畢業(yè)論文---便攜式三坐標測量機翻轉測臺設計與研發(fā)

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文檔簡介

1、　　摘要　　隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，對測量技術的要求也越來越高。為了滿足不同要求的測量技術本文提出了翻轉測臺式三坐標測量機的設計。本論文主要闡述了便攜式三坐標測量機轉臺的設計過程。主要內容包括轉臺傳動系的設計和轉臺的控制。其中傳動系的設計包括電機的選擇、齒輪的設計、傳動軸的設計、聯(lián)軸器、軸承設計及校核等；控制過程包括電機的控制、測臺定位控

2、制以及測臺水平位置的調節(jié)控制。　　本論文還闡述了在CAD/CAE/CAM中圖形變換的基本原理，為三坐標測量機物體旋轉測量提供了理論基礎。論文在設計過程中還包括了翻轉測臺夾具等附屬部件的設計。　　關鍵詞：便攜式三坐標測量機，翻轉測臺，設計，控制　　Abstract</p&

3、gt;　　With the continuous development of industrial technology, there are increasingly high requirements of the measuring technology. To meet the different requirements of the measurement technique, this paper

4、proposes the design of Flip test desktop CMM. The thesis chiefly expounds the design of the turntable of portable coordinate measuring machine. The main contents include the control of turntable and the design of the pow

5、er train of turntable. For one thing, the design of the power train consists　　Key words: Portable Coordinate Measuring Machine, Flip Test Platform, Design, Control　　目錄

6、　　前言1　　1緒論2　　1.1引言2　　1.2 國內外三坐標測量機研究現(xiàn)狀2　　1.

7、3 本課題研究目的3　　1.4 本課題研究主要內容3　　1.5 本章小結4　　2 三坐標測量機圖形變換5　　2.1 二維圖形的幾何變換5　　2.1.1基本原理5　　2.1.2

8、平移變換7　　2.1.3 旋轉變換8　　2.2 三維圖形幾何變換9　　2.2.1 三維平移變換9　　2.2.2 三維旋轉變換9　　2.2.3 三坐標測量機上被測物體坐標的變換10

9、;　　2.3 本章小結12　　3 轉臺驅動系統(tǒng)的設計13　　3.1 電機的選擇13　　3.2 齒輪組的設計14　　3.2.1 齒輪材料及各參數(shù)的選擇和計算14　　3.2.2 齒輪的校核15<

10、;p>　　3.3 聯(lián)軸器設計16　　3.4 傳動軸的設計17　　3.6 測臺夾具的設計18　　3.6 本章小結19　　4 控制、調節(jié)裝置的設計20　　4.1 電機的控制20

11、;　　4.2翻轉測臺鎖止控制25　　4.3水平位置的調節(jié)26　　4.4 本章小結27　　結論28　　致謝29　　參考文獻

12、30　　前言　　隨著科學技術的發(fā)展，三維測量工具廣泛運用到現(xiàn)代工業(yè)中，其中三坐標測量機占主導作用。但是隨著技術的不斷提高，對三坐標測量機的要求也不斷提高。例如對于一些零件需要進行底部某些特殊特的征體打點測量，而傳統(tǒng)的三坐標測量機在進行一次定位后就不能對底部這些特殊的特征體進行測量打點。所以為了能

13、實現(xiàn)對被測物體底部局部特征體進行測量而又不改變原來定位的基礎上，本論文中設計開發(fā)了這種旋轉式可翻轉平臺。本文中所設計的三坐標測量機翻轉平臺可實現(xiàn)繞Y軸進行360度旋轉。另外現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展對測量環(huán)境的要求也不斷提高，例如在汽車維修廠對一些汽車零部件如果用傳統(tǒng)實驗室的三坐標測量機進行測量會浪費大量的時間，而本設計提出的便攜式三坐標測量機可以用車載現(xiàn)場測量，同時也能滿足對上述特殊部件的測量。　　本

14、文通過理論分析后建立出了便攜式三坐標測量機翻轉測臺的結構模型并通過三維制圖軟件UG建立便攜式三坐標測量機的簡易模型；通過計算、校核設計出系統(tǒng)傳動機構所需要的齒輪、傳動軸、聯(lián)軸器等，并通過機械、電機手冊選出所需要的電機及軸承等其他零部件；通過控制電機實現(xiàn)轉臺的旋轉，在電機斷電時通過電磁制動器對轉軸鎖止實現(xiàn)轉臺的定位，另外本文在控制過程中還闡述了儀器水平位置的調節(jié)。　　由于作者水平有限，論文中難免有

