人体组织工程载体框架机电一体化设计[机电]【优秀机械机电毕业设计论文】【A6135】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共28页)
编号：982151
类型：共享资源
大小：1.26MB
格式：RAR
上传时间：2017-01-11
上传人：木***
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
50
积分
- 关 键 词：
-
人体
组织
工程
载体
框架
机电
电机
一体化
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
a6135
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,28页,13500字左右.
图纸共4张,如下所示
A0-总装配图.dwg
A0-XY扫描工作台装配图.dwg
A0-Z向升降台装配图.dwg
A1-电气原理图.dwg
- 内容简介：
-
I 摘 要 本设计属于人体组织工程载体框架制造工艺技术领域，其方法包括以下步骤：首先制备室温 下含组织工程载体框架材料的液体和含生长因子的液体；根据用户的预先设计 的路径，将上述两种液体在低于 0 的低温环境中分别通过不同的喷头挤出或喷射出来，逐层堆积成形为冷冻的多孔组织工程载体框架，然后在冻干机中冷冻干燥，去除 溶剂 后得到组织工程载体框架。 落实到本毕业设计的内容主要是 描工作台， Z 轴升降台以及整机布局的设计，电控部分的初步设计。 工作台采用光杠导向，伺服电机驱动，滚珠丝杠传动， Z 向工作台通过光杠导向， 步进电机驱动，丝杠螺母传动。电控部分主要包括 8031 单片机 、 I/ O 接口 卡 、 D/A 转换电路、功率放大电路 、 伺服电机、光电隔离电路 、 步进电机、 测速发电机 , 以及 键盘、显示器等。 关键词 ：人体组织工程 快速成型技术 扫描工作台 单片机控制 to of of as of of to s is by be of in a of is to _Y Z as of -Y by -Y is by is by I/O D / A as as RP I 第一章 综 述 . 错误 !未定义书签。 织工程载体框架制备综述 . 错误 !未定义书签。 加热沉积制造的设备与工艺 . 错误 !未定义书签。 第二章 具体设计任务及时间安 排 . 错误 !未定义书签。 作台机械部分设计 . 错误 !未定义书签。 作台电路部分设计 . 错误 !未定义书签。 备附件部分设计 . 错误 !未定义书签。 计日程安排 . 错误 !未定义书签。 计要求参数 . 错误 !未定义书签。 第三章 机械装置部分设计 . 错误 !未定义书签。 向工作台设计 . 错误 !未定义书签。 X 向导向机构 . 错误 !未定义书签。 杠与直线轴承 . 错误 !未定义书签。 动机构设计 . 错误 !未定义书签。 珠丝杠副的设计计算 . 错误 !未定义书签。 方向工作台设计相关设计计算 . 错误 !未定义书签。 向机构选择 . 错误 !未定义书签。 机选择 . 错误 !未定义书签。 动副选择 . 错误 !未定义书签。 动机构设计 . 错误 !未定义书签。 Z 向步进电机选择 . 错误 !未定义书签。 轴器选用 . 错误 !未定义书签。 第四章 电气原理部分设计 . 错误 !未定义书签。 体部分设计 . 错误 !未定义书签。 气部分基本组成 . 错误 !未定义书签。 气系统参数选择 . 错误 !未定义书签。 单片机系统元件布置框图 . 错误 !