正、负压一体化小型空压机开发

论文摘要

气压传动技术常被用于小型机器人或小型自动化设备中。气压传动的工作介质有正压力空气和负压力空气两种。正压力空气一般由空压机提供, 负压力空气一般由真空泵提供。对于那些既需要正压力空气又需要负压力空气的气动系统, 工作时必须同时配备空压机和真空泵两种空气动力源。这将给气动系统的小型化设计带来诸多不便。本课题研制的正、负压一体化小型空压机, 是针对现有空气动力源设备中的不足而设计的一种新型气源设备。它利用普通往复式空压机和普通往复式真空泵在工作时的一些相同原理, 把空压机压缩空气的功能和真空泵抽取空气的功能集成到一个气缸中, 使之既能产生正压力空气, 又能产生负压力空气, 实现了一机两用。同时它体积小、重量轻, 可构成动力源内藏型气压驱动系统, 实现无管道供气化。正、负压一体化小型空压机是在现有的普通往复式空压机的基础上设计而成的。它通过对普通往复式空压机组件进行改进, 增加一个负压储气罐和两个电磁换向阀, 配备了专门设计的单片机控制器,是一种先进的智能化新型气源设备。它适合批量生产, 实用性强, 具有较高的推广应用价值。试验表明: 本课题研制的正、负压一体化小型空压机的各项工作指标均达到预先确定的要求,适合在小型气动机器人系统中使用。实际应用表明: 该机能够按照要求提供输出压力, 正、负压工作状态转换的可靠性较强。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 气动技术概述
• 1.2 正、负压一体化小型空压机的定义
• 1.3 研制正、负压一体化小型空压机的意义
• 1.4 研究的主要内容
• 第2章 正、负压一体化小型空压机工作原理
• 2.1 往复式空压机工作原理及工作循环过程
• 2.1.1 往复式空压机的工作原理
• 2.1.2 往复式空压机的工作循环过程
• 2.2 往复式真空泵工作原理及工作循环过程
• 2.2.1 往复式真空泵的工作原理
• 2.2.2 往复式真空泵的工作循环过程
• 2.3 正、负压一体化小型空压机工作原理
• 第3章 正、负压一体化小型空压机总体设计
• 3.1 总体设计目标
• 3.1.1 总体设计目标的内容
• 3.1.2 对总体设计目标的说明
• 3.2 总体结构
• 3.2.1 总体结构规划
• 3.2.2 各部分的功能与构造
• 第4章 控制系统硬件设计
• 4.1 控制系统硬件电路整体规划
• 4.2 单片机选型设计
• 4.2.1 C8051F310 单片机介绍
• 4.2.2 单片机通用开发模块设计
• 4.2.3 单片机引脚使用功能规划
• 4.3 压力传感器选型
• 4.4 传感器信号放大电路设计
• 4.4.1 信号放大电路设计
• 4.4.2 压力-电压对应关系
• 4.5 液晶显示器选型及电路设计
• 4.5.1 液晶显示器选型
• 4.5.2 主要硬件特性
• 4.5.3 接口引脚功能与连接方式
• 4.5.4 指令与基本操作时序
• 4.6 电磁阀驱动电路和电动机驱动电路设计
• 4.7 串行通讯接口电路设计
• 4.8 直流电源设计
• 4.8.1 系统总电源模块
• 4.8.2 单片机控制器电源模块
• 4.8.3 电磁换向阀电源模块
• 4.8.4 恒流源模块
• 第5章 控制系统软件开发
• 5.1 控制程序开发环境
• 5.1.1 软件开发环境
• 5.1.2 编程语言
• 5.2 控制程序工作过程规划
• 5.3 控制程序主函数
• 5.4 各功能模块的初始化函数
• 5.4.1 单片机系统时钟初始化函数
• 5.4.2 单片机端口初始化函数
• 5.5 模拟量采集与转换函数
• 5.5.1 ADC0 初始化函数
• 5.5.2 采样信号的数字滤波
• 5.5.3 采样与 A/D 转换函数
• 5.6 电磁阀开、关控制函数
• 5.7 液晶显示控制函数
• 5.7.1 液晶显示初始化函数
• 5.7.2 液晶显示函数
• 5.8 串行通讯函数
• 第6章 试验与验证
• 6.1 概述
• 6.2 空载压力-时间特性试验
• 6.2.1 空载正压力-时间特性试验
• 6.2.2 空载负压力-时间特性试验
• 6.2.3 空载设定压力-时间特性试验
• 6.3 压力-流量特性试验
• 6.3.1 正压力-流量特性试验
• 6.3.2 负压力-流量特性试验
• 6.4 压力控制范围准确性试验
• 6.5 正、负压工作状态转换可靠性试验
• 第7章 结论
• 7.1 研究结论
• 7.2 进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录缩略语词汇表
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 中文详细摘要