帶自動分度機(jī)構(gòu)的法蘭盤加工回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是設(shè)計一種專門對法蘭盤進(jìn)行加工的帶自動分度機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計，利用步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行自動分度的控制，再通過齒輪傳動帶動心軸和工件轉(zhuǎn)動，配合鉆床對法蘭盤進(jìn)行加工，使工件能任意角度的旋轉(zhuǎn)。在單片機(jī)的控制下，步進(jìn)電機(jī)每秒鐘發(fā)出的脈沖數(shù)決定了工作臺的轉(zhuǎn)位角度。</p><p>　　關(guān)鍵詞 步進(jìn)電動機(jī)；自動分

2、度；齒輪傳動 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This subject is a special design to the flange with automatic processing of the rotary table, the subject is to use a stepper motor of autom

3、atic control, then through the drive spindle and the workpiece rotation, and then processing flange plate of the drilling machine, the work piece can be revolving random angle. Under the control of the microcontroller, t

4、he pulse per second from the stepper motor decides the table of the transfer point.</p><p>　　Keywords stepper motor automatic degrees gear</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

5、t;p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的簡介和應(yīng)用1</p><p>　　1.1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的簡介1</p><p>　　1.1.2 回轉(zhuǎn)工作臺的應(yīng)用2</p><p><b>　　2 方案的選擇3</b></p><p

6、>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺4</p><p>　　2.2 分度工作臺4</p><p>　　2.2.1 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺4</p><p>　　2.2.2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺5</p><p><b>　　3工作臺的設(shè)計7</b></p><p>　　3.1 加工零件分析7&

7、lt;/p><p>　　3.2步進(jìn)電動機(jī)的選擇8</p><p>　　3.2.1 步進(jìn)電動機(jī)簡介8</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電動機(jī)的選擇和參數(shù)9</p><p>　　3.2.3單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理11</p><p>　　3.2.4 單片機(jī)驅(qū)動工作臺上步進(jìn)電機(jī)設(shè)計12</p><

8、p>　　3.3錐齒輪的選擇和計算21</p><p>　　3.3.1齒輪設(shè)計輸入?yún)?shù)21</p><p>　　3.3.2齒輪的材料及熱處理21</p><p>　　3.3.3齒輪的基本參數(shù)21</p><p>　　3.3.4齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核23</p><p>　　3.3.5齒根彎曲強(qiáng)度校核24&

9、lt;/p><p>　　3.4心軸的設(shè)計25 </p><p>　　3.4.1軸類零件的技術(shù)要求25</p><p>　　3.4.2軸類零件的材料、毛坯及熱處理25</p><p>　　3.4.3心軸的較核25</p><p>　　3.5軸承的選擇30</p><p>　　3.5.1軸承的

10、分類30</p><p>　　3.5.2 推力球軸承的作用30</p><p>　　3.5.3 軸承的選定31</p><p>　　3.5.4軸承的動載荷和壽命計算31</p><p>　　3.6 夾緊裝置的設(shè)計32</p><p>　　3.7箱體的設(shè)計33</p><p><

11、b>　　結(jié)論33</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　附錄38</b></p><p><b>　　附錄138</b></p&

12、gt;<p><b>　　附錄243</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的簡介和應(yīng)用</p><p>　　1.1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的簡介</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺(以下稱轉(zhuǎn)臺)根據(jù)其精度的不同分別是銑床、鉆床和坐標(biāo)鏜床、坐

13、標(biāo)磨床的主要附件，高精度的轉(zhuǎn)臺還是計量檢驗工作中的測量儀器。</p><p>　?。?） 國內(nèi)轉(zhuǎn)臺簡介</p><p>　　工作臺直徑是轉(zhuǎn)臺主參數(shù)，目前我國專業(yè)生產(chǎn)廠制造的轉(zhuǎn)臺有手動和手動—機(jī)動(即通過萬向節(jié)傳動)兩種，全是水平式，規(guī)格有200, 250, 320, 400和500五種，分度精度按部標(biāo)為3′。去年獲得一機(jī)部質(zhì)量信得過產(chǎn)品獎的武漢機(jī)床附件廠生產(chǎn)的400mm轉(zhuǎn)臺。</p&

14、gt;<p>　?。?） 國外轉(zhuǎn)臺簡介</p><p>　　國外轉(zhuǎn)臺品種繁多，按驅(qū)動控制方式可分電動、氣動、濃壓和數(shù)控。按分度方式可分機(jī)械、光學(xué)、數(shù)顯、端齒盤、鋼球、電感和多面體。工業(yè)水平發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺品種多、規(guī)格全、精度高。沒有單一的轉(zhuǎn)臺生產(chǎn)廠，如西德霍夫曼公司生產(chǎn)七十多個品種規(guī)格的轉(zhuǎn)臺，日本津田駒工業(yè)株式會社也有四十多種，這兩家還生產(chǎn)多種分度頭，有的產(chǎn)品既是轉(zhuǎn)臺又是分度頭，而機(jī)床附件又都僅是

15、這兩家公司的一個分部。在分度精度上，首推美國莫爾公司的1440齒機(jī)械分度轉(zhuǎn)臺，其精度高達(dá)±0.1″。瑞士的西浦公司生產(chǎn)200-450 mm八種規(guī)格的轉(zhuǎn)臺，分度精度在4"-18"之間。以前的產(chǎn)品采用蝸輪副分度，近年則多采用光學(xué)分度。在鎖緊機(jī)構(gòu)上采用鋼盤機(jī)構(gòu)，不致使工作臺面受力而產(chǎn)生變形。英國OMT光學(xué)測量工具公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)臺與其座標(biāo)銼床配套，它采用圓柱銷鎖緊，.工作臺面不受力、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性也好，但操作不集中

