【正文】 上，工作臺縱向運(yùn)行由原來的手動(dòng)進(jìn)給，工作臺的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由 步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)一對齒輪進(jìn)行傳動(dòng) ，回轉(zhuǎn)工作臺通過步 進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 。數(shù)控機(jī)床正朝著高精度、高效率、高自動(dòng)化、全功能的機(jī)電一體化方向發(fā)展。同時(shí)還可以擴(kuò)大機(jī)電產(chǎn)品的出口，促進(jìn)對外貿(mào)易和交流，因而對于振興我國的機(jī)械工業(yè)具有重大的作用，對于 推動(dòng)我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有極為深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義 。也提高了我獨(dú)立分析問題的能力。對于種類多，批量小，產(chǎn)品更新快高精度且形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行加工，具有無可比擬的優(yōu)越性。 2． 數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，因而在自動(dòng)機(jī)械中被廣泛應(yīng)用 . 3 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）成 績 評 定 和 評 語 姓名： 譚曉亮 班級： 機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化專業(yè) 學(xué)號 1222021204037 Ⅰ .畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 外圓柱凸輪加工工作臺設(shè)計(jì) Ⅱ .指導(dǎo)教師評語及評分 評語： 評分： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 4 Ⅲ .答辯委員會(huì)（小組）評語及評分 評語： 評分： 總評成績： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人： 年 月 日 5 目 錄 第 1 章 前 言 . 本次設(shè)計(jì)的題目來源 . …… ………… ………… 6 本次設(shè)計(jì)的背景 . …… ………… …… ………… ..7 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) ……………………… ……… ....8 設(shè)計(jì)方案分析 …………………………… …… ....9 第 2 章 機(jī)械設(shè)計(jì)部分 進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)形式和結(jié)構(gòu) 4 滾珠絲桿的傳動(dòng)計(jì)算 軌的設(shè)計(jì) … 步進(jìn)電機(jī)的選用 ……………………… ……… 8 步進(jìn)電機(jī)相連的漸開線圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的校核 ………… ...10 擇回轉(zhuǎn)工作臺的步進(jìn)電機(jī) …………… .…… ......12 定蝸輪蝸桿的模數(shù)及有關(guān)尺寸 ………… …… ...13 輪蝸桿的材料及許用應(yīng)力 ……… … ………… ...15 桿的散熱計(jì)算 ………… ……………… ……… ...15 蝸桿的散熱計(jì)算 ……………… ………… …… ..15 蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核 (負(fù)變位 )… …… ……… 16 蝸輪夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) …………… ……………… ..17 6 第 3 章 數(shù)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ………… …………… .18 定硬件電路總體方案 ……………… ………… ...18 工 作 臺 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 的 控 制 要 求 作 如 下 規(guī)定 …………………… .18 控器 CPU的設(shè)計(jì) ……………………… … .........19 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ………………… …… ...21 它輔助電路設(shè)計(jì) ……………………… …… ...25 第 4 章 數(shù)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ……………………… 模塊組成 …………… ……………… ……… ...28 緩沖區(qū)設(shè)置 ……………… …………………… ...28 中斷優(yōu)先級 . …… ………… ..28 模塊說明及流程圖 ……………… …………… ...28 總 結(jié) ………………… ………… ………………… ....35 參考文獻(xiàn) ………… ………………………………… ..36 致謝 ……………… …………………………… …… ..37 第 1 章 前 言 本次設(shè)計(jì)的題目來源 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，因而在自動(dòng)機(jī)械中被廣泛應(yīng)用，應(yīng)用普 通 機(jī)床和機(jī)械靠模裝置加工凸輪具有不少的缺點(diǎn)，不但加工出的凸輪型面誤差較大，且易磨損，磨損后，更換周期長，造價(jià)高，現(xiàn)在凸輪型面又不斷更新，形狀日趨復(fù)雜，因此傳統(tǒng)的方法已不能滿 7 足新產(chǎn)品的發(fā)展的要求。 機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。 本次設(shè)計(jì)的背景 按機(jī)電一體化思想，凡是由各種現(xiàn)代高新技術(shù)與機(jī)械和電子技術(shù)相結(jié)合而形成的各種技術(shù)、產(chǎn)品或系統(tǒng)，均屬于機(jī)電一 8 體化范疇。 