工业缝纫机系统设计毕业设计论文.docx

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： 设计时间： 2015年春季学期 哈尔滨工业大学 目录第1章 绪言41.1工业缝纫机的现状与发展41.1.1工业缝纫机的市场前景41.1.2工业缝纫机驱动电机的发展41.2工业缝纫机的机械组成61.3需求分析与性能指标7第二章 电机选型与驱动方案82.1电机方案对比82.1.1 直流有刷电机方案82.1.2 交流异步电机82.1.3 小功率同步电机82.1.4步进电机92.1.5永磁交流电机92.2电机具体型号与传动机构选择102.2.1刺线机构的结构分析与运动分析102.2.2传动机构的选取102.2.3电机的期望转速计算112.2.4电机的输出力矩计算112.2.5电机选型122.3驱动方案152.3.1 桥式逆变电路152.3.2 驱动芯片162.3.3 驱动框架18第三章 测量元件193.1传感器介绍193.1.1旋转变压器193.1.2感应同步器213.1.3编码器encoder233.1.4光栅grating243.1.5霍尔电流传感器Hall Current Sensor253.2测量元件选型253.2.1位置测量253.2.2速度测量293.2.3电流测量30第四章 控制系统324.1三闭环PID控制策略324.2制动方式334.2.1工业缝纫机制动方法介绍334.2.2制动方式选择33第五章 总结355.1系统评价与结论：355.2参考资料：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量应用，其他两类产品的市场份额逐渐下降。1） 离合器电机是工业缝纫机上应用时间最长的电机，主要由异步电动机、离合器和刹车片构成。通电后，电动机一直在运转，当离合器合上，带动缝纫机工作，松开离合器，靠刹车片的摩擦，缝纫机快速刹车。主要的优点是结构简单可靠，启动和刹车时间短，满足工业缝纫机快速启停的要求，行业应用量大、成本低，中低端的工业缝纫机主要采用离合器电机。缺点是整机效率低，特别缝纫机停止期间，电机仍然在工作并耗电，同时，离合器和摩擦片需定期更换，维护工作量较大。为了满足定位定针的要求，摩擦片式电子定位定针电动机也有应用，特点是起步快，但速度和针位控制精