X6132万能铣床主轴变速箱三维设计与仿真【说明书+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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By understanding X6132 milling spindle gearbox parameters, determine a reasonable transmission scheme, and the strength and fatigue strength of the gear at all levels will be checked. Then use the CAD drawing shafts and gears of the parts of the two-dimensional drawing. Finally, three-dimensional modeling Solid Works and motion simulation. And the preparation of design specifications. Keywords: X6132 milling machine；Main shaft transmission ； CAD；Solid Works；Motion simulation目 录摘要Abstract目录1. 概述11.1国内外机床的发展现状11.2 X6132万能铣床11.3 X6132万能铣床主要技术参数22. X6132万能铣床主轴变速箱设计42.1 X6132万能铣床传动系统设计42.2 X6132万能铣床齿轮设计82.3 X6132万能铣床各齿轮参数表123. X6132万能铣床主轴变速箱 CAD绘图133.1 CAD软件简介133.2 X6132万能铣床主轴变速箱图纸绘制133.3 X6132万能铣床主轴变速箱CAD图纸164. X6132万能铣床主轴变速箱三维建模184.1 Solid Works软件介绍184.2 Solid Works绘制传动轴三维建模184.3 Solid Works绘制齿轮三维建模224.4 Solid Works装配图三维建模264.5 Solid Works X6132万能铣床主轴变速箱总图三维建模305. X6132主轴变速箱运动仿真326. 总结37参 考 文 献38致 谢40IV1. 概述1.1 国内外机床的发展现状 从上世纪80 年代起铣床制造业进入了高速的发展时期，90年代中期，我国开始研发自动铣床，并新建了自动化铣床产业基地。所生产的主要是一些中低端的自动铣床。在国内由于价格优势，很快的到了普遍使用，为后来的进军中高端数控自动铣床铺平了道路。目前国产的一些中高端自动铣床和国外的一些先进的产品还是有较大的差距。2我国大部分数控机床产品依据在紧跟国际的步伐。1.2 X6132万能铣床 X6132万能铣床主要构造由床身、工作台，X轴电机，Y轴电机，Z轴电机。减速箱等基本分组成。其外形结构如下图所示。铣床结构图1.3 X6132万能铣床主要技术参数X6132万能铣床主要技术参数主要技术参数X6132工作台面尺寸mm320X1325工作台最大纵（横）向行程（手动|机动）mm700/680、255/240工作台最大垂向行程（手动|机动）mm320/300工作台最大回转角度45主轴中心线至工作台面距离mm30/350主轴转速级数18 steps主轴转速范围301500工作台进给量级数18 steps主电机功率kw7.5进给电机功率kw1.5机床外形尺寸mm2294X1770X1610机床重量（净重）kg2650/2950工作台纵（横）向进给速度mm/min10-1000（21级）工作台垂向进给速度mm/min33-333（21级）工作台纵（横）向快速进给速度mm/min2300工作台垂向快速进给速度mm/min766.6图1-8 铣床实物图2. X6132万能铣床主轴变速箱设计2.1 X6132万能铣床传动系统设计 X6132万能铣床电动机输入功率为7KW，转速为1440r/min。