充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘 要 隨著制造業的發展，人們深刻的感受到數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 數控十字滑臺；機電一體化；單片機 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Abstract Along with manufacturing industry development， peoples profound feeling numerical control engine bed in production status is more and more important. Combine mechanical-electrical integrations 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 mechanicals 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 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 數字控制技術的產生和發展 . 6 1.2 我國數控機床的發展情況 . 7 1.3 數控機床中十字滑臺的設計 . 8 2 機床改造總體方案設計 . 9 3 確定機械傳動改造方案 .10 3.1 設計原始參數 .10 3.2 確定切削用量 . 11 3.3 進給運動的切削負載分析及計算方法 . 11 3.3.1、各個方向的分力 . 11 3.3.2、摩擦阻力 . 11 3.3.3、等效轉動慣量計算 . 11 3.3.4、絲杠摩擦阻力矩的計算 .12 3.3.5、等效負載轉矩 Tm 的計算 .12 3.3.6、起動慣性阻力矩的計算 .12 3.3.7、步進電機輸出軸總的負載轉矩的計算 .12 3.4 步進電機的匹配選擇 .12 3.5 滾珠絲杠的選擇與校核 .13 3.5.1、工作原理及結構 .13 3.5.2、滾珠絲杠副的特點 .13 3.5.3、承載能力的校核 .13 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.5.4、壓桿穩定性驗算 .14 3.5.5、剛度驗算 .14 3.6 齒輪的校核計算 .15 3.7 軸承的選擇與校核 .18 3.8 導軌的選擇 .18 4 控制系統的硬件及軟件設計 .19 4.1 確定控制系統方案 .19 4.2 單片機控制系統硬件設計 .19 4.2.1、單片機控制系統的硬件構成 .19 4.2.2、單片機引腳及其功能 .20 4.2.3、控制線 .21 4.3 單片機的選擇 .22 4.4 存儲器的選用與擴展 .22 4.5 存儲器的選用及連接 .22 4.6 地址鎖存器 .23 4.7 鍵盤與顯示電路及其程序 .23 4.7.1、 8155 工作方式設定 .25 4.7.2、狀態查詢 .26 4.7.3、 8155 定時功能 .26 4.7.4、鍵盤顯示電路工作原理 .28 4.8 步進電機接口電路 .36 5 總結 .39 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 參考文獻 .40 致謝 .41 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1 緒論 1.1 數字控制技術的產生和發展 最早采用數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。當時美國北密執安的一個小型飛機葉片輪廓樣板時，利用全數字電子計算 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字控制系統，并把它裝在一臺數字立式銑床上，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上的第一臺數控機床，是數控機床的第一代。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，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克公司生產出來的。 1959年，電子行業研制出晶體管元器件，因而數控系統中廣泛采用晶體 管和印刷電路版，從而使數控機床跨入了第二代。同年 3月，由美國克耐杜列克公司發明了充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 帶有自動換刀裝置的數控機床，稱為“加工中心”?，F在加工中心已成為數控機床中一種非常重要的品種，在工業發達的國家中占數控機床總量的 1/4左右。 1960年，研制出了小規模集成電路。由于它的體積小，功耗低，使數控系統的可靠性得以進一步提高，數控系統發展到第三代。 以上三代，都是采用專用控制的硬件數控系統（ NC）。 1967年，英國首先把幾臺數控機床聯成具有柔性的加工系統，這就是最初的 FMS Flexible Manufacturing System 柔性制造系統。之后，美 、 歐 、 日等國也相繼進行了開發和應用。 隨著計算機技術的發展，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控機床。 30多年來，微處理機數控系統的數控機床得到飛速發展和應用，這是第五代數控。后來，人們將 MNC也統稱為 CNC。 20世紀 80年代初，國際上又出現了柔性制造單元 FMC。這種單元投資少 、 見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成制造系統中使用。所以近幾十年來，得到快速發展和應用。 FMC和 FMS被認為是實現 CIMS Computer Integrated Manufacturing System 計算機集成制造系統的必經階段和基礎。 1.2 我國數控機床的發展情況 我國從 1958年開始研究數控技術，一直到 20世紀 60年代中期處于研制 、 開發時期。 1965年，國內開始研制晶體管數控系統。 