【文章內(nèi)容簡介】 主軸的設(shè)計根據(jù)主軸的承載情況，主要傳遞扭矩，屬于傳動軸?？紤]到軸的材料的經(jīng)濟性，本次設(shè)計選用主軸的材料為正火處理的45鋼。根據(jù)箱體和回轉(zhuǎn)體配合尺寸要求，設(shè)計主軸的主要尺寸如圖28所示：圖28 主軸尺寸圖 蝸桿軸的設(shè)計本次設(shè)計的蝸桿軸用于傳遞扭矩，通過齒輪副到蝸輪蝸桿，不需要承受彎矩，所以用到的為傳動軸。軸的材料的選擇，考慮到軸的材料的經(jīng)濟性，本次設(shè)計選用蝸桿軸的材料為正火處理的45鋼。根據(jù)箱體內(nèi)配合尺寸要求，設(shè)計蝸桿軸的主要尺寸如圖29所示：圖29 蝸桿軸的尺寸圖 鍵聯(lián)接的選擇設(shè)計鍵聯(lián)接時，通常被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點、使用要求和工作條件來選出鍵的類型，再根據(jù)軸徑從標準中選出鍵的截面尺寸。 鍵聯(lián)接的類型鍵主要用于軸和帶轂零件（如齒輪、蝸輪等），實現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩的軸轂連接。其中，有些還能實現(xiàn)軸向固定以傳遞軸向力；有些則能構(gòu)成軸向動聯(lián)接。鍵的類型有平鍵、半圓鍵、斜鍵和花鍵，其各有特點。因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，并且要求一定的定心性，因此應(yīng)用平鍵連接就可以了。 鍵聯(lián)接的尺寸（1）根據(jù)小齒輪上軸徑，小齒輪輪轂長度為，可查得鍵截面尺寸為：寬，高。參考轂長選鍵長。電機軸上的鍵同樣選擇這個尺寸。（2）根據(jù)主軸一段軸徑d=80mm，蝸輪輪轂長度為71mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=22mm,高h=14mm。參考轂長選鍵長l=63mm。（3）根據(jù)主軸二段軸徑d=55mm，回轉(zhuǎn)體與軸連接長度為65mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=16mm,高h=10mm。參考轂長選鍵長l=50mm。（4） 根據(jù)軸1軸徑d=60mm，分度盤輪轂長度為30mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=18mm,高h=11mm。參考轂長選鍵長l=28mm。（5）根據(jù)軸2軸徑d=65mm，分度齒輪輪轂長度為60mm，可查得鍵截面尺寸為：寬b=18mm,高h=11mm。參考轂長選鍵長l=56mm。 軸承的選擇滾動軸承它是現(xiàn)代的機器中被廣泛應(yīng)用得部件之一，它是依靠那些主要元件之間的滾動接`觸來支撐零件的轉(zhuǎn)動的。與那些滑動軸承比較,滾動軸承的摩擦力較小，它的功率消耗較少，啟動要容易等的優(yōu)點。而且常用的那些滾動軸承它們絕大多數(shù)的已經(jīng)被標準化了，因此在使用滾動的軸承時，我們只需要根據(jù)實際工作條件來正確的選擇軸承得尺寸和類型，驗算軸承的承載的能力。以及與軸承之間的安裝、潤滑、調(diào)整、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計”問題。 軸承的類型軸承是支承軸頸的部件，有時也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件。按照承受載荷的方向，軸承可分為徑向軸承和推力軸承兩類。軸承上的反作用力與軸中心線垂直的稱為徑向軸承；與軸中心線方向一致的稱為推力軸承。根據(jù)軸承工作的摩擦性質(zhì)，又分為滾動軸承和滑動軸承兩類。本次設(shè)計中要采用的是滾動軸承。滾動軸承是標準件，應(yīng)用廣泛，安裝、維修方便，價格也比較便宜。滾動軸承主要由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成，內(nèi)圈和外圈分別與軸頸及軸承座孔裝配在一起。本次設(shè)計中齒輪傳動采用的是直齒圓柱齒輪傳動，無軸向力存在，所以軸承選用主要考慮的是蝸桿傳動。蝸桿與小齒輪在同一軸上，整個軸存在軸向力，所以選用圓錐滾子軸承承受軸向力；蝸輪所在的軸需要承受蝸輪、工作臺和工件的重力，軸上所受軸向力方向應(yīng)該與重力方向相反，承受較大的軸向載荷，而且需要對中精度高，因此選擇推力球軸承，并用圓錐滾子軸承固定。電機軸連接直齒圓柱齒輪無軸向力，才用深溝球軸承。而軸1和軸2在鉆孔過程承受較小的軸向力，故采用圓錐滾子軸承。考慮到整個回轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作時轉(zhuǎn)速不是很高，不間斷工作，溫度也不是很高。故采用脂潤滑，而箱體內(nèi)部蝸桿軸的轉(zhuǎn)速相對較高，故采用油潤滑。 