X6132万能铣床主轴传动流程如下图所示： X6132万能铣床主轴变速箱内有两个三联和一个二联的滑动齿轮，共有3*3*2=18种转速，最高转速为1500r/min,最低转速为30r/min。运动转速如下图所示：X6132万能铣床主轴变速箱传动比对应的齿轮数关系。如下图所示：传动比Z1Z2传动比Z1Z226/54265416/39163919/36193622/33223339/26392628/37283718/47184782/38823819/711971X6132万能铣床主轴变速箱在不同传动比下齿轮传递的扭矩计算：1.1440-(26/54)2.1440-26/54-(16/39,19/36,22/33)3.1440-26/54-16/39-(39/26,28/37,18/47)3.1440-26/54-19/36-(39/26,28/37,18/47)4.1440-26/54-22/-(39/26,28/37,18/47)5.1440-26/54-16/39-39/26-（82/38,19/71)6.1440-26/54-16/39-28/37-（82/38,19/71)7.1440-26/54-16/39-18/47-（82/38,19/71)8.1440-26/54-19/36-39/26(82/38,19/71)9.1440-26/54-19/36-28/37(82/38,19/71)10.1440-26/54-19/36-18/47(82/38,19/71)11.1440-26/54-22/33-39/26(82/38,19/71)12.1440-26/54-22/33-28/37(82/38,19/71)13.1440-26/54-22/33-18/47(82/38,19/71)2.2 X6132万能铣床齿轮设计 X6132万能铣床主轴变速箱各齿轮模数和齿宽计算，选用直齿圆柱齿轮，故选用7级精度(GB10095-88)，材料选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。按齿根弯曲强度设计:小齿轮的弯曲疲劳强度极限为；大齿轮的弯曲疲劳强度极限为: 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得: 计算大、小齿轮的，并加以比较:1.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z1=26，模数M=3，齿宽B=40mm。 Z2=54，模数M=3，齿宽B=35mm。2.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z3=16，模数M=5，齿宽B=50mm。 Z4=39，模数M=5，齿宽B=45mm。3.取模数，计算齿轮齿宽所以：Z5=19，模数M=5，齿宽B=50mm。 Z6=36，模数M=5，齿宽B=45mm。4.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z7=22，模数M=5，齿宽B=50mm。 Z8=33，模数M=5，齿宽B=45mm。5.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z9=39，模数M=5，齿宽B=65mm。 Z10=26，模数M=5，齿宽B=60mm。6.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z11=28，模数M=5，齿宽B=70mm。 Z12=37，模数M=5，齿宽B=65mm。7.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z13=18，模数M=5，齿宽B=50mm。 Z14=47，模数M=5，齿宽B=45mm。8.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z15=82，模数M=6，齿宽B=115mm。 