未定义书签。 服系统结构原理 . 错误 !未定义书签。 口电路及其原理 . 错误 !未定义书签。 度反馈输入接口 . 错误 !未定义书签。 电编码器及其接口 . 错误 !未定义书签。 电耦合器与步进电机 . 错误 !未定义书签。 电耦合器 . 错误 !未定义书签。 进电机及其软件环形分配器 . 错误 !未定义书签。 总结与心得 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录：加减计数器程序和软环分初始化程序 . 错误 !未定义书签。 1 I 摘 要 本设计属于人体组织工程载体框架制造工艺技术领域，其方法包括以下步骤：首先制备室温 下含组织工程载体框架材料的液体和含生长因子的液体；根据用户的预先设计 的路径，将上述两种液体在低于 0 的低温环境中分别通过不同的喷头挤出或喷射出来，逐层堆积成形为冷冻的多孔组织工程载体框架，然后在冻干机中冷冻干燥，去除 溶剂 后得到组织工程载体框架。 落实到本毕业设计的内容主要是 描工作台， Z 轴升降台以及整机布局的设计， 电控部分的初步设计。 工作台采用光杠导向，伺服电机驱动，滚珠丝杠传动， Z 向工作台通过光杠导向， 步进电机驱动，丝杠 螺母传动。电控部分主要 包括 8031 单片机 、 I/ O 接口 卡 、 D/率放大电路 、 伺服电机、光电隔离电路 、 步进电机、 测速发电机 , 以及 键盘、显示器等。 关键词 ：人体 组织工程 快速成型技术 扫描工作台 单片机控制 to of of as of of to s is by be of in a of is to _Y Z as of -Y by -Y is by is by I/O D / A as as RP I 第一章 综 述 . 1 织工程载体框架制备综述 . 1 加热沉积制造的设备与工艺 . 3 第二章 具体设计任务及时间安 排 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 计要求参数 . 5 第三章 机械装置部分设计 . 6 向工作台设计 . 6 X 向导向机构 . 6 杠与直线轴承 . 6 动机构设计 . 6 珠丝杠副的设计计算 . 7 方向工作台设计相关设计计算 . 11 向机构选择 . 11 机选择 . 11 动副选择 . 12 动机构设计 . 12 Z 向步进电机选择 . 13 轴器选用 . 14 第四章 电气原理部分设计 . 15 体部分设计 . 15 气部分基本组成 . 15 气系统参数选择 . 15 单片机系统元件布置框图 . 18 服系统结构原理 . 19 口电路及其原理 . 19 度反馈输入接口 . 19 电编码器及其接口 . 20 电耦合器与步进电机 . 21 电耦合器 . 21 进电机及其软件环形分配器 . 22 总结与心得 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 24 附录：加减计数器程序和软环分初始化程序 . 25 1 第一章 综 述 织工程载体框架制备 综述 目前国际上组织工程的载体框架的成形方法一般使用发泡法，溶盐法，浸浆法和热相分离法等。这些工艺都遵 循相似的原理。那就是通过间接的手段造孔，如加入发泡剂，糖，无机盐，多空海绵和有机溶剂等作为造孔剂，空隙的形态参数与造孔剂的选择有着直接的关系。 例如浸浆法的典型工艺， 聚氨酯海绵浸浆法就是将聚氨酯海绵浸如陶瓷浆料中，然后在 125C 干燥一小时，以 速度加热到 500c，再以 1工艺方法的原理如图 1，这中工艺方法只能成形烧结的陶瓷载体框架，而许多生 物材料不能承受高温的加工过程，因此可用的材料受限制。 