機械雕刻機畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的雕刻加工是一門技術(shù)性要求很高的手工技藝，在藝術(shù)品、標(biāo)牌、首飾等行業(yè)具有悠久的歷史，產(chǎn)品的質(zhì)量主要取決與雕刻師傅的技藝水平，而且勞動生產(chǎn)率低、成本高、可重復(fù)性差。隨著時代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，雕刻機成為我們現(xiàn)代人與時俱進(jìn)的先進(jìn)工具,它省時省力又環(huán)保，應(yīng)用也越來越廣泛。近幾年來中國的雕刻機迅速地發(fā)展著，從以前的手工雕刻轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

2、現(xiàn)在的機器雕刻。雕刻機給人們帶來了巨大的方便，不僅節(jié)省了雕刻時間，還提高了雕刻的工藝，雕刻機的出現(xiàn)也帶動了許多行業(yè)的發(fā)展，像木工雕刻機、石材雕刻機、數(shù)控雕刻機等等。</p><p>　　本文簡要的介紹了雕刻機的起源和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了國內(nèi)外雕刻機的特點，說明雕刻機的功能和使用范圍，詳細(xì)的分析了雕刻機的總體布局和結(jié)構(gòu)方案，并詳細(xì)介紹雕刻機手控邏輯板的設(shè)計和制作過程。</p><p>　　本課題

3、是在參考現(xiàn)有雕刻機的基礎(chǔ)上，設(shè)計的一種小型雕刻機，適合一般的塑料板、鋁板等普通材料的機械加工。</p><p>　　關(guān)鍵字：傳統(tǒng)雕刻； 機械雕刻； 提高； 雕刻機； LED鍵盤板；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要............................................

4、...................1</p><p>　　Abstract..........................................................2</p><p>　　目錄...............................................................4 1. 引言...............

5、............................................6</p><p>　　1.1 雕刻機的起源.................................................6</p><p>　　1.2 雕刻機及其發(fā)展現(xiàn)狀..........................................6</p>&

6、lt;p>　　1.2.1 雕刻機的特點</p><p>　　1.2.2 研究雕刻機的目的和意義</p><p>　　1.2.3 雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　1.2.4 我國雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.5 雕刻機的發(fā)展趨勢</p><p>　　雕刻機的工作原理及結(jié)構(gòu)</p>

7、<p>　　2.1 雕刻機的工作原理</p><p>　　2.2 雕刻機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1 雕刻機的機械結(jié)構(gòu)部分</p><p>　　2.2.2 雕刻機的電路及電氣部分</p><p>　　2.3 雕刻機的總體布局的基本要求</p><p><b>　　直線運動機構(gòu)設(shè)計<

8、/b></p><p>　　3.1 平面連桿機構(gòu)</p><p><b>　　3.2 凸輪機構(gòu)</b></p><p><b>　　3.3 滾珠絲杠</b></p><p>　　執(zhí)行器——電機的選擇</p><p><b>　　4.1 直流電機</b&g

9、t;</p><p><b>　　4.2 交流電機</b></p><p><b>　　4.3 伺服電機</b></p><p>　　5. 手控邏輯板的設(shè)計</p><p>　　5.1 LED鍵盤板的技術(shù)要求</p><p>　　5.2 LED鍵盤板零件的選擇</p&g

10、t;<p>　　5.3 LED鍵盤板電路圖的設(shè)計及其原理</p><p><b>　　6、總結(jié)及前景展望</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　外文資料</b&g

11、t;</p><p><b>　　中文翻譯</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 雕刻機的起源</p><p>　　雕刻可以追溯到遠(yuǎn)古時期，母系氏族時期的半坡氏族文化的

12、“人面網(wǎng)紋盆”便是雕刻的雛形。在我國北宋時期便發(fā)明了活字印刷，這里刻的字應(yīng)屬于雕刻的范疇。隨著時代的發(fā)展，我國的雕刻藝術(shù)日益精湛，玉雕、象牙雕、紅木雕、篆刻泥人雕等手工雕刻技術(shù)都可以堪稱一絕。</p><p>　　傳統(tǒng)雕刻加工業(yè)是一門技術(shù)性要求很高的手工技藝， 雕刻品的質(zhì)量完全取決于雕刻師的技藝水平， 所以生產(chǎn)的效率低、成本高， 制品的隨意性強、一致性差，嚴(yán)重制約了雕刻行業(yè)的發(fā)展。這使得雕刻機的產(chǎn)生成為必然。&l

13、t;/p><p>　　上世紀(jì)90年代至今，機械雕刻獲得了前所未有的發(fā)展。從最初的刻字機、刻章機再到三維雕刻機，制作工藝也日漸成熟，應(yīng)用范圍也日漸廣泛。大到樓房建筑的裝飾，小到商店門前的招牌，乃至很多產(chǎn)品的標(biāo)識銘牌，可謂雕刻的使用無處不在。</p><p>　　雕刻機，顧名思義就是用機械代替人工進(jìn)行雕刻的設(shè)備。</p><p>　　1938年世界第一臺手動雕刻機在法國“嘉

14、寶”問世，1950年“嘉寶”生產(chǎn)出世界第一臺真正意義的電動、可縮放比例的手動雕刻機。隨后美國、日本等國也開始研制。20世紀(jì)90年代，隨著微電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，直接推動微型計算機的急劇發(fā)展。微電子技術(shù)和微型計算機技術(shù)帶動整個高科技群體飛速發(fā)展，從而使雕刻機產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。雕刻機完成了從2D-2.5D-3D加工的變革，功能完善、性格穩(wěn)定、造型美觀和價格合理成為雕刻機研制的基本要求。</p><p>　　1.2 雕刻機

