基于PLC的回转工作台的设计

1、第一章 绪论湖北工业大学工程技术学院毕 业 设 计（论 文）题目 基于PLC控制的回转工作台设计学生姓名： xxx学 号： xxx所在系部： 机械工程系专业班级： xx指导教师： 周敬东 副教授日 期：二一五年五月湖北工业大学工程技术学院The Design of Rotary Table Based on PLC ControlByXxxJune 2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名

2、： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密 ，在 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 绪论1.1 本课题研究的目的及意义目的：通过毕业设计资料的搜集、整理、数据的查询，方案的确定，撰写、电路的设计以及毕业答辩等

3、活动，初步了解数控机床回参考点的方式的种类何工作原理，接受初步的数控机床的训练和熏陶，深化和综合基础课、专业课的分析问题和解决问题的能力以及培养协作精神，树立高度的工作责任感的能力，同时系统的对我们四年所学知识进行总结，全面的复习整理，查缺补漏，以达到熟练掌握专业知识的目的，并综合运用和深化所学专业理论识培养独立分析和解决一般工作实际问题的能力，树立高度的责任感，以便在日后工作中能得心应手。能更好的适应社会的需要，充分发挥自己的才华，贡献自己的一份力量。意义：随着教育改革的逐步深入，为落实增强学生的创新精神，能力培养和素质教育三大新的教育目标打破以理论教学为主，实验教学和实践为辅的传统教育方法

4、，提高学生的创新能力及灵活运用知识的能力，以便能最快的适应工作的需求。随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机车是数控技术最普遍的应用。数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计。1.2 国内外研究现状及发展趋势进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入WTO后激烈的市场竞争的压力。从技术

5、层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。而从国际上来说，代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上来说，反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为他们重要的战略物资，由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之NC程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化的应用。1.3回转工作台的原理PLC回转工作台应用最多的还是在这三个机床中，它们分别是数控铣床、加工中心还有就是数控镗床了。与一般的工作台比较起来，在外形上我们很难发现它们会有怎样的不同，它们使用着不同的驱动。数控回转工作台是可以跟其他的伺服结

6、合一起运动。图1-1 闭环内部结构1-步进电机；2-主动齿轮；3-偏心环；4-从动齿轮；5-柱销；6-压块；7-螺母；8-锁紧螺钉、11-轴承盖、套筒；9-蜗杆；10-蜗轮；12、13-加紧瓦；14-压紧液压缸；15-活塞；16-弹簧；17-钢球；18-光栅见图1 - 1显示了图结构的内部结构演示的是闭环数控转台,这个工作台是由一个电动机功率组件,2、4齿轮减速电机的减速效果。开9蜗杆与齿轮传动,9与蜗轮10可以驱动工作台转动了。有很多方法来消除反向间隙和传输缺口,利用偏心环3就可以达到消除2和4之间的啮合间隙的目的。为了实现蜗杆齿轮4和9,圆柱销的楔形应变5。这种连接的优点也可以减少轴和套筒

7、之间的间隙。转盘的位置是由光栅18来测量的，测量的结果与指令信号互相比较。如果有偏差,就将偏见放大,然后通过控制电机使它对减少偏差的方位回转,所以为了达到准确定位的目的,设计表的锁紧的均匀分布的小缸14来达到目的。1.4 设计要求及主要参数 1.4.1设计准则(1) 创造性的利用所需要的物理性能；(2) 分析原理和性能；(3) 判别功能载荷及其意义；(4) 预测意外载荷；(5) 创造有利的载荷条件；(6) 提高合理的应力分布和刚度；(7) 重量要适宜；(8) 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸；(9) 根据性能组合选择材料；(10) 零件与整体零件之间精度的进行选择；(11) 功能设计应适应制造

8、工艺和降低成本的要求； 1.4.2本次设计中的一些主要参数(1) 回转精度：1(2) 最大承载量：500kg2 回转工作台机械部分的设计2.1设计工作台的基本要求数控回转工作台一般由三部分组成,一部分是传动装置,另一部分是原动机和工作台。传动装置传动运动,这样来带动工作台运转。合理的传动方案主要满足以下要求:（1）机械的功能需求:满足工作台的功率、转速和运动形式的要求（2）工作条件的要求：如工作环境、场地、工作系统等。（3）工作性能要求：保证工作可靠,传动效率高等。（4）结构工艺性要求：如结构简单、尺寸紧凑、方便维护、工艺性和经济性等。数控转台作为数控铣床工具工件工件附件,它是非常大的对机床的

9、影响。回转工作台合理的传动方案将直接影响数控转台的性能。所以选择合适的传动方案对于本次的毕业设计有着极为重要的意义。2.2数控回转工作台传动方案的选择设计前对数控回转工作台进行了详细的分析，为了设计的产品达到预期的要求我们确定传动方案为：电机带动齿轮传动带动蜗杆蜗轮工作台的方案。下图2-1此次设计的工作台传动方案简图： 图2-1 设计方案传动方案分析： （1）第一齿轮传动承载能力高，稳定和精确的运动传动，传动功率和转速范围，传动效率高，结构紧凑，同时对蜗杆传动的特点： （2）蜗轮蜗杆的传动比高，并且结构紧凑。同一般的齿轮传动相比，如果方案中的传输速度相同，对蜗轮蜗杆的尺寸要小很多，因此节省空间