15、不少缺點和不足之處，懇請老師和廣大讀者批評指正。　　1緒論　　1.1引言　　隨著CAD/ CAM技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品，特別是具有復雜外形即具有空間自由曲面的機械零部件(如汽車、飛機、發(fā)動機的零部件、塑料成形模具等)的線圖構思、線圖輸人和數(shù)

16、據(jù)準備，成為影響CAI性能和效率的最突出的問題，同時也成為CAM, CNC數(shù)控機床編程中難度最大、用時最多的問題。隨著坐標測量機(CMM)技術的不斷成熟和CIM集成技術的發(fā)展，人們開始認識到通過CMM對產(chǎn)品物理模型的點位檢測，可以解決零部件的線圖輸人和數(shù)據(jù)準備等問題，并在汽車外形設計和模型設計等方面進行了初步嘗試。　　目前在實驗室或計量室中廣泛使用的CMM是一種集機械、光學、電子、數(shù)控技術和計算

17、機技術為一體的大型精密智能化儀器，可對各種形狀復雜的零部件進行幾何參數(shù)測量，尤其是近年來隨著CAD/CAM技術在制造業(yè)中的廣泛應用，CMM在提高產(chǎn)品質量、縮短生產(chǎn)周期及新產(chǎn)品開發(fā)中起到了重要的保證作用。成為現(xiàn)代工業(yè)檢則、質量控制和制造技術中不可缺少的重要儀器。　　1.2 國內外三坐標測量機研究現(xiàn)狀[1]　　世界上第一臺測量機是在1959年由英國制造的?，F(xiàn)

18、在，國內外使用已經(jīng)相當普遍。根據(jù)國際專業(yè)咨詢咨詢公司統(tǒng)計，三坐標測量機的銷售增長率在7% - 25%左右。發(fā)達國家擁有量較高，但增長率逐年下降，大約為7%一10%;發(fā)展中國家擁有量較低，但增長率不斷提高，大約為15%-25%。目前，國內外三坐標測量機正迅速發(fā)展，世界上生產(chǎn)測量機的廠商己超過50家，品種規(guī)格也己達300種以上。　?。?）國外概況國外三坐標測量機（CMM）生產(chǎn)廠家較多，系列品種也較

19、多，大多都具有劃線功能。著名的國外生產(chǎn)廠家有德國的蔡司（Zeiss）和萊茨（Leitz）、意大利的DEA、美國的布朗-夏普（Brown&Sharpe）日本的三豐（Mitutoyo）等公司。　　（2）國內概況我國自20世紀70年代開始引進、研制三坐標測量機以來，也有了很大發(fā)展。國內引進較多的是Zeiss、 Brown& Sharpe、Leitz、DEA等公司的產(chǎn)品。而國內的生產(chǎn)單

20、位也己經(jīng)有了很大的發(fā)展，主要的生產(chǎn)廠家有中國航空精密機械研究所、青島前哨英柯發(fā)測量設備有限公司、上海機床廠、北京機床研究所、哈爾濱量具刀具廠、昆明機床廠和新天光儀器廠等?，F(xiàn)在，我國具有年產(chǎn)幾百臺各種型號三坐標測量機的能力。　　國內三坐標測量機近十年來發(fā)展也較快，但同國外相比還有一定差距，主要有以下幾方面：系列品種較少；新產(chǎn)品的開發(fā)周期長，主要是由于元件和材料配套較難，機加工周期長等原因；產(chǎn)品的穩(wěn)

21、定性較差，特別是電控系統(tǒng)，可靠性較差，故障率較高，壽命相對低，此外軟件功能相對少此，特別是專用軟件更少，與計算機工作站和數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)問題，僅有極少數(shù)測量機剛剛起步，多數(shù)機器還沒開始這項工作，有待進一步開發(fā)研究。　　1.3 本課題研究目的　　現(xiàn)有的三坐標測量機雖然具有測量精度高、使用安全可靠等優(yōu)點，但同時也存在造價昂貴、體積龐大、對工作環(huán)境條件要求嚴格、對

22、于一些具有特殊整體的零部件在一次裝夾定位后不便于測量等缺點。因此，必須開發(fā)一種小型、實用化的三坐標測量機。　　本文提出的三坐標測量機翻轉測臺（見圖1-1），具有結構簡單、可以實現(xiàn)被測物體繞平行于Y軸的轉軸實現(xiàn)360度旋轉。因此，在要求精度不算高的前提下，可以有效的解決上面提出的問題。　　圖1-1 測臺翻轉式三坐標測量機簡圖<

