二级倒立摆机构设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载毕业设计（论文）课题名称二级倒立摆机构设计专业学号学生姓名指导老师日期需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录目录2前言3第一章绪论411二级倒立摆系统的概述412国内外发展现状413课题研究的意义5第二章总体方案设计721二级倒立摆工作原理7211系统设计8212控制器设计922总体结构设计9221二级倒立摆装配图设计9第三章设计计算与零部件选用1331设计计算1332零件的选型18321伺服电机选型18322LM滚动导轨副选择19323联轴器的选择20324编码器的选择21325滚动轴承的选择22326滚珠丝杠的选择2333校核计算24331二级倒立摆整体重量的计算26332交流伺服电动机的计算和校核26第四章二级倒立摆的使用2941注意事项29411准备阶段注意事项29412电脑的配置要求29413使用注意事项2942系统使用29421倒立摆的开机操作及电位器零位调整方法29422系统操作与维护30需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载前言倒立摆系统是理想的自动控制教学实验设备，使用它能全方位的满足自动控制教学的要求。许多抽象的控制概念如系统稳定性、可控性、系统收敛速度、和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆直观的表现出来。倒立摆系统具有模块性好和品种多样化的优点，其基本模块既可是一维直线运动平台或旋转运动平台，也可以是两维运动平台。通过增加角度传感器和一节倒立摆杆，可构成直线单节倒立摆、旋转单节倒立摆或两维单节倒立摆；通过增加两节倒立摆杆和相应的传感器，则可构成两节直线倒立摆和两节旋转倒立摆。倒立摆的控制技巧和杂技运动员倒立平衡表演技巧有异曲同工之处，极富趣味性。学习自动控制课程的学生通过使用它来验证所学的控制理论和算法，加深对所学课程的理解。由于倒立摆系统机械结构简单，易于设计和制造，成本低廉，因此在欧美发达国家的高等院校，它已成为必备的控制教学设备。同时由于倒立摆系统的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为研究对象，并不断从中发掘出新的控制理论和控制方法，相关的成果在航天科技和机器人学方面获得了广阔的应用。因此，倒立摆系统也是进行控制理论研究的理想平台。本设计对经典的二级倒立摆系统进行数学建模、控制设计和系统仿真。二级倒立摆系统数学建模中，利用拉格朗日方程来建立倒立摆运动学方程，在进行线性化之后得到系统理想状态的数学方程。控制设计是采用的线性最优控制，设计时使在无限时间上的系统的性能泛函取最小值，而得到最优反馈系数向量K，实现最优控制。在系统仿真中，使用MATLAB控制系统设计工具箱中的专用函数计算系统特征值和最优反馈系数K，并进行系统仿真，得到系统的响应曲线。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第一章绪论11二级倒立摆系统的概述倒立摆本体主要由以下几个部分组成基座直流伺服电机同步带带轮滑竿摆杆角编码器限位开关在控制理论发展的过程中，某一理论的正确性及实际应用中的可行性需要一个按其理论设计的控制器去控制一个典型对象来验证。倒立摆就是这样一个被控制对象。倒立摆系统是一个多变量、快速、非线性和自然不稳定系统1。在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题，如非线性问题、系统的鲁棒性问题、随动问题、镇定问题及跟踪问题等2。倒立摆系统作为一个实验装置，形象直观、结构简单，构件组成参数和形状易于改变，成本低廉。倒立摆系统的控制效果可以通过其稳定性直观地体现，也可以通过摆杆角度小车位移和稳定时间直接度量。其实验效果直观，显著。当新的控制理论与方法出现后，可以用倒立摆对其正确性和实用性加以物理验证，并对各种方法进行快捷、有效、生动的比较3。