軸承的尺寸軸承的基本代號包括三項內(nèi)容：類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號。(1) 支持蝸桿回轉(zhuǎn)的軸徑為20mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，因此軸承的代號為30204；(2) 電機軸的直徑為20mm，滾動軸承為深溝球軸承，因此軸承的代號為6004；(3) 主軸上的軸徑分別為50mm和80mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，軸承的代號分別為30210和30216；(4) 推力球軸承采用內(nèi)徑加大版的51410，內(nèi)徑加大到390mm；(5) 軸1和軸2的軸徑為90mm，滾動軸承為圓錐滾子軸承，因此軸承的代號為30218。 軸承的密封裝置軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，鐵屑和其他雜物進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，氈圈密封圈。軸1和軸2處主要防止鐵屑進入；故采用簡易密封環(huán)便可。氈圈密封圈靠槽的擠壓作用而套緊在軸上，以便起密封作用。3 工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)元器件選擇 單片機選擇單片機是一種集成在電路芯片，是采用超級大的規(guī)模的集成電路的技術(shù)把那些具有數(shù)據(jù)的處理能力得只讀的存儲器ROM、中央級處理器CPU、隨機的存儲器RAM、多種I/O口以及中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等的功能，集成到一小塊硅片上并構(gòu)成一個小且完善得計算機的系統(tǒng)?？紤]到本次設(shè)計所用的功能和經(jīng)濟性，選用ATMEL的AT89C55單片機。在AT89C55單片機是一種低功耗的，高性能的CMOS 8位單片機具有20K字節(jié)的閃存和可擦除可編程只讀的存儲器。該設(shè)備的生產(chǎn)采用Atmel的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)和兼容與業(yè)界標準80C51指令集和引腳。片上閃存允許程序存儲器重新編程在系統(tǒng)或傳統(tǒng)的非易失性內(nèi)存程序員。通過將通用的8位閃存的單片上的CPU芯片，AT89C55單片機是一個強大的微型計算機提供了一個高度靈活和成本有效解決許多嵌入式控制應(yīng)用。AT89C55單片機提供以下標準功能：閃存，256內(nèi)存，32個I / O線，3個字節(jié)，16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，片上振蕩器，時鐘電路。此外，AT89C55單片機的設(shè)計靜態(tài)邏輯操作頻率下降到零，并支持兩種軟件可選的節(jié)電模式。該空閑模式停止CPU的工作，而RAM，定時器/計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)繼續(xù)運作。掉電模式保存RAM內(nèi)容但凍結(jié)振蕩器，禁用所有其他芯片的功能直到下一個硬件復(fù)位。AT89C55單片機芯片引腳如圖31所示。圖 31 AT89C55單片機芯片引腳 I/0接口芯片選擇I/O接口是一電子電路(以IC芯片或接口板形式出現(xiàn) ),其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成。它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁。本次設(shè)計所需功能考慮，選用的是intle 8279可編程I/O接口芯片。8279可用作單片機的可編程通用鍵盤與顯示器接口，可以為64鍵的接觸式按鍵陣列提供掃描接口，也可以用到類似霍爾效應(yīng)或者鐵氧體變形體的傳感器的列陣或一個選通的接口的鍵盤。鍵的按撳可以是二鍵閉鎖的也可以是N鍵巡回，可以自動的消除按鍵抖動，按鍵輸入編碼被選通送入8字符的FIFO先進先出緩沖器中。若送入的字符多于8個，將越限制標志置“1”，按鍵輸入時間CPU發(fā)出中斷信號。顯示部分能為發(fā)光的二極管，白熾燈，七段的顯示器，液晶顯示器等能提供掃描顯示的接口。8279是具有一個18X8顯示器的RAM，它也可以組成兩支16X4的RAM。CPU可以讀寫RAM。無論是右端送入方式還是左端送入方式都能由8279實現(xiàn)，顯示RAM有自動加1的功能。Intle 8279芯片引腳如圖32所示。圖 32 Intel 8279芯片引腳 存儲器選擇存儲器是單片機系統(tǒng)中的記憶裝置，用來存放程序和數(shù)據(jù)。