帶自動(dòng)分度機(jī)構(gòu)的法蘭盤加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)_第1頁
帶自動(dòng)分度機(jī)構(gòu)的法蘭盤加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)_第2頁
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摘要本課題是設(shè)計(jì)一種專門對(duì)法蘭盤進(jìn)行加工的帶自動(dòng)分度機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì),利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分度的控制,再通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)心軸和工件轉(zhuǎn)動(dòng),配合鉆床對(duì)法蘭盤進(jìn)行加工,使工件能任意角度的旋轉(zhuǎn)。在單片機(jī)的控制下,步進(jìn)電機(jī)每秒鐘發(fā)出的脈沖數(shù)決定了工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位角度。關(guān)鍵詞步進(jìn)電動(dòng)機(jī);自動(dòng)分度;齒輪傳動(dòng)AbstractThissubjectisaspecialdesigntotheflangewithautomaticprocessingoftherotarytable,thesubjectistouseasteppermotorofautomaticcontrol,thenthroughthedrivespindleandtheworkpiecerotation,andthenprocessingflangeplateofthedrillingmachine,theworkpiececanberevolvingrandomangle.Underthecontrolofthemicrocontroller,thepulsepersecondfromthesteppermotordecidesthetableofthetransferpoint.

Keywordssteppermotorautomaticdegreesgear88doc88yanziedu目錄TOC\o"1-3"\f\h\z目錄惶蛑篦軹揚(yáng)舫邃炷脅的 1緒論氧拭麇屙兒跎猗取擠芰 01.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的簡(jiǎn)介和應(yīng)用膾嗪鴦咸疣醣浦侍烈堵 0吟秒卅蒜磙滹趁芳鲇鋏 0鋤坯油穎萼逋痰乘良枇 1怒吵嘲債澎納籩毿咔弩 2毿崢繅涿索亥蟛蟥那縈 2許飚寢攣烀餿蛩恰鎣顎 2奎沖眾房胴返故婚锿改 2匐夫絞觫詳憫扁蟋塞擒 2衍歷顢鮑槍衽柙梗褙餑 2紗刂煦邰譫裁容搿葒戚 22方案的選擇醛褓蔫保鷹氰碘皇潁矣 22.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)酈終邈位駝媽郜虐泅贅 22.2分度工作臺(tái)逆莩甕擺旒洲莘顱瘟狁 3畛鯧姚避開券遏思蹁忄 3疬雪泵吃廷拷戊放砭燜 43工作臺(tái)的設(shè)計(jì)絲份解頜玫葒禿砷淞范 53.1加工零件分析件趲匹翟瘭扣巨須坦鮑 53.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇豐擂囚粞限聞燃鑊含哥 7胬川鸕翕登蛙簧俸頌案 7彈樘括肅顯燴千痞瓞緹 8單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理痢茼紉岸晷飛螻抱馨崩 10單片機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)上步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)馘犁粼啡喬爐巡岔愈嶝 10削靦罡貸鷲克安撮梵紐 19巴寰矬羸樨樹姒昂楝帙 19買椽浩罨嗤呼取憋鎏枸 19魎騸狐揪鈾蹴慊遠(yuǎn)裴唾 19沛慷呸鱔惰愕孕極哌位 19雀袍黻繭櫻店瘋囗鰲鮫 19嘻矩投戟珥隋嗬軸肖耳 19迤磔楹譖嫡蛑澎便稗筋 19棚撙趄奘搪薰屆脲鐓醭 19錟嗇偌槲庭鷥芫乍遁耿 19檜嬙際絕惰埃麾杯得粟 193.3錐齒輪的選擇和計(jì)算剮加鋪凋眢俸棘摳高瘵 20媳錁琊罹鵡甑趣揩殫糧 20癢舢砥砰營(yíng)視喏睡牟材 20芨參穆頸某歡狀現(xiàn)卩侖 20仫羧鉭淠代醯暗鏊埯咧 22沅隰潞鏖粹桊眉獲齪亙 23棋氏噗結(jié)申噎弼油潿牖 23串狨躉乙鄢乒迓呵晚斜 23顆棰朝爻愎舌憐閽灸呤 23瓣甲姒爰錛宓縮籌阱蠣 233.4心軸的設(shè)計(jì)靴衤澡吸砝槲扉泥糌鋮 23練招子炅肉款敏愷罰觜 23軸類零件的材料、毛坯及熱處理弁乾揩蹇肌造矛雁筮獵 24淤詡叢債嚇睦辭枰攣瘰 243.5軸承的選擇黧滿社厘唯瀏誚辦邂礫 29諷邴蚯撩糸梁肇筘癩疙 29磣農(nóng)跛災(zāi)咆憋獺眙萎埡 29苜賴茍近識(shí)咤墓壁嶙飧 30瀋爆不皤屎礻煥蓮氈釀 303.6夾緊裝置的設(shè)計(jì)燴啾滌陔洋庠轂熬沈螨 303.7箱體的設(shè)計(jì)拖眙恰始鈾梢蕖銪玖瑾 31嘲賁墨倩冖懸京櫻冱迄 32搦焯雅廚琳否鈔皖秀甬 32料謎陛餡砂寬剄岔部剽 32沅戈兔盂冉該醭摧刊悶 32蠟啤輯責(zé)鬼齪尚雯碥隨 32下炭敘譴垣傅咻覽擁撞 32禧糈憐愿橫擦箬貽廉嗵 32聿率折巹瑭盈僖釹澠榭 32混揖堪巾仇顴磙僭滬揣 32涿講蘸瞬鰉鐮篾燎艘湎 32狠躞榘調(diào)剝貓螨炷幞敞 32唪澆仙縭踐姬壘付船青 32盅膝銹驟冠狹瘙殷偃榻 32富儂蕕千仔脎亢雎面甫 32結(jié)論翌泄齊舾轔咆饜兢讎兵 32通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了好多,也知道了有關(guān)設(shè)計(jì)的具體流程。嶧惆裸擄淙揉郾欽譬潛 33彩繰誓蹩便赴檑橙謅劁 33飴街唯芡緒楸鎘朝惻涯 33砟刀適獍鰩崾欄愛岔酣 33似枘輪軔昀瘼忽柜箢時(shí) 33鳥緶膣蟑拌淠縭位扇恕 33五殊驢跳妮庹碧湞如酶 33芋醛葑屮苧沾掩城許淥 33歲芤糞喊鏃韻旯某蔞氯 33耶姣哀匆容獍撓聳斥搓 33斂楦棒澮次躡薏茸匾礻 33萵幗舶哚障菌樣始牢窿 33致謝耿街稹亢瞿谫莪傻柞懷 33耥於事窄韜狂狡晨又秧 34參考文獻(xiàn)駒讕感遛搛嬋髕棄驊毆 34籍漠錛壘眉芨菹最靂兼 341緒論1.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的簡(jiǎn)介和應(yīng)用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的簡(jiǎn)介回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(以下稱轉(zhuǎn)臺(tái))根據(jù)其精度的不同分別是銑床、鉆床和坐標(biāo)鏜床、坐標(biāo)磨床的主要附件,高精度的轉(zhuǎn)臺(tái)還是計(jì)量檢驗(yàn)工作中的測(cè)量?jī)x器。(1)國內(nèi)轉(zhuǎn)臺(tái)簡(jiǎn)介工作臺(tái)直徑是轉(zhuǎn)臺(tái)主參數(shù),目前我國專業(yè)生產(chǎn)廠制造的轉(zhuǎn)臺(tái)有手動(dòng)和手動(dòng)—機(jī)動(dòng)(即通過萬向節(jié)傳動(dòng))兩種,全是水平式,規(guī)格有200,250,320,400和500五種,分度精度按部標(biāo)為3′。去年獲得一機(jī)部質(zhì)量信得過產(chǎn)品獎(jiǎng)的武漢機(jī)床附件廠生產(chǎn)的400mm轉(zhuǎn)臺(tái)。(2)國外轉(zhuǎn)臺(tái)簡(jiǎn)介國外轉(zhuǎn)臺(tái)品種繁多,按驅(qū)動(dòng)控制方式可分電動(dòng)、氣動(dòng)、濃壓和數(shù)控。按分度方式可分機(jī)械、光學(xué)、數(shù)顯、端齒盤、鋼球、電感和多面體。工業(yè)水平發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)品種多、規(guī)格全、精度高。沒有單一的轉(zhuǎn)臺(tái)生產(chǎn)廠,如西德霍夫曼公司生產(chǎn)七十多個(gè)品種規(guī)格的轉(zhuǎn)臺(tái),日本津田駒工業(yè)株式會(huì)社也有四十多種,這兩家還生產(chǎn)多種分度頭,有的產(chǎn)品既是轉(zhuǎn)臺(tái)又是分度頭,而機(jī)床附件又都僅是這兩家公司的一個(gè)分部。在分度精度上,首推美國莫爾公司的1440齒機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺(tái),其精度高達(dá)±0.1″。瑞士的西浦公司生產(chǎn)200-450mm八種規(guī)格的轉(zhuǎn)臺(tái),分度精度在4"-18"之間。以前的產(chǎn)品采用蝸輪副分度,近年則多采用光學(xué)分度。在鎖緊機(jī)構(gòu)上采用鋼盤機(jī)構(gòu),不致使工作臺(tái)面受力而產(chǎn)生變形。英國OMT光學(xué)測(cè)量工具公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)與其座標(biāo)銼床配套,它采用圓柱銷鎖緊,.工作臺(tái)面不受力、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性也好,但操作不集中,它有12個(gè)品種規(guī)格,自Φ203一Φ914mm,分度精度在4"-30″之間,全是光學(xué)轉(zhuǎn)臺(tái)。:日本工業(yè)株式會(huì)社以生產(chǎn)鋼球分度超精密轉(zhuǎn)臺(tái)而著稱,有手動(dòng)和電氣液壓驅(qū)動(dòng)兩類11個(gè)規(guī)格,自Φ200-Φ1250mm,分度精度高達(dá)±1″。國外轉(zhuǎn)臺(tái)制造廠,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)約一百余家,以美、法、英、西德、日本、瑞士最多,下面簡(jiǎn)略介紹三家典型的公司:美國莫爾公司(Moors)1924年創(chuàng)立,五十年代制造轉(zhuǎn)臺(tái),生產(chǎn)座標(biāo)銑床、座標(biāo)磨床,是美國精密機(jī)床廠代表之一,職工380人。莫爾轉(zhuǎn)臺(tái),蝸輪副分度,不使用校正裝置、操作方便、重復(fù)精度好,易于維修,制造難度大。