加减速曲线对伺服进给系统定位精度影响的试验研究

一级涡轮蜗杆减速器

浙江农林大学 课程设计 课程名称机械设计 题目名称带式运输机传动装置设计 学生学院工程学院 专业班级机械设计及自动化104班 学号 学生姓名 指导教师 2013年1月20日

1. 设计题目 (3) 2. 传动方案的分析、拟定 (4) 3. 电动机选择与计算 (5) 4. 计算传动装置的运动和动力参数 (7) 5. 传动零件的设计计算 (9) 6. 轴的设计计算 (13) 7. 链及链轮的选择 (19) 8. 滚动轴承的选择及校核计算 (21) 9. 键连接的选择及校核计算 (23) 10.联轴器的选择及校核计算 (24) 11. 减速器的润滑方式和密封类型的选择 (25) 12. 箱体及附件的结构设计 (26) 13.设计小结 (27) 14.推荐参考文献 (27)

一、设计题目：带式传输机的传动装置设计题目数据 F(KN)：4.0 V(ｍ／ｓ)：0.6 D(ｍｍ)：500 一、运输机工作条件 工作环境:室外、多尘；工作时不逆转， 载荷有轻微冲击；工作条件:空载起动、 连续；工作年限为10年，年工作日250 天，二班制；三年一小修，五年一大修； 输送带允许速度误差：±4%；生产批量： 小批。 二、设计任务 1.选择电动机型号； 2.计算带传动参数； 3.选择联轴器型号； 4.设计蜗轮蜗杆减速器。 三、设计成果要求 1.蜗杆传动减速器装配图A1一张； 2.零件工作图2张； 画蜗轮轴和蜗轮零件工作图 3.设计计算说明书1份（约25~30页）。

二、总体传动方案的选择与分析 （1）传动方案的选择 该传动方案在任务书中已确定，采用个一级蜗轮蜗杆封闭式减速器传动装置传动，如下图所示： （2）传动方案的分析 该工作机采用的是原动机为Y系列的三相异步电动机，三相异步电动机在室内比较实用，传动功率大，传动转矩也比较大，噪声小；另外价格相对于其它种类的各种原动机稍微便宜，在室内使用比较环保。传动装置采用一级蜗轮蜗杆减速器组成的封闭式减速器，采用蜗杆传动能实现较大的传动比，结构紧凑,传动平稳，但效率低，多用于中、小功率间歇运动的场合。工作时有一定的轴向力，但采用圆锥滚子轴承可以减小这缺点带来的影响，但它常用于高速重载荷传动，所以将它安放在高速级上。并且在电动机心轴与减速器输入轴之间采用弹性联轴器联接，因为三相电动机及输送带工作时都有轻微振动，所以采用弹性联轴器能缓冲各吸振作用，以减少振动带来的不必要的机械损耗。 总而言之，此工作机属于小功率、载荷变化不大的工作机，其各部分零件的标准化程度高，设计与维护及维修成本低；结构较为简单，传动的效率比较高，适应工作条件能力强，可靠性高，能满足设计任务中要求的设计条件及环境。

