50Hz，直线运动速度是 500 minmm。 测速装置：采用计数编码器。 旋转运动的工作范围 旋转（ A轴） 旋转角度：能完成整周的旋转运动，即旋转角度为 360176。 传动机构：采用链轮传动的形式来完成。 驱动电动机的技术参数：电动机类型及输出功率满足使用要求即可，可自行进行选取，运行频率为 50Hz，转速为 240 minr . 测速装置：采用计数编码器。 倾斜轴（ B 轴） 可变换角度：可调角度为 55 176。 传动机构：采用蜗轮蜗杆机构来完成。 具体的讲就是用电动机带动蜗杆，驱动蜗轮转动，有蜗轮再带动 B轴旋转来完成。 蜗轮，蜗杆零件图如图 21，图 22。 驱动电动机的技术参数：可以根据使用要求自行选取。 位置检测装置：采用计数编码器。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 8 图 21蜗杆零件示意图 图 22蜗轮零件示意图 回转轴（ Z 轴） 可变换角度：可调角度为 40 176。 传动机构：采用蜗轮蜗杆机构来完成。 具体的讲就是用电动机带动蜗杆，驱动蜗轮转动，有蜗轮再带动 Z轴旋转来完成。 驱动电动机的技术参数：可以根据使用要求自行选取。 位置检测装置：采用计数编码器。 机械工作原理 本自动包带机采用双轴式包胶带，胶带轴心距离按实际需要可以调整，山带有两个材 料夹具的圆盘通过翻转交林使用，此圆盘内侧有两个减速卡口，由移位电机带动。 粘胶带位置可以微调，小同的产品只需更换需要的材料夹具和进行适当的调整就可以使用。 材料夹具通过卷付电机带动包胶带，卷付电机装有一个带有减速计数的小圆盘。 切贴电机带动一把切刀，切贴电机旋转一周切刀伸缩切贴一次。 自动包胶带机下而有一个踏板键，当工人装好了材料后，脚踏踏板键完成一次包胶带操作。 机械动作流程 :加料一确认一移位一切贴一卷付一退料。 电气系统分析 目前市场上大部分自动包带机的控制器是由数十个继电器组成的控制组，山预置计数器完 成圈数及产量的设置与显示，因继电器自身特性原因导致这些产品在使用过程中黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 9 会出现性能小够稳定、维护困难、成本高的缺陷。 本文设计的自动包胶带机采用 Mcs 51单片机为核心的控制器来完成所有的动作，具有自动和手动两种工作方式，控制器配介相应的机械部分即是一台自动化生产设备，其中控制器可以对每个电机控制轴进行任何角度的设定，具有操作简单方便，维护更新周期短，工作效率高，成本低等特点，具有一定的市场竞争力。 包胶带机控制器设计 硬件设计 控制硬件山以 89C51 为核心，主 要山单片机控制器、数据存储、信息显示、操作键盘和隔离驱动等五部分组成，并且配置了数据存储器掉电保护电路、地址译码电路和功能扩展接日。 单片机控制器主要完成系统各部分的信息处理、生产现场控制信号、协调操作等工作。 地址译码电路完成 8155 扩展与数据存储器的地址分配功能。 功能扩展接日部分主要用于后续功能开发，比如扩展 PC 机监控多功能的多机系统。 隔离驱动部分通过光电祸介与继电器控制移位、切贴、卷付电机的启停，有效隔离了电机与单片机之间的冲击十扰。 包带机山“踏板”信号触发进入生产子程序，完成 :移位一切贴一卷付三个过程 ，其中卷付减速计数盘的触发信号通过施密特触发器连接到 89C51内置定时 /计数器 Tb进行卷付圈数计数。 显示器与键盘 显示器 LED7 }.EDO 采用动态显示，可以节省硬件成本。 控制键盘由【踏板键】、【确认键】、【自动 /乎动键】、【移位键】、【切贴键】、【卷付键】和【 0— 9】共十六键构成，其中【踏板键】、【确认键 ]复介为用户管理进入按键， [移位键 ]、 [切贴键 ]复介为上、下翻页键，当按下【踏板键】三秒钟以上接着按【确认键】控制系统进入用户管理系统。 