數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。而工科類學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線獲得生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)和技能，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可樹立正確的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。使學(xué)生進(jìn)一步鞏固和加深對所學(xué)的知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，提高解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀

2、與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：1 .在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；2 .在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；3 .在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)

3、的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年600臺(tái)左右。預(yù)計(jì)未來5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15%-20%左右的穩(wěn)定增長。閏土機(jī)械外文翻譯成品TB店第一章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出

4、各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。1.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鍵床和銃床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。為了消除蝸桿副的傳動(dòng)間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有

5、8對火緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制

6、。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺(tái)降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號，使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則6.6.6 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能7.7.7 分析原理和性能8.8.8 判別功能載荷及其意義9.9.9 預(yù)測意外載荷10.10.10 創(chuàng)造有利的載荷條件11.11.11 提高合理的應(yīng)力分布和剛度12.12.12 重量要適宜13.13.13 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸14.14.14 根據(jù)性能組合選擇材料15.15.15 零件與整體

7、零件之間精度的進(jìn)行選擇16.16.16 功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求1.3主要技術(shù)參數(shù)(1)最大回轉(zhuǎn)半徑：500mm(2)回轉(zhuǎn)角度：0360(3)回轉(zhuǎn)精度：0.01(6)最大承載重量100kg1.4本章小結(jié)主要簡單介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)題目(數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái))和其發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景、工作原理、設(shè)計(jì)參數(shù)也作了進(jìn)一步的說明。第二章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4 傳動(dòng)方案的確定2.4.1 進(jìn)電機(jī)的原理步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品

8、中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲

9、桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要2.4.2 傳動(dòng)方案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)，工作臺(tái)為T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求：(1)機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)

10、速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。(2)工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。(3)工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。(4)結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。2.4.3 傳動(dòng)方案及其分析數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：步進(jìn)電機(jī)一一齒輪傳動(dòng)一一蝸桿傳動(dòng)一一工作臺(tái)該傳動(dòng)方案分析如下：齒輪傳動(dòng)承受載能力較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)：1.1 .傳動(dòng)比大，在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)1000以上。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。2.2 .傳動(dòng)平穩(wěn)蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的

11、，因此，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3.3 .可以自鎖當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。4.4 .效率低、制造成本較高蝸桿傳動(dòng)方面：齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8,具有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為0.4左右。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級，傳動(dòng)方案較合理。同時(shí)，對于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡單，它有兩種型式：開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)兩種型式各有特點(diǎn)：開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以

12、用功率步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測量元件(圓光柵)。所測量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使轉(zhuǎn)臺(tái)分度定位精度更高。2.5 步進(jìn)電機(jī)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：一是過載性好。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況，所以步進(jìn)電機(jī)使用在對速度和位置都有嚴(yán)格要求的場合；二是控制方便。步進(jìn)電機(jī)是以步”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯，這樣就給計(jì)算機(jī)控制帶來了很大的方便，反過

13、來，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也為步進(jìn)電機(jī)開辟了更為廣闊的使用市場；三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡單和緊湊。所以選擇步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算如下：工作所需功率為：Pw=FW1000“wKWPgTnV9950“wKW式中T=150N.M,nw=36r/min,電機(jī)工作效率4w=0.97,代入上式得Pw=150X36/(9950X0.97)=0.56KW電機(jī)所需的輸出功率為：P0=Pw/刀式中：”為電機(jī)至工作臺(tái)主動(dòng)軸之間的總效率。由表2.4查得：齒輪傳動(dòng)的效率為qw=0.97;一對滾動(dòng)軸承的效率為：rw=0.99;蝸桿傳動(dòng)的效率為tw=0.8o因此，

14、刀二417123Tl3=0.97X0.993X0.8=0.75P0=Pw/q=0.56/0.75=0.747KW一般電機(jī)的額定功率Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97KW則由表2.1取電機(jī)額定功率為：Pm=0.75KW。確定電機(jī)轉(zhuǎn)速按表2.5推薦的各種機(jī)構(gòu)傳動(dòng)范圍為，?。糊X輪傳動(dòng)比：3-5,蝸桿傳動(dòng)比：15-32,則總的傳動(dòng)范圍為：i=i1Xi2=3X15-5X32=45-160電機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為N=ixnw=(45-160)乂36=1620-5760r/min為降低電機(jī)的重量和價(jià)格，由表2.1中選取常用的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列電機(jī)，型號為Y13