16、，它有12個品種規(guī)格，自Φ203一Φ914mm，分度精度在4 "-30″之間，全是光學(xué)轉(zhuǎn)臺。:日本工業(yè)株式會社以生產(chǎn)鋼球分度超精密轉(zhuǎn)臺而著稱，有手動和電氣液壓驅(qū)動兩類11個規(guī)格，自Φ200-Φ1250mm,分度精度高達(dá)±1″。國外轉(zhuǎn)臺制造廠，據(jù)不完</p><p>　　美國莫爾公司(Moors)</p><p>　　1924年創(chuàng)立，五十年代制造轉(zhuǎn)臺，生產(chǎn)座標(biāo)銑床、座標(biāo)磨

17、床，是美國精密機(jī)床廠代表之一，職工380人。莫爾轉(zhuǎn)臺，蝸輪副分度，不使用校正裝置、操作方便、重復(fù)精度好，易于維修，制造難度大。它還可用步進(jìn)電機(jī)調(diào)整角度增量，對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行程序控制，，實現(xiàn)簡單的分度控制。蝸輪副加工是轉(zhuǎn)臺的關(guān)鍵，莫爾公司有一整套工藝予以保證，其分度精度為：標(biāo)準(zhǔn)級±12",精密級±6″、超精級±2″。轉(zhuǎn)臺直徑僅有Φ726mm一種，立臥式，中心高200mm,可當(dāng)分度頭用。莫爾端面齒分度臺，1

18、440齒，分度精度高達(dá)±0.1″。1440齒分布在8寸的圓周長上即203×Л= 610mm，每齒間距僅為0.432mm，每一齒側(cè)接觸僅為百分之幾毫米，可見端齒加工的難度。1440齒分度只能細(xì)分到十度，加裝小角度發(fā)生器便可直接讀到0.1"。1440齒分度盤是計量莫爾轉(zhuǎn)合的儀器。</p><p>　　西德霍夫曼公司(Hofmann)</p><p>　　霍夫曼是生

19、產(chǎn)分度頭和轉(zhuǎn)臺頗具盛名的廠家，但這卻是該公司一個很小的部分，霍夫曼僅有職工350人，一各類機(jī)床附件晶種達(dá)幾十種，規(guī)格200余個，據(jù)統(tǒng)計僅轉(zhuǎn)臺一項就有30余種126個規(guī)格。霍夫曼GR型手動精密機(jī)械轉(zhuǎn)臺采用180齒的蝸輪，模數(shù)1.75，壓力角10°。蝸桿升角2°13"，因而分度精度高，且蝸輪副分度誤差可由杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償，轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)緊湊、密封性好，轉(zhuǎn)合高度也較低，、分度精度為±5″和±10″兩

20、種。日本北川鐵工廠生產(chǎn)的R、RI、WR和WRI型轉(zhuǎn)臺均自霍夫曼引進(jìn)，以同型號共商標(biāo)出廠。</p><p>　　日本津田駒工業(yè)株式會社</p><p>　　津田駒主要生產(chǎn)紡織機(jī)械，分度頭、轉(zhuǎn)臺、平口鉗等機(jī)床附件，約占生產(chǎn)能力10%?，F(xiàn)有職工1500人。1937年開始生產(chǎn)轉(zhuǎn)臺，是日本最大的機(jī)床附件生產(chǎn)廠之一。津田駒生產(chǎn)14種轉(zhuǎn)臺、計41個規(guī)格， CTK型手動轉(zhuǎn)臺，快速進(jìn)給的CTM型手動轉(zhuǎn)臺。&

21、lt;/p><p>　　津田駒轉(zhuǎn)臺的幾種方法簡介如下：</p><p>　　1) 手動蝸輪分度：分度精度可達(dá)10"-15"，鑒于蝸輪副節(jié)距誤差和齒面接觸精度直接影響分度精度，嚴(yán)格地控制了蝸輪的副加工和裝配。</p><p>　　2) 伺服電機(jī)分度：利用數(shù)控裝置發(fā)出信號、操縱伺服電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)臺。也采用蝸輪副，工作臺主軸系用向心止推滾珠軸承，滑動部位用鋼球

22、支承，為適用于強(qiáng)力切削選用自動鎖緊機(jī)構(gòu)，分度精度為12"-15"。</p><p>　　3) 分度盤分度：為電動轉(zhuǎn)臺采用，在電機(jī)驅(qū)動主軸上裝分度盤，分度數(shù)為一些固定量，在分度盤側(cè)裝有與分度數(shù)相等的信號銷，電動機(jī)根據(jù)信號準(zhǔn)確停止，一般可分24的約數(shù)，分度精度取決于分度盤，當(dāng)然也受主軸和分度盤不同心度影響。</p><p>　　4) 分度盤：蝸輪并用分度。大型轉(zhuǎn)臺多采用并用

23、分度，因為大規(guī)格轉(zhuǎn)臺定位銷相應(yīng)增大，使電磁吸鐵吸力受到限制，大轉(zhuǎn)臺受沖擊力，慣性力大，為此還采用了減速機(jī)構(gòu)，分度精度可達(dá)3"。</p><p>　　5) 端齒盤分度： CTPM-300型轉(zhuǎn)臺系超精密自動分度轉(zhuǎn)臺，即是此法分度。分度精度可達(dá)4"。能承受重切削，自動定心精度高。</p><p>　　1.1.2 回轉(zhuǎn)工作臺的應(yīng)用</p><p>　　回

