機(jī)電一體化大作業(yè)

1、.Fy某車床進(jìn)行數(shù)控改造，其小拖板結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，已知進(jìn)給系統(tǒng)行程為200mm，快速移動(dòng)的最大速度為1.2m /min，最大切削進(jìn)給速度為0.25m /min， 溜板和刀架的質(zhì)量為20kg。滾珠絲杠的導(dǎo)程=6mm，試回答和計(jì)算下列問題： Fx圖 數(shù)控車床小托板系統(tǒng)簡圖1. 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)擬采用PLC，請(qǐng)簡述其特點(diǎn)。（6分）(1)可靠性高。(2)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。(3)編程簡單、容易掌握。(4)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便，工作量少(5)維修方便。(6)體積小，能耗低2. 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中擬選擇反應(yīng)式三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，請(qǐng)簡述其工作原理。（6分）設(shè)步進(jìn)電機(jī)的三項(xiàng)分別是A、B、C，將電脈沖加到

2、A相 ，A相產(chǎn)生磁通，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，l、3兩個(gè)齒與定子的A相磁極對(duì)齊。而后再將電脈沖通入B相勵(lì)磁繞組，B相磁極便產(chǎn)生磁通 。使轉(zhuǎn)子2、4兩個(gè)齒與定子B相磁極對(duì)齊。如果按照ABCA的順序通電，轉(zhuǎn)子則沿反時(shí)針方向一步步地轉(zhuǎn)動(dòng)。 3. 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的傳感器擬采用光柵傳感器，請(qǐng)簡述該傳感器的特點(diǎn)。（6分）精度高?？捎糜诖罅砍虦y量兼有高分辨力；可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測量，易于實(shí)現(xiàn)測量及數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化；具有較強(qiáng)的抗干擾能力高精度光柵制作成本高， 4.對(duì)于初步選用的反應(yīng)式三相步進(jìn)電機(jī)，假設(shè)其步距角為0.6/1.2，采用三項(xiàng)六拍的通電方式工作，脈沖當(dāng)量為0.005mm，請(qǐng)計(jì)算傳動(dòng)鏈中的傳動(dòng)比。（8分）根據(jù)題意：5

3、.設(shè)工作時(shí)絲杠軸向切削分力為，垂直切削分力為，傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為。（1） 計(jì)算切削負(fù)載力等效到電機(jī)軸的等效力矩。（8分）（2） 根據(jù)加工需要，選擇燕尾形導(dǎo)軌，在良好的潤滑情況下，其摩擦系數(shù)為0.1，計(jì)算切削運(yùn)行時(shí)摩擦負(fù)載力等效到電機(jī)軸的等效力矩。（8分）摩擦阻力（3） 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。求機(jī)械系統(tǒng)等效到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（20分）根據(jù)題意：又：所以：6.如果選擇三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)系統(tǒng)切削時(shí)最大速度的需要，其加速時(shí)間為0.1s，計(jì)算系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)矩（10分）（忽略電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量影響）最大加速力矩又：所以： 考慮機(jī)械效率7.驗(yàn)算最大靜轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足系統(tǒng)要求，確定步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)。（8分）查附件2可知：SM3910的步距角為1.2，最大靜轉(zhuǎn)矩(保持扭矩)則滿足要求。8.確定步進(jìn)電機(jī)的空載最大啟動(dòng)頻率，并判斷步進(jìn)電機(jī)是否能夠在不丟步的情況下直接啟動(dòng)，如果不能，應(yīng)采取什么樣的措施。（10分）最大空載慣性力矩空載起動(dòng)力矩查附件2表知：可以達(dá)到10KHz以上，按數(shù)據(jù)