15、2S2-2,其滿載轉(zhuǎn)速nm=2920r/min,此外，電機(jī)的安裝和外形尺寸可查表2.22.6 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)2.6.1 選擇齒輪傳動(dòng)的類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用直齒輪傳動(dòng)的形式。2.6.2 選擇材料考慮到齒輪傳動(dòng)效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求齒輪面，硬度為45-55HRC2.6.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳遞轉(zhuǎn)矩T1=9.55X106P1/N仁(9.55X106X0.75/3000)=2.39N.M載荷系數(shù)K:因載荷平穩(wěn)，由表6-6取K=1.2齒寬系數(shù)巾d:由表6-7取巾

16、d=1許用接觸壓力6川：6川=6H2=220Mpa傳動(dòng)比i:i=3將以上參數(shù)代入公式(671/6h)2(6-21)KT1(i+1)/巾di32.88mm2.6.4 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸1）齒數(shù)取Z1=22,貝（jZ2=iXZ1=3X22=66，取理=66。2）模數(shù)m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5。3）中心距標(biāo)準(zhǔn)中心距a=m/2（Z1+Z2）=60.5mm4)其他主要尺寸分度圓直徑：dl=mZ=1.5x22=33mm,d2=mZ=1.5x66=99mm齒頂圓直徑：dal=dl+2m=33+2x1.5=36mm,da2=d2+2m=99+2x1.5=102

17、mm齒寬：b=巾dd1=0.6x33=19.8mm,取b2=b1+(5-10)=25-30mm,取b1=30mm2.6.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度6F=22KTiYFS/bmdK6f復(fù)合齒形系數(shù)Ys：由x=0(標(biāo)準(zhǔn)齒輪)及Z1Z2查圖6-29得YFS1=4.12,YFS2=3.96貝U”1=2kT1YFS1/bmd=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1.5x33)=74.6Mpa6fi6f2=6f1YFS2YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPa6F2彎曲強(qiáng)度足夠。3. 確定齒輪傳動(dòng)精度齒輪圓周速度v=d1n無/(60x1000)=3.14x72.5x

18、970/(600x1000)=3.68m/s由表6-4確定第II公差組為8級。第I、II公差組也定為8級，齒厚偏差選HK3. 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪da1=33mm采用實(shí)心式齒輪大齒輪da2=99mm采用腹板式齒輪2.4蝸輪及蝸桿的選用與校核由于前述所選電機(jī)可知T=2.93N.M專動(dòng)比設(shè)定為i=3,效率“=0.8工作日安排每年300工作日計(jì)，壽命為10年。選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿。選擇材料考慮到蝸桿傳動(dòng)效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為45-55HRG蝸輪用鑄錫磷青銅Zcusn10p1

19、,金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT10(造。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：(3-2)(1)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2按Z1=2,估取效率4=0.8,則T2=T*/i=153.4N.M(3-3)(2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K芹1;由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1;則K=KA*KB*KV=1*1.15*1.1=1.265=1.27(3-4)(3)確定彈性影響系數(shù)ZE選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿

20、相配。(4)確定接觸系數(shù)Zp先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=0.30,從而可查出Zp=3.120(5)確定許用應(yīng)力oH根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力oH=268MPA因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KHN=0.92MoH=KHNoH=0.92X268=246.56=247MPA(3-5)(6)計(jì)算中心距a_31,273538.2(1602.7)2=24mm247(3-6)取中心距a=50mmm=1.25mm蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm這時(shí)=0.448,從而可

21、查得接觸系數(shù)=2.72,因?yàn)閆p,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸蝸桿直徑系數(shù)q=17.92;分度圓直徑di=22.4mm蝸桿頭數(shù)Zi=1;分度圓導(dǎo)程角丫=31138蝸桿軸向齒距：PA=3.94mm(3-7)一*一一一蝸桿齒頂圓直徑：da1=d1,2%-m=32.2mm(3-8)蝸桿軸向齒厚：Sa=1/2二m=1.97mm(3-10)蝸輪蝸輪齒數(shù)：乙=62,變位系數(shù)X=0驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=z2/z1=62/1=62(3-11)這是傳動(dòng)比誤差為：(60-62)/60=2/60=0.033=3.3%(3-12)蝸輪分度圓直徑：d2=mz=1.2562=77.5mm(3-13)蝸輪