10、。 （3）传动噪音小 并且蜗轮蜗杆齿轮啮合是恒定的，它们在传动过程中产生的噪音较小。 （4）自锁 当蜗杆的导成角比齿轮当量摩擦角小时，若蜗杆为主动，该机构将能够自动锁定。 （5）高成本 将滑动速度，高成本和工作损失，功率也不高，并具有自锁蜗杆传动效率的功能的降低。为了解决这一不足，在蜗轮的一般设计过程中会使用稀有有色金属材料。通过总结传输方案以上分析：将齿轮传动作为一个高速级，把蜗轮蜗杆的传动作为低速级，这个方案更加的合理。2.3电机的选择根据本设计的要求,我们初步选择步进电机作为动力源。主要考虑的是步进电机需要加载驱动程序可以工作,而它的驱动信号是脉冲信号。当没有脉冲时,电机将停止,只要添加

11、合理的脉冲信号,步进电机将旋转到一定角度。提高脉冲的频率即可获得较高的转动速度。同时,步进电机的特点,瞬时启动和快速停止的时间。其过载性能也很好,它的速度不受负载大小,这也是选择步进电机的主要原因。除了步进电机也可以改变脉冲信号来实现其控制和调整,非常方便快捷。因此,步进电机的速度精度可以满足要求。事实上,步进电机和伺服都能满足要求。但在仔细考虑之后,还是决定使用步进电机的设计。 2.3.1选择步进电机的注意事项必须保证：电机的功率必须大于工作所需的功率，这是前提。在保证功率满足要求的前提下为了不浪费，还是要用小功率的电机。各种的工作负载力矩要符合步进电机的矩频特性曲线之内，只有这要才能保证工

12、作台运转的可靠性。所选的步进电机必须满足数控回转工作台的回转精度。 2.3.2电机的参数计算按照设计、工作对电机的综合要求，本次设计采用两相混合式步进电机作为本数控回转工作台的动力源。电机的选择必须考虑到工作台的负载及及其回转台自身的重量。（1）电机功率的计算回转台工作的功率的算法： （2-1） （2-2）其中， 根据步进电机的工作效率 我们可以知道电机功率： （2-3） （2-4）式中：为步进电机到工作台之间的总效率 为齿轮传动的传动效率 为一对轴承效率 为蜗杆的效率查表可得：齿轮传动的传动效率： =轴承的效率： =蜗杆传动的传动效率： =因此由2-4式得传动总效率： 由2-3式可知道电机功

13、率： 由此得出一般电机的额定功率的范围： 取电机额定功率（2）确定电机转速查参考文献3表1-8，可取：齿轮传动比：3-5蜗杆传动比：所以计算总传动为：电机的转速范围： （3）传递转矩转矩的范围： 根据转矩范围，同时为了降低步进电机的价格和重量，本次设计选取常用的两相混合式步进电机型号为：56BYG250D-0241，其各项的参数如表2-2所示:表2-2 56BYG250D-0241型电机参数两相混合式步进电机规格型号步距角相电流A保持转矩/转动惯量/重量外形尺寸56BYG250D-02410.9/24601565676回转精度校核在本次设计的主要技术参数中要求回转精度： 回转精度= 所计算的值

14、符合回转精度要求，所选的56BYG250D-0241型两相混合式步进电机满足设计要求，故选用。2.4齿轮的设计 2.4.1齿轮材料确定根据GB/T100851988的推荐，本次毕业设计齿轮传动采用直齿圆柱齿轮传动的形式如图2-1所示。因为回转工作台的速度不高，所以齿轮传动杆选用45号钢，齿轮面的硬度为45-55HRC。齿轮材料如下：（1）齿轮7级精度；（2）小齿轮用40Gr（调质处理），硬度为（3）大齿轮用45钢，调质处理，采用腹板式；选用传动比为，其中小齿轮齿数为Z1=20，那么大齿轮齿数为Z2=iZ1=60 2.4.2齿轮强度计算 （2-5）式中：K为载荷系数 为小齿轮转矩 为齿宽系数为弹

15、性系数为接触疲劳许用应力 （1）计算式中各参数1）本设计中试选取载荷系数为；2）算出小齿轮的转矩由电机的转距可知： 3）查参考文献1表10-7，取齿宽系数为4）查参考文献1表10-6可得齿轮材料的弹性影响系数为5）查参考文献1图10-21d通过齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）小齿轮的转速 （2-6）式中：为小齿轮转速其大小等于电机的转速，其余均为已知，固： 7) 查参考文献1图10-19本设计取接触疲劳寿命系数为，8) 计算接触许用应力本次毕业设计选取失效概率，安全系数，则 取较小者： =522.5MPa将计算出来的各数值代入3-5式中小齿轮的分度圆直径求得

