《畢業(yè)論文-數(shù)控十字滑臺設計（送全套CAD圖紙 資料打包）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《畢業(yè)論文-數(shù)控十字滑臺設計（送全套CAD圖紙 資料打包）（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘 要隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機床在生產中的地位是越來越重要。本文結合機電一體化的需要，設計以單片機作為控制系統(tǒng)的 X-Y 型工作臺（X－Y 工作臺是指能分別沿著 X 向和 Y 向移動的工作臺） 。通過對 X-Y 型工作臺機械結構設計和控制電路接口的設計，闡述了機電一體化設計中的共性和關鍵技術。這種工作臺通常與整機設計成一個整體，其形狀，尺寸，結構因機器類型不同而有較大差異，但其工作原理有著共同點。關鍵詞：X-Y 數(shù)控十字滑臺；機電一體化；單片機 下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763AbstractAlong with manufacturing industry development，people's profound feeling numerical control engine bed in production status is more and more important. Combine mechanical-electrical integration’s need, design a Model X-Y working bench with one-chip computer as the of the control system(X-Y working bench is separately along X and Y motion work table.). Though describing the working bench mechanical’s design of structure and interface of the control circuit to Model X-Y, have explained generality in the design of mechanical-electrical integration and its key technology. This kind of working bench is usually designed with the complete machine into a whole , its form , size, there is a greater difference because types of the machine are different in the structure, but its operation principle has common point. Keywords: X-Y numerical control cross slippery platform; The mechanical-electrical integration; One-chip computer目 錄下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631 緒 論 ..................................................................................................................................................11.1 數(shù) 字 控 制 技 術 的 產 生 和 發(fā) 展 .................................................................................11.2 我 國 數(shù) 控 機 床 的 發(fā) 展 情 況 .......................................................................................21.3 數(shù) 控 機 床 中 十 字 滑 臺 的 設 計 .................................................................................22 機 床 改 造 總 體 方 案 設 計 .................................................................................................43 確 定 機 械 傳 動 改 造 方 案 .................................................................................................53.1 設 計 原 始 參 數(shù) ....................................................................................................................53.2 確 定 切 削 用 量 ....................................................................................................................53.3 進 給 運 動 的 切 削 負 載 分 析 及 計 算 方 法 .......................................................53.3.1、 各 個 方 向 的 分 力 .....................................................................................................53.3.2、 摩 擦 阻 力 .......................................................................................................................53.3.3、 等 效 轉 動 慣 量 計 算 ...............................................................................................63.3.4、 絲 杠 摩 擦 阻 力 矩 的 計 算 ..................................................................................63.3.5、 等 效 負 載 轉 矩 Tm 的 計 算 ...............................................................................63.3.6、 起 動 慣 性 阻 力 矩 的 計 算 ..................................................................................63.3.7、 步 進 電 機 輸 出 軸 總 的 負 載 轉 矩 的 計 算 ..............................................63.4 步 進 電 機 的 匹 配 選 擇 .................................................................................................73.5 滾 珠 絲 杠 的 選 擇 與 校 核 ...........................................................................................73.5.1、 工 作 原 理 及 結 構 .....................................................................................................73.5.2、 滾 珠 絲 杠 副 的 特 點 ...............................................................................................73.5.3、 承 載 能 力 的 校 核 .....................................................................................................83.5.4、 壓 桿 穩(wěn) 定 性 驗 算 .....................................................................................................8下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.5.5、 剛 度 驗 算 .......................................................................................................................83.6 齒 輪 的 校 核 計 算 .............................................................................................................93.7 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .....................................................................................................123.8 導 軌 的 選 擇 ........................................................................................................................134 控 制 系 統(tǒng) 的 硬 件 及 軟 件 設 計 .........................................................................144.1 確 定 控 制 系 統(tǒng) 方 案 .....................................................................................................144.2 單 片 機 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 設 計 ...................................................................................144.2.1、 單 片 機 控 制 系 