15、及其發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 雕刻機的特點</p><p>　　雕刻機的主要特點如下：</p><p>　　（1）產(chǎn)品的尺度高，一致性好。雕刻機雕刻過程是由計算機控制完成的，可以達(dá)到很高的精度要求和表面質(zhì)量。 </p><p>　?。?）雕刻機投資少，見效快。以國產(chǎn)品牌為例，一臺小型號的雕刻機價格在兩萬左右，大型號的也不過三

16、四萬。 （3）雕刻機簡單易學(xué)，操作簡單。以一個電腦初級水平的人為例，如果接受公司培訓(xùn)的話用不了一個星期就能全部掌握?，F(xiàn)在市場上都有很多相關(guān)的雕刻軟件，簡單易學(xué)。 （4）雕刻機加工范圍廣，前景廣闊。雕刻加工涉及各行各業(yè)、分布很廣，有禮品業(yè)、廣告業(yè)、印章業(yè)、木器加工業(yè)、建筑業(yè)、藝術(shù)模型業(yè)、機械加工、工裝模具等等?？杉庸さ牟牧弦彩欠浅V泛，包括金屬、石材、PVC板、ABS板、亞克力、仿石材、橡皮、雙色板、鋁塑板等等各種材料。隨著人們對

17、雕刻機的認(rèn)識和掌握逐步加深，應(yīng)用范圍會得到不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也會逐步提高，雕刻加工必定會有更廣闊的前景。</p><p>　　1.2.2 研究雕刻機的目的和意義</p><p>　　建國六十年來，我國的機械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展，具備了一定的基礎(chǔ)和規(guī)模，初步滿足國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要。但隨著世界科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國機械工業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。

18、因此，在我國以新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和開發(fā)高技術(shù)含量的新產(chǎn)品，已成為當(dāng)前機械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)密切關(guān)注和改革的焦點。</p><p>　　機電一體化技術(shù)是機械技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合，它包括機械、電子、計算機和自動控制技術(shù)。它從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，使產(chǎn)品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來，世界上各發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展機電一體化技術(shù)，以提高制造技術(shù)水平，實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機電一體化技術(shù)給傳統(tǒng)的機械工業(yè)帶來了革命性的

19、變革和驚人的效益，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機電一體化是當(dāng)今世界機械工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。</p><p>　　1.2.3 雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　雕刻機的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，舉例如下：</p><p>　　1、廣告及禮品制作業(yè)，用于雕刻各類雙色板標(biāo)牌、有機玻璃、三維廣告牌、雙色人物雕像、浮雕獎?wù)隆?/p>

20、有機板浮雕、立體門頭字等。</p><p>　　2、模型行業(yè)，房地產(chǎn)的發(fā)展，對建筑模型的需求不斷增加。售樓處的售樓模型、廣場模型、建筑設(shè)計方案的展現(xiàn)和展示，車輛模型市場的擴(kuò)大，一些艦船模型、工業(yè)模型也有紀(jì)念和收藏的意義。雕刻機已成為制作模型的最佳助手。</p><p>　　3、木器工藝，用于浮雕圖案設(shè)計及制作。雕刻機可以打孔、鏤邊等，特別是新型裝飾材料、波浪板的廣泛應(yīng)用，也給了雕刻機更大的

21、成長空間，在提高了產(chǎn)品的重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)化的同時，使成品的生產(chǎn)效益得到顯著的提高。</p><p>　　4、標(biāo)志行業(yè)，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，日新月異的城市公共基礎(chǔ)建設(shè)，街路的翻新改造，現(xiàn)代化住宅小區(qū)、星級酒店、寫字樓的不斷建設(shè)，對一些符合潮流和標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識和導(dǎo)向系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的需求，其中雕刻機制作的牌匾</p><p>　　標(biāo)志、標(biāo)牌，占據(jù)了相當(dāng)大的部分。從外部標(biāo)志上對公司的形象起到了良好的

22、作用，以雕刻的形式制作員工佩帶的胸牌、科室牌、樓層牌已成為一種趨勢。</p><p>　　5、印章業(yè)，各類字體各類材料的印章雕刻。</p><p>　　6、汽車工業(yè)、輪胎模具，車燈模具及飾品模具加工。</p><p>　　7、印刷電路板（PCB）新產(chǎn)品開發(fā)中的電路制作，鉆孔、銑槽等。</p><p>　　8、藝品行業(yè)，旅游市場的不斷擴(kuò)大，旅客

23、對具有當(dāng)?shù)仫L(fēng)情的禮物情有獨鐘，雕刻機在這方面也大有用武之地。而且，現(xiàn)在的會議越開越多，對一些紀(jì)念品和廣告宣傳品，流行采用雕刻制作。在戒指、鑰匙鏈、獎杯、仿水晶擺件、打火機、皮具、手表等等都可以進(jìn)行雕刻，可以體現(xiàn)一個人的個性與品位，對一些比較有想法的人來說，也是獨特之處，對這些物品施以情趣的雕刻，迎合了人們對情感交流的需要。</p><p>　　9、機械加工業(yè)，刻度盤字輪及標(biāo)尺刻度。</p><

24、p>　　而且，隨著各種新型裝飾材料的不斷出現(xiàn)，能用于雕刻的材料越來越多，使得計算機雕刻機有了更大的用武之地。因此，雕刻機的應(yīng)用范圍還將不斷擴(kuò)大。</p><p>　　1.2.4 我國雕刻機的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　伴隨著人類社會的發(fā)展，雕刻行業(yè)發(fā)生著巨大的變化，現(xiàn)如今人們對雕刻機有了全新的認(rèn)識，數(shù)控木工雕刻機、模具雕刻機、激光雕刻機等電腦雕刻加工的興起與發(fā)展是時代發(fā)展的需要，電

