【正文】 式中：λ為絲桿螺旋升角，可據(jù)初選型號(hào)查出；ψ為摩擦角，滾珠絲桿副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=～，其摩擦角約等于10ˊ。（5）壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 以上所有沒有作出詳細(xì)驗(yàn)算和校核過程的，在初稿上已經(jīng)經(jīng)校核都是符合所選的滾珠絲桿副的要求。39， 625245088 40 18000 59900驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用（1）步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介：步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件，廣泛用于數(shù)控設(shè)備中。、停止、反轉(zhuǎn)及其其他運(yùn)行方式的改變，都可以在少量的脈沖周期內(nèi)完成，并且具有定位轉(zhuǎn)距。表五：110BF反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 電機(jī)型號(hào) 相數(shù) 步 距 角 /（。m（㎏f㎡（gfs2） 線圈 電阻 /Ω+5％ 分配 方式 質(zhì)量 /㎏ 外形尺寸外徑φ長(zhǎng)度軸徑（）三相六拍611016011具體的作圖見縱向進(jìn)給系統(tǒng)的全圖。②啟動(dòng)距頻特性校核步進(jìn)電機(jī)有三種工況：?jiǎn)?dòng)、快速進(jìn)給運(yùn)行、工進(jìn)運(yùn)行。最高運(yùn)行頻率fmax可按下式計(jì)算： 式中：umax為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度（m/min）。具體的校核結(jié)果見下圖：1）.快速進(jìn)給的行距頻特性校核2）.工進(jìn)運(yùn)行距頻特性校核 工進(jìn)時(shí)步進(jìn)的運(yùn)行頻率為fGJ 式中：uG為最大工作進(jìn)給速度（m/min） 工進(jìn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行所需力矩MGJ可按下式計(jì)算： MGJ=M0+Mf+Mt （N小尺寸電機(jī)的安裝面上有螺孔供安裝，大尺寸電機(jī)的安裝面上有通孔供安裝。具體的安裝圖見縱向進(jìn)給全圖。繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，確定硬件電路的總體方案，繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件，軟件才能有效運(yùn)行。機(jī)床硬件電路以下五部分組成：. 主控制器，即中央處理單元（CPU）；. 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；. 存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；. 接口，既I/O輸入/輸出借口電路；. 外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器及光電輸入機(jī)等。此外，還要考慮到系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、控制對(duì)象對(duì)各種參數(shù)的要求，以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格比等經(jīng)濟(jì)性的要求。本次設(shè)計(jì)中依據(jù)這個(gè)來選用。在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，要考慮CPU與EPROM時(shí)序的匹配，還應(yīng)考慮最大讀出速度、工作溫度及存儲(chǔ)器的容量等問題。 I/O口即輸入/輸出接口電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括接口芯片的選用，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤顯示電路以及其他輔助電路的設(shè)計(jì)（例如復(fù)位電路、越界報(bào)警電路、掉電保護(hù)電路等）。（二）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)MCS51系列單片機(jī)的特點(diǎn)之一是硬件設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展MCS51的程序存儲(chǔ)器的尋址空間64K字節(jié)，8031片內(nèi)不帶ROM，用作序存儲(chǔ)器的器件是EPROM。在不訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口專用于輸出高8位，P2口具有輸出鎖存功能，可直接接至外部存儲(chǔ)器的地址端，無需再加鎖存。在這種情況下，每一個(gè)機(jī)器周期中，允許地址鎖存信號(hào)ALE兩次有效，在ALE由高變低時(shí)，有效地址PCL出現(xiàn)在P0總線上，低8位地址鎖存器（外擴(kuò)的）應(yīng)在此時(shí)將低位地址鎖存起來。當(dāng)系統(tǒng)中接有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，時(shí)序有些變化，在同一周期的S5狀態(tài)，ALE由高變低時(shí)，P0總線上出現(xiàn)的將不再是有效的PCL值（程序存儲(chǔ)器的低8位地址），側(cè)此地址是DPL值（數(shù)據(jù)指針的低8位），同時(shí)在P2口出現(xiàn)有效的DPH值（數(shù)據(jù)指針的高8位），在同一周期的S6狀態(tài)將不再出現(xiàn)PSEN反有效信號(hào)，下一個(gè)周期的第一個(gè)ALE有效信號(hào)也不再出現(xiàn)。（2）常用的ROM芯片及引腳常用的半導(dǎo)體ROM芯片有：2716（2Kx8）、2732A（4KVx8）、2764（8Kx8）27128（16Kx8）、27256（32Kx8）、27512（64Kx8）。