【文章內(nèi)容簡介】 下的許用彎曲應(yīng)力。取：對稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力[σ1b]=90MPa； 當(dāng)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對稱循環(huán)變化時，a=1 當(dāng)量彎矩所以蝸桿軸最小直徑圖36 蝸桿軸的彎矩、扭矩圖 鍵聯(lián)接的選擇設(shè)計(jì)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(diǎn)、使用要求和工作條件來選出鍵的類型，再根據(jù)軸徑從標(biāo)準(zhǔn)中選出鍵的截面尺寸，并參考輪轂長選出鍵的長度，然后用適當(dāng)?shù)男：擞?jì)算公式作強(qiáng)度驗(yàn)算。 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(shí)現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩的軸轂連接。其中，有些還能實(shí)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(diǎn)。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)接的尺寸根據(jù)小齒輪上軸徑，小齒輪輪轂長度為，見表34表可查得當(dāng)時，鍵截面尺寸為：寬，高。參考轂長選鍵長。則鍵的接觸長度表 34 平鍵尺寸表軸徑鍵鍵　　　　　槽dbh寬　　度深　　度半徑b偏　　差軸轂較松一般較緊軸H9轂D10軸N8轂JS9軸轂P9t偏差t1偏差最大最小6~8222+0++177。+01+0＞8~10333＞10~12444+0++0177。＞12~17555＞17~22666 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度驗(yàn)算對于平鍵聯(lián)接，如果忽略摩擦，則當(dāng)聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時鍵軸一體的受力時，可能的實(shí)效有：較弱零件（通常為輪轂）的工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或磨損（動聯(lián)接，特別是在載荷作用下移動）和鍵的剪斷等。因此在要驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度。鍵標(biāo)準(zhǔn)考慮了聯(lián)接中各零件的強(qiáng)度，按照等強(qiáng)度設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，視轂材料的不同，規(guī)定鍵在軸和輪轂中的高度也不同。但一般來說，轂常是較弱零件，所以按輪轂計(jì)算公式 ()所示。 式()式中：d——小齒輪軸的直徑；h——鍵的高度l’ ——鍵的接觸長度[σp] ——許用擠壓應(yīng)力Tmax——傳遞的最大轉(zhuǎn)矩?。盒↓X輪軸的直徑：鍵的高度：鍵的接觸長度：許用擠壓應(yīng)力：鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，聯(lián)接工作方式為靜聯(lián)接，在輕微沖擊載荷下，因而由表35可查得許用擠壓力[σp]= 100～120MPa，取其平均值[σp]=110MPa。 帶入公式所以平鍵的強(qiáng)度滿足條件。表 35 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力[σp] 或壓強(qiáng)[p]聯(lián)接的工作方式聯(lián)接中較弱零件的材料[σp]或[p]靜載荷輕微沖擊載荷沖擊載荷靜聯(lián)接用[σp]鍛鋼、鑄鋼1251501001206090鑄鐵708050603045動聯(lián)接用[p]鍛鋼、鑄鋼504030 軸承的選擇滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”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(jì)中要采用的是滾動軸承。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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。蝸桿與大齒輪在同一軸上，整個軸存在軸向力，所以在選用廉價的深溝球軸承支持蝸桿回轉(zhuǎn)的同時，應(yīng)在大齒輪處采用角接觸球軸承承受軸向力；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，因此選擇有調(diào)心性能好的推力調(diào)心滾子軸承?？紤]到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。 軸承的尺寸軸承的基本代號包括三項(xiàng)內(nèi)容：類型代號、尺寸系列代號和內(nèi)徑代號。支持蝸桿回轉(zhuǎn)的軸徑分別為30mm和35mm，滾動軸承為深溝球軸承，因此軸承的代號為62206和62207；大齒輪上軸的直徑為35，滾動軸承為角接觸球軸承，因此軸承的代號為72207；蝸輪上軸的直徑為40mm，滾動軸承為推力調(diào)心滾子軸承，軸承的代號為22208。 軸承的密封裝置軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)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，唇形密封圈。唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。 聯(lián)軸器的選擇用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。聯(lián)軸器的用途很廣泛，一般情況下只要有電機(jī)或減速機(jī)就要用聯(lián)軸器，大型聯(lián)軸器在冶金機(jī)械上用的比較多。不同的聯(lián)軸器有不同的作用，綜合各種聯(lián)軸器的作用如下: 1）是把原動機(jī)和工作機(jī)械的軸聯(lián)接起來并傳遞扭矩。2）是可以適當(dāng)補(bǔ)償兩根軸因制造、安裝等因素造成的徑向軸向和角向誤差。3）安全聯(lián)軸器當(dāng)發(fā)生過載時，聯(lián)軸器打滑或銷子斷開以保護(hù)工作機(jī)械。4）彈性聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。選擇時先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計(jì)算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊中查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗(yàn)算。 聯(lián)軸器的類型聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：1)固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。2)可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器等。本次聯(lián)軸器使用在小齒輪所在的軸與電機(jī)的聯(lián)接。考慮到兩軸能嚴(yán)格對中并在工作中不發(fā)生相對唯一，聯(lián)軸器可選用剛性聯(lián)軸器中的有凸緣聯(lián)軸器，由鉸制孔和受剪螺栓對中如圖37所示。凸緣聯(lián)軸器可以分為基本型凸緣聯(lián)軸器GY、有對中摔凸緣聯(lián)軸器GYS和有對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器GYH三類?？