图 浆法工艺简图 这些传统的组织工程载体框架制造工艺通常存在以下问题； 1、 难以形成 200 微米到 500 微米尺寸范围，且相互贯通的可控孔隙结构，由于这些工艺都是简介造孔（通过发泡剂，无机盐等）很难实现对与载体框架孔隙结构的直接有效控制。成形的孔隙结构在一定程度上存在随意性。很难满足组织工程载体框架的形态参数要求 200 微米到 500微米的尺寸范围，且相互贯通的可控孔隙结构。 2、难以实现孔隙梯度结构和材料梯度结构的成形。这种均匀孔隙结构与材料组成的载体框架，很难协调载体框架的降解性能与机械强度之间的矛盾。很难满足 组织工程载体框架的复杂性能要求。 3、难以实现用户化的载体框架制造。由于不同病例的组织缺损情况千差万别，需要针对具体的病例设计和制造载体框架，传统的工艺方法难以实现。 如果采用低温挤压喷射堆积成型的工艺方法，就可以克服传统的组织工程载体框架成型工艺的不足之处，提供一种组织工程载体框架制造的低温挤压，喷射堆积成形工艺，是其便于道道组织工程载体框架的形态参数要求及复杂的性能要求，实现孔隙梯度结构和材料梯度结构的成形，实现用户化的载体框架制造。该工艺可以按照以下步骤进行： 1、 将所需的组织工程载体框架材料和 溶剂混合，制备成室温下的含组织工程载体框架材料的液体，并制备室温下含所需生长因子的液体。 2、 根据用户组织的具体结构以及预先设计的路径，将上述含组织工程载体框架材料的液体和含生长因子的液体在低于 0 度的低温环境中分别通2 过不同的喷头挤出或者喷射出来，逐层堆积成行为冷冻的多孔组织工程载体框架。 3、 将上述冷冻的组织工程载体框架送入冻干机中干燥，去除溶剂后即可得到组织工程载体框架。 上述步骤中， 1 步骤中所述的制备含组织工程载体框架材料的液体为含组织工程载体框架材料的溶液，悬浊液，乳浊液或者材料部分溶解的浆料，所述的室温下含 所需生长因子的液体为包括生长因子的溶液，悬浊液，乳浊液或者生长因子部分溶解的浆料。 该工艺方法的原理和特点： 1、 低温挤压喷射堆积成型工艺方法的原理是基于快速成型制造的离散 /堆积基本原理，成形过程及框架的空隙结构可以根据预先的设计进行逐层堆积成型。因此孔隙尺寸有相互贯通性可以得到很好的控制。 2、 在该工艺中，材料的制备是在室温下采用溶剂溶解或液体悬浮的方式得到液态的成型材料而不采用任何加热的熔融的液态材料制备方式，因此，很好的保持了生物材料的生物活性，使本工艺具有广泛的材料适应性。 3、 该工艺采用冷冻干燥方法，将冷冻 状态的组织工程载体框架中的溶剂去除，此工艺中溶剂的升华，留下了大量五十微米以下尺寸的相互贯通的微孔结构，提高了载体框架的空隙率。有利于载体框架的体内降解和再生组织的营养与代谢。 4、 由于本工艺采用快速成形工艺，在制造复杂形状方面的巨大柔性，可以实现用户化的载体框架制造。 具体的工艺实施方式： 组织工程载体框架的低温挤压喷射堆积成型工艺方法的原理图如下图所示： 图 温挤压喷射堆积成型工艺简图 首先将组织工程载体框架材料和溶剂混合制备成室温下含组织工程载体框架材料的液体，制备室温 下含生长因子的液体，不同的组织需要采用不同的组织工程载体框架 材料。如：骨组织工程常采用可降解高分子材料，钙磷盐或他们的复合材料，血管组织工程常采用聚氨酯材料等等。不同的材料需要溶于不同的溶剂，有的材料不溶于溶剂，不容的部分制备成 10下的粉料。