22、喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5(3-14)蝸輪喉母圓直徑rg2=a-1/2da2=50-1/293.5=3.25(3-17)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1.53kT2d1d2mYFa2Jf(3-18)當(dāng)量齒數(shù)ZV2Z2COS3=62/cos33.180=62(3-19)根據(jù)X2=0,Zv2=62,可查得齒形系數(shù)丫%=2.31,螺旋角系數(shù)YB=1-yi40=0.9773(3-20)許用彎曲應(yīng)力篌=HKfn陰=56X0.72=40.32MPa(3-21)1.531.2717040H=451552.52.31X0.9773=4.29MPa(3-22)所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的。軸的校核與計(jì)算畫出受

23、力簡圖圖3-1受力簡圖計(jì)算出：R=46.6NR2=26.2N(3-34)(3-35)畫出扭矩圖T=t.i.T電機(jī)=0.36X60X0.98=21.2N.M(3-33)圖3-2扭矩圖彎矩圖M=72.8X180X10-3=13.1N.圖3-3彎矩圖彎矩組合圖由此可知軸的最大危險(xiǎn)截面所在。組合彎矩M=/M2(aT)2根據(jù)最大危險(xiǎn)截面處的扭矩確定最小軸徑ca,M2(aT)2W(3-36)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6抗彎截面系數(shù)W=0.ld根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小齒輪上鍵的選取與校核(1)取鍵連接的類型好尺寸因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應(yīng)用平鍵連接就可以了。在此用平

24、鍵。由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm高度h=5mm由連軸器的寬度并參考鍵的長度系列，從而取鍵長L=10mm(2)鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力&=5060MPa取其平均值aP=135MPa鍵的工作長度l=L-b=10-5=5mm,鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度k=0.5h=2.5mm,從而可得：6P=2000T/(kld)=127,7EA/%-ALE/PROG二守EN一修一P2TJPX4-P3P14I-PzjPl.il本設(shè)計(jì)選用8031芯片，片內(nèi)無ROME者EPROM使用時(shí)必須配置外部的程序存儲(chǔ)器EPROM本設(shè)計(jì)選用了2764擴(kuò)展其空間，8031的引腳分3大

25、功能：I/O口線R,Pi,P2,P3共4個(gè)八位口?？刂瓶诰€PSEN6外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）、EA（片外存儲(chǔ)器選擇）、RESET（復(fù)位控制）。電源和時(shí)鐘。8031最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031內(nèi)部不帶ROM需要外接EPROMk為外部程序存儲(chǔ)器。又因?yàn)?031在外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)地址的低8位信息和數(shù)據(jù)信息分時(shí)送出，故還需要采用一片74LS373來鎖存低8為地址信息。這樣，一片2764EPROMP一片74LS373組成了一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。如圖MCS-51的程序存儲(chǔ)器空間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立的。用戶可最多擴(kuò)展到64kb的程序存儲(chǔ)器幾64kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，編址為0000H-

26、FFFFH片內(nèi)8kb單元地址要求地址線13根（A）A2）。它由P。和P2.0P2.4組成。地址鎖存器的鎖存信號為ALE程序存儲(chǔ)器的取地址消耗為PSEN由于程序存儲(chǔ)器芯片只有一片,所以其片選端（31）直接接地。8031芯片本身的連接31必須接地來表明選擇外部存儲(chǔ)器外，還必須有復(fù)位和時(shí)鐘電路。在此系統(tǒng)中有P1、P3口作為用戶I/O口使用；74LS373為地址鎖存器，他是一片三態(tài)輸出8D觸發(fā)器，當(dāng)OE=1時(shí)三態(tài)門導(dǎo)通，輸出線上為8為鎖存器的狀態(tài)。當(dāng)OE=1時(shí)輸出為高住抗轉(zhuǎn)臺(tái)。G為鎖存信號輸入線，G=1時(shí)鎖存器輸出等于D端輸入，G輸入短跳變將輸入信息鎖存到8為鎖存器中。當(dāng)8031在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)