16、： （2）计算各参数1）周转速度 2）齿宽b计算 3)齿宽与齿高之比模数 齿高 齿高比 4）载荷系数的计算根据，精度7级，查参考文献1图10-8可以知道动载荷系数，直齿轮； ；查参考文献1表10-4用插值法查得在精度7级，齿轮不是对称布置时，；由、，查参考文献1图10-13得；故载荷系数： 6） 7）计算模数m 8）查得参考文献1式10-5 知道计算弯曲强度的公式如下: (2-7）（3）计算公式内的各数值1）查参考文献1图10-2得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为大齿轮的弯曲疲劳强度极限为2）查参考文献1图10-18取小齿轮的弯曲疲劳寿命系数为大齿轮的弯曲寿命系数为3）设计采用弯曲疲劳安全系数,查参

17、考文献1式10-12 (2-8）得： 4）计算载荷系数K 5)查参考文献1表10-5得到齿形系数小齿轮： 大齿轮：6）查参考文献1表10-5得应力校正系数小齿轮： 大齿轮：7）求齿轮的 将所求的参数代上式3-7中得： （4）两种强度设计就近用,分度圆直径使用。通过这知道小齿轮齿数： 即小齿轮齿数为：大齿轮齿数： 即大齿轮齿数为：按照这种方法设计出的齿轮，既能满足齿面接触疲劳强度，又能满足齿根弯曲疲劳强度，并且做到了结构的紧凑。 2.4.3尺寸计算（1）求分度圆直径 （2）中心距 （3）齿轮宽度的计算 本设计中取， 2.4.4齿轮结构设计如图2-3，2-4所示，分别为小齿轮、大齿轮的零件图。两齿

18、轮都是采用实心结构，采用单键连接齿轮与轴 。图2-3 小齿轮图图2-4 大齿轮图2.5蜗轮蜗杆设计蜗杆直径小、跨距大、多作主动件、硬齿面，所以选用的材料应具有刚度大，热处理、锻造、机加工工艺性要好，应有很高的齿面硬度（大于45HRC），同时芯部具有良好的韧性，综合考虑选用45号钢表面淬火蜗轮材料的选择蜗轮材料应具有摩擦、耐磨、耐高温、热膨胀系数小等性能，同时应具有跑合性及工艺性良好，常用的蜗轮轮缘材料有：（1）铸锡青铜 有良好的耐磨性和、减磨性、铸造性能，及机加工工艺良好用于较高速度的场合，是理想的蜗轮材料，常用的型号有 ZCuSn10P1、ZCuSnPb5Zn5；（2）铸铝铁青铜 有良好的铸

19、造性，抗点蚀能力较强，抗胶合能力较差，多用于中低速蜗杆传动；（3）灰铸铁及球铁 用于不重要的蜗杆传动。常用型号有HT200、HT250、HT300、QT70-2。 2.5.1蜗轮蜗杆强度设计按齿面接触疲劳强度进行设计：设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，由参考文献1，得传动中心距： (2-9) 式中：K为载荷系数 为蜗杆上的转矩 为弹性影响系数 为接触系数 为许用接触用力 确定式中各参数（1）计算蜗轮上的转矩按，估取效率，则 那么为 （2）载荷系数由于工作载荷较为稳定，所以选取载荷分布不均匀系数，查参考文献1表11-5选取使用系数为，同时考虑到载荷系数不高，工作中对蜗轮蜗杆冲击不大，故选取动载荷系数

20、则 （3）弹性影响系数因为本设计中蜗轮选用的材料为铸锡磷青铜来和材料为45钢的蜗杆相配，故选取。（4）接触系数设计中先假设蜗杆分度圆直径和中心距a的比，查参考文献1图11-18中可得。（5）许用接触应力本设计中蜗轮为，并且铸造用的是金属模，蜗杆的螺齿面硬度，可查参考中可以基本许用应力为。应力循环次数 寿命系数 则 将以上参数代入式3-9中计算中心距 取中心距，因，查参考文献1表11-2本设计取模数为，设计中蜗杆分度圆直径为。这时，查参考文献1图11-18中可以得到接触系数为，因为，所以以上的所有计算结果均符合要求。2.5.2 蜗杆与蜗轮的参数（1）蜗杆1）轴向齿距查参考文献1表11-3得 2）

21、查参考文献1表11-2可知直径系数，分度圆导程角，3）查参考文献1表11-3得齿顶圆直径 4）查参考文献1表11-3得齿根圆直径 5）查参考文献1表11-3得蜗杆轴向齿厚 （2）蜗轮1）查参考文献1表11-2可知蜗轮齿数，变位系数；验证传动比 而设计中的传动比误差为，是允许的，符合设计要求。2）查参考文献1表11-2可知蜗轮分度圆直径 3）查参考可知蜗轮齿顶高 4）查参考文献1表11-2可知蜗轮喉圆直径 5）查参考蜗轮齿根高 6）查参考文献1表11-2蜗轮齿根圆直径 7）蜗轮咽喉圆半径2.6联轴器的选择目前市场上常用的联轴器已标准化，在耦合的选择过程中可以根据负载的特点，选择适当的工作条件和要

