關(guān)鍵詞 數(shù)控彎管機(jī)嵌入式 運(yùn)動(dòng)控制卡 伺服驅(qū)動(dòng) 機(jī)械彎管機(jī)設(shè)計(jì) 摘要 數(shù)控彎管機(jī)是現(xiàn)代重要的彎曲塑料加工設(shè)備，它以矢量理論為基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)控制，完成任意空間的三維加工。管以滿足用戶的要求。 本文主要對(duì)彎管機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)數(shù)控設(shè)備硬件系統(tǒng)進(jìn)行研究與開發(fā)，利用嵌入式微處理器硬件平臺(tái)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)和工業(yè)機(jī)械，對(duì)加工過程進(jìn)行控制。有效地。 在此基礎(chǔ)上加裝運(yùn)動(dòng)控制卡PCI-1240U，通過運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，來控制各軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的精確運(yùn)轉(zhuǎn)。 本文主要對(duì)嵌入式硬件系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和開發(fā)，針對(duì)工業(yè)控制電路的基本要求，利用PROTEL軟件繪制了四路電機(jī)控制電路的原理圖和現(xiàn)場(chǎng)分布電路的整體結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì); 根據(jù)設(shè)計(jì)精度和部件成本比較，選擇設(shè)備包括嵌入式系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出卡、編碼器、傳感器以及各類硬件部件。 該嵌入式控制系統(tǒng)專為控制彎管機(jī)進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作而設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)送料、旋轉(zhuǎn)、彎曲等功能的控制。 本電路設(shè)計(jì)及選型硬件調(diào)試在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)均能達(dá)到預(yù)期效果。關(guān)鍵詞數(shù)控彎管機(jī)、嵌入式、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)目錄摘要摘要目錄\o“1-3”\h\z\u 1 前言h 1 1.1彎管機(jī)在自制行業(yè)的現(xiàn)狀及各種彎管機(jī)的性價(jià)比 h 1 1.2 彎管機(jī)的基本原理及選型 2 2彎管機(jī)彎管機(jī)4 2.1 工件工藝分析 4 2.2 計(jì)算彎曲4 2.3 電機(jī)選型 5 2.4 傳動(dòng)比計(jì)算及各傳動(dòng)裝置動(dòng)作及參數(shù) 6 2.5 滑輪、皮帶計(jì)算與選型 7 2.6 蝸輪減速機(jī)計(jì)算與選型 8 2.7 聯(lián)軸器計(jì)算與選型 8 2.8 軸承選型9 2.9 軸的初步計(jì)算、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 9 2.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) 13 2.11 大小齒 軸的前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 2.13 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蓋板及計(jì)算 16 2.14彎管機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 17 2.15 彎管機(jī)主要參數(shù) 18 3 護(hù)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 3.1 擋板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 4 電器選型及電路設(shè)計(jì) 20 4.1各電器的選型及電路設(shè)計(jì) 20 結(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 23 附錄 24 致謝 25 東北林業(yè)大學(xué)本科生設(shè)計(jì) STYLEREF 標(biāo)題、章節(jié)標(biāo)題（無序號(hào)） \* MERGEFORMAT 錯(cuò)誤！ 樣式未定義。

