【正文】 示電路 系統(tǒng)顯 示接口用 8155 擴展口控制 5 位 8 段 LED 數(shù)碼顯示塊實現(xiàn)動態(tài)顯示，系統(tǒng)鍵盤用8155 擴展口組成了 4 8 行列式鍵盤。 1) 限位報警顯示電路 為限制工作臺在規(guī)定的范圍內(nèi)運動，在 x、 y、 z 向導軌的四個邊界處設有限位開關，每一邊界有一限位開關。 2764 用作程序存儲器，存放監(jiān)控程序； 6264 用來擴展 8031 的 RAM 存儲器，存放調(diào)試和運行的加工程序； 8155 用作鍵盤和 LED 顯示器接口；鍵盤主要是輸入工作臺方向， 有 +x、 x、 +y、 y 四個方向； LED 顯示器顯示當前工作臺坐標值 。 根據(jù)等效轉動慣量有： 222 11900 mn jk ie q i jijkknvJ m Jnn???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 齒輪的轉動慣量分別為（齒輪為鍛鋼，并將齒 輪近似看做圓柱體）： 4 4 4 4 2 5 2117 .8 1 0 7 .8 3 .3 2 1 0 . 1 .8 5 1 0 .zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 5 2227. 8 10 7. 8 4. 85 2 . 106 .zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 5 2337. 8 10 7. 8 3. 9 2 . .9 10zaJ d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 4 4 4 4 2 4 2447. 8 10 7. 8 8. 4 2 10 . 10 . d b k g c m k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 絲杠的轉動慣量近似為： 4 4 2 27. 8 6. 3 35 . k g c m k g m?? ? ? ? ? 電動機的轉動慣量為： 20. 00 27 .mJ kg m? 13 則等效負載轉動慣量為： 2 2 25529 0 0 1 5 2 0 0 0 2 0 0 01 0 2 0 1 . 8 5 1 0 8 . 6 3 1 6 1 06 0 2 0 0 0 2 0 0 0 1 . 5 2 0 0 0dJ ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?2 2 2542 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 03 . 6 0 9 1 0 7 . 7 6 6 8 1 0 0 . 0 0 4 31 . 5 2 0 0 0 3 . 3 3 2 0 0 0 3 . 3 3 2 0 0 0??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? .dJ kg m? 故 1 0 .0 0 24 0 .0 0 2 7 0 .7 4 0 7 1dmJJ?? ??， 所以慣性匹配比較符合要求。 通過減速傳動比 i 和絲杠導程 PH的合理搭配，使慣量匹配趨于合理。 驗算系統(tǒng)的等效轉動慣量 驗算慣量匹配 ， 電機軸上的總當量負載轉動慣量 Jd與電機軸自身的轉動慣量 Jm應控制在： 1 14 dmJJ?? 比值太大，系統(tǒng)動特性受負載變化干擾；比值太小，不經(jīng)濟，大馬拉小車。又根據(jù) 傳動比分配曲線我們這里選擇1i =， 2i =。 從上述的分析可知電動機的轉速 200 0 / minmnr? ，機床絲杠轉速 600 / minnr? 知，傳動比 2021 =600 3 .3 3 3 3mni n?? 。 由題知： ? ＜ ? 故該電動機有較好的過載保護能力。其中 Nn 為電動機的額定轉速 /minr 。 （ 1）過熱驗算： JJ2 3i電動機1J 4i12J 11 當負載轉矩為變量時，應用等效法求其等效轉矩： 221 1 2 212......eq d x T t T tTT tt???? ?? 由前述 計算直流伺服電機輸出軸上總負載轉矩 61 .017 7 .T N m? ? 式中： 1t ， 2t — 時間間隔，在此時間間隔內(nèi)的負載轉矩分別為 1T 、 2T … 。 我們在這里首先 初 選大慣量系列（ H 系列）型號為 60H 的直流伺服發(fā)電機 。當選用電動機的時，必須正確的計算負載，即必須確認電動機能滿足下列條件：⑴在整個調(diào)速范圍內(nèi)，其負載轉矩應在電動機連續(xù)額定轉矩范圍以內(nèi)；⑵工作負載與過載時間應在規(guī)定的范圍內(nèi)； ⑶應使加速度與希望的時間常數(shù)一致。 