兼容特性。2764的第26引腳空（NC）未用。不會(huì)影響其他芯片輸出狀態(tài)。在編程時(shí)，從數(shù)據(jù)端輸入要存儲(chǔ)的信息，數(shù)據(jù)引腳處于數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)。不同型號(hào)的EPROM工作速度也有差別，一般為200～450ns，選擇時(shí)用滿足使用要求。若晶體頻率選用6MHz，側(cè)t≈480ns，故凡是工作速度小于480ns的芯片在時(shí)序上均滿足要求。常用的地址鎖存器芯片是74LS373。表七： 74LS373真值表EGDQLHHHLHLLLLX表中：L —低電平； H —高電平； X —不定態(tài)； Q0 —建立穩(wěn)態(tài)前Q的電平； G — 輸入端，與8031ALE連高電平；暢通無阻低電平；關(guān)門鎖存。當(dāng)G =“1”時(shí)，74LS373輸出端1Q～8Q與輸入端1D～8D相同；當(dāng)G為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。由于8031的P0口是分時(shí)輸出低8位地址和數(shù)據(jù)，故要外接地址鎖存器，并由CPU發(fā)出的地址允許鎖存信號(hào)ALE的下降沿將地址信息鎖存入地址鎖存器中。3）控制線的連接8031芯片的PSEN反與EPROM芯片的OE反端相連。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展由于8031芯片內(nèi)部RAM只有128字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的需要，需擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。它們均采用28腳雙列直插式平封裝，其引腳及邏輯符號(hào)見圖410。（2）8031與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片的連接單片機(jī)CPU與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的連接方法和與程序存儲(chǔ)器的方法大致相同。譯碼電路設(shè)計(jì)8031單片機(jī)允許擴(kuò)展64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣就需要擴(kuò)展多個(gè)外圍芯片，因而需要把外部地址空間分配給這些芯片，并且使程序存儲(chǔ)器各芯片之間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各芯片之間地址互相不重疊，以使單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，避免發(fā)生沖突。（1）MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的地址譯碼規(guī)則①程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址程序存儲(chǔ)器地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址可以重疊使用，都是從0000H～FFFFH。這樣編址方法也給編程帶來方便，不必顧慮地址重復(fù)，靠片選信號(hào)：PAEN反、RD反和WD反區(qū)分訪問的對(duì)象。③CPU在訪問外部存儲(chǔ)器地址編碼CPU P2口提供高8位地址，P0口經(jīng)外地址鎖存器提供低8位地址。①線選法利用單片機(jī)地址總線高位中的一根線作為選擇某一片存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)。這種方法常用于規(guī)模較小的系統(tǒng)，即擴(kuò)展的芯片不是太多的情況。缺點(diǎn)是可尋址的芯片數(shù)目受到很大的限制，而且地址空間也是不連續(xù)的，地址空間沒有充分利用。它將低位地址作為片內(nèi)地址，而用譯碼器對(duì)高位地址進(jìn)行譯碼，譯碼器輸出的地址選擇線用作片選線。通常采用3－8譯碼器（74LS138），輸入端占用3根最高位地址線，剩余的13根低位地址線可作為片內(nèi)地址線。除了74LS138以外，常用的譯碼器還有74LS1374LS156及Intel公司的8205（同74LS138引腳兼容）。Intel公司常用的外圍接口芯片有：8155：可編程的RAM/IO擴(kuò)展接口電路（256個(gè)RAM單元、2個(gè)8位口、1個(gè)6位口、1個(gè)14位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器）；8255：可編程的通用并行接口電路（3個(gè)8位口）；8253：3個(gè)16位的可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；8279：可編程的鍵盤、顯示接口；8243：4個(gè)4位口I/O擴(kuò)展接口電路。這里介紹常用的I/O接口芯片。表九：8155引腳說明引腳含義引腳含義地址、數(shù)據(jù)線A口B口 C口定時(shí)輸入定時(shí)輸出IO/RAM口地址鎖存讀寫片選復(fù)位地電源其中是8155內(nèi)部RAM和I/O口的選擇線，（低電平）時(shí)選擇片內(nèi)RAM，～上的地址信息為8155中的RAM單元地址，當(dāng)（高電平）時(shí)，選擇I/O口，～上的地址信息為I/O口地址。表十： 8155I/O口編址 I/O口 0 0 0命令狀態(tài)寄存器(命令/狀態(tài)口 0 0 1PA口 0 1 0PB口 0 1 1PC口 1 0 0定時(shí)器低8位 1 0 1定時(shí)器高8位①8155工作方式設(shè)定8155I/O口工作方式選擇通過對(duì)8155內(nèi)部命令寄存器（命令口）設(shè)定命令控制字實(shí)現(xiàn)。