伺服系统的参数调整和性能指标试验

伺服系统的参数调整和性能指标试验 1 伺服系统的参数调整理论基础 伺服系统包括三个反馈回路（位置回路、速度回路以及电流回路）。最内环回路的反应速度最快，中间环节的反应速度必须高于最外环。假使未遵守此原则，将会造成震动或反应不良。伺服驱动器的设计可确保电流回路具备良好的反应效能。用户只需调整位置回路与速度回路增益。 伺服系统方块图包括位置、速度以及电流回路，如图1所示。 图1 伺服系统方块图 一般而言，位置回路的反应不能高于速度回路的反应。因此，若要增加位置回路的增益，必须先增加速度回路增益。如果只增加位置回路的增益，震动将会造成速度指令及定位时间增加，而非减少。 如果位置回路反应比速度回路反应还快，由于速度回路反应较慢，位置回路输出的速度指令无法跟上位置回路。因此就无法达到平滑的线性加速或减速，而且，位置回路会继续累计偏差，增加速度指令。这样，电机速度会超过，位置回路会尝试减少速度指令输出量。但是，速度回路反应会变得很差，电机将赶不上速度指令。速度指令会如图2振动。要是发生这种情形，就必须减少位置回路增益或增加速度回路增益，以防速度指令振动。 图2 速度指令 位置回路增益不可超过机械系统的自然频率，否则会产生较大的振荡。例如，机械系统若是连接机器人，由于机器的机械构造采用减低波动的齿轮，而机械系统的自然频率为10~20Hz，因此其刚性很低。此时可将位置回路增益设定为10至20(1/s)。 如果机械构造系统是晶片安装机、IC黏合机或高精度工具机械，系统的自然频率为70Hz以上。因此，可将位置回路增益设定为70(1/s)或更高。 需要很快的反应时，不只是要确保采用的伺服系统（控制器、伺服驱动器、电机以及编码器）的反应，而且也必须确保机械系统具备高刚性。

伺服控制系统

第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。 1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。

1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置伺服、速度伺服和加速度伺服系统等。 电器伺服系统根据电气信号可分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。交流伺服系统又有感应电机伺服系统和永磁同步电机伺服系统两种。 1.2 伺服系统的发展过程 伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程，电器伺服系统的发展则与伺服电机的不同发展阶段具有紧密的联系，伺服电机至今已有50多年的发展历史，经历了三个主要发展阶段。 第一发展阶段（20世纪60年代以前）：此阶段是以步进电动机驱动的液压伺服马达或以功率步进电动机直接驱动为中心的时代，伺服系统的位置控制多为

提高伺服系统定位精度的方法

分析了伺服系统定位误差形成的原因，提出了伺服系统采用分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，给出了相应的程序流程图，对提高数控机床伺服系统的定位精度具有实用参考价值。 数控机床的定位精度直接影响到机床的加工精度。传统上以步进电动机作驱动机构的机床，由于步进电动机的固有特性，使得机床的重复定位精度可以达到一个脉冲当量。但是，步进电动机的脉冲当量不可能很小，因而定位精度不高。伺服系统的脉冲当量可以比步进电动机系统小得多，但是，伺服系统的定位精度很难达到一个脉冲当量。由于CPU性能已有极大提高，故采用软件可以有效地提高定位精度。我们分析了常规控制算法导致伺服系统定位精度误差较大的原因，提出了分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，实践中取得了很好的效果。 一、伺服系统定位误差形成原因与克服办法 通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位置闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很重要的影响。 减速控制具体实现方法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较大的快速定位方式中。 选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重要的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲，只要减速点选得正确，指数规律和线性规律的减速都可以精确定位，但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有： （1）如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和对称性来确定减速点。 （2）根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数来计算减速点，在当今高速CPU 十分普及的条件下，这对于CNC的伺服系统来说很容易实现，且比方法（1）灵活。 伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量，则该瞬时进给速度不变（等于给定值），否则，按一定规律减速。 理论上讲，剩余总进给量正好等于减速点所对应的剩余进给量时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上，伺服系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是几个、十几个、几十个甚至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。如图1所示，其最大误差等于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时间才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点，则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。为此，我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0（mm/s），伺服系统的脉冲当量为δ（μm），采样周期为τ（ms），则每个采样周期应反馈的脉冲数为：N0=V0τ/δ。由于实际反馈的脉冲数是个整数，可能有一个脉冲的误差，即此时速度检测误差最大值为l/N0=δ/(V0τ)。采样周期越小、速度越低，则速度检测误差越大。为了满足定位精度是一个脉冲的要求，应使V0很小，使得N0≤1，此时速度检测误差达到100％甚至更高。如果此时仍然实行位置闭