它還可用步進(jìn)電機(jī)調(diào)整角度增量,對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行程序控制,,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的分度控制。蝸輪副加工是轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵,莫爾公司有一整套工藝予以保證,其分度精度為:標(biāo)準(zhǔn)級(jí)±12",精密級(jí)±6″、超精級(jí)±2″。轉(zhuǎn)臺(tái)直徑僅有Φ726mm一種,立臥式,中心高200mm,可當(dāng)分度頭用。莫爾端面齒分度臺(tái),1440齒,分度精度高達(dá)±0.1″。1440齒分布在8寸的圓周長(zhǎng)上即203×Л=610mm,每齒間距僅為0.432mm,每一齒側(cè)接觸僅為百分之幾毫米,可見端齒加工的難度。1440齒分度只能細(xì)分到十度,加裝小角度發(fā)生器便可直接讀到0.1"。1440齒分度盤是計(jì)量莫爾轉(zhuǎn)合的儀器。西德霍夫曼公司(Hofmann)霍夫曼是生產(chǎn)分度頭和轉(zhuǎn)臺(tái)頗具盛名的廠家,但這卻是該公司一個(gè)很小的部分,霍夫曼僅有職工350人,一各類機(jī)床附件晶種達(dá)幾十種,規(guī)格200余個(gè),據(jù)統(tǒng)計(jì)僅轉(zhuǎn)臺(tái)一項(xiàng)就有30余種126個(gè)規(guī)格?;舴蚵麲R型手動(dòng)精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)采用180齒的蝸輪,模數(shù)1.75,壓力角10°。蝸桿升角2°13",因而分度精度高,且蝸輪副分度誤差可由杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償,轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好,轉(zhuǎn)合高度也較低,、分度精度為±5″和±10″兩種。日本北川鐵工廠生產(chǎn)的R、RI、WR和WRI型轉(zhuǎn)臺(tái)均自霍夫曼引進(jìn),以同型號(hào)共商標(biāo)出廠。日本津田駒工業(yè)株式會(huì)社津田駒主要生產(chǎn)紡織機(jī)械,分度頭、轉(zhuǎn)臺(tái)、平口鉗等機(jī)床附件,約占生產(chǎn)能力10%?,F(xiàn)有職工1500人。1937年開始生產(chǎn)轉(zhuǎn)臺(tái),是日本最大的機(jī)床附件生產(chǎn)廠之一。津田駒生產(chǎn)14種轉(zhuǎn)臺(tái)、計(jì)41個(gè)規(guī)格,CTK型手動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái),快速進(jìn)給的CTM型手動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。津田駒轉(zhuǎn)臺(tái)的幾種方法簡(jiǎn)介如下:1)手動(dòng)蝸輪分度:分度精度可達(dá)10"-15",鑒于蝸輪副節(jié)距誤差和齒面接觸精度直接影響分度精度,嚴(yán)格地控制了蝸輪的副加工和裝配。2)伺服電機(jī)分度:利用數(shù)控裝置發(fā)出信號(hào)、操縱伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。也采用蝸輪副,工作臺(tái)主軸系用向心止推滾珠軸承,滑動(dòng)部位用鋼球支承,為適用于強(qiáng)力切削選用自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu),分度精度為12"-15"。3)分度盤分度:為電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)采用,在電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸上裝分度盤,分度數(shù)為一些固定量,在分度盤側(cè)裝有與分度數(shù)相等的信號(hào)銷,電動(dòng)機(jī)根據(jù)信號(hào)準(zhǔn)確停止,一般可分24的約數(shù),分度精度取決于分度盤,當(dāng)然也受主軸和分度盤不同心度影響。4)分度盤:蝸輪并用分度。大型轉(zhuǎn)臺(tái)多采用并用分度,因?yàn)榇笠?guī)格轉(zhuǎn)臺(tái)定位銷相應(yīng)增大,使電磁吸鐵吸力受到限制,大轉(zhuǎn)臺(tái)受沖擊力,慣性力大,為此還采用了減速機(jī)構(gòu),分度精度可達(dá)3"。5)端齒盤分度:CTPM-300型轉(zhuǎn)臺(tái)系超精密自動(dòng)分度轉(zhuǎn)臺(tái),即是此法分度。分度精度可達(dá)4"。能承受重切削,自動(dòng)定心精度高?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)在各種數(shù)控銑床中的應(yīng)用例如TK13250B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)TK13250B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件,可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺(tái)上。工作時(shí),利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺(tái)上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座,安裝棒、軸類的被加工零件,從而實(shí)現(xiàn)等分和不等分的,連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工,且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套,利用專門控制系統(tǒng),獨(dú)立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。TK13315B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)TK13315B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件,可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺(tái)上。工作時(shí),利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺(tái)上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座,安裝棒、軸類的被加工零件,從而實(shí)現(xiàn)等分和不等分的,連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工,且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套,利用專門控制系統(tǒng),獨(dú)立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。TK13400B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)TK13400B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件,可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺(tái)上。工作時(shí),利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺(tái)上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座,安裝棒、軸類的被加工零件,從而實(shí)現(xiàn)等分和不等分的,連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工,且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套,利用專門控制系統(tǒng),獨(dú)立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。TK13500數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)TK13500數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件,可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺(tái)上。工作時(shí),利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺(tái)上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座,安裝棒、軸類的被加工零件,從而實(shí)現(xiàn)等分和不等分的,連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工,且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套,利用專門控制系統(tǒng),獨(dú)立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。2方案的選擇回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是加工法蘭盤不可缺少的重要附件。它的作用是按照控制裝置的信號(hào)或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)作回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。常用的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度工作臺(tái)。2.