22、求。然后根据扭矩等参数来进行选择。作用在联轴器上的转矩： 式中：为联轴器公称转矩 P为驱动功率 n为工作转速 K为工作系数，取K=2则： 再根据后面初步确定的轴1最小端直径： dmin=6.32mm考虑到联轴器连接的电机和轴1，在工作中或许有小小震动，并且电机启动频繁，所以选用弹性套柱销联轴器。又由于联轴器应该满足转矩小于联轴器公称转矩的要求，再根据标准GB/T4323-1984，选用TL1型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为6300Nmm。其标记为： 2.7 输入轴的设计本设计中轴1材料采用45钢，调质处理，其结构如图2-5所示；图2-5 轴1 2.7.1 轴上参数计算 （1）求输入轴上的，设计

23、中取轴承传动效率 联轴器传动效率 （2）计算作用于齿轮上的力上面我们已经求出了小齿轮分度圆直径是40.5mm 轴上力情况分析如下图2-6所示； 图2-6 轴1受力图 （3）求轴最小直径因为设计选取轴是45钢，而且是调质处理，可知,于是得 用输入轴的最小直径端作为联轴器安装的地方，该段与联轴器相配,根据联轴器的型号故取。从动端半联轴器L=22mm，为保证轴段的挡圈压有空间安放，VI-VII段的长度要取比L略小一点，故取。因为VI-VII左端需制出一轴肩，故取V-VI段的直径 （4）轴的设计1）本设计拟定轴1上零件的结构情况如图2-7所示；2）本设计中轴承初步为滚动轴承。考虑到轴承在工作中同时受到

24、了径向力与轴向力的作用，所以设计中采用单列圆锥滚子轴承。根据工作的需求，并且，查参考文献2表9-30初步选定圆锥滚子轴承30204。其尺寸为，所以，。3）按照轴向定位来确定轴的各段参数如图2-7所示为轴1的结构 LvI-VII=18mm图2-7 轴1结构图4)轴上周向定位半联轴器、齿轮与轴三者的周向定位采用的都是平键连接方式。按由参考文献1表6-1得mm。同时设计中为了确保齿轮与轴的配合有较好的对中性，故取齿轮与轴的配合为，同样在半联轴器与轴连接中，选取平键为，选取半联轴器与轴的配合为。同时滚动轴承与轴的周向定位设计中采用过度配合来，为。5）倒角、圆角查参考文献1表15-2，选轴两端的倒角，各

25、轴肩处的圆角半径在图中可以看出。6）求轴的载荷如图2-8所示，是轴1输入轴所受的应力分析图；从设计中轴的工作环境和结构图可以得知截面B才是轴的危险截面。下表为截面上的、及M，如表2-3所示；表2-3 轴1截面应力各载荷水平面H垂直面V支反力F轴上弯矩M轴总弯矩轴上扭矩T 图2-8 输入轴应力 7）根据弯扭合成应力来计算校对输入轴在对输入轴校核时，一般只需校核输入轴上承受最大扭矩、弯矩所在的截面的强度，即危险截面A。查参考文献1式15-5和上述表中的参数，再加上输入轴单方向旋转的，其扭矩切应力就是它的脉动循环变应力，取。计算轴的应力： 设计中已经选取了轴1是45钢，采用调质处理，查参考文献1表5

26、1-1可以知道，明显满足的条件，所以是安全。 2.7.2 输入轴结构设计如图2-9所示，为设计的输入轴的结构，轴共分六段。各轴段的参数已经列出，详见CAD图纸。 图2-9轴1结构图2.8 蜗杆轴的设计本设计中蜗轮轴是45钢，调质处理。 2.8.1 轴参数设计 （1）.蜗杆轴上、和的计算联轴器 齿轮 （2）齿轮上力计算大齿轮分度圆直径已经在齿轮的设计中算出为而 （3）计算轴最小直径查参考文献1式15-2，查参考文献1表15-3，选取，则 取由此取轴两端的直径是 （4）轴的结构轴结构如下图2-10所示。由于轴承同时受到了径向力和轴向力，所以设计中选用单列圆锥滚子轴承。根据要求并因为，所以选用单列圆

27、锥滚子轴承，其尺寸为。图2-10 蜗杆轴结构 （5）计算各轴长1）设计满足最小轴要求 2）设计确保大齿轮合理装配 3)设计确保蜗杆安装 4）结合与涡轮的配合设计 （4）涡轮轴各端倒角为，其轴肩的各圆角的半径为R2图2-11 轴2力图对涡轮轴受力分析，如图2-11为涡轮轴的受力分析图 可以从图中明显得知截面A才是危险的。下表2-4为截面A处的及M的 值：表2-4 截面应力 轴载荷水平面H垂直面V支反力力F轴上弯矩M轴总弯矩轴上扭矩T 2.8.1 轴强度的校核设计中在对涡轮轴校核时，一般只需校核涡轮轴受到最大扭矩、弯矩截面的强度，即截面A。参考文献1式15-5和上述表中的参数，再加上轴是单向旋转的