(马佳光)高精度跟踪控制系统中电流环控制技术研究

第32卷 第1期 光电工程 V ol.32, No.1 2005年1月 Opto-Electronic Engineering Jan, 2005 文章编号：1003-501X (2005) 01-0016-04 高精度跟踪控制系统中电流环控制技术研究 黄永梅，张 桐，马佳光，付承毓 ( 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209 ) 摘要：在跟踪控制系统中，速度回路控制对象的特性对控制系统的跟踪精度有很大的影响。根据电流负反馈的基本原理，在位置、速度双闭环的基础上加入了电流反馈传感器，设计了电流环校正网络。仿真和实验表明，电流环有效地改善了速度回路控制对象的特性，提高了速度回路的低频增益，控制系统位置回路的跟踪精度约有10倍的提高。 关键词：电流环；跟踪控制系统；速度回路；闭环控制 中图分类号：V556 文献标识码：A Study on the control of a current loop in a high-accuracy tracking and control system HUANG Yong-mei, ZHANG Tong , MA Jia-guang, FU Cheng-yu (The Institute of Optics and Electronics , the Chinese Academy of Sciences , Chengdu 610209, China ) Abstract : In a tracking and control system, the tracking accuracy of the control system mainly depends on the features of the object in the velocity loop. According to the basic principle of current negative feedback and through adding some current feedback sensors on the basis of position and velocity dual-loop, a current loop is designed. The simulation and experiment results show that the control object character is effectively improved and the low-frequency gain of the velocity loop is raised by the current loop. The tracking accuracy of the position loop in the control system is enhanced by about 10 times. Key words : Current loop ；Tracking control systems ；Velocity loop ；Closed loop control 引 言 在以往的跟踪控制系统中，多采用速度、位置双闭环系统，此时速度回路的控制对象为二阶惯性环节和一振荡环节，其中二阶惯性环节代表控制电机机电特性和电气特性，惯性环节的时间常数分别为电机的机电时间常数和电气时间常数，振荡环节代表控制机架的机械谐振特性，基于这样的控制对象特性，速度回路的低频增益受系统相位裕度的影响，很难有大的提高，这必然影响位置回路的跟踪精度。电流环控制就是在速度环内再加一个电流反馈传感器和电流反馈校正网络，构成电流闭环控制系统，以改变速度回路控制对象的特性，提高控制系统的跟踪精度。 1 电流环分析及设计 直流电动机在额定励磁条件下且电枢电流连续时，电枢回路的动态电压平衡关系式为[1] )d /d (a a d0t I L R I E U ++= (1) n C E e = (2) 式中 U d0为电机的电枢电压，I a 为电机的电枢电流，R 为电枢回路的总电阻，L 为电枢电感，E 为电机的反 收稿日期：2004-10-19；收到修改稿日期：2004-12-13 基金项目：863-802“快速高精度跟踪控制技术研究”课题 作者简介：黄永梅(1968-)，女(汉族)，四川内江人，博士生，主要研究方向为光电跟踪控制系统、DSP 数字信号处理系统。 E-mail: hjn666@https://www.sodocs.net/doc/9611829145.html,

单级蜗杆减速器课程设计

机械工程学院 机械设计课程设计说明书设计题目：单机蜗轮蜗杆减速器课程设计专业：机械设计制造及其自动化 班级： 13机制 姓名：学号 指导教师：王利华张丹丹 2016年7 月3 日