24、轉(zhuǎn)工作臺在各種數(shù)控銑床中的應(yīng)用</p><p><b>　　例如</b></p><p>　　TK13250B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　TK13250B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件，可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺上。工作時，利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺上可

25、安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座，安裝棒、軸類的被加工零件，從而實現(xiàn)等分和不等分的，連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工，且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套，利用專門控制系統(tǒng)，獨立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。</p><p>　　TK13315B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　TK13315B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺是各類數(shù)控銑床和加工

26、中心的理想配套附件，可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺上。工作時，利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座，安裝棒、軸類的被加工零件，從而實現(xiàn)等分和不等分的，連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工，且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套，利用專門控制系統(tǒng)，獨立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。</p><p&g

27、t;　　TK13400B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　TK13400B數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件，可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺上。工作時，利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座，安裝棒、軸類的被加工零件，從而實現(xiàn)等分和不等分的，連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工，且達(dá)到較高

28、的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套，利用專門控制系統(tǒng)，獨立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。</p><p>　　TK13500數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　TK13500數(shù)控立臥回轉(zhuǎn)工作臺是各類數(shù)控銑床和加工中心的理想配套附件，可分別以垂直或水平兩種方式安裝于主機(jī)工作臺上。工作時，利用主機(jī)的有關(guān)控制系統(tǒng)完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種分度回轉(zhuǎn)工作。工作臺上可安裝板、盤或其它形

29、狀較復(fù)雜的加工零部件。也可利用與之相配套的尾座，安裝棒、軸類的被加工零件，從而實現(xiàn)等分和不等分的，連續(xù)的孔盤、槽盤、曲面的加工，且達(dá)到較高的精度。另外也可和非數(shù)控機(jī)床配套，利用專門控制系統(tǒng)，獨立地完成等分的和不等分的、連續(xù)的分度圓弧面的加工。</p><p><b>　　2 方案的選擇</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺是加工法蘭盤不可缺少的重要附件。它的作用是

30、按照控制裝置的信號或指令作回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)作回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動。常用的回轉(zhuǎn)工作臺有數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和分度工作臺。</p><p>　　2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的功用有：</p><p>　?。?）使工作臺進(jìn)行圓周進(jìn)給完成切削工作；</p><p>　?。?）使工作臺進(jìn)行分度工作。</p><p&g

31、t;　　它按照控制系統(tǒng)的指令，在需要時候完成任務(wù)。其作用是既能作為數(shù)控機(jī)床的一個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，用于加工直線、曲線、圓弧或與直線坐標(biāo)軸聯(lián)動加工曲面，又能作為分度頭完成工作的轉(zhuǎn)位換面。</p><p><b>　　2.2 分度工作臺</b></p><p>　　分度工作臺的功能是完成回轉(zhuǎn)分度運(yùn)動，即按照控制系統(tǒng)的指令，在需要分度時，將工作臺及其工作臺回轉(zhuǎn)一定角度。其作用是在

32、加工中自動完成工作的轉(zhuǎn)位換面，實現(xiàn)工件一次安裝完成幾個面的加工。按照采用的定位元件的不同，有定位銷式分度工作臺和鼠牙盤式分度工作臺。分度工作臺通常由于結(jié)構(gòu)的關(guān)系，僅能作規(guī)定好的度數(shù)的分度運(yùn)動，不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。機(jī)床的分度結(jié)構(gòu)，它本身很難保證工作臺的分度的高精度的要求不適合本設(shè)計要求。</p><p>　　再看數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺的區(qū)別，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，從外形上看，與分度工作臺沒有什么區(qū)別，但在結(jié)構(gòu)上有以下一

33、系列特點，現(xiàn)就開環(huán)數(shù)控工作臺和閉環(huán)數(shù)控工作臺分述如下：</p><p>　　2.2.1 開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺</p><p>　　開環(huán)系統(tǒng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺是由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)臺一般由電液脈沖馬達(dá)或功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，當(dāng)接到控制系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)指令后，首先要把蝸輪松開，然后開動電—液脈沖馬達(dá)，按照指令脈沖來確定工作臺回轉(zhuǎn)的方向、回轉(zhuǎn)的速度快慢、回轉(zhuǎn)的角度大小以及回轉(zhuǎn)過程中速度的變

34、化等參數(shù)。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)完畢后，再把蝸輪夾緊恢復(fù)到原來的位置。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的分度定位是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度的，沒有其他的定位元件。因此，對開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺的傳動精度要求高，傳動間隙應(yīng)盡量小。</p><p>　　數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺既沒有鼠牙盤，也沒有定位銷，它的定位精度完全是由控制系統(tǒng)來決定的。因此，對于開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，要求它的傳動系統(tǒng)中沒有間隙，否則在反向時產(chǎn)生傳動誤差而影響定位精度。<

35、/p><p>　　當(dāng)工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有八對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺需要回轉(zhuǎn)時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準(zhǔn)

36、確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)有零點，當(dāng)它作回零運(yùn)動時，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺降速，然后由圓光

37、柵或編碼器發(fā)出零位信號，使工作臺準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動。</p><p>　　這種數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動采用開環(huán)系統(tǒng)，其定位精度主要取決于蝸桿蝸輪的運(yùn)動精度，雖然采用高精度的五級蝸桿蝸輪副，但還是不能滿足機(jī)床的定位精度。因此還需要借助于數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。</p><p>　　回轉(zhuǎn)工作臺的導(dǎo)軌面是由大型滾柱軸承支承，徑向又有圓錐滾

