電力機車高級位運行時,牽引無流預(yù)備燈亮的原因分析及處理及經(jīng)濟型數(shù)控車床進給系統(tǒng)機械部件及數(shù)控加工編程設(shè)計

黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：電力機車高級位運行時,牽引無流預(yù)備燈亮的原因分析及處理專業(yè)班級：鐵道機車車輛姓名：

年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：電力機車高級位運行時,牽引無流預(yù)備燈亮的原因分析及處理本課題的來源、選題依據(jù)：根據(jù)三年以來所學(xué)專業(yè)知識和到現(xiàn)場實習(xí)的經(jīng)驗，對電力機車預(yù)備控制電路的重要性。本課題的設(shè)計（研究）意義（相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢）：電力機車在運行中預(yù)備燈不滅所起到的作用及其故障原因和處理方法，系統(tǒng)的掌握電力機車牽引電動機的重要性。本課題的基本內(nèi)容、重點和難點，擬采用的實現(xiàn)手段（途徑）：（可以另附頁電力機車預(yù)備控制電路的理解電力機車預(yù)備燈不滅的原因分析與處理電力機車手柄高級位走車控制過程文獻綜述（列出主要參考文獻的作者、名稱、出版社、出版時間以及與本課題相關(guān)的主要參考要點）：1、余衛(wèi)斌，韶山9型電力機車，北京：中國鐵路出版社，2005.2、張有松，朱龍駒，韶山4型電力機車，北京：中國鐵路出版社，1988.3、華平，電力機車控制，北京：中國鐵道出版社，2005.4、喬增嘅，電力機車控制，北京：中國鐵道出版社，1998.5、潘京濤，電力機車電氣線路調(diào)試，齊齊哈爾：自編，20096、潘京濤，電力機車故障處理，齊齊哈爾：自編，2010指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師：年月日專業(yè)部意見：簽字年月日中期進展情況檢查表年月日課題名稱預(yù)備燈不滅的原因分析與處理學(xué)生姓名學(xué)號1專業(yè)電力機車指導(dǎo)教師職稱助教主要研究內(nèi)容及進展研究內(nèi)容：電力機車高級位運行時,牽引無流預(yù)備燈亮的原因分析及處理尚須完成的任務(wù)整理圖紙，結(jié)題，打印論文存在的主要問題及解決措施存在的問題：對電力機車手柄高級位走車控制過程了解不透徹解決措施：向?qū)I(yè)老師咨詢和查閱相關(guān)參考資料指導(dǎo)教師審查意見專業(yè)部審查意見目錄TOC\o"1-2"\h\z\u中文摘要 1Abstract 2前言 3第1章牽引預(yù)備燈不得電的故障現(xiàn)象 41.1預(yù)備燈亮的故障現(xiàn)象 4第2章風(fēng)速延時電路分析 52.1風(fēng)速延時控制環(huán)節(jié)中的幾個聯(lián)鎖觸點： 52.2風(fēng)速中間繼電器得電電路分析 62.3560KA、561KA得電電路 62.4風(fēng)速延時時間繼電器530KT得電電路分析 7第3章預(yù)備電路 93.1前牽時，556KA的得電的控制電路分析 93.2制動時，556KA的得電的控制電路分析 123.3530KT風(fēng)速延時電路分析 133.4牽引向前控制電路分析 143.5牽引向后控制電路分析 163.6制動控制電路分析 163.7信號控制電路分析 17第4章手柄高極位預(yù)備燈亮的原因分析 174.1“預(yù)備”未完成 174.2電子柜沒有收到操縱端信號 184.3電子柜故障 184.4手枘離開“零位”信號未進入電子柜 184.5牽引主電路回路未形成 184.6監(jiān)控裝置誤動作 19第5章處理方法 195.1SS4電力機車提手柄預(yù)備燈不滅處理方法 195.2提手柄牽引制動無流（預(yù)備燈滅）處理方法 19致謝 20參考文獻 21西華大學(xué)課程設(shè)計說明書·(·567KA·+530KT)·4QF·556KA·400·556KA得電標(biāo)志預(yù)備成。牽引向后時，導(dǎo)線404經(jīng)107QPBW(向后時閉合)和108QPBW(向后時閉合)，使導(dǎo)線427有電，以后的環(huán)節(jié)與牽引向前時完全一樣。由此可以看出牽引時要使556KA得電動作，必須具備以下幾個條件：a．司機操作電鑰匙必須給上，即570QS置“1”位；b．二位置轉(zhuǎn)換開關(guān)必須轉(zhuǎn)換到位；c．主斷路器必須閉合；d．劈相機必須工作；e．高級位時，風(fēng)速延時必須完成。4.2電子柜沒有收到操縱端信號一臺ss4改電力機車有2臺電子柜分別控制2節(jié)機車的牽引與制動，同時2臺電子柜又相互聯(lián)系控制，機車發(fā)揮功率的大小取決于操縱端電子柜的調(diào)制信號。