23、p>　　Fig.1.1 Test platform flip-type coordinate measuring machine diagram　　1.4 本課題研究主要內容　　本文主要研究便攜式三坐標測量機翻轉測臺，通過電動機、齒輪、傳動軸等實現(xiàn)測臺的旋轉。本文內容主要包括電機型號的選擇、齒輪設計與計算、軸的選擇及校核、電機的控制、轉臺的定位、水

24、平位置調節(jié)及轉臺附屬件的設計等內容。　　1.5 本章小結　　本章是在廣泛收集、閱讀、比較、分析國內外三坐標測量機發(fā)展與研究的資料，充分了解國內外在該領域研究狀況和發(fā)展趨勢的基礎上，結合實際，提出了“三坐標測量機翻轉測臺的設計與研發(fā)”的研究課題，并介紹了改課題研究目的與意義，以及研究的主要內容。

25、　　2 三坐標測量機圖形變換　　對于一個繪圖系統(tǒng)來說，不僅能用圖形基本元素的集合構成復雜的二維靜態(tài)圖形，而且可以通過三維的幾何體定義來定義零件的空間模型，還可以令該模型圍繞某一指定的軸旋轉，以利于從某一最有利的角度去觀察它，對它進行修改。軟件的這些功能是基于圖形變換原理實現(xiàn)的，所以圖形變換是計算機圖形學中的主要內容，它包括圖形的比例縮放、錯切、旋轉、平移、投影與透視等[2]。&

26、lt;/p>　　2.1 二維圖形的幾何變換　　2.1.1基本原理　　在二維平面中，任何一個圖形都可以認為是點之間的連線構成的。對于一個圖形作幾何變換，實際上就是對一些列點進行變換。圖2-1中，要實現(xiàn)abcd的變換，只需分別求出四邊形新頂點坐標即可，然后將四個頂點依次連接，即得到變換后的圖形

27、[2]。　　圖2-1 圖形變換　　Fig.2-1 Graphics Transformation　?。?）點的表示在二維平面內，一個點通常用它的兩個坐標（X,Y）來表示，寫成矩陣形式為[X Y]。同樣，在三維空間內，也是用一個向量[X Y Z]來標定一個點在空間的位置，對

28、點的位置變換，通常采用矩陣運算來實現(xiàn)[2]。　　表示點的矩陣通常被成為點的位置向量。以下將采用向量表示一個點。如三角形的三個頂點坐標A（X1 ,Y1),B(X2 ,Y2),C(X3 ,Y3),用矩陣表示則記為　　(2) 變換矩陣若[A]、[B]和[T]都是矩陣，且[A][T]=[B]，這種一個矩陣[A]對另一個矩陣[T]施行乘法運算而得出一個新矩陣[

29、B]算法，可被用來完成坐標或一組點的幾何變換。這里的[T]被成為變換矩陣[2]。　　如二維線性變換的一般形式寫成如下代數(shù)形式。　?。?.1）（　　為了利用矩陣進行運算，需將向量[X Y]改寫成[X Y 1]，則上式為　　[ ]=[X Y 1]

30、（2.2）　　在笛卡爾坐標系內，二維向量[X Y]是位于h=0平面上的點，而三維向量[X Y 1]的幾何意義是相當于點[X Y]落在h=1的平面上(見圖2-2)。對于圖形來說，沒有實質性的差別，但會給矩陣運算的實現(xiàn)提供可行性和方便性。在二維圖形處理中，齊次坐標法解決了平移的問題，在三維圖形處理中解決了平移和透視問題[2]。&l

31、t;p>　　圖2-2齊次坐標變換幾何意義　　Fig.2-2 Geometric meaning of the coordinate transformation　　這種用三維向量表示二維向量，擴大來說，用n+1維空間的向量表達n維空間的向量的方法，稱為齊次坐標法。齊次坐標法的定義是：若h0，則三元組[X,Y,h]是二維空間中點[X/h,Y/h]的齊

32、次坐標。如令h=1，則可用三維點[X Y 1]表示二維點[X Y]。　　采用齊次坐標法后，可以把二維線性變換寫成如下形式[2]。　　[ 1]=[X Y 1] （2.3）　　上式中的[T]=為一個二維線性變換矩陣。　　由此可以寫

33、出二維變換矩陣的一般形式　　[T]= （2.4）　　從變換功能上可把[T]分為四個子矩陣，其中[T]=是對圖形進行縮放、旋轉、對稱、錯切等變換，[m n]是對圖形進行平移變換；對圖形進行投影變換，當p、q為零時為平行投影，當p、q不等于零時為中心投影；[s]是對整體圖形作伸縮變換。</p&g