Z16=38，模数M=6，齿宽B=120mm。9.取模数，计算齿轮齿宽:所以：Z17=19，模数M=8，齿宽B=80mm。 Z18=71，模数M=8，齿宽B=75mm。2.3 X6132万能铣床各齿轮参数表X6132万能铣床各齿轮参数表ZZMBZ126340Z254335Z316550Z439545Z519550Z636545Z722550Z833545Z939565Z1026560Z1128570Z1237565Z1318550Z1447545Z15826115Z16386120Z1719880Z18718753. X6132万能铣床主轴变速箱 CAD绘图3.1 CAD软件简介 CAD(Computer Aided Drafting)诞生于60年代，目前cad制图软件是计算机辅助设计领域最流行的二维绘图软件。此软件功能强大、使用方便，在国内外广泛应用于机械、建筑等行业。73.2 X6132万能铣床主轴变速箱图纸绘制 第一步：设置绘图图层，图层相当于图纸绘图中使用的重叠图纸，通常情况下，我们会将图纸中的，粗实线，细实线，点画线，剖面线等等。将不同的线段进行分图层放置。具体操作如下图所示: 第二步：图层设置完成后就可以绘制总图了。使用CAD的绘图工具栏，进行图纸的绘制。绘图工具栏如下图所示:第三步：为图纸标注尺寸，打开CAD标注样式管理器设置标注样式。点击修改按钮，就会打开样式编辑的界面，可以对标注的线，符号和箭头，标注文字，标注单位，公差等参数进行设置。如下图所示: 第四步：标注行为公差，形位公差。行为公差的标注样式如下图所示，为了保证零件的加工精度必不可少的一部分。形位公差对话框。 第五步：为图纸标注表面粗糙度。 第六步：为图纸绘制技术参数表格。 第七步：为图纸添加技术要求。 第八步：标注序列号，使用CAD中绘图工具栏里面的序列号标注命令对图纸进行序列号标注。具体操作如下图所示：3.3 X6132万能铣床主轴变速箱CAD图纸（1）X6132万能铣床主轴变速箱三联齿轮（2）X6132万能铣床主轴变速箱输出轴（3）X6132万能铣床主轴变速箱传动总图4. X6132万能铣床主轴变速箱三维建模4.1 Solid Works软件介绍 Solid Works是Solid Works公司开发的三维应用软件，可进行三维建模、装配校验、运动仿真、有限元分析等功能。124.2 Solid Works绘制传动轴三维建模 X6132万能铣床主轴变速箱由一个输入轴和一个输出轴，三个中间轴组成。传动轴的三维模型绘制主要有两种办法一种是从右往左通过拉伸命令一段一段进行创建。另一种是通过旋转命令，先将的轴的截面整体绘制出来，通过一个选转命令一次就可以绘制完成。两种绘制方法无优劣之分，绘制时依据个人习惯即可。下面我们是用第一种方法进行绘制X6132万能铣床主轴变速箱的输入轴。（1）对输入轴进行分析。从下图可以看出输入轴从左到右按照直径的不同，可以分为八部分，可通过八次拉伸命令来创建。轴与齿轮通过平键连接，平键凹槽需要通过拉伸切除命令穿件。轴的最右侧与制动轮相连。缺口部分也需要同过拉伸切除命令穿件。（2）通过拉伸命令首先创建轴最左侧的输入部分，直径为39mm，长度60mm。（2.1）单击拉伸命令，选择草绘平面，进行草图绘制，绘制一个圆，直径为39mm。（2.2）单击完成草图绘制，Solid Work进去拉伸命令操作界面，输入拉伸长度为60mm。然后点击对勾，完成轴的第一段绘制。（3）重复使用拉伸命令，对轴的不同直径部分，从左到右依次进行绘制，直至到达轴的最右端。 通过八次拉伸命令创建完成后的轴的结构如下图所示：（4）轴的主体绘制完成后，同过拉伸切除命令进行键槽和尾部切口的创建。（4.1）单击拉伸切除命令，选择草绘平面，进行键槽的草图绘制。（4.2）单击完成草图绘制，Solid Works进去拉伸切除命令操作界面，输入拉伸切除长度为15mm。然后点击对勾，完成轴的键槽绘制。 同样使用拉伸切除命令多轴的尾部开口进行创建，完成后的结构如下图所示： 输入轴绘制完成后的结构形式如下图所示：4.3 Solid Works绘制齿轮三维建模Solid Works中齿轮的画法主要有两种，一种是是用渐开线准确的绘制齿轮，这种方法绘制的齿轮精准，主要用于齿轮的数控机厂加工。