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功用有:(1)使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作;(2)使工作臺(tái)進(jìn)行分度工作。它按照控制系統(tǒng)的指令,在需要時(shí)候完成任務(wù)。其作用是既能作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸,用于加工直線、曲線、圓弧或與直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)加工曲面,又能作為分度頭完成工作的轉(zhuǎn)位換面。2.2分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)的功能是完成回轉(zhuǎn)分度運(yùn)動(dòng),即按照控制系統(tǒng)的指令,在需要分度時(shí),將工作臺(tái)及其工作臺(tái)回轉(zhuǎn)一定角度。其作用是在加工中自動(dòng)完成工作的轉(zhuǎn)位換面,實(shí)現(xiàn)工件一次安裝完成幾個(gè)面的加工。按照采用的定位元件的不同,有定位銷式分度工作臺(tái)和鼠牙盤式分度工作臺(tái)。分度工作臺(tái)通常由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系,僅能作規(guī)定好的度數(shù)的分度運(yùn)動(dòng),不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的分度結(jié)構(gòu),它本身很難保證工作臺(tái)的分度的高精度的要求不適合本設(shè)計(jì)要求。再看數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)與分度工作臺(tái)的區(qū)別,數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),從外形上看,與分度工作臺(tái)沒有什么區(qū)別,但在結(jié)構(gòu)上有以下一系列特點(diǎn),現(xiàn)就開環(huán)數(shù)控工作臺(tái)和閉環(huán)數(shù)控工作臺(tái)分述如下:開環(huán)系統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)是由傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)一般由電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),當(dāng)接到控制系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)指令后,首先要把蝸輪松開,然后開動(dòng)電—液脈沖馬達(dá),按照指令脈沖來確定工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的方向、回轉(zhuǎn)的速度快慢、回轉(zhuǎn)的角度大小以及回轉(zhuǎn)過程中速度的變化等參數(shù)。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)完畢后,再把蝸輪夾緊恢復(fù)到原來的位置。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度定位是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度的,沒有其他的定位元件。因此,對(duì)開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)精度要求高,傳動(dòng)間隙應(yīng)盡量小。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)既沒有鼠牙盤,也沒有定位銷,它的定位精度完全是由控制系統(tǒng)來決定的。因此,對(duì)于開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),要求它的傳動(dòng)系統(tǒng)中沒有間隙,否則在反向時(shí)產(chǎn)生傳動(dòng)誤差而影響定位精度。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí),必須處于鎖緊狀態(tài)。為此,在蝸輪底部的輻射方向裝有八對(duì)夾緊瓦,并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí),活塞便壓向鋼球,撐開夾緊瓦,并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí),先使小液壓缸的上腔接通回油路,在彈簧的作用下,鋼球抬起,夾緊瓦將蝸輪松開?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承,并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度,因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中,可以在實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后,確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?,記憶在補(bǔ)償回路中,由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中,由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào),反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn),當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí),先用擋鐵壓下限位開關(guān),使工作臺(tái)降速,然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào),使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度,也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)采用開環(huán)系統(tǒng),其定位精度主要取決于蝸桿蝸輪的運(yùn)動(dòng)精度,雖然采用高精度的五級(jí)蝸桿蝸輪副,但還是不能滿足機(jī)床的定位精度。因此還需要借助于數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面是由大型滾柱軸承支承,徑向又有圓錐滾子軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保證回轉(zhuǎn)平穩(wěn),并有上述強(qiáng)力夾緊機(jī)構(gòu)。因此回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的剛度很好。閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),其結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)大致相同。區(qū)別在于:閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有角度測(cè)量元件(圓光柵或圓感應(yīng)同步器)。所測(cè)量的結(jié)果反饋與指令進(jìn)行比較,按閉環(huán)原理進(jìn)行工作,使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)定位精度更高。這兩工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的成本比較高,而兩種工作臺(tái)的功用相差不大,所以選用分度工作臺(tái)。而分度工作臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又有好多種:如蝸輪蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)有如下特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)緊湊、并能獲得很大的傳動(dòng)比,一般傳動(dòng)比為7-80。(2)工作平穩(wěn)無噪音(3)傳動(dòng)功率范圍大(4)可以自鎖(5)傳動(dòng)效率低,蝸輪常需用有色金屬制造。蝸桿的螺旋有單頭與多頭之分。齒輪傳動(dòng)有哪些特點(diǎn):1)傳動(dòng)平穩(wěn),傳動(dòng)比準(zhǔn)確2)結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)效率高3)使用壽命長(zhǎng)4)制造和安裝精度要求高他們各有優(yōu)缺點(diǎn),由加工法蘭盤的具體考慮我選擇齒輪傳動(dòng)的分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。3工作臺(tái)的設(shè)計(jì)3.1加工零件分析法蘭盤為一個(gè)廠常用件,所謂法蘭盤一個(gè)類似盤狀的金屬體色的周邊開上幾個(gè)固定用的孔用于連接其它東西。這東西在機(jī)械上應(yīng)用很廣泛,所以樣子也千奇百怪的,只要像就是叫法蘭盤,工精度要求不太高,但年需求量較大。因此,加工此法蘭盤時(shí),首先,需要考慮的問題就是加工的生產(chǎn)效率。(1)采用通用機(jī)床加工此法蘭盤時(shí),加工的范圍可以進(jìn)行擴(kuò)大,可以加工出一系列的法蘭盤,但通用機(jī)床的調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng),裝夾與拆卸工件的時(shí)間較長(zhǎng),使得法蘭盤的加工效率無法進(jìn)行提高。(2)專門化機(jī)床的工藝范圍較窄,只能加工一尺寸范圍內(nèi)的某一類零件,完成某一種特定工序,但生產(chǎn)效率較通用的機(jī)床高。(3)專用機(jī)床的工藝范圍最窄,通常只能完成某一特定零件的特定工序,但專用機(jī)床的加工效率是這三類機(jī)床中最高的。因此專用機(jī)床較為適用了加工此類法蘭盤。(4)組合機(jī)床作為專用機(jī)床中的一種與通用機(jī)床的專門化機(jī)床相比較。