20世紀 60年代末 70年代初研制成功 X53K 1G立式數控銑床 、 CJK-18數控系統和數控非圓齒輪插齒機。 從 20世紀 70年代開始，數控技術在車 、 銑 、 鉆 、 鏜 、 磨 、 齒輪加工 、 電加工等領域全面開展，數控加工中心在上海 、 北京研制成功。但數控系統 的可靠性 、穩定性未得到解決。在這一時期，數控機床結構簡單，使用方便。 20世紀 80年代，我國從國外引進部分系列的數控系統和直流主軸電機技術和一些新的技術，使我國的數控機床在性能上有了質的飛躍。 1995年以后，我國數控機床的品種有了新的發展。數控機床品種不斷增多，規格齊全。許多技術復雜的大型數控機床、重型數控機床都相繼研制出來。 現在我國已經建立了以中，低檔數控機床為主的產業體系，未來幾十年，我國將成為數控機床的生產，使用大國。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1.3 數控機床中十字滑臺的設計 隨著制造業的發展，人們深刻的感受到數控機床在生產 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控機械如數控機床、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。該設計的數控 X-Y工作臺是一個既能用于生產實際又可用于數控教學的典型機電一體化產品?？?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，決定選用 INTER公司生產的 8位 8031單片機芯片作為本系統的微處理器。 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、控制系統及接口電路的設計，闡述了機電一體化系統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在已成為超精度機床的一 個重要的關鍵裝置。現在高精度微量進給裝置已可達到 0.001 0.01 m的分辨率。這對實現超薄切削，實現高精度尺寸加工和實現在線誤差補償是十分有用的。 3 數控 X-Y工作臺、數控鉆床等設備實際上是 2軸半的系統，即工作臺的兩個方向聯動、垂直于工作臺的刀具不必與工作臺聯動。在對一些 X Y工作臺的研究調查中發現目前的簡易數控控制系統基本上是基于普通單片機，顯示為 LED數碼管的系統，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軸半數控系統的需要。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2 機 床 改 造 總 體 方 案 設 計 對數控十字滑臺而言，主要是縱橫方向兩個坐標的傳動，根據設計任務要求，決定采用點位控制，用步進電機驅動的開環控制系統，這樣可以使控制系統簡單，成本低，調試維修容易，為確保數控系統的傳動精度和工作平穩性，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，計算機系統仍采用 MCS-51系列單片機擴展系統。 X-Y數控十字滑臺的總體框圖如下 6 14 ： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 微機環形分配器光電隔離功率放大步進電機步進電機工作臺執行元件環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 (1)、工作滑臺面長 X寬（ mm） 250mmX250mm (2)、銑刀 20mm (3)、銑削深度 p=5mm (4)、銑刀齒數 Z=3 (5)、齒進給量 0.2zf mm(6)、被加工材料 HB=250 (7)、工作臺移動速度 x=2 、 y=2m/min 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.2 確定切削用量 根據加工方式不同，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pa,切削寬度ea,每齒進給量zf,銑刀齒數 z,銑刀直徑 D。切削用量主要根據刀具的類型，刀具的材料，被加工工件的材料等參數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 V0.2/min。4 這里要注意把機床的主運動與進給速度分開。 3.3 進給運動的切削負載分析及計算方法 設計參數為：銑刀的直徑 D=20mm，齒數 Z=3，切削深度 5pa mm，每齒進給量 0.2zf mm,被加工材料 HB=250。據實際工作情況可認為同時工作的齒數為 2齒，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=2250=500kgf=5000N 3.3.1、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 u=0.1。摩擦力等于正壓力乘摩擦系數。正壓力應包括主切削力aFj及工作臺之動力矩，設工作臺重量為100kg，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 00360 ti 5 其中： i齒輪傳動比， 步距角，0t螺距， 脈沖當量 i=0.75 6/360 0.01=1.25 Z1=20；Z2=25；m=1.5(模數 )；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= 4 4 5 27 . 8 3 . 3 2 1 0 1 . 8 5 1 0 k g m Jz2= 4 4 57 . 8 4 . 0 5 2 1 0 4 . 2 1 0 k g m 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 根據類比的方法，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= 4 4 3 27 . 8 3 . 2 5 5 1 0 0 . 4 5 1 0 k g m 查手冊預選電機為 110BF003 查得的 電機轉子軸的轉動慣量為 424 . 