統(tǒng) 的 硬 件 構 成 ....................................................................144.2.2、 單 片 機 引 腳 及 其 功 能 ......................................................................................154.2.3、 控 制 線 ...........................................................................................................................154.3 單 片 機 的 選 擇 ..................................................................................................................164.4 存 儲 器 的 選 用 與 擴 展 ...............................................................................................164.5 存 儲 器 的 選 用 及 連 接 ...............................................................................................164.6 地 址 鎖 存 器 ........................................................................................................................174.7 鍵 盤 與 顯 示 電 路 及 其 程 序 ...................................................................................184.7.1、 8155 工 作 方 式 設 定 ...........................................................................................194.7.2、 狀 態(tài) 查 詢 .....................................................................................................................204.7.3、 8155 定 時 功 能 .......................................................................................................204.7.4、 鍵 盤 顯 示 電 路 工 作 原 理 ................................................................................224.8 步 進 電 機 接 口 電 路 .....................................................................................................295 總 結 .............................................................................................................................................32參 考 文 獻 .......................................................................................................................................33下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763致 謝 .....................................................................................................................................................34買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631 緒 論1.1 數(shù) 字 控 制 技 術 的 產 生 和 發(fā) 展最早采用數(shù)字控制技術進行機械加工的思想，是在20世紀40年代提出的。當時美國北密執(zhí)安的一個小型飛機葉片輪廓樣板時，利用全數(shù)字電子計算機對葉片輪廓的加工路徑進行了處理，并考慮了刀具對加工路徑的影響，使加工精度達到±0.0381mm。以當時的水平來看，是相當高的。1952年，美國麻省理工學院研制出一套實驗性數(shù)字控制系統(tǒng)，并把它裝在一臺數(shù)字立式銑床上，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上的第一臺數(shù)控機床，是數(shù)控機床的第一代。但是這臺機床畢竟是一臺實驗性機床，到了1954年11月，在帕爾森專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克公司生產出來的。