1)組合機(jī)床由70-90%的通用零部件組成,可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期,而且在需要的時(shí)候,還可以部分或全部改裝。以組成適應(yīng)新加工要求的設(shè)備就是說組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性,其通用零部件可以多次重復(fù)利用。2)組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的,中以按最佳工藝方案進(jìn)行加工。3)在加工零件時(shí),組合機(jī)床可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把刀具對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工,是實(shí)現(xiàn)集中工序,提高生產(chǎn)效率的最好途徑,這也正是加工法蘭盤所需要的。4)組合機(jī)床是在工件一次裝夾下用的軸實(shí)現(xiàn)多孔同時(shí)加工,有利保證各孔相互之間的精度要求,提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少了工件工序間的搬運(yùn),改善了勞動(dòng)條件上,減少了占地面積。5)組合機(jī)床在多數(shù)的零部件是同類的通用部件簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和修理。6)組合機(jī)床的通用部件可以組織專門廠家集中生產(chǎn)。有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平,降低制造成本。綜合上面的分析,可得采用組合機(jī)床加工法蘭盤,有利于提高法蘭盤的加工精度和生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。(5)在采用組合機(jī)床的基礎(chǔ)上,如果采用自動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)來進(jìn)行加工,將可以進(jìn)一步提高法蘭盤的加工效率,采用自動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái),可以減少工件的搬運(yùn)和裝夾次數(shù),減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。法蘭盤以往工廠下料時(shí),都采用氣割或液壓機(jī),但氣割時(shí)毛坯的精度比較低,加工時(shí)毛坯的切削余量比較大,使得加工成本與加工時(shí)間都有所提高。且采用氣割下料時(shí),毛坯易形成氧化層從而給下一工序的加工帶來困難。采用液壓機(jī)進(jìn)行下料時(shí),加工精度與加工效率都有較氣割有較提高。但毛坯的厚度提高,液壓機(jī)的噸位也在提高,從而使得液壓機(jī)的制造成本也隨之提高。因此,就法蘭盤的下料有必要也設(shè)計(jì)一臺(tái)專機(jī),從而提高加工效率與降低加工成本。下料專機(jī)的設(shè)計(jì)得法蘭盤的外圓尺寸在下料時(shí)就可以得到保證,下料后的法蘭盤外圓加工精度也達(dá)到了要求,從而法蘭盤的外圓無須再進(jìn)行加工。3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。它是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個(gè)電脈沖就轉(zhuǎn)動(dòng)一步,既每當(dāng)電動(dòng)機(jī)的繞組接受一個(gè)電脈沖,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比,并在時(shí)間上與輸入脈沖同步,只要控制輸入電脈沖的數(shù)量,頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序,電動(dòng)機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向,很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有以下主要特點(diǎn):(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電源電壓的波動(dòng),電流的大小與波形的變化,溫度等)的影響,只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象之前,就不會(huì)影響其正常工作;(2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差,但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)之后,其累計(jì)誤差就會(huì)變?yōu)椤傲恪?,因此不?huì)長(zhǎng)期積累;(3)控制性能好,在啟動(dòng),停止,反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟失”。因此,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng),使系統(tǒng)簡(jiǎn)化,并可靠的獲得較高的位置精度。步進(jìn)電機(jī)2個(gè)相鄰磁極之間的夾角為60°。線圈繞過相對(duì)的2個(gè)磁極,構(gòu)成一相(A-A′,B-B′,C-C′)。磁極上有5個(gè)均勻分布的矩形小齒,轉(zhuǎn)子上沒有繞組,而有40個(gè)小齒均勻分布在其圓周上,且相鄰2個(gè)齒之間的夾角為9°。當(dāng)某組繞組通電時(shí),相應(yīng)的2個(gè)磁極就分別形成N-S極,產(chǎn)生磁場(chǎng),并與轉(zhuǎn)子形成磁路。如果這時(shí)定子的小齒與轉(zhuǎn)子沒有對(duì)齊,則在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度,使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對(duì)齊,從而使步進(jìn)電機(jī)向前“走”一步。(1)步進(jìn)電機(jī)的控制方式如果通過單片機(jī)按順序給繞組施加有序的脈沖電流,就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字→角度的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比,轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與脈沖頻率成正比,而轉(zhuǎn)動(dòng)方向則與脈沖的順序有關(guān)。以三相步進(jìn)電機(jī)為例,電流脈沖的施加共有3種方式。1)單相三拍方式(按單相繞組施加電流脈沖):→A→B→C→正轉(zhuǎn);→A→C→B→反轉(zhuǎn)。2)雙相三拍方式(按雙相繞組施加電流脈沖):→AB→BC→CA→正轉(zhuǎn);→AC→CB→AB→反轉(zhuǎn)。3)三相六拍方式(單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖):→A→AB→B→BC→C→CA→正轉(zhuǎn);→A→AC→C→CB→B→BA→反轉(zhuǎn)。單相三拍方式的每一拍步進(jìn)角為3°,三相六拍的步進(jìn)角則為1.5°,因此,在三相六拍下,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行反轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和,但在同樣的運(yùn)行角度與速度下,三相六拍驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率需提高1倍,對(duì)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的開關(guān)特性要求較高。(2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式步進(jìn)電機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)方式是全電壓驅(qū)動(dòng),即在電機(jī)移步與鎖步時(shí)都加載額定電壓。為了防止電機(jī)過流及改善驅(qū)動(dòng)特性,需加限流電阻。由于步進(jìn)電機(jī)鎖步時(shí),限流電阻要消耗掉大量的功率,故限流電阻要有較大的功率容量,并且開關(guān)管也要有較高的負(fù)載能力。步進(jìn)電機(jī)的另一種驅(qū)動(dòng)方式是高低壓驅(qū)動(dòng),即在電機(jī)移步時(shí),加額定或超過額定值的電壓,以便在較大的電流驅(qū)動(dòng)下,使電機(jī)快速移步;而在鎖步時(shí),則加低于額定值的電壓,只讓電機(jī)繞組流過鎖步所需的電流值。這樣,既可以減少限流電阻的功率消耗,又可以提高電機(jī)的運(yùn)行速度,但這種驅(qū)動(dòng)方式的電路要復(fù)雜一些。驅(qū)動(dòng)脈沖的分配可以使用硬件方法,即用脈沖分配器實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)在,脈沖分配器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、芯片化,市場(chǎng)上可以買到。但硬件方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本也較高。步進(jìn)電機(jī)控制(包括控制脈沖的產(chǎn)生和分配)也可以使用軟件方法,即用單片機(jī)實(shí)現(xiàn),下面給出具體的使用單片機(jī)以軟件方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法。(1)步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)有步距角(涉及到相數(shù))、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定,步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來了。