-PAGE\*MERGEFORMAT42 -PAGE\*MERGEFORMAT43 -前言彎管機(jī)在自制行業(yè)中的地位以及各種彎管機(jī)的性價(jià)比。 如今的工業(yè)發(fā)達(dá)，無論什么樣的機(jī)械、設(shè)備、健身器材、家具等，幾乎都有用于輸送石油、天然氣、流體等的結(jié)構(gòu)鋼管和導(dǎo)管，它們?cè)陲w機(jī)、汽車及其發(fā)動(dòng)機(jī)、健身器材、家具等。各種管材尺寸大、形狀復(fù)雜、種類多，給管材加工帶來很多困難。 對(duì)于很多小型企業(yè)、家庭作坊、需要管材的場(chǎng)合或大型企業(yè)來說，如壓力管工程機(jī)械、液壓管、機(jī)床廠油管、健身器材管等，這些應(yīng)用并不需要折彎?rùn)C(jī)功能齊全而且不高。 呵呵加工難度大，一臺(tái)簡(jiǎn)單的手動(dòng)折彎?rùn)C(jī)就可以滿足要求。 折彎?rùn)C(jī)有手動(dòng)夾緊和機(jī)械折彎方式。 該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制元件少，因此在價(jià)格上更容易被用戶接受。 市場(chǎng)上的大型彎管機(jī)種類很多，但市場(chǎng)上現(xiàn)有的自動(dòng)彎管機(jī)大多是液壓機(jī)和數(shù)控機(jī)（如圖1-1、1-2所示）。 由于其面積較大（2.5～4m長(zhǎng)），且價(jià)格相對(duì)較貴（2萬左右～價(jià)格在5萬多元）。 相對(duì)很多企業(yè)不需要這么大、那么貴的彎管機(jī)。 小型、便宜、方便的自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)可以被很多企業(yè)所接受。 本設(shè)計(jì)基于滿足市場(chǎng)和用戶的需求，擬開發(fā)一款價(jià)格低廉、占地面積小、使用簡(jiǎn)單的自動(dòng)彎管機(jī)（長(zhǎng)900mm、寬800mm、高1100mm，價(jià)格9000元左右）。

并且彎曲定型性能進(jìn)一步增強(qiáng)，可彎曲不同直徑、不同類型的鋼管。 同時(shí)采用制動(dòng)電機(jī)，提高了折彎?rùn)C(jī)的折彎精度，大大簡(jiǎn)化了電氣控制系統(tǒng)，方便操作。 圖1-1 液壓彎管機(jī)圖1-2 數(shù)控彎管機(jī)彎管機(jī)及自動(dòng)彎管彎管機(jī)的選型。 一般情況下分為以下兩種方法，即滾壓彎曲和環(huán)繞彎曲。 如圖1-3和圖1-4所示。 圖1-3 圖1-4 兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)：繞線式主要用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的方形彎管，彎管式主要用于彎管，也可用于彎管。 彎管的纏繞稍差一些，但也比較相似。 相比之下，下彎輥結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更容易設(shè)計(jì)，成本更低。 因此，該彎管機(jī)采用滾壓彎管方式。 彎管機(jī)的工作步驟如下： 1、留出第一直段長(zhǎng)度，用夾緊件夾緊管子。 2、啟動(dòng)彎管機(jī)，彎管。 3、松開彎管夾塊，取出工藝管，然后復(fù)位模具。 根據(jù)所需的管標(biāo)準(zhǔn)樣檢查夾具上加工好的管形標(biāo)準(zhǔn)并修正。 4. 重復(fù)步驟 1，直至管道彎曲至所需程度。 彎管機(jī)設(shè)計(jì)工件工藝分析本設(shè)計(jì)選用的管材為鋼件，直徑為30mm，厚度為2mm。 鋼管需要是無縫的。 選用的材料是10號(hào)鋼。 最小彎曲半徑為60mm，整管彎曲半徑為100mm。 。 10號(hào)鋼的力學(xué)性能如下： 抗拉強(qiáng)度（MPa）：335 屈服強(qiáng)度（MPa）：205 延伸率（%）：31 斷面收縮率（%）：55 硬度：未熱處理，137HBs 試樣尺寸：樣品尺寸：25mm垂直加工技術(shù)。