操縱端電子柜能否輸出調(diào)制信號，取決于電鑰匙控制的中間繼電器570KA。若由于某種原因造成操縱節(jié)570KA得電，其常閉聯(lián)鎖斷開了電子柜“操縱端指示信號”的輸入，419號線失電，電子柜不會有調(diào)制信號輸出，進級提手柄無壓無流。4.3電子柜故障電子柜內(nèi)部輸入輸出插件、脈沖形成、放大等環(huán)節(jié)插件不良，造成無脈沖形成或輸出，同樣會造成兀壓無流。4.4手枘離開“零位”信號未進入電子柜提手柄后中間繼電器678KA不得電動作，其常閉聯(lián)鎖未斷開，電子柜未收到手柄離開“零位”信號，控制脈沖無輸出，單節(jié)車無壓無流。4.5牽引主電路回路未形成手柄離開零位，532KT未吸合或聯(lián)鎖不導(dǎo)通，10QP、6OQP未合到位或控制風(fēng)源壓力不足，導(dǎo)致線路接觸器12KM～42KM不吸合，主電路回路不能形成，并影響“預(yù)備”信號輸入電子柜。4.6監(jiān)控裝置誤動作內(nèi)部繼電器JK聯(lián)鎖不導(dǎo)通，電子柜同樣不能收到預(yù)備完成信號。第5章處理方法5.1SS4電力機車提手柄預(yù)備燈不滅處理方法1.主斷閉合不到位，人為閉合。2.確認兩位置開關(guān)轉(zhuǎn)換到位，頂死556KA，切記確保風(fēng)機運行正常。3.LCU轉(zhuǎn)另一組。4.將1號端子柜403、406線端接，若558KA不得電則將其人為固定，換向手柄打前位維持運行，此時不能用電制，換端操縱時將端接恢復(fù)。5.將不吸合的電空閥人為固定。6.若各風(fēng)機啟動正常，將故障節(jié)所有風(fēng)速故障開關(guān)置故障位，并注意監(jiān)視各風(fēng)機的運行。7.人為使530KT吸合。8.對于裝LCU的機車將1號端子柜531線與433線端接，沒裝LCU的機車將1號端子柜432線與433線端接。9.如輔機故障，見輔機故障處理。5.2提手柄牽引制動無流（預(yù)備燈滅）處理方法1.檢查非操縱端電鑰匙是否處在斷開位。2.LCU轉(zhuǎn)另一組。3.在未超速的情況下端接1號端子柜1558線和531線。4.電子柜轉(zhuǎn)換至另一組。5.檢查處理532KT可人為閉合。6.斷電拔電子柜的N106插頭看是否有縮針、歪針現(xiàn)象，處理插針，重緊插頭。7.如故障現(xiàn)象為全車無流，互換A、B節(jié)的司控器，或用輔司控維持。致謝三年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去。

回首三年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師這三年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護。學(xué)友情深，情同兄妹。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。

在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。

最后，我要特別感謝潘京濤教授。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心的感激.潘教授認真負責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，衷心的感謝他耐心的輔導(dǎo)。參考文獻余衛(wèi)斌，韶山9型電力機車，北京：中國鐵路出版社，2005.張有松，朱龍駒，韶山4型電力機車，北京：中國鐵路出版社，1988.3、華平，電力機車控制，北京：中國鐵道出版社，2005.4、喬增嘅，電力機車控制，北京：中國鐵道出版社，1998.5、潘京濤，電力機車電氣線路調(diào)試，齊齊哈爾：自編，20096、潘京濤，電力機車故障處理，齊齊哈爾：自編，2010經(jīng)濟型數(shù)控車床進給系統(tǒng)機械部件及數(shù)控加工編程設(shè)計摘要數(shù)控機床及其制造系統(tǒng)的柔性化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化水平進一步得到提高，可按照市場需求，實現(xiàn)生產(chǎn)能力快速重組，以適應(yīng)用戶多品種變批量生產(chǎn)的需求，更要在精度上滿足客戶的需求。一臺機床的精度主要分散在進給系統(tǒng)上，所以若能在進給系統(tǒng)有更高精度的突破，高精度、反向誤差小、高負載能力、高可靠性、運行平穩(wěn)。若滿足這些機床的性能指標(biāo)，從而提高數(shù)控機床加工質(zhì)量和刀具的使用壽命。