率的1/2,即1190Hz 6 运行矩频特性校核 （1）快速进给运行矩频特性校核 （2）工进运行矩频特性校核 快进时的最高运行频率： fmax?1000vmax?2380HZ 60?p快速进给时已经不存在加速力矩项Mka，并且一般快速进给时处于空载状态，快速进给时步进电机运行所需力矩： MKJ?54.4Ncm 其中： M0、Mkf分别与上面的M0、Mkf相 同。 查运行矩频特性曲线，得fkj?fykj， MkJ?Mykj 工进时，步进电机的运行频率： MKJ?M0?Mkf fGJ1000vG? 60?PfGJ?2380Hz 工进时步进电机运行所需力矩： MGJ?M0?Mf?Mt 其中： MGJ?95.89Ncm M0、Mf分别与上面的M0、Mkf相同。 FLMt?t0?Ncm? 2??i查运行矩频特性曲线，得Mt?41.5Ncm 合格 MGJ?MyGJ,运行矩频特性满足。故选用110BF003满足要求。 3.4联轴器的校核
16
序号 计算名称 单位 计算公式及说明 初选用YL1式凸缘联轴器，其公称转矩T=10Nm，由上面的计算易得出： MGJ?T，故联轴器满足设计要求。 结果 1 YL1联轴器 合格
3.5键的选用与校核 序号 计算名称 1 平键的选择 单位 计算公式及说明 平键在轴端选C型键 2 键的型号 电机输出轴上的键，型号C3?25 丝杠输入端上的键，型号C6?52 3 键的校核 结果 C3?25 C6?52 ?p?4T dhl型号C3?25键上的式中T?MGJ bl?L? 2满足条件?p?[?p] ?p?4.5Nmm 型号C6?52键上的?p?1.2Nmm 满足条件?p?[?p] 合格
17
4.电气控制系统设计
步进电机是一种特殊的机电元件,不能直接接到交直流电源上工作,必须使用专用的驱动器。步进电动机转速的高低、升速或降速、启动或停止都完全取决于CP脉冲的有无或频率。环形分配器用来接受来自控制器的CP脉冲信号，并按步进电动机工作方式要求的各相脉冲信号状态顺序产生各相导通或截止的信号，但是环形分配器的输出电流很小，不能直接驱动步进电动机，因此需要功率放大器实现对脉冲分配回路输出的弱信号进行放大，产生电机脉冲信号工作所需的激磁电流。
4.1控制系统基本组成
4.1.1总体方案确定
本系统设计的控制系统的工作过程为：系统开机，电机正转，工作平台正向移动，默认速度3m/min，完成工作行程之后，触碰右限位开关，电机反转，工作平台返回，依此循环。 速度控制采用PWM调节，有3m/min和6m/min两个设定速度。传感器检测的速度在LCD上显示。
4.1.2电器控制系统原理及组成
（1）控制系统原理图如下： 驱动电路 微机 步进电机 工作机构 键显 回转式编码器盘 示 屏
图4.1电器控制系统原理图
（2）控制流程图如下：
18
开始 LCD显示 键盘扫描 N是否有建按下 Y 正传 反转 急停 速度 1 速度2
图4.2主程序流程图
开始 数据初始 速度1、2是否按下 N Y 调整PWM占空比╱转向 N Close是否按下 Y 电机停止转动 结束
图4.3 PWM流程图
19
开始 数据初始化 是否有键按下 Y 按键释放检测 Y 数据显示 结束 图4.4 显示程序
N N 4.2电器元件的选型计算
4.2.1控制芯片选择
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图4.5 89C51管脚图
20