25、腦雕刻代替機械已是大勢所趨。以廣告業(yè)為例，許多廣告行業(yè)的客戶都經(jīng)歷過從手工刻字到使用電腦刻字機，廣告雕刻機的使用實現(xiàn)了機械代替手工的飛躍，電腦代替了人腦，字體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范同時又大大提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　隨著近年來我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，我國的雕刻機產(chǎn)業(yè)也獲得了良好的發(fā)展機遇，有效地促進(jìn)了我國雕刻機的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。我國的雕刻機起步于經(jīng)濟(jì)型機床，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已形成了多個國產(chǎn)品牌的

26、雕刻機，如上海洛克公司生產(chǎn)的啄木鳥數(shù)控雕刻機、北京精雕公司生產(chǎn)的精雕數(shù)控雕刻機和南京科能公司生產(chǎn)的威克數(shù)控雕刻機等。上述各類型雕刻機的機床本體結(jié)構(gòu)較為簡單，控制器大多借鑒國外新技術(shù)，采用基于高檔的微控制器或PC 的數(shù)控系統(tǒng)，伺服部分以步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動為主，可獲得中等控制精度，但價格比較便宜，因此整機的性價比較高，適用于精度要求不太高的普及應(yīng)用場合。對高精度的雕刻加工，目前我國尚以進(jìn)口數(shù)控雕刻機為主，如意大利的左拉、日本的全量等品牌的數(shù)控

27、雕刻機。這類數(shù)控雕刻機機床本體設(shè)計剛度好、精度高，采用伺服電機驅(qū)動，加工精度高，控制系統(tǒng)功能全、可靠性高， 但價格昂貴，往往數(shù)倍于國產(chǎn)產(chǎn)品， 因此主要應(yīng)用于模具等高精度加工場合。</p><p>　　1.2.5 雕刻機的發(fā)展趨勢</p><p>　　雕刻機作為制造業(yè)一個有力的工具，有著非常廣闊的發(fā)展前景，隨著計算機技術(shù)、電機技術(shù)、機械技術(shù)等各個科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雕刻機的功能將日益強大，性能將

28、更趨穩(wěn)定。雕刻機發(fā)展趨勢總結(jié)如下：</p><p><b>　　1、更加精密</b></p><p>　　控制部分和機械部分精度的提高將極大地提高雕刻系統(tǒng)的精度，控制部分將向閉環(huán)伺服方向發(fā)展，通過反饋調(diào)整做到誤差補償，從而可以大幅度提高精度，機械部分將采用更高的滾珠絲杠和驅(qū)動電機，同時裝配工藝的提高也將進(jìn)一步提高系統(tǒng)的精度。</p><p>&

29、lt;b>　　2、更加高效</b></p><p>　　高性能運動控制技術(shù)如DSP技術(shù)、32位單片機等的發(fā)展，驅(qū)動電機性能的提高，刀具性能的提高，采用規(guī)范的軟件開發(fā)技術(shù)等等，都將會推動雕刻機系統(tǒng)向著高速、高效、高可能性的方向發(fā)展。</p><p>　　3、利用移動通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展，雕刻機將朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。</p><p>

30、　　2 雕刻機的工作原理及結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 雕刻機的工作原理</p><p>　　雕刻機一般由機架、工作臺、刀頭、運動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。雕刻作業(yè)時刀頭相對工作臺沿X、Y、Z 軸進(jìn)給。雕刻機的工作原理圖如下圖所示：</p><p>　　電腦通過并口，直接將步進(jìn)電機的控制信號輸出給雕刻機控制器。即電腦通過軟件（如mach2)等，從并口分別送出以下的信

31、號給雕刻機控制箱： X軸的步進(jìn)脈沖（脈沖頻率越高，速度越快） X軸的方向信號（正向或反向） Y軸的步進(jìn)脈沖（脈沖頻率越高，速度越快） Y軸的方向信號（正向或反向） Z軸的步進(jìn)脈沖（脈沖頻率越高，速度越快） Z軸的方向信號（正向或反向） 進(jìn)步電機的使能信號（電機是啟用，或是停用？如果是停用，電機會完全松下來不會鎖死。注：一個信號控制三只電機。連接電腦工作時會啟用電機）。控制箱將

32、這些信號處理后，輸出驅(qū)動信號直接給X，Y，Z 三只步進(jìn)電機。</p><p>　　2.2 雕刻機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.1 雕刻機的機械結(jié)構(gòu)部分</p><p>　　機械結(jié)構(gòu)作為雕刻機的硬件部分，對雕刻機的加工過程、刻字效果等有著重要的影響。</p><p>　　雕刻機的機械幾何結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：</p>&l

33、t;p><b>　　1、底座部分</b></p><p>　　作為雕刻機整機的基礎(chǔ)，承擔(dān)整個機體的重量，要求穩(wěn)定堅固。底座由底下的四只腳與地面接觸；</p><p><b>　　工作臺部分</b></p><p>　　工作臺部分由工作臺、Y方向的絲杠和導(dǎo)軌以及支架組成。工作臺作為雕刻工作時承載雕刻物體的部件，表面有T

34、型溝槽，由絲杠驅(qū)動，導(dǎo)軌導(dǎo)向；</p><p><b>　　橫梁部分</b></p><p>　　橫梁由X方向的絲杠和導(dǎo)軌以及支架組成。橫梁承載機頭的重量，驅(qū)動機頭動，容易彎曲變形，在結(jié)構(gòu)仿真和運動仿真中是重要的分析對象；</p><p><b>　　機頭部分</b></p><p>　　機頭部分由