經(jīng)濟型數(shù)控車床適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件,如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等，工藝適應(yīng)性強，加工效率高，精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，可降低對工人技術(shù)熟練程度的要求。數(shù)控加工編程容易，操作簡單，可廣泛適用于汽摩配件、家電、液壓氣動、軸承、儀器儀表、五金閥門等制造業(yè)中、小型零件的批量加工，是理想的中小型機械加工設(shè)備。通過技術(shù)調(diào)研，我們認為經(jīng)濟型數(shù)控機床的開發(fā)具有可行性。該項目的實施過程，是根據(jù)國內(nèi)市場的需求分析及調(diào)研的結(jié)果，確定產(chǎn)品的性能，進行總體設(shè)計，部件研制，安裝，以及整機的調(diào)試等一系列過程，需要設(shè)計，制造，供應(yīng)，機加工，裝配等一系列的密切配合。關(guān)鍵詞：數(shù)控；經(jīng)濟型；設(shè)計

目錄摘要 1目錄 21.總體方案設(shè)計 31.1設(shè)計任務(wù) 31.2總體方案確定 32．經(jīng)濟型數(shù)控車床進給運動機械部件設(shè)計 32.1系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 42.2切削力計算 42.2.1縱車外圓 42.2.2橫切端面 52.3滾動螺旋副選型計算與驗算 52.3.1縱向進給絲杠 52.3.2橫向進給絲杠 72.3.3滾珠絲杠副幾何參數(shù) 92.4齒輪傳動比計算 92.4.1縱向進給齒輪傳動比計算 92.4.2橫向進給齒輪傳動比計算 102.5步進電機的計算與選型 102.5.1等效轉(zhuǎn)動慣量計算 102.5.2電機力矩計算 112.5.3步進電機性能驗算 122.5.4步進電機型號確定及主要參數(shù)列表： 133. 電氣控制原理圖設(shè)計 143.1CPU的選擇 143.2芯片的介紹 154. 數(shù)控加工編程設(shè)計 184.1加工零件圖 184.2 加工工藝卡的編寫 194.2加工程序的編寫 20總結(jié) 25參考文獻 26

1.總體方案設(shè)計1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個經(jīng)濟型數(shù)控車床進給系統(tǒng)機械部件及數(shù)控加工編程設(shè)計。主要內(nèi)容：（1）經(jīng)濟型數(shù)控車床進給運動機械部件設(shè)計：部件裝配圖2張：（橫向，縱向各一張）；電氣控制原理圖1~2張。（2）數(shù)控加工編程：繪制教師指定的數(shù)控加工零件圖；填寫數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工工藝卡；完成零件的數(shù)控程序編制。具體要求：經(jīng)濟型數(shù)控車床進給系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)：（1）縱向進給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量W=750N，行程S=700mm，脈沖當(dāng)量δ=0.01mm/setp，快速進給速度V快=2m/min，最大切削進給速度V進=0.6m/min；（2）橫向進給系統(tǒng):工作臺質(zhì)量W=320N,行程S=230mm,脈沖當(dāng)量δ=0.005mm/setp,快速進給速度V快=1m/min,最大切削進給速度V進=0.3m/min.1.2總體方案確定（1）系統(tǒng)的運動方式與伺服系統(tǒng)由于工件在移動的過程中沒有進行切削，故應(yīng)用點位控制系統(tǒng)。定位方式采用增量坐標(biāo)控制。為了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動X-Y工作臺。（2）計算機系統(tǒng)本設(shè)計采用了與MCS-51系列兼容的AT89S51單片機控制系統(tǒng)。它的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，有較高的性價比?？刂葡到y(tǒng)由微機部分、鍵盤、LED、I/O接口、光電偶合電路、步進電機、電磁鐵功率放大器電路等組成。系統(tǒng)的加工程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。LED顯示數(shù)控工作臺的狀態(tài)。（3）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，又要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以選用絲杠螺母傳動副。