28、，涡轮轴的扭矩切应力就是脉动循环变应力，选。那么计算轴的应力： 设计中已经选输入轴是45钢，调质处理。查参考文献1表51-1可以知道，明显满足的条件，所以是安全。 2.8.2涡轮轴结构设计如图2-13所示，为涡轮轴7共六段。各部分的参数已完成计算。图2-12轴2结构图2.9轴承的选择本次设计需要用到两对轴承,分别在输入轴和蜗杆轴上。因为都受到轴向力和圆周力效应,因此,设计用于滚动轴承。像机,使用最广泛的零件之一的滚柱轴承的滚动接触元素支持的旋转部分。在滑动轴承,滚动轴承具有摩擦少,容易启动,降低能耗等。和大多数当前的滚动轴承已经标准化,所以在滚动轴承的使用,只有根据轴承的工作条件,准确地选择模

29、型。在圆锥滚子轴承的设计,设计的不同的轴的误差将直接导致加工错误. .轴承不仅可以工作在同一时间在同一时间的力量两个方向,分别为径向和轴向。外圈可分离,安装时,间隙可调。轴承的代码是3000,然后选择轴承的模型根据安装尺寸。输入轴的采用,涡轮轴使用的。轴承游隙的选择可以调整轴承间隙的设计。它可以通过端盖下面的垫片调整,这种方法比较快。（2）轴承润滑滚动轴承在工作时,它应该使用润滑来避免轴承部件的磨损。润滑可以达到尽可能减少摩擦和磨损,同时也起到了冷却、减震、密封等作用。可以说,合理的润滑对轴承性能的提升起着非常大的作用。有很多滚动轴承的润滑方法：脂润滑,油润滑和固体润滑。考虑到回转工作台频繁的

30、启动,工作时间长,温度相对较高。所以油润滑的设计。（3）轴承密封装置轴承密封的设计的目的是分离水、灰尘等杂质,确保润滑剂不会丢失。密封装置可以分为两类,它们是接触、非接触类型。在这个设计中,采用接触式密封中的唇形密封圈。2.10箱体结构设计 2.10.1箱体结构见CAD图纸 2.10.2箱体参数设计主要零件的质量： 工作台：21.05 Kg 涡轮：8.94 Kg 齿轮轴：0.788 Kg大齿轮：3.9 Kg蜗杆轴：4.15 Kg 输出轴：5.7Kg表2-5 回转工作台结构尺寸参数名称参数符号尺寸（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度箱体凸缘厚度箱座底部凸缘厚度20箱座地脚螺钉直径16箱座地脚

31、螺钉数4大齿轮顶圆与内机壁距离10齿轮断面与内机壁距离8箱盖、箱座肋厚6.8轴承端盖外径轴承端盖的凸缘厚度t外箱壁至轴承断面距离L定位销的直径d6.4轴承端盖螺钉直径连接螺栓D2的间距l60参数名称参数符号尺寸（mm）箱盖与箱座连接螺栓的直径轴承旁连接螺栓的直径3 PLC控制系统的设计3.1回转工作台的PLC系统设计思路(如图3所示)设计思路：步进电机是一种将脉冲信号转换成直线位移或角位移的执行元件。步进电机的输出位移量与输入脉冲个数成正比，其速度与单位时间内输入的脉冲数(即脉冲频率)成正比，其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要用可编程控制器控制步进电机输出的指令脉冲的数量

32、、频率及绕组通电的相序，便可控制回转工作台的位移量、速度和方向，且可获得较高的控制精度，从而完成回转工作台的控制功能。3.2回转工作台的PLC控制系统软件设计软件设计是指根据硬件系统结构和工艺要求，使用相应编程语言(梯形图设计)，对实际控制进行程序正反转驱动器编制和调试过程，本控制系统需要完成的212作叙述如下。通过控制脉冲的发生个数来控制步进电动机的的运转角度，实现对回转212作台的运转角度控制；控制脉冲的频率来控制步进电机的速度，实现对回转工作台的速度控制；通过方向控制信号来实现对步进电机正反转的控制，进而实现对回转工作台的正反转控制；回转工作台的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的

33、转速取决于输入的脉冲频率，因此可以根据该工序要求的进给速度，确定其PLC输出的脉冲频率。根据以上分析，设计了控制系统所需的梯形图(如图3-2所示)及程序的调试流程(如图3-3所示)。 3-1 plc控制系统接线图 3-2 部分梯形图 3-3 plc控制系统调试流程图总结PLC回转工作台已经广泛的应用于各类数控机床中，主要是数控铣床、数控磨床和加工中心。随着数控机床的不断更新换代，对数控回转工作台的要求也越来越高。从某方面来说，回转台决定了数控机床的性能。数控回转工作台朝着精度高、稳定性强方向发展。回转工作台有控制系统控制实现了智能化，减少了人为的干预，从而降低了人为误差。本次设计的PLC回转工