绘制渐开线齿轮，方法复杂要求绘制水平较高。另一种是使用Tool box插件进行齿轮绘制，这种方法简单快捷，常常用于运动模拟分析，不需要以齿轮三维图进行加工的场所。下面使用Tool box插件的方法进行齿轮绘制。（1）以高速输入轴第一个齿轮为例说明使用Tool box插件绘制齿轮的步骤。（2）添加Tool box插件，单击添加Tool box插件按钮，会出现下图中的插件添加界面。选择Tool box插件，在它的前面和后面打上对勾即可。 Tool box插件添加成功后，会在右边的操作面板处出现下图中的Tool box插件标志。 （3）依次展开Tool box插件，选择GB动力传动-齿轮-正齿轮，选中正齿轮，然后单击鼠标右键，选择生成零件。（4）Solid Works会进入Tool box绘制齿轮的截面，在左侧会要求输入齿轮的一些关键参数。我们这里的齿轮参数为：齿数z=26，模数M=3，齿宽 B=40mm，中间轴直径为40mm。将所有参数填写完毕后，单击对勾。（5）通过拉伸切除命令为齿轮创建键槽。键槽的深度可已选择拉伸中的完全贯穿命令，也可以输入一个大于齿轮厚度的一个数值。4.4 Solid Works装配图三维建模当X6132万能铣床主轴变速箱的所有单个零件绘制完成以后，就需要绘制整体装配图了。绘制装配图的目的是将整个零件组装起来，方便进行干涉检查，运行仿真，受力分析。在这里以第二个轴为例子说明Solid Works创建装配图的步骤。第二轴的装配结构形式如下图所示:（1）新建一个装配体。（2）将轴二需要装配的轴，齿轮，轴承，端盖，添加到装配体来。单击添加零件按钮，然后点击预览，找到需要添加的零件。具体操作如下图所示： 将部件一一放到装配体中，Solid Works默认第一个零件是固定的，其余为浮动的。如下图所示：（3）为零部件添加配合。首先添加同心配合。由于轴，齿轮，轴承，端盖他们都是同心放置的。所以将它们一一添加同心的约束。 同心约束添加完成后，样子如下图所示：轴，齿轮，轴承，端盖会处于同心的状态，它们位于同一条直线上。这时若使用Solid Works拖动功能是可以将它们进行左右拖动的，但零件始终处于同心的状态。（4）为了防止齿轮的左右移动，将零件固定到轴上某一位置，这时就需要继续给齿轮添加约束。下面将齿轮与轴的齿轮轴间相贴合。 首先单击添加约束按钮，选中齿轮的一个面，如下图所示，齿轮断面被选中以后，颜色会变为蓝色。 然后选择与齿轮断面相贴合的轴肩面，这是齿轮端面会自动与轴肩面进行贴合。最后单击对勾即可。这时若使用Solid Works拖动功时，齿轮就会紧紧与轴肩贴合，不会左右移动了。（5）重复上述命令，将剩余的约束添加完毕。装配完成后的结构形式如下图所示：4.5 Solid Works X6132万能铣床主轴变速箱总图三维建模 X6132万能铣床主轴变速箱三维模型进行装配完成以后的样的如下图所示：装配体之总图-三维建模装配体之总图-CAD5. X6132主轴变速箱运动仿真（1）打开Solid Works装配体，使用Solid Work进行运动仿真首先新建一个Solid Work运动算例。位置在软件的左下角。如下图所示：（2）打开Solid Work运动算例，操作面板在软件的下方，打开操作面板，如下图所示：（3）为旋转轴添加电机，电机操作面板的电机图标。如下图所示：（4）马达的操作面板如下图所示，可选择马达旋转方向，可输入马达旋转速度。（5）马达的操作面板如下图所示，马达添加完成后，在下方的控制面板会有相应的显示，也可以添加多个马达。（6）单击运算按钮，添加马达的旋转轴，就会按照我们设定的转速和旋转方向进行旋转。 可以通过操作面板的时间指针来控制运动仿真的时间。（7）单击保存按钮，可以将仿真的动画，保存为视频。如下图所示：6. 总结 光阴似箭，日月如梭。 转眼之间，大学4年精彩的生活就要结束了。回首大一，那个时候我们什么都不懂，对什么都充满着好奇。总觉得大学很轻松，不像高中那个时候整天埋头苦干一直学习。