【正文】 3 2 .2 4 1 6 6 .3 2 62 2 1 .6S FF Y? ? ??N 1 08 3 9 .4 2 5 9 .1 82 2 1 .6sFF Y? ? ?? N 確定軸承的軸向載荷 aF 2259 .18 219 .97asF F N? ? ? 故軸承 1“放松”軸承 2“壓緊” 根據(jù)當量動載荷公式計 算 P值 1 1 2 9 .1 8 0 .3 1 0 .3 78 2 9 .4aAF eR ? ? ? ? 111, 0xY?? 1 1 1 ( 1 8 2 9 .4 0 ) 8 2 9 .4AaP x F Y F N N? ? ? ? ? ? 1 2 5 9 . 1 8 0 . 4 6 8 0 . 3 75 3 2 . 2 4aBF eR ? ? ? ? 6, ?? 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 25 2 2 2 0 .5 6 5 3 2 .2 4 1 .6 2 5 9 .1 8 7 1 2 .7 3 8BaP x F Y F N? ? ? ? ? ? ? 計算工作所需要的徑向基本額定動載荷： 由于常溫 1tf? ，中等沖擊取 pf ?，深溝球軸承壽命指數(shù) 3?? ，兩支承用同一型號， 10 100 0rC K N N?? 31 6 6 6 7 1 6 6 6 7 1 1 0 0 0( ) ( ) 4 0 5 7 94 1 6 . 6 1 . 2 8 2 9 . 4th pfCL n f p ? ?? ? ??h 若按大修期 5年更換軸承，軸承的壽命足夠用，故所選軸承合適 鍵聯(lián)接的選擇和強度校核（即中間軸） 大齒輪 2 與軸的鍵聯(lián)接 選用 圓頭普通平鍵（ A）型 按軸徑 d=25mm 及輪轂 L=34，選鍵 b179。 32=179。 96 3tF 179。直接使用回產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采取升降速度控制（可以用軟件實現(xiàn)）將啟動頻率降到 1000HZ 時，啟動扭矩可以增高到 588 。 其實際變形量為 1? 39。11 ′繭 鋼球直徑為，螺桿內(nèi)徑為 。f ( cF +W) 式中 cF . fF . pF —— 切削分力 ( N ) W—— 移動部件的重量 ( N ) 39。翻閱查看 C616車床是一種小型的車床，床身最大工件回轉直徑 320mm 加工工件最大長度 750mm，主要用于加工中小型類零件。數(shù)控機床作為機電一體化的典型產(chǎn)品，在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好的解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加工質量，大幅度 地提高生產(chǎn)效率。根據(jù)我國機床擁有量大，生產(chǎn) 規(guī)模小的具體國情，將普通機床通過數(shù)控化改造為經(jīng)濟型數(shù)控機床是我國機械工業(yè)技術改造的這樣目標。企業(yè)一方面投入大量資金購買數(shù)控車床，另一方面更新改造現(xiàn)有普通機床，通過 為普通機床添加數(shù)控裝置，將普通機床改造成數(shù)控機床，這是許多中小型企業(yè)面臨的重要技改措施。對普通機床數(shù)控化改造作為一種良好的有效途徑。對普通機床數(shù)控化改造作為一種良好的有效途徑。 從設計題目中可知，我們改造設計的是基于 C616 車床的橫向伺服進給單元機電一體化改造設計。一般允許其塑性變形量不超過滾珠直徑的萬分之一。 Φ —— 摩擦角。=360δ/θ 0L 式中 δ —— 脈沖當量（ mm/步）； 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 8 0L —— 滾珠絲杠導程（ mm）； θ —— 步進電機步距角（ ?）； 減速齒輪考慮到結構上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程故采用兩級齒輪降速，根據(jù)傳動比，即 i=360δ/θ ? 