紤]到電機(jī)與軸的對中精度要可靠，所在軸受到的轉(zhuǎn)矩不是很大，同時電機(jī)轉(zhuǎn)速不大，選用有對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器GYH，凸緣聯(lián)軸器的材料使用中等強(qiáng)度的鑄鐵HT200。圖 37 有對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的尺寸聯(lián)軸器類型為有對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器GYH。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，而小齒輪所在的軸，電機(jī)軸徑，根據(jù)凸緣聯(lián)軸器參數(shù)表36所示選得對中環(huán)凸緣聯(lián)軸器型號為。 表36 凸緣聯(lián)軸器參數(shù)表型號公稱轉(zhuǎn)矩(Nm)許用轉(zhuǎn)速（r/min）軸孔直徑dd2軸孔長度LDD1bbsS轉(zhuǎn)動慣量J（kgm2）質(zhì)量（m/kg）Y型J1型GY1GYS1GYH12512000123227803026426141642301819GY2GYS2GYH26310000164230904028446181920523822242562444 工作臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)元器件選擇 單片機(jī)選擇單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計(jì)時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。常用單片機(jī)芯片有：1）STC單片機(jī)。STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快8~12倍，帶ADC，4路PWM，雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強(qiáng)。2）PIC單片機(jī)。是MICROCHIP公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲器的芯片。3）EMC單片機(jī)。是臺灣義隆公司的產(chǎn)品，有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源相對比PIC的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。4）ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))。ATMEl公司的8位單片機(jī)有AT8AT90兩個系列，AT89系列是8位Flash單片機(jī)，與8051系列單片機(jī)相兼容，靜態(tài)時鐘模式。AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī)，也叫AVR單片機(jī)。5）PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))。 PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī)，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能，這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求?？紤]到本次設(shè)計(jì)所用的功能和經(jīng)濟(jì)性，選用ATMEL的AT89C55單片機(jī)。在AT89C55單片機(jī)是一種低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)具有20K字節(jié)的閃存和可擦除可編程只讀存儲器。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(biāo)準(zhǔn)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(jī)是一個強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)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(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：閃存，256內(nèi)存，32個I / O線，3個字節(jié)，16位定時器/計(jì)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(jī)的設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)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(jī)芯片引腳如圖41所示圖 41 AT89C55單片機(jī)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) ),I/O接口的功能是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)CPU通過系統(tǒng)總線把I/O電路和外圍設(shè)備聯(lián)系在一起，按照電路和設(shè)備的復(fù)雜程度，I/O接口的硬件主要分為兩大類：1）I/O接口芯片：這些芯片大都是集成電路，通過CPU輸入不同的命令和參數(shù)，并控制相關(guān)的I/O電路和簡單的外設(shè)作相應(yīng)的操作，常見的接口芯片如定時／計(jì)數(shù)器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。和I/O接口控制卡。2）I/O接口控制卡：有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與CPU同在主板上，或是一個插件插在系統(tǒng)總線插槽上。本次設(shè)計(jì)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(jī)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，也可以用到諸如霍爾效應(yīng)或鐵氧體變形體的傳感器列陣或一個選通的接口鍵盤。鍵的按撳可以是二鍵閉鎖也可以是N鍵巡回，可以自動消除按鍵抖動，按鍵輸入編碼被選通送入8字符的FIFO先進(jìn)先出緩沖器中。若送入的字符多于8個，將越限制標(biāo)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)光二極管，白熾燈，七段顯示器，液晶顯示器等提供掃描顯示接口。8279具有一個18X8的顯示器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(shí)現(xiàn)，顯示RAM有自動加1的功能。Intle 8279芯片引腳如圖42所示。圖 42 Intel 8279芯片引腳 存儲器選擇存儲器是單片機(jī)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(jìn)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(jī)存儲器RAM和只讀存儲器ROM。設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)型號為AT89C55，本身RAM只有256內(nèi)存，所以需要外擴(kuò)RAM，常用的靜態(tài)RAM芯片有611626621262256等，本次設(shè)計(jì)單片機(jī)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