制备室温下含组织工程载体框架材料的液体包括组织工程载体框架材料的溶液，悬浊液，乳浊液或该材料部分溶解的浆料，同样，不同组织需要不同的生长因子，不同的生长3 因子需要溶于不同的溶剂，有的生长因子不溶于溶剂，不容的部分制备成 10备室温下含生长因子的液体的 溶液，悬浊液，乳浊液，生长因子部分熔接的浆料或生长因子均匀混合在前述含组织工程载体框架材料的液体内的混合物，然后按照预先的设计规定的路径，分别通过不同的喷头将含的组织工程载体框架材料液体和含生长因子的液体在低于 0C 的低温环境中挤出或喷射出来，逐层堆积并冷冻成多空的组织工程载体支架 ，采用此工艺方法的制备原理如图 示。按照预先的设计规定的路径，喷头组 3 将贮藏在储料罐组 2 中的液态原料，分别通过挤出或喷射的方式，在低于 0C 的低温成形室 5 中逐层堆积到工作台 1 上。得到冷冻的组织工程载体框架 4，框架的孔隙结构可以通 过预先的设计，可以通过计算机或者其他方式控制喷头的扫描运动的轨迹来得到。孔隙尺寸和相互贯通性可以得到更好的控制，喷头组中的个喷头均可以通过在控制下做独立的扫描运动。挤出 /喷射不同的材料，根据预先的是设计成形的材料梯度结构，将冷冻的 载体框架在冻干机中冷冻干燥。溶剂去除后得到用于组织修复的组织工程载体框架。 图 加热沉积制造的设备简图 加热沉积制造的设备与工艺 在各种快速成形工艺中，基于挤出 /喷射成形的快速成形工艺是最适合于组织工程支架成形的工艺。因为这类工艺对于成型 材料有着更为广泛的适应性，如图所示，在这类快速成型的工艺中，喷头在计算机的控制下将材料的液态或半固态细丝微粒挤出、喷射出来在工作台面上逐层沉积成为三维的实体 （图 。 在整个的成型的过程中，由于对于不同的组织，材料不是单一的，而是复合的，因此，就要 求，这种喷头的数目不是一个，而是根据实际的需要设置多个喷头，如 图 示。 4 图 出 /喷射成形的快速成形工艺示意图 图 一个四喷头的沉积制造专用设备结构示意图。为了实现支架材料的挤出 /喷射成型，须按照以下步骤： 1： 首先通过非加热的方法制备液 态或者是半固态的材料。 2：将不同的液态材料装入不同的送料罐中，在每个罐的底部有一跟输料软管分别与喷头相连。这当中，由于各种材料的流体力学性能不一致，因此喷头的结构也不尽相同。 3：在计算机中的电子模型的直接驱动之下，逐层通过喷头的挤出 /喷过程，堆积制造复杂的三维载体支架。喷头在计算机的独立控制之下，按照预先的设计路径和顺序在 面内独立做挤出 /喷射和扫描运动。整个成型过程在低温冰箱提供的环境中完成。 描工作台在指令的控制下运动，每完成一个断面的扫描，由步进电机控制工作台向下运动一个层高。 4：制造出 支架以后，经过冷冻和干燥处理。去除支架中的溶剂和水分，得到常温下为固态的组织工程载体支架。 第二章 具体设计 任务 及时间安排 1： 工作台在 上由于重复定位精度比较的高，考虑采用闭环控制，工作台在 上由 直流 伺服电机驱动，电机经过减速机构，通过滚珠丝杠来带动工作台运动，用光电编码器作为测量反馈元件。 必须安装限位开关。 2： 工作台在 Z 轴上运动时，只需要按照层高不断下降，因此，完全可以使用一个步进电机，通过减速机构带动丝杠驱动工作台向下运动。出于对安全的考虑，必须要安装限 位开关（可用一个简单的行程开关来实现），在工作台碰到开关之后，立即停止运动。 5 1： 电控系统考虑用 列单片机控制，其典型代表为 8031， 8031，用具有价格低，功能强，使用灵活等有点的 8031 有扩展系统的单片机。 2： 使用 8031 外接 2764（ ， 6264(以及 8155（扩展 I/O 接口）等芯片扩展成一个简单的微机控制系统，编制的用户程序由键盘输入，修改程序也可以由键盘来完成。程序存入外部 统中有 始终电路模块，复位和复位电路，数码显示接口电路，光电耦合器等等。 