34、t;　　從上面分析可見新點的位置取次于變換矩陣中變量值，只要適當選取變換矩陣中的元素值，就能實現(xiàn)所要求的二維變換[2]。　　2.1.2 平移變換　　平移變換指的是將平面上任意坐標沿X方向移動m，沿Y方向移動n，如圖2-3所示。　　圖2-3 平移變換<

35、;/p>　　Fig.2-3 Translation transformation　　平移變換用矩陣乘法表示為　　[ 1]=[X Y 1] （2.5）　　2.1.3 旋轉變換　　旋轉變換就是將平面上任意坐標繞原點旋轉

36、角，一般規(guī)定逆時針方向為正，順時針為負，從圖2-4可以推出其變換矩陣[2]。　　圖2-4旋轉變換　　Fig.2.4 Rotation transformation　　用矩陣運算表示為<b&g

37、t;　?。?.6）　　[ ]=[X Y] （2.7）　　因此旋轉變換矩陣　　[T]= （2.8）　　采用齊次坐標法，則旋轉矩陣

38、[T]為　　[T]= （2.9）　　2.2 三維圖形幾何變換　　三維圖形的變換是二維圖形幾何變換的簡單擴展，變換的基本原理是把原齊次坐標點[X Y Z 1]變換成新的齊次坐標點[ 1]，因此，三維空間里的點的變換可寫為　　[

39、 1]= [X Y Z 1][M] （2.10）　　其中[M]是一個矩陣，即　　[M]= （2.11）　　方陣[M]可分為四部分，其中[T]=產(chǎn)生比例、對稱、錯切和旋轉變換；左下角的[l m n]產(chǎn)生平移變換；右上角的產(chǎn)生透視變換；右

40、下角[s]產(chǎn)生完全比例變換。　　2.2.1 三維平移變換　　將坐標（X,Y,Z）平移到一個新點（）的變換公式為　　[ ]=[X Y Z 1]=[X+l Y+m Z+n 1] （2.12）　　其中，l、m、n分別是在X、Y、Z方向上平移分量。&

41、lt;p>　　2.2.2 三維旋轉變換　　三維圖形旋轉變換比二維圖形旋轉變換要復雜些，但是二維變換的基本方法仍然適用，并作為三維旋轉變換的基礎。因為任何三維變換都可以看成是由幾個二維旋轉變換組合而成。最簡便的方法是將一個三維旋轉變化視為三個二維旋轉變換，分別取X，Y，Z為旋轉軸。而對每一個二維旋轉變換可采用前述方法處理，如圖2-5所示。最后將他們組合起來，可得到總的三維旋轉變換假定在右手坐

42、標系中，物體旋轉方向為右手螺旋方向，即從該軸向原點看，是逆時針方向[2]。　　圖2-5 三維圖形旋轉變換　　Fig.2-5 3D Rotation transformation　?。?）繞X軸正向旋轉度　　[ ]=[X Y Z 1] （2.13）</p

43、>　　（2）繞Y軸正向旋轉度如圖2-3所示的ZOX平面內繞Y軸逆時針旋轉度，則在右手坐標系下相當于ZOX平面繞Y軸轉角，因而得到下式。　　[ ]=[X Y Z 1] （2.14）　　繞Z軸旋轉度　　[ ]=[X Y Z 1]

44、（2.15）　　2.2.3 三坐標測量機上被測物體坐標的變換　　假設被測工件時一個長方體，長、寬、高分別為300mm、200mm、180mm。在該工件上表面中心有一個直徑為80mm的孔，該孔的中心在三坐標測量機測臺上未旋轉前的坐標為（475，-415，670）如圖2-6所示。　　圖2-6 工件旋轉

45、前時坐標示意圖　　Fig.2.6 When rotating the workpiece coordinate diagram before　　工件在傳動系統(tǒng)驅動下繞與Y軸平行的轉軸旋轉90度，旋轉后如圖2-7所示。　　2-7 工件旋轉后坐標示意圖　　Fig.2-7 Af

46、ter work piece revolving, coordinate schematic drawing 　　工件是繞平行于Y軸的轉軸旋轉，相當于工件先做平移，再做旋轉變換。轉軸上的點平行Y軸移動為X=500mm，Z=390mm。所以變換后點的坐標為：　　[ ]=[X Y Z 1][][]　　[ ]=[