更確切地說，存儲器是存放二進制編碼信息的硬件裝置。從不同角度出發(fā)，存儲器有不同的分類方式。1）按工作時與CPU聯(lián)系密切程度分類可分為主存和輔存，或稱作內(nèi)存和外存。2）按存儲元件材料分類可分為半導(dǎo)體存儲器、磁存儲器及光存儲器。3）按存儲器讀寫工作方式分類可分為隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM。設(shè)計選用的單片機型號為AT89C55，本身RAM只有256內(nèi)存，所以需要外擴RAM，常用的靜態(tài)RAM芯片有611626621262256等，本次設(shè)計單片機選用的RAM為6264芯片。6264芯片的容量為8KB，即包含有65536個存儲元件，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造。RAM6264芯片引腳如圖33所示。圖 33 RAM6264芯片引腳 譯碼器選擇譯碼器是組合邏輯電路中的一個重要的元器件，它可以分為顯示譯碼和變量譯碼兩類。變量譯碼一般是把一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的元器件，一般把它分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼這兩類。顯示譯碼主要解決把二進制數(shù)顯示成對應(yīng)的十、或者十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，一般其可分為驅(qū)動LCD和驅(qū)動LED兩大類。譯碼是編碼的逆過程，在編碼時，每一種二進制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個確定的信號或者對象。本次控制電路用到的譯碼器有兩處，一處為AT89C55單片機與外擴RAM6264之間所以的譯碼器，還有一處為Intel 8279I/O控制芯片和鍵盤顯示器之間的譯碼器。譯碼器型號選用為74LS138譯碼器，74LS138譯碼器為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：當一個選通端（E3）為高電平，另兩個選通端（E1)和/(E2)）為低電平時，可將地址端（A0、AA2）的二進制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低，電平譯出。74LS138譯碼器引腳如圖34所示。圖 34 74LS138譯碼器引腳 地址鎖存器選擇地址的鎖存器它就是一個暫存器，它會根據(jù)控制的信號狀態(tài)，將總線上的那些地址代碼能暫存起來，當微型處理器和存儲器開始交換彼此信號時，首先通過CPU發(fā)出的存儲器的地址，同時會發(fā)出一個允許鎖存的信號ALE來給鎖存器，當鎖存器收到該信號之后將數(shù)據(jù)/地址總線上得地址鎖存到總線上，這樣隨后才能夠傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)。本次地址鎖存器采用型號為74LS373。共有8個輸入端D1—D8及8個輸出端Q1—Q8，當三態(tài)端OE為有效的低電平時，74LS373的G端為輸人的選通端。使能端G為有效的高電平的時候，輸出會跟隨輸入的變化；當G＝1的時候，鎖存器是處于透明的工作狀態(tài)。即鎖存器輸出狀態(tài)會隨數(shù)據(jù)端變化來變化，即腳1=Di(I=1，2，…，8)。當G端由1變0時，數(shù)據(jù)會被鎖存了起來。此時的輸出端Qi不再隨著輸入的變化而發(fā)生變化，而會一直保持著鎖存前值不變。G端(或STB端)可直接和單片機的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE的下降沿進行地址鎖存。74LS373地址鎖存器引腳如圖35所示。圖 35 74LS373地址鎖存器引腳 控制系統(tǒng)電路設(shè)計 主控器電路設(shè)計本次主控電路元器件有單片機AT89C55，地址鎖存器74LS373，譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)存儲器6264組成。單片機主控電路接法如圖36所示， ， ，,R相連，周期輸出信號ALE與74LS373的GND相連，WR，RD分別和6264的WE,DE相連；74LS373的Q0Q7與6264的A0A7相連，Y2與CS16264相連；時鐘電路與AT89C55的XTALXTAL2相連。圖36 單片機主控制電路圖 I/ O 接口電路設(shè)計I/O接口擴展電路由AT89C55單片機， INTEL8279I/O接口芯片，74LS138譯碼器, 75451位驅(qū)動,28鍵盤和6位8段LED元器件組成。I/O接口擴展電路設(shè)計接法如圖37所示，，周期輸出信號ALE直接接到8279的時鐘端CLK，INT1接