1959年，電子行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路版，從而使數(shù)控機床跨入了第二代。同年3月，由美國克耐·杜列克公司發(fā)明下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為“加工中心”。現(xiàn)在加工中心已成為數(shù)控機床中一種非常重要的品種，在工業(yè)發(fā)達的國家中占數(shù)控機床總量的1/4左右。1960年，研制出了小規(guī)模集成電路。由于它的體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。以上三代，都是采用專用控制的硬件數(shù)控系統(tǒng)（NC）。1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機床聯(lián)成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的FMS－Flexible Manufacturing System 柔性制造系統(tǒng)。之后，美、歐、日等國也相繼進行了開發(fā)和應用。隨著計算機技術的發(fā)展，小型計算機的價格和使用了微處理器。1974年，美、日等國首先先研制出以微處理器為核心的數(shù)控機床。30多年來，微處理機數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到飛速發(fā)展和應用，這是第五代數(shù)控。后來，人們將MNC也統(tǒng)稱為CNC。20世紀80年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC。這種單元投資少、見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成制造系統(tǒng)中使用。所以近幾十年來，得到快速發(fā)展和應用。FMC和FMS被認為是實現(xiàn)CIMS－Computer Integrated Manufacturing System 計算機集成制造系統(tǒng)的必經階段和基礎。1.2 我 國 數(shù) 控 機 床 的 發(fā) 展 情 況我國從1958年開始研究數(shù)控技術，一直到20世紀60年代中期處于研制、開發(fā)時期。1965年，國內開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20世紀60年代末70年代初研制成功X53K－1G立式數(shù)控銑床、CJK-18數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機。從20世紀70年代開始，數(shù)控技術在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領域全面開展，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決。在這一時期，數(shù)控機床結構簡單，使用方便。20世紀80年代，我國從國外引進部分系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流主軸電機技術和一些新的技術，使我國的數(shù)控機床在性能上有了質的飛躍。1995年以后，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術復雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床都相繼研制出來。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763現(xiàn)在我國已經建立了以中，低檔數(shù)控機床為主的產業(yè)體系，未來幾十年，我國將成為數(shù)控機床的生產，使用大國。1.3 數(shù) 控 機 床 中 十 字 滑 臺 的 設 計隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們深刻的感受到數(shù)控機床在生產中的地位是越來越重要，雖然近幾年我國組合機床的技術在不斷的發(fā)展，然而組合機床通用部件中的大型滑臺，至今仍主要是單坐標的滑臺。而有些國家的組合機床早在70年代（或更早些）就有了雙坐標的十字滑臺。 機電一體化技術的數(shù)控機械如數(shù)控機床、繪圖機、火焰切割機、電加工機床以及衣料開片機等都有一個在X-Y平面內作配合運動的工作臺。這種工作臺通常與整機設計成一個整體，其形狀，尺寸，結構因機器類型不同而有較大差異，但其工作原理有著共同點。該設計的數(shù)控X-Y工作臺是一個既能用于生產實際又可用于數(shù)控教學的典型機電一體化產品。考慮到8031單片微機具有較高的性能價格比，具有強有力的指令系統(tǒng)，決定選用INTER公司生產的8位8031單片機芯片作為本系統(tǒng)的微處理器。X－Y工作臺是指能分別沿著X向和Y向移動的工作臺。本文通過對X－Y工作臺的機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及接口電路的設計，闡述了機電一體化系統(tǒng)設計中的共性和關鍵的技術。 在超精密機床和超精密加工中，為使機床微位移的分辨率進一步提高；為進行機床和加工誤差的在線補償，以提高加工精度；為進行某些特殊的非軸對稱表面的加工，都需要使用微量進給裝置。高精度微量進給裝置現(xiàn)在已成為超精度機床的一個重要的關鍵裝置?，F(xiàn)在高精度微量進給裝置已可達到0.001～0.01μm的分辨率。這對實現(xiàn)超薄切削，實現(xiàn)高精度尺寸加工和實現(xiàn)在線誤差補償是十分有用的。 ??3數(shù)控X-Y工作臺、數(shù)控鉆床等設備實際上是2軸半的系統(tǒng)，即工作臺的兩個方向聯(lián)動、垂直于工作臺的刀具不必與工作臺聯(lián)動。