1： 喷头部分设计，计划采用挤压式双喷头，送料箱初拟置于机床上部，采 使用空气压缩机产生压缩空气来挤出生长因子和支架材料。 2： 观察窗，冷冻室上盖，以及机床底座设计。冷冻室上盖计划采用在 工作台运动的同时起到隔热的作用。机床底座采用四只滚轮和升降地角。 资料，调研，定设计方案，提交开题报告。 计，计算，修改设计方案。 制装配图，教师审核电子版图纸。 写说明书，修改装配图，绘制其他图纸，教师审核说明书 中出图，打印说明书，准备答辩。 计要求参数 最大成型空间： 2 0 0 2 0 0 2 0 0描运动最大成型速度： 200mm/s 复定位精度： 向重复定位精度： 移动件 最大重量： 6 第三 章 机械装置部分设计 向工作台设计 X 向导向机构 导向机构一般有使用导轨，或者是光杠，但是鉴于该工作台质量较小，且无切削力，所以考虑使用摩擦系数较小，安装简便，占用空间小的光杠。 杠 与直线轴承 直线轴承 ： M 型直线轴承与 轴配合使用在不限行程的直线运动系列中。由于滚珠和直线轴间为点接触，因此摩擦力小，运动精度高 构造和特点 整轴承与 套筒采用高碳铬轴承钢材料，热处理后内外圆经磨削加工。 互换性 ： 三益直线轴承的尺寸是标准化的，完全可以互换。为了保证装配精度，直线轴外圆采用磨削加工。 刚性外套 经硬化处理和精密磨削的轴承钢外套，可以直接嵌入滚针轴承装配。 高精度保持架 整体式的保持架有 4 到 6 个滚珠回路，为滚珠的滚动和轴承的平稳运动提供精确的导向。 式单元 由轻铝箱体和 珠轴承箱式单元，安装于带有密封的滚珠轴承上。易于通过螺栓安装于工作平台上，而且可通过设计紧凑的铝箱来移动。 可通过螺 栓联接方便地完成装配。 可通过调整滚珠回路与载荷方向的相对位置来延长使用寿命。 图 传动机构设计 由于工作台由电机带动做直线运动，因此考虑螺旋传动，螺旋传动的主要目的就是将旋转运动转化为直线运动，同时进行能量和力的传递。根据7 螺纹副螺旋传动有两种形式，比较如下： 种类 简要特点 应用 滑动螺旋传动 结构简单，制造方便，运转平稳易于自锁，但是摩擦阻力大，传动效率低，有侧向间隙反向有空行程，低速有爬行 金属切削机床的进给，分度机构的传动螺旋，摩擦压力机千斤顶的传力螺旋 滚动螺旋传动 传动效率高（ 90%以上）具有传动的可逆性运转平稳低速不爬行，经过调整预紧可以获得很高的定位精度和较高的轴向刚度，但是结构复杂，抗冲击性能差 数控机床，机密机床，测试机械仪器的传动螺旋和调整螺旋，飞行器，船舶等自控系统的传动和传力螺旋 该机床受成形零件的形状影响必然要求工作台要有频繁的启动，停止，前行，倒车，而且要求很高的传动效率和精度，所以综合考虑各种因素，应该使用滚珠丝杠副来传动。 珠丝杠副的设计计算 已知条件：机床工作台如图 最大行程： 考虑 00*200虑喷头体积，最大行程初定于 300行程上定位精度： g 动量： s=工作台最高速度 0mm/s（成型运动无切削力） 寿命 10000小时 （两班工作制 5年） 电机直联丝杠，最高转速000r/步考虑用 光杠导向， ，摩擦系数 =0. 2 丝杠用 固定 计算步骤 1. 1 工作台质量 N（ w） 6 夹具与工件质量 N 0 3 垂直切削力 0 4 水平切削力 0 5 进给速度 mm/00 60=12000mm/ 占用时间比例（ %） 100 7 丝杠转速 待定 8 丝杠轴向负荷 F= Y 工作台示意图 8 2. 