倒立摆本身是一个自然不稳定体，在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题。如非线性问题，系统的鲁棒性问题，随动问题，镇定问题及跟踪问题等。倒立摆系统作为一个实验装置，形象直观，结构简单，构件组成参数和形状易于改变，成本低廉。作为一个被控对象，它又相当复杂。就其本身而言，是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合系统。同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等4。12国内外发展现状倒立摆实物控制实验是控制领域中用来检验某种控制理论或方法的典型方案。最初研图11倒立摆本体一编码器摆杆编码器一小车基坐同步带滑杆电动机带轮限位开关编码器三一需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载究开始于二十世纪50年代，麻省理工学院（MIT）的控制论专家根据火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验设备，而后世界各国都将一级倒立摆控制作为验证某种控制理论或方法的典型方案。后来又人们参照双足机器人控制问题研制二级倒立摆控制设备，从而提高了检验控制理论或方法的能力，也拓宽了控制理论或方法的检验范围。三级倒立摆是由一、二级倒立摆演绎而来，背景相当复杂。一级倒立摆控制实物系统已广泛用于教学，二级倒立摆控制实物系统已见于某些实验室中,三级倒立摆控制的实物系统实现是世界公认的困难问题。四级倒立摆控制的实物系统实现更加困难。国内的倒立摆研究有着丰硕的成果。2001年9月，北京师范大学李洪兴教授带领的智能控制实验室采用变论域自适应控制成功地实现了三级倒立摆实物系统控制，具有很好的稳定性、鲁棒性和定位功能。这说明变论域自适应控制是一种高性能的自动控制，将会形成一个新的控制理论分支5。而后，从2001年10月他们着手研究四级倒立摆实物控制题。这是一个国际空白的极其困难的问题。经过10个多月的刻苦攻关，在2002年8月世界上第一个成功实现了四级倒立摆实物控制。经教育部组织专家鉴定，认为该项成果既具有丰富的理论又包含实用价值很高的方法与技术，特别在世界上第一个成功地实现了四级倒立摆实物控制，在自适应FUZZY控制理论和实验研究方面，均取得了突破性的成果。这是一项原创性的具有国际领先水平的重大科技成果。13课题研究的意义国内自动控制方面的课程几乎是各工科专业的必修课。然而，自动控制理论比较抽象，很多概念学生不易理解，而倒立摆装置可以作为掌握这门课程的最佳实验工具，同时它也是进行自动控制理论研究的理想实验平台。目前提供的实验有A串级PID控制实验；B极点配置控制实验；C最优控制LQR实验；D阶跃响应实验。倒立摆广泛应用于工科学科和理论研究，比如工业自动化，自动控制理论，机电一体化，计算机控制理论，工业控制，机械制造及其自动化专业等。在控制理论发展的过程中，某一理论的正确性及实际应用中的可行性需要一个按其理论设计的控制器去控制一个典型对象来验证。倒立摆就是这样一个被控制对象。在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题，如非线性问题、系统的鲁棒性问题、随动问题、镇定问题及跟踪问题等。倒立摆系统作为一个实验装置，形象直观、结构简单，构件组成参数和形状易于改变，成本低廉。倒立摆系统的控制效果可以通过其稳定性直观地体现，也可以通过摆杆角度小车位移和稳定时间直接度量。其实验效果直观，显著。当新的控制理论与方法出现后，可以用倒立摆对其正确性和实用性加以物理验证，并对各种方法需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载进行快捷、有效、生动的比较。倒立摆的研究具有重要的工程背景1机器人的站立与行走类似双倒立摆系统尽管第一台机器人在美国问世至今已有三十年的历史；机器人的关键技术机器人的行走控制至今仍未能很好解决。2在火箭等飞行器的飞行过程中，为了保持其正确的姿态，要不断进行实时控制。3通信卫星在预先计算好的轨道和确定的位置上运行的同时，要保持其稳定的姿态，使卫星天线一直指向地球，使它的太阳能电池板一直指向太阳。