6 1 0mJ k g m,拆算到電動機軸上的總轉動慣量為： 2 2 3 21 2 0( ) ( / 2 3 . 1 4 ) 0 . 8 5 1 0m z z sJ J J J J i m i t k g m 7 3.3.4、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=1.81Nm 3.3.6、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m=2 3.14 416.67/60=43.63 則角加速度為：m=43.63/0.3=145.4 則 : T慣 =Jm=0.85 103145.4=0.124(Nm) 3.3.7、步進電機輸出軸總的負載轉矩的計算 J =Tm+T慣 J =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的效率為 n，安全系數取 K，此時的負載總轉矩 T =(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 T由下表可以查出 Tg/Tymax之比值 11 。 電機相數 3 4 5 6 運行拍數 3 6 4 8 5 10 6 Tg/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 。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.5 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，為防止滾珠從滾道中滾出，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 系統剛度，可滿足各種機械傳動要求，無爬行現象，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 既可將回轉運動變為直線運動，又可將直線運動變為回轉運動，且逆傳遞可保持運動的平穩性和靈敏性。 （ 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 3 m a x 0HwQ L f f P C 9 式中 滾珠絲杠壽命系數 =60nT/ 610 fw載荷系數，中等沖擊 1.2-1.5 T使用壽命時間 15000 Hf硬度系數 1.0 maxP=F縱 +F摩 =2000+375=2375N 則 Q= 63 6 0 3 3 3 . 3 1 5 0 0 0 / 1 0 1 . 0 1 . 2 2 3 7 5 4 9 3 6 1 N 查表可知道滿足要求。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.5.4、壓桿穩定性驗算 223 . 1 4 / m a xP k F k E I R D P12 式中 Pk實際承受載荷的能力 FK壓桿穩定的支承系數 ,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絲桿穩定安全系數 ,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=00 2/ / 2 3 . 1 4ttP E S M I E14 式中 S-絲杠最小截面積 ； M-扭距 (N.m),系數符號同上 . 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 R12=3.14160 (1.42/2)2=1.58mm I=0.4cm,M=Tmax.i=7.84 1.25=9.0(N.m),P=Pmax=2375N 則 : L=2375 0.6/(2.1*10) 1.58+98080.6/(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。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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 所選齒輪參數如下： Z1=20；Z2=25；m=1.5(模數 )；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。 15 16 12111 . 8 8 3 . 2 c o s1c o s 0 1 . 5 9 22540 . 8 9aZZZ 齒間載荷分布系數：2211 1 . 2 60 . 8 9HK Z 齒向載荷分布系數： 2 2331 201 0 1 . 1 7 0 . 1 6 0 . 6 1 1 0 2 0 1 . 2 530HbbK A B C bd 查表得： 1 . 5 , 1 . 2AVKK荷系數： 1 . 5 1 . 2 1 . 2 5 1 . 2 6 2 . 7A V H HK K K K K 彈性 系數：EZ查表得EZ=189.8aMP節點區域系數：HZ查圖得 2.5HZ 接觸最小安全系數：由表得 m in 1.05HS 工作時間： 1 0 3 0 0 8 0 . 2 4 8 0 0hth 應力循環次數：查表可估計 791 0 1 0LN 則指數 m=8.78 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 8 . 7 81111m a x m a x8 . 8 7 8 . 8 7 8 . 8 7 76 0 6 06 0 1 4 1 6 . 6 7 4 8 0 0 1 0 . 2 0 . 5 0 . 2 0 . 3 2 . 3 9 1 0mnni i h iV i n i nii hT T tN n t y tT T t 故原估計應力次數正確。 772 / 2 . 3 9 1 0 / 1 . 2 5 1 . 9 1 2 1 0LN N i 接觸壽命系數查圖得：121 . 2 2 1 . 2 4NNZZ，由12,NNZZ查表得：l i m 1 l i m 27 1 0 , 5 8 0M P a M P a許用接觸應力 ： l i m 1 1m i nl i m 2 22m i n117 1 0 1 . 2 28251 . 0 55 8 0 1 . 2 46851 . 