買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 摘 要 當今世界 電子 技術迅速 發(fā)展 ，微處理器、微型 計算 機在各技術領域得到了廣泛 應用 ，對各領域技術的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應包含 以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅動部分、執(zhí)行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。機電一體化是系統(tǒng)技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感技術、伺服傳動技術和機械技術等多學 科技 術領域綜合交叉的技術密集型系統(tǒng)工程。新一代的 統(tǒng)這類典型機電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 關鍵字：機電一體化的基礎 基本組成要素 特點 發(fā)展趨勢 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ ow in of to A of of is so on of s of of as as of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 目 錄 第一章 前言 4 第二章 課程設計的目的、意義及要求 6 第一節(jié) 課程設計的目的、意義 6 第二節(jié) 課程設計的要求 6 第三章 課程設計的內(nèi)容 7 第一節(jié) 課程設計的內(nèi)容 7 第二節(jié) 課程設計的內(nèi)容 7 第四章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定 8 第五章 機械部分設計 9 第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當量 9 第二節(jié) 工作臺外形尺寸及重量初步估算 9 第三節(jié) 滾動導軌副的計算、選擇 9 第四節(jié) 滾珠絲杠計算、選擇 11 第五節(jié) 齒輪計算、設計 13 第六節(jié) 步進電機慣性負載的計算 14 第七節(jié) 步進電機的計算選擇 15 第六章 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計 17 第一節(jié) 設計內(nèi)容 17 第二節(jié) 設計步驟 17 第三節(jié) 機床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計 21 第七章 系統(tǒng)控制軟件設計 22 第八章 結束語與致謝 29 第九章 參考文獻 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第一章 前言 一、當今世界數(shù)控技術及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀 在我國對外開放進一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術及裝備的幾點看法。 裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基本的裝備 ,又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過 程進行控制的技術 ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 ,其技術范圍覆蓋很多領域。 （一）、數(shù)控技術的發(fā)展趨勢。 數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大 ,他對國計民生的一些重要行業(yè) 車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點有以下幾個方面 : (1)、 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 效率、質量是先進 制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率 ,提高產(chǎn)品的質量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。從 會情況來看 ,高速加工中心進給速度可達 80m/ 甚至更高 ,空運行速度可達 100m/ 右。目前世界上許多汽車廠 ,包括我國的上海通用汽車公司 ,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。在加工精度方面 ,近 10 年來 ,普通級數(shù)控機床的加工精度已由 10 m 提高到 5 m ,精密級加工中心則從 3 5 m ,提 高到 1 m 并且超精密加 工精度已開始進入納米級 m 。為了實現(xiàn)高速、高精加工 ,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展 ,應用領域進一步擴大。 (2) 、 5 軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工 ,可用刀具最佳幾何形狀進行切削 ,不僅光潔度高 ,而且效率也大幅度提高。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因 ,其價格要比 3 軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍 ,加之編程技術難度較大 ,制約了 5 軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn) ,使得實現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結 構大為簡化 ,其制造難度和成本大幅度降低 ,數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動機床和復合加工機床 含 5 面加工機床 的發(fā)展。 (3) 、智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng) ,智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面 :為追求加工效率和加工質量方面的智能化 ,如加工過程的自適應控制 ,工藝參數(shù)自動生成 ;為提高驅動性能及使用連接方便的智能化 ,如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開放化 已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上 ,面向機床廠家和最終用戶 ,通過改變、增加或剪裁結構對象 數(shù)控功能 ,形成系列化 ,并可方便地將用戶的特殊應用和技訣竅集成到控制系統(tǒng)中 ,快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng) ,形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線 、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求 ,也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元 ,反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。 （二）、對我國數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計 我國數(shù)控技術起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個階段：第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階段。在此階段 ,由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的制 ,數(shù)控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進技術 ,消化吸收 ,初步建立起國 產(chǎn)化體系階段。在此階段 ,由于改革開放和國家的重視 ,以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善 ,我國數(shù)控技術的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間 ,即實施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進入市場競爭階段?？v觀我國數(shù)控技術近 50 年的發(fā)展歷程 ,特別是經(jīng)過 4 個 5 年計劃的攻關 ,總體來看取得的成績還是不小。 （三）、對我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 (1) 、戰(zhàn)略考慮。我國是制造大國 ,在世界產(chǎn)業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移 ,所以 ,我們應站在國 家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)問題。首先從社會安全看 ,因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè) ,制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平 ,而且還可緩解我國就業(yè)的壓力 ,保障社會的穩(wěn)定 ;其次從國防安全看 ,西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質 ,對我國實現(xiàn)禁運和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。 (2)、發(fā)展策略。從我國基本國情的角度出發(fā) ,以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導向 ,以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標 ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導 21 世紀 初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內(nèi)容 ,實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強調(diào)市場需求為導向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、曲型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等 帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件 數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等 的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品 ;沒有規(guī)模就不會有價值低廉而富有競爭力的產(chǎn)品 ;當然 ,沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難有出 頭之日。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第二章 課程設計的目的、意義及要求 第一節(jié) 課程設計的目的 ,意義 機電一體化系統(tǒng)設計課程設計是 培養(yǎng)學生設計能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié)之一，是綜合運用所學過的機械、電子、自動控制、計算機等知識進行的基本設計訓練。