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第 1 章 绪 论
1.1 本课题的研究意义
本课题研究的绕线机是往电机中的定子铁心上绕制绕组的一种机器，本课题所
研究的绕线机为恒张力绕线机，之所以为恒张力，是与以往匀速绕制绕组的绕线机有所不同，其速度是变化的，可控的，依靠线组处的速度变化，使漆包线所受拉力恒定，以确保加工产品的良好绝缘性，这样绕制出的线组性能更安全，从而能够延长电机的使用寿命。
目前我国还未曾研制出恒张力绕线机，希望本课题的研究能为我国恒张力绕线机的诞生贡献微薄之力。本课题的研究对社会具有较大的学术意义和经济价值。在课题设计过程中，学生通过调查研究，收集资料，拟订设计方案的基础上进行绕线机的机械结构部分设计，培养学生正确的设计思想，严谨务实的工作作风，独立工作的能力和勇于创新的进取精神，通过撰写毕业论文，使学生掌握科技论文的撰写规范，通过外文翻译，提高学生综合运用外语的能力，通过此设计学生还会掌握先进的设计理念和先进的绘图方法，熟练应用计算机。
1.2 本课题的基本内容简介
恒张力绕线机主要由机械结构部分，可编程控制部分，模拟仿真三部分主成。本课题主要研究其机械结构部分。
恒张力绕线机与其它绕线机区别在于其速度是非匀速的，这样选其主电机采用步进电动机来控制，使其排线的位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不能长期积累，易于起动、停止、正反转及变速，响应性也好，停止时可取消自锁能力，可以组成结构较为简单而又具有一定精度的开环控制系统，也可在要求更高精度时组成闭环控制系统。
在速度方面使其排线速度为非匀速这是本课题所研究的关键之处，因此在设计其绕组时设计为类似椭圆型机构，通过步进电机输入的脉冲信号数使其线组由水平位置到弧度位置时的速度是逐渐增加的，这样是漆包线在通过机构弧度时所受拉力减小，接近其机构水平边时的拉力，这样使漆包线在形成绕组前是以接近恒拉力进行缠绕的 。 此绕线机的结构设计方面由三部分组成，放线、缓冲，送线，绕线部分。其送线部
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分结构在横向、绕线部分在纵向两方面都能够进行位置的调整，使其绕组中线的疏密程度更为适当，准确。
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第 2 章 电机的选择
2.1 电机的概述及特点
本设计对电机的选择方面需要易起动、停止、速度变化快并且可调节，而且价格要简单廉价，所以选用步进电动机较适合。就传统的步进电动机来说，步进电动机可以简单地定义为，步进电机是一种将电的脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电元件，通俗的讲，就是外加一个脉冲信号在步进电机，步进电机就走一步。步进电机的种类很多，一般分为反应式、混合式、永磁式、直线式，其中反应式和混合式比较常用。
步进电动机是纯数字控制电动机，它的脉冲信号转变成角位移，即电源发一个脉冲，步进电机则转过一个固定角度，称步距角0b。电动机的角位移正比于输入脉冲数。当连续输入一定频率的脉冲时，电动机的转速正比于脉冲频率，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以非常适合用单片机进行控制。 步进电动机的特点：
（1） 可以用数字信号直接进行开环控制，整个系统简单廉价。 （2） 位移与输入脉冲信号数相对应，步距误差不长期积累。 （3） 无刷，电动机本体部件少，可靠性高。 （4） 易于起动，停止，正反转及变速，响应性也好。 （5） 停止时，可有自锁能力。
（6） 步距角选择范围大，可在几十角分至180度大范围内选择。在小步距情况下，通常
可以在超低速下高转距稳定运行，通常可以不经减速器直接驱动负载。
（7） 速度可在相当宽范围内平滑调节，同时用一台控制器控制几台步进电动机可使它们
完全同步运行。
（8） 步进电动机带惯性负载的能力较差。
（9） 由于存在失步和共振，因此步进电动机的加减速方法，根据利用状态的不同而复杂
化。
（10）不能直接使用普通的交直流电源驱动。
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2.2 步进电动机负载的估算
(一). 负载转距的估算
精确计算驱动系统的转距是比较复杂的，习惯的作法是根据实际装置实测求取，本设计就是选用此方法，在选择步进电动机时，常常使用近似公式，先估算出负载的转距，从而为选定电动机提供依据。
本设计放线部分的负载运动可看成直线运动。直线运动系统换算到电动机轴的负载转距Tl，一般由下式估算，即Tl?Fl0?Tf。 2?? 式中：Tl——电动机轴的摩擦转距。 L0——每转机械移动量。 η——驱动系统的效率。
F——直线运动机械的轴向力。 (二). 负载惯量的计算
根据惯量的定义，物体对某轴的惯量定义为该物体微小体积的质量dm与该微分体积到轴的距离r的平方的乘积之总和，即 J= 放线部分的放线体类似为圆柱型则： Jx?1?2M(D12?D2)??L(D14?D24) 8322D12?D21l2?) JY?M(443式中 Jx ——以X轴为中心的惯量。 Jy ——以Y轴为中心的惯量。
M ——重量 D1 ——外径 D2 ——内径 ρ——材料密度 L ——长度
(放线部分的η取0.90 ；ρ取2.8×10-3 kg/cm3 ； L取35mm)
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