目 录 一、设计任务 ................................................................................................. 错误!未定义书签。 1.设计题目 ................................................................................................................................... 1 2.原始数据 ................................................................................................................................... 1 3.工作条件 ................................................................................................................................... 1 4.传动系统方案的拟订 . (1) 二、设计计算 (2) 1.选择电机 ........................................................................................................................................... 2 1.1电动机的功率 (2) 1.2电动机转速的选择 (2) 1.3电动机型号的选择 ..................................................................................................................... 2 1.4传动比的分配 .............................................................................................................................. 3 2.计算传动装置的运动和动力参数 ............................................................................................ 3 2.1各轴转速 ........................................................................................................................................ 3 2.2各轴的输入功率 ......................................................................................................................... 3 2.3各轴的转矩 ................................................................................................................................... 3 3.蜗轮蜗杆的设计计算 ................................................................................................................... 4 3.1选择蜗杆传动类型 ..................................................................................................................... 4 3.2选择材料 ........................................................................................................................................ 4 3.3按齿面接触疲劳强度进行设计 ............................................................................................. 4 3.4确定许用接触应力 (5) 3.5计算12d m 值 (5) 3.7校核齿根弯曲疲劳强度 (6) 3.8验算效率 ........................................................................................................................................ 7 3.9精度等级工查核表面粗糙度的确定 ................................................................................... 7 3.10蜗杆传动的热平衡计算 ......................................................................................................... 7 4.轴的设计计算 .................................................................................................................................. 8 4.1蜗轮轴的设计计算 ..................................................................................................................... 8 4.2蜗杆轴的设计计算 ................................................................................................................... 10 5.轴承的计算 .................................................................................................................................... 14 5.1计算输入轴轴承 ....................................................................................................................... 14 5.2计算输出轴轴承 ....................................................................................................................... 15 6.键连接的选择的计算 ................................................................................................................. 16 6.1蜗杆轴键的计算 ....................................................................................................................... 16 6.2蜗轮轴上键的选择 ................................................................................................................... 16 7.联轴器的校核 ................................................................................................................................ 16 7.1蜗杆轴联轴器的校核 .............................................................................................................. 16 7.2蜗轮轴联轴器的校核 .............................................................................................................. 17 8.减速器箱体结构设计 .. (17)

伺服控制系统

伺服系统：是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制的非常灵活方便。伺服电机工作原理: 伺服电机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。 伺服电机是一个典型闭环反馈系统，减速齿轮组由电机驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 一、交流伺服电动机 交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。 交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。 交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。 伺服使能，是伺服系统的输入信号，上位机输出信号给伺服系统使伺服系统处于使能状态，该信号有效时，驱动器控制电机绕组通电，允许接收其他控制指令；否则电机绕组断电，电机处于自由状态，为止偏差清零，不接收其他指令。 伺服准备好，是伺服系统的输出信号，当驱动器上电完成初始化，可以正常运行时，会输出该信号给上位机。

10-李明元,戴伟明,罗晓松,孙静-CINRADCD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例

CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的维修实例 李明元1戴伟明2罗晓松1孙静1 (贵州省遵义市气象局贵州遵义邮编： 563002 国营784厂四川成都邮编：610051) 摘要：简要介绍了CINRAD/CD伺服系统的工作原理、主要部件与功能，根据控制流程分析了遵义市CINRAD/CD伺服系统一次俯仰定位精度故障的检查排除。初步提出了故障排除思路。 关键词：伺服系统俯仰定位精度故障思路 引言： 新一代全相参多普勒天气雷达已在我国陆续布网建设，相应的雷达技术保障工作随之开展。为满足汛期全天连续不间断立体扫描，雷达系统故障的排除需准确、快捷，否则影响利用雷达资料开展短时临近预报工作。近几年来，随着雷达技术保障工作的开展，探讨雷达性能参数测试〔1-2〕、维护维修方法〔3-4〕、各分机维修个例〔5-10〕的文献已不少，但是针对具体个例进行系统全面分析的却比较少见，从这些文献谈到的故障来看，发射系统和伺服系统的故障率最高。本文针对伺服系统俯仰定位精度故障的维修实例，系统全面讨论该故障的检查和排除，有利于维护人员快速排除伺服系统俯仰定位精度故障，由于方位伺服系统电路和俯仰伺服系统电路大部分相同，只是各元件参数取值不同，因此可同时作为方位定位精度故障排除的参考。 CINRAD/CD伺服系统定位控制的系统增益、系统阻尼由伺服放大器的模拟电路调整（电位器RP5调整系统增益，电位器RP8调整系统阻尼），雷达运行较长时间后，系统特性参数和控制电路的参数可能发生变化，这会导致伺服系统定位精度变差，甚至不能满足雷达扫描的要求。通过对电位器RP5和RP8的调整，可以调节伺服系统的系统增益和系统阻尼，从而改善伺服系统的静态特性和动态特性，使伺服系统的定位精度满足雷达扫描的要求。当然，伺服系统的定位精度还由执行元件反馈、天线传动机构的回差、位置监测装置的精度决定。排除雷达伺服系统定位精度故障需要从多方面考虑，这不仅需要全面掌握伺服系统的工作原理，还要有合理排除故障的思路。现对排查俯仰定位精度故障个例作综合阐述。 1 伺服系统工作原理 伺服系统的工作原理是主控单元（计算机）给定天线的位置（输入角码），