其中各符號(hào)說明如下： AINTR：A口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效； BINTR：B口中斷，請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效； ABF（BBF）：A口（B口）緩沖器滿狀態(tài)標(biāo)志輸出線（緩沖器有數(shù)據(jù)時(shí)BF為高電平）； ASTB（BSTB）：A口（B口）設(shè)備選通信號(hào)輸入線，低電平有效。狀態(tài)寄存器和命令寄存器共用一個(gè)地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。③8155定時(shí)功能8155芯片內(nèi)有一個(gè)14位減法計(jì)數(shù)器，可對(duì)輸入脈沖進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。TIMERIN為定時(shí)器時(shí)鐘輸入，由外部輸入時(shí)鐘脈沖。表十一：8155定時(shí)器方式及輸出波形M方式定時(shí)器輸出波形00011011單方波連續(xù)方波單脈沖連續(xù)脈沖鍵盤顯示接口電路（1）顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED(發(fā)光二極管)顯示器和LCD(液晶顯示器)，也有采用CRT接口顯示方式?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。計(jì)算機(jī)以人眼不能分辨的速度輪流對(duì)各個(gè)字位線輸出低電平，即可在各位上顯示出不同的字符和數(shù)字，從而實(shí)現(xiàn)掃描顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)I/O口，L稱為掃描口，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個(gè)8位口稱為段選據(jù)口。控制信號(hào)＝“0”則開放，可對(duì)鍵識(shí)別：當(dāng)鍵松開，測(cè)試信號(hào)＝“1” ；當(dāng)鍵閉合，測(cè)試信號(hào)＝“0” 。步進(jìn)電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)電路通常在經(jīng)濟(jì)型數(shù)據(jù)機(jī)床中，大多數(shù)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制。欺角位移量與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。脈形分配器就是實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)各相脈沖通電順序的。脈沖分配器及前面的微機(jī)及接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電機(jī)電源的需符合步進(jìn)電機(jī)要求的額定電壓。圖4：步進(jìn)電機(jī)控制框圖其他輔助電路（1）8031時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式?！?2MHz之間任選，耦合電容在5～30pF之間，對(duì)時(shí)鐘有微調(diào)作用。圖5：時(shí)鐘電路（2）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)，在時(shí)鐘電路工作后，只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位，以后單片機(jī)便從0000H單元開始執(zhí)行程序。在上電瞬間，RC電路充電，RESET引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET端保持10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。如果是兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)，則有4個(gè)方向可能越界，即+X、X、+y、y。這里采用中斷方式，利用8031的外部中斷，只要有任一行程開關(guān)閉合，即工作臺(tái)在某一個(gè)方向越界，均能產(chǎn)生中斷信號(hào)。兩燈均由一個(gè)I/O口輸出。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，掉電是難以避免的，能不能在掉電的情況下，保持住RAM中的信息呢？掉電保護(hù)電路就是為解決此目的而設(shè)計(jì)的。圖中為電源電壓，為備用電池電壓，并且，為存儲(chǔ)器RAM的電源端，正常通電時(shí)，二極管截止，RAM的工作電壓由提供，同時(shí)，還通過電阻R對(duì)電池充電。圖8：掉電保護(hù)電路五、結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了自己理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想,綜合運(yùn)用了已修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問題的能力。通過對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使我掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)程序和方法，樹立了正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我基本上掌握了切削機(jī)床設(shè)計(jì)的方法和步驟，以及設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題等。但正是通過這次設(shè)計(jì)也暴露了自己的不足之處，缺乏機(jī)械相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)和布局的能力還有待進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。參考文獻(xiàn)[1]. 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