4侦察卫星中摄像机的轻微抖动会对摄像的图像质量产生很大的影响为了提高摄像的质量，必须能自动地保持伺服云台的稳定，消除震动。5为防止单级火箭在拐弯时断裂而诞生的柔性火箭多级火箭其飞行姿态的控制也可以用多级倒立摆系统进行研究11。倒立摆的研究有着重要的实际意义。机器人行走就类似倒立摆系统。从日常生活中所见到的任何重心在上、也是支点在下的控制问题，到空间飞行器和各类伺服云台的稳定，都和倒立摆系统的稳定控制有很大相似性，故对其稳定控制在实际中有很多用场，如海上钻井平台的稳定控制、卫星发射架的稳定控制、火箭姿态控制、飞机安全着陆、化工过程控制等。倒立摆还是理想的自动控制教学实验设备，它能全方位地满足自动控制教学的要求，许多抽象的控制概念如系统稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等。都可以通过倒立摆直观地表现出来。由于倒立摆系统的高阶次、严重不稳定、多变量、非线性和强耦合等特性，吸引着许多学者和研究人员不断地从倒立摆控制中发掘新的控制策略和算法，并应用于航天科技和机器人等领域。倒立摆实验平台能满足一般的实验要求，不仅是必备的控制教学设备，也是进行控制理论研究和一些新型控制算法的设计与开发的理想平台12。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第二章总体方案设计21二级倒立摆工作原理二级倒立摆试验系统其电路部分主要有测速电机，位置测量电位器，角度传感器，数据采集卡，信号转换电路，驱动电路，电源，电机，计算机，各类电线等等。电机采用70LYX04型直流永磁式力矩电机，这种电机额定电压和额定转速底，输出力矩大，易于实现实时控制，测速电机与电机轴之间有齿轮连接，电机转速不同时，输出不同电压信号。位置测量电位计是一个滑动变阻器，两端加15V和15V电压，可以得到位移的电压信号。角度传感器精密导电塑料电位计，两端加15V和15V电压，用于获得摆杆偏移竖直方向的角度。图21二级倒立摆系统工作原理图二级倒立摆试验系统的信号流程为传感器角度信息，位置信息，速度信息通过采集卡反馈给计算机，由计算机对该三种信号作处理，通过预定的算法程序得出控制信号，再通过采集卡的输出口将信号变成模拟信号输出给信号级，由信号级PWM（脉冲调制）处理，变成脉冲信号传递给功率级，有功率级输出可以直接控制电机转动的电压,控制电机正反转，从而达到控制倒立摆的目的。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图22二级倒立摆系统的闭环控制结构图211系统设计二级倒立摆系统如图1所示。一个伺服电动机拖动小车使平衡二级倒立摆二个级的安培原动机提出,即是,保持Q1和Q2为零。Q1是一级摆相对于垂直的方向的夹角,而Q2是二级摆相对于垂直的方向的夹角。这二个角是由二个电压计测量出来的图1二级倒立摆控制系统原理图如图2所示。在这个系统中有二个控制环。内环控制一级摆；外环控制二级摆。去掉外环系统就成为单级倒立摆。那样，控制目标是Q10。然而二级倒立摆,对于一级摆来说控制目标不再是Q10。而是控制一级摆到一个合适的角度，来适应控制二级摆的角度。见图3换句话说,在二级倒立摆系统中,外控制环目的是为一级摆产生一个角度让其去实现。2控制器模糊1控制器模糊电动机倒立摆需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图2二级倒立摆控制系统我们可以为二级倒立摆总结出控制策略如下根据二级摆的角度Q2,决定一级摆的角。设置QQ2控制一级摆达到Q1Q。因为外环目标是Q20,系统的最终目标是Q1Q20。图3控制策略212控制器设计设计一个模糊控制器,就以分析倒立摆系统的控制性开始。简单一点，用单级倒立摆来说明，如图4所示。基本上，一个控制器应该在二个变量Q和F之间反映相互关系。也就是，如果知道Q和F之间的关系,我们能使用它制定控制规则。如果Q是大的，我们知道,F应该是大的；而且如果Q是小的,F应该也是小的。二级环一级环1电位器2电位器电位计电动机小车需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图4单级倒立摆22总体结构设计221二级倒立摆装配图设计二级倒立摆装配图设计的内容和绘图步骤，在设计时仔细的参考了有关资料和各种倒立摆的装配图设计的内容。