其目的是： 1. 能夠正確運用機電一體化系統(tǒng)設計課程的基本理論和相關知識，掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的功能構成、特點和設計思想、設計方法，了解設計方案的擬定、比較、分析和計算，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，使學生具有機電一體化系統(tǒng)設計的初步能力； 2. 通過機械部分設計，掌握機電一體化系統(tǒng) 典型機械零部件和執(zhí)行元件的計算、選型和結構設計方法和步驟； 3. 通過測試及控制系統(tǒng)方案設計，掌握機電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件組成、工作原理，和軟件編程思想； 4. 通過課程設計提高學生應用手冊、標準及編寫技術說明書的能力，促進學生在科學態(tài)度、創(chuàng)新精神、專業(yè)技能等方面綜合素質的提高。 第二節(jié) 課程設計的要求 ： 1. 課程設計應在教師的指導下由學生獨立完成，嚴格地要求自己，不允許相互抄襲； 2. 認真閱讀課程設計指導書，明確題目及具體要求； 3. 認真查閱題目涉及內(nèi)容的相關文獻資料、手冊、標準； 4. 大膽創(chuàng)新，確定合理、可行的總體設計方 案； 5. 機械部分和驅動部分設計思路清晰，計算結果正確，選型合理； 6. 微機控制系統(tǒng)方案可行，硬件選擇合理，軟件框圖正確； 7. 手工或電腦繪制機械系統(tǒng)裝配圖一張（ 控制系統(tǒng)電氣原理一張（ 圖紙符合國家標準，布圖合理，內(nèi)容完整表達清晰； 8. 課程設計說明書一份（不少于 8000 字），包括：目錄，題目及要求，總體方案的確定，機械系統(tǒng)設計，控制系統(tǒng)設計，參考文獻等。設計說明書應敘述清楚、表達正確、內(nèi)容完整、技術術語符合標準。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第三章 課程設計的內(nèi)容 第一節(jié) 課程設計題目 ： 單片機控制步進電機驅動的多用 作臺。 已知條件： 定位精度： 珠絲杠及導軌使用壽命： T=15000h，中等沖擊 工 作 臺 的 有 效 行 程 為 400L x m m 400YL m m快 速 進 給 速 度m a x 2 0 0 0 / m i m mm a x 2 0 0 0 / m i m m和工作載荷 2000二節(jié) 課程設計的內(nèi)容 (1) (2)較，論證。 (1) (2) (3)算和選用； (4) (5) (6) (7) (1) (2) 接口電路及伺服控制電路的設計和選用； (3)(1)敘述整個 設計的內(nèi)容，包括總體方案的確定，系統(tǒng)框圖的分析，機械傳動設計計算，電氣部分的設計說明，選用元器件參數(shù)的說明，軟件設計及其說明； (2)4 字，盡量用計算機完成。 (1)紙 1 張。要求視圖基本完整，符合標準。其中至少要有一個坐標軸的完整剖視圖； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第四章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定 數(shù)控系統(tǒng)總體方案設計的內(nèi)容包括：系統(tǒng)運動方式的確定，執(zhí)行機構及傳動方案的確定，伺服電機類型及調(diào)速方案確定，計算機控制系統(tǒng)的選擇。進行方案的分析、比較和論證。 1. 系統(tǒng)運動方式的確定 該系統(tǒng)要 求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關系因此采用連續(xù)控制方式。 2. 伺服系統(tǒng)的選擇 開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電機 而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，調(diào)整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應用。 簡化結構，降低成本，宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅動。 3. 計算機系統(tǒng)的選擇 采用 列中的 8031 單片機擴展控制系統(tǒng)。 片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高?？刂葡?統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、 I/進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)等信息。 4. X Y 工作臺的傳動方式 為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結構的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構。 由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導軌副，從而減小工作臺的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。 考慮電機步距角和絲杠導程只能按標準選取，為達到分辨率的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用 齒輪減速傳動。系統(tǒng)總體框圖如下 : 計 算 機 光電隔離 功率放大 步進 電機 X 向工作臺 光電隔離 功率放大 步進 電機 Y 向工作臺 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第五章 機械部分設計 機械部分設計內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣性的計算，選擇步進電機，傳動及導向元件的設計、計算與選擇，繪制機械部分裝配圖等。 