【正文】 46－21－2)2=87mm同樣可以計算得: da3=50mm da4=142mm df3=41mm df4=133mm3. 傳動件的估算根據公式 d=91mm其中 N—該傳動軸的輸入功率 N=N其中N－電機額定功率η－從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積 n－該傳動軸的計算轉速r/min 計算轉速n是傳動件能傳遞全部功率的最低轉速［φ］－每米長度上允許的扭轉角（deg/m） 取η=，N=N= Nη==n=1390r/mind=91=4. 齒輪模數(shù)估算齒輪彎曲疲勞估算：m=32=齒面點蝕估算：A=370=其中n為大齒輪的計算轉速，A為齒輪中心距中心距A及齒數(shù)Z、Z求出模數(shù)===取mm中較大者 m=，現(xiàn)取m=2（2） 齒輪模數(shù)的驗算： 根據接觸疲勞計算齒輪模數(shù)公式為m=16300mm式中： N—計算齒輪傳遞的額定功率 N= n—計算齒輪（小齒輪）的計算轉速 r/min —齒寬系數(shù)=b/m，常取6～10。幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強化，起著阻止疲勞細縫擴展的作用； k—功率利用系數(shù) k—工作情況系數(shù) k—載荷系數(shù) k3—齒向載荷分布系數(shù) Y—齒形系數(shù) ［］、—許用彎曲接觸能力 查表得：k1=，k2=，k3= Ks=knkNkq=knkNkq = = N= =10 =600MPa 則 mj=16300mm = 根據彎曲疲勞計算齒輪計算模數(shù)公式為： Mw=275mm =275 = Ks=knkNkq=knkNkq = = 所以m=2符合要求（三） 儲絲走絲部件主要零件強度驗算1. 齒輪強度的驗算齒根危險截面的彎曲強度條件式k—載荷系數(shù) k=kAkv —齒寬系數(shù)，kA—使用系數(shù)，取1kv—載荷系數(shù)，—齒間載荷分配系數(shù)， —齒向載荷分布系數(shù)—小齒輪傳遞的轉距=105P1/n1 =105 =103N按彎扭合成應力校核軸的強度：根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖， (a)。 先計算軸上的載荷： 齒輪的分度圓直徑為：. 軸的結構圖與彎矩扭矩圖從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以明顯的看出截面B是危險截面。mmMV= Nmm扭矩TT1=103N這種結構能承受較大的負載(特別是軸向負載），可適應強力切削，但主軸轉速不能太高，軸承在高轉速時容易發(fā)熱。前軸承溫度高，主軸前端升高量大，后軸承溫度低，主軸末端升高量小，因此，這種機構目前應用較小。這種結構剛性較好。這種結構適應較高轉速、較重切削負載，主軸精度較好。（4） 前后支承均采用成組單列向心推力球軸承，用以承受徑向和軸向負載。在中、小規(guī)格的數(shù)控機床上采用這種機構較多。`2. 主軸組件的調整和預緊滾動軸承的預緊是采用適當?shù)姆椒ㄊ菨L動體和內外套圈之間產生一定的預變形而帶伏負游隙運行。按預載荷的方向可分為軸向預緊和徑向預緊。如下圖為單個角接觸球軸承的載荷—變形曲線，其彈性變形量δa與軸向外載荷Fa的關系為δa∝Fa178。沒有預緊時，在Fa作用下，軸承的軸向變形量為δa1；而在具有預緊Fa0條件下，同樣作用軸向載荷Fa，軸承的軸向變形增量為δa2，顯然δa2δa1，軸承的軸向剛度有所提高。步進電機每轉一轉傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖每個脈沖代表電機一定數(shù)量的脈沖，每個脈沖代表電機一定的轉角。因此，每脈沖代表鍛機一定的轉角，這個轉角經齒輪副和滾珠絲桿使工作臺移動一定的距離。應根據機床或工作臺進給系統(tǒng)所要求的定位精度來選定脈沖當量。此次設計的電火花成型機對機床定位精度的設計要求是177。2）傳動比的確定 設傳動副的傳動比為i，若為一級傳動，則,為主動齒輪的轉速和齒數(shù)，為主動齒輪的轉速和齒數(shù)。對于步進電機，當埋藏當量（mm/脈沖）確定，并且滾珠絲桿導程（mm）和電機步距角都也已初步選定后，則可用下式計算主軸系統(tǒng)的傳動比i=1。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動體中立和作用于導軌上的其他切削分力相關的摩擦力，可用下列實驗公式進行計算。