34、作台结构较为常见，采用齿轮减速再加蜗轮蜗杆的结构。该结构较为简单，并且精度够，回转台的稳定性强。设计过程中涉及到较多机械类的知识，也有好多自己的知识盲区，趁着此次毕业设计的机会把以前所学的知识温习了一遍，相信会映象更深。同时也查阅了好多参考文献，扩充了自己的知识面。提升了自己的知识运用能力。参考文献 1王为，汪建晓.机械设计（第二版）.M.武汉：华中科技大学出版社,2011.2唐增宝，常建娥.机械设计课程设计.武汉：华中科技大学出版社,2012.3高健，谢红夹具式数控回转工作台的设计J武汉：华中科技大学出版社，2001.4徐灏机械设计手册M北京：机械工业出版社，19915实用数控机床技术手册编

35、委会实用数控机床手册M北京：北京出版社，19936机床设计手册编写组机床设计手册(第二册)M北京：机械工业出版社，1980.致 谢毕业的日子就在眼下，毕业设计也在不知不觉中完成。至今还沉浸在知识的海洋里，充实的生活中。在一个多月的努力，毕业设计完成预期的目标。以前一直以为，毕业设计只是一次对所学的知识的一次纯粹的总结，最多不过是像以前的课程设计，知道参加了这次毕业设计才明白自己的这种想法是错误的。毕业设计是对自己的一次考验，对自己的一种提升。有人说没经历过毕业设计的大学是不完整的，说的很有道理。毕业设计就好比是大学里的画龙点睛之笔，虽然相对大学生活来说这一个月是短暂的，但这也是大学中最重要的一

36、个月之一。在此我要真心感谢我的指导老师周敬东老师。感谢老师在毕业设计过程中给了大量的帮助。感谢帮助过我的同学，感谢这么多的参考文献。感谢老师们在这大学四年来给我们的教育。设计过程中我通过翻阅资料，向老师请教，与同学间相互交流学习等方式，让我受益良多。设计中有汗水，也有喜悦。这次经历让我懂得了将所学知识转化到实际中的方法，对自己工作能力充满信心。我想这次毕业设计的经历是我人生中总要的财富。最后，对答辩组老师百忙之中抽出时间对论文进行评审表示衷心的感谢！附录资料：不需要的可以自行删除 perl函数应用一、进程处理函数1、进程启动函数函数名eval调用语法eval(string)解说将string看

37、作Perl语句执行。正确执行后，系统变量$为空串，如果有错误，$中为错误信息。例子$print = print (hello,worldn);eval ($print);结果输出hello, world函数名system调用语法system(list)解说list中第一个元素为程序名，其余为参数。system启动一个进程运行程序并等待其结束，程序结束后错误代码左移八位成为返回值。例子proglist = (echo, hello,world!);system(proglist);结果输出hello, world!函数名fork调用语法procid = fork();解说创建程序的两个拷贝-父进

38、程和子进程-同时运行。子进程返回零，父进程返回非零值，此值为子程序的进程ID号。例子$retval = fork();if ($retval = 0) # this is the child process exit; # this terminates the child process else # this is the parent process结果输出无函数名pipe调用语法pipe (infile, outfile);解说与fork合用，给父进程和子进程提供通信的方式。送到outfile文件变量的信息可以通过infile文件变量读取。步骤：1、调用pipe2、用fork将程序分成

39、父进程和子进程3、一个进程关掉infile，另一个关掉outfile例子pipe (INPUT, OUTPUT);$retval = fork();if ($retval != 0) # this is the parent process close (INPUT); print (Enter a line of input:n); $line = ; print OUTPUT ($line); else # this is the child process close (OUTPUT); $line = ; print ($line); exit (0);结果输出$programEnte

40、r a line of input:Here is a test lineHere is a test line$函数名exec调用语法exec (list);解说与system类似，区别是启动新进程前结束当前程序。常与fork合用，当fork分成两个进程后，子进程用exec启动另一个程序。例子 结果输出函数名syscall调用语法syscall (list);解说调用系统函数，list第一个元素是系统调用名，其余为参数。如果参数是数字，就转化成C的整型数(type int)。否则传递字符串的指针。详见UNIX的帮助或Perl文档。使用syscall必须包含文件syscall.pl，即：req

41、uire (syscall.ph); 例子结果输出2、进程终止函数函数名Die调用语法die (message);解说终止程序并向STDERR输出错误信息。message可以为字符串或列表。如果最后一个参数不包含换行符，则程序文件名和行号也被输出。例子die (Cannot open input file);结果输出Cannot open input file at myprog line 6.函数名warn调用语法warn (message);解说与die类似，区别是不终止程序。例子warn(Danger! Danger!n);结果输出Danger! Danger!函数名exit调用语法ex