47、475 -415 670 1] 　　=[220 -415 390 1]　　所以被測點的坐標旋轉后為（220 -415 390 ）,通過UG中點的測量測得旋轉后點的坐標與計算點的坐標相同，故上述理論成立。　　2.3 本章小結 　　本章主

48、要介紹了便攜式三坐標測量機轉臺圖形的變換理論基礎，包括二維圖形平移、旋轉及三維圖形的平移、旋轉。本章所涉及的內容是上述變換的基本原理及數(shù)學公式，并通過實例說明了在三坐標翻轉測臺上被測物體點坐標的變換求法。　　3 轉臺驅動系統(tǒng)的設計　　本文所提出的三坐標測量機的翻轉測臺驅動系統(tǒng)是由電機、齒輪、傳動軸等組成。其工作原理為：直流扭矩電機輸出轉矩，經(jīng)齒輪傳動系統(tǒng)

49、減速增扭，經(jīng)傳動軸帶動測臺旋轉。其工作原理見圖如圖3-1所示。　　圖 3-1驅動系統(tǒng)工作原理簡圖　　Fig.3-1 Diagram of drive system works　　3.1 電機的選擇[5]　　為了能實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的設計與計算，假設傳動系統(tǒng)已知量如表3-1所示。

50、　　表3-1傳動系統(tǒng)已知量　　Tab.3-1 Transmission of known volume　　所以，由已知可知要保證被測工件翻轉所需要的最大扭矩為：　　T3=mga/2==100Nm （3.1）

51、;　　假設傳動軸和滾動軸承的傳動效率η=0.9則經(jīng)過大齒輪減速增扭后所傳遞的最大扭矩為　　T2=T3/η=100/0.9 =112 Nm （3.2）　　由定義知齒輪組中大齒輪半徑r2=100mm,齒輪傳動比i=3.5　　i=r2/r1=3.5

52、（3.3） 　　r1=r2/i=100/3.5=28.57mm （3.4）　　取r1=30mm。　　兩齒輪嚙合時接觸點的切向力相等，故：

53、;　　Ft1=Ft2=T2/r2=112/0.1=1120N （3.5）　　由此計算出電機輸出扭矩經(jīng)聯(lián)軸器傳遞給小齒輪的最大扭矩為　　T1=Ft1r1=1120×0.03=33.6 Nm （3.6）　　取聯(lián)軸器傳遞效率η=0

54、.9則電機輸出效率　　T=T1/η=33.6/0.9=37.3 Nm （3.7）　　所以我們所選的電機輸出扭矩應該大于37.3 Nm　　由電機手冊查的電機型號為:直流扭矩電機SYL-400其參數(shù)見表3-2　　表3-2直流扭矩電機S

55、YL-400主要參數(shù)　　Tab.3-2 DC torque motor SYL-400 main parameters　　由手冊所提供的參數(shù)可得該電機輸出的扭矩　　T=9549Pm/n=9549×0.3/50=57.294 Nm （3.8）<p&g

56、t;　　所選電機滿足上述要求。　　3.2 齒輪組的設計　　3.2.1 齒輪材料及各參數(shù)的選擇和計算[4]　?。?）材料選擇：選擇小齒輪材料為40Cr（調制），硬度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調制），硬度為240HBS。　?。?）齒輪參數(shù)計算：為提高傳動平穩(wěn)性，減小

57、沖擊振動，小齒輪齒數(shù)z1=20.　　z2=iz1=3.5×20=70 （3.9） 　　m=d1/z1=60/20=3mm （3.10）&

58、lt;/p>　　GB1365-88規(guī)定，標準直齒輪齒頂高系數(shù)ha＊頂隙系數(shù)c＊，標準值為ha＊=1、c＊=0.25，壓力角=20度。　　故齒輪各主要參數(shù)計算如下：　　齒頂圓直徑： 　　==60+2×3×1=66mm

59、（3.11） 　　=200+2×3×1=206mm （3.12）　　齒根圓直徑：　　=60-2×(1+0.25)×3=52.5mm

60、 . （3.13）　　=200-2×(1+0.25)×3=192.5mm （3.14）　　基圓直徑：　　==60=56.38mm （3.15）　　==200=

61、187.93mm （3.16）　　齒距：　　p=m=3.14×3=9.42mm （3.17）　　齒厚：<p

62、>　　s=p/2=9.42/2=4.71mm （3.18）　　因為該傳動系統(tǒng)傳動平穩(wěn)轉速較低，所以由手冊查的齒輪的齒寬系數(shù)=0.2。所以齒輪寬度為：　　B1=d1=0.2×60=12mm （3.19）