35、主軸組件、Z方向的絲杠和導(dǎo)軌以及支架組成。絲杠驅(qū)動主軸組的上下運動，主軸組件在加工過程中直接帶動雕刻機頭的高速旋轉(zhuǎn)運動。</p><p>　　2.2.2 雕刻機的電路及電氣部分</p><p>　　雕刻機的電路及電氣部分有：</p><p>　　1、電源板：電源板的作用是提供功放和前級所需要的電源，一般要考慮電流是否足夠、電壓是否穩(wěn)定與對稱（一般大功率功放均用正負(fù)電

36、對稱供電）、紋波（濾波電容的大小）、反應(yīng)速率（在大電容上并接高速率小電容）等因素。</p><p>　　2、電腦接口板：起鏈接器的作用，把機構(gòu)和電路連起來。</p><p>　　3、鍵盤LED面板：</p><p>　?、佼?dāng)鍵盤板與電腦主機連接時，手控板會自動鎖死，按鍵不會有動作，此時鍵盤板上手控板使能燈自動熄滅。 ②當(dāng)其與電腦斷開連接時，手控板使能指示燈

37、亮，表示手控板可以操作。 </p><p>　　③X，Y，Z 三軸可以同時動作。 ④碰到6只限位開關(guān)中的任何一只，在鍵盤板上對應(yīng)的限位開關(guān)指示燈點亮，手控板會鎖定，不允許繼續(xù)移動。 ⑤鍵盤板上有詳細(xì)的指示LED，內(nèi)容豐富，包括三軸的使能、方向、脈沖及六只限位開關(guān)的狀態(tài)LED顯示。</p><p>　　4、步進(jìn)電機驅(qū)動板：步進(jìn)電機驅(qū)動板是用來放大信號，驅(qū)動步進(jìn)電機的。<

38、;/p><p>　　5、LED照明燈盤板：主要用起照明的作用。</p><p>　　6、雕刻機內(nèi)部接線板</p><p><b>　　7、手動控制邏輯板</b></p><p>　　2.3 雕刻機的總體布局的基本要求</p><p>　　雕刻機總體布局的基本要求有以下幾點：</p>&l

39、t;p>　　首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等各種要求；</p><p>　　確保實現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置與相對運動。在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，以簡化機構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率；</p><p>　　確保雕刻機具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度、抗振性、熱變形及噪音水平；</p><p>　　應(yīng)便于觀察加工

40、過程，便于操作、調(diào)整和維修，便于輸送、裝卸工件和清理。注意防護(hù)，確保安全；</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配。</p><p>　　3 直線運動機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.1 平面連桿機構(gòu)</p><p>　　平面連桿機構(gòu)中構(gòu)件的運動形式多種多樣，可以實現(xiàn)給定運動規(guī)律或運動軌跡；低副以圓柱面或平面相接觸，承載能力高

41、，制造簡便，易于獲得較高的制造精度。因此，平面連桿機構(gòu)在各種機械、儀器中獲得了廣泛應(yīng)用。平面四桿機構(gòu)可按照連桿是曲柄還是搖桿，將其分為三種基本形式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和搖桿機構(gòu)。還有就是含有移動副的四桿機構(gòu)有曲柄滑塊機構(gòu)、導(dǎo)桿機構(gòu)和要快機構(gòu)等。但是連桿機構(gòu)不易精確實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律，而且設(shè)計較為復(fù)雜；當(dāng)構(gòu)件數(shù)和運動副較多的情況下，效率較低，因此我們不采用這種機構(gòu)設(shè)計。</p><p><b>　　

42、3.2 凸輪機構(gòu)</b></p><p>　　凸輪機構(gòu)是一種常用的機構(gòu)，在自動化和半自動化機械中應(yīng)用廣泛。凸輪機構(gòu)主要是有凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成。根據(jù)凸輪和從動件的不同形狀和型式，凸輪機構(gòu)可分為兩類。</p><p>　　一個是按凸輪形狀分為盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪。其中盤形凸輪是一個繞固定軸線運動并具有變化半徑的盤形零件。移動凸輪是當(dāng)盤形凸輪的回轉(zhuǎn)中心趨于無窮

43、遠(yuǎn)時，凸輪相對機架做直線運動。圓柱凸輪是將移動凸輪卷成圓柱體。</p><p>　　按從動件型式可分為尖頂從動件、滾子從動件和平地從動件。其中尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，因而能實現(xiàn)任意語氣的運動規(guī)律。但尖頂與凸輪是點接觸，磨損快，只宜用于受力不大的低速凸輪機構(gòu)。而滾子從動件為了克服尖頂從動件的缺點，在從動件的尖頂安裝了一個滾子，從而達(dá)到耐磨損，可承受較大載荷的需求。平底從動件是從動件與凸輪輪廓表面接觸的端面為

44、一平面，它不能與從動件的平底相垂直，傳動效率高，且接觸面間易形成油膜，利于潤滑，可用于高速凸輪機構(gòu)。雖然凸輪機構(gòu)可以通過設(shè)計凸輪輪廓，就可以是從動件達(dá)到所需的運動規(guī)律，但凸輪輪廓與從動件間為點接觸或線接觸，易磨損，因此我們也不采用這種機構(gòu)設(shè)計。</p><p><b>　　3.3 滾珠絲杠</b></p><p>　　滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運

45、動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時兼具高精度、可逆轉(zhuǎn)性和高效率的特點。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動，所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到1

46、/3以下，即達(dá)到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。滾珠絲杠副是用世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進(jìn)給。滾珠絲杠副可以加予，由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性（滾珠絲杠內(nèi)