42、it (retcode);解说终止程序并指定返回值。例子exit(2);结果输出无函数名kill调用语法kill (signal, proclist);解说给一组进程发送信号。signal是发送的数字信号，9为杀掉进程。proclist是进程ID列表。详见kill的UNIX帮助。例子结果输出3、进程控制函数函数名sleep调用语法sleep (time);解说将程序暂停一段时间。time是停止的秒数。返回值为实际停止的秒数。例子sleep (5);结果输出无函数名wait调用语法procid = wait();解说暂停程序执行，等待子进程终止。不需要参数，返回值为子进程ID，如果没有子进程，返

43、回-1。例子结果输出函数名waitpid调用语法waitpid (procid, waitflag);解说暂停程序执行，等待特定的子进程终止。procid为等待的进程ID例子$procid = fork();if ($procid = 0) # this is the child process print (this line is printed firstn); exit(0); else # this is the parent process waitpid ($procid, 0); print (this line is printed lastn);结果输出$ programt

44、his line is printed firstthis line is printed last$4、其它控制函数函数名caller调用语法subinfo = caller();解说返回调用者的程序名和行号，用于Perl Debugger。返回值为三元素的列表：1、调用处的包名2、调用者文件名3、调用处的行号例子结果输出函数名chroot调用语法chroot (dir);解说改变程序的根目录，详见chroot帮助。例子结果输出函数名local调用语法local($variable);解说在语句块(由大括号包围的语句集合)中定义局域变量，仅在此语句块中起作用，对其的改变不对块外同名变量造成影

45、响。千万不要在循环中使用，否则每次循环都定义一个新的局域变量！例子结果输出函数名times调用语法timelist = times解说返回该程序及所有子进程消耗的工作时间。返回值为四个浮点数的列表：1、程序耗用的用户时间2、程序耗用的系统时间3、子进程耗用的用户时间4、子进程耗用的系统时间例子结果输出二、数学函数函数名sin调用语法retval = sin (value);解说参数为弧度值。函数名cos调用语法retval = cos (value);解说参数为弧度值。函数名atan2调用语法retval = atan2 (value1, value2);解说运算并返回value1除以valu

46、e2结果的arctan值，单位为弧度，范围在-PIPI。应用例：角度转化成弧度子程序。sub degrees_to_radians local ($degrees) = _; local ($radians);11: $radians = atan2(1,1) * $degrees / 45;函数名sqrt调用语法retval = sqrt (value);解说平方根函数。value为非负数。函数名exp调用语法retval = exp (value);解说返回e的value次方。函数名log调用语法retval = log (value);解说以e为底的自然对数。函数名abs调用语法retv

47、al = abs (value);解说绝对值函数。(Perl 4中没有)函数名rand调用语法retval = rand (num);解说随机数函数，返回0和整数num之间的一个浮点数。函数名srand调用语法srand (value);解说初始化随机数生成器。保证每次调用rand真正随机。三、字符串处理函数函数名index调用语法position = index (string, substring, position);解说返回子串substring在字符串string中的位置，如果不存在则返回-1。参数position是可选项，表示匹配之前跳过的字符数，或者说从该位置开始匹配。函数名ri

48、ndex调用语法position = rindex (string, substring, position);解说与index类似，区别是从右端匹配。函数名length调用语法num = length (string);解说返回字符串长度，或者说含有字符的数目。函数名pos调用语法offset = pos(string);解说返回最后一次模式匹配的位置。函数名substr调用语法substr (expr, skipchars, length)解说抽取字符串（或表达式生成的字符串）expr中的子串，跳过skipchars个字符，或者说从位置skipchars开始抽取子串（第一个字符位置为0），

49、子串长度为length，此参数可忽略，意味着取剩下的全部字符。当此函数出现在等式左边时，expr必须为变量或数组元素，此时其中部分子串被等式右边的值替换。函数名study调用语法study (scalar);解说用一种内部格式提高变量的访问速度，同一时刻只对一个变量起作用。函数名lcuc调用语法retval = lc(string);retval = uc(string);解说将字符串全部转换成小/大写字母。函数名lcfirstucfirst调用语法retval = lcfirst(string);retval = ucfirst(string);解说将第一个字母转换成小/大写。函数名quot

50、ameta调用语法newstring = quotemeta(oldstring);解说将非单词的字母前面加上反斜线()。语句 ： $string = quotemeta($string);等效于：$string = s/(W)/$1/g;常用于模式匹配操作中，确保字符串中没有字符被看作匹配操作符。函数名join调用语法join (joinstr, list);解说把字符串列表(数组)组合成一个长的字符串，在每两个列表元素间插入串joinstr。函数名sprintf调用语法sprintf (string, fields);解说与printf类似，区别是结果不输出到文件，而作为返回值赋给变量。例

51、子$num = 26;$outstr = sprintf(%d = %x hexadecimal or %o octaln,$num, $num, $num);print ($outstr);结果输出26 = 1a hexadecimal or 32 octal四、标量转换函数函数名chop调用语法$lastchar = chop (var);解说var可为变量或数组，当var为变量时，最后一个字符被删除并赋给$lastchar，当var为数组/列表时，所有元素的最后一个字符被删除，最后一个元素的最后一个字母赋给$lastchar。函数名chomp调用语法result = chomp(var)