第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當量 脈沖當量 p 是一個進給指令時工作臺的位移量，應小于等于工作臺的位置精度，由于定位精度為 此選擇脈沖當量為 第二節(jié) 工作臺外形尺寸及重量初步估算 根據(jù)給定的有效行程，畫出工作臺簡圖，估算 X 向和 Y 向工作臺承載重量 取 X 向導 軌支撐鋼球的中心距為 410 向導軌支撐鋼球的中心距為 400計工作臺簡圖如下 : X 向拖板 (上拖板 )尺寸為 : 長 *寬 *高 =420*410*50 重量 :按重量 =體積 *材料比重估算為 : 324 2 0 4 1 0 5 0 1 0 7 . 8 1 0 6 7 1 . 5 8 N Y 向拖板 (下拖板 )尺寸為 : 420 400 50 重量324 2 0 4 0 0 5 0 1 0 7 . 8 1 0 6 5 5 . 2 N 上導軌 (含電機 )重量為 23( 9 0 0 4 8 0 8 2 8 0 0 3 5 5 0 ) 7 . 8 1 0 1 0 4 8 7 . 9 7 N 夾具及工件重量 :約 155N 作臺運動部分總重量為 : 4 8 7 . 9 7 6 5 5 . 2 6 7 1 . 5 8 1 5 5 2 0 0 0 工作臺簡圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第三節(jié) 滾動導軌副的計算、選擇 根據(jù)給定的工作載荷 估算的 算導軌的靜安全系數(shù) 0/P，式中：導軌的基本靜額定載荷， 作載荷 P=z+W)； 般運行狀況 )，動時受沖擊、振動）。根據(jù)計算結果查有關資料初選導軌： 因系統(tǒng)受中等沖擊 ,因此取 ,0 . 5 ( )O S L X Z X YC f Wx Z S L S L 0 . 5 ( F + W ) = 0 . 5 ( 2 0 0 0 + 6 7 1 . 5 8 ) = 1 3 3 5 . 7 9 0 . 5 ( F + W ) = 0 . 5 ( 2 0 0 0 + 6 5 5 . 2 ) = 1 3 2 7 . 6 f P = 4 1 3 3 5 . 7 9 = 5 3 4 3 . 1 6 f P = 4 1 3 2 7 . 6 = 5 3 1 0 . 4 N根據(jù)計算額定靜載荷初選導軌 : 選擇漢機江機床廠 列滾動直線導軌 ,其型號為 :本參數(shù)如下 : 額定載荷 /N 靜態(tài)力矩 /N*M 滑座重量 導軌重量 導軌長度 動載荷 (17500 26000 198 198 288 60 滑座個數(shù) 單向行程長度 每分鐘往復次數(shù) M n 4 導軌的額定動載荷 17500N 依據(jù)使用速度 v（ m/初選導軌的基本動額定載荷aC(算導軌的工作壽命 額定行程長度壽命 : ()H T C f f CS 20004 500 1 , 2 , 0 . 8 1 , 1 ,50 C f f 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 33 1 1 0 . 8 1 1 7 5 0 02 5 0 0( ) 5 0 ( ) 1 4 2 4 0 9 . 5 8H T C f f CS k m 導軌的額定工作時間壽命 : 3102S 3 31021 4 2 4 0 9 . 5 8 1 0 4 9 4 4 7 7 1 5 0 0 02 0 . 6 4 6 0h T h 導軌的工作壽命足夠 . 第四節(jié) 滾珠絲杠計算、選擇 初選絲杠材質： ， 0，導程： 1） 強度計算 絲杠軸向力： )(,m a x (N) 其中： K=動導軌摩擦系數(shù) f=005；在車床車削外圓時 ： z，z，可取 算。 取 f=400則 : m a xm a . 5 0 . 5 2 0 0 0 1 0 0 00 . 6 0 . 6 2 0 0 0 1 2 0 01 . 1 5 1 0 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 7 1 . 5 8 ) 1 0 4 5 . 6 8 61 . 1 5 1 2 0 0 0 . 0 0 4 ( 2 0 0 0 6 5 5 . 2 ) 1 2 5 2 . 6 2 1 壽命值：61060 ，其中絲杠轉速0(r/m a 0 / m i 4 0 0 1 5 0 0 036010 最大動載荷： 中： 載荷系數(shù)，中等沖擊時為 硬度系數(shù)， 8 時為 查表得中等沖擊時 1 1則 : 333 6 0 1 . 2 1 1 0 4 5 . 6 8 6 7 0 7 9 . 5 83 6 0 1 . 2 1 1 2 5 2 . 6 2 1 1 0 6 8 6 . 5 4 根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠螺母的結構形式，并根據(jù)最大動載荷的數(shù)值可選擇滾珠絲杠的型號為 : 列滾珠絲桿副 ，其型號為： 其基本參數(shù)如下 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 其額定動載荷為 14205N 滾珠循環(huán)方式為外循環(huán)螺旋槽式 ,預緊方式采用雙螺母螺紋預緊形式 . 滾珠絲杠螺 母副的幾何參數(shù)的計算如下表 名稱 計算公式 結果 公稱直徑0d 20距 t 觸角 045 鋼球直徑 紋滾道法向半徑 R 心距 e ( 2 ) s i d 紋升角 0ta r c tg d 0433 螺桿外徑 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) bd d d 桿內(nèi)徑1d e R 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 螺桿接觸直徑2c o d d 母螺紋外徑 D 0 22D d e R 母內(nèi)徑（外循環(huán)）1 0 . 2 0 . 