38、子軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保證回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并有上述強(qiáng)力夾緊機(jī)構(gòu)。因此回轉(zhuǎn)工作臺的剛度很好。</p><p>　　2.2.2 閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺</p><p>　　閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)與開環(huán)數(shù)控轉(zhuǎn)臺大致相同。區(qū)別在于：閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺有角度測量元件（圓光柵或圓感應(yīng)同步器）。所測量的結(jié)果反饋與指令進(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)行工作，使回轉(zhuǎn)工作臺定位精度更高。

39、</p><p>　　這兩工作臺數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的成本比較高,而兩種工作臺的功用相差不大,所以選用分度工作臺。</p><p>　　而分度工作臺傳動機(jī)構(gòu)又有好多種:如蝸輪蝸桿傳動和齒輪傳動</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動有如下特點： </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)緊湊、并能獲得很大的傳動比，一般傳動比為7-80。 </p>&

40、lt;p>　?。?）工作平穩(wěn)無噪音 </p><p>　?。?）傳動功率范圍大 </p><p><b>　?。?）可以自鎖 </b></p><p>　?。?）傳動效率低，蝸輪常需用有色金屬制造。蝸桿的螺旋有單頭與多頭之分。</p><p>　　齒輪傳動有哪些特點：</p><p>　　1

41、) 傳動平穩(wěn)，傳動比準(zhǔn)確　</p><p>　　2) 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高　</p><p><b>　　3) 使用壽命長　</b></p><p>　　4) 制造和安裝精度要求高</p><p>　　他們各有優(yōu)缺點，由加工法蘭盤的具體考慮我選擇齒輪傳動的分度回轉(zhuǎn)工作臺。</p><p><

42、b>　　3工作臺的設(shè)計</b></p><p>　　3.1 加工零件分析</p><p>　　法蘭盤為一個廠常用件，所謂法蘭盤一個類似盤狀的金屬體色的周邊開上幾個固定用的孔用于連接其它東西。這東西在機(jī)械上應(yīng)用很廣泛，所以樣子也千奇百怪的，只要像就是叫法蘭盤，工精度要求不太高，但年需求量較大。</p><p>　　因此，加工此法蘭盤時，首先，需要考慮

43、的問題就是加工的生產(chǎn)效率。</p><p>　?。?）采用通用機(jī)床加工此法蘭盤時，加工的范圍可以進(jìn)行擴(kuò)大，可以加工出一系列的法蘭盤，但通用機(jī)床的調(diào)整時間較長，裝夾與拆卸工件的時間較長，使得法蘭盤的加工效率無法進(jìn)行提高。</p><p>　　（2）專門化機(jī)床的工藝范圍較窄，只能加工一尺寸范圍內(nèi)的某一類零件，完成某一種特定工序，但生產(chǎn)效率較通用的機(jī)床高。</p><p>

44、;　　（3）專用機(jī)床的工藝范圍最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，但專用機(jī)床的加工效率是這三類機(jī)床中最高的。因此專用機(jī)床較為適用了加工此類法蘭盤。</p><p>　　（4）組合機(jī)床作為專用機(jī)床中的一種與通用機(jī)床的專門化機(jī)床相比較。</p><p>　　1）組合機(jī)床由70-90％的通用零部件組成，可以縮短設(shè)計和制造周期，而且在需要的時候，還可以部分或全部改裝。以組成適應(yīng)新加工要求的設(shè)

45、備就是說組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零部件可以多次重復(fù)利用。</p><p>　　2）組合機(jī)床是按具體加工對象專門設(shè)計的，中以按最佳工藝方案進(jìn)行加工。</p><p>　　3）在加工零件時，組合機(jī)床可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進(jìn)行加工，是實現(xiàn)集中工序，提高生產(chǎn)效率的最好途徑，這也正是加工法蘭盤所需要的。</p><p>　　4）組合機(jī)床是在工件一次

46、裝夾下用的軸實現(xiàn)多孔同時加工，有利保證各孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少了工件工序間的搬運(yùn)，改善了勞動條件上，減少了占地面積。</p><p>　　5）組合機(jī)床在多數(shù)的零部件是同類的通用部件簡化了機(jī)床的維護(hù)和修理。</p><p>　　6）組合機(jī)床的通用部件可以組織專門廠家集中生產(chǎn)。有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，降低制造成本。綜合上面的分析，可得采用組合機(jī)床加工法蘭盤，有利于提高法

47、蘭盤的加工精度和生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。</p><p>　?。?）在采用組合機(jī)床的基礎(chǔ)上，如果采用自動或回轉(zhuǎn)工作臺來進(jìn)行加工，將可以進(jìn)一步提高法蘭盤的加工效率，采用自動或回轉(zhuǎn)工作臺，可以減少工件的搬運(yùn)和裝夾次數(shù)，減少了工人的勞動強(qiáng)度。</p><p>　　法蘭盤以往工廠下料時，都采用氣割或液壓機(jī)，但氣割時毛坯的精度比較低，加工時毛坯的切削余量比較大，使得加工成本與加工時間都有所提高。且采用

48、氣割下料時，毛坯易形成氧化層從而給下一工序的加工帶來困難。</p><p>　　采用液壓機(jī)進(jìn)行下料時，加工精度與加工效率都有較氣割有較提高。但毛坯的厚度提高，液壓機(jī)的噸位也在提高，從而使得液壓機(jī)的制造成本也隨之提高。</p><p>　　因此，就法蘭盤的下料有必要也設(shè)計一臺專機(jī)，從而提高加工效率與降低加工成本。</p><p>　　下料專機(jī)的設(shè)計得法蘭盤的外圓尺寸在