52、;解说检查字符串或字符串列表中元素的最后一个字符是否为由系统变量$/定义的行分隔符，如果是就删除。返回值为实际删除的字符个数。函数名crypt调用语法result = crypt (original, salt);解说用DES算法加密字符串，original是将要加密的字符串，salt是两个字符的字符串，定义如何改变DES算法，以使更难解码。返回值为加密后的串。函数名hex调用语法decnum = hex (hexnum);解说将十六进制数(字符串形式)转化为十进制数。函数名int调用语法intnum = int (floatnum);解说将浮点数舍去小数部分转化为整型数。函数名oct调用语法

53、decnum = oct (octnum);解说将八进制数(字符串形式)或十六进制数(0 x.形式)转化为十进制数。函数名ord调用语法asciival = ord (char);解说返回单个字符的ASCII值，与PASCAL中同名函数类似。函数名chr调用语法$char = chr (asciival);解说返回ASCII值的相应字符，与PASCAL中同名函数类似。函数名pack调用语法formatstr = pack(packformat, list);解说把一个列表或数组以在实际机器存贮格式或C等编程语言使用的格式转化（包装）到一个简单变量中。参数packformat包含一个或多个格式字

54、符，列表中每个元素对应一个，各格式字符间可用空格或tab隔开，因为pack忽略空格。除了格式a、A和外，重复使用一种格式多次可在其后加个整数，如： $twoints = pack (i2, 103, 241);把同一格式应用于所有的元素则加个*号，如： $manyints = pack (i*, 14, 26, 11, 83);对于a和A而言，其后的整数表示要创建的字符串长度，重复方法如下： $strings = pack (a6 x 2, test1, test2);格式的情况比较特殊，其后必须加个整数，该数表示字符串必须的长度，如果长度不够，则用空字符(null)补足，如： $output

55、 = pack (a 6 a, test, test2);pack函数最常见的用途是创建可与C程序交互的数据，例如C语言中字符串均以空字符(null)结尾，创建这样的数据可以这样做： $Cstring = pack (ax, $mystring);下表是一些格式字符与C中数据类型的等价关系：字符 等价C数据类型CcharddoubleffloatiintIunsigned int (or unsigned)llongLunsigned longsshortSunsigned short完整的格式字符见下表。 格式字符 描述a用空字符(null)补足的字符串A用空格补足的字符串b位串，低位在前B

56、位串，高位在前c带符号字符（通常-128127）C无符号字符（通常8位）d双精度浮点数f单精度浮点数h十六进制数串，低位在前H十六进制数串，高位在前i带符号整数I无符号整数l带符号长整数L无符号长整数n网络序短整数N网络序长整数p字符串指针s带符号短整数S无符号短整数u转化成uuencode格式vVAX序短整数VVAX序长整数x一个空字节X回退一个字节以空字节(null)填充函数名unpack调用语法list = unpack (packformat, formatstr);解说unpack与pack功能相反，将以机器格式存贮的值转化成Perl中值的列表。其格式字符与pack基本相同（即上表）

57、，不同的有：A格式将机器格式字符串转化为Perl字符串并去掉尾部所有空格或空字符；x为跳过一个字节；为跳过一些字节到指定的位置，如4为跳过4个字节。下面看一个和X合同的例子： $longrightint = unpack (* X4 L, $packstring);此语句将最后四个字节看作无符号长整数进行转化。下面看一个对uuencode文件解码的例子：1 : #!/usr/local/bin/perl2 : 3 : open (CODEDFILE, /u/janedoe/codefile) |4 : die (Cant open input file);5 : open (OUTFILE,

58、outfile) |6 : die (Cant open output file);7 : while ($line = ) 8 : $decoded = unpack(u, $line);9 : print OUTFILE ($decoded);10: 11: close (OUTFILE);12: close (CODEDFILE); 当将pack和unpack用于uuencode时，要记住，虽然它们与UNIX中的uuencode、uudecode工具算法相同，但并不提供首行和末行，如果想用uudecode对由pack的输出创建的文件进行解码，必须也把首行和末行输出（详见UNIX中uuen

59、code帮助）。函数名vec调用语法retval = vec (vector, index, bits);解说顾名思义，vec即矢量(vector)函数，它把简单变量vector的值看作多块(维)数据，每块含一定数目的位，合起来即一个矢量数据。每次的调用访问其中一块数据，可以读取，也可以写入。参数index就象数组下标一样，提出访问哪一块，0为第一块，依次类推，要注意的是访问次序是从右到左的，即第一块在最右边。参数bits指定每块中的位数，可以为1,2,4,8,16或32。例子1 : #!/usr/local/bin/perl2 : 3 : $vector = pack (B*, 110100

60、11);4 : $val1 = vec ($vector, 0, 4);5 : $val2 = vec ($vector, 1, 4);6 : print (high-to-low order values: $val1 and $val2n);7 : $vector = pack (b*, 11010011);8 : $val1 = vec ($vector, 0, 4);9 : $val2 = vec ($vector, 1, 4);10: print (low-to-high order values: $val1 and $val2n); 结果high-to-low order val