数据存储单元 数据存储单元使用了 16K的 62128 数据存储器， 用于保存系统参数和每次生产的现场信息，该部分配置了掉电保护电路如图三， 62128 的片选端为高电平时，即进入微功耗状态。 此时需 2V 的电源电压， 5 }4。 微安的电流就可以芯片内的保持数据小变。 在正常供电时， +5 V 电源通过 2AK 加芯片的 VCC 端，同时使品体管工作，输出为低电“ !黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 10 凡，使低电“ !凡加在芯片的片选端。 由于 2CP 两个二极管的端电压小于 ，两个二极管均小工作，则备用电源小提供电压。 当 +SV 电源失去时，山于 2CP 两个二极 管的端电压大于 ，二极管导通，备用电源工作，提供电压。 使品体管截 I 卜，高电 平加在芯片的片选端。 芯片处于数据保持状态，芯片功耗极小。 图 23 单片机控制电路框图 图 24 掉电保护 软件设计 程序设计主要山主程序和设置、生产、系统设置、信息查询、 显示、键盘等子程序构成。 主程序完成初始化、顺序控制、系统监控等任务，开机初始化完毕后，程序进入系统监控和顺序控制等功能的流程，为了方便管理人员对现场生产参数的设置和现场生产信息的查询，特别设置了系统管理入日。 山于现场操作有时需要对包带机进行调试即手动操作功能，方便处理现场故障。 生产结束时控制器还会对现场生产信 息进行保存，以便管理统筹。 显示子程序在生产工作时动态显示包扎圈数、当前生产产量，在设置状态下显示各黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 11 种设置和操作信息，管理状态下显示各种系统信息和生产资料。 控制键盘子程序完成设备启动、系统设置、系统管理及手动操作等任务的扫描操作。 第 3 章 驱动电机的选择 驱动电动机的选择与设计 在本次的设计中我们所用到的驱动电动机有实现 X 轴、 Y 轴和 Z轴方向直线运动的驱动电动机；实现 A轴转动的驱动电动机；实现 B 轴、 C轴转动的驱动电动机：和实现张力的恒力距电动机。 所以我们针对以上所需要的电动机进行选型和设 计。 驱动电动机的选择与设计 在本次的设计中我们所用到的驱动电动机有实现 X 轴、 Y 轴和 Z轴方向直线运动的驱动电动机；实现 A轴转动的驱动电动机；实现 B 轴、 C轴转动的驱动电动机：和实现张力的恒力距电动机。 所以我们针对以上所需要的电动机进行选型和设计。 实现直线运动和旋转运动的驱动电动机的选型与设计 经过我们的仔细分析，我们发现，在 X轴、 Y轴、 Z 轴、 B轴和 C轴之间， X 轴与 Y轴的驱动结构相类似，都是齿轮齿条的传动， Z轴方向的驱动结构与前两者不同。 在旋转运动中，由于都是采用的蜗轮蜗杆传动完 成旋转动作的。 由于所有的阻力载荷都是滚动摩擦，唯独驱动 Z轴方向的直线运动的滚珠丝杠的滚动摩擦要比沿 X轴、 Y 轴方向的滚动导轨以及 B轴、 C轴方向滚动轴承所产生的摩擦要大得多。 所以 Z 轴方向的驱动机构对电动机的要求要较 X轴、 Y轴 B轴和 C 轴方向的电动机高，所以我们这对 Z轴的电动机进行设计，其他的电动机的设计与 Z轴的设计相类似。 主要表现在启动力矩方面。 所以我们在这里只对 Z轴方向的驱动电动机进行选择与设计，而 X 轴与 Y轴方向的驱动电动机直接抄袭 Z轴方向的驱动电动机的型号即可，而 B轴、 C轴的电动机的设计黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 12 我们则直接给出结 果。 主要的设计计算参数的确定 旋转角度系数 Lf 的确定： 我们选用的是 STK32054R 型号的滚珠丝杠，与之配合的螺母型号是 STK3205FKP3型，所以我们查得其基本动载荷率 KNCam 。 在第 2章我们进行的各部分质量估算之中，我们可知 Z轴方向的载荷 KNFZ 。 由于 ZamFC，所以我们查《太敬》样本，取旋转角度系数 Lf。 