1： 按照公式m a x*/ V nI：传动比，电机直连丝杠，所以 I=1； 2000mm/000r/以 1* 4 42：丝杠转速 按照公式 /i i P有： 2000/4=3000r/：根据公式 3 3 33 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2( ) / ( )m n n n n n t F n t F n t n t n t n t 滚珠丝杠副在转速12, jn n jt t ) / ( )i j i jm i i n t t 于是有 000r/： 滚珠丝杠副在当量载荷计时要保证a 3 6 0 ( / 1 0 0 )a a m m n m m n L P f f 于是有 3 6 0 3 0 0 0 1 0 0 0 0 ( 1 1 . 7 6 1 . 2 / 1 0 0 1 . 0 )a a =：安装方式选择 由于有振动的工况，所以考虑使用固定 时 1 22z x a e b L L L 8 2 8 1 4x h h h P P P =128+300 =428 9 圆整，取50 珠丝杠安装参数 图 珠丝杠安装示意图 6：估算允许的滚珠丝杠最大弹性变量m按照定位精度的 1/4 选定。 于是 0 5 1 / 4m =m 由于采用的是固定 2 2 00 . 0 3 9 /0 . 0 3 9 1 1 . 7 6 4 0 0 / 1 . 2 5m z md d F L =此即为按安装方式确定的底径 7：选择内循环反相器双螺母垫片预紧 根据样 本值，选择 10 ，2d=杠底径） 243N 满足以上计算要求。 8：按公式 Dn=d0*0*3000=6000070000 ( 满足要求 )按照精度确定， 1n 70000 9：扭矩计算： 理论动态预紧转矩0 0 ( / 2 ) ( 1 ) /p p P 向载荷； ：传动效率； = 取为 是有： 320 1 0 ( 3 . 9 2 4 / 2 ) ( 1 0 . 9 ) / 0 . 9 = 大动态摩擦力矩 3级精度，于是有 40%P m a x 0(1 4 0 % ) =动负载所需最大转动力矩 m a x 1 1 于是，根据 221 / 2 1 / 2m v 有： 2( / )j m v w ； 13 0 0 0 2 / 6 0 3 1 4 . 2w r a d s 所以， l=14.2 m a x 0 . 2 / 3 1 4 . 2 /0 . 0 0 8 4 m 启动时间取为 10v=s 2/ 0 . 2 / 0 . 0 1 2 0 /a v t m s （加速度） m a x 6 2 0 1 2 0F m a N m 1 2 0 0 . 2 / 3 1 4 . 2 / 0 . 0 8 5 m 11 m a x/ 9 5 5 00 . 0 8 5 3 0 0 0 / 9 5 5 0 0 . 0 2 70 . 0 2 7P T w 因此选定 5步而引起的丝杠误差计算， 根据材料力学直杆 轴向 拉伸压缩 公式有： /A 件的抗拉（抗压）刚度。 查样本有 K=347 于是有 =以 +m=合定位精度要求。 图 珠丝杠 螺母 方向工作台设计相关设计计算 向机构选择 采用光杠和直线轴承的配合方式，因为布局的考虑，决定把 Z 向光杠布置在总体框架后方，方便与前方开取工件的窗口和便于 装配 。 机选择 根据快速成型机的运动特性。 作台完成一个断面的扫描以后， 到下降到最低的时候，按压行程开关，然后停止，待取出工件以后， 工作台复位，等待下一次扫描成型。 按照这样的计划， Z 轴使用步进电机驱动，步进电机带动丝杠旋转，使得工作台上升下降，控制器每发出一个 阶跃 脉冲，工作台便下降一个断层高12 度。 动副选择 由此可见， 低速不连续的运动，要求要有传动机构有自锁性能。于是，优先考虑使用螺杆。 动机构设计 滑动螺旋副设计准则： 1: 滑动螺旋副的失效主要是螺纹磨损，因此螺杆的直径和螺母的高度通常是根据耐磨性计算确定的。