為提高傳動剛度和消除間隙，采用預(yù)加負荷的結(jié)構(gòu)。由于工作臺的運動載荷不大，因此采用有預(yù)加載荷的雙V形滾珠導(dǎo)軌。采用滾珠導(dǎo)軌可減少兩個相對運動面的動、靜摩擦系數(shù)之差，從而提高運動平穩(wěn)性，減小振動。考慮電機步距角和絲桿導(dǎo)程只能按標(biāo)準(zhǔn)選取，為達到分辨率的要求，需采用齒輪降速傳動。2．經(jīng)濟型數(shù)控車床進給運動機械部件設(shè)計經(jīng)濟型數(shù)控車床進給運動機械部件設(shè)計內(nèi)容包括：系統(tǒng)脈沖當(dāng)量確定，切削力計算，滾動螺旋副選型計算與驗算，滾動導(dǎo)軌選型計算與驗算，步進電機選型計算和驗算等幾個部分，下面是進給系統(tǒng)的設(shè)計計算，已知設(shè)計參數(shù)：縱向進給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量W=750N行程S=700mm脈沖當(dāng)量δ=0.01mm/setp快速進給速度V快=2m/min最大切削進給速度V進=0.6m/min橫向進給系統(tǒng)：工作臺質(zhì)量W=320N行程S=230mm脈沖當(dāng)量δ=0.005mm/setp快速進給速度V快=1m/min最大切削進給速度V進=0.3m/min2.1系統(tǒng)脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是相對于每一脈沖信號的機床運動部件的位移量，又稱作最小設(shè)定單位脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是衡量數(shù)控機床加工精度的一個基本技術(shù)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書確定脈沖當(dāng)量：縱向為δ=0.01mm/setp，橫向為δ=0.005mm/setp。2.2切削力計算2.2.1縱車外圓根據(jù)經(jīng)驗公式計算主切削力，對于車削外圓加工時的主切削力可由下式進行估算：—車床床身上的最大加工直徑，由已知條件行程S=700mm，得出,經(jīng)計算得再按照以下比例計算軸向分力和徑向分力：,故FX=3102N,FY=4963N2.2.2橫切端面主切削力可取為縱切削力的1/2：此時走刀抗力為,吃刀抗力為。仍按上述比例粗略計算：故=1551N,=2481N2.3滾動螺旋副選型計算與驗算滾動螺旋副工作原理：滾動螺旋副是一種在絲杠和螺母之間放入滾動體—滾珠的一種絲杠螺母副。由于放入滾珠，故，當(dāng)絲杠相對螺母轉(zhuǎn)動時，滾珠則在螺旋滾道內(nèi)即自轉(zhuǎn)又循環(huán)轉(zhuǎn)動，迫使絲杠螺母之間產(chǎn)生軸向相對運動，于是將絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)槁菽傅闹本€運動或?qū)⒙菽傅男D(zhuǎn)運動變?yōu)榻z杠的直線運動。滾動螺旋副特點：優(yōu)點：傳動效率高，所需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小；傳動精度高，反向精度高，定位精度高；傳動剛度高；傳動平穩(wěn)，快速響應(yīng)好，無爬行；磨損小，精度保持性好，壽命長；具有運動可逆性；缺點：制造成本高；不能自鎖，鉛垂進給時需加制動機構(gòu)。滾動螺旋副的設(shè)計步驟是：計算進給牽引力，預(yù)選主要尺寸參數(shù)，計算最大動負荷，計算最大靜負荷，初選滾珠絲杠副型號及列表主要參數(shù)，繪制進給系統(tǒng)計算簡圖，驗算軸向剛度，驗算傳動效率，確定滾珠絲杠副型號。2.3.1縱向進給絲杠（1）進給系統(tǒng)牽引力計算縱向進給為綜合型導(dǎo)軌，有式中：K—考慮顛覆力矩時的影響系數(shù)，綜合型導(dǎo)軌取K=1.15；—導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，=0.15~0.18（取=0.16）；G—移動部件重量，G=750N代入公式計算得（2）滾珠絲杠副最大動負荷計算最大切削進給速度最大切削力條件下的進給速度取=0.4m/min滾珠絲杠轉(zhuǎn)速，其中：滾珠絲杠導(dǎo)程初選，則滾珠絲杠壽命值，其中使用壽命假設(shè)為T=15000h，則運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取故滾珠絲杠螺母副的選型查閱設(shè)計手冊，可采用W1L4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈，其額定動負載為16400N，精度等級選為3級。