其实不然，在大学里我们要学习的也有很多。我们不仅要学习知识，还要学习如何在这个社会上生活。大学就是个小型社会，如果我们在大学里都处处碰壁如何在社会上立足呢？所以我们到了大学要更加努力学习。学习各种各样的知识来充实自己。使得自己在这四年的大学生活不会白白浪费。 毕业设计中的这3个月马上就要结束了。在这几个月的时间中，完成了从开题报告到设计计算及图纸绘制的任务。以前在课堂上所接受的主要是理论知识，实际操作机会少，对知识的理解受到限制。在这次毕业设计中，我实现了理论和实践的结合。毕业设计也接近尾声了，经过这么长的时间我的毕业设计终于完成了。在没接触毕业设计之前我单纯的以为就是把之前四年的知识总结一遍就能完成。可惜是我想的太简单了。毕业设计不仅是对以前知识的总结，还是对现在能力的提升。通过这次毕业设计我明白了许多，我要学习的东西还有很多。学无止境我应该更加的努力。而且通过这次的毕业设计，我和同学的关系更近了。在这个过程中他们给了我很多帮助，我非常感谢他们。并且我也懂得了在以后的生活里，应该多听一下别人的意见集思广益，这样才能做得更完美。 参 考 文 献1郑修本.机械制造工艺学.机械工业出版社,2012,032韩秋实.械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2010 3王洪欣,李木,刘秉忠.机械设计工程学M.徐州;中国矿业大学出版社,2001.4唐大放,冯晓宁,杨现卿. 机械设计工程学M.徐州;中国矿业大学出版社,2001.5成大先.机械设计手则M.北京;化学工业出版社,2002.6寿楠椿,弹性薄板夸曲M.北京;高等出版社.1987.7李秀娟主编. Auto CAD绘图2008简明教程.北京：北京艺术与科学电子出版社.20098解璞等编著.AtuoCAD2007中文版电气设计教程.北京: 化学工业出版社，20079辛文彤.Solidworks2012中文版从入门到精通.人民邮电出版社, 2012,0 102008快乐电脑一点通编委会编著.中文版AtuoCAD2008辅助绘图与设计.北京：清华大学出版社.200811全国计算机信息高新技术考试教材编写委员会编写.AtuoCAD2002职业培训教程(中高级绘图员).北京:北京希望电子出版社.200412詹迪维.Solid Works高级应用教程（2012中文版）.机械工业出版社,2012,0313 刘超峰,张功学,张淳,陈英.DVG850高速立式加工中心主轴箱灵敏度分析J.组合机床与自动化加工技术.2010(10).14于文景、李富群，现代化煤矿机械设备安装调试、运行监测、故障诊断、维护保养与标准规范全书M.北京：机械工业出版社，2003.15编委会，煤矿机械设备选型安装检修维护技术手册M.北京：机械工业出版社，2001.16秦大同.谢里阳.现代机械设计手册（第1卷）.化学工业出版社,2011,0317孙开元.骆素君.常见机构设计及应用图例.化学工业出版社，2010,0718凌云.朱金生.机械设计实用机构运动仿真图解.电子工业出版社,2014,0119杨雪宝.机械制造装备与设计.西北工业大学出版社,2010.20 李国斌.机械设计基础.机械工业出版社出版,201021 吕建法,闫兵,王文芝.镗铣床有限元建模及其瞬态动力学分析J.机械工程师. 2012(12).22 任小星.BFK150/2镗铣床主轴夹紧装置的改造J.制造技术与机床.2016(02).23 刘超峰,张功学,张淳,陈英.DVG850高速立式加工中心主轴箱灵敏度分析J.组合机床与自动化加工技术.2010(10).24 张霄.机床主轴箱的固定联接及其结构方案设计D.大连理工大学2015.25 张乐平.面向重载数控车床的主轴箱结构优化D.南京航空航天大学2014.26 陆畅.重型数控车床主轴箱的分析及优化D.沈阳航空航天大学2014.27 梁东旭.球面车磨床主轴箱及其关键零件的有限元分析与优化D.兰州理工大学 2013.28 韩君.组合机床主轴箱智能设计系统的研究D. 河北农业大学 2012.29 谷玉芳.立式加工中心主轴箱的抗振特性研究和拓扑优化设计D.