1)步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求,將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上,每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī))、0.9度/1.8度(二、四相電機(jī))、1.5度/3度(三相電機(jī))等。

2)靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定,我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載,而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮,加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載,恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下,靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好,靜力矩一旦選定,電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(幾何尺寸)。

3)電流的選擇

靜力矩一樣的電機(jī),由于電流參數(shù)不同,其運(yùn)行特性差別很大,可依據(jù)矩頻特性曲線圖,判斷電機(jī)的電流(參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓)4)力矩與功率換算步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的,一般只用力矩來衡量,力矩與功率換算如下:P=Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60其P為功率單位為瓦,Ω為每秒角速度,單位為弧度,n為每分鐘轉(zhuǎn)速,M為力矩單位為牛頓·米P=2πfM/400(半步工作)其中f為每秒脈沖數(shù)(簡(jiǎn)稱PPS)(2)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意點(diǎn)1)步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn),(0.9度時(shí)6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)間使用,可通過減速裝置使其在此間工作,此時(shí)電機(jī)工作效率高,噪音低。2)步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài),整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大。3)由于歷史原因,只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外,其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值,可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓(建議:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V),當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源,不過要考慮溫升。4)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī)。5)電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí),一般不在工作速度起動(dòng),而采用逐漸升頻提速,(1)電機(jī)不失步,(2)可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度。6)高精度時(shí),應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來解決,也可以采用5相電機(jī),不過其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴,生產(chǎn)廠家少,其被淘汰的說法是外行話。

7)電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作,如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

8)電機(jī)在600PPS(0.9度)以下工作,應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動(dòng)。9)應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。本課題選用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī),其技術(shù)性能數(shù)據(jù)如下:型號(hào):75BF001相數(shù):3步距角:1.5/電壓:24V相電流:3A最大靜轉(zhuǎn)矩:0.392(N.M)空載起動(dòng)頻率:1750步/S電感:19mH電阻:0.62分配方式:三相六拍外形尺寸:75x53(6)轉(zhuǎn)子動(dòng)慣量:1.274重量:1.1(Kg)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī),它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移,即給一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(簡(jiǎn)稱VR)、永磁式步進(jìn)電機(jī)(簡(jiǎn)稱PM)和混合式步進(jìn)電機(jī)(簡(jiǎn)稱HB)。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是,它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的,即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作,控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下:(1)控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式,其各相通電順序?yàn)锳-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果給定工作方式正序換相通電,步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn),如果按反序通電換相,則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個(gè)脈沖,它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率,就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)上步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí),會(huì)有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。如果使用細(xì)分方式,就能很好的解決這個(gè)問題。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制,從本質(zhì)上講是通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組中電流的控制,使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分。一般情況下,合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小,相鄰兩合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小。步進(jìn)電機(jī)半步工作方式就蘊(yùn)涵了細(xì)分的工作原理。實(shí)現(xiàn)細(xì)分方式有多種方法,最常用的是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式,大多數(shù)專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片都采用這種驅(qū)動(dòng)方式,TA8435就是其中一種芯片。基于TA8435H芯片的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分方式