傳動效率計算式中：γ——絲杠螺母升角；——摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)f=0.003~0.004,其摩擦角約等于10′。本設(shè)計中：剛度驗算先畫出此縱向進給系統(tǒng)的示意圖，如附圖一所示。最大進給率引力為4304N，支承間距L=1500mm。絲杠螺母級軸承均進行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向力的1/3。絲杠的拉伸或壓縮變形量δ1。查手冊，根據(jù)Fm=2530N,D0=40mm，查出δL/L=1.2×10-5,可算出由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高4倍。其實際變形量為：滾珠與螺紋滾道間接觸變形。查《機械設(shè)計手冊》相關(guān)圖表，W系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量:因進行了預(yù)緊，故支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。采用8107型推力球軸承，，滾動體直徑，滾動體數(shù)量Z=18,故因施加預(yù)緊力，故根據(jù)以上計算軸向總變形量為：即軸向總變形小于定位精度。穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力軸承并施加預(yù)緊，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需要進行穩(wěn)定性校核。2.3.2橫向進給絲杠橫向進給率引力橫向?qū)к墳檠辔残停嬎闳缦拢鹤畲髣迂摵捎嬎?3)滾珠絲杠螺母副的選型查閱設(shè)計手冊，可采用W1L2005外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列2.5圈，其額定動負載為8800N，精度等級選為3級。(4)傳動效率計算式中：γ——絲杠螺母升角；——摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)f=0.003~0.004,其摩擦角約等于10′。本設(shè)計中：（5）剛度驗算先畫出此縱向進給系統(tǒng)的示意圖，如附圖三所示。最大進給率引力為1155N，支承間距L=450mm。絲杠螺母級軸承均進行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向力的1/3。絲杠的拉伸或壓縮變形量δ1。查手冊，根據(jù)Fm=1155N,D0=20mm，查出δL/L=0.9×10-5,可算出由于兩端均采用向心推力球軸承，且絲杠又進行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高4倍。其實際變形量為：滾珠與螺紋滾道間接觸變形。查《機械設(shè)計手冊》相關(guān)圖表，W系列1列2.5圈滾珠和螺紋滾道接觸變形量:因進行了預(yù)緊，故支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。采用8102型推力球軸承，，滾動體直徑，滾動體數(shù)量Z=12,故因施加預(yù)緊力，故根據(jù)以上計算軸向總變形量為：即軸向總變形小于定位精度。2.3.3滾珠絲杠副幾何參數(shù)表2-1滾珠絲杠副幾何參數(shù)螺紋滾道公稱直徑4020導(dǎo)程（螺距）65接觸角2o44′4o33′鋼球直徑3.9683.175螺紋滾道法面半徑R2.0641.651偏心距0.0560.045螺紋升角2o44′4o33′絲杠絲杠外經(jīng)3919.4絲杠內(nèi)經(jīng)35.98416.788螺母螺母外徑(外循環(huán)）44.01623.212螺母內(nèi)經(jīng)(外循環(huán)）40.793820.6352.4齒輪傳動比計算2.4.1縱向進給齒輪傳動比計算已確定縱向進給脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠導(dǎo)程，初選步進電機步距角為0.75o，可計算出傳動比可選定齒輪齒數(shù)為即=32,=40或=20,=25。2.4.2橫向進給齒輪傳動比計算已確定縱向進給脈沖當(dāng)量，滾珠絲杠導(dǎo)程，初選步進電機步距角為0.75o，可計算出傳動比考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可以采用兩級齒輪減速：即=24,=40，=20,=25因進給運動齒輪受力不大，模數(shù)m取2。