我國數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)品可以說還處在一個(gè)發(fā)展階段，品種、規(guī)格、可靠性等方面還需要有一個(gè)完善的過程，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟的程度。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) 此次設(shè)計(jì)是在原有的升降臺立式銑床增加一個(gè)用單片機(jī)進(jìn)行控制的外圓柱凸輪加工工作臺。 數(shù)控銑床與一般的數(shù)控機(jī)床一樣，圖 11所示為開環(huán)控制的數(shù)控銑床框圖。 X 向工作臺移動(dòng)采用滾珠螺旋機(jī)構(gòu)，可以滿足運(yùn)動(dòng)靈敏度和精度的要求，為使傳動(dòng)穩(wěn)定可靠，采用絲微 機(jī) 環(huán)形分配器 環(huán)行分配器 光電偶合器 光電偶合器 功率放大器 功率放大器 步進(jìn)電 機(jī) 步進(jìn)電 機(jī) X 工作臺執(zhí)行文件 X 工作臺執(zhí)行文件 存 儲 系 統(tǒng) 電機(jī)接口 顯示器 鍵盤 主控制器 第 2 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 4 杠傳動(dòng)，螺母帶動(dòng)工作臺移動(dòng)的傳動(dòng)形式。 （ 1） 最大動(dòng)載荷 Q 的計(jì)算 3 ()WHQ L f F F a? ? ? ?[3] 查表： fw— 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù) .取 fw=； FH— 硬度影響系數(shù) HRC≥ 58，取 fM= 對于矩形導(dǎo)軌的機(jī)床： F=f′（ 2Fz+G+2FY） +KFx(b) 其中： FY—Y 方向上的切削力； G— 工作臺總重量，取 G＝ 1500N 選用直接導(dǎo)軌 f`=； K— 取 由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊查得銑削力分解及比例關(guān)系，取Fy=2576=1152N， 代入 (b)式： 第 2 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 6 F＝ 576+(576+1500+21152)=894N L=60nT/106 查表： T=15000h N=60v/it=(6015/60)/(6103)=200r/min 所以： L=602001500/106=180。見圖 21 座體墊片端蓋第 2 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 8 圖 21 絲杠運(yùn)動(dòng)中的溫升補(bǔ)償 (7) 為消除滾珠絲杠副的間隙，提高傳動(dòng)的定位精度，重復(fù)定位精度和軸向剛度，采用雙螺母預(yù)緊。25′/tg(3176。ΔL=(100106)/=(μm/m) 查表知三級允許誤差為 12μm/m，滿足要求。 (1) 確定脈沖當(dāng)量 δp，步距角 b? 由于工作臺線性位移定位精度為 177。10 4D4L(kgcm2) [3] 則： J1=104=6210(kg cm2) J2=104=15163(kg cm2) J3=104=68539(kg cm2) 忽略 JD，則： 222 4 0 . 0 1 1 8 00 . 6 2 1 ( ) ( 1 . 5 1 6 3 6 . 8 5 3 9 ) 1 5 0 0 ( ) 8 8 1 . 3 93 0 0 . 2 5dJ ? ?? ? ? ? ??(kg cm2) 所以：電動(dòng)機(jī)慣性負(fù)載為 與步 進(jìn)電機(jī)相連的漸開線圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的校核 (1) 小齒輪傳遞的功率 第 2 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 13 P≥FcV快 =768(2) 小齒輪轉(zhuǎn)速 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 5 2 3 9 / m in 0 . 0 4 /6 0 2 0 0Vn r r sD?? ?? ? ? ?? 小齒輪傳遞的扭矩 T1 1 209 5 4 9 7 9 . 92 . 3 9 1 0 0 0T N m? ? ?? (3) 選擇大齒輪與小齒輪的材料 : 大齒輪： 42GrMo 調(diào)制處理 硬度 255～ 286HBS、 δHlim1=1125N/mm2 小齒輪 ZG35GrMo，調(diào)制處理 硬度 179～ 255HBS， δHlim2=1145N/mm2 (4) 計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 11utH H E A V H HF uZ Z E K K K Kbd? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? [3] 其中： 分度圓上的圓周力 Ft Ft=2π/d1=2使用系數(shù) :查表 ， KA= 動(dòng)載系數(shù) kv 齒 輪 圓 周 速 度 ：v=πd1n1/601000=(π48)/(601000)=6mm/s 根據(jù)圓周速度，選擇齒輪 精 度等級為： 10—10—9GB10095—88 第 2 章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 14 VZ/100=648/100= KV= 齒向載荷分布系數(shù) KHβ 按 1/ / 4 8 2 0 .2 82dab da? ? ? ? ? ? ? KHβ= 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH： ZH= 材料彈性系數(shù) ZE： 2EZ = 1 8 9 .8 N /c m , 1Z ?? ? 將以上參數(shù)代入式 —1 中 2H 3 3 2 9 1 . 2 5 11 . 8 1 8 9 . 8 1 . 8 5 1 . 0 2 1 . 0 5 1 . 3 9 4 1 /2 7 4 8 1 . 2 5 N m m? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 計(jì)算安全系數(shù) ZN 先計(jì)算應(yīng)