63、　　B2=d2=0.2×200=40mm （3.20）　　考慮到齒輪所承受的強度，故取B1=20mm，B2=40mm。設計齒輪見圖3-2　　圖3-2 齒輪示意圖　　Fig.3-2 Gear diagram&

64、lt;p>　　3.2.2 齒輪的校核[3]　　（1）齒面接觸強度的校核：齒面接觸強度校核的基本計算公式：　　=2.5[] （3.21）　　[]= （3.22）&

65、lt;p>　　由機械設計手冊查的接觸疲勞壽命系數(shù)=0.9,=0.95；彈性影響系數(shù)Z1=189.8；小齒輪接觸疲勞強度極限=600Mpa，大齒輪接觸疲勞強度極限=550Mpa；安全系數(shù)S=1。　　[]1==0.9×700=630Mpa （3.23）　　由機械設計手冊查的使用系數(shù)=1、動載系數(shù)=1.05、齒間

66、載荷分配系數(shù)對于直齒輪=1、=1.1212、=1.16。　　K==1×1.O5×1×1.1212=1.2 （3.24）　　==2.5×189.8×=569.4Mpa （3.25）　　≤[]1，符合接觸強度要求。

67、　　按道理應分別對大小齒輪節(jié)點與單對齒輪的最低點處進行接觸強度計算。但按單對齒輪的最低點計算接觸應力比較復雜，并且當小齒輪齒數(shù)Z1≥20時，按單對齒嚙合的最低點所得的接觸應力與按節(jié)點嚙合計算得的接觸應力極為相似。為了計算方便，通常即以節(jié)點嚙合為代表進行齒面接觸強度計算。故以上只選用小齒輪參數(shù)對節(jié)點進行接觸強度校核。　?。?）齒輪彎曲應力的校核：<

68、p>　　齒輪彎曲應力計算公式：　　（3.26）　　[]= （3.27）　　由機械手冊查的齒形系數(shù)=2.8、應力校正系數(shù)=1.55.　　==（）Mpa=98.67Mpa

69、（3.28）　　由手冊查的小齒輪疲勞強度極限=500Mpa，彎曲疲勞壽命系數(shù)0.85，疲勞安全系數(shù)S=1.4。　　[]1===303.57Mpa （3.29）　　≤[]1 符合彎曲強度要求。　　3.3 聯(lián)軸器設計[4]

70、　?。?）類型選擇　　因為該系統(tǒng)傳遞載荷較小、沖擊較小，故選用凸緣剛性聯(lián)軸器即可。　?。?）載荷計算　　公稱轉矩　　=9549Pm/n=95

71、49×0.3/50=57.294 Nm （3.30）　　由機械手冊查的工作情況系數(shù)=1.3，所以計算聯(lián)軸器所傳遞的轉矩為： =74.4822 Nm （3.31）　?。?）型號選擇<

72、;p>　　從機械手冊查的LY7型凸緣聯(lián)軸器的許用轉矩為160 Nm，該型號聯(lián)軸器主要參數(shù)見表3-3。　　表3-3 LY7 聯(lián)軸器的主要參數(shù)　　Tab.3-3 LY7 main parameters of the coupling　　3.4 傳動軸的設計[3]　?。?

73、）初步確定軸的最小軸徑　　取每級齒輪傳動效率（包括聯(lián)軸器在內）=0.9，選取軸的材料為45鋼，調制處理，由手冊查的=112。故軸的最小軸徑為：　　==29.8386mm （3.32）　?。?）擬定軸上零件裝配方案　　本系統(tǒng)裝配方案選用如圖3-

74、3所示的裝配方案。　　3-3 傳動軸的裝配方案　　Fig.3-3 Shaft assembly program　?。?）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段軸徑和長度　　小齒輪的傳動軸如圖3-4所示　　圖3-4 小齒輪軸示意圖</

75、p>　　Fig.3-4 Fig.3-5 Schematic diagram of small gear shaft　　為了滿足強度要求取軸的最小直徑d1=30mm，安裝齒輪處的直徑d2=35mm、L=20mm。　　大齒輪的傳動軸如圖3-5所示　　圖3-5 大齒輪軸示意圖</p&g

76、t;　　Fig.3-5 Schematic diagram of large gear shaft　　同樣考慮齒輪軸的強度要求取大齒輪走的最小軸經(jīng)d1=40mm，安裝齒輪處直徑d2=50mm、L=40mm，在安裝軸承處制作一個軸肩。　　3.6 測臺夾具的設計[6]　　為了保證被測物體在測臺上