寬調(diào)速直流伺服電機應根據(jù)負載條件來選擇。 最后，經(jīng)上述計算驗證， FFZD6310 各項性能指標均符合題目要求，可選用。 8 39。 10 （ 6） 效率驗算 ： 滾珠絲杠副的傳動效率為 ： ta n ta n ( 2 5 4 39。 8 39。 支承方式 有關系數(shù) 雙推 —自由 F—O 雙推 —簡支 F—S 雙推 —雙推 F—F [S] 3~4 ~ — μ 2 2/3 — fc ② 臨界轉速 crn 驗證 高速運轉時，需驗算其是否會發(fā)生共振的最高轉速，要求絲杠最高轉速 maxn ＜ crn ， 臨界轉速可按公式計算： ? ? ? ?2 2 51223 . 9 2 7 0 . 0 5 59 9 1 0 9 9 1 0 1 . 5 4 3 8 1 02 / 3 0 . 3 5ccr fdn l? ?? ? ? ? ?? crn ＞ maxn =10000。 54′ 鋼球 滾珠直徑： d0= 絲杠內(nèi)徑： d1=55mm （ 4）穩(wěn)定性 驗算 ： ①由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能發(fā)生失穩(wěn) ,所以在設計時應驗算 其安全系數(shù)S,其值應大于 許用安全系數(shù) [S]。aaCC? ，初選幾個規(guī)格（或型號），列出其主要參數(shù) 如下表所示： 規(guī)格型號 D0 公稱導程 p 絲杠外徑 d 鋼球直徑 d0 絲杠內(nèi)徑 d1 循環(huán)圈數(shù) 動 載 荷 Ca(kN) FFZD6310 63 10 61 55 4 58 FFZD8010 80 10 78 72 4 65 FFZD6312 63 12 91 55 4 59 FFZD8012 80 12 78 72 4 65 注： FFZD 型 為 內(nèi)循環(huán)浮動反相器雙螺母墊片預緊滾珠絲杠副 。計算載荷為如下， 500 0 0c F H A mF K K K F N? ? ? ? ? ? （ 2） 根據(jù)壽命計算出額定動載荷： 3 3446 0 0 2 0 0 0 039。 （ 4）結構形式如下： 絲杠螺母副的計算，選型，效核 （機床設計手冊 P730— P753） 假設 工作 時候平均 載荷 Fm=5000N；絲杠的使用壽命 Lh =20210h；絲杠的工作長度L=；絲杠的轉速 n=600r/min，絲杠材料為 CrWMn 鋼，滾道硬度為 58~62HRC，傳動精度要求 ? ?? 。當導軌在位置 Ⅰ 時，兩端滾動體受力相等，工作臺保持水平；當導軌移動到位置 Ⅱ 或 Ⅲ 時，兩端滾動體受力不相等，變形不一致，使工作臺傾斜 α角，由此造成誤差。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算有： 33 2 1 7 .8 1 0 197172 0 .3 5 4 6 0hLh???? ? ?，按照每年工作日為 300 天，二班工作制，每班 8h，開機率為 80%，則預計壽命年限為： 197173 0 0 1 6 0 .8 5 .1 3 4 6hL ???? 年 故選用型號為 GGB65— AA2L12 350 D 直線滾動導軌副能滿足要求。計算得 Pc=。 這里我們先試選型號為 GGB65— AA2L12 350 D 直線滾動導軌副 。 （ 2）額定壽命計算： 在這里 我們選用使用 鋼珠的直線滾動導軌， 其額定壽命計算公式如下： 3H T CWCf f f CLKfP??? ? ????? 式中 L：額定壽命 km； C：基本額定動負荷， kN； K：額定壽命單位，滾珠時， K=50km，滾珠時， K=100km。 （ 1）直線運動導軌上負荷的計算：（ P1106— P1118） 計算條件：水平安裝，臥式導軌，滑塊座移動，工作臺質(zhì)量均勻分布，垂心在中間，外力 F 的作用點偏離中心，不與中心重合。導軌副的安裝基面精度和質(zhì)量要求不高，只要求精銑或精刨。直線滾動導軌副中，滾珠與圓弧溝槽相接觸，因為許用載荷和剛度與點接觸相比有較大幅度的提高。 59 .9 70 5 1. 04 72 . .mmeqT T T N m? ? ? ? ? ? 6 導軌副 的 分析 計算，選型，效核 （機床設計手冊 P1109 、 P1118） 執(zhí)行機構是伺服系統(tǒng)中的被控對象，是進行實際操作的機構，執(zhí)行機構中一般含有 導向機構，執(zhí)行機構方案的選擇主要是指導向機構的選擇，即導軌的選擇： 這里我們選擇 直線滾動導軌 。T ）的計算： 這里以最不利于啟動