【正文】 首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經(jīng)驗，奠定了基礎(chǔ)。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。 對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_______ 導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日 _______年_____月_____日獨 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。最后，再次向所有關(guān)心和幫助過我的師長、同學(xué)表示誠摯的謝意。感謝陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院訓(xùn)練中心書記戴俊平教授和訓(xùn)練中心的各位師傅對我的關(guān)心和幫助，同時還要感謝機自本科的王繼南，邵忠義同學(xué)和西安工業(yè)學(xué)院的在讀研究生朱小海在設(shè)計研究和說明書寫作過程中給予我的極大幫助。在三年的學(xué)習(xí)和生活中，他們不但教會了我許多專業(yè)知識和做人道理，還培養(yǎng)了我勤奮、務(wù)實的治學(xué)態(tài)度。感謝本設(shè)計從選題、調(diào)查、試驗、設(shè)計、開發(fā)直到最后攥寫說明書，都是在戴俊平教授悉心指導(dǎo)下完成的。通過該畢業(yè)設(shè)計，本人受益匪淺，既豐富了微機和單片機的軟件編程知識，又掌握機構(gòu)設(shè)計的方法，積累了不少的實際工作經(jīng)驗，為今后工作打下了堅實的基礎(chǔ)。以上方面，完成了車刀刃磨裝置的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及部分傳動機構(gòu)的具體設(shè)計選用。從刀具角度理論，總結(jié)出車刀角度方程。 刀具制造自動化是制造業(yè)進一步發(fā)展的必然要求。該類機床集成化高、設(shè)備昂貴。我國對于車刀類刀具的刃磨，主要還是通過刃磨工人在工具磨床上手工刃磨，這種方法不但刃磨效率低，刃磨精度低，而且工人勞動強度大，不能滿足機械制造加工的需求。設(shè)置8255芯片各口為輸出方式，由圖二十五的LED接口示意圖，當(dāng)控制口輸出高電平“1”時燈亮，輸出低電平“0”時燈滅。由上圖二十二可知，系統(tǒng)擴展了一片8255芯片來控制系統(tǒng)狀態(tài)指示燈，8255的PB控制10位發(fā)光二極管，PC口控制8位發(fā)光二極管。根據(jù)鍵盤數(shù)據(jù)存儲格式，以及圖上掃描線的編碼值，可知圖中鍵值對應(yīng)的鍵碼。AO=0時寫入讀出的都是數(shù)據(jù)。由上圖可知，8279的映像在外部地址空間的地址4000H5FFFH，地址線A8接8279的AO腳，決定它的口地址。選擇編碼掃描即為外部譯碼SLOSL3呈分頻時波形輸出，當(dāng)外接416譯碼器時可掃描顯示16為顯示器。 鍵盤布局接線和編碼8279的鍵盤掃描工作方式分編碼掃描和譯碼掃描兩種。其實現(xiàn)鍵盤顯示的接口框圖如圖二十四圖中的SLOSL3為掃描輸出線，用來掃描鍵盤和顯示器。16個鍵值是按16進制編寫的，每個鍵可以根據(jù)用戶系統(tǒng)的功能來進行編程自定義。由上述的原因，本系統(tǒng)選用了非編碼鍵盤，并采用了專門管理鍵盤和LED顯示的8279芯片。而非編碼鍵盤的硬件無編碼邏輯，僅提供行列矩陣按鍵。全編碼鍵盤由硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對鍵的編碼，鍵盤編碼器自動提供按鍵的編碼，在有新的按鍵按下之前，保持被按鍵的編碼，同時產(chǎn)生一個中斷信號通知CPU產(chǎn)生相應(yīng)的操作。其布置如下圖二十三所示。LED有單個、七段及點陣等類型　　本硬件系統(tǒng)中，主要采用單個LED作為狀態(tài)指示，由于系統(tǒng)顯示的內(nèi)容簡單，顯示量少，所以采用八位共陰七段LED作為顯示器，這樣既經(jīng)濟又方便。