下面阐述的是本次设计的二级倒立摆装配图的设计特点和设计步骤。1、确定滑台底座的位置和相应的尺寸1）在相应的视图位置上画出滑台底座的中心线，并根据计算和标准件（丝杆长度、丝杆端坐的宽度）画出滑台底座的轮廓（图24所示）。图24滑台底座的轮廓2）根据标准件（丝杆长度、丝杆端坐宽度）画出定位丝杆的四只螺钉孔（图24所示）所示。螺钉的大小取决与标准件的尺寸。3）根据标准件（LM滚动导轨副）画出滑台底座侧面的螺钉孔，并且确定滑台的厚度（图25所示）图25滑台底座的厚度及孔位置4）确定了底座的长度、宽度、厚度并且按照标准间把相应的孔的位置确定后，下一步就是把标准间按装到底座上。（图26所示）图26滑台与标准件连接5）根据标准件（丝杆、伺服电机、联轴器等等）在滑台底座上安装伺服电机，确定伺服电机的位置。（图27所示）需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图27滑台与伺服电机连接上述步骤结束滑台底座的设计完成。2、确定滑块上轴承做大小和平面的安装尺寸1）根据设计计算要求确定一级倒立摆轴的大小，从而确定轴承的型号。根据轴承的型号设计出轴承座的轮廓尺寸（图28所示）图28轴承座的轮廓2）根据轴承座的轮廓尺寸和标准件（伺服电机、联轴器）的尺寸确定滑块的平面大小，并且在要求安装标准件和轴承座位置画出相应的孔位置。图（29所示）需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图29滑块平面的安装3、确定二级摆杆关节处的轮廓和相应的尺寸1）根据计算得出二级摆杆关节出轴的直径，根据直接选择相应的轴承。2）根据标准件（轴承、旋转编码器）的轮廓的尺寸，画出二极倒立摆杆关节处的相应的图纸。（图30所示）图30二级倒立摆关节处图纸3）根据滑台底座的大小确定整体底座的宽度和长度，根据二级倒立摆的两个杆子的长度确定整体底座的高度，保证倒立摆两个杆子不能够接触到地面。4、组装图纸1）画出二级倒立摆的两根杆，并用相应的方式连接起来，整套图纸就完成了基本的轮廓设计。（图31所示）需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图31二级倒立摆的整套图纸第三章设计计算与零部件选用31设计计算在忽略了空气流动，各种摩擦之后，可将倒立摆系统抽象成小车、匀质杆和质量块组成的系统，如图41所示。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载M小车质量摆杆1质量1M摆杆2质量2质量块的质量3摆杆1与垂直向上方向的夹角1摆杆2与垂直向上方向的夹角2摆杆1转动中心到杆质心的距离1L摆杆2转动中心到杆质心的距离2作用在系统上的外力FX小车位移利用拉格朗日方程推导倒立摆运动学方程拉格朗日方程为,QVTQL其中，为拉格朗日算子，为系统的广义坐标，为系统的动能，为系统的势能。LV拉格朗日方程由广义坐标和表示为IIIIFQDT其中，为系统沿该广义坐标方向上的外力，在本系统中，设系统的N3,21IF图41二级倒立摆系统需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载三个广义坐标分别是。21,X首先计算系统的动能321MMMTT小车动能，摆杆1动能，摆杆2动能，质量块动能。MTM而，其中，11绕质心转动动能摆杆质心平动动能摆杆11MT，其中，22MMT绕质心转动动能摆杆质心平动动能摆杆221XM21112121211COSCOSSIN2LMXLMDTLDTLM21211163LLMJTP则21112113COSLMXLTM同样可以求出22122122121SINSICOSS1COINILLMLLXMDTLLDTLLT222263LLJT1212212212COS434COSS1LLLMLLXM1311323123INLMXLDTLDTLT因此，可以得到系统动能需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