在對一些X－Y工作臺的研究調查中發(fā)現(xiàn)目前的簡易數(shù)控控制系統(tǒng)基本上是基于普通單片機，顯示為LED數(shù)碼管的系統(tǒng)，操作很不方便而且通用性不強。為此，在此基礎上設計了通用的2軸半數(shù)控控制器。其基本思想是采用最新的微處理技術和集成電路技術，提高系統(tǒng)集成度，從而提高可靠性，降低成本，減小體積。它具有良好的人－機交互界面，滿足一般2軸半數(shù)控系統(tǒng)的需要。 下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632 機 床 改 造 總 體 方 案 設 計對數(shù)控十字滑臺而言，主要是縱橫方向兩個坐標的傳動，根據(jù)設計任務要求，決定采用點位控制，用步進電機驅動的開環(huán)控制系統(tǒng)，這樣可以使控制系統(tǒng)簡單，成本低，調試維修容易，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，此工作臺采用滾珠絲杠螺母副和滾珠滾動導軌，為盡量消除齒側間隙，計算機系統(tǒng)仍采用MCS-51系列單片機擴展系統(tǒng)。 X-Y數(shù)控十字滑臺的總體框圖如下 ： ??614下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763微機 環(huán) 形 分 配 器 光電隔離 功率放大 步 進 電 機步 進 電 機 工作 臺 執(zhí)行 元 件環(huán) 形 分 配 器 光電隔離 功率放大圖 2－1（結構總體框圖）3 確 定 機 械 傳 動 改 造 方 案3.1 設 計 原 始 參 數(shù)(1)、工作滑臺面長X寬（mm） 250mmX250mm (2)、銑刀 Φ20mm (3)、銑削深度 αp=5mm (4)、銑刀齒數(shù) Z=3 (5)、齒進給量 0.2zfm?(6)、被加工材料 HB=250 (7)、工作臺移動速度 x=2 、y=2m/min下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.2 確 定 切 削 用 量根據(jù)加工方式不同，切削用量選擇方式也不同。對銑削而言，主要是切削速度V，切削深度 ,切削寬度 ,每齒進給量 ,銑刀齒數(shù)z,銑刀直徑D 。切削用量主要paef根據(jù)刀具的類型，刀具的材料，被加工工件的材料等參數(shù)和有關手冊及教科書確定。除了工作進給速度而外，還有一個快進速度問題，一般情況下，推薦快進速度為V≤0.2/min。 這里要注意把機床的主運動與進給速度分開。 ??43.3 進 給 運 動 的 切 削 負 載 分 析 及 計 算 方 法設計參數(shù)為：銑刀的直徑 D=20mm，齒數(shù) Z=3，切削深度 ，每齒進給量5pam?,被加工材料 HB=250。據(jù)實際工作情況可認為同時工作的齒數(shù)為 2 齒，0.2zfm?每齒切削層面積為 S=0.2×5=1.00mm,兩齒為 2×1=2mm,則圓周力 Fc=2×250=500kgf=5000N3.3.1、各個方向的分力 沿進給方向的水平分力 Fh=0.4×Fc=2000N 沿進給方向的垂直分力 Fv=0.90×Fc=4500N 沿銑刀軸向分力 Fa=0.55×Fc=2750N 3.3.2、摩擦阻力 銑床工作臺與導軌間的相對運動為滑動摩擦，取摩擦系數(shù)u=0.1。摩擦力等于正壓力乘摩擦系數(shù)。正壓力應包括主切削力 及工作臺之動力矩，設工作臺重量為aFj100kg，故可算出其摩擦阻力為：F摩=（100×10+2750）×0.1=375N 3.3.3、等效轉動慣量計算其中： 036ti??????5i—齒輪傳動比， —步距角， —螺距，δ—脈沖當量 0ti=0.75×6/360×0.01=1.25 Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20 df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm 若將齒輪看作近似的圓柱體，齒輪材料為45鋼，則齒輪的轉動慣量分別為： Jz1= 44527.83210.8kgm???Jz2= 510?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763根據(jù)類比的方法，滾珠系直徑選擇為d0=32mm;L=0.55 m;材料為45鋼，則系杠的轉動慣量可近似算出為 Js= 44327.832510.5kgm?????查手冊預選電機為110BF003 查得的電機轉子軸的轉動慣量為 ,拆算到電動機軸上的總轉42.610J?動慣量為： 2 23212 0()(/3.).8510mzzsJJiit kgm????????? ??73.3.4、絲杠摩擦阻力矩的計算 由于床用的是滾珠絲杠，摩擦阻力矩很小，可以忽略不計。 3.3.5、等效負載轉矩 Tm 的計算 Tm=1/2×3.14(F縱+F摩) V溜/n Tm=1/(2×23.14)×(2000+375)×2/416.67=1.81Nm3.3.6、起動慣性阻力矩的計算 以最不利條件下的快速起動計算，設起動加速式制動減速的時間△t=0.3S，由于步進電機的角速度 ==2×3.14×416.67/60=43.63m?則角加速度為： =43.63/0.3=145.4則: T慣=JΣ× =0.85×103?