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本科設計說明書（論文） 第 頁 共 Ⅱ 頁
Ⅰ
目 次
1 緒論 ………………………………………………………………………………… 1
1.1 機電一體化概述 …………………………………………………………… 1
1.1.1 機電一體化基本概念 ……………………………………………… 1
1.1.2 機電一體化的基本組成要素 ……………………………………… 1
1.1.3 機電一體化產(chǎn)品的特點 …………………………………………… 3
1.1.4機電一體化技術的發(fā)展趨勢 ………………………………………… 4
1.2 機床數(shù)控化的意義及特點 ………………………………………………… 5
1.2.1 數(shù)控機床的基本概念 ……………………………………………… 5
1.2.2 數(shù)控機床的組成 …………………………………………………… 5
1.2.3 數(shù)控機床的特點 …………………………………………………… 6
1.2.4 機床數(shù)控化的意義 ………………………………………………… 7
2 機械系統(tǒng)設計 ……………………………………………………………………… 7
2.1概述 …………………………………………………………………………… 7
2.2 滾珠絲杠螺母副 ……………………………………………………………… 8
2.2.1 滾珠絲杠副的特點 ………………………………………………… 8
2.2.2 滾珠絲杠副的結構類型 ……………………………………………… 9
2.2.3 滾珠絲杠的計算與選用 …………………………………………… 10
2.3 導向支撐機構設計 ………………………………………………………… 10
2.3.1導軌 …………………………………………………………………… 10
2.3.2滾動直線導軌的承載能力計算 ……………………………………… 12
3 進給伺服系統(tǒng)設計 ……………………………………………………………… 14
3.1 伺服系統(tǒng)概述 ……………………………………………………………… 14
3.1.1伺服系統(tǒng)基本概念 …………………………………………………… 14
3.1.2伺服系統(tǒng)基本類型 …………………………………………………… 14
3.1.3伺服系統(tǒng)的基本組成 ………………………………………………… 14
3.1.4伺服系統(tǒng)的基本要求 ………………………………………………… 15
3.2 伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件 …………………………………………………… 15
3.2.1執(zhí)行元件的種類及特點 ……………………………………………… 15
3.3 步進電機 …………………………………………………………………… 16
3.3.1步進電機原理 ………………………………………………………… 16
3.3.2步進電機特性 ………………………………………………………… 17
3.3.3步進電機的選型計算 ………………………………………………… 18
3.4步進電機的驅動控制 ………………………………………………………… 20
3.4.1脈沖分配器 …………………………………………………………… 21
3.4.2光電隔離電路 ………………………………………………………… 21
3.4.3功率放大電路 ………………………………………………………… 22
Ⅱ
4 控制系統(tǒng)硬件電路設計 ………………………………………………………… 22
4.1 概述 ………………………………………………………………………… 22
4.2 MCS-51單片機簡介 ………………………………………………………… 23
4.2.1 8031管腳功能 ………………………………………………………… 24
4.2.2 8031芯片的存儲器結構及地址分配 ………………………………… 26
4.3 8031應用系統(tǒng)中存儲器擴展 ………………………………………………… 27
4.3.1程序存儲器的擴展 …………………………………………………… 27
4.3.2數(shù)據(jù)存儲器的擴展 …………………………………………………… 27
4.3.3地址鎖存器 …………………………………………………………… 28
4.3.4譯碼電路 ……………………………………………………………… 29
4.4 8031應用系統(tǒng)中I/O口擴展 ……………………………………………… 29
4.4.1 I/O口擴展性能 ……………………………………………………… 29
4.4.2 I/O口擴展方法 ……………………………………………………… 29
4.4.3 I/O口擴展用芯片 …………………………………………………… 29
4.4.4 8155 可編程并行接口 ……………………………………………… 30
4.5 鍵盤輸入與LED顯示 ……………………………………………………… 31
4.5.1行列式鍵盤 …………………………………………………………… 31
4.5.2 LED顯示電路 ………………………………………………………… 31
4.6 輔助電路 …………………………………………………………………… 31
4.6.1 8031時鐘電路 ………………………………………………………… 31
4.6.2 8031復位電路 ………………………………………………………… 32
4.6.3 8031越界報警電路 …………………………………………………… 32
4.6.4 8031掉電保護電路 …………………………………………………… 33
5 零件圖數(shù)控加工的編程 ………………………………………………………… 33
結論 ………………………………………………………………………………… 36
致謝 ………………………………………………………………………………… 37
參考文獻 …………………………………………………………………………… 38
圖1 X-Y數(shù)控工作臺總體方案 …………………………………………………… 39
圖2 電氣控制原理圖 ……………………………………………………………… 40
圖3 X-Y工作臺裝配圖 …………………………………………………………… 41