有關(guān)參數(shù)如下表2-2：（單位：mm）齒數(shù)324024402025分度圓直徑d=mZ648048804050齒頂圓直徑688452844454齒根圓直徑597543753545齒寬(610)m202020202020中心距A=7264452.5步進電機的計算與選型2.5.1等效轉(zhuǎn)動慣量計算電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量：參考同類型機床，初選反應(yīng)式步進電機150BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為；齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：；齒輪的轉(zhuǎn)動慣量：=；絲杠的轉(zhuǎn)動慣量：=。折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量：考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題，,基本滿足慣量匹配要求。2.5.2電機力矩計算機床在不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面按個工況計算?？焖倏蛰d啟動力矩在快速空載啟動階段，加速力矩占得比例較大，具體計算如下：將上述數(shù)據(jù)代入，式中各符號意義同上：啟動加速時間折算到電機軸上的摩擦力矩：附加摩擦力矩M0上述三項合計：快速移動時所需力矩：（3）最大切削負載時所需力矩Mj從上面計算可以看出，Mq、Mk、Mj三種工況下，以快速空載啟動所需力矩最大，以此項作為初選步進電機的依據(jù)。查表可得，當(dāng)步進電機為五項十拍時，則最大靜力矩為。按此最大靜轉(zhuǎn)矩，查教材表3.11得出，150BF002型最大靜轉(zhuǎn)矩為13.72N·m，大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可作為初選型號，但還必須進一步考核步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性。2.5.3步進電機性能驗算(1)電機最高空載啟動頻率和運行頻率（2）頻率驗算查表知150BF002型步進電機允許的最高空載啟動頻率和運行頻率分別為2800HZ和8000HZ，由于故運行頻率頻率滿足要求。但不滿足要求，可以通過采用步進電機快速啟動升降速控制，將啟動頻率降到1000Hz，啟動力矩可增高到588.4N·cm，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路。2.5.4步進電機型號確定及主要參數(shù)列表：表2-3步進電機型號確定及主要參數(shù)列表型號相數(shù)步距角電壓相電流最大靜轉(zhuǎn)矩最高啟動頻率運行頻率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量150BF00250.7580/121213.722800800036.355

電氣控制原理圖設(shè)計3.1CPU的選擇隨著微電子技術(shù)水平的不斷提高，單片微型計算機有了飛躍的發(fā)展。單片機的型號很多，而目前市場上應(yīng)用MCS-51芯片及其派生的兼容芯片比較多，如目前應(yīng)用最廣的8位單片機89C51，價格低廉，而性能優(yōu)良，功能強大。在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中就不得不考慮使用16位單片機，MCS-96系列單片機廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)，變頻調(diào)速等各類要求實時處理的控制系統(tǒng)，它具有較強的運算和擴展能力。但是定位合理的單片機可以節(jié)約資源，獲得較高的性價比。從要設(shè)計的系統(tǒng)來看，選用較老的8051單片機需要拓展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，無疑提高了設(shè)計價格，而選用高性能的16位MCS-96又顯得過于浪費。生產(chǎn)基于51為內(nèi)核的單片機的廠家有Intel、ATMEL、Simens，其中在CMOS器件生產(chǎn)領(lǐng)域ATMEL公司的工藝和封裝技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。ATMEL公司的AT89系列單片機內(nèi)含F(xiàn)lash存儲器，在程序開發(fā)過程中可以十分容易的進行程序修改，同時掉電也不影響信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用靜態(tài)時鐘方式可以節(jié)省電能。