27、，P2口輸入高8為地址：P6口分時(shí)傳送底8為地址和指令字節(jié)。在ALE為高電平時(shí)，R口輸出的地址有效，并由ALE的下降沿鎖存到地址鎖存器中，此時(shí)外部程序存儲(chǔ)器宣統(tǒng)信號線PSEW現(xiàn)低電平，選通相應(yīng)的外部。EPRO麻儲(chǔ)器；相應(yīng)的指令字節(jié)出現(xiàn)在EPROMJ數(shù)據(jù)線（OO）上，輸入到R口，CPU等指令字節(jié)讀入指令寄存器。.2光電耦合為了防止強(qiáng)電干擾及其干擾信號通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響其工作,通常的辦法是實(shí)現(xiàn)采用濾波吸收，控制干擾信號的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的辦法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地，中斷干擾信號的傳導(dǎo)，光電隔離電路主要有光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成。如圖+5V處+12V輸出控制輸出時(shí)，危機(jī)輸

28、出的控制信號經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，經(jīng)過反相加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏三極管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏三極管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏三極管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。.3環(huán)形分配器步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電動(dòng)機(jī)按一定規(guī)律變化的部分稱為脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖分配器功能有兩種：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號；其電路圖如圖本設(shè)計(jì)以五

29、相十拍電機(jī)為控制對象，它的通電方式為AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB有10個(gè)通電狀態(tài)。如果P1口輸出的控制信號中，0代表繞組通電，1代表使繞組斷電，則可用10個(gè)控制字來對應(yīng)這10個(gè)通電狀態(tài)。這10個(gè)控制字如下表通電狀態(tài)P1.4(E)P1.3(D)P1.2(C)P1.1(B)PP1.0(A)控制字AB11100FCHABC11000F8HBC11001F9HBCD10001F1HCD10011F3HCDE00011E3HDE00011E7HDEA00111E6HEA01110EEHEAB01100EC卜在程序中，只要依次將這10個(gè)控制字送到P1口，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就

30、會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角。每送一個(gè)空子就完成一拍，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。程序就是根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。3.1.4功率放大器R1lMWt80vR2從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電動(dòng)機(jī)各相繞組都是繞在鐵心上的鐵圈。所以電感較大，繞組通電時(shí)，電流上升受到限制，因而影響電動(dòng)機(jī)各相繞組電流的大小。繞組斷電時(shí)，電感中磁場的儲(chǔ)能元件將維持繞組中已經(jīng)有的電流不能突變。在繞組斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢。為使電流盡快衰減并釋放反電動(dòng)勢必須增加適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。本設(shè)計(jì)采用單電壓功率放

31、大電路，如圖由于有繞組電流上升步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距隨頻率升高而下降的原因可以這樣接受：電感的一向，繞組中電流的波形如上所示，電流上升需要一定的時(shí)間,的驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)間常數(shù)Pa為Ta=L/RaL-繞組的電感；R和晶體管R通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，限流電阻結(jié)電阻。電流下降時(shí)放電回路的時(shí)間常數(shù)Tbrb=L/RbL-繞組的電感R晶體管結(jié)R通電回路的總電阻，包括繞組線圈電阻，耗能電阻電阻。本設(shè)計(jì)考慮的精度原因，選取R=R=10Q3.1.5程序流程圖:鍵盤子程序：KEYLCALLKS2JNZMK1ALJMPMK7MK1LCALLDIRLCALLDIRLCALLKS2JNZMK2LJMPMK7MK2

32、MOVP1,#F0HMOVA,P1ANLA,#F0HCJNEA,#FOH,MK3LJMPMK7MK3MOVR2,AORLA,#0FH檢查有閉合鍵否？非0,有鍵閉合則轉(zhuǎn)無鍵閉合轉(zhuǎn)返回有鍵閉合，則延時(shí)12ms消抖再次檢查有鍵閉合若無鍵閉合則轉(zhuǎn)若無鍵閉合則轉(zhuǎn)返回發(fā)行線全掃描信號，列線全1讀入列狀態(tài)保留高4位有鍵按下則轉(zhuǎn)無閉合鍵轉(zhuǎn)返回保存列值列線信號保留，行線全1從列先輸出讀入P1口狀態(tài)保留行線值將行線值和列線值合并暫存與R2中R3存簡直指向鍵值表首地址查找次數(shù)送R4表中值送入A暫存與70H單元中鍵特征值送入A未查到則轉(zhuǎn)掃描1遍顯示器還有鍵閉合否？若鍵未釋放，則等待若鍵已釋放，則延時(shí)12ms消抖將鍵值