×145.4=0.124(Nm) 3.3.7、步進電機輸出軸總的負載轉矩的計算 JΣ=Tm+T慣 JΣ=1.81+0.124=1.934（Nm） 3.4 步 進 電 機 的 匹 配 選 擇考慮到機械傳動系統(tǒng)的效率為n，安全系數(shù)取K，此時的負載總轉矩 TΣ=(1.5/0.7) ×1.934=4.15Nm 由預選的步進電機型號為三相六拍，步距角0.75，其最大靜轉矩Tymax=7.84Nm,為保證正常的起動與停止，步進電機的起動轉矩Tg必須大于或等于TΣ由下表可以查出Tg/Tymax之比值 。??1電機相數(shù) 3 4 5 6運行拍數(shù) 3 6 4 8 5 10 6Tg/Tymax 0.5 0.866 0.707 0.707 0.809 0.915 0.866則可算出 Tg=0.866×7.84=6.789(Nm)，因為比4.15 Nm大，所以選擇合適。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.5 滾 珠 絲 杠 的 選 擇 與 校 核3.5.1、工作原理及結構 絲杠和螺母的螺紋滾道間置有滾珠，當絲杠或螺母轉動時，滾珠沿螺紋滾道滾動，則絲杠與螺母之間相對運動時產生的滾動摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的旋轉槽兩端設有回程引導裝置。 3.5.2、滾珠絲杠副的特點（1）剛度好 通過給螺母組件內施加預壓來獲得較高的系統(tǒng)剛度，可滿足各種機械傳動要求，無爬行現(xiàn)象，始終保持傳動高效率，效率高達90%~95%，耗費的能量僅為滑動絲杠的1/3。 （2）傳動具有可逆性 既可將回轉運動變?yōu)橹本€運動，又可將直線運動變?yōu)榛剞D運動，且逆?zhèn)鬟f可保持運動的平穩(wěn)性和靈敏性。 （3）傳動精度高 經過淬硬并精磨螺紋滾道后的滾珠絲杠副本身就具有很高的制造精度，又由于摩擦小，絲杠副工作時溫升和熱變形小，容易獲得較高的傳動精度。 （4）使用壽命長 滾珠是在淬硬的滾道上作滾動運動，磨損極小，長期使用后仍能保持其精度，因而受命長，具有很高的可靠性。其壽命一般比滑動絲杠要高5～6倍。 （5）不能自鎖 特別是垂直安裝的絲杠，當運動停止后，螺母將在重力作用下下滑，故常需設置制動裝置。 （6）制造工藝復雜 滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。 滾珠絲杠的選擇，一般是根據(jù)機床原來絲杠的大小，按類比法來選擇直徑，因此必須進行以下項目的校核。3.5.3、承載能力的校核 3max0HwQLfPC?????9式中——滾珠絲杠壽命系數(shù)=60nT/ 61?fw——載荷系數(shù)，中等沖擊1.2-1.5 T——使用壽命時間 15000 ——硬度系數(shù) 1.0 Hf=F縱+F摩 =2000+375=2375N maxP則Q= 6360.150/.123754961N???下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763查表可知道滿足要求。 3.5.4、壓桿穩(wěn)定性驗算 ??223.14/maxPkFEIRDP????12式中 Pk——實際承受載荷的能力 FK——壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù),雙推-雙推時為4,單推-單推時為1,又推簡支時為2,雙推自由式為0.25; E——剛的彈性模量2.1×10 (Mpa); I——絲桿穩(wěn)定安全系數(shù),一般取2.5---4,垂直安裝取小值. 由上例，取由上例,取Fk=2,I=3.14/32*2.5=3.83,d1=25mm;取K=4,L=La=120cm(系杠長度) 4則 Pk=1.72×10N≥Pmax(Pmax=2375N)3.5.5、剛度驗算 絲杠的剛度是要保證第一導程的變形量在允許的范圍內,起變形計算公式為: △L= 002//3.14ttPESMIE????式中 S-絲杠最小截面積; M-扭距(N.m),系數(shù)符號同上. 式中的正號用于拉伸,負號用于壓縮.若都為拉伸,有如下計算結果: 設 t=0.6mm,S=3.1416×R1^2=3.14160× (1.42/2)^2=1.58mm2I=0.4cm,M=Tmax.i=7.84×1.25=9.0(N.m),P=Pmax=2375N則: ΔL=2375×0.6/(2.1*10)×1.58+9808×0.62 /(2×3.1416×0.4×2.1× ) 810=496.4× 810?Cm=5.0u 滿足使用要求 所以,我們的電機選擇型號:110BF003 絲杠選 LL32×6。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 3－1( 滾珠絲杠螺母副)即螺紋調隙式的滾珠絲杠螺母副，其一個螺母的外端有凸緣而另一個螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出在套筒外，并用兩個圓螺母固定著。旋轉圓螺母時，即可消除間隙，并產生預緊拉力，調整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊。 這種結構的特點是結構緊湊，調整方便，雖軸向位移不太精確，但應用較廣泛。3.6 齒 輪 的 校 核 計 算所選齒輪參數(shù)如下： Z1=20;Z2=25;m=1.5(模數(shù));b=20mm(齒寬)；壓力角為20 df1=mZ1=30mm;df2=mZ2=37.5mm;de1=33mm;de2=40.5mm 小齒輪用 40Cr,調質處理，硬度為 241HB-286HB,平均為 260HB。大齒輪用 45 鋼，調質處理，硬度為 229HB-286HB，平均取 240HB。 ??15612.83cos01.594.89aZZ???????????????????????????齒間載荷分布系數(shù)： 221.60.89HKZ???齒向載荷分布系數(shù)： 2 23 311.760.612.53HbKABCbd???????????????????查表得： .5,.VK?荷系數(shù)： .52..7AH????彈性系數(shù)： 查表得 =189.8EZEaMP節(jié)點區(qū)域系數(shù)： 查圖得 .Z接觸最小安全系數(shù)：由表得 min10HS?