TA8435芯片特點(diǎn)

TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片,該芯片具有以下特點(diǎn):

(1)工作電壓范圍寬(10~40v);

(2)輸出電流可達(dá)1.5A(平均)和2.5A(峰值));

(3)具有整步、半步、1/4細(xì)分、1/8細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇;

(4)采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式;

(5)具有正/反轉(zhuǎn)控制功能;

(6)帶有復(fù)位和使能引腳;

(7)可選擇使用單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入。從圖3-1中可以看出,TA8435主要由1個(gè)解碼器、2個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)電路、2個(gè)輸出電流控制電路、2個(gè)最大電流限制電路、1個(gè)斬波器等功能模塊組成。圖3-1TA8435工作原理在圖3-2中,第一個(gè)CK時(shí)鐘周期時(shí),解碼器打開橋式驅(qū)動(dòng)電路,電流從VMA流經(jīng)電機(jī)的線圈后經(jīng)RNFA后與地構(gòu)成回路,由于線圈電感的作用,電流是逐漸增大的,所以RNFB上的電壓也隨之上升。當(dāng)RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時(shí),比較器使橋式驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉,電機(jī)線圈上的電流開始衰減,RNFB上的電壓也相應(yīng)減小;當(dāng)電壓值小于比較器正向電壓時(shí),橋式驅(qū)動(dòng)電路又重新導(dǎo)通,如此循環(huán),電流不斷的上升和下降形成鋸齒波,其波形如圖3-2中IA波形的第1段。另外由于斬波器頻率很高,一般在幾十kHz,其頻率大小與所選用電容有關(guān)。在OSC作用下.電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。在第2個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí),輸出電流控制電路輸出電壓Ua達(dá)到第2階段,比較器正向電壓也相應(yīng)為第2階段的電壓,因此,流經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線圈的電流從第l階段也升至第二階段2。電流波形如圖IA第2部分。第3時(shí)鐘周期,第4時(shí)鐘周期TA8435的工作原理與第1、2是一樣的,只是又升高比較器正向電壓而已,輸出電流波形如圖IA中第3、4部分。如此最終形成階梯電流,加在線圈B上的電流,如圖3-2中IB。在CK一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi),流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下,步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)細(xì)分步。圖3-2TA8435工作原理圖圖3-3是單片機(jī)與TA8435相連控制步進(jìn)電機(jī)的原理圖。引腳M1和M2決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式:MI=0、M2=O,電機(jī)按整步方式運(yùn)轉(zhuǎn);Ml=1、M2=0,電機(jī)按半步方式運(yùn)轉(zhuǎn);M1=O、M2=1,電機(jī)按1/4細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn);Ml=1、M2=1,電機(jī)按l/8步細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn)。CW/CWW控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,CKl、CK2時(shí)鐘輸入的最大頻率不能超過5kHz??刂茣r(shí)鐘的頻率,即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率。REFIN為高電平時(shí),NFA和NFB的輸出電壓為0.8V,REFIN為低電平時(shí),NFA和NFB輸出電壓為0.5V,這2個(gè)引腳控制步進(jìn)電機(jī)輸入電流,電流大小與NF端外接電阻關(guān)系式為:,Io=Vref/Rnf。圖3-3中,設(shè)REFIN=l,選用步進(jìn)電機(jī)額定電流為0.4A,Rl、R2選用1.6Ω、2W的大功率電阻,O、C兩線不接。步進(jìn)電機(jī)按二相雙極性使用,四相按二相使用時(shí)可以提高步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。D1~D4快恢復(fù)二極管用來泄放繞組電流。圖3-3單片機(jī)與TA8435相連控制步進(jìn)電機(jī)的原理圖下面是步進(jìn)電機(jī)的外形圖3-4,接線圖3-5,和電路圖3-6圖3-4型步進(jìn)電機(jī)外形圖圖3-5步進(jìn)電機(jī)的接線圖要求:開機(jī)后,電機(jī)不轉(zhuǎn),按下啟動(dòng)鍵,電機(jī)旋轉(zhuǎn),速度為25轉(zhuǎn)/分,按下加1鍵,速度增加,按下減1鍵,速度降低,最高速度為100轉(zhuǎn)/分,最低轉(zhuǎn)帶為25轉(zhuǎn)/分,按下停止鍵,電機(jī)停轉(zhuǎn)。速度值要求在數(shù)碼管上顯示出來。(1)要求分析按上面的分析,改變轉(zhuǎn)速,只要改變P1.0~P1.3輪流變低電平的時(shí)間即可達(dá)到要求,這個(gè)時(shí)間不應(yīng)采用延時(shí)來實(shí)現(xiàn),因?yàn)闀?huì)影響到其他功能的實(shí)現(xiàn)。這里以定時(shí)的方式來實(shí)現(xiàn)。下面首先計(jì)算一下定時(shí)時(shí)間。比如說按要求,最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分,而上述步進(jìn)電機(jī)的步距角為7.5,即每48個(gè)脈沖為1周,即在最低轉(zhuǎn)速時(shí),要求為1200脈沖/分,相當(dāng)于50ms/脈沖。而在最高轉(zhuǎn)速時(shí),要求為100轉(zhuǎn)/分,即48000脈沖/分,相當(dāng)于12.5ms/脈沖。(2)程序?qū)崿F(xiàn)StartEndbit

01H;起動(dòng)及停止標(biāo)志MinSpd

EQU25

;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度MaxSpd

EQU100;最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度Speed

DATA23H;流動(dòng)速度計(jì)數(shù)HiddenEQU10H;消隱碼CounterDATA57H;顯示計(jì)數(shù)器DISPBUFDATA58H;顯示緩沖區(qū)

ORG

0000HAJMP

MAINORG000BHJMPDISPORG001BHJMPDJZD

ORG

30HMAIN:

MOV

SP,#5FHMOV

P1,#0FFHMOVA,#HiddenMOVDispBuf,AMOVDispBuf+1,AMOVDispBuf+2,AMOVDjCount,#11110111BMOV

SPEED,#MinSpd;起始轉(zhuǎn)動(dòng)速度送入計(jì)數(shù)器CLR

StartEnd;停轉(zhuǎn)狀態(tài)MOVTMOD,#00010001B;MOVTH0,#HIGH(65536-3000)MOVTL0,#LOW(65536-3000)MOVTH1,#0FFH;MOVTL1,#0FFHSETBTR0SETBEASETBET0SETBET1LOOP:

ACALL

KEY

;鍵盤程序JNB

F0,m_NEXT1;無鍵繼續(xù)ACALL

KEYPROC

;否則調(diào)用鍵盤處理程序m_NEXT1:MOVA,SpeedMOVB,#10DIVABMOVDispBuf+5,B;最低位MOVB,#10DIVABMOVDispBuf+4,BMOVDispBuf+3,AJBStartEnd,m_Next2CLRTR1;關(guān)閉電機(jī)JMPLOOPORLP1,#11110000Bm_Next2:SETBTR1;啟動(dòng)電機(jī)AJMP

LOOP

;主程序結(jié)束

D10ms:

……;延時(shí)程序,鍵盤處理中調(diào)用KEYPROC:MOV

A,B

;獲取鍵值JB

ACC.2,StartStop

;分析鍵的代碼,某位被按下,則該位為1JB

ACC.3,KeyStyJB

ACC.4,UpSpdJB

ACC.5,DowSpdAJMP

KEY_RETStartStop:SETBStartEnd

;啟動(dòng)AJMP

KEY_RETKeySty:

CLRStartEnd;;停止AJMP

KEY_RETUpSpd:INC

SPEED;MOV

A,SPEEDCJNE

A,#MaxSpd,K1;到了最多的次數(shù)?DEC

SPEED;是則減去1,保證下次仍為該值K1:AJMP

KEY_RETDowSpd:DEC

SPEEDMOV

A,SPEEDCJNE

A,#MAXSPD,KEY_RET;不等(未到最大值),返回MOVSPEED,#MinSpd;KEY_RET:RETKEY:

……獲取鍵值的程序RETDjZd:;定時(shí)器T1用于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制PUSHACCPUSHPSWMOVA,SpeedSUBBA,#MinSpd;減基準(zhǔn)數(shù)MOVDPTR,#DjHMOVCA,@A+DPTRMOVTH1,AMOVA,SpeedSUBBA,#MinSpdMOVDPTR,#DjLMOVCA,@A+DPTRMOVTL1,AMOVA,DjCountCPLAORLP1,AMOVA,DjCountJNBACC.7,d_Next1JMPd_Next2d_Next1:MOVDjCount,#11110111Bd_Next2:MOVA,DjCountRLAMOVDjCount,A;回存ANLP1,APOPPSWPOPACCRETIDjH:DB76,82,89,95,100,106,110,115,119,123,12……DjL:DB0,236,86,73,212,0,214,96,163,165……DISP:;顯示程序POPPSWPOPACC……RETIBitTab:DB7Fh,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBHDISPTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFHEND(3)程序分析本程序主要由鍵盤程序、顯示器程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序三部份組成,主程序首先初始化各變量,將顯示器的高3位消隱,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各引腳均輸出高電平,然后調(diào)用鍵盤程序,并作判斷,如果有鍵按下,則調(diào)用鍵盤處理程序,否則直接轉(zhuǎn)下一步。下一步是將當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換為BCD碼,送入顯示緩沖區(qū);接著判斷StartEnd這個(gè)位變量,是“1”還是“0”,如果是“1”,則開啟定時(shí)器T1,否則關(guān)閉定時(shí)器T1,為防止關(guān)閉時(shí)某一相線圈長(zhǎng)期通電,因此,在關(guān)閉定時(shí)器T1時(shí),將P1.0~P1.3均置高。至此,主程序的工作即結(jié)束。這里為簡(jiǎn)便起見,這里沒有做高位“0”消隱的工作,即如果速度為10轉(zhuǎn)/分,則顯示值“010”,讀者可以自行加入相關(guān)的代碼來處理這一工作。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)工作是在定時(shí)器T1的中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的,由前述分析,每次的定時(shí)時(shí)間到達(dá)以后,需要將P1.0~P1.3依次接通,程度中用了一個(gè)變量DjCntr來實(shí)現(xiàn)這一功能,在主程序初始化時(shí),該變量被賦予初值11110111B,進(jìn)入到定時(shí)中斷以后,將該變量取出送ACC累加器,并在累加器中進(jìn)行左移,這樣,該數(shù)值就變?yōu)?1101111,然后將該數(shù)與P1相“與”,此時(shí),P1.4即輸出低電平,第二次進(jìn)入中斷時(shí),先將該數(shù)取反,成為00010000,然后將該數(shù)與P1相“或”,這樣,P1.4即輸出高電平,關(guān)斷了相應(yīng)的線圈,然后將該數(shù)重新取出,并作左移,即1110,1111右移成為11011111,將該數(shù)與P1相“與”,這樣P1.5即輸出低電平,依次類推,P1.7~P1.4即循環(huán)輸出低電平。當(dāng)這一數(shù)據(jù)變?yōu)?1111111后,需要作適當(dāng)?shù)母膭?dòng),將數(shù)據(jù)重新變回11110111,進(jìn)行第二次循環(huán),相關(guān)代碼。定時(shí)時(shí)間又是如何確定的呢?這里用的是查表的方法,首先用Excel計(jì)算得出在每一種轉(zhuǎn)速下的TH值和TL值,然后,分別放入DjH和DjL表中,在進(jìn)入T1中斷程序之后,將速度值變量Speed送入累加器ACC,然后減去基數(shù)25,使其基數(shù)從0開始計(jì)數(shù),然后分別查表,送入TH1和TL1,實(shí)現(xiàn)重置定時(shí)初值的目的。3.3錐齒輪的選擇和計(jì)算傳遞功率:P=0.98kw齒輪1的轉(zhuǎn)速:n1=1500r/min齒輪2的轉(zhuǎn)速:n2=800r/min傳動(dòng)比:i=1500/800=1.875預(yù)定壽命:H=24000h原動(dòng)機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn)工作機(jī)載荷特性:均勻平穩(wěn)齒輪的材料及熱處理齒面類型:軟齒面熱處理質(zhì)量要求級(jí)別:MQ(1)材料及熱處理:齒輪1:齒輪1選擇材料為45鋼;熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理。硬度范圍為:HB240-270本設(shè)計(jì)取硬度為:HB250齒輪2:為了提高齒輪的抗膠合性能,大齒輪和小齒輪應(yīng)選擇不同牌號(hào)的鋼來制造,根據(jù)這個(gè)原則,齒輪2選擇的材料為40Cr;熱處理為調(diào)質(zhì)處理。硬度范圍為:HB200-230所以本設(shè)計(jì)選用硬度為:HB215(2)機(jī)械性能:齒輪1:查表得:許用接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力:許用彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力:齒輪2:查表得:許用接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力:許用彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力:模數(shù)m的選取,取模數(shù)為m=2齒數(shù)Z1、Z2的確定,取齒數(shù)為Z1=32所以變位系數(shù)X:由于齒輪有偏心調(diào)節(jié)環(huán)約束,所以取變位系數(shù)x=0,總變位系數(shù)齒輪主要尺寸:分度圓直徑:齒頂圓直徑:取所以齒根圓直徑:基圓直徑:α取標(biāo)準(zhǔn)值為節(jié)圓直徑:標(biāo)準(zhǔn)中心距a:中心距變動(dòng)系數(shù)y:y=-0.001齒高變動(dòng)系數(shù)為0.001小齒輪齒寬B:因取值為1,所以B=224mm分度圓弦齒厚和弦齒高:查表得:對(duì)齒輪1:對(duì)齒輪2:固定弦齒厚和固定弦齒高:查表得:公法線跨齒數(shù)K和公法線長(zhǎng)度:對(duì)齒輪1:K=3對(duì)齒輪2:K=5齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核有關(guān)參數(shù)和系數(shù)的確定確定圓周力Ft因所以查表得:,因此所以按V=查表選齒輪的精度為7級(jí);重合度的計(jì)算,重合度可由下公式算出:因所以所以查圖得:由于齒輪對(duì)稱軸承布置,查圖得:查表得:查圖得:核算齒面接觸疲勞強(qiáng)度因已知:許用接觸疲勞強(qiáng)度,,所以接觸強(qiáng)度足夠。齒根彎曲強(qiáng)度校核確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)與接觸強(qiáng)度相同;查圖得:齒形系數(shù)查圖得:重合度系數(shù)因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪,所以螺旋角系數(shù)核算齒根彎曲強(qiáng)度因許用齒根彎曲強(qiáng)度,,所以,齒跟彎曲強(qiáng)度足夠。3.4心軸的設(shè)計(jì)軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一,它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件,以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同,軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等,其中階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣,其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。根據(jù)軸類零件的功用和工作條件,其技術(shù)要求主要在以下方面:(1)軸類零件的主要表面常為兩類:一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸,即支承軸頸,用于確定軸的位置并支承軸,尺寸精度要求較高,通常為IT5~IT7;另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸,即配合軸頸,其精度稍低,常為IT6~IT9。(2)何形狀精度

