工业缝纫机统设课程研究设计书说明书.docVIP

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称： 自动控制元件及线路 设计题目： 工业缝纫机系统设计 院 系： 航天学院控制科学与工程系 班 级： 1204201 设 计 者： 学 号： 指导教师： 赵辉 伊国兴 设计时间： 2015年春季学期 哈尔滨工业大学 目录 第1章 绪言 4 1.1工业缝纫机的现状与发展 4 1.1.1工业缝纫机的市场前景 4 1.1.2工业缝纫机驱动电机的发展 4 1.2工业缝纫机的机械组成 6 1.3需求分析与性能指标 7 第二章 电机选型与驱动方案 8 2.1电机方案对比 8 2.1.1 直流有刷电机方案 8 2.1.2 交流异步电机 8 2.1.3 小功率同步电机 8 2.1.4步进电机 9 2.1.5永磁交流电机 9 2.2电机具体型号与传动机构选择 10 2.2.1刺线机构的结构分析与运动分析 10 2.2.2传动机构的选取 10 2.2.3电机的期望转速计算 11 2.2.4电机的输出力矩计算 11 2.2.5电机选型 12 2.3驱动方案 15 2.3.1 桥式逆变电路 15 2.3.2 驱动芯片 16 2.3.3 驱动框架 18 第三章 测量元件 19 3.1传感器介绍 19 3.1.1旋转变压器 19 3.1.2感应同步器 21 3.1.3编码器encoder 23 3.1.4光栅grating 24 3.1.5霍尔电流传感器Hall Current Sensor 25 3.2测量元件选型 25 3.2.1位置测量 25 3.2.2速度测量 29 3.2.3电流测量 30 第四章 控制系统 32 4.1三闭环PID控制策略 32 4.2制动方式 33 4.2.1工业缝纫机制动方法介绍 33 4.2.2制动方式选择 33 第五章 总结 35 5.1系统评价与结论： 35 5.2参考资料： 35 第1章 绪言 1.1工业缝纫机的现状与发展 1.1.1工业缝纫机的市场前景 缝纫机是制衣成套设备这个大家庭中最大的家族，也是最古老、应用面最广的门类。不单是制衣业要用到缝纫机，制鞋业、制帽业、手提包业等凡是有缝接的地方都要用到缝纫机。自1790 年由英国人汤姆斯发明第一台缝纫机以来，经过200 多年的发展，到目前为止，世界上生产的缝纫机有4000 多种，已从初期的手摇机时代步入机械电子时代，应用范围由初期只能用于简单的工序缝制到现在能满足所有缝制生产工序要求，速度由初期的每分钟几百转提高到现在的几千转甚至上万转。缝纫机性能的稳定性、可靠性及振动、噪声和自动化功能都已达到一个很高的水平。 目前，就缝纫机产业而言，世界上年产各种缝纫机约1800 万台，缝纫机销售额在60～70 亿美元左右，这几年来几乎一直维持在这一水平。按品种分：普通家用缝纫机约450 多万台，主要由中国生产；多功能家用缝纫机约500 多万台，主要产地有中国（包括台湾地区）、日本和巴西；平缝机系列约400 多万台，包缝机系列也有300 多万台，主要产地有中国（包括台湾地区）、日本、德国、意大利和韩国等；绷缝机系列有几十万台；其他特种缝纫机包括钉口机、锁眼机、套结机、暗缝机、刺绣机、封包机及一些具有独特功能的缝纫机械有近百万台。 从国际产业的形势来看，国际缝纫机制造产业经过几次大的转移，发生了国际产业结构的大变动。德国百福、美国胜家公司和日本胜家日钢相继倒闭停产，杜可普、重机等主要厂家裁减人员。使中国成为目前仅有的几个缝纫机主要生产基地之一。国有企业积极改革逐步走出困境，民营企业发展势头强劲，三资企业迅速发展。行业内多次组织出国参展，每次都取得了较好的效果，企业在国际上的知名度大大提高，很多国家的缝纫机经销商对我国缝纫设备越来越感兴趣。 综上所述，可以看出缝纫机具有广阔的市场前景。 1.1.2工业缝纫机驱动电机的发展 随着工业缝纫机的不断发展，驱动工业缝纫机的电动机及其控制技术也在不断地发展，到目前为止已经有四代产品，即摩擦片式异步电动机（离合器电机）、涡流式异步电动机、混合步进式电动机和交流伺服电动机。因为产品可靠、价格便宜，离合器电机应用最为广泛，目前主要应用在中低档的工业缝纫机上。交流伺服电动机从80年代后期开发应用以来，因为优越的性能满足了工业缝纫机机电一体化的发展方向，已被高档工业缝纫机广泛采用。随着交流伺服电动机的大