【文章內(nèi)容簡介】 ………………………………式（17）可選定齒輪齒數(shù)為: 由齒輪傳動比i=2/3，可以選定齒輪齒數(shù)為: =24和=36或=28和 =42，初選=28和=42的齒輪。有關(guān)參數(shù)如表2。 齒 數(shù)284224402030分度圓d=mz568448804060齒頂圓da=d+2m608852844464齒根圓df=517943753555齒 寬(610)m202020202020中心矩A=(d1+d2)/27064502 . 齒輪齒數(shù)及技術(shù)參數(shù)計算出傳動比i后,降速級數(shù)決定采用一對齒輪降速,因?yàn)檫M(jìn)給伺服系統(tǒng)傳遞功率不大,一般?。?1~2,數(shù)控車床,銑床?。?2,此設(shè)計中?。?2。為了消除齒輪側(cè)隙，此作業(yè)中采用雙片齒輪。167。5 步進(jìn)電機(jī)的計算和選用（一）縱向機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)選型：1 . 計算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm ………………………………式（18） 式中: —脈沖當(dāng)量 (mm/step)。 —進(jìn)給牽引力 (N)。 —步距角,176。2 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號 根據(jù)=，其中，,..3 . 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 根據(jù)簡圖 ，即圖（1），傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 運(yùn)動件的轉(zhuǎn)動慣量可由下式計算: 式中 ，—齒輪,的轉(zhuǎn)動慣量 () —滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 () = 式中 D—圓柱體直徑(cm)。 L—圓柱體長度 (cm)。 代入上式: 4 . 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計算 機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計算:1) 快速空載起動慣性矩在快速空載起動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下： ……………………………………………………式（19） ………………………………………………式（20） 又： ………………………………………………………式（21） 代入得： 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩:……式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。附加摩擦力矩：………………………………………………………………式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。Fpo—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N)。ηo—滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,一般取≥,此處取ηo=所以：2) 快速移動所需力矩 ………………………………………………………式（23） =50+= 3) 最大切削載時所需力矩……………………………………………式（24） 從上面計算可以看出、三種工況下,以最大切削載時所需轉(zhuǎn)矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時， =故最大靜力矩Mjmax=?m，大于所以滿足要求！但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。計算步進(jìn)電機(jī)空載起動頻率和切削時的工作頻率 圖（4）、56BYG250E—SASSBL—0601混合式步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時，56BYG250ESASSBL0601型混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻完全可以滿足要求。繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖在完成運(yùn)動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫機(jī)械裝配圖。見附圖（一）例如，雙片齒輪采用周向彈簧調(diào)整消隙法：如圖（5）所示，采用了可調(diào)拉力彈簧調(diào)整間隙。在兩個薄片齒輪1和2上分別裝上耳座3和8，彈簧4的一端鉤在耳座3上，另一端鉤在耳座8的螺釘7上。用螺母5調(diào)節(jié)螺釘7的伸出長度即可調(diào)整彈簧的彈力，調(diào)整好后再用螺母6鎖緊。彈簧的彈力使薄齒輪1和2的左、右齒面分別與寬齒輪的齒槽左、右齒側(cè)面貼緊，消除了齒側(cè)間隙。 （圖5） 雙薄片齒輪周向彈簧調(diào)整法2薄片齒輪 8耳座 4彈簧 5調(diào)節(jié)螺母 6鎖緊螺母 7螺釘（二）、橫向機(jī)構(gòu)初選步進(jìn)電機(jī)：1 . 計算步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm ………………………………式（18） 式中: —脈沖當(dāng)量 (mm/step)。 —進(jìn)給牽引力 (N)。 —步距角,176。2 . 初選步進(jìn)電機(jī)型號 根據(jù)=，其中，,..3 . 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 根據(jù)簡圖 ，即圖（2），計算傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量運(yùn)動件的轉(zhuǎn)動慣量可由下式計算: ………………………………………………………………………………式（25）式中 、—齒輪、的轉(zhuǎn)動慣量 () —滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 () = 式中 D—圓柱體直徑(cm)。 L—圓柱體長度 (cm)。 代入上式: 4. 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計算 機(jī)床在不同的工況下,在,下面分別按各階段計算:1) 快速空載起動慣性矩在快速空載起動階段，加速力矩所占的比例較大，具體計算公式如下： ……………………………………………………式（19） ………………………………………………式（20） 又： ………………………………………………………式（21） 代入得： 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩:……式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。 —貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取=附加摩擦力矩：………………………………………………………………式（22）式中：η—傳動鏈總效率,~。i—傳動比。Fpo—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取1/3Fm,Fm為進(jìn)給牽引力(N)。