传力螺旋应校核螺杆危险界面的强度。青铜和铸铁螺母以及能承受重载的调整螺旋应校核螺纹牙的剪切和弯曲强度，要求自锁的螺杆应校核其自锁性能，精密的传动螺旋应校核螺杆的刚度。有时就是根据刚度确定其直径。当螺杆受压力，其长径又比较大时容易产生侧向弯曲，应校核其稳定性。其直径也可以按稳定性要求确定。转速高的长螺杆，可能产生横向振动，还应校核其临界转速。 2: 调整螺旋和部份传力螺旋要求自锁 时，应采用单线螺纹，为了提高传动效率，以及要求较高的直线运动速度，可以采用多线螺纹。以得到较大的螺纹升角和导程。 根据以上所属原则，结合设计实际情况。可见， 锁的螺杆。 3： 传动滑动螺旋副的计算： 1：耐磨性计算： 螺 杆 中 径2 / d F p， 因 为 采 用 梯 形 螺 纹 ， =F=6*速，润滑良好，螺杆的材料选择钢，螺母为铸铁，（整体式） =p暂定为 10是 2 0 . 8 5 8 . 8 / ( 2 . 0 1 0 )d =虑到动载及压杆稳定的因素。22：螺母高度： H= *2d=24：旋合圈数 Z=H/P 10表知 P=3（导程） 所以 Z=24/3=8 圈 4：螺纹工作高度 h=3 5：工作压强 2/ 5 8 . 8 / ( 3 . 1 4 1 2 1 . 5 8 ) 0 . 1 3 1 0P F d h z 满足要求 6：自锁性： 螺纹升角2a r c t a n ( / ) 单线螺纹，所以 L=P=3 a r c t a n ( / c o s )2f 查表知 f= =30 所以 =a r c t a n ( 3 / 3 . 1 4 1 2 ) 4 . 5 5 所以，该螺纹为自锁螺纹。 7：因为螺杆较长，所以有必要进行压杆稳定性校核。 50 1 1 0 44 / 0 . 5 2 5 0 4 / 1 0 . 5 4 7 . 6 2 9 0 所以为小柔度杆， 采用1340 2 2 . 81 0 . 0 0 0 1 3 ( / ) 4c 因为 F= 8 8 2 . 5 4 于是，满足压杆稳定条件。 Z 向步进电机选择 步进电机参数选择： 由于采用螺杆传动，考虑到成型机的体积尺寸不能过大，且步进电机的转角可以根据脉冲宽度自动调整，所以初拟不使用额外的减速机构，采用电动机直连丝杠。 i=1； 选择： 根据公式 i 为传动比，负载轴要求的最小位移增量（或称脉冲14 当量，即每一个脉冲所对应的负载轴的位移增量） 由于要求 Z 向工作台要求重复定位精度 通过对螺杆的计算可知， P=2 3 =是 。 于是可以选择 工作台质量是 6200*200*200 的成型空间里放置的工件质量最大约为 10为螺杆的摩擦系数查表约为 以步进电机最大力矩应该为 T=m*g*f*L=16* 考虑到转矩很小，只是对转动的精度要求比较高，于是选择小步距角步进电机。选择 联轴器选用 波纹管联轴器是一种 一体成型的金属弹性联轴器 ， 零回转间隙 ， 弹性作用补偿径向、角向和轴 向偏差 ， 高扭矩刚性和灵敏度 ， 顺时针和逆时针回转特性完全相同 ， 免维护 ， 抗油和耐腐蚀性 ， 铝合金和不锈钢材料 ，这种优良的性质十分适合与频繁启动的伺服电机连用，于是选用波纹管联轴器。 图 纹管联轴器 15 第四 章 电气原理部分设计 体部分设计 系统总体方案框图见下，其控制原理利用了微机的实时采集与处理特性 ,由 驱动步进电机运转， 带动滚珠丝杠转 动 , 从而实现工作台 的 Z 向的升降运动；另一方面由 I/O 口控制伺服电机 直接带动滚珠丝杠转动 ，从而实现 X 向， Y 向的 扫描 运动 。 和 Z 向的步进电机带动螺杆转动，驱动工作台做下降上升运动。 