载213113231212212221321COSCOS434LMXLMLLLMLXLXXMTTM系统的势能为2121311321COSCOS2COSLLGLGLVM至此得到拉格朗日算子L21213112131133222221111COSCOSCOSCOS443SLLGMLGLMLMXLLXLXLXMTL由于因为在广义坐标上均无外力作用，有以下等式成立2,01LDT414202DT展开41、42式，分别得到43、44式40COSSIN2COS2334SIN61131123221XGMLMLL30COS3CS64SI6SIN3212122121XLLLG44将43、44式对求解代数方程，得到以下两式21,45COS91242/COS3COSCOS2IN4IN6IN3SI32121311212123MMLXXXXMLLGG需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载46COS43916/COSSIN23IN6COS23SIN6S41212132211121122132LMLMXGMLLGL表示成以下形式47,21211XXF482取平衡位置时各变量的初值为零，0,0,2121XX将47式在平衡位置进行泰勒级数展开，并线性化，令0,0,01212XXXFK13210,0,012443212LMGGFXXX13210,0,021392121LFKXXX0,0,0142121XXXF0,0,015212XXXF0,0,02162121XXXFK13210,0,0174432121LMFXXX带入45式，得到线性化之后的公式49K172312将48式在平衡位置进行泰勒级数展开，并线性化，令0,0,0212121XXXFK需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载232120,0,0129642121LMLMGFKXXX3232120,0,0232121LLFXXX0,0,0242121XXXFK0,0,0125212XXXF0,0,0262121XXXF23212310,0,02796442121LMLMXFKXX带入46式，得到410XK27312现在得到了两个线性微分方程，由于我们采用加速度作为输入，因此还需加上一个方程411XU取状态变量如下26154231XX由49，410，411式得到状态空间方程如下需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载UKXXKXX271654321231654321000将以下参数代入21321LGMM、求出各个K值如下0728316597064271732K得到状态方程各个参数矩阵08163752094010A0728150B32零件的选型321伺服电机选型伺服电动的发展经历了有液压到电气的过程，电气伺服系统根据所驱动电机的类型分为直流伺服电动机和交流伺服电动机，交流伺服系统按其采用的驱动电机类型又可分为永磁同步电动机交流伺服系统和感应式异步电动机交流伺服类型。由直流伺服电动机存在机械结构复杂、维修工作量大，包括电刷、换向器等称为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。随着微处理技术、大功率电力电子技术的成熟和电机永磁材料的发展和成本降低，交流伺服系统得到长足发展并将逐步取代直流伺服系统。根据系统特点本设计选定松下MINASA4型交流伺服电机，松下伺服电机的特点如下A智能化的自动调整B高速高响应需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载C超低振动D自适应滤波器E两个陷波滤波器F振动抑制控制表21交流伺服电机的选择（规格MINASA4）系列MSMD额定输出功率50W200W适配驱动器型号MADDT1205MADDT1207外形分类A型额定转矩（NM）016064最大转矩（NM）048191额定转矩（RPM）3000/5000无制动器0025014电机惯量（）MKG2410有制动器0027016变压器容量（KVA）0305编码器17位（分辨率131072）322LM滚动导轨副选择图21HSR15R型结构图LM滚动导轨副滚珠列沿着LM导轨和LM滑块上经过精密研磨加工的4列滚动沟道滚动；通过组装LM滑块两端上的端盖板作循环运动。