該部分電路控制如下圖二十一a. 顯示 器 接口與布局發(fā)光二極管(LED)是一種簡單而常用的輸出設(shè)備，通常用來指示機器的狀態(tài)或其它信息，它的優(yōu)點是價格低、壽命長、對電流、電壓的要求低及容易實現(xiàn)多路控制等。車刀刃磨時的工藝參數(shù)，主要是車刀(工件)的幾何參數(shù)，車刀切削刃的角度，車刀的前角，車刀的后角，刃傾等。上圖是通過單片機的P1口接74LS04反向器控制三極管C9013來驅(qū)動5V的繼電器來控制外部的220V電壓通斷。 p1接口的電路外部執(zhí)行裝置不但要求單片機輸出一定的電壓，而且要求輸出一定的電流，以便帶動執(zhí)行裝置動作。因此在控制步進電機時，擴展一片8255用它的PA. PC口控制幾路步進電機。8031A H有四個8位UO口，其中PO作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線用，P2作為地址總線的高八位使用，P3口是雙功能口，主要是用于系統(tǒng)的控制功能。接口電路的設(shè)計主要是起到隔離和驅(qū)動作用。根據(jù)圖十八，擴展的存儲空間的順序為EPROMRAM1/0芯片，單片機地址資源進行分配后，CPU運行根據(jù)外圍1/O設(shè)備的地址查找該設(shè)備，進行輸入、輸出操作，即CPU對1/O空間的尋址。而譯碼法能使外設(shè)地址連續(xù)分配，并能擴容地址線，如采用一片譯碼器就能將3根地址線擴展為8根地址譯碼線，尋址8個接口芯片。尋址1/O接口設(shè)備常用兩種方法:線選法和譯碼法。由于系統(tǒng)是8位總線方式，故用一片74LS373將與數(shù)據(jù)總線復(fù)用的地址線鎖存，以便使地址和數(shù)據(jù)分離開來。b 最小系統(tǒng)設(shè)計單片機最小系統(tǒng)由CPU,鎖存器、譯碼器、RAM,EPROM組成，采用12MHZ晶振。(10 )片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。(8) 布爾處理器。(6) 2個16位定時/計數(shù)器。(4) 2個優(yōu)先級的5個中斷源結(jié)構(gòu)。(2) 片內(nèi)128字節(jié)RAM。本課題采用的是8031AH 單片機。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖單片機最小系統(tǒng)a. 單 片機 的選擇1980年Intel公司在MCS48系列單片機的基礎(chǔ)上，又推出了MCS51系列8位單片機、MCS96系列16位單片機、以及32位單片機等。(3) I/0 接 口電路實現(xiàn) 單 片 機的輸入輸出控制，并使單片機數(shù)字電路和其控制對象隔離開來，增強單片機的抗千擾能力。將外部的傳感器信息的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，讓主芯片進行判斷處理。(1) 數(shù) 碼顯 示及鍵盤輸入電路主要是進行加工工件參數(shù)的輸入、顯示，加工工作狀態(tài)的指示。該電路以8031A H單片機為核心，從鍵盤選擇刃磨的種類，輸入加工工件的參數(shù)，通過單片機判斷當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)，控制步進電機按照工藝要求運動從而完成整個工件的刃磨過程。本控制系統(tǒng)如圖十七，控制電路主要由以下幾個部分組成:8031AH最小系統(tǒng)，數(shù)碼顯示及鍵盤輸入電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，1/O接口電路和步進電機驅(qū)動電路等幾個方面。其中控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的“大腦”，它處理各種信息，把由傳感器把機械本體的各種信號檢測出來，送到控制器中進行存儲、運算、變換、加工，控制器根據(jù)檢測及運算結(jié)果，發(fā)出相應(yīng)的指令，通過執(zhí)行機構(gòu)使機械本體完成規(guī)定的動作，實現(xiàn)產(chǎn)品所要求的功能。 