陕西科技大学 2012.30 徐青山.大型数控落地镗铣加工中心动态特性分析及主轴箱优化D.苏州大学 2013.致 谢毕业设计是我们学生道路上最后一段学习旅程，它要求我们对所学知识进行综合应用并实践了解，这是一种全方面的学习和提高的旅程。这对每一位学生的学习水平和思考能力及工作能力也是一种考验与培养，并且毕业设计的设计水平也映射出大学教育的水准，所以学校非常重视这环节，为此还强化了临近毕业的学生对毕业设计工作的指导和动员。在这大学4年的最后一段道路上只剩下了毕业设计这最后也是最重要的环节，在我看来毕业设计是我们步入社会参与实际工作的展示自我和发挥自我的一次机会，是对我们解决生活中难题的考验。所以在完成毕业设计的同时，我尽可能多的的把毕业设计和实际工作相结合，这样更有利于自己能力的提高。经历了将近三个月的时间我终于完成了我的毕业设计，在完成毕业设计的过程中遇到了许多的困难，都在吴淑芳老师和同学的帮助下完成了我的毕业设计。在这里我非常感谢我的毕业设计指导老师吴淑芳老师，她对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助我进行论文的修改和改进。并且感谢我的毕业设计中所涉及到的各位学者。40高架起重机的模糊控制设计与死区补偿出版： 施普林格出版社伦敦有限公司 2009，4月 本要：本文提出了一种简单而有效的方法控制三维桥式起重机。所提出的方法使用快速运输与模糊控制的一种控制控制死区补偿起重机时接近目标的精确定位和移动负荷平稳。只有剩下的距离和投影用于设计模糊控制器的摆动角度。在这种方法中，没有任何植物的起重机信息是必要的。因此，所提出的方法大大降低了计算的努力。几个实验说明通过建议的方法，鼓励有效性一种规模化的三维起重机模型。的非线性干扰，如作为突然碰撞，也考虑到检查的所提出的方法的鲁棒性。关键词：桥式起重机投影摆角 模糊控制器死区补偿1 引言 三维起重机由小车、驱动电机和软电线。工厂和港口经常使用它用于搬运重物。马达驱动小车和弹性钢丝绳的载荷。快速、平稳、精确移动到目标是起重机控制的主要目标。一般情况下，有经验的起重机操作员移动到负载目的地慢慢地，把小车来回地来回地使负载平稳，并试图阻止台车在目的地准确而顺利。然而，由于非线性负载摇摆运动，平稳输送由起重机操作员精确的负载定位是不容易的。此外，快速运输的负荷，但没有摆动是一个更加困难的目标。因此，只有起重机操作员的反馈是不足以控制的运输过程中的起重机。 起重机控制的目的是将负载转移到尽可能快的目标；同时，尽量减少在运输过程中的摆动和停止台车正是在目的地。然而，加速的起重机总是伴随着非线性负载的摆动，它可能造成的负载损坏，甚至发生意外。一些调查已经制定了防摇摆的方法桥式起重机的有效控制。有些物品起重机控制存在的问题探讨系统。在这些研究中，Guarnieri和特罗格 1 用最少的时间控制，以最大限度地减少负载摆动。模型，以评估一个最佳的速度或路径参考，最小化的负载摆动 3，7 。然而,由于负载摆动取决于小车的运动和加速度，最大限度地减少周期时间和负载摇摆是部分相互矛盾的要求。一些研究还应用非线性控制理论分析起重机系统的性能 8，10 。此外，Karakorum和ribbing 11 还开发了建模和基于能量的起重机的升降器的非线性控制。这些方法太用于工业用途的复合物；同时，它们花了太多时间来转移负荷平稳在交通运输开始时剧烈摇晃。此外，吉田和川边 12 提出了实时饱和起重机控制策略。松尾等人。 13 使用PID？基于Q-控制器防摇起重机。高木和Mishmash 14开发了一个集中控制系统与向上和向下和旋转方向之间的耦合抑制悬臂式起重机的摆动。这些研究主要集中在空载摆动的抑制了控制，但在起重机的结束并没有解决位置误差的问题运动15。基于一些模糊的方法15-19也提出了控制起重机。不幸的是，这样的模糊控制器不能提供对所需性能起重机系统中，由于不确定性和大扰动模糊系统，降低了工作效率。 在本文中，我们提出要容纳所有的方法3D起重机控制的目标，包括快速移动起重机，负载的抗摇摆，和控制器的设计简洁程序。