33、存入A中返主鍵值加一表地址加1未查到，反復(fù)查找無閉合鍵標(biāo)志存入A中返主閉合鍵判斷子程序發(fā)全掃描信號，讀入列線值保留列線值取反，無鍵按下全0返主01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H09H,00H,FFH,FFH,FFH,FFH,FFH,FFHMOVP1,AMOVA,P1ANLA,#0FHADDA,R2MOVR2,AMOVR3,#00HMOVDPTR,#TRBEMOVR4,#10HMK4CLRAMOVCAA+DPTRMOV70H,AMOVA,R2CJNEA,70H,MK6MK5:LCALLDIRLCALLKS2JNZMK5LCALLDIRLCALLDIRMOVA,R3RE

34、TMK6:INCR3INCDPTRDJNER4,MK4MK7:MOVA,#FFHRETKS2:MOVP1,#FOHMOVA,P1ANLA,#FOHCPLARETTRBE:DBDB把輸入的數(shù)字轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)：MOVA,30HMOVB,#64HMULABMOVR6,AMOVR7,AMOVA,#31HMOVB,#OAHMULABADDA,R6MOVA,#32HMOVR6,A這樣高位在R7中，低位在R6中計(jì)算程序：MOVR5,#00HMOVR4,#4BHDIVMOVA,R5JNZBEGINMOVA,R4JZOVERBEGIN:MOVA,R7JNZBEGIN1MOVA,R6JNZBEGIN1RETBEGI

35、N1:CLRAMOVR2,AMOVR3,AMOVR1,#10HDIV1:CLRCMOVA,R6RLCAR6MOVR6,AMOVA,R7RLCAR7MOVR7,AMOVA,R2除數(shù)高8位送A除數(shù)非零則轉(zhuǎn)BEGIN除數(shù)底8位送A除數(shù)為零置益出標(biāo)志被除數(shù)高8位送A被除數(shù)非零則轉(zhuǎn)BEGIN1被除數(shù)低8位送A被除數(shù)非零則轉(zhuǎn)BEGIN1被除數(shù)為零則返回清余數(shù)單元雙字節(jié)除法計(jì)數(shù)器置16開始R3R2R7R6移被除數(shù)低8位送A循環(huán)左移一位左移結(jié)果送回被除數(shù)高8位送A循環(huán)左移一位左移結(jié)果回送余數(shù)左移一位RLCAMOVR2,AMOVA,R3RLCAMOVR3,ADIV2:MOVA,R2SUBBA,R3MOVR0,A

36、MOVA,R3MOVA,R5JCNEXTINCR6MOVR3,AMOVA,R0MORR2,ANEXT:DJNZR1,DIV116MOVA,R3JBA.7,ADD1CLRCMOVA,R2RLCAMOVR2,AMOVA,R3RLCASUBBA,R5JCNOOVERJNZADD1MOVA,R2SUBBA,R4JCNOOVERADD1:MOVA,R6ADDA,#01HMOVR6,AMOVA,R7ADDCA,#00H開始部分余數(shù)減除數(shù)低8位先減暫存差值高8位相減若部分余數(shù)除數(shù)則轉(zhuǎn)NEXT若部分余數(shù)=除數(shù)則商為1新余數(shù)存R3R2位除完則返回開始四舍5入處理若余數(shù)最高位為1則進(jìn)1開始余數(shù)乘2處理余數(shù)低8位乘2余數(shù)8位乘2余數(shù)*2-除數(shù)若余數(shù)*小除數(shù)則轉(zhuǎn)若夠減則轉(zhuǎn)進(jìn)1高8位相等時(shí)比較底8位余數(shù)*2除數(shù)則轉(zhuǎn)開始商進(jìn)1處理MOVR7,A精益出標(biāo)志NOOVER:MOVOVER,#00HRETOVER:MOVOVER,#00HRET置益出標(biāo)志中斷、