旋转轴压机实验实验报告(5600字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2016.9.25

旋转轴压机实验

学院名称:机电工程学院 专业班级:

学生名字:

学生学号:

指导教师名称:

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目录

机械部分

一、压机 3 滚珠丝杠选择 3 减速器、伺服电机选择

二、卸件组件 X轴 内嵌式但活塞双作用气缸 Z 轴 内嵌式但活塞双作用气缸 夹具 电气部分

一、伺服电机 二、2位4同电磁换向阀控制 单片机及可编程控制器控制步进电机实验 心得体会 参考文献

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机械部分

一、压机

伺服压机简介

由于AC伺服电机具有一系列优点,在数控机床上得到了广泛应用。近年来,由于低速大扭矩AC伺服电机的成功研发,电力电子、计算机控制技术等的快速发展,液压增力机构与肘杆机构等在压力机上的应用,具有复合加工功能的智能化,柔性化新型压力机—伺服压力机(Servo Press)便应运而生。它推动了汽车制造业大型钣金冲压、拉伸工艺的伺服压力机和精锻、精压工艺的伺服压力机以及多。工位伺服压力机等的迅速发展,形成了一股伺服化的潮流。

伺服压力机通常指采用伺服电机进行驱动控制的压力机。包括金属锻压用伺服压力机及耐火材料等行业专用伺服压力机。因伺服电机的数控化特点,有时也广泛称其为数控压力机。伺服压力机通过一个伺服电机带动偏心齿轮,来实现滑块运动过程。通过复杂的电气控制,伺服压力机可以任意编程滑块的行程,速度,压 - 3 -

力等,甚至在低速运转时也可达到压力机的工程吨位。图1是一个交流伺服直驱电机驱动滚珠丝杠的小型台式压力机的典型例子传动简图

本次试验压力机传动原理采用伺服电机经过同轴减速器,带动滚珠丝杠,通过螺母副带动主动元件进行压制。

实验要求压机能够产生6t的压力 计算按照能量守能原则,公式即为T=(F*P)/(2*3.14*η)

P:丝杠导程

η:进给丝杠的正效率

F

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:垂直负载

滚珠丝杠的选择

由于压机大部分是空行程,有效作用行程时有一定的相对静止时间,所以滚珠丝杠的选择的依据主要是滚珠丝杠的额定静载荷要大于6t,由于选择余量的考虑,确定静载荷的选择要在140000N以上,参照机电一体化设计基础教科书(机械工业出版社—郑堤,唐可洪),选用汉江机床厂C1型滚珠丝杠4010-5 如上图

中径d=40mm,导程p=10mm,额定静载荷Coa=146418N,螺旋角λ=4’33’,效率η=0.85

减速器,伺服电机选择

考虑到应用同轴减速器,所以选择应用谐波减速器。谐波减速器由刚轮,波发生器,柔轮等组成。其结构简单,体积小,重量轻。传动比范围大,承载能力强,运动精度高,运动平稳,无冲击,噪声小,传动效率高,同轴性好等多种优点。

由公式T=(F*跑)、(2*3.14*η),

可以算出伺服电机经过减速器后扭矩T=112N*M,

通过表2-2-54 (光机电一体化技术手册,机械工业出版社,段正澄) 选择XB1---80 机型,如图3

传动比i=50,输出转矩T2=60N*M,输出转速n2=60r/min,输入功率P=0.539KW,输入转速3000r/min,效率η1=0.60

T电机=T、(i*η1);

则算出伺服电机的扭矩至少3.7N*M,

如表选择伺服电机(CK3)110AEA12030-RH0型号,功率:1200W,额定转矩:4N*M,额定转速:3000r/min

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压机最高速度V=n2*P=60*0.01=1cm/s,

则压机空程时速度为1cm/s,工作行程速度则有单片机进行控制

整体压力机二维见图

4如图

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伺服电机型号尺寸参数表(CK3)