2 5 5 ) bD d d 2） 傳動效率計算 絲杠螺母副的傳動效率為：)( tg =10，為摩擦角； 為絲杠螺旋升角。 00 4 3 3() ( 4 3 3 1 0 ) 0 . 9 6t （ 3） 穩(wěn)定性驗算 絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗算。 （ 4） 剛度驗算 滾珠絲杠受工作負載引起的導程變化量為：1 (Y 向所受牽引力大 ,故用 Y 向參數(shù)計算 60622 2 21 . 6 5 1261 2 5 1 . 8 2 0 . 51 2 0 . 6 1 0 2 . 1 41 2 5 2 . 6 2 10 . 52 0 . 6 1 0 ( / )3 . 1 4 ( ) 2 . 1 46 . 1 2 1 0c C C M 絲杠受扭矩引起的導程變化量很小，可忽略不計。導程變形總誤差 為 0641 0 0 1 0 01 0 . 56 . 1 2 1 0 1 2 . 2 4 1 0 1 2 . 2 4 lL u m E 級精度絲杠允許的螺距誤差 =15m/m。 第五節(jié) 齒輪計算、設計 因步進電機步距角 滾珠絲杠螺距 t=5實現(xiàn)脈沖當量 0 . 0 1 /p m m s t e p ,在傳動系統(tǒng)中應加一對齒輪降速傳動 . 齒輪傳動比： 0 360li p ，初選步進電機步距角： = 12360 3 6 0 0 . 0 1 0 . 4 81 . 5 5買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 取小齒輪齒數(shù) 1 24Z 則大齒輪齒數(shù)2 50Z 因傳遞的扭距較小 ,取模數(shù) m=1 : 分度圓直徑 :11 1 2 4 2 4d m z m m 22 1 5 0 5 0d m z m m 齒頂圓直徑 : 11( 2 ) ( 2 4 2 ) 1 2 6ad z m m m 22( 2 ) ( 5 0 2 ) 1 5 2ad z m m m 齒根圓直徑 : 11( 2 . 5 ) ( 2 4 2 . 5 ) 1 2 1 . 5fd z m m m 21( 2 . 5 ) ( 5 0 2 . 5 ) 1 4 7 . 5fd z m m m 齒寬 : 1 1 2 4 2 4db d m m 取1 25b 2 30b 中心距 : 120 . 5 ( ) 0 . 5 ( 2 4 5 0 ) 3 7a d d m m 分度圓壓力角 : 020 大小齒輪均采用漸開線標準圓柱齒輪 小齒 輪采用兩片薄齒輪錯齒排列以消除間隙 . 雙片齒輪錯齒消隙結構圖 如下 : 1、 2 3 彈簧 , 4、 8 凸耳 , 5 調(diào)節(jié)螺釘 , 6、 7 螺母 雙片齒輪錯齒消隙結構圖 第六節(jié) 步進電機慣性負載的計算 根據(jù)等效轉動慣量的計算公式，有： （ 1）等效轉動慣量的計算 折算到步進電機軸上的等效負載轉動慣量為： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 2210 1 2 32( ) ( ) ( )180 J J J 式中：；0 2為移動部件的質量。 對鋼材料的圓柱零件可以按照下式進行估算： 340 . 7 8 1 0J D L 式中 D 為圓柱零件直徑， L 為圓柱零件的長度。 所以有： 3 4 2 213 4 2 223 4 2 230 . 7 8 1 0 2 . 4 2 . 5 6 . 4 7 1 0 7 8 1 0 5 . 0 3 . 0 1 4 6 . 2 5 1 0 7 8 1 0 2 . 0 3 0 3 7 . 4 4 1 0 .J k g c mJ k g c mJ k g c m 電機軸的轉動慣量很小，可以忽略，所以有： 2 2 2 2 22 4 0 . 0 16 . 4 7 1 0 ( ) ( 1 4 6 . 2 5 3 7 . 4 4 ) 1 0 2 0 0 ( ) 0 . 7 7 9 3 1 450 1 . 5180dJ k g c m 第七節(jié) 步進電機的選用 (）步進電機啟動力矩的計算 設步進電機的等效負載力矩為，負載力為，根據(jù)能量守恒原理，電機所做的功與負載力所做的功有如下的關系： T P s 式中 為電機轉 角，為移動部件的相應位移， 為機械傳動的效率。若取b，則p，且 () G P 。所以： 3 6 ( ) 2p s 式中：N）， G 為移動部件質量（ N），z 方向一致的作用在買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 移動部件上的負載力（ N）， 為導軌摩擦系數(shù)，b為步進電機的步距角（ ,T 為電機軸負載力矩（ 取 =火鋼滾珠導軌的摩擦系數(shù)）， .8，P=慮到重力影響，向電機負載較大，因此 1200，所以有： 3 6 0 . 0 1 1 2 5 1 . 8 2 0 . 0 3 ( 2 0 0 0 1 8 0 0 ) 2 3 . 1 4 1 . 5 0 . 8 6 5 . 2 5 .T n c m 考慮到啟動時運動部件慣性的影響，則啟動轉矩： 0 . 3 0 . 5 取系數(shù)為 ： 6 5 . 2 5 1 6 3 . 1 2 4qT n c m對于工作方式為三相拍的步進電機： m a 3 . 1 20 . 8 6 6 0 . 8 6 6 1 8 8 . 3 6 n c m (） 步進電機的最高工作頻率 m a xm a 6676 0 6 0 0 . 0 1 為使電機不產(chǎn)生失步空載啟 動頻率要大于最高運行頻率時電機最大靜轉矩要足夠大 ,查表選擇兩個 90三相反應式步進電機 . 電機有關參數(shù)如下 : 型號 主要技術參數(shù) 相數(shù) 步距 角 電壓 (V) 相電流 (A) 最大靜轉矩空載啟動頻率 空載運行頻率 分配方式 90 0 7 000 8000 4 相 8 拍 外形尺寸 (重量 子轉動慣量 直徑 長度 軸直徑 90 145 9 764 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 第六章 數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設計 第一節(jié) 設計內(nèi)容 定硬件電路的方案，并繪制系統(tǒng)電氣控制的結構框圖； 接口電路，檢測電路，轉換電路以及驅動電路等； 中要標明各器件的型號，管腳號及參數(shù)； 中對電氣原理圖以及各有關電路進行詳細的原理說明和方案論證 。 