49、下料時就可以得到保證，下料后的法蘭盤外圓加工精度也達(dá)到了要求，從而法蘭盤的外圓無須再進(jìn)行加工。</p><p>　　3.2步進(jìn)電動機(jī)的選擇</p><p>　　3.2.1 步進(jìn)電動機(jī)簡介</p><p>　　3.2.1.1 步進(jìn)電動機(jī)的特點</p><p>　　步進(jìn)電動機(jī)又稱為脈沖電動機(jī)。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個

50、電脈沖就轉(zhuǎn)動一步，既每當(dāng)電動機(jī)的繞組接受一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)與頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量，頻率以及電動機(jī)繞組的通電順序，電動機(jī)即可獲得所需的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，很容易用微機(jī)實現(xiàn)數(shù)字控制。步進(jìn)電動機(jī)具有以下主要特點：</p><p>　?。?）步進(jìn)電動機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動，電流的大小與波形的變

51、化，溫度等）的影響，只要在他們的大小未引起步進(jìn)電動機(jī)產(chǎn)生“丟失”現(xiàn)象之前，就不會影響其正常工作；</p><p>　?。?）步進(jìn)電動機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)之后，其累計誤差就會變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期積累；</p><p>　?。?）控制性能好，在啟動，停止，反轉(zhuǎn)時不易“丟失”。</p><p>　　因此，步進(jìn)電動機(jī)被

52、廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠的獲得較高的位置精度。</p><p>　　3.2.1.2 步進(jìn)電動機(jī)原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)2個相鄰磁極之間的夾角為60°。線圈繞過相對的2個磁極,構(gòu)成一相(A-A′,B-B′,C-C′)。磁極上有5個均勻分布的矩形小齒,轉(zhuǎn)子上沒有繞組,而有40個小齒均勻分布在其圓周上,且相鄰2個齒之間的夾角為9°。當(dāng)某

53、組繞組通電時,相應(yīng)的2個磁極就分別形成N-S極,產(chǎn)生磁場,并與轉(zhuǎn)子形成磁路。如果這時定子的小齒與轉(zhuǎn)子沒有對齊,則在磁場的作用下轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一定的角度,使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對齊,從而使步進(jìn)電機(jī)向前“走”一步。</p><p>　?。?） 步進(jìn)電機(jī)的控制方式</p><p>　　如果通過單片機(jī)按順序給繞組施加有序的脈沖電流,就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)數(shù)字→角度的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)動的角度大小與施加的脈沖數(shù)

54、成正比,轉(zhuǎn)動的速度與脈沖頻率成正比,而轉(zhuǎn)動方向則與脈沖的順序有關(guān)。以三相步進(jìn)電機(jī)為例,電流脈沖的施加共有3種方式。</p><p>　　1)單相三拍方式(按單相繞組施加電流脈沖):→A→B→C→正轉(zhuǎn);→A→C→B→反轉(zhuǎn)。</p><p>　　2)雙相三拍方式(按雙相繞組施加電流脈沖):→AB→BC→CA→正轉(zhuǎn);→AC→CB→AB→反轉(zhuǎn)。</p><p>　　3)三相

55、六拍方式(單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖):→A→AB→B→BC→C→CA→正轉(zhuǎn);→A→AC→C→CB→B→BA→反轉(zhuǎn)。單相三拍方式的每一拍步進(jìn)角為3°,三相六拍的步進(jìn)角則為1.5°,因此,在三相六拍下,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行反轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和,但在同樣的運(yùn)行角度與速度下,三相六拍驅(qū)動脈沖的頻率需提高1倍,對驅(qū)動開關(guān)管的開關(guān)特性要求較高。</p><p>　　（2） 步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動方式</p&g

56、t;<p>　　步進(jìn)電機(jī)常用的驅(qū)動方式是全電壓驅(qū)動,即在電機(jī)移步與鎖步時都加載額定電壓。為了防止電機(jī)過流及改善驅(qū)動特性,需加限流電阻。由于步進(jìn)電機(jī)鎖步時,限流電阻要消耗掉大量的功率,故限流電阻要有較大的功率容量,并且開關(guān)管也要有較高的負(fù)載能力。步進(jìn)電機(jī)的另一種驅(qū)動方式是高低壓驅(qū)動,即在電機(jī)移步時,加額定或超過額定值的電壓,以便在較大的電流驅(qū)動下,使電機(jī)快速移步；而在鎖步時,則加低于額定值的電壓，只讓電機(jī)繞組流過鎖步所需的電

57、流值。這樣,既可以減少限流電阻的功率消耗,又可以提高電機(jī)的運(yùn)行速度,但這種驅(qū)動方式的電路要復(fù)雜一些。驅(qū)動脈沖的分配可以使用硬件方法,即用脈沖分配器實現(xiàn)。現(xiàn)在,脈沖分配器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、芯片化,市場上可以買到。但硬件方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本也較高。步進(jìn)電機(jī)控制(包括控制脈沖的產(chǎn)生和分配)也可以使用軟件方法,即用單片機(jī)實現(xiàn),下面給出具體的使用單片機(jī)以軟件方式驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的實現(xiàn)方法。</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電動機(jī)的

58、選擇和參數(shù)</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。</p><p><b>　　1） 步距角的選擇</b></p><p>　　電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算

59、到電機(jī)軸上，每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度 （三相電機(jī)）等。</p><p><b>　　2） 靜力矩的選擇</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的

60、依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。</p><p><b>　　3） 電流的選擇</b></p><p&