工作時間： 1038.24ht h??下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763應力循環(huán)次數(shù)：查表可估計 7910LN?〈則指數(shù) m=8.78??8.71 1maxmax8.78.78.776064.020532.910n ni ihiVi iTTtNtyt? ????????????????????故原估計應力次數(shù)正確。 772/.391/.91Li接觸壽命系數(shù)查圖得： 2.4NNZ?，由 查表得：12,NZlim1lim0,580MPaPa?????許用接觸應力 ：?????lim1nli22mn17.8250.461.3NHSZPad???????算接觸應力： 1 22.71984.589.250. 3230EHKTuZ MPabd????????????故選擇合適??2??齒根彎曲疲勞強度驗算 ：??25重合度系數(shù)： 0.70.75...219Y?????齒間載荷分配系數(shù)： .3.2KF?齒向載荷分布系數(shù) ：F?????1.50.1.537/20//3.7926afaahmhcb?????????由查圖可得： .FK?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763載荷系數(shù)K ：??38 1.52.391.0AVFK??????齒形系數(shù) 查圖得： =2.8，aY1FaY26Fa應力修正系數(shù) 查圖得： =1.54， s s .58s彎曲疲勞極限 查圖得：limF?lim1lim260,40FFMPPa????彎曲最小安全系數(shù) 由表估計得：inS1039.1LN???指 數(shù)??49.11149.149.149.17604.780250203.41ihiLVinaxTtNlt????????????????原估計循環(huán)次數(shù)正確 7721/./.LNi??彎曲壽命系數(shù) 由圖得：NY120.96,.NNY尺寸系數(shù) 由圖得：xx許用彎曲應力 ：??F?7?10??lim1nlim22n6.9460.8250.1.NXFFNXFFYMPaS????校核：????111122112 23.01942.850.724.6315840.FFasFFasFFKTY MPabdYPa?????????????下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.7 軸 承 的 選 擇 與 校 核 在軸承的選擇上選用深溝球軸承和推力球軸承配合。深溝球軸承承受軸向力，推力球軸承承受軸向力。預選軸承 ：??249深溝球軸承 6205 d=25 D=52 B=18 24rCKN?7.8orKN?推力球軸承 51305 d=25 D=52 B=18 35.615C有輕微沖擊，預期使用壽命為： =5000h 采用脂潤滑hL??223.14/maxPkFEIRDP??/aorC/0/28.54orFC?E 查機械零件設計表 18.7 得 e=0.38/ar //7.3ar故查表 18.7 得：X=1 ，Y=0rFe?df 1.df?1.527480rP??,,33, 6.750278.6124hrrrLnCKN???故所選軸承合格。3.8 導 軌 的 選 擇根據(jù)導軌的設計要求，選擇滾動導軌。 滾動導軌是在導軌面之間放置滾珠，滾針，滾柱等滾動體，使相配的兩個導軌面只同滾動體接觸而不直接接觸導軌。 滾動導軌的特點是導軌面之間是滾動摩擦，而不是滑動摩擦。由于摩擦阻力小，故使工作部件移動起來很靈敏。滾動摩擦的摩擦系數(shù)小，并且它和運動速度快慢無關，低速時運動也均勻，工作部件的定位精度高，并且不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因為滾動摩擦阻力小，所以工作部件的啟動和運行的功率小。滾動導軌的磨損小，它的精下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763度持久性好。但滾動導軌對贓物比較敏感，故必須有良好的防護裝置。 經比較，選用滾動導軌中的滾珠導軌。4 控 制 系 統(tǒng) 的 硬 件 及 軟 件 設 計4.1 確 定 控 制 系 統(tǒng) 方 案微機實現(xiàn)機電一體化方法有兩種：一種是以微機為中心設計控制部件；另一種是采用標準的步進電機數(shù)字控制系統(tǒng)作為主要控制裝置。前者需要重新設計控制系統(tǒng)，比較復雜；后者選用單片機控制系統(tǒng)，由單片機、步進電機及專用控制程序組成的開環(huán)控制。其結構簡單，價格低廉，對機床的控制過程大多是由單片機接照輸入的加工程序進行插補運算，產生進給，由軟件或硬件實現(xiàn)脈分配，輸出一系列脈沖，經功率放大，驅動工作臺，縱橫運動的步進電動機，實現(xiàn)工作臺按規(guī)定的輪廓線軌跡運動。擬訂方案如圖（2－1）。4.2 單 片 機 控 制 系 統(tǒng) 硬 件 設 計對十字滑臺X-Y軸控制要求作如下規(guī)定：步進電機3相6拍，脈沖當量為0.01，能用鍵盤輸入命令，控制X,Y向運動及實現(xiàn)其它功能，能實時顯示工作臺的當前運動位置，具有越程指示報警及提示功能，采用硬件進行環(huán)形分配，字符發(fā)生及鍵盤掃描均由軟件實現(xiàn)。 4.2.1、單片機控制系統(tǒng)的硬件構成 現(xiàn)選用8031單片機芯片為主芯片。它有P 0-P3四個8位口，P 0可驅動8個TTL ??146下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763縱 橫等 軸限 位主 軸脈 沖發(fā) 生器急 停功 能 按 扭 電 機電 機電 機功率放大器光電隔離驅動器擴 長接 口存 儲擴 長器微 機圖 4－1（硬件構成）門電路，16 根地址線由它經地址鎖存器（74LS373）提供第 8 位 A0-A7，而高8 位 A8-A15 由由 P2 口提供。