气部分基本组成 控制系统由单片及部分、键盘、显示器、 I/ O 接口、光电隔离电路、D/A 转换电路、伺服电机、步进电机、功率放大电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现 ,显示器采用数码管显示加工数据 图 控单元基本组成框图 气系统参数选择 1：单片机选择： 在选择单片机适应考虑的因素是： 单 片 机 扩展接口 D/A 转换器 伺服电机 功率放大器D/A 转换器 D/A 转换器 功率放大器D/A 转换器 光电隔离 功率放大 步进电机 伺服电机 键盘及显示其接口 16 （ 1）时钟频率和字长（即控制数据处理的速度）； （ 2）可扩展存储器（指 容量； （ 3）指令系统的功能是否强（即编程的灵活性）； （ 4） 对外设控制的能力）； （ 5） 开发手段（支持开发的软件和硬件电路）。 此外，还应根据系统应用场合、控制对象及各种参数要求选择单片机。 储器和片内有程序存储器形式 ,分为三种基本产品 :8031、 8751 和 8031。 8031 单片机以片内含有掩膜 因为这种只读存储器中的程序要由单片机生产厂制作芯片时为用户固化于片内 ,所以只适用于批量极大 ,程序要永久性保留且不会修改的场合。 8751 片内含有 用户可以把程序固化在 需要修改时 ,可用紫外线光照擦除 ,然后又写入新的用户程序 ,但该芯片价格较高。 8031 片内没有程序存储器 ,外部扩展一片或多片含有用户程序的 就相当于一片 8751。因 而使用方便灵活 ,且价格低廉 ,目前是应用最广泛的机型。 综上所述 , 考虑到 51 的性能 , 选用该系列的 8031 8031单片机 属 8位单片机 ， 它是集 I/有价格低 、 功能全 、 体积小 、 编程灵活性大 、 开发手段齐全 、 硬件资源丰富等特点 。 8031芯片内部具有 128个字节的数据存储器 内部地址为 00H 7 通过直接寻址或间接寻址方式进行访问 。 这 128个字节单元可作为数据缓冲器 、 堆栈和工作寄存器 。 。 用了 8031 芯片 ,由于 8031 无片内程序存储器 ,需要扩展外部程序存储器 ,同时 ,8031内部只有 128 字节的数据存储器 ,也不能满足控制系统的要求 ,故扩展了两片 2764 的程序存储器和一片 6264 数据存储器。 8031 芯片的 传送高八位地址 ,需传送低八位地址和数据 ,所以要采用 74L 址锁存器 ,锁存低八位地址 ,作为选通信号。 8031 芯片的 74L 出的 低八位地址共同组成 16 位地址 ,2764 和 6264 芯片都是 8需要 13 根地址线 ,八位接 74L 输出 ,031 芯片的 0 4 ,系统采用全地址译码 ,两片 2764 芯片片选信号 4L 码器的 系统复位后程序从 0000H 开始执行。 6264 的片选信号 4L 码器的单片机扩展系统允许程序存储器和数据存储器独立编址 ) 。 8031 芯片控制信号 764 的 读写控制信号 264 芯片的 E ,以实现外部数据存储器的读写。由于 8031 芯片内没有 2：存储器选择 在选择存储器时 ， 要考虑到 若不匹配 ， 进行读写操作的数据就不可靠 。 为解决时间匹配问题 ， 应尽量选用高速存储器芯片 。17 另外 ， 还要考虑最大的读取速 ， 工作温度及存储容量 。 2764芯片是一种高速 、 容量为 88的 读出时间为250 而 8031选用晶振频率为 6 则读取时间为 480 都满足要求 。2764为 28脚器件 ， 其中123位地址线 ，7位数据
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号