滾珠絲杠的最大動載荷應用下式計算 L=60nt/106 式中：L—工作壽命，單位106r n—絲杠轉速，單位r/min v—最大切削力條件下進給速度，單位m/min L0—絲杠基本導程，單位mm t—額定使用壽命，單位h，可取t=15000h fm—運轉狀態(tài)系數(shù)，無沖擊取1～，～所以 = = =（1000100103）/5 =20r/minL=60nt/106 = =（106r/min） = =33根據以上計算選取CBM3205—5（《機械設計師手冊》上）滾珠絲桿已由專門工廠制造，因此，不用我們自己設計制造，只要根據使用工況選擇某種類型的結構，再根據載荷、轉速等條件選定合適的尺寸型號并向有關廠家訂購。其步驟如下： 首先對于一些參數(shù)說明如下： 軸向變載荷，其中i表示第i個工作載荷，i=3…n ；第i個載荷對應的轉速(r/min)。絲桿副最大移動速度(mm/min)。1．型號選擇（1）根據使用和結構要求 選擇滾道截面形狀，滾珠螺母的循環(huán)方式和預緊方式；（2）計算滾珠絲桿副的主要參數(shù) ①根據使用工作條件，查得載荷系數(shù)==； ②計算當量轉速 ③計算當量載荷 ④初步確定導程 取5mm⑤計算絲桿預期工作轉速⑥計算絲桿所需的額定載荷（3）選擇絲桿型號根據初定的和計算的，選取導程為5mm，額定載荷大于的絲桿。2．臨界轉速校核校核合格。所以其穩(wěn)定性、溫度變形等在此也沒必要校核。即：其相應的預緊轉矩（三）步進電機的選用步進電動機又稱為脈沖電動機，是一種把電脈沖信號轉換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。數(shù)控電火花成型機的動力系統(tǒng)要求電動機電位精度高，速度調節(jié)方便快速，受環(huán)境影響小，且額定功率小，并且可用于開環(huán)系統(tǒng)。選用時主要有以下幾個步驟：（一）根據脈沖當量和最大靜轉矩初選電機型號1．步距角初選步進電機型號，并從手冊中查到步距角,由于 綜合考慮，我初選了，可滿足以上公式。步進電機的名義啟動轉矩Mmq與最大靜轉矩Mjmax的關系是： Mmq=步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負載下的啟動。而且初選電機型號時應滿足步進電動機所需空載啟動力矩小于步進電機名義啟動轉矩，即： MkqMmq=λMjmax計算Mkq的各項力矩如下：（1）加速力矩 （2）空載摩擦力矩 （3）附加摩擦力矩 （二）啟動矩頻特性校核 步進電機有三種工況：啟動，快速進給運行，工進運行。因此，還要對啟動矩頻特性進行校核。突跳啟動時加速力矩很大，啟動時丟步是不可避免的。而升速啟動過程中只要升速時間足夠長，啟動過程緩慢，空載啟動力矩中的加速力矩不會很大。（四）進給機構支承設計滾珠絲杠的支承和支承方式將影響絲杠副的剛度，因此，對運動精度要求高時應審慎的加以選擇。②安裝一個深溝球軸承或者角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承的稱為鉸支承；因此絲杠的支承方式有兩端固定，一端固定，一端鉸支，一端固定、一端自由，兩端鉸支，一端固定、一端鉸支幾種。（2）雙推支承 將兩個方向相反的推力球軸承和兩個深溝球軸承裝在一端，另一端裝一個或兩個深溝球軸承。適用于長螺桿。 特點可預拉伸螺桿，以減少或消除螺桿水平安裝時，因自重產生的彎曲，當軸承預緊力大于螺桿載荷的1/3時，螺桿拉壓剛度可提高4倍，且不會承受壓力，無失穩(wěn)現(xiàn)象。四、數(shù)控系統(tǒng)設計（一） 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的擬定,如車床、銑床、:通信接口軟件微機 步進電機驅動電路步進電機機床開關量控制電路主運動驅動電路主軸電動機 控制系統(tǒng)框圖(二)數(shù)控系統(tǒng)硬件的電路設計 單片機設計單片機通常是指芯片本身，它是由芯片制造商生產的，在它上面集成的是一些作為基本組成部分的運算器電路、控制器電路、存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及輸入/輸出口電路等。此外，在實際的控制應用中，常常需要擴展外圍電路和外圍芯片。在單片機系統(tǒng)中，單片機處于核心地位，是構成單片機系統(tǒng)的硬件和軟件基礎。在控制系統(tǒng)設計中，我們采用的是8031，8031可尋址64KB字節(jié)程序存貯器和64KB字節(jié)數(shù)據存貯器。