77、不移動應該在測臺上添加一些裝夾具。根據(jù)前面測臺的設計，設計的部分裝夾具如下圖3-6所示　　彈性壓板滑動支撐塊夾具緊固螺釘　　3-6 測臺夾具示意圖　　Fig.3-6 Test fixture schematic Taiw

78、an　　3.6 本章小結　　本章主要是對翻轉測臺傳動系統(tǒng)各個部件的設計，主要包括電機的選擇、齒輪的設計與校核、傳動軸的設計、聯(lián)軸器的設計以及軸承設計等。以上設計是通過查閱《機械手冊》、《機械設計》等參考書籍經(jīng)過精確計算和校核后提出的對該傳動系統(tǒng)的設計過程。本章還在最后列出了幾種測臺常用的裝夾具。

79、　　4 控制、調節(jié)裝置的設計　　4.1 電機的控制[6]　　在日常生產(chǎn)工作，以電機來拖動生產(chǎn)機械的拖動方式稱為電力拖動，電力拖動主要由電動機、傳動機構、控制設備等三個基本環(huán)節(jié)組成。它們之間的關系如圖4-1所示　　圖4-1電力拖動基本組成部分的關系　　F

80、ig.4-1 Drag the basic components of the power relationship between　　在上述電力拖動中其核心部分是控制設備，在本文中為了實現(xiàn)測臺在360度內旋轉和物體各個面得測量，其電力拖動的控制部分要實現(xiàn)以下功能：電機正反轉、在轉臺轉到一定角度時電機停止和維持額定轉速旋轉。以下便是電機實現(xiàn)上述功能的程序。

81、;　　#include <hidef.h> /* common defines and macros */　　#include <mc9s12dg128.h> /* derivative information */　　#pragma LINK_INFO DERIVATIVE "mc9s12dg128b

82、"　　#include "main_asm.h" /* interface to the assembly module */　　#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED　　#define MCCNTD 700 //檢測控制時間（可調）<

83、;/p>　　unsigned char data[1];　　unsigned int locality,locality0,locality90,locality180,locality270,locality360;　　unsigned int locality0set,locality90set,locality180se

84、t,locality270set,locality360set;　　//***************定時器******************// 　　void interrupt 26 __SET_Vtimmdcu_VECTOR__ (void) 　　{ <

85、;/p>　　DisableInterrupts;　　MCCTL_MCZI=0; //disable moduluse interrupt　　ATD0CTL3=0x08; //AD中斷使能 　　ATD0CTL5_MULT=0; 　　ATD

86、0CTL5_CC =0; 　　ATD0CTL5_CB =0;　　ATD0CTL5_CA =0; 　　ATD0CTL2_ADPU=1; 　　}　　//***************實時位置檢

87、測******************// 　　void interrupt 22 __SET_Vatd0_VECTOR__ (void) 　　{DisableInterrupts;　　ATD0CTL2_ADPU=0; 　　data[0]=ATD0DR0L; &

88、lt;/p>　　MCCNT=MCCNTD; MCCTL_MCZI=1;　　locality =data[0];　　EnableInterrupts;　　}　　//***************位置檢測***

89、***************// 　　void localitytest()　　{ 　　if(PORTA_BIT0==1) 　　{　　locality

90、0=1;　　}　　if(PORTA_BIT1==1) 　　{　　locality90=1;　　}

91、　　if(PORTA_BIT2==1) 　　{　　locality180=1;　　}　　if(PORTA_BIT3==1) <

92、b>　　{　　locality270=1;　　}　　if(PORTA_BIT4==1) 　　{　　locality360=1;&

93、lt;/p>　　}　　}　　//***************位置控制******************//　　void localitycontrol()<b

94、>　　{ 　　if(locality0==1) 　　{ 　　if(locality<locality0set) // motor retrograde 　　{ PWMDTY01=2000;<

95、;/p>　　PWMDTY23=0 ;　　if(locality==locality0set)　　{ 　　PWMDTY01=0;　　PWMDTY23=0 ; //stop the motor</p

96、>　　}　　} 　　if(locality>locality0set) // motor prograde. 　　{ PWMDTY01=0;　　PWMDTY2

97、3=2000 ;　　if(locality==locality90set)　　{ 　　PWMDTY01=0;　　PWMDTY23=0 ; //stop the motor

98、;　　}　　} 　　}　　if(locality90==1) 　　{ 　　if(locali

99、ty<locality90set) // motor prograde.　　{ PWMDTY01=0;　　PWMDTY23=2000 ;　　if(locality==locality90set)　　{