LM滑块上那个安装了保持挡板挡住钢球，因此即使抽出LM导轨，钢球也不会脱落（HSR8、10和12型除外）。因为各滚珠列是按45接触角配置的，所以对于LM滑块上的4个方向上的作用（径需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载向、反径向和横方向），均具有相同的额定负荷能力，可在各种各样的姿势中使用。并且因能施加均等的预负荷，从而既能维持较低的摩擦系数，有加强了4个方向上的刚性。同时，因横截面高度低，并且对LM滑块进行了高刚性设计，从而能实现稳定的高精度直线运动。LM滚动导轨副具有如下优点A4方向等负荷型；B高刚性型；C自动调整能力D出色的耐久性在预压或过量偏移负荷的作用之下，滚珠表面也不会发生差动滑动。E备有不锈钢型可供选择LM滑块、LM导轨、滚珠也可采用特制不锈刚型。323联轴器的选择1）联轴器的定义联轴器是用来连接两根轴与轴与其他回转零件，使之回转并传递转矩。用联轴器连接的两轴在工作时不能分离，必须停车拆卸才能分离。2）联轴器的种类根据被连接两轴的相对位置关系，联轴器可分为固定式和可移式两类。固定式联轴器用在两轴能严格对中，工作时不发生相对位移的场合；可移式联轴器则用在两轴有偏斜或工作中有相对位置的场合。3）联轴器的选择联轴器所连接的两轴，由于制造和安装误差、运转时零件的变形和轴承磨损等原因可能发生相对位置变化，两轴可能发生相对位移或偏斜的情况。如果这些位移得不到补偿，将会在轴、轴承、联轴器上引起附加载荷。因此，在不能避免两轴相对位移的情况下，应采用扰性联轴器来补偿被连接两轴的位移和偏斜。按照补偿方法的不同，扰性联轴器又可分为两类，无弹性元件扰性联轴器和有弹性元件扰性联轴器。图33所示的是加紧螺丝固定微型刚性联轴器它的优点有A重量轻、超低惯性和灵敏度。B铝合金和不锈钢材料C定位螺丝固定、夹紧螺丝固定两种需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图33夹紧螺丝固定微型刚性联轴器324编码器的选择编码器的主要是把位移或转角变成电信号输送给控制系统的一个重要部分。（图34）是欧姆龙这两个型号的输入和输出的接线图。（图35）是编码器的外形轮廓和相关尺寸。图34编码器输入输出接线图需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图35编码器外形样式40的通用型编码器特点如下A对应电源电压DC524V集电极开路输出型B外径40备有2000P/R的分辨率C具备使Z相对简单化的原点位置显示功能D实现轴负重、径向30N、推力向20NE附有逆接、负荷短路保护回路，改善了可靠性也备有线性驱动输出325滚动轴承的选择图36滚动轴承的外形图滚动轴承的基本结构由外圈、内圈、滚动体和保持架组成（图36）。深沟球轴承主要是承受径向载荷，也可以同时承受少量双向轴向载荷，工作时内外圈轴线允许偏斜816。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛。但承受冲击载荷能力较差，使用于高速的场合。在高速是可代替推力球轴承。选择滚动轴承的类型时，应根据轴承所受工作载荷的大小。、方向和性质，转速高低，空间位置，调心性能以及其他要求，选定合适的轴承类型。滚动轴承的寿命计算也是选择的一个重要依据，它的寿命计算的基本公式为PCLNH60160LHNP需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载图37深沟轴承的剖面图326滚珠丝杠的选择滚珠丝杆主要是由螺母和螺杆组成，用来将回转运动变换为直线运动，同时传递动力。（如图37所示）图37滚珠丝杆外型图冷轧型滚珠螺杆KGSKGS1204（如图37所示）在螺纹滚制过程中，螺纹外型经由冷轧过程制成。表面经过强化及平滑处理，且材质颗粒可自然滚动，不受干扰。