型号 功率 额定 额定 额定 额定 峰值 编码器 配套

电压 电流 转矩 转速 转矩 线数 驱动器

110AEA12 1200 220 4 3000 2500 DM-10 030-RH0 AA

110AEA18 1800 220VA 6 6 3000 18 2500 DM-20 030RH0 C BA

110AEA10 1000 220VA 4 4 2500 12 2500 DM-10 025RH0 C AA

110AEA15 1500 220VA 6 6 2500 18 2500 DM-20 025RH0 C BA

110AEA20 2000 220VA 7.5 7.7 3000 22 2500 DM-20 030RH0 C BA

110AEA26 2600 220VA 10 10 2500 25 2500 DM-20 025RH0 C BA

110AEA38 2800 220VA 17 15 2500 30 2500 DM-30 025RH0 C BA

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二、卸件组件 - 5 -

操作目的

由于压机吨位高,人工取料存在安全隐患,则需要机电设备经行自动取料。要求有类似器械手的装置取料,之后放在指定的放料位置,放料位置随后有一定的位移,又人工取料以便进行下一步工序。

总体思想:

用气压传动,用2个小型单活塞杆双作用气缸分别带动X轴,Z轴,用1个小型单活塞杆单整气压传动系统原理图形符合图如图

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整体气压传动系统原理图形符号图

X轴 内嵌式单活塞双作用气缸

气缸选择参照表2-4-26(光机电一体化技术手册,机械工业出版社,段正澄) 由于X轴的行程最大,直径最大,且外壳呈现方形45X45mm,则选择QGX——12XS,即缸径12mm,行程根据实际X运动选择S=200mm,外形尺寸305 XΦ20

Z轴 内嵌式单活塞双作用气缸

通X轴一样,就是行程较少等,

根据2-4-26(光机电一体化技术手册,机械工业出版社,段正澄)

选择QGX——8XS,行程S=40mm,外形尺寸111X140X10 - 6 -

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夹具

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由于夹具较小,完全可用单作用活塞气缸,回程可用弹簧复位,夹紧工件时气缸作用,夹紧工作时气缸作用。气缸选择参照表2-4-25(光机电一体化手册,机械工业出版社,段正澄)

选择缸径最小的QGD—8*S,缸径5mm,行程S=20mm,外形尺寸80*Φ

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夹具简图

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电气部分

二、电气部分

电气部分主要用单片机进行设计,通过单片机控制伺服电机的转速和正反转,控制2位4桶电磁换向阀的通断和延时时间,来整体配合,达到按照动作要求进行顺序动作。

整体程序流程图如下图:

程序流程图

一、伺服电机

伺服系统是一个闭环的自动控制系统,在伺服控制系统中,单片机除了要控制系统的功率主回路外,同时还要实时监测系统的状态。典型的伺服系统如图5所示。对于单片机而言,除了对PWM功放电路进行控制外,还要接受速度变化信号、位置变化信号,并对这些信号进行处理,在产生信号去控制PWM功率放大器工作,驱动伺服电机运行在给定的状态

光电

编码器

测速发 电机 直流伺

服电机

图5 伺服系统硬件结构

PWM是晶体管脉冲宽度调制功率放大器,根据指令信号实现对电枢绕组两端电压的控制。

二,2位4通电磁换向阀控制

设P1.0控制X轴的换向阀,P1.1控制Z轴的换向阀,P1.2控制夹具的换向阀。 SETB P1.0 ;X轴气缸右动作到压制后的工作上方 LCALL YANSHIX ;调用延时子程序 SETB P1.1 ;Z轴气缸下动作 LCALL YANSHIZ ;调用延时子程序 SETB P1.2 ;工件开始夹紧 LCALL YANSHIJIA ;调用延时子程序 CPL P1.1 ;Z轴气缸上动作 LCALL YANSHIZ ;调用延时子程序 CPL P1.0 ;X轴气缸左动作 LCALL YANSHIX ;调用延时子程序 CPL P1.2 ;工件放料

单片机及可编程控制器控制步进电机实验

使用微机对步进电机进行控制有串行和并行两种方式。 串行控制:具有串行控制功能的单片机系统与步进电机驱动电源之间具有较少的连线。这种系统中,驱动电源中必须含有环形分配器,控制方式的功能框图如下图7

并行控制:用微机系统的数条端口线直接控制步进电动机各项驱动电路的方法称为并行控制。在电动机驱动电源内,不包括环形分配器,而其功能必须由微机系统完成。并行控制方案的功能框图如下图8

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实验总的连线框图图

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9 图10

控制电机可以由单片机和可编程控制器替换,主要实现步进电机的步速,方向和频率的控制,控制器起到环形分配器作用。其中可编程控制器由于输出24V,所以连线时要加电阻减压,以免烧坏控制器的电子原件。