61、gt;　　靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）</p><p>　　4） 力矩與功率換算</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：</p><p><b>　　P= Ω·M</b>&

62、lt;/p><p><b>　　Ω=2π·n/60</b></p><p><b>　　P=2πnM/60</b></p><p>　　其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米</p><p>　　P=2πfM/400(半步工作）<

63、/p><p>　　其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS)</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意點</p><p>　　1） 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機(jī)工作效率高，噪音低。</p><p>　　2）

64、 步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。</p><p>　　3） 由于歷史原因，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外，其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值 ，可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源， 不過要考慮溫升。</p><p>　　4

65、） 轉(zhuǎn)動慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號電機(jī)。</p><p>　　5） 電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，(1)電機(jī)不失步，(2)可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。</p><p>　　6） 高精度時，應(yīng)通過機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器來解決，也可以采用5相電機(jī)，不過其整個系統(tǒng)的價格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。</

66、p><p>　　7） 電機(jī)不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。</p><p>　　8） 電機(jī)在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。</p><p>　　9） 應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動的原則。</p><p>　　本課題選用反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，其技術(shù)性能數(shù)據(jù)如下：</p>

67、<p>　　型號： 75BF001</p><p>　　相數(shù)： 3</p><p>　　步距角： 1.5/</p><p>　　電壓: 24V</p><p>　　相電流:

68、 3A</p><p>　　最大靜轉(zhuǎn)矩 : 0.392（N.M）</p><p>　　空載起動頻率: 1750步/S</p><p>　　電感: 19mH</p><p>　　電阻: 0.62</p><

69、p>　　分配方式: 三相六拍</p><p>　　外形尺寸: 75x53(6)</p><p>　　轉(zhuǎn)子動慣量： 1.274</p><p>　　重量： 1.1（Kg）</p><p>　　3.2.3單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)

70、原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡稱VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡稱PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡稱HB）。 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點是，它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈

71、沖信號頻率決定。 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下： </p><p>　?。?） 控制換相順序 </p><p>　　通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。 </p>

72、<p>　?。?） 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 </p><p>　　如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 </p><p>　?。?） 控制步進(jìn)電機(jī)的速度 </p><p>　　如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可

73、以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。</p><p>　　3.2.4 單片機(jī)驅(qū)動工作臺上步進(jìn)電機(jī)設(shè)計</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時，會有振動大、噪聲大的缺點。如果使用細(xì)分方式,就能很好的解決這個問題。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制,從本質(zhì)上講是通過對步進(jìn)電機(jī)勵磁繞組中電流的控制,使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場,從而實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分。一般情況下,合成磁場矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力

74、矩的大小,相鄰兩合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小。步進(jìn)電機(jī)半步工作方式就蘊(yùn)涵了細(xì)分的工作原理。</p><p>　　實現(xiàn)細(xì)分方式有多種方法,最常用的是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動方式,大多數(shù)專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片都采用這種驅(qū)動方式,TA8435就是其中一種芯片。　</p><p>　　基于TA8435H芯片的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分方式 </p><p>　　TA8435芯片

75、特點 </p><p>　　TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動專用芯片,該芯片具有以下特點：</p><p>　?。?） 工作電壓范圍寬(10～40 v);</p><p>　?。?） 輸出電流可達(dá)1．5 A(平均)和2．5 A(峰值));</p><p>　?。?） 具有整步、半步、1／4細(xì)分、1／8細(xì)分運(yùn)行方式可供選

76、擇;</p><p>　?。?） 采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動方式;</p><p>　?。?） 具有正／反轉(zhuǎn)控制功能;</p><p>　?。?） 帶有復(fù)位和使能引腳;</p><p>　?。?） 可選擇使用單時鐘輸入或雙時鐘輸入。</p><p>　　從圖3-1中可以看出,TA8435主要由1個解碼器、2個橋式驅(qū)動電路、

77、2個輸出電流控制電路、2個最大電流限制電路、1個斬波器等功能模塊組成。</p><p>　　圖3-1 TA8435工作原理</p><p>　　在圖3-2中,第一個CK時鐘周期時,解碼器打開橋式驅(qū)動電路,電流從VMA流經(jīng)電機(jī)的線圈后經(jīng)RNFA后與地構(gòu)成回路,由于線圈電感的作用,電流是逐漸增大的,所以RNFB上的電壓也隨之上升。當(dāng)RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時,比較器使橋式驅(qū)動電路關(guān)

78、閉,電機(jī)線圈上的電流開始衰減,RNFB上的電壓也相應(yīng)減小;當(dāng)電壓值小于比較器正向電壓時,橋式驅(qū)動電路又重新導(dǎo)通,如此循環(huán),電流不斷的上升和下降形成鋸齒波,其波形如圖3-2中IA波形的第1段。另外由于斬波器頻率很高,一般在幾十kHz,其頻率大小與所選用電容有關(guān)。在OSC作用下．電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。在第2個時鐘周期開始時,輸出電流控制電路輸出電壓Ua達(dá)到第2階段,比較器正向電壓也相應(yīng)為第2階段的電壓,因此,流

79、經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線圈的電流從第l階段也升至第二階段2。電流波形如圖IA第2部分。第3時鐘周期,第4時鐘周期TA8435的工作原理與第1、2是一樣的,只是又升高比較器正向電壓而已,輸出電流波形如圖IA中第3、4部分。如此最終形成階梯電流,加在線圈B上的電流,如圖3-2中IB。在CK一個時鐘周期內(nèi),流經(jīng)線圈A和線圈B的電</p><p>　　圖3-2 TA8435工作原理圖</p><p>　　圖