滚动摩擦力比起梯形螺杆传动组的斜面摩擦力有下述有点（高精密性、高刚性、低轴向背隙、高稳定性、操作平顺、寿命长）表22螺杆规格型式MICRONLINEKGS螺纹哥德式外型（点状外型）哥德式外型（点状外型）公称直径1240MM128MM导程螺纹数450MM单/多螺纹数型式450MM单/多螺纹数型式需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载螺纹旋转方向右旋螺纹；KGS2005另有左旋螺纹右旋螺纹；KGS2005另有左旋螺纹长度标准品5600MMKGS1204及1205为1300MM标准品5600MMKGS1204及1205为1300MM材质11213CF53滚珠导槽经电感硬化及抛光处理，螺杆末端与轴心经退火处理112、3（CF53）滚珠导槽经电感硬化及抛光处理，螺杆末端与轴心经退火处理导程间距精度23M/300MM50200M/300MM真直度L1000MM时；01MM/ML1000MM时；01MM/M左/右旋螺纹螺杆仅KGS2005有仅KGS2005有滚珠螺帽选择滚珠螺帽可说是滚珠螺杆传动组的心脏。螺帽品质决定整个滚珠螺杆传动组的运转特性。法兰滚珠螺帽KGF/圆筒滚珠螺帽KGM具有如下优点A法兰滚珠螺帽（KGF）附有安装孔，而圆筒滚珠螺帽（KGM）附有键槽。B可结合两个螺帽组成零背隙之预压双螺帽组。C材质钢17131（ESP65）或13505（100CR6）硬化处理的螺帽滚珠导槽、沟槽、与面为一体研磨制成，因次可以确保其高度品质。D不同滚珠循环系统，适用于各种直径与导程螺杆。E附除尘环，可减少润滑油流失及去除灰尘。33校核计算二级倒立摆材料重量（KG/M）计算公式A无缝钢管壁厚外径S2460DSWB圆钢外径06152DC铝棒外径W2D铝块高度宽度HBH071表23常用材料密度（T/M3,G/CM3）需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载材料名称密度材料名称密度材料名称密度材料名称密度灰铸铁70铝镍合金27工业用毛毡03聚砜124白口铸铁755软木0104纤维蛇纹石石棉2224赛璐珞13514可锻铸铁73木材（含水15/100）04075角闪石石棉3233有机玻璃118119工业纯铁787胶合板056工业橡胶1318泡沫塑料02铸钢78刨花板06平胶板1618玻璃钢1421钢材785竹材09皮革0412尼龙104115高速钢8387木炭0305软钢纸板09ABS树脂102108不锈钢、合金钢79石墨222纤维纸板13石棉板113硅钢片75578石膏2224酚醛层压板13145石棉线045055紫铜89水泥305315平板玻璃25橡胶石棉板1520铝27混凝土18245实验器皿玻璃2456石棉布制动带2锡729硅藻土22耐高温玻璃223橡胶夹布传动带0812钛451普通粘土砖17石英玻璃22磷酸178金1932粘土耐火砖21陶瓷23245盐酸12银105大理石2627碳化钙（电石）222硫酸（87/100）18镁174花钢岩263胶木1314硝酸154锌板73金刚石3536电玉145155酒精08铅板1137金刚砂4聚氯乙烯13514汽油066075工业镍89普通刚玉38539聚苯乙烯105107煤油078082镍铜合金88白钢玉39聚四氟乙烯092095石油（原油）082需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载锡基轴承合金734775碳化硅31聚丙烯09091各类机油09095铅基轴承合金9331067云母2731聚甲醛141143汞1355镁合金174181沥青0915聚苯醚106107水（4）1锌铝合金6369石蜡09空气（20）00012331二级倒立摆整体重量的计算A计算滑台底座质量00027140MM60MM65KG/M65KG/M08M52KGB计算底座脚重量00027116MM69MM00027116MM24MM403KG/M403KG/M012M4193KGC计算轴承座1重量00027123MM40MM0002716MM40MM315KG/M315KG/M035M011KGD计算轴承座2重量00027136MM42MM41KG/M41KG/M0045M018KGE计算摆杆重量0002210平方022KG/M022KG/M015M2