高精度双轴跟踪系统设计方法

一种高精度双轴太阳能自动 跟踪系统的设计 1 系统硬件结构 该设计主要由以下几个方面组成: MCU 控制电路、光电转换电路、实时时钟电路、电机驱动电路、电源电路以及键盘显示电路等，如图 1 所示。—35—低压电器( 2011No．16) ·分布式电源·图 1 系统结构框图系统主要实现时钟控制跟踪和光电跟踪混合式跟踪方法，阴天和夜晚系统不跟踪，并记录系统停止的时间。由三个光敏传感器一直采集光照强度，当光照强度达到系统要求时，根据时钟控制跟踪方法粗控制直流电机，直到太阳光斑达到一定围时再转为光电精确控制，采用遮挡光照的四象限方法。在一直天气晴朗的情况下，电机停止时间不超过30 min，可一直采用光电精确控制，当受光面与太阳光垂直时停止系统跟踪，且不断采集高度角和方位角的光电信号，信号差达到一定阈值时可再次启动系统跟踪。 1． 1 微控制器设计 系统主控芯片 MCU 采用 STC12C5206AD，窄体直插式封装 28 脚，23 个 I/O 端口。该芯片带有八路 8 bit 高速 A/D 转换通道，两路 PWM 输出，UART 串行通信，6 KB 片内 Flash 程序存储器及带有内部 E2PROM，支持在系统可编程和在应用可编程( ISP/IAP) 功能，比传统80C51 速度快到6 ～12 倍，价格低廉，完全能满足太阳跟踪装置的要求 单片机与外围电路连接如图 2 所示。 图 2 系统电路连接设计图 1． 2 时钟电路设计 时钟电路选择 DS1302，与 AT89C51 单片机接口采用三线( RST，SCLK 和 I/O) 连接，RST 提供了 31 Bytes 的非易失性 SRAM，用于数据存储;SCLK 保存系统时钟和日期。I / O 为时钟控制跟踪太阳做输入信号。电路连接如图 3 所示。该设计中，采用大容量电容蓄电，作为 DS1302 的后备电源，DS1302 的工作电压宽达 2． 5 ～5． 5 V。 1． 3 光电转换电路设计 光敏电阻采用 LXD5516D，具有高灵敏度、快速响应时间、低功耗、高性价比等特点。其中，亮电阻 5 ～10 kΩ，暗电阻 200 kΩ以上，亮电阻和光照强度的关系并不是完全的线性关系。采集电路设计如图 4 所示，调节电位器，使在亮电阻时输出电压在2 ～3 V，通过稳压后进行 A/D 转换。该设计共用七个光敏电阻，其中，A、B、C 三个光敏电阻安置在太阳跟踪装置的不同位置，用来判断阴天还是晴天，同时其他两对( E，W) ，( S，N) 光敏电阻分别用于判断方位角和高度角的光照精度，以便精确驱动电机运行。 图 3 时钟控制电路 图 4 光敏电阻采集电路 1． 4 其他部分电路设计 该设计采用直流电动机，通过驱动芯片 L298带动电机运行，驱动电路和内部系统电路采用光电隔离，具有高精度、低成本、电动机运行噪声低等优点。 键盘和显示部分采用 ZLG7290 智能控制芯片。该芯片具有 I 2 C 串行接口，可控制八个共阴极数码管显示和 64 个键盘。该部分在调试过程中作为人、机交互界面，调试成功后可以不使用，节省成本。 限位开关用来控制小型电动机的运行范围，减少因电动机的无谓转动而带来的电源损耗及机械磨损。 2 软件系统设计