理论传动效率  的计算： （ 1）滚珠丝杠的螺旋升角  的计算：  0tan dPh 其中： hP 滚珠丝杠的导程，我们在之前已经对其值进行选择过，我们取其值为 5mm。 0d 滚珠丝杠的公称直径，我们在之前已经对其值进行选择过，我们查本次设计的表 取其值为。 故我们算得： 0101 8 8 4 1 5 9 2 5t a nt a n     dP h （ 2）摩擦角 39。  的计算： 0039。 39。 %%5   （ 3）计算理论传动效率  计算：     a n a nt a n t a n 00 039。 39。    实际传动效率 p 的计算： 由于我们的滚珠丝杠是竖直安装，所以我们的实际传动效率和理论传动效率有很大的差别， 故我们应该进行计算实际传动效率： 5 5  Lp f 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 13 驱动力矩 T 的确定 phZPFT 2020 其中： ZF 滚珠丝杠沿轴向所受的载荷，即 Z 轴方向的包带头的总重量，我们已经估算其值为。 hP 滚珠丝杠的导程， 5mm。 p 滚珠丝杠的实际传动效率，我们所得其值为。 故我们算得： mNPFT phZ 515202020    初选电动机的型号 根据我们计算的驱动力矩，我们可知，电动机的启动转矩和额定转矩必须大于 mN。 而且， Z 轴方向的负载在突然断电是要马上自锁，所以要求电动机本身带有断电负载保护的作用。 所以我们参考厦门《精研》电动机样本，我们选取电动机的型号为 100YB200GY38型伺服电动机。 该型号的交流伺服电机是电磁制动电机，其特点是： 断电后立即制动保持负载；内转失电电磁制动器，断电后立即产生制动力保持负载；可实现复杂的瞬时的正、反转，每分钟可以停止 6 次；制动速度快等。 我们从《精研》的样本上摘取该型号电动机的技术参数如下表： 表 100YB200GY38 型伺服电动机的技术参数表 输出功率 200W 额定转速 min/1300r 电压 /频率 380 HzV 50/ 启动转矩 mN 电流 额定转矩 mN 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 14 从技术参数上我们可以看出电动机的启动转矩和额定转矩都大于 mN。 故我们选用的电动机满足要求。 图 31为电动机示意图 图 31 电动机示意图 减速箱的选择 根据 Z 轴方向 min/500mm 的移动速度，我们算得滚珠丝杠的转速要求是100 min/r ，而电动机的额定转速为 1300 min/r。 我们必须选择减速箱与电动机配合使用。 于是我们根据转速的要求，在《精研》的样本上选取了型号为 型的减速箱与电动机配合使用。 该减速箱的减速比为。 而且在运行频率为 50Hz 时，额定输出转速为 120 min/r ，额定转矩为 mN。 由于额定输出转速和额定扭矩均比丝杠要求的大，所以减速箱的选择合理。 图 32为电机，减速箱与主轴连接示意图 . 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 15 图 32 连接示意图 电动机的校核 电动机的扭矩校核： 由于有减速箱的作用，所以电动机的输出转矩大于  mN 即可。 我们查得的 100YB200GY38 型伺服电动机的技术参数表 ，我们可知该型号的电动机的启动转矩和额定转矩都远远大于 mN。 所以我们选择的电动机的扭矩符合要求。 输出功率的校核 ： 由于我们选择的扭矩合理，输出功率肯定满足要求，故不必进行校核。 其他四轴的驱动电动机的选择和减速箱的选择 我们选择的电动机的方法与 Z轴方向的电动机选择方法相同，故我们不再进行计算直接选取型号。 其他五轴的电动机型号： 100YS200GY38（ X 轴、 Y轴、 B轴）； 90YS90GY38（ C轴）。 减速箱型号。