0 52 0 1 . 5 3 0NHNHZM P aSZM P aSd Z m 算接觸應力： 1212 1 2 2 . 7 1 9 8 4 1 . 2 5 11 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 9 4 3 22 0 3 0 1 . 2 5EHKT uZ Z Z M P ab d u 2故選擇合適 齒根彎曲疲勞強度驗算 2 5 ： 重合度系數 ： 0 . 7 5 0 . 7 50 . 2 5 0 . 2 5 0 . 7 21 . 5 9 2Y 齒間載荷分配系數： 11 1 . 3 90 . 7 2KF Y 齒向載荷分布系數FK： 1 . 5 1 0 . 2 5 1 . 5 3 . 3 7 5/ 2 0 / 2 0 / 3 . 3 7 5 5 . 9 2 6a f a ah h h h m h c mb h h 由查圖可得： 1.2FK 載荷系數 K3 8 ： 1 . 5 1 . 2 1 . 3 9 1 . 2 3 . 0A V F FK K K K K 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 齒形 系數 FaY查圖得：1FaY=2.8，2 2.63FaY 應力修正系數 saY查圖得：1saY=1.54，2 1.58saY 彎曲疲勞極限 limF查圖得：l i m 1 l i m 26 0 0 , 4 5 0FFM P a M P a彎曲最小安全系數minFS由表估計得： 6 1 03 1 0 1 0 4 9 . 9 1LNm 指 數 4 9 . 9 1114 9 . 9 1 4 9 . 9 1 4 9 . 9 1 7606 0 1 4 1 6 . 6 7 4 8 0 0 1 0 . 2 0 . 5 0 . 5 0 . 2 0 . 3 2 . 4 1 0ni h iL V ni n a x hTtN N n l tTt 原估計循環次數正確 7721 / 2 . 4 1 0 / 1 . 2 5 1 . 9 2 1 0LLN N i 彎曲壽命系數NY由圖得：120 . 9 6 , 0 . 9 7NNYY尺寸系數xY由圖得： 1.0xY 許用彎曲應力 F7 10 ： l i m 1m i nl i m 2 22m i n6 0 0 0 . 9 6 1 . 04 6 0 . 81 . 2 56 0 0 0 . 9 6 1 . 04 6 0 . 81 . 2 5F N XFFF N XFFYYM P aSYYM P aS 校核： 11 1 1111222111222 1 2 3 . 0 1 9 3 42 . 8 1 . 5 4 0 . 7 2 4 02 0 3 0 1 . 52 . 6 3 1 . 5 84 0 3 8 . 52 . 8 1 . 5 4F F a s aFFF a s aFFF a s aFFKTY Y Y M P ab d mYYM P aYY 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.7 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 2 4 9 ： 深溝球軸 承 6205 d=25 D=52 B=18 24rC KN7 .8 8orC K N推力球軸承 51305 d=25 D=52 B=18 3 5 .3rC K N6 1 .5orC K N有輕微沖擊，預期使用壽命為：hL=5000h 采用脂潤滑 223 . 1 4 / m a xP k F k E I R D P /a orFC / 2 0 0 0 / 2 8 8 0 0 . 2 5 4a o rFC E 查機械零件設計表 18.7 得 e=0.38 /arFF / 2 0 0 0 / 5 2 7 4 0 . 3 7arFF /arF F e 故查表 18.7 得： X=1， Y=0 df1.1df 1 . 1 5 2 7 4 5 8 0 1drP f F ,3 3 3,4 1 6 . 6 7 5 0 0 05 0 8 1 2 2 7 0 8 . 71 6 6 7 0 1 . 2 5 1 6 6 7 024hrrrLnCPC K N C 故所選軸承合格。 3.8 導軌的選擇 根據導軌的設計要求，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，并且不易出現爬行現象。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，它的精度持久性充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 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 的 硬 件 及 軟 件 設 計 4.1 確定控制系統方案 微機實現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字控制系統作為主要控制裝置。前者需要重新設計控制系統，比較復雜；后者選用單片機控制系統，由單片機、步進電機及專用控制程序組成的開環控制。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，實現工作臺按規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 統硬件設計 對十字滑臺 X-Y軸控制要求作如下規定：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，采用硬件進行環形分配，字符發生及鍵盤掃描均由軟件實現。 4.2.1、單片機控制系統的硬件構成 現選用 8031單片機芯片為主芯片。它有 P0-P3四個 8位口， P0可驅動 8個 TTL14 6 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 縱橫等軸限位主軸脈沖發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。數據總線由 P0 口提供?？刂瓶偩€有 P3 口的第二功能狀態和 4 根獨立的控制線 RESET， -EA， ALE， -PSEN 組成。僅剩