數(shù)據(jù)總線由 P0 口提供。控制總線有 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4 根獨立的控制線 RESET，-EA，ALE ，-PSEN 組成。僅剩 P1 口可供控制外設，因此不能滿足上述要求，又由 8031 總片無 ROM，且只有 128 字節(jié)的 RAM，也不夠用，故需要擴展。現(xiàn)采用 8155 和 2764，6264 作為 I/O 和存儲器擴展芯片，顯示器采用 LED 數(shù)碼顯示，從控制要求來看，需要 5 位數(shù)碼顯示，其中整數(shù)部分 3 位，小數(shù)部分 3 位。其它輔助電路有復位電路，時鐘電路，越位報警指示電路，延時可利用 8155 的定時器/計數(shù)器的引腳 TMRIN 和 TMROUT。4.2.2、單片機引腳及其功能 (1)電源線 2根 ??13Vcc：編程和正常操作時的電源電壓，接+5V Vss：地電平 (2)晶振 2根 XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入。使用外部震蕩器時必須接地。 XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出和內部時鐘發(fā)生器的輸入。當使用外部震蕩器時用于輸入外邊震蕩信號。 (3)I/O口共有p 0 p1 p2 p3四個8位口，32根I/O線，其功能 p0.0-p0.7 (AD0-AD7)：是I/O端口O的引腳。端口O是一個8位漏極開路的雙向I/O端口。在存取外部存儲器時，該端口分時地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763p1.0-p1.7： 端口1的引腳，是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口通道，專供用戶使用。 p2.0-p2.7 (A8-A15)：端口2的引腳。端口2是一個百內部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址A 8-A15。 p3.0-p3.7： 端口 3 的引腳。端口 3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，該口的每一位均可獨立地定義第一 I/O 口功能或第二 I/O 口功能。作為第一功能使用時，口的結構與操作與 p1 口完全相同。4.2.3、控制線 (1)PSEN：程序存儲器的使能引腳，是外部程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。從外部程序存儲器取數(shù)時，在每個機器周期內二次有效。 (2)Vpp：EA為高電平時，CPU執(zhí)行內部程序存儲器的指令。EA為低電平時CPU僅執(zhí)行外部程序存儲器的指令。因8031沒有內部程序存儲器，故EA必須接地。V pp是在8751EPROM編程時為+21的編程電源輸入端。 (3)PROG，ALE是地址鎖存使能信號。作為地址鎖存允許時高電平有效。因為p 0端口是分時傳送數(shù)據(jù)和低8位地址。故訪問外部存儲器時，ALE信號鎖存低8位地址。即使在不訪問外部存儲器時，也可以1/6振蕩頻率的固定頻率產生ALE，因此可以用它作為外部的時鐘信號。ALE主要是提供一個定時信號，在從外部程序存儲器取令時，把p 0口的低8位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。 (4)T/VPD 是復位/備用電源端。在振蕩器運行時，使RST行腳至少保持兩個機器周期為高電平，可實現(xiàn)復位操作，復位后程序計數(shù)器清零，即程序從0000H單元開始執(zhí)行。在Vcc關斷之前加上V PD（掉電保護）RAM的內容將不變。 單片機時鐘利用內部振蕩電路，在 XTL1，XTAL2 引腳上外接定時元件，晶振可以在 1.2-12MHz間任選，電容在 5-30PF之間，對時鐘有微調作用。越界報警，指示電路，采用 4 個點位開關。一旦越界，應立即停止工作臺運動，這里采用中斷方式，利用 8031 外部中斷-INT 0，只要有一個開關閉合，即工作臺的 X 向或 Y 向有一越界，便能產生中斷信號-INT0。為了報警，設置了兩個發(fā)光二極管燈，一個紅用于報警，綠的為正常工作，兩燈均由 8031 的 P1.4控制。為了整體控制需要，應將 8155 的輸出端 TMROUT 與 8031 的 T0端相連，而且應與不進電機控制用環(huán)形分配器的 CP 端相連接。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634.3 單 片 機 的 選 擇由于對機床進行數(shù)控，其控制功能簡單，為了結約成本，因而，采用價格低廉的MCS—51系列的8031單片機作為該控制系統(tǒng)的CPU已能滿足控制要求。該單片機內部集成ROM存儲器，需要對其進行存儲器的擴展。 4.4 存 儲 器 的 選 用 與 擴 展由控制系統(tǒng)所遷用單片機內部集成ROM存儲器，同時128位的RAM輸出不能滿足控制系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)的存儲量，因此要進行存儲器擴展。 4.5 存 儲 器 的 選 用 及 連 接程序存儲器選用Inter2764，它是一種5V的8K UVEPROM存儲器芯片，采用HMOS工藝制成，標準存取時間250ns具有可擦除特性，管腳數(shù)28。 由于車削加工的指令數(shù)量較少，因而所需程序存儲器容量較少，所以選用Inter6264 靜態(tài) RAM 足夠，該存