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单片机部分连线图图10 图10

实验程序: ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG 0030H

MAIN:MOV R0,#H ;输入步数

SETB 81H ;P0.1作为方向控制电瓶W: CPL 80H ;p0.0为脉冲输出口 LDALL DELAY DPL 80H

LDALL DELAY DJNZ R0,W END

DELAY:MOV R1,#100D ;100ms延时(12MHz)

W3 :MOV R2,#2D

W2 :MOV R3,#125D

W1 :NOP

NOP

DJNZ R3,W1

- 14 - 作

DJNZ R2,W2

DJNZ R1,W3

RET

可编程控制器连线图如下图 图11

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图 11 ·可编程控制器梯形图如下图 图12 - 15 -

心得体会

在老师的指导下,我们很快就上手了,踏入了接线配置这个门槛。还是适当地给我们布置这些任务要求,我们也积极认真地对待,认真完成每一次老师布置下来的任务。在完成任务之余,我们还发挥自己的想像空间,自己尝试着编制一些自己想要的功能指令,效果还不错。通过几天对机电一体化课程的学习,尤其是PLC在机械控制中的运用,编程和调试让我对机械控制方面有了更深层次的理解,也为以后在教学中和科研中指明了一定的方向,拓展了思路,开阔了视野。大四了,我们就要步入社会,面临就业了,就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作来告诉我们,更多的是需要我们自己去观察,学习,总结。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅速发展,新技术的广泛应用,会有很多领域是我们过的,只有敢于尝试才能有所突破,有所创新。这次试验带给我们的,不全是我们所接触到的那些操作技能,也不仅仅是通过几项工种

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所要求我们锻炼的几种能力,更多的则需要我们每个人在试验结束后根据自己的情况去感悟,去反思,勤时自勉,有所收获,使这次实习达到了他的真正目的。

参考文献

《单片机原理及接口技术》 张毅刚 彭喜元 人民邮电出版社

《欧姆龙CP1H PLC应用基础与编程实践》 霍罡 樊晓兵 机械工业出版社

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第二篇:转动惯量实验报告 4300字

实验项目:测量形状不规则物体的转动惯量

(一)实验目的及要求:

发散思维设计两种不同的方法去求物体的转动惯量

结合理论知识,加深转动惯量在刚体运动中所起作用的理解。

(二)仪器器材:

密度均匀薄木板、三线摆、DH4601转动惯量测试仪、实验机架、水平仪、游标卡尺、米尺、细线、圆柱体、天平、大头针、剪刀、钳子、透明胶。

(三)理论值计算:

J??r2dm J??ri2?mi

计算得

方案一:三线摆法1

一、实验原理:

1.重心——物体各部分所受重力的合力的作用点。在物体内各部分所受重力可看作平行力的情况下,重心是一个定点。一般物体可用悬挂法求的重心。

质心——物体的质量中心,是研究物体机械运动的一个重要参考点。当作用力通过该点时,物体只作平动而不发生转动;否则在发生移动的同时物体将绕该点转动。在研究质心的运动时,可将物体的质量看作集中于质心。对于密度平均的物体,其质心与重心重合。

根据平衡力定理:重力和拉力平衡,大小相等,在一条直线上测两次就可以得到两条直线两条不平行的直线交于一个点就是重心,亦即质心。

2. 左图是三线摆实验装置的示意图。上、下圆盘均处于水平,悬挂在横梁上。

三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连。上圆

盘固定,下圆盘可绕中心轴O’O作扭摆运动。

下圆盘转动角很小,且略去空气阻力时,扭摆的运动可以近似的看作简谐运动。根据能量守

恒定律或刚体的转动定律均可以导出物体绕

中心轴O’O的转动惯量。 I0=T0?(M0gRr)/(4π?H0)……①

其中M0为下盘的质量:r、R分别为上下悬点

离各自圆盘中心的距离;H0为平衡时上下盘间的垂直距离;To为下盘作简谐运动的周期,g为重力加速度(在广州地区g=9.788m/s?)。

将质量为m的待测物体放在下盘上,并使待测刚体的转轴与OO

转动惯量实验报告

’轴重合。测

出此时摆运动周期T1和上下圆盘间的垂直距离H。同理可求得待测刚体和下圆盘对中心转轴OO’轴的总转动惯量为:

I1=T1?[(M0+M)gRr]/(4π?H) ………………………②

如不计因重量变化而引起悬线伸长, 则有H≈H0 。那么,待测物体绕中心轴的转动惯量为:

I=I1—I0-=[(T1? (M0+M)- T0?M0)gRr]/(4π?H0)………………③

因此,通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚体绕OO?轴的转动惯量。

二、实验步骤:

1. 仪器操作方法

(1) 打开电源DH4601转动惯量测试仪, 程序预置的周期数为n = 30 (数显)。当计时开始时,计数达到2n + 1次时,计时停止并且显示具体时间(单位是秒),这个时间即为n 个周期的时间。例如,我们预置周期数为50,按下执行键开始计时,信号灯不停闪烁,即为计时状态。当这个计数达到2×50+1=101 次时计时停止,显示具体时间。

(2) 设置周期数的方法。若要设置50 次,先按“置数”开锁,再按上调(或下调)改变周期数n ,再按“置数”锁定,此时,即可按执行键开始计时,信号灯不停闪烁,即为计时状态。

当物体经过光电门的次数达到设定值时,数字显示器将显示具体时间(单位是秒)。只要按“返回”即可回到上次刚执行的周期数“50”,再按“执行”键即可第二次计时。

(3) 当断电后再开机,程序从头预置30 次周期,须重复上述步骤。

2. 实验操作步骤

(1)选择一个点,用细线分穿过该点将薄木板悬挂于空中,且细线另一端垂挂重物,使其自然垂直于木板所在的平面,用大头针将细线固定住,再用铅笔沿细线在木板上画出该细线在木板上的底纹。

(2)再选择另外一个点(该点不在步骤一所画出的细线上)用同样的方法画出另外一条细线,这两条细线的交点即为该薄木板的质心记为点A。

(3)调节底座及下盘水平:将水准仪分别置于底座与下盘,调整上盘的三个旋钮,使水准仪的气泡居中,使底座(下盘)水平。

(4) 测出的上、下圆盘相邻两个悬孔间的距离a 和b ,然后算出悬孔到中心的距离r 和R 。

r=a/√3,R=b/√3 …………④

(5)用米尺测出两圆盘之间的垂直距离Ho 。

(6)测量空盘绕中心轴OO’转动的运动周期To :轻轻转动上盘(上盘上有小转动杆),带动下盘转动,这样可以避免三线摆在做扭动时发生晃动。注意扭摆的转角控制在5°以内。用累积放大法测出扭摆运动的周期(计时器设定n = 50个周期)。

(7)测量待测物体与下盘共同转动的周期T1 :将待测圆环置于下圆盘上,注意使两者中心重合,按上面的方法测出它们一起扭摆运动的周期T1 。

(8)用天平测量、记录各刚体的质量(下圆盘质量在其表面上已有标注,单位为克)。

三、实验数据记录:

表1有关长度测量的记录表

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下盘质量Mo= ,待测木板的质量M= ,两圆盘的垂直距离Ho= ,根据式 ④ 计算出

表2累积法测周期的数据记录表

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根据式 ③ 计算出待测薄木板绕中心轴OO’的转动惯量I。 I=I1—I0-=[(T1? (M0+M)- T0?M0)gRr]/(4π?H0)

I= 。

四、 误差来源分析及改进:

⑴ 米尺及游标卡尺的读数误差;

⑵ 用累积放大法测周期时,未等摆动平稳时便开始测量;

⑶ 摆动角度过大;

⑷ 三线摆中,下轴未能保持平行。

改进:控制下转盘扭摆角度于5°内;

方案二:三线摆法2:

一、 实验原理:

左图是三线摆实验装置的示意图。上、下圆盘均处于水平,悬挂在横梁上。三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连。上圆盘固定,下圆盘可绕中心轴O’O作扭摆运动。下圆盘转动角很小,且略去空气阻力时,扭摆的运动可以近似的看作简谐运动。根据能量守恒定律或刚体的转动定律均可以导出物体绕中心轴O’O的转动惯量。 I0=T0?(M0gRr)/(4π?H0)……① 其中M0为下盘的质量:r、R分别为上下

悬点离各自圆盘中心的距离;H0为平衡时上

下盘间的垂直距离;To为下盘作简谐运动的周期,g为重力加速度(在广州地区g=9.788m/s?)。

将下圆盘换成薄木板时,测量数据,跟据式①计算即可得到木板的转动惯量。

二、 实验步骤:

(1)根据方案一得出的圆盘的质心,以该质心为圆心以R为半径画一圆,将该圆三等分,在圆周上取得X、Y、Z三点,且将大头针钉在该点上,再讲该三根大头针扭曲直至能用细线将该木板平行挂起为止。

(2)将三线摆仪器的下圆盘拆卸下来,再将薄木板通过细线挂在三线摆仪器的上圆盘上,将水准仪放在薄木板上,调节三条线的线长,直至该薄木板水平。

(2)测出的上圆盘相邻两个悬孔间的距离a ,然后算出悬孔到中心的距离r 。

r=a/√3 ………… ④

(r能由方案一测出的数据直接得出)

(3)用米尺测出圆盘和薄木板之间的垂直距离H1 。

(4)轻微转动转盘,使其转动角度小于或等于5,用累积放大法测出扭摆运动的周期(计时器设定n = 50个周期)。记录并整理数据。

三、 实验数据记录:

由方案一的测量结果,可以获得以下数据:

薄木板质量M= ,下圆盘和薄木板间的垂直距离H1,,。

转动惯量实验报告

转动惯量实验报告

转动惯量实验报告

2 ?H0) I2。

四、 误差来源分析及改进:

(1)米尺及游标卡尺的读数误差;

(2)待测物体质量测量时产生误差;

(3)摆动角度过大;

(4)由于木板质量过轻,不能将悬挂木板的线拉直。

改进:

控制摆动角度于5°之内;悬挂木板的线尽可能用细软线。

方案三:复摆法:

四、 实验原理:

一个可绕固定轴摆动的刚体称为复摆。刚体的质心为C, 对过O 点的转轴的转动惯量为J, O、C 两点间距离的距离为h。

d2?J2??mgshin?据转动定律,得 dt

d2?

转动惯量实验报告

J2??mg?h若?较小时 dt

?2?

令 mghJ

d2?2??

转动惯量实验报告

??02则 dt

有 T?2?

??2?T2

J?2mgh4?可得刚体绕过点O且垂直于薄木板转轴的转动惯量……………⑤

又由转动惯量的平行轴定理有:

质量为M的物体绕过质心的且垂直于薄木板的轴的转动惯量为 Ic ,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴AB 的转动惯量为 I= I c +Mx? 。

于是根据转动惯量平行轴定理有,过薄木板质心的转轴的转动惯量为 Ic=I-Mx? …………⑥

二、实验步骤:

(1)打开电源DH4601转动惯量测试仪,将程序周期数设为n=50.

(2)在待测薄木板上侧面钉一大头针(DH4601转动惯量测试仪测周期用),拿一长木板,在木板上钉一细钉,将薄木板通过细钉悬挂于长木板上,记该点为点B,记该木板的质心的为A点。

(3)将薄木板向上拉开a角,松开手,让薄木板以该细钉为转轴做扭摆运动。

(4)待其摆动较为稍稳定时,用DH4601转动惯量测试仪测量该薄木板摆动50个周期所用的时间,并记录下来。

(5)重复步骤(3)、(4)5次,并将实验数据记录在下表4中。取其平均值。

(6) 用游标卡尺测量AB两点间的距离,记为H。

三、数据记录与计算:

转动惯量实验报告

3

由方案一已测出薄木板质量M,根据式 ⑤ 计算出该薄木板质心所在轴的转动惯量为

Io= 。

由 ⑥ 式有:IA=IB-MH?

四、误差来源分析及改进:

(1) 米尺及游标卡尺的读数误差;

(2) 薄木板摆动过程中,与长木板的摩擦过大。

改进:减少薄木板与长木板的接触面积,如将悬挂薄木板的大头钉钉在长木板的侧面,减少摩擦。

(四)注意事项:

(1)在使用三线摆法测待测物体的转动惯量时,底盘必须保持平衡。

(2)在使用方案(一)、(二)时要注意待测物体与三线摆仪器的中心轴OO’重合。

(3)三线摆法测量时,底盘的扭转角度不宜过大,最好保持在5°。

(4)在三个测量方案里,都必须等到摆动平稳时才开始用累积放大法测其周期,这样能够减小误差。

(5)DH4601转动惯量测试仪的光电感应的感应端必须摆在摆动角的中间附近位置,确保转动一个周期能够两次扫过该感应端。

(五)对该次实验的评价:

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