一种使用PID控制器来驱动起重机快速交通控制的前部并应用剩余距离和摇摆投影角度来设计模糊控制器。拟议的条款还提供补偿算法来克服控制死区的问题，提高了性能。一缩放起重机模式，以2米长，2米宽，2米高，用于说明该方法的有效性。这个方法不使用起重机的复杂植物模型设计了吊车的控制器，但两者的定位和晃动的问题是可以解决的。 所提出的模糊控制方法大大有助于控制复杂的系统。这篇文章的结构安排如下。第二部分示出了提出投影法和教派。 第三部分揭示了桥式起重机控制系统的补偿算法。在第四部分几个实验结果呈现给说明了该方法的优点。2 起重机控制器设计 起重机控制器设计的物理装置三维起重机系统组成电车和软线负载的关系,如所示图1所示。两个直流电机驱动电车沿着X轴和y轴和四个12位编码器(两个为传感X - y位置电车和其他两个旋角测量的负载在3 d空间)应用于测量相关参数。负载的摆动图3 d图2所示。一般来说,小车的运动将陪同的负载。当电车,向后旋角可以预期,反之亦然。那,相应的摆动的方向是相反的吗小车运动;与此同时,小车的加速度也会造成额外的负载。因此,转移顺利快速的负载,并不容易。同时由于起重机控制的目标之一转移负载尽可能快;因此,我们利用的距离快速PID控制在前95%运输,然后切换到模糊的投影方法来抑制负载摆动。块图模糊的起重机控制系统图3所示。如图4所示。为了实现对目标的控制，快速旅行期间，停止精确和平稳地在末端摆动，小车应该被驱动有以下标准。首先，小车应该是沿着电子的方向，到达目的地尽可能快。其次，小车应沿消除摆动角度的方向。然而,电子和你的方向可能不一样，和驾驶小车沿着电子和你的方向在其间可能是不可能的。因此，笔者适用模糊控制小车的方向E、X轴和Y轴双电机作为驱动起重机。一个使用E是模糊的先行因素控制器得到模糊控制X轴电机，和其他适用的EY和/ Y导出控制Y轴电机。假设模糊控制器的输出是超滤膜，其中的输出作为输入的模糊函数变量， 表1中定义的规则使用最低推理和重心去模糊化20。作者用输出信号控制X轴和y轴的马达。因为到达目的地的因素和消除摇摆都考虑设计fuzzy-based起重机控制器,投影方法保证是抑制同时摆动起重机驱动沿方向到达目的地。它比通常的fuzzy-based驱动方法起重机抑制来回摇摆。顺便说下,实现快速和平稳过渡负载,驱动电车沿着方向E和u必须遵守规则。余下的路程E u和swing水平也存在的目标控制。因此,的目的起重机控制最小化E和u。然而,有一个电车和负载之间的软线。控制消除E u并不是在同一表面上,和权力没有必要将完全从电车负载。因此,一些非线性属性将展览。此外,通过软线的控制也增加的非线性和复杂性。因此,非线性控制器将是更正确的选择设计起重机控制器。这是作者选择的主要原因fuzzy-based控制器3 死区补偿方法 小车起重机是一种重型机械系统，由直流电动机。如果控制输入电压很小，直流电动机不能驱动小车吊机非线性摩擦，造成控制死区和降低性能。图6显示了死区的本文中的实际规模的起重机控制系统。可以发现，X轴和Y轴电机都表现出死区效应。当驱动力的绝对值小于0.24为Y轴电机和0.1电机、小车可以阻止由于死区，降低性能。为了避免这些情况，建议系统采用补偿算法 补偿电动机的驱动力。当对目标的距离足够远，模糊控制器教派解决。 将生成足够动力来驱动电车。然而，当小车接近目的地的功率会逐渐减小。当衍生模糊功率太小时，手推车 目的地之前可以停止由于控制盲区。在这种情况下，基于模糊补偿算法将激活累积的控制力量驾驶起重机从盲区出发。块用补偿算法沿图示 在图7.设计程序被描述为 如下。步骤1在补偿模糊控制器，所述绝对 DE的值被用来为先行词，而额外 电力来驱动起重机。 图8a和b示出了 相应的隶属函数和模糊规则示于表2中。步骤2在门的距离仍然远远不够，模糊控制器将产生足够的权力， 驱动小车起重机。然而，功率将减少 当小车接近目的地。速度因此放缓。如果的变化小车位置| DE |小于，则手推车起重机对于盲区会逐渐停止。补偿方法激活这个时候提供额外的动力。增加控制这有助于在目的地前的起重机停下来。补偿原理示于以下方程组 灵活的电线与负载相连。