一级蜗轮蜗杆减速器分析计算

1引言 蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行深入地了解和学习。本文主要介绍一级蜗轮蜗杆减速器的设计过程及其相关零、部件的CAD图形。计算机辅助设计（CAD），计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。 2 设计方案的拟订 2.1 箱体 (1) 蜗轮蜗杆箱体内壁线的确定； (2) 轴承孔尺寸的确定； (3) 箱体的结构设计； a.箱体壁厚及其结构尺寸的确定 b. 轴承旁连接螺栓凸台结构尺寸的确定 c.确定箱盖顶部外表面轮廓 d. 外表面轮廓确定箱座高度和油面 e. 输油沟的结构确定 f. 箱盖、箱座凸缘及连接螺栓的布置 2.2 轴系部件 (1) 蜗轮蜗杆减速器轴的结构设计 a. 轴的径向尺寸的确定 b. 轴的轴向尺寸的确定 (2) 轴系零件强度校核 a. 轴的强度校核 b. 滚动轴承寿命的校核计算 2.3 减速器附件 a.窥视孔和视孔盖 b. 通气器 c. 轴承盖 d. 定位销 e. 油面指示装置 f. 油塞 g. 起盖螺钉 h. 起吊装置 3 减速器的总体设计 3.1 传动装置的总体设计 3.1.1 拟订传动方案 本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力F=5KN，工作速度=1.6m/s，滚筒直径D=500mm，传动效率η=0.96，（包括滚筒与轴承的效率损失）两班制，连续单向

运转，载荷较平稳；使用寿命8年。环境最高温度80℃。本设计拟采用蜗轮蜗杆减速器，传动简图如下图所示。 传动装置简图 1—电动机2、4—联轴器3—一级蜗轮蜗杆减速器 5—传动滚筒6—输送带 3.1.2 电动机的选择 （1）选择电动机的类型 按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列三相异步电动机,封闭式结构,电压380V。 （2）选择电动机的功率 电动机所需的功率P d = P w/ 式中P d—工作机要求的电动机输出功率，单位为KW； η—电动机至工作机之间传动装置的总效率； P w—工作机所需输入功率，单位为KW； =Fv／1000=5000×1.6／1000×0.79=10.12 kW 输送机所需的功率P W

一级蜗轮蜗杆减速器的设计

机械设计课程设计 设计说明书 设计题目：一级蜗轮蜗杆减速器的设计 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导老师： 20**年6月30日

目录 1、机械设计课程设计任务书------------------------------第2页 2、运动学与动力学计算------------------------------------第3页 3、传动零件设计计算----------------------------------------第7页 4、轴的设计计算及校核-------------------------------------第12页 5、箱体的设计-------------------------------------------------第22页 6、键等相关标准的选择-------------------------------------第24页 7、减速器结构与润滑、密封方式的概要说明----------第26页 8、参考文献----------------------------------------------------第28页 9、设计小结----------------------------------------------------第29页