47、通過給滾珠加予壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可使絲母部的</p><p>　　通過上述三種機構(gòu)的對比，我們選用滾珠絲杠這種機構(gòu)。</p><p>　　4 執(zhí)行器——電機的選擇</p><p><b>　　4.1 直流電機</b></p><p>　　定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機稱為直流電機，它是能實現(xiàn)

48、直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當(dāng)它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和

49、風(fēng)扇等組成。</p><p>　　直流電機的勵磁方式是指對勵磁繞組如何供電、產(chǎn)生勵磁磁通勢而建立主磁場的問題。根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分為下列幾種類型：</p><p><b>　　1、他勵直流電機</b></p><p>　　勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，永磁直流電機也可看作他勵

50、直流電機。</p><p><b>　　串勵直流電機</b></p><p>　　串勵直流電機的勵磁繞組與電樞串聯(lián)后，再接于直流電源，這種直流電機的勵磁電流就是電樞電流。</p><p><b>　　并勵直流電機</b></p><p>　　并勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組相互并聯(lián)，作為并勵發(fā)電機來

51、說，是電機本身出來的端電壓為勵磁繞組供電；作為并勵電動機來說，勵磁繞組與電樞共用同一電源，從性能上講與他勵直流電動機相同。</p><p><b>　　復(fù)勵直流電機</b></p><p>　　復(fù)勵直流電機有并勵和串勵兩個勵磁繞組，若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復(fù)勵。若兩個磁通勢方向相反，則稱為差復(fù)勵。</p><p&g

52、t;　　不同勵磁方式的直流電機有著不同的特性。一般情況直流電動機的主要勵磁方式是并勵式、串勵式和復(fù)勵式，直流發(fā)電機的主要勵磁方式是他勵式、并勵式和復(fù)勵式。</p><p>　　直流電機的工作原理：要使電樞受到一個方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于當(dāng)線圈邊在不同極性的磁極下，如何將流過線圈中的電流方向及時地加以變換，即進(jìn)行所謂“換向”。為此必須增添一個叫做換向器的裝置，換向器配合電刷可保證每個極下線圈邊中電流始終是一個方

53、向，就可以使電動機能連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，這就是直流電動機的工作原理。</p><p><b>　　4.2 交流電機</b></p><p>　　交流電機是用于實現(xiàn)機械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機已成為最常用的電機。交流電機與直流電機相比，由于沒有換向器，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機。<

54、/p><p>　　交流電機按其功能通常分為交流發(fā)電機、交流電動機和同步調(diào)相機幾大類。由于電機工作狀態(tài)的可逆性，同一臺電機既可作為發(fā)電機又可作電動機。把電機分為發(fā)電機與電動機并不很確切，只是有些電機主要作發(fā)電機運行，有些電機主要作為電動機運行。交流電機一般采用三相制電源，因為三相交流電機與單相電機相比，無論在性能指標(biāo)，原材料利用和價格等方面均有明顯的優(yōu)越性。同樣功率的三相電機比單相電機體積小，重量輕，價格低。三相電動機

55、有自起動能力。單相電機沒有起動轉(zhuǎn)矩，為解決起動問題，需要采取一些特殊的措施。單相電機的轉(zhuǎn)矩是脈動的，噪聲也比較大，但所需的電源比較簡單，特別是在家庭中使用十分方便。因此小型家用電機和儀用電機多采用單相電機。目前較常用的交流電動機有三相異步電動機和單相交流電動機兩種。前一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。</p><p>　　三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理：三相異步電動機要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三

56、相異步電動機的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。但相電源相與相之間的電壓在相位上是相差120度的，三相異步電動機定子中的三個繞組在空間方位上也互差120度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n=60f/p 式中f為電源頻率、P是磁場的磁極對數(shù)、n的單位是每分鐘轉(zhuǎn)速。根據(jù)此式我們知道，電動機的轉(zhuǎn)

57、速與磁通極數(shù)和使用電源的頻率有關(guān)，為此，控制交流電動機的轉(zhuǎn)速有兩種方法：改變磁極和變頻。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實現(xiàn)對交流電動機的無極變速控制。</p><p>　　單相交流電動機的旋轉(zhuǎn)原理：單相交流電動機只有一個繞組，轉(zhuǎn)子是鼠籠式的。當(dāng)單相正弦規(guī)律變化，但在空間方位上市固定的，所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，這兩個旋

58、轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動機無法旋轉(zhuǎn)。當(dāng)我們用外力使電動機向某一方向旋轉(zhuǎn)時，這時轉(zhuǎn)子與順時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變?。晦D(zhuǎn)子與逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子將順著推動方向旋轉(zhuǎn)起來。</p><p><b>　　4.3 伺服電機</b></p>

59、<p>　　目前被工業(yè)界廣泛采用的交流伺服系統(tǒng)（電機+驅(qū)動）通常具有力矩控制、速度控制和位置控制等閉環(huán)控制功能。</p><p>　　如果采用伺服系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制，配套選用的控制器則只需具有軌跡規(guī)劃功能，這樣的運動控制器通常價格比較低廉，而且穩(wěn)定性和可靠性也會比較好。如果選用步進(jìn)電機和驅(qū)動系統(tǒng)，該類型控制器也同樣適用，這種類型的運動控制器通常叫做位置脈沖型運動控制器。</p><

60、p>　　如果我們想利用伺服驅(qū)動的速度閉環(huán)來完成系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制，則需要選用具有位置閉環(huán)控制功能的運動控制器。這種控制方式通常比第一種控制方式具有更高的精度，但系統(tǒng)的調(diào)整比第一種控制方式復(fù)雜和困難。在這種控制方式下，運動控制器接受位置反饋信號，進(jìn)行位置閉環(huán)控制，向伺服驅(qū)動輸出模擬電壓控制信號。伺服驅(qū)動裝置接受位置反饋信號進(jìn)行位置閉環(huán)控制，向伺服驅(qū)動器輸出模擬電壓控制信號。伺服驅(qū)動裝置接受速度控制信號，完成速度閉環(huán)控制。目前，這種類

