【正文】 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。 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)計中可以滿足多方面的性能要求 。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) 。 4） ATMEL單片機(jī) (51單片機(jī) )。 3） EMC單片機(jī) 。 2） PIC單片機(jī) 。 常用單片機(jī)芯片有： 1） STC單片機(jī) 。 根據(jù) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 1200r/m inn ?電機(jī) ，電機(jī)的最徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 大轉(zhuǎn)矩 NT m ax ?? ，而 小齒輪所在的軸 mmd 22? ，電機(jī)軸徑 mmd 22?電機(jī)， 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 223 8 /2 252 G Y H 2 ?? ?？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。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。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。2)可移式聯(lián)軸器。 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。 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。 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。 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。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。 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。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。此處，采 用接觸式密封，唇形密封圈。 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。 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。 考慮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。 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 。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 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。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。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。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 ” 問題。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。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。41 m a x?鍵 所以平鍵的強(qiáng)度滿足條件。 ????? 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 [σ p]= 100～ 120MPa，取其平均值 [σ p]=110MPa。 m a x][39。 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。6 6 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度驗算 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。5 ＞12~17 5179。3 3 ＞10~12 4179。2 2 + 0 + + 177。 ????? 表 34 平鍵尺寸表 軸徑 鍵 鍵 槽 d b179。參考轂長選鍵長 mml 22? 。 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。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。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：擞嬎愎阶鲝?qiáng)度驗算。 22212 所以 4336][ M39。d ?? ? 式 () 式中 M’ —— 當(dāng)量彎矩 [σ 1b] —— 對稱循環(huán) 應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。 221 mmNM ???? 6 7 6 6 45 3 5 6 81 5 8 8 7 739。 221 mmNM ???? 39。39。39。 222111 ???? 3 83 0 0/] 3 31 0 1 4[ ????? llFlFF ttR /][39。 圖 35 軸的受力圖 由圖 35可知， Fa1產(chǎn)生的力矩為： mmNdFM ax ?????? 1 5 0 0 1 72/ 5 7 22/11 根據(jù)給定條件作軸在 xoy平面的受力圖，如圖 36 a所示，支反力及彎矩圖如圖 36 b所示。F39。 蝸桿軸的計算 蝸桿上軸受力： 軸向力 5 7 24202136052dT2F 3222a1 ??????? tF 徑向力 1 2 020t a 5 7 2tt a nFF t2r1 ????? ? 圓周力 1 a 5 7 2t a nF 2t1 ????? ?tF 大齒 輪上軸受力： 圓周力 3 39010352dT239。軸的材料的選擇，考慮到軸的材料的經(jīng)濟(jì)性，一般使用 45碳素鋼，碳素鋼對應(yīng)力集中的敏感性較小，而且使用廣泛；為保證其力學(xué)性能 ， 會進(jìn)行調(diào)制或正火處理。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計，必要時可做幾個方案進(jìn)行比較，以便選出最佳設(shè)計方案，以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： 1）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強(qiáng)度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； 2）易于軸上零件精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整； 3）采用各種減少應(yīng)力集中和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施； 4）便于加工制造和保證精度。 蝸桿軸的設(shè)計 軸的 結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。因為，影響軸的結(jié)構(gòu)形狀因素很多，這些因素是：載荷的大小、方向、性質(zhì)及其分布狀態(tài)，軸上零件的數(shù)量及安裝位置、定位方法。 軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時還取決于振動穩(wěn)定性。傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動機(jī)構(gòu)中的長光軸、汽車的驅(qū)動軸等。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：轉(zhuǎn)軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件就裝在軸上。 ?。簜鲃訃Ш闲? 9 0 ) a n (/ a n)t a n (/t a n1 ???????? ???? 攪油效率 ?? 軸承效率 ?? 總效率 8 8 0 ????? ???? 散熱面積 9 9 maA ??????? ?? 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 在中等通風(fēng)環(huán)境， )/(15 2 CmWaw ??? 所以 CCtAPt w ?????? ?????? )1(1000 011 ? ? 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 故郵箱工作溫度合格 軸的設(shè)計 軸是支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。箱體工作溫度計算公式如 （ ）所示 。 蝸桿傳動 溫度計算 蝸桿傳動 的效率一般比齒輪傳動和其他幾種機(jī)械傳動都要低，工作時會產(chǎn)生較多的熱量。 ?。簭澢趶?qiáng)度的最小安全極限 SFmin=； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 根據(jù)蝸輪材料鑄錫青銅 ZCuSn10Zn2，查得齒根彎曲疲勞極限 σ Flim =165MPa。 m， 蝸輪齒寬 )(7))(2b 2 ???????mdm； 所以 M P 3F ??? ????? 許用應(yīng)力計算公式如式（ ）所示。因此蝸輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度難于精確計算，只好進(jìn)行條件性的概略估算。 蝸輪蝸桿主要參數(shù)與幾何尺寸 傳動比： 12021 ?? ZZi 蝸輪齒數(shù)： 1202?Z ，變位系數(shù) 0?X ； 蝸輪分度圓直徑： mmmzd ???? ； 蝸輪喉圓直徑： mmmhdd aa 4347742022 222 ??????? ； 蝸輪喉母圓直徑 mmdadg a 304 3 24 6 22 22 ????? 蝸桿直徑系數(shù) 12?q ；分度圓直徑 mmd 421? ，蝸桿頭數(shù) 11?Z ；分度圓導(dǎo)程角徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 ??? rc ta n d mZ? ，齒形角 ??20? ； 蝸桿軸向齒距： mmPA 394? 蝸桿齒頂圓直徑： mmmhadda * ??? 蝸桿軸向齒厚： mmmsa ?? ? 校核蝸輪輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度 蝸輪輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度取決于輪齒模數(shù)的大小，由于輪齒齒形比較復(fù)雜，且在距中間平面的不同平面上的齒厚也不同，都相當(dāng)于具有不同變?yōu)橄禂?shù)的正變位齒。 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 [σ H]= KHN[σ H]‘ =179。 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T2 按 Z1=1，估取效率η =，則 mN1 4 4 03 6 2 ???????? ? 確定載荷 系數(shù) k 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kβ =1；見表 32查得使用系數(shù) KA而選取KA=；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV=；則 1 . 2 71 . 2 6 51 . 1 11 . 1 51KKKK VA ???????? ? 表 32 使用系數(shù) KA 動力機(jī)工作特性 動力機(jī)工作特性 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 均勻平穩(wěn) 輕微沖擊 中等沖擊 嚴(yán)重沖擊 ≥ 確定彈性影響系數(shù) ZE 選用的鑄錫青銅蝸輪和蝸桿相配，見表 33可查得 ZE=152 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 表 33 蝸輪材料的力學(xué)性能 蝸輪材料 力學(xué)性能 ZE σ Hlim σ Flim MPa MPa MPa ZCuSn10Zn2 152 350 165 確定接觸系數(shù) Zρ 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動中心距 a的比值 d1/a=1： 11，從而可算出 Zρ =。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 根據(jù) 閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。蝸輪用鑄錫青銅 ZCuSn10Zn2，金屬鑄造。 根據(jù)本次傳動場合用于機(jī)床上的工作臺，整體傳動要求傳動精度高，所以蝸桿采 用漸開線蝸桿；根據(jù)整體傳動比需要設(shè)計比較大，蝸輪蝸桿的傳動比也需比較大，而且工作臺的在工作中需要有自鎖功能，蝸桿采用單頭蝸桿；為了工作臺在工作中需要受力平衡與工作平穩(wěn)，蝸桿的旋向采用右旋。 蝸桿傳動類型 由于前述所選電機(jī)可知 T=5N178。尤其是具有自鎖性的蝸桿傳動，其效率在 ，一般效率只有 ～ 。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。蝸桿傳動。 傳動平穩(wěn)，無噪音。從傳動比公式 I=Z2/Z1可以看出，當(dāng) Z1=1，即蝸桿為單頭，蝸桿須轉(zhuǎn) Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比 I=1080；在分度機(jī)構(gòu)中， I可達(dá) 1000。 蝸桿傳動特點(diǎn)：傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉(zhuǎn)一周，蝸輪轉(zhuǎn)過兩個齒。蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。 蝸桿傳動設(shè)計 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運(yùn)動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為 90176。 m inlimF][FXNF S YY?? ? 式（ ） 式中 σ Flim—— 齒輪的齒根彎曲疲勞極限； SFmin—— 彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全極限； YN—— 彎曲疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù) YX—— 尺寸系數(shù)。 ][YYSYmbdKT2 aFa1 1F F?? ? ?? 式 () 式中 K —— 載荷系數(shù)； 1T —— 小齒輪轉(zhuǎn)矩； b —— 齒輪齒寬； FaY —— 齒形系數(shù)； aYs —— 應(yīng)力修正系數(shù)； 5?Y —— 重合度系數(shù)。 模數(shù) mmZdm