100、　　PWMDTY01=0;　　PWMDTY23=0 ; //stop the motor　　}　　} 　　if(locality>locality90set) //

101、motor retrograde 　　{ PWMDTY01=2000;　　PWMDTY23=0 ;　　if(locality==locality90set)　　{ 　　PWMDTY01=

102、0;　　PWMDTY23=0 ; //stop the motor　　}　　} 　　}　　if(locality

103、180==1) 　　{　　if(locality<locality180set) // motor prograde　　{ PWMDTY01=2000; 　　PWMDTY23=0 ;

104、　　if(locality==locality180set)　　{ 　　PWMDTY01=0;　　PWMDTY23=0 ; //stop the motor　　}&l

105、t;p>　　}　　if(locality>locality180set) // motor retrograde　　{ PWMDTY01=0; 　　#include <hidef.h> /* common defines and macr

106、os */　　#include <mc9s12dg128.h> /* derivative information */　　#pragma LINK_INFO DERIVATIVE "mc9s12dg128b"　　#include "main_asm.h"

107、; /* interface to the assembly module */　　#pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED　　#define MCCNTD 700 //檢測控制時間（可任意調）　　localitytest(); //<p

108、>　　localitycontrol(); //　　#define uchar unsigned char //字符宏定義　　#define uint unsigned int //整型宏定義　　uchar data[1];　　uint code table[]=&

109、lt;/p>　　{locality,locality0,locality90,　　locality180,locality270,locality360};　　uint code table[]=　　{locality0set,locality90set,<

110、;p>　　locality180set,locality270set,locality360set};　　void main(void) //無反數(shù)值主函數(shù)　　{ 　　asm_main(); // 調用裝配函數(shù) 　　//**

111、*******************端口初始**********************************// 　　DDRA=0x00; //方向寄存器方向為輸入　　DDRB=0x00;　　PORTA=0x00;　　PORTB=0x00;

112、　　PWMCTL_CON45 =1;//45口合成選擇　　PWMPRCLK=0x00; //AB口時鐘比例選擇0　　PWMCLK_PCLK5=1;　　PWMCAE=0; //左對齊的輸出模式　　PWMSCLA=24; //模前置分頻

113、器時鐘設置 SA=clocka/(2*pwmscla)　　PWMPOL_PPOL5=1; //使5口先輸出高電平　　PWMPER45=5000; // 設置45的周期　　PWME_PWME5=1; // 45口使初始化 　　ATD0CTL3=0x08;

114、 // 序列是1　　ATD0CTL5=0; //從0頻道開始　　ATD0CTL4=0x85; //模數(shù)轉換頻率2MHz,選用8位的A/D　　ATD0CTL5_MULT=8; //使用模塊單通道 　　ATD0CTL5_DJM=1

115、; //right justify data in the result registers 　　ATD0CTL5_SCAN =0;//single conversion sequences　　ATD0CTL2_AFFC =1;//AD0 fast flag clear all

116、;　　ATD0CTL2_ASCIE =1; //AD0 interrupt enable　　TSCR1_TFFCA=1; //flag fast clear　　MCCTL=2; //分頻1/8 　　MCCTL_MCEN=1;　　MCCTL_MCZI=1; <

117、/p>　　//******************PWM控制******************//　　PWMCTL_CON01 =1;//01口合成選擇　　PWMCTL_CON23 =1;//23口合成選擇　　PWMPOL_PPOL1=0; //使1口先輸出低電平</p&g

118、t;　　PWMPOL_PPOL3=0; //使3口先輸出低電平　　PWMCLK_PCLK1=1; //設置CLOCK SA作為PWM1的時鐘源 　　PWMCLK_PCLK3=1;//設置CLOCK SB作為PWM3的時鐘源 　　PWMSCLB=24; //SB比例因

119、子 prescaler　　PWMPER01=2000;//設置01PWM周期　　PWMPER23=2000;//設置23PWM周期　　PWMDTY01=500;//設置01PWM占空比0　　PWMDTY23=1400;//設置23P

120、WM占空比 500　　PWME_PWME1=1; //pwm1 開啟　　PWME_PWME3=1; //pwm3 開啟　　locality90=0;　　locality180=0;　　locality2

121、70=0;　　locality360=0;　　EnableInterrupts ;　　for(;;) 　　{ 　　localitytest();</

122、p>　　localitycontrol(); 　　}　　}　　//***************定時器******************// 　　void i

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