因此硬件CPU選用AT89S51，AT表示ATMEL公司的產(chǎn)品，9表示內(nèi)含F(xiàn)lash存儲器，S表示含有串行下載Flash存儲器。AT89S51的性能參數(shù)為：Flash存儲器容量為4KB、16位定時器2個、中斷源6個（看門狗中斷、接收發(fā)送中斷、外部中斷0、外部中斷1、定時器0和定時器1中斷）、RAM為128B、14位的計數(shù)器WDT、I/O口共有32個。3.2芯片的介紹一、8031芯片：（1）主電源引腳Vss和Vcc①Vss接地②Vcc正常操作時為+5伏電源（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2①XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。②XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp①RST/VPD當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。②ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）③外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。④/Vpp、/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。二、74LS138芯片：74LS138為3線－8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下：①當(dāng)一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（(/E2))和/(E3)）為低電平時，可將地址端（A0、A1、A2）的二進制編碼在Y0至Y7對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時，則Y6輸出端輸出低電平信號。②利用E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。③若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器?？捎迷?086的譯碼電路中，擴展內(nèi)存。三、2764芯片：2764是8K*8字節(jié)的紫外線镲除、電可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持電流為35mA，讀出時間最大為250nS，28腳雙列直插式封裝。各引腳的含義為：

A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；O0-O7為數(shù)據(jù)輸出線；CE為片選線；OE為數(shù)據(jù)輸出選通線；PGM為編程脈沖輸入端；Vpp是編程電源；Vcc是主電源。正常工作（只讀）時，Vpp=Vcc=+5V,～PGM=+5V。編程時，Vpp＝+25V（高壓），～PGM端加入寬度為50ms的負脈沖。四、Intel6264芯片：Intel6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12～A0（addressinputs）：地址線，可尋址8KB的存儲空間。D7～D0（databus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。OE（outputenable）：讀出允許信號，輸入，低電平有效。WE（writeenable）：寫允許信號，輸入，低電平有效。CE1（chipenable）：片選信號1，輸入，在讀/寫方式時為低電平。CE2（chipenable）：片選信號2，輸入，在讀/寫方式時為高電平。VCC：+5V工作電壓。GND：信號地。Intel6264的操作方式由,CE1,CE2的共同作用決定①寫入：當(dāng)和CE1為低電平，且和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7～D0寫入被選中的存儲單元。②讀出：當(dāng)和CE1為低電平，且和CE2為高電平時，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7～D0上。③保持：當(dāng)為高電平，CE2為任意時，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。

數(shù)控加工編程設(shè)計4.1加工零件圖由于涉及的系統(tǒng)中零件很難用車床加工直接實現(xiàn)，大多都是用加工中心，所以找了一個符合本設(shè)計的所有要求，并且能用車床全部的實現(xiàn)的一個零件如下圖4-1:圖4-1零件圖根據(jù)我的零件圖，設(shè)計