1.《机械设计》课程设计任务书 一、设计题目 设计用于带式运输机的传动装置。 二、工作原理及已知条件 工作原理：带式输送机工作装置如下图所示。 己知条件 工作条件：一班制，连续单向运转。载荷平稳，室内工作，有粉尘（运输带与卷筒及支撑件，包括 卷筒轴承的摩擦阻力影响已在F中考 虑）。 使用期限：十年，大修期三年。 生产批量：10台。 动力来源：电力，三相交流，电 压380／220 V。 运输带速度允许误差：±5％。 生产条件：中等规模机械厂， 可加工7-8级精度齿轮及蜗轮。 滚筒效率：ηj=0.96（包括滚筒与轴承）。 设计工作量： 1.减速器装配图一张（A0或A1）。 2.零件图1-2张。 3.设计说明书一份。 已知条件传送带工作拉 力F（N）传送带工作速 度v（m/s） 滚筒直径D （mm） 参数1955 1.2 240

伺服系统介绍.doc

一、相关概念 伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。 在机器人中，伺服驱动器控制电机的运转。驱动器采用速度环，位置环，电流环三环闭环电路，内部还设有错误检出和保护电路。驱动器通过通信连接器，控制连接器，编码连接器跟外部输入信号和输出信号相连。通信连接器主要用于跟电脑或控制器通信。控制连接器用于跟伺服控制器联接，驱动器所需的输入信号、输出信号、控制信号和一些方式选择信号都通过该控制连接器传输，它是驱动器最为关键的连接器。编码连接器跟电机编码器连接，用于接收编码器闭环反馈信号，即速度反馈和换向信号。 伺服电机主要用于驱动机器人的关节。关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机的数量就越多。机器人对伺服电机的要求非常高，必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽，要适应机器人的形体做到体积小、重量轻，还必须经受频繁的正反向和加减速运行等苛刻的条件，做到高可靠性和稳定性。伺服电机分为直流、交流和步进，工业机器人用的较多的是交流。 机器人用伺服电机

二、伺服系统的技术现状 2.1视觉伺服系统 随着机器人技术的迅猛发展,机器人承担的任务更加复杂多样,传统的检测手段往往面临着检测范围的局限性和检测手段的单一性.视觉伺服控制利用视觉信息作为反馈，对环境进行非接触式的测量,具有更大的信息量，提高了机器人系统的灵活性和精确性,在机器人控制中具有不可替代的作用。 视觉系统由图像获取和视觉处理两部分组成,图像的获取是利用相机模型将三维空间投影到二维图像空间的过程,而视觉处理则是利用获取的图像信息得到视觉反馈的过程。基本的相机模型主要包括针孔模型和球面投影模型,统一化模型是对球面模型的推广,将各种相机的图像映射到归一化的球面上。视觉伺服中的视觉反馈主要有基于位置、图像特征和多视图几何的方法。 其中,基于位置的方法将视觉系统动态隐含在了目标识别和定位中，从而简化了控制器的设计，但是一般需要已知目标物体的模型，且对图像噪声和相机标定误差较为敏感。基于图像特征的视觉反馈构造方法，其中基于特征点的方法在以往的视觉伺服中应用较为广泛，研究较为成熟，但是容易受到图像噪声和物体遮挡的影响，并且现有的特征提取方法在发生尺度和旋转变化时的重复性和精度都不是太好，在实际应用中存在较大的问题。因此，学者们提出了基于全局图像特征的视觉反馈方法，利用更多的图像信息对任务进行描述，从而增强视觉系统的鲁棒性，但是模型较为复杂，控制器的设计较为困难，且可能陷入局部极小点。目前针对这一类系统的控制器设计的研究还比较少,一般利用局部线性化模型进行控制,只能保证局部的稳定性。多视图几何描述了物体多幅图像之间的关系，间接反映了相机之间的几何关系。相比于基于图像特征的方法，多视图几何与笛卡尔空间的关系较为直接，简化了控制器的设计。常用的多视图几何包括单应性、对极几何以及三焦张量。 2.2伺服系统控制技术 现代的机器人伺服系统多采用交流伺服驱动系统，而且正在逐渐向数字化方向转变。数字控制技术已经五孔不入，如信号处理技术中的数字滤波、数字控制器，把功能更加强大的控制器芯片已经各种智能处理模块应用到工业机器人交流伺服系统中，可以实现更好的控制性能。 最近几十年，由于微电子技术的进步，各种方便用户开发的微控制器与数字信号处理器件大量涌现市场，为各种先进的智能控制算法在控制系统中的应用提供了可能。如今，各种新型的伺服控制策略大量涌现，大有与传统控制策略一较高低的趋势下面简单介绍几种： 1）矢量控制矢量控制技术的提出，为交流伺服驱动系统的快速进步提供了理论支持。矢量控制技术的主要原理为：以转子旋转磁场作为参考系，将电动机定子矢量电流经过两次坐标变换分解为直轴电流和交轴电流分量，且使两电流分量相互正交，同时对交直轴电流分量的