61、型的運動控制器也已非常普遍。</p><p>　　如果伺服驅(qū)動裝置只具有力矩閉環(huán)控制功能（通常這種驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉），則需選用具有速度閉環(huán)和位置閉環(huán)控制功能的運動控制器來完成系統(tǒng)的高精度位置和軌跡控制。這種類型的運動控制器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也會比較高，但對于需要多軸運動控制的系統(tǒng)來說，如果采用具有多軸控制能力的運動控制器，總的系統(tǒng)成本也可能會比其它兩種方式還要低廉一些。因為多個驅(qū)動成本的降低幅度會超過一

62、塊運動控制器成本的增加幅度。不過，除了一些能夠配套提供控制器和相應(yīng)驅(qū)動器的生產(chǎn)廠家外，這種控制方式比較少被采用。</p><p>　　伺服電機既可以選擇交流伺服電機也可以選擇直流伺服電機。控制伺服電機時，通過選擇不同的驅(qū)動器模式，運動控制器既可以輸出+/-10V模擬電壓控制信號，也可以輸出脈沖控制信號。選用伺服電機時，應(yīng)選配其相應(yīng)的伺服驅(qū)動器及配件。</p><p>　　對于控制步進(jìn)電機，

63、運動控制器提供兩種不同的控制信號：正脈沖/負(fù)脈沖、脈沖/方向。這樣，控制器可以與目前任何類型步進(jìn)電機驅(qū)動器配套使用。在控制步進(jìn)電機時，控制模式為開環(huán)控制，不需要編碼器。</p><p>　　運動控制器與伺服系統(tǒng)的匹配：運動控制器作為機電一體化系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)，已經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，正在逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)封閉型的控制系統(tǒng)，被廣大機電一體化系統(tǒng)設(shè)計工程師所采用。與此同時，與執(zhí)行裝置所配套的伺服驅(qū)動系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展，許

64、多系統(tǒng)已經(jīng)具備了各種運動控制功能對于給定的控制對象，必須根據(jù)控制目標(biāo)選用適當(dāng)?shù)膱?zhí)行與驅(qū)動裝置，然后根據(jù)執(zhí)行與驅(qū)動裝置的功能特征選用合適的運動控制器，以最大限度地利用控制與驅(qū)動裝置的功能降低系統(tǒng)成本。</p><p>　　步進(jìn)電機：步進(jìn)電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進(jìn)電機是將電脈沖信

65、號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它的驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)定位的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)系，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)

66、電機來控制邊的非常簡單。步進(jìn)電機是一種感應(yīng)電機，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機供電，步進(jìn)電機才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機分時供電的，多相時序控制器。雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機并不能像普通的直流電機、交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用</p><p>　　現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機包括反應(yīng)

67、式步進(jìn)電機（VR）、永磁式步進(jìn)電機（PM）、混合式步進(jìn)電機（HB）和單相式步進(jìn)電機等。</p><p>　　永磁式步進(jìn)電機：永磁式步進(jìn)電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；</p><p>　　應(yīng)式步進(jìn)電機：反應(yīng)式步進(jìn)電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為15度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)

68、生轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　混合式步進(jìn)電機：混合式步進(jìn)電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相。兩相步進(jìn)角一般為1.8度，而五相步進(jìn)角為0.72度。這種步進(jìn)電機的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5％，且小累積。步進(jìn)電機外表允許的最目溫度。步進(jìn)電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，田此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取

69、決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏l30度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。步進(jìn)電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。步進(jìn)電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，井伴有嘯叫聲。</p>

70、<p>　　步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機小能正常啟動，可能發(fā)生丟失或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速)。</p><p>　　直流電機和交流電機有慣性，很難控制，而步進(jìn)電動機以其顯著的特點，讓

71、我們選擇了它。</p><p>　　5 LED鍵盤板的設(shè)計</p><p>　　5.1 LED鍵盤板的技術(shù)要求</p><p>　　1.當(dāng)鍵盤板與電腦主機連接時，手控板會自動鎖死，按鍵不會有動作，此時鍵盤板上手控板使能燈自動熄滅。 2.當(dāng)其與電腦斷開連接時，手控板使能指示燈亮，表示手控板可以操作。 </p><p>　　3.X，Y，Z

72、三軸可以同時動作。 4.碰到6只限位開關(guān)中的任何一只，在鍵盤板上對應(yīng)的限位開關(guān)指示燈點亮，手控板會鎖定，不允許繼續(xù)移動。 5.鍵盤板上有詳細(xì)的指示LED，內(nèi)容豐富，包括三軸的使能、方向、脈沖及六只限位開關(guān)的狀態(tài)LED顯示。</p><p>　　5.2 LED鍵盤板零件的選擇 </p><p>　　根據(jù)雕刻機手控邏輯板的技術(shù)要求，設(shè)計所需要的零件有：</p>&l

73、t;p>　　1、電容：作為無源元件之一的電容，應(yīng)用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數(shù)的作用。1）耦合，舉個例子來講，晶體管放大器發(fā)射極有一個自給偏壓電阻，它同時又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合，這個電阻就是產(chǎn)生了耦合的元 件，如果在這個電阻兩端并聯(lián)一個電容，由于適當(dāng)容量的電容器對交流信號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。2）振蕩/同步，包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電

74、容都屬于這一范疇。3）時間常數(shù)，這就是常見的 R、C 串聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信號電壓加在輸入端時，電容上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻、電容的特性通過下面的公式描述：i = (V/R)e-(t/CR)。4）濾波，它可以將一定頻段內(nèi)的信號從總信號中去除，減少干擾信號。</p><p>　　本設(shè)計中用到的電容主要是0.1μF的瓷片電容。</p><p>　