ηo—滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率,一般取≥,此處取ηo=所以：2) 快速移動所需力矩 ………………………………………………………式（23） =+= 3) 最大切削載時所需力矩……………………………………………式（24） 從上面計算可以看出、三種工況下,以快速空載起動慣性矩最大,即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù).查得：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為兩相四拍時， =故最大靜力矩Mjmax=，而電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩為 ，大于最大靜力矩Mjmax，所以滿足要求！但還必須進(jìn)一步考核步進(jìn)電機(jī)起動矩頻特性和運(yùn)轉(zhuǎn)矩頻特性。計算步進(jìn)電機(jī)空載起動頻率和切削時的工作頻率 圖（5）、56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進(jìn)電機(jī)矩頻特性圖當(dāng)快速運(yùn)動和切削進(jìn)給時，56BYG250E—ASSBL—0241型混合式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻完全可以滿足要求。繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械裝配圖在完成運(yùn)動及動力計算后，以后確定了滾珠絲杠螺母副、步進(jìn)電機(jī)型號，以及齒輪齒數(shù)、模數(shù)、軸承型號之后，就可以畫橫向機(jī)械裝配圖。見附圖（二）第四章、微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計167。1 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容(一)硬件電路設(shè)計內(nèi)容硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ),也是軟件編制的前提,數(shù)控系統(tǒng)硬件的設(shè)計包括以下幾部分內(nèi)容：繪制系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)框圖據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制電氣控制結(jié)構(gòu)圖。機(jī)床硬件電路由五部分組成：（1） 主控制器，即中央處理單元CPU。（2） 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。（3） 存儲器，包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。（4） 接口，即輸入/輸出接口電路。（5） 外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等。選擇中央處理單元CPU的類型CPU的種類很多，在此處選擇MCS——51系列單片機(jī)中的80C51，因?yàn)槠浼啥雀撸€(wěn)定性、可靠性好，體積小，而且有很強(qiáng)的外部擴(kuò)展功能，外圍擴(kuò)展電路芯片大多是一些常規(guī)芯片，用戶很容易通過標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計存儲器擴(kuò)展包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器擴(kuò)展兩部分。分別選擇兩片2764和一片6264來擴(kuò)展16K的內(nèi)存。I/O接口電路設(shè)計設(shè)計內(nèi)容包括：據(jù)外部要求選用I/O接口芯片，步進(jìn)電機(jī)伺服控制電路，鍵盤、顯示部分以及其他輔助電路設(shè)計（如復(fù)位、掉電保護(hù)等）。經(jīng)考慮，選擇8255為I/O接口芯片，液晶顯示控制器LR—104VRAM來控制LCD。圖中的急停開關(guān)應(yīng)采用那種按下去之后不會彈起、直到再次啟動后操作者用手動拔出的按鈕，此處由于表達(dá)方式的限制，僅以普通按鈕表示。（二）、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是硬件的補(bǔ)充，確定硬件電路后，根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計軟件。軟件設(shè)計步驟分為以下幾步：（1） 據(jù)軟件要實(shí)現(xiàn)的功能，能制定出軟件技術(shù)要求；（2） 將整個軟件模塊化，確定各模塊的編制要求，包括各模塊功能，入口參數(shù)，出口參數(shù)；（3） 據(jù)硬件資源，合理分配好存儲單元；（4） 分別對各模塊編程，并調(diào)試；（5） 連接各模塊，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試及優(yōu)化；（6） 固化到各程序存儲器中。數(shù)控系統(tǒng)中常用軟件模塊（1） 軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)行分配器；（2） 插補(bǔ)運(yùn)算模塊；（3） 自動升降速控制模塊。167。2 80C51單片機(jī)及其擴(kuò)展(一)80C51單片機(jī)的簡介 1．芯片引腳及片外總線結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)采用40腳雙直插封裝（DIP）形式，如圖(6)所示。80C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。下面說明這些引腳的名稱和功能。（1） 電源引腳Vss和Vcc Vss(20腳)：接地。 Vcc(40腳)：主電源+5V。（2） 時鐘電路引腳XTAL1`和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地；對于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反向放大電路的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時鐘電路，對于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。圖（6）.80C51引腳圖（3） 控制信號引腳RST、ALE//PROG、PSEN、/EA/VppRST（9腳）：單片機(jī)剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機(jī)狀態(tài)，在該引腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（RESET）。ALE//PROG：訪問片外存儲器時，ALE作鎖存擴(kuò)展地址低位字節(jié)的控制信號（稱允許鎖存地址）。平時不訪問片外存儲器時，該端也以1/6的時鐘振蕩頻率固定輸出正脈沖，供定時或者其他需要使用；在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時會失去一個脈沖。ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL（低功耗高速TTL）。 /PSEN（29腳） ：在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲器讀選通