X_Y伺服系统(定位控制系统)概要

X_Y伺服系统（定位控制系统） 随着SMC/SMD尺寸的减少而精度不断提高，对贴片机的贴装精度要求越来越高。换言之，对X—Y定位系统的要求越来越高，而X—Y定位系统则由X—Y伺服系统来保证，即上述的滚珠丝杆—直线导轨以及同步齿形带—直线导轨，是由交流伺服电机驱动，并在位移传感器以及控制系统的指挥下实现精确定位的。因此位移传感器的精度起到关键的作用。目前贴片机上使用的位移传感器常有圆光栅编码器、磁栅尺、光栅尺，现将他们的结构与远离介绍如下。 （1）圆光栅编码器 通常圆光栅编码器的转动部位上装有两片圆光栅，圆光栅是由玻璃片和透明塑料制程，并在片上镀有明暗相间的放射状铬线，相邻的明暗间距称为一个栅节，整个圆周总栅节数为编码器的脉冲数。铬线数的多少也表示其精度的高低，显然，铬线数越多，其精度越高。其中一片光栅固定在转动部位用做指示标光栅，另一片则随转动轴同步运动并用来计数，因此指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统，相当于计数传感器。 编码器在工作时，可以检测出转动件的位置、角度及角度加速度，它可以将这些物理量装换成电信号，传输给控制系统，控制系统就可以根据这些量来控制驱动装置。因此，圆光栅编码器通常装在伺服电机中，而电机直接与滚珠丝杆相连。 贴片机在工作时，将位移量转换为编码信号，输入编码器中。挡电机工作时，编码器就能记录丝杆的旋转数并将信息反馈给比较器，直至符合被测线性位移量，这样就将旋转运动转换为线性运动，保证贴片头运动到所需位置上。 采用圆光栅编码器的位移控制系统结构简单，抗干扰性强，测量精确度取决编码器中光栅盘上的光栅数以及滚珠丝杆导轨的精度。 （2）磁栅尺 磁栅尺由磁栅尺、磁头检测电路组成，利用电磁特性和录磁原理对位移进行测量。磁栅尺实在非导磁性标尺基础上采用化学涂覆或电镀工艺在非磁性标尺上沉积一层磁性膜（一般10~20μm），在磁性膜上录制代表一定长度、具有一定波长的方波或正弦波磁轨迹信号。磁头在磁栅尺上移动读取磁信号，并转变成电信号输入控制电路，最终控制着AC伺服电机的运行，通常磁栅尺直接安装在X，Y导轨上。 磁栅尺的优点是制造简单，安装方便，稳定性高，量程范围大。其测量精度高达1~5μm，一般高精度自动贴片机采用此装置；贴片重复精度一般为0.002mm。 （3）光栅尺 该系统同磁栅尺系统相类似，也由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。光栅尺是在透明玻璃或金属镜面上真空沉积镀膜，利用光刻技术制作均匀密集条纹（每毫米100~300条条纹），条纹距离相等且平行，光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成。指示光栅有相同密度的条纹。光栅尺根据物理学的莫尔条纹形成原理进行位移测量，测量精度高，一般为0.1~1μm。光栅尺在高精度贴片机中应用，其定位精度比磁栅尺还要高1到2个数量级。