80、3-3是單片機(jī)與TA8435相連控制步進(jìn)電機(jī)的原理圖。引腳M1和M2決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動方式：MI=0、M2=O,電機(jī)按整步方式運(yùn)轉(zhuǎn);Ml=1、M2=0,電機(jī)按半步方式運(yùn)轉(zhuǎn);M1=O、M2=1,電機(jī)按1／4細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn);Ml=1、M2=1,電機(jī)按l／8步細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn)。CW／CWW控制電機(jī)轉(zhuǎn)動方向,CKl、CK2時鐘輸入的最大頻率不能超過5 kHz?？刂茣r鐘的頻率,即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)動速率。REFIN為高電平時,NFA和NFB的輸出電壓為0．8 V

81、,REFIN為低電平時,NFA和NFB輸出電壓為0．5 V,這2個引腳控制步進(jìn)電機(jī)輸入電流,電流大小與NF端外接電阻關(guān)系式為：,Io=Vref／Rnf。圖3-3中,設(shè)REFIN=l,選用步進(jìn)電機(jī)額定電流為0．4 A,Rl、R2選用1．6 Ω、2W的大功率電阻,O、C兩線不接。步進(jìn)電機(jī)按二相雙極性使用,四相按二相使用時可以提高步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。D1～D4快恢復(fù)二極管用來泄放繞組電流。</p><p>　　圖3-3

82、 單片機(jī)與TA8435相連控制步進(jìn)電機(jī)的原理圖</p><p>　　下面是步進(jìn)電機(jī)的外形圖3-4，接線圖3-5，和電路圖3-6</p><p>　　圖3-4型步進(jìn)電機(jī)外形圖</p><p>　　圖3-5步進(jìn)電機(jī)的接線圖</p><p>　　要求：開機(jī)后，電機(jī)不轉(zhuǎn)，按下啟動鍵，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，速度為25轉(zhuǎn)/分，按下加1鍵，速度增加，按下減1鍵，

83、速度降低，最高速度為100轉(zhuǎn)/分，最低轉(zhuǎn)帶為25轉(zhuǎn)/分，按下停止鍵，電機(jī)停轉(zhuǎn)。速度值要求在數(shù)碼管上顯示出來。</p><p><b>　　(1) 要求分析</b></p><p>　　按上面的分析，改變轉(zhuǎn)速，只要改變P1.0~P1.3輪流變低電平的時間即可達(dá)到要求，這個時間不應(yīng)采用延時來實現(xiàn)，因為會影響到其他功能的實現(xiàn)。這里以定時的方式來實現(xiàn)。下面首先計算一下定時時間

84、。</p><p>　　比如說按要求，最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，而上述步進(jìn)電機(jī)的步距角為7.5，即每48個脈沖為1周，即在最低轉(zhuǎn)速時，要求為1200脈沖/分，相當(dāng)于50ms/脈沖。而在最高轉(zhuǎn)速時，要求為100轉(zhuǎn)/分，即48000脈沖/分，相當(dāng)于12.5ms/脈沖。</p><p><b>　　(2) 程序?qū)崿F(xiàn)</b></p><p>　　Start

85、End bit   01H ;起動及停止標(biāo)志</p><p>　　MinSpd   EQU 25   ;起始轉(zhuǎn)動速度</p><p>　　MaxSpd    EQU 100 ;最高轉(zhuǎn)動速度</p><p>　　Speed   DATA 23H ;流動速度計數(shù)

86、</p><p>　　Hidden EQU 10H ;消隱碼</p><p>　　Counter DATA 57H ;顯示計數(shù)器</p><p>　　DISPBUF DATA 58H ;顯示緩沖區(qū)</p><p>　　ORG     0000H</p><p>　　AJMP

87、60;   MAIN</p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p><b>　　JMP DISP</b></p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p><b>　　JMP DJZD</b&g

88、t;</p><p>　　ORG      30H</p><p><b>　　MAIN:   </b></p><p>　　MOV    SP,#5FH</p><p>　　MOV  

89、60; P1,#0FFH</p><p>　　MOV A,#Hidden</p><p>　　MOV DispBuf,A</p><p>　　MOV DispBuf+1,A</p><p>　　MOV DispBuf+2,A</p><p>　　MOV DjCount,#11110111B</p><

90、;p>　　MOV    SPEED,#MinSpd ;起始轉(zhuǎn)動速度送入計數(shù)器</p><p>　　CLR     StartEnd ;停轉(zhuǎn)狀態(tài)</p><p>　　MOV TMOD,#00010001B ;</p><p>　　MOV TH0,#HIGH(65536-3000)</p&

91、gt;<p>　　MOV TL0,#LOW(65536-3000)</p><p>　　MOV TH1,#0FFH;</p><p>　　MOV TL1,#0FFH</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p&g

92、t;<p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　SETB ET1</b></p><p>　　LOOP:   ACALL    KEY    ;鍵盤程序</p><p>　　JNB 

93、0;    F0,m_NEXT1 ;無鍵繼續(xù)</p><p>　　ACALL    KEYPROC   ;否則調(diào)用鍵盤處理程序</p><p><b>　　m_NEXT1:</b></p><p>　　MOV A,Speed</p><p>

94、<b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV DispBuf+5,B ;最低位</p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b>

95、</p><p>　　MOV DispBuf+4,B</p><p>　　MOV DispBuf+3,A</p><p>　　JB StartEnd,m_Next2</p><p>　　CLR TR1 ;關(guān)閉電機(jī)</p><p><b>　　JMP LOOP</b></p><