75、　2、電阻：顧名思義，就是增加電流通過的阻力的。就象是在水渠中放入東西，能阻止水的順利通過也是一個道理。電阻可以限止電流的通過量，起到限流的作用；在串聯(lián)電路中，起到分壓作用。因使用電阻的大小和組合（串聯(lián)或并聯(lián)），可以起到升壓和降壓的作用；在并聯(lián)電路中，可以起到分流的作用。</p><p>　　本設(shè)計中的電阻有1kΩ和100kΩ的，都是用來分壓的。</p><p>　　3、穩(wěn)壓管：穩(wěn)壓管在

76、電路中起穩(wěn)定電壓作用。它利用二極管被反向擊穿后，在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化一特點進(jìn)行穩(wěn)壓的。穩(wěn)壓二極管通常由硅半導(dǎo)體材料采用合金法或擴(kuò)散法制成。它既具有普通二極管的單向?qū)щ娞匦?，又可工作于反向擊穿狀態(tài)。在反向電壓較低時，穩(wěn)壓二極管截止；當(dāng)反向電壓達(dá)到一定數(shù)值時，反向電流突然增大，穩(wěn)壓二極管進(jìn)入擊穿區(qū)，此時即使反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，穩(wěn)壓二極管兩端的反向電壓也能保持基本不變。但若反向電流增大到一定數(shù)值后，穩(wěn)壓二極管則

77、會被徹底擊穿而損壞。</p><p>　　5、芯片：本設(shè)計中的芯片主要是用來處理信號的，選擇的芯片有下列4種。 74LS126 ：三態(tài)輸出四總線緩沖器</p><p>　　74HC08：四2輸入與門</p><p>　　NE555：在本次設(shè)計中用于產(chǎn)生矩形脈沖</p><p>　　6、LED燈：用來表示各個部分的使能以及運行狀態(tài)。&l

78、t;/p><p>　　7、開關(guān)按鈕：用來手動控制電路。</p><p>　　8、變阻器：滑動變阻器是電學(xué)中常用器件之一，它的工作原理是通過改變接入電路部分電阻線的長度來改變電阻的?；瑒幼冏杵髟陔娐分械淖饔檬?(1)保護(hù)電路，即連接好電路，電鍵閉合前,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使滑動變阻器接入電路部分的電阻最大。(2)通過改變接入電路部分的電阻來改變電路中的電流，從而改變與之串聯(lián)的導(dǎo)體(用電器)

79、兩端的電壓。</p><p>　　5.3 LED鍵盤板電路圖的設(shè)計及其原理</p><p>　　雕刻機LED鍵盤板的電路原理圖如下圖所示：</p><p><b>　?。▓D1）</b></p><p>　　本人將這塊LED鍵盤板分為5個部分來解析：人機交互、狀態(tài)顯示、多諧振蕩器、外部接口及濾波電路。</p>

80、<p>　　1、人機交互。如下圖所示：</p><p><b>　?。▓D2）</b></p><p>　　這臺雕刻機除了能與電腦聯(lián)機運行固定程序外，還能夠人為地操控其運行軌跡。上圖中的六個開關(guān)分別能夠控制X、Y、Z的運動，當(dāng)然，前提是不超程。</p><p><b>　　2、狀態(tài)顯示</b></p>

81、<p><b>　?。▓D3）</b></p><p>　　圖2中LED燈表示的是與鍵盤板相連的邏輯手控板的使能，當(dāng)?shù)窨虣C與電腦相連時，右端所接為高電平，燈滅，表示手控板已無法使用。</p><p><b>　?。▓D4）</b></p><p>　　圖4中16個LED表示的含義如下表所示：</p>

82、<p><b>　?。ū?）</b></p><p>　　該圖中含有74LS126兩個，74HC08一個以及3個整流二極管。</p><p>　　74LS126是一個四總線緩沖器，其引腳分布及功能如下：</p><p>　?。↙-低電平 H-高電平 X-任意 Z-高阻）</p><p>　　74HC08

83、是一個四2輸入與門，其引腳分布及功能如下：</p><p>　?。↙-低電平 H-高電平 X-任意 Z-高阻）</p><p>　　以X軸為例來分析LED的顯示變化。按下圖2中的開關(guān)S1時，有脈沖信號到達(dá)整流二極管D1，若是矩形波峰到達(dá)時，74LS126的1和4號管腳跳變?yōu)楦唠娖剑?號管腳是直接接地的，3管腳輸出為低電平，所以LED3燈亮,此時74HC08的1號管腳為低電平，其3管

84、腳輸出為低，即74LS126的5號管腳為低，所以74LS126的6號管腳為低電平，故LED4燈亮;當(dāng)波谷到達(dá)時，1和4號管腳跳變?yōu)榈碗娖剑?4LS126管腳3和6輸出無效，此時LED3與LED4熄滅。如此循環(huán)，LED3與LED4便會不停的閃爍。</p><p>　　通常情況下，后面8個LED燈都是熄滅的，只有超程時對應(yīng)的LED右端跳變?yōu)榈碗娖?，才有可能燈亮。此時根據(jù)亮燈情況，就可以很快判斷出是在哪個軸的哪個方向超

85、程，操作人員能夠迅速地排除故障。</p><p><b>　　3、多諧振蕩器</b></p><p>　　多諧振蕩器——產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。</p><p>　　多諧振蕩器一旦起振之后，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，它們做交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號，因此它又稱作無穩(wěn)態(tài)電路，常用來做脈沖信號源。</p><p&g