根0066KGF计算轴1的重量0002212平方032KG/M032KG/M0036M001KGG计算轴2的重量0002212平方032KG/M032KG/M0067M002KG交流伺服电机1重量MADDT1207重量已知为082KG交流伺服电机2重量MADDT1205重量已知为032KG旋转编码器重量01KG滚珠丝杠重量075KG/M0403KG滚动导轨副重量滑块重量018KG导轨重量15KG/M0185M0277KG总体重量约为52KG193KG011KG018KG066KG001KG002KG082KG032KG01KG03KG018KG0277KG101KG332交流伺服电动机的计算和校核进给速度MIN/20VF需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载定位次数MIN/40次直线运动体重量KG5M滚动丝杆长度LB定位时间SEC21TM滚珠丝杆直径DB0电气定位精度滚珠丝杆螺距PB5摩擦系数20联轴器重量KGMK机械效率9联轴器直径MDK03速度图SSSNTTVCFSMAD402351023502616,50速度计算要求驱动电机速度需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载MIN/4052RPVNBFJ电机速度，采用直接联接，所以减速比1/R1/1故MIN/40RM负载转矩MNRMPTBL10378901432589负载惯量直线运动体JKGBL26221/35滚珠丝杠MDKBB26434/087231联轴器MJKGKKC2622/5081电机轴上的负载惯量MJKGKCBL242661/50/3负载运行功率WTNPLM643608713620TJACA9152选择伺服系统选用条件电机额定转矩L电机额定输出210PA电机额定速度NM量伺服系统允许的负载惯JL需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载根据以上条件选择电动机为4000R/MIN系列200W,MADDT1207伺服电机。第四章二级倒立摆的使用41注意事项411准备阶段注意事项A手提支架将倒立摆放置在具有一定强度且平稳的实验台上。B检查倒立摆有无损坏，螺钉是否松动，尤其轴向连接部位是否松动。C检查所配附件有无短缺、损坏。附件数量倒立摆主体（包括摆杆、旋臂、电机、电位器、机箱等）1电源线1使用说明书1412电脑的配置要求A操作系统是WIN98；B内存足够大，最好是256M；C机器内装有VC60软件；DPC机中装有MATLAB61软件；413使用注意事项A倒立摆装置要摆放在有足够强度和稳度的水平桌面上。B置两端要有足够的空间，使得旋臂和摆杆能够自由地晃动。有关人员应避免站在摆的左右方，以免造成伤害。C不要在高温和潮湿的环境中使用该设备。D进行系统连线、拆卸与安装前，必须关闭系统所有电源。42系统使用421倒立摆的开机操作及电位器零位调整方法A倒立摆放在平整的桌面上，在桌子的附近要有一台电脑。拿出电源线，首先插好电源线，然后用内六角扳手把固定摆杆和悬臂的夹箍松开。再检查有无螺丝松动，若有螺丝松动请上紧B打开倒立摆的电源，打开电源的同时最好用手扶助摆杆，当摆杆和悬臂打到倒立摆黑色固定限位垫圈时等待大概30秒的时间悬臂开始震动，此时用手轻轻的扶助悬臂和摆杆需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载到倒立的位置，倒立摆就可以正常工作了。C以上操作倒立摆不能正常工作，此时可以关掉电源然后重新打开电源，再重复以上的操作。如果多次开关机后仍然不能正常工作，可以判断电位器的零位不对，需要调整倒立摆电位器的零位。422系统操作与维护A脱机控制（不需要计算机直接用倒立摆内部的DSP控制）倒立摆的脱机控制无需与计算机连接，由DSP独立完成控制功能。接通电源后，打开倒立摆开关，旋臂将带动摆杆摆起到倒立位置附近，（必要时用手扶到中间位置，）倒立摆保持平衡运动状态。B系统维护AA电气部分出现故障，将倒立摆放倒，可将底板装置上的驱动部分及DSP部分拆开，进行维修调整。AB摆杆摆动时距离箱体距离不相等，可松开图4中C处的螺钉，调整摆杆位置，