第二節(jié) 設計步驟 數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分組成： 1 主控制器。即中央處理單元 總線。包括數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線。 3 存儲器。包括只讀可編程序存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器。 4 接口。即 I/O 輸入輸出接口。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件框圖如下所示： 中央處理單元 儲器 入 /輸出 I/O 接口 信號變換 控制對象 外設： 鍵盤，顯示器，打印機，磁盤機，通訊接口等 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 系列單片機是集中，端口及部分等為一體的 功能性很強的控制器。只需增加少量外圍元件就可以構成一個完整的微機控制系統(tǒng)，并且開發(fā)手段齊全，指令系統(tǒng)功能強大，編程靈活，硬件資料豐富。本次設計選用芯片作為主控芯片。 (）程序存儲器的擴展 單片機應用系統(tǒng)中擴展用的程序存儲器芯片大多采用芯片。其型號有： 2716， 2732， 2764， 27128， 27258，其容量分別為 k,4k,8k,16選擇芯片時要考慮與時序的匹配。所能讀取的時間必須大于 所要求的讀取時間。此外，還需要考慮最大讀出速度，工作溫度以及存儲器容量等因素。在滿足容量要求時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數(shù)量以簡化系統(tǒng)。綜合以上因素，選擇芯片作為本次設計的程序存儲器擴展用芯片。 單片機規(guī)定 0 口提供為位地址線，同時又作為數(shù)據(jù)線使用，所以為分時用作低位地址和數(shù)據(jù)的通道口，為了把地址信息分離出來保存，以便為外接存儲器提高低位的地址信息，一般采用芯片作為地址鎖存器，并由發(fā)出允許鎖存信號下降沿，將地址信息鎖存入地址鎖存器中。 由以上分析，采用 片的程序存儲器擴展電路框圖如下所示： 擴展 2764 電路框圖 (）數(shù)據(jù)存儲器的擴展 764 E 碼電路 G 74文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ 由于內(nèi)部只有字節(jié)，遠不能滿足系統(tǒng)的要求。需要擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器。單片機應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲器擴展電路一般采用 6116,6262 靜態(tài) 據(jù)存儲器。本次設計選用芯片作為數(shù)據(jù)存儲器擴展用芯片。其擴展電路如下所示： 擴展 6264 電路框圖 (）譯碼電路 在單片機應用系統(tǒng)中，所有外圍芯片都通過總線與單片機相連。單片機數(shù)據(jù)總線分時的與各個外圍芯片進行數(shù)據(jù)傳送。故要進行片選控制。由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲器采用統(tǒng)一編址，因此單片機的硬件設計中，數(shù)據(jù)存儲器與外圍芯片的地址譯碼較為復雜?？刹捎镁€選法和全地址譯碼法。線選法是把單獨的地址線接到外圍芯片的片選端上，只要該地址線為低電平，就選中該芯片。線選法的硬件結構簡單，但它所用片選 線都是高位地址線，它們的權值較大，地址空間沒有充分利用，芯片之間的地址不連續(xù)。對于和容量較大的應用系統(tǒng)，當芯片所需的片選信號多于可利用的地址線的時候，多采用全地址譯碼法。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對高位地址線進行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。 本設計采用全地址譯碼法的電路分別如下圖所示： （ 4）存儲器擴展電路設計 8031 單片機所支持的存儲系統(tǒng)起程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器為獨立編址。 該設計選用程序存儲器 2764 和數(shù)據(jù)存儲器 6264 組成 8031 單片機的外存儲器擴展電路， 單片機外 存儲器擴展電路如下： （ 5）擴展電路設計 (a)單片機共有個位并行接口，但供用戶使用的只有 1 口及部分 3 口線。因此要進行口的擴展。與微機接口較簡單，是微機系統(tǒng)廣泛使用的接口芯片。 8155Y 與 8031 的連接方式如下圖所示 A 1 7 6264 7 E 碼電路 G 74文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀論文設計，答辯無憂，值得下載！ (b)示器接口電路 鍵盤，顯示器是數(shù)控系統(tǒng)常用的人機交互的外部設備，可以完成數(shù)據(jù)的輸入和計算機狀態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。通常，數(shù)控系統(tǒng)都采用行列式鍵盤，即用口線組成行，列結構，按鍵設置在行列的交點上。 數(shù)控系統(tǒng) 中使用的顯示器主要有和。下圖所示為采用接口管理的鍵盤，顯示器電路。它有鍵和位顯示器組成。為了簡化秒電路，鍵盤的列線及顯示器的字位控制共用一個口，即共用的 盤的行線由口擔任，顯示器的字形控制由 8155 的 擔任。 鍵盤顯示器接口電路如下所示： 4 步進電機驅動電路設計 (1）脈沖分配器 步進電機的控制方式由脈沖分配器實現(xiàn)，其作用是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按一定的分配方式和順序輸送給步進電機的各相繞組，實現(xiàn)電機正反轉