對(duì)彎曲部分的要求是不能有裂紋、不能有大的凸起、不能有皺紋。 工件如圖2-1、2-2所示。 圖2-1 圖2-2 彎矩計(jì)算 管材彎矩的計(jì)算根據(jù)自動(dòng)彎管機(jī)的力學(xué)參數(shù)確定。 由于管材的彎曲半徑較小，因此管材的彎矩處于鋼管的最小彎矩處。 根據(jù)力學(xué)塑性理論分析，管材均勻彎曲時(shí)彎矩的理論表達(dá)式為： (2-1) 式中， 為彈性應(yīng)力， r 為管材內(nèi)徑， t 為壁厚管道為屈服應(yīng)力，為中性層彎曲半徑=2420 電機(jī)選型憑經(jīng)驗(yàn)。 如果選擇彎管機(jī)的彎管速度為8r/min，則P==23462kw（2-2）。 由于工作功率確定為2kw，故電機(jī)功率公式P=(2-3)、、、分別為皮帶傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、工作齒輪和軸承的傳動(dòng)效率。 取=96%、=90%、=99%、=97%、=98%可得P==2.5kw。 由于可以滿足各種鋼筋的彎曲類型，所以選擇的電機(jī)功率較大，這樣折彎?rùn)C(jī)可以彎曲更大的彎曲半徑范圍，所以電機(jī)具有制動(dòng)功能，因?yàn)檎蹚潤(rùn)C(jī)需要內(nèi)部制動(dòng)功能，且電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過高，因?yàn)殡姍C(jī)正反轉(zhuǎn)頻率過高。 因此，電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min即可滿足上述要求。 選擇yep132s-6電機(jī)類型。 電機(jī)基本性能如表[2]2-1 表2-1 yep132-6型號(hào)主要性能參數(shù) 型號(hào)滿載堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩、靜態(tài)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩、不小于空載制動(dòng)時(shí)間，不大于噪聲轉(zhuǎn)速、電流效率、功率因數(shù) YEP132S-63kw960r/min8.8A77%0.672.22.229.4N·m0.4/s71/db 電機(jī)主要安裝尺寸如下圖2-2 表2- 2 電機(jī)安裝尺寸單位（mm）型號(hào)ABCDEFGHILYEP-132S-628515 傳動(dòng)比的計(jì)算及各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及參數(shù)由轉(zhuǎn)速N1=960r/min給出，前機(jī)初始轉(zhuǎn)速為確定N5=8r/min，故總傳動(dòng)比=N1/N5=120。 皮帶輪的傳動(dòng)比為1~4。 由于齒輪齒數(shù)的傳動(dòng)比為1~8，因此帶輪的傳動(dòng)比可確定為=2.5。

建議齒輪傳動(dòng)比=3，則蝸輪傳動(dòng)比=16。蝸輪傳動(dòng)比不大，有利于增加蝸輪壽命。 方便計(jì)算需要計(jì)算速度和扭矩的傳動(dòng)部件、軸（或功率）的設(shè)計(jì)。 傳動(dòng)裝置按降序??排列各軸，第1軸，第2軸，,...為相鄰兩軸之間的傳動(dòng)比；,...為相鄰兩軸之間的傳動(dòng)效率； P1、P2...為各軸傳動(dòng)比 輸入功率（kw）； T1、T2...對(duì)于各軸，輸入扭矩（N·m）； N1、N2……為各軸轉(zhuǎn)速（r/min）； 各軸轉(zhuǎn)速，電機(jī)軸轉(zhuǎn)速為 960 rpm 蝸輪 小軸部分 N1===384 r/min 蝸輪大軸部分 N2===24 r/minN3= N2=24 rpm 小齒輪 N4===8 rpm 大齒輪工作臺(tái) N5= N4=8 rpm 轉(zhuǎn)速 各軸輸入功率 電機(jī)輸出功率 P0=3kw 蝸輪小軸輸入功率 P1= P0=3=30.96=2.88kw 蝸輪大軸輸入功率 P2= P1= P1= 2.880.9=2.59kw 小齒輪軸輸入功率 P3= P2= P2=2.590.99=2.56kw 大齒輪軸輸入功率 P4= P3= P3=2.560.972 =2.41kw 輸入功率= P4= P4=2.410 .9720.98=2.22kw 各軸輸入扭矩 電機(jī)輸出扭矩=9550=9500=29.84 N·m 蝸輪小軸扭矩輸出==29.842.50.96=71.62 N·m蝸輪大軸輸出扭矩==71.62160 .9=1031.27 N·m 齒輪小軸輸出扭矩==1031.270.99=1020.96 N·m 齒輪大軸輸出扭矩==1020.9630.972=2881.86 N·m 輸出扭矩= =2881.860.9720.98=2657.31 N ·m帶輪及皮帶的計(jì)算與選擇 電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率是一定值，因此傳動(dòng)帶可采用A型普通皮帶。 已知A型帶小帶輪的最小直徑為70mm，因此確定小帶輪直徑=100mm。 皮帶速度檢查 = 5.03 (2-4) 所以 5

彎管機(jī)