86、t;　　[1] 電路組成及工作原理（vC 為C的電壓，v0 為端口3的輸出電壓）</p><p><b>　?。▓D5）</b></p><p>　　[2]振蕩頻率的估算 </p><p>　?。?）電容充電時間T1。電容充電時，時間常數(shù)τ1=（R1+R2）C，起始值vC（0+）=，終了值vC（∞）=VCC，轉(zhuǎn)換值vC（T1）=，帶入RC過渡過程

87、計算公式進(jìn)行計算：</p><p>　?。?） 電容放電時間T2</p><p>　　電容放電時，時間常數(shù)τ2=R2C，起始值vC（0+）=，終了值vC（∞）=0，轉(zhuǎn)換值vC（T2）=，帶入RC過渡過程計算公式進(jìn)行計算：</p><p>　?。?）電路振蕩周期T</p><p>　　T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C</p>

88、<p>　?。?）電路振蕩頻率f</p><p>　　（5）輸出波形占空比q</p><p>　　定義：q=T1/T，即脈沖寬度與脈沖周期之比，稱為占空比。</p><p>　　本次設(shè)計中，取R1=R2=10kΩ，C=0.1μF，經(jīng)計算可得該振蕩電路的振蕩頻率約為476赫茲，其輸出波形的占空比為66.7％。通過調(diào)節(jié)R1 、R1和C的值即可調(diào)整所發(fā)脈沖的

89、頻率，及其占空比。</p><p>　　4、外部接口。如下圖所示：</p><p><b>　?。▓D6）</b></p><p>　　這個30針的接口是LED鍵盤板與外界的通訊口，它既可以與邏輯手控板相連，也可以與電腦主機相連。本人在鍵盤板制作完成后對其節(jié)點進(jìn)行了手動測試（在其端口用5V直流電進(jìn)行間斷性的觸碰），發(fā)現(xiàn)分別點亮所有的LED所需要的

90、條件，列表如下(Vcc已經(jīng)正常連接，0表示低電平，1表示高電平):</p><p>　?。↙ED9與LED10為備用指示燈，無需點亮）</p><p>　　5、濾波電路。如下圖所示：</p><p><b>　?。▓D7）</b></p><p>　　電路的電源線與回流線（地線）之間總要連接很多的電容器通常稱為濾波電容。在

91、電源設(shè)計中,濾波電容的選取原則是： C≥2.5T/R 其中：C為濾波電容，單位為UF；T為頻率，單位為Hz；R為負(fù)載電阻，單位為Ω。顯然，本人選擇的電容符合要求。</p><p>　　濾波電容在開關(guān)電源中起著非常重要的作用，它用在電源整流電路中，用來濾除交流成分，使輸出的直流更平滑。</p><p><b>　　6、總結(jié)及前景展望</b></p><

92、;p>　　自從有了人類的社會活動以后，就有了雕刻這一行業(yè)，伴隨著人類社會的發(fā)展，現(xiàn)如今人們對雕刻業(yè)有了全新的認(rèn)識，電腦雕刻加工的興起與發(fā)展是時代發(fā)展的需要，電腦雕刻代替機械已是大勢所趨。電腦雕刻加工可以就是目前理想的選擇，雖然有些地區(qū)電腦雕刻加工業(yè)務(wù)量不是很多，但它是雕刻行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。雕刻加工涉及各行各業(yè)、分布很廣，有禮品業(yè)、廣告業(yè)、印章業(yè)、木器加工業(yè)、建筑業(yè)、藝術(shù)模型業(yè)、機械加工、工裝模具等等，隨著人們對雕刻機的認(rèn)識和掌握

93、逐步加深，應(yīng)用范圍會得到不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平也會逐步提高，雕刻加工必定會有更廣闊的前景。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]胡乾斌等. 單片微型計算機原理與應(yīng)用[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社. 1996.</p><p>　　[2]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊 第（一、二、三）冊[M].北京:北京機械工業(yè)出

94、版社. 1998.</p><p>　　[3]徐灝.機械設(shè)計手冊 第（三、四、五）冊[M]. 北京：北京機械工業(yè)出版社. 2001.</p><p>　　[4]孫恒.機械原理 第七版[M]. 高等教育出版社. 2006.</p><p>　　[5]濮良貴. 機械設(shè)計 第八版[M]. 高等教育出版社 2006.</p><p>　　[6]梅順齊

95、. 現(xiàn)代設(shè)計方法[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社. 2009.</p><p>　　[7]蔡共宣. 工程測試與信號處理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社. 2006.</p><p>　　[8]陶恒奇. 電工與電子技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社. 2008.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p&g

96、t;　　下面是本人自己焊接的電路板以及用protel自己畫出的PCB板。</p><p><b>　　外文資料</b></p><p><b>　　中文翻譯</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，對指導(dǎo)老師范良志老師這么長時間的耐心指導(dǎo)

97、和孜孜不倦的教誨表示衷心的感謝！正是在范老師的精心指導(dǎo)下，我才能順利地完成了這次畢業(yè)設(shè)計。從設(shè)計一開始，范老師就告訴我們，每一個學(xué)生都應(yīng)該通過畢業(yè)設(shè)計學(xué)習(xí)盡可能多的知識，而不是為了走走過程，應(yīng)該使以前學(xué)過的知識得以運用。以前沒有充分掌握的知識，通過這次畢業(yè)設(shè)計應(yīng)該變成自己的東西，把一個人的潛力發(fā)揮到最高水平。我們在完成本論文的過程中，始終得到范老師無微不至的指導(dǎo)、關(guān)心、幫助、鞭策與鼓勵。在范老師的幫助下，我們學(xué)習(xí)到的不僅是書本上的知識，