可轉(zhuǎn)動銷的結(jié)構(gòu)當(dāng)螺母在絲杠上上下串動時，螺母帶動可轉(zhuǎn)動銷上下運動而轉(zhuǎn)動銷的孔中插入滑桿轉(zhuǎn)軸（滑桿轉(zhuǎn)軸一端為鉸鏈）形成一個類似于搖桿滑塊機構(gòu)，而滑桿轉(zhuǎn)軸直接帶動刀架板繞y軸轉(zhuǎn)動。（四）可轉(zhuǎn)動銷的設(shè)計轉(zhuǎn)動銷在刃磨裝置中也是非常重要的傳動零件之一，滑桿轉(zhuǎn)軸插入轉(zhuǎn)動銷的孔中，而銷子插入螺母中的孔中，詳細裝配位置可見裝配圖。根據(jù)我們所總結(jié)的自行車心軸尺寸設(shè)計經(jīng)驗，初步定出X軸粗徑直徑為12mm細徑直徑為8mm，采用抗彎性能好的材料硬度較高。在連接處y軸的軸徑要變粗，以便可以在鉆空后插入x軸可以承受一定的壓力。大概結(jié)構(gòu)如圖 滑桿轉(zhuǎn)軸的大概形狀圖（二）y軸滑桿轉(zhuǎn)軸的形狀設(shè)計Y軸的設(shè)計與X軸是有所不同首先，轉(zhuǎn)軸的設(shè)計已經(jīng)確定y軸的大概形狀 。則有：蝸桿頭數(shù)： 蝸輪齒數(shù)： 傳動比：分度圓直徑： 直徑系數(shù)： 蝸桿導(dǎo)程角： （2）蝸輪蝸桿其它的尺寸參數(shù)：中心矩： 蝸桿軸向齒距： 蝸桿導(dǎo)程： 蝸桿分度圓直徑：蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑：蝸桿齒頂高： 蝸桿齒根高： 蝸桿齒高： 蝸桿導(dǎo)程角： 蝸輪分度圓直徑：蝸輪齒頂圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪齒頂高： 蝸輪齒根高： 蝸輪齒高： 由于該結(jié)構(gòu)承載不大，速度不高，根據(jù)蝸桿材料的選用原則，可選用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為220～300HBS。蝸桿和蝸輪嚙合時在中間平面上。2蝸輪蝸桿傳動的主要參數(shù)及尺寸（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)及設(shè)計要求選用普通圓柱蝸桿，蝸桿的的頭數(shù)k=1,模數(shù)m=1，壓力角。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪，以便于鋼質(zhì)蝸桿配對組成減摩擦性良好的滑動摩擦副。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。（3）當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時，蝸桿的傳動具有自鎖性。在動力傳動中，一般傳動比i=5～80；在分度機構(gòu)或手動機構(gòu)中，傳動比可達300。三 蝸輪蝸桿機構(gòu)選擇計算（一）蝸輪蝸桿傳動的尺寸參數(shù)1蝸輪蝸桿傳動的特點蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線的夾角圍任意值，通常用的為90。因為圈數(shù)越多，載荷分布越不均，第10圈以后的螺紋，實際上起不到分擔(dān)載荷的作用。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p,使其小于材料的許用壓力[p]。代入數(shù)據(jù)得= =3驅(qū)動扭矩M計算設(shè)所受的軸向力為P，則螺紋中徑處的圓周力Q為： 38 = =驅(qū)動扭矩M為： 39用代入得：= =4耐磨性計算滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。2絲杠的效率：正傳動的效率即回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的效率為： 37式中：—中徑處的螺紋升角，； —絲杠螺紋中徑； —當(dāng)量摩擦角。此特點可用于部件升降移動，防止因部件自重而降落。二 絲杠螺母機構(gòu)的選擇計算（一）絲杠螺母機構(gòu)概述1絲杠螺母機構(gòu)的特點（1）用較小的扭矩傳動絲杠，可使得螺母獲得較大的軸向牽引力；（2）可達到很大的降速比，使得機構(gòu)大為簡化；（3）能達到較大的傳動精度。