0L 選齒輪 Z1=28， Z2=56， Z3=24， Z4=30 一級降速傳動比為 二級降速傳動比為 初選步進 電動機型為 150BF002,因為進給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大 ,一般選模數(shù)取m=1～ 2，本次設計選用 m=2 轉動慣量的計算 選擇步進電動機時 ,必須根據(jù)機械傳動裝置及負載折算到電動機軸上的等效轉動慣量 ,分別計算各種情況下所需要的力矩 ,再根據(jù)步進電動機最大靜轉矩和啟動運行頻率特性選擇合適的步進電動機 ,負載慣量是驅動系統(tǒng)的主要參數(shù)之一 ,它對選擇步 進電動機 ,設計傳動比等都有十分重要的意義 ,如果該慣量與電動機的匹配不當 ,系統(tǒng)就得不到快速反應 ,甚至失效 . Z1=28,z2=56,z3=24,z4=30 齒輪 1, 2, 3, 4Z Z Z Z 的轉動慣量 1 2 3 4, , ,J J J J 。根據(jù)上述計算綜合考慮，橫向進給系統(tǒng)采用 150BF002 型號電動機 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 12 （ a)步進電動機啟動頻率 （ b) 步進電動機矩頻特性 圖 1— 4 步進電動機的啟動頻率和矩頻特性 零件的設計計算，傳動軸的初步計算及結構設計，支撐方式和部件的選擇計算： 齒輪設計及強度校核計算 ，精度等級，材料及齒數(shù) 該傳動方案選用直齒圓柱齒輪傳動 .速度不高 ,所以齒輪選 8 級精度；齒輪材料選用價格便宜并且硬度合適的材料；齒輪 Z1， Z3， Z4 材料為 45鋼 (調質 )； 齒輪 Z2 材料為 45 鋼 (常化 )。 96 3rF 179。 27= 1DVM = BVR 179。 3和軸的鍵聯(lián)接 按稠徑 d=25mm（輪轂 L=27mm，選鍵 b179。該系統(tǒng)方案中不使用位置檢測元件，也就沒有閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。但它的片內(nèi) ROM 和片外 ROM 不能同時占有，為了指示機器的這種只有生產(chǎn)廠家或器件設計者為用戶提供了一條專用的控制引腳 EA，如果 EA 接 +5V 高電平，則機器使用片內(nèi) 4KBROM ，如果 EA 接低電平，則機器自動使用片外 ROM，而 8031 引腳 EA接地 所以，對于 C616 車床橫向進給伺服系統(tǒng)就采用8051 單片機進行數(shù)據(jù)傳遞和運動控制 我們改造設計的機床，主要是橫向伺服進給單元機電一體化改造設計，根據(jù)下面設計起控制電路如后面附圖（ B）所示 步進電動機開環(huán)控制系統(tǒng)設計 步進電動機又稱脈沖電動機 ，使一種把脈沖信號轉換成為線位移或角位移的電動機，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。當 F1為“ 1”時，步進電動機反轉?？刂菩盘?74LS05 集電極開路門反相后驅動光耦器的輸入發(fā)光二 極管 。當脈沖分配器輸出低電平是， VTI 和 VT2 之間截止， LA無電流通過。我們對 8051 單片機進行 I/O 口擴展，擴展一片 8255 可編程控制芯片來達到機床控制運動功能的完善性 選用的 8255 芯片是 INTEL 生產(chǎn)的可編程 0輸入輸出接口芯片它具有 3 個 8位的并行 I/O 口分別為 PA。根據(jù)我們的設計圖 2— 8可知： 河南機電高等專科學校畢業(yè)設計論文 34 A口地址 ： FF7CH； B口地址 ： FF7DH； C口地址 ： FF7EH； 控制口地址 ： FF7FH； 對于 8255的 C口 8位中的一位，均可以用指令來置位和復位。 輔助電路的設計 8051單片機的時鐘電路 我們知道單 片機的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 36 圖 211 越界報 警顯示電路 我們改造設計的 C616車床有 4個 方向可能越界，即 +X、 X、 +Z、 Z。