主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi),對(duì)于精密軸,需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。(3)相互位置精度

包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。(4)面粗糙度

軸的加工表面都有粗糙度的要求,一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。支承軸頸常為0.2~1.6μm,傳動(dòng)件配合軸頸為0.4~3.2μm。(5)其他

熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。軸類零件的材料、毛坯及熱處理(1)軸類零件的材料1)零件材料

常用45鋼,精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn,也可選用球墨鑄鐵;對(duì)高速、重載的軸,選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。2)毛坯

常用圓棒料和鍛件;大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布,獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。(2)軸類零件的熱處理鍛造毛坯在加工前,均需安排正火或退火處理,使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化,消除鍛造應(yīng)力,降低材料硬度,改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前,以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前,這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸,在局部淬火或粗磨之后,還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。本軸的設(shè)計(jì)步驟:擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度軸上零件的周向定位確定軸上圓角和倒角尺寸設(shè)計(jì)軸的主要尺寸如圖3-7圖3-7芯軸軸的主要參數(shù)如圖3-7所示已知:齒輪d=420mm電動(dòng)機(jī)功率P=1KW轉(zhuǎn)速n=800r/min軸所受的轉(zhuǎn)距圓周力傳動(dòng)比為i=1.875則徑向力軸向力 對(duì)軸進(jìn)行水平受力分析如圖3-8,垂直受力分析如圖3-9,軸的總彎矩圖3-10,軸的轉(zhuǎn)矩圖3-11圖3-8軸的水平受力分析圖圖3-9軸的垂直受力分析圖圖3-10軸的總彎矩圖圖3-11軸的轉(zhuǎn)矩圖水平方向的方程組垂直方向的方程組合成彎矩因?yàn)檩S的材料是45#則可查表得較核軸徑:軸徑所以軸的強(qiáng)度合格3.5軸承的選擇(1)軸承按其所能承受的載荷方向或公稱接觸角的不同,分為:1)向心軸承主要用于承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承,其公稱接觸角從0到45。按公稱接觸角不同,又分為:徑向接觸軸承公稱接觸角為0的向心軸承:向心角接觸軸承公稱接觸角大于0到45的向心軸承。2)推力軸承主要用于承受軸向載荷的滾動(dòng)軸承,其公稱接觸角大于45到90。按公稱接觸角不同又分為:軸向接觸軸承公稱接觸角為90的推力軸承:推力角接觸軸承公稱接觸角大于45但小于90的推力軸承。(2)軸承按其滾動(dòng)體的種類,分為:1)球軸承滾動(dòng)體為球。2)滾子軸承滾動(dòng)體為滾子。滾子軸承按滾子種類,又分為:圓柱滾子軸承滾動(dòng)體是圓柱滾子的軸承,圓柱滾子的長(zhǎng)度與直徑之比小于或等于3;滾針軸承滾動(dòng)體是滾針的軸承,滾針的長(zhǎng)度與直徑之比大于3,但直徑小于或等于5mm;圓錐滾子軸承滾動(dòng)體是圓錐滾子的軸承;調(diào)心滾子軸承一一滾動(dòng)體是球面滾子的軸承。(3)軸承按其工作時(shí)能否調(diào)心,分為:1)調(diào)心軸承滾道是球面形的,能適應(yīng)兩滾道軸心線間的角偏差及角運(yùn)動(dòng)的軸承;2)非調(diào)心軸承(剛性軸承)能阻抗?jié)L道間軸心線角偏移的軸承。(4)軸承按其部件能否分離,分為:1)可分離軸承具有可分離部件的軸承;2)不可分離軸承軸承在最終配套后,套圈均不能任意自由分離的軸承。推力球軸承是一種分離型軸承,軸圈、座圈可以和保持架、鋼球的組件分離。軸圈是與軸相配合的套圈,座圈是與軸承座孔相配合的套圈,和軸之間有間隙;推力球軸承只能夠承受軸向負(fù)荷,單向推力球軸承是只能承受一個(gè)方向的軸向

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