由機床的結(jié)構(gòu)參數(shù)，估算工作平臺的總質(zhì)量(包括旋轉(zhuǎn)步進電機、蝸輪、蝸桿、刀架等)為15kg，根據(jù)刀具刃磨載荷輕的特點，直線運動受到的軸向力可根據(jù)力矩平衡原理得出，如圖53所示，軸向力矩與摩擦分力的力矩相等： （32）=≈代入（31）可得： = (2)負載慣量的計算根據(jù)慣量的定義，物體對某軸的慣量定義為該物體微小體積的質(zhì)量dm與該微小體積到軸的距離r的平方的乘積之總和，即 33回轉(zhuǎn)體的慣量計算： 34式中：—回轉(zhuǎn)體的材料密度 D—回轉(zhuǎn)體直徑 L—回轉(zhuǎn)體的長度該機構(gòu)是經(jīng)過一級蝸輪蝸桿減速傳到工作臺上故其轉(zhuǎn)動慣量必須經(jīng)過折算，其公式為： 35①工作臺轉(zhuǎn)動慣量計算步進電機驅(qū)動蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，通過蝸輪蝸桿機構(gòu)傳到工作臺，這時根據(jù)動能守恒定律可得到工作臺運動慣量換算到驅(qū)動軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為： 36==②蝸輪軸轉(zhuǎn)動慣量計算=③蝸輪蝸桿等效為圓柱體，其轉(zhuǎn)動慣量為 = k= ④換算到電機軸上總慣性負載 =+ = ≈ k (3)加速轉(zhuǎn)矩驅(qū)動負載時往往需要進行加減速度運行。由機械結(jié)構(gòu)可知,電機驅(qū)動絲杠螺母機構(gòu)在到工作臺，該直線運動系統(tǒng)換到電動機軸的負載轉(zhuǎn)矩　一般由下式估算: (31)F一直線運動機械的軸向力，kg；D一齒輪齒條傳動中的齒輪直徑，cm；W一負載質(zhì)量，kg；i一減速傳動比；一驅(qū)動系統(tǒng)的效率；一滑動摩擦系數(shù)。 57BYGH203以及57BYGH301運行矩頻特性2負載轉(zhuǎn)矩和慣量的計算(1)負載轉(zhuǎn)矩的估算精確計算驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩是比較復(fù)雜的，習(xí)慣的做法是根據(jù)實際裝置實測求取，在選擇步進電機時，常常使用近似的公式，先估算出負載的轉(zhuǎn)矩，從而為選定步進電機提供依據(jù)。 絕緣等級：B 環(huán)境溫度：10~+55℃ 升：65K 選用步進電機時還必須注意到要使其步距角和機械系統(tǒng)相匹配，以得到所需要的脈沖當(dāng)量。對于相數(shù)較多，突跳頻率要求不高時取大值，反之取小值。能滿足各項性能指標(biāo)且具有良好的動態(tài)特性。工作中要求步進電機能嚴格跟隨指令脈沖,不發(fā)生失頻、振蕩。該產(chǎn)品具有體積小、驅(qū)動電流和功耗小、起動和運行頻率高、動態(tài)性好的特點，同時還具有良好的內(nèi)部阻尼特性，因而運行平穩(wěn)，無明顯的低頻振蕩區(qū)，噪音小，可靠性高。 號相數(shù)電壓電流電阻電感靜轉(zhuǎn)矩機身長定位轉(zhuǎn)矩出軸長重量接線圖單對于步進電機的控制，了解其性能參數(shù)必須的，因為在進行步進電機選擇和軟件設(shè)計時，它的性能決定整個控制系統(tǒng)的性能。慣頻特性分為啟動慣頻特性和運行慣頻特性。運行矩頻特性指負載慣量不變時，運行頻率和負載轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，又稱為牽出特性。矩頻特性包括起動矩頻特性和運行矩頻特性。它是指在一定負載下直接起動而不丟步的極限頻率。(6) 響應(yīng)頻率在某一個頻率范圍內(nèi)，步進電機可以任意運行而不丟步，則這一最大頻率稱為響應(yīng)頻率。對應(yīng)于某式調(diào)角最大的轉(zhuǎn)矩，為最大靜轉(zhuǎn)矩，一般來說材大的電機，負載轉(zhuǎn)矩也大。并能穩(wěn)定下來，這時轉(zhuǎn)子上受到的電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩相等，該電磁轉(zhuǎn)矩即