在繪制時，我們主要根據(jù)前面幾部分的設計進行繪制。在整個過程中我發(fā)現(xiàn)我們這些學生最缺少的是經(jīng)驗，沒有感性認識，空有理論知識，有些東西很不可與實際脫節(jié)，總體來說這次的畢業(yè)設計論文對我?guī)椭? 還是很大的。在這次作業(yè)過程中，遇到許多困難，充分暴露出了前期我在這方面知識欠缺和經(jīng)驗不足。為了報警，設置紅綠燈指示，正常工作時綠燈亮，當越界報警時紅燈亮。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 35 圖 29 時鐘電路 復位電路 單片機的復位電路都是靠外部電路實現(xiàn)，在時鐘電路工作后，只要在 RESET引腳上出現(xiàn) 10ms以上高 電平，單片機便實現(xiàn)復位，以后單片機便從 0000H單元開始執(zhí)行程序。 B口作為輸入口，用于功能鍵的控制，其中， PB0~PB4口分別控制空運行、自動、手動 I、手動 II、和回零 。我們設計的是 8255 芯片與 8051 直接接口電路如圖 2— 8所示 圖 28 8051擴展 8255的接口電路連接圖 在 8051單片機的 I/O口上擴展一片 8255芯片，無需加任何邏輯電路，從圖中可以看出 8255的片選信號 CS及口地址選擇線 A0， A1分別由 8051的 ， 址鎖存器 74LS373鎖存后提供。當脈沖分配器輸出的脈沖為低電平時，功率 VT2 截止，這時為二極管 VD2 續(xù)流，電流隨之減少為零 采用這種驅動電路是因為它于單電源驅動電路相比，高低壓雙電源驅動電路的電流波形上升沿變陡，使步進電機的力矩和運行頻率等主要性能得到明顯改善，而且驅動功率也比單電源的高；在結構上也比恒流斬波驅動電 路的簡單。我們知道常用的驅動電路有：單電源驅動電路高低壓雙電源驅動電路和恒流斬波驅動電路。因此，在接口電路與功率放大器之間設計加光隔離電路，實現(xiàn)電器隔離，通常使用最多的是光耦合器。對于三相異步電動機，用 ， ， 作為輸出端，精光電隔離電路，再由驅動電路放大來驅動 步進電動機運轉。另一種是在步進電動機輸出軸端配置減速器，使減速器輸出軸通才聯(lián)接套于絲杠直接聯(lián)接在一起，一般改造常采用這種聯(lián)接方式。由此可見，改造設計后的機床具有一定的數(shù)控機床的功能特點，是一種簡易經(jīng)濟數(shù)控機床，所以，我們就按照經(jīng)濟數(shù)控機床進行電氣控制部分的改造設計。 剖面Ⅱ左側 彎矩及彎曲應力 彎矩： 252 1 1 0 2 . 0 7 9 ( 2 5 6 1 3 9 . 2 7 2 1 1 0 2 . 0 7 9 ) 3 8 . 5M ? ? ? ? = 抗彎剖面模 量： 3 3 25 d m m? ? ? ? 彎曲應力： 2 4 3 7 2 .9 8 1 5 .5 9 81 5 6 2 .5b M M p aW? ? ? ? 應力幅： M pa???? 平均應力： m? =0 轉矩及扭剪應力 轉矩： 2 .T T N m m?? 抗扭剖面模量： 3 3 25 31 25TW d m m? ? ? ? 扭轉剪應力： 2 2 4 7 0 . 5 8 8 7 . 1 93125T TT M p aW? ? ? ? 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計論文 20 應力幅及平均應力： 1 3 .5 9 52a m T M p a? ? ?? ? ? 各項系數(shù) 過盈配合處的有效應力集中系數(shù)： 查表可求得過盈配合 7256Hr?處的 6RR??? ???= 由圖查得尺寸系數(shù) ?? =， ?? = 由圖查得表面質量系數(shù)，精車加工 ?? ??? 軸徑表面強化處理，故強度系數(shù) ?? =1 彎曲疲勞 的綜合影響系數(shù)，由公式得 11( 1)KK????? ?? ?? ? ? =（ + 1 ? ） 11 = 11( 1)KK B??? ? ???? ? ? =（ + 1 ? ） = 對材料特性系數(shù)，對碳鋼 ?? ??，取 ?? =， ?? = 計算安全系數(shù) 1 300 9 . 6 3 51 . 9 9 6