因此，该起重机系统的非线性，因此增加检验补偿控制算法的能力。作者设置了起重机控制的停止准则系统具有以下资格：距离目标是小于0.001米，同时，摆动角度负载小于0.5。而起重机可以停止由于控制死区补偿算法，将激活提供额外的力量，直到停止。4 实验结果 一个规模起重机模型是建立在实验室中证明了该方法的有效性。两个DC施加于X轴和Y轴马达来驱动的开销起重机系统。 4个12位编码器发送的信息本位置（包括X和Yates的坐标）小车和负载，HXZ的摆动角度和HYZ，到控制器。负载的重量为0.7公斤悬挂柔性金属丝的长度为1m。假设负载的目的地被设定为（1.5米，1.5米），而负载的起始位置是在（0米的位置，0米）。在实验中相应的常数是KP = 10，9.85，KI = 0，0.002和K D = 9.6，8.65。图9示出了具有仅PID的实验结果控制器。图9a示出的剩余距离目标和图9b显示摆动角度HXZ和HYZ。一可以发现，小车驱动快，但有严重的摆动。手推车的最终位置是（1.47156米，1.50002米）和剩余的摆动幅度为约12对于HXZ和代替shy。只用了8秒到达目标，但挥杆无法克制好。 图10a-b显示用的实验结果提出的方法。人们可以发现，车花了约5秒到目的地;在此同时，回转角度投影法的表现非常出色。该剩下的摆动幅度是0.09对于HXZ和0.02，但是，它是困难的小车在目标精确地停止;手推车的最终位置是（1.48274米，1.49956米）。因此，对稳态误差小车是X轴和Y轴28.44和0.02毫米，分别。这个问题是由的摩擦引起的X轴和Y轴轨道小车。因此，如果手推车是非常接近目标，模糊控制器将提供小功率要达到的目标。当电源不足以克服所述控制死区，该手推车将停止在错误的地方，使得性能更差。此外，X轴的定位误差是更糟比Y轴。这一结果控制匹配的X电机的盲区问题比Y型电机严重。 图11 a - b,提出了补偿方法应用于投影控制。的主要区别无花果。10和11之间的位置误差电车。人们可以发现swing也克制在7或8秒;与此同时,精确电车停了下来在补偿算法后的目标是激活。电车的最终位置(1.49967 m,1.49991米)的定位误差只有0.33毫米轴和0.09毫米的轴。除此之外,其余Hz摇摆幅度约为0.04和0.04 一套两个索引比较实验结果,位置指数其中T是最后的时间控制。对比提出的方法描述了图12 a和b。可以极大地提高发现死区补偿3 d桥式吊车系统的控制性能。然而,通常用于桥式吊车系统在户外。突然碰撞等干扰可能影响的负载控制性能。在过去实验中，作者使用的额外的驱动力，-0.5，作为负载突然碰撞。这种碰撞持续半秒后小车驱动20s,图13a b所示的实验结果。一个可以轻松地找到那秋千成为非常严重负载的碰撞发生。然而，建议方法仍然可以做好它。可以向驱动小车很快就抑制摆角。与其他研究中所示的另一个实际的三维起重机控制系统相比，该方法节省旅行时间和提供简单技术抑制负载摆动和很好位置错误。此外，提出基于模糊控制器不需要开小车来回要控制摇摆，这样也可以减少负载的损害的机会。应用设计控制器的信息也有助于简化了控制器的设计。评论有一些参数应来决定提出的设计。大多数的常数，在这篇文章，如通过Mat-lab仿真下得到PID参数，同样停止准则和安全约束10起重机的数学模型。开关条件和停止条件决定速度运输。这两个参数可以任意设置为满足不同的控制要求。基本上，FLC的隶属度函数可以选择同样是分布的动态范围。但是，我们注重起重机控制附近的目标。这就是为什么隶属度函数相近，接近于零。5 结论 提出了一种简单而有效的方法来控制三维起重机系统。这种方法是基于位置误差和偏转角设计起重机的投影控制器。没有复杂的动力学方程起重机必须考虑在控制器设计。作者还设计了一种补偿死区补偿算法,提高性能。实验结果表明,提出的方法可以大大抑制摇摆不暴露业绩快速移动;致 谢 这项工作是由下格兰特NSC-94-2213-E-民国中国的国家科学委员会支持231-020。References1. 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