8031采用40條引腳的雙列直插式封裝（DIP），引腳和功能分為三部分。 電源引腳接入單片機的工作電源。Vss（20腳）：接地。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端，在單片機內部接至反相放大器的輸出端。它包括RST、ALE、等。RST/VPD（9腳）：當振蕩器運行時，在此引腳加上兩個機器周期的高電平將使單片機復位（RST）。掉電期間，此引腳可接備用電源（VPD），以保持內部RAM中的數(shù)據不丟失。）V）時，VPD就向內部RAM提供備用電源。即使不訪問外部存貯器，ALE端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的1/6。ALE端可以驅動8個TTL負載。在從外部程序存貯器指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次有效。同樣可以驅動8個TTL負載。當端保持低電平時，則不管是否有內部程序存貯器而只訪問外部程序存貯器。所以該引腳必須接地，即此時只能訪問外部程序存貯器。P0口（）：為雙向8為三態(tài)I/O口，當作為I/O口使用時，可直接連接外部I/O設備。一般作為擴展時地址/數(shù)據總線口使用。P2口（）：為8位準雙向I/O口，當作為I/O口使用時，可直接連接外部I/O設備。P3口（）：為8位準雙向I/O口，是雙功能復用口，可驅動4個TTL負載。同時，單片機內部的存貯器容量較小，不能滿足實際需要，還要擴展數(shù)據存貯器。另外，在單片機內部雖然設置了若干并行I/O接口電路，用來與外圍設備連接。（1） 程序存儲器擴展MCS—51系列單片機的程序存儲器空間和數(shù)據存儲器空間是相互獨立的。當片沒ROM不夠采用8031芯片時，需擴展程序存儲器。通常地址鎖存器可使用帶三態(tài)緩沖輸出的74LS373。根據應用系統(tǒng)對程序存儲器容量要求的不同，常用的擴展 芯片包括EPROM2716（2kB8）、2732A（4kB8）、2764A（8kB8）、27128A（16kB8）、27256（32kB8）和27512（64kB8）等。根據圖 程序存儲器擴展的原理，以EPROM2764A和鎖存器74LS373為例對8031單片機進行程序存儲器擴展，其連接圖如圖所示。由于系統(tǒng)中只擴展一片程序存儲器，所以可將片選端CE直接接地。電擦除可編程只讀存儲器EEPROM是近年來推出的新產品。因此，自從EEPROM問世以來，在智能化儀器儀表、控制裝置、開發(fā)系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。CPU對內部的RAM具有豐富的操作指令。圖 是單片機擴展外部RAM的電路原理圖。正因為如此，數(shù)據存儲器與程序存儲器地址可完全重疊，均為0000H—FFFFH，但數(shù)據存儲器與I/O口及外圍設備是統(tǒng)一編址的，即任何擴展的I/O口以及外圍設備均占用數(shù)據存儲器地址。在80314單片機應用系統(tǒng)中，靜態(tài)RAM是最常用的，由于這種存儲器的設計無須考慮刷新問題，因而它與微處理器的接口很簡單。單一＋5V供電，額定功耗分別為160mW和200mV，典型存取時間均為200ns，均有雙列直插式封裝，管腳分別為24和28線。從 圖中可以知道：，第二片選線CS2接高電平，保持一直有效狀態(tài)，因6264是8kB容量的RAM，鼓用到了13根地址線。A中內容傳至外部RAM或者 movx a, dptr。I/O口的擴展在MCS51應用系統(tǒng)中，單片機本身提供給用戶使用的輸入、輸出口線并不多，只有P1口和部分P3口線。由于MCS51的外部數(shù)據存儲器RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把外部64kB的數(shù)據存儲器空間的一部分接口作為擴展外圍I/O的地址空間。（1） 8255A可編程外圍并行I/O接口8255A是可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而使用方便，通用性強，可作為單片機與多種外圍設備連接時的接口電路。故8255的A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH，F(xiàn)F7DH，F(xiàn)F7EH，F(xiàn)F7FH。在實際的