96、p>　　ORL P1,#11110000B</p><p><b>　　m_Next2:</b></p><p>　　SETB TR1 ;啟動電機(jī)</p><p>　　AJMP    LOOP   ;主程序結(jié)束D10ms:  </p><p>

97、<b>　　……</b></p><p>　　;---------延時程序,鍵盤處理中調(diào)用</p><p><b>　　KEYPROC:</b></p><p>　　MOV      A,B   ;獲取鍵值</p><p>　　J

98、B       ACC.2,StartStop   ;分析鍵的代碼,某位被按下,則該位為1</p><p>　　JB       ACC.3,KeySty</p><p>　　JB      

99、 ACC.4,UpSpd</p><p>　　JB       ACC.5,DowSpd</p><p>　　AJMP     KEY_RET</p><p>　　StartStop:</p><p>　　SETB StartEnd 

100、    ;啟動</p><p>　　AJMP     KEY_RET</p><p><b>　　KeySty:  </b></p><p>　　CLR StartEnd; ;停止</p><p>　　AJMP  

101、;   KEY_RET</p><p><b>　　UpSpd:</b></p><p>　　INC      SPEED;</p><p>　　MOV     A,SPEED</p><p>　　CJNE

102、60;    A,#MaxSpd,K1 ;到了最多的次數(shù)？</p><p>　　DEC      SPEED ;是則減去1，保證下次仍為該值</p><p><b>　　K1:</b></p><p>　　AJMP     K

103、EY_RET</p><p><b>　　DowSpd:</b></p><p>　　DEC      SPEED</p><p>　　MOV      A,SPEED</p><p>　　CJNE  

104、   A,#MAXSPD,KEY_RET ;不等（未到最大值），返回</p><p>　　MOV SPEED,#MinSpd;</p><p><b>　　KEY_RET:</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　KEY:

105、0;   </b></p><p><b>　　……獲取鍵值的程序</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DjZd: ;定時器T1用于電機(jī)轉(zhuǎn)速控制</p><p><b>　　PUSH ACC</b>&

106、lt;/p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　MOV A,Speed</p><p>　　SUBB A,#MinSpd ;減基準(zhǔn)數(shù)</p><p>　　MOV DPTR,#DjH</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>

107、<b>　　MOV TH1,A</b></p><p>　　MOV A,Speed</p><p>　　SUBB A,#MinSpd</p><p>　　MOV DPTR,#DjL</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV TL1,A</

108、b></p><p>　　MOV A,DjCount</p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　ORL P1,A</b></p><p>　　MOV A,DjCount</p><p>　　JNB ACC.7,d_Next1</p

109、><p>　　JMP d_Next2</p><p><b>　　d_Next1:</b></p><p>　　MOV DjCount,#11110111B</p><p><b>　　d_Next2:</b></p><p>　　MOV A,DjCount</p>

110、<p><b>　　RL A</b></p><p>　　MOV DjCount,A ;回存</p><p><b>　　ANL P1,A</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　POP ACC</b&

111、gt;</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　DjH: DB 76,82,89,95,100,106,110,115,119,123,12……</p><p>　　DjL: DB 0,236,86,73,212,0,214,96,163,165</p><p><b>　　……<

112、;/b></p><p>　　DISP: ;顯示程序</p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　RETI&

113、lt;/b></p><p>　　BitTab: DB 7Fh,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH</p><p>　　DISPTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH</p><p><b>　　END <

114、/b></p><p><b>　　(3) 程序分析</b></p><p>　　本程序主要由鍵盤程序、顯示器程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動程序三部份組成，主程序首先初始化各變量，將顯示器的高3位消隱，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的各引腳均輸出高電平，然后調(diào)用鍵盤程序，并作判斷，如果有鍵按下，則調(diào)用鍵盤處理程序，否則直接轉(zhuǎn)下一步。下一步是將當(dāng)前的轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換為BCD碼，送入顯示緩沖區(qū)；接著判

115、斷 StartEnd這個位變量，是“1”還是“0”，如果是“1”，則開啟定時器T1，否則關(guān)閉定時器T1，為防止關(guān)閉時某一相線圈長期通電，因此，在關(guān)閉定時器T1時，將P1.0~P1.3均置高。至此，主程序的工作即結(jié)束。這里為簡便起見，這里沒有做高位“0”消隱的工作，即如果速度為10轉(zhuǎn)/分，則顯示值“010”，讀者可以自行加入相關(guān)的代碼來處理這一工作。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動工作是在定時器T1的中斷服務(wù)程

116、序中實現(xiàn)的，由前述分析，每次的定時時間到達(dá)以后，需要將P1.0~P1.3依次接通，程度中用了一個變量DjCntr來實現(xiàn)這一功能，在主程序初始化時，該變量被賦予初值 11110111B，進(jìn)入到定時中斷以后，將該變量取出送ACC累加器，并在累加器中進(jìn)行左移，這樣，該數(shù)值就變?yōu)?110 1111，然后將該數(shù)與P1 相“與”，此時，P1.4即輸出低電平，第二次進(jìn)入中斷時，先將該數(shù)取反，成為 0001　0000，然后將該數(shù)與P1相“或”，這樣，P

117、1.4即輸出高電平，關(guān)斷了相應(yīng)的線圈，然后將該數(shù)重新取出，并作左移，即　1110，1111右移成為1101　1111，將該數(shù)與P1相“與”，這樣P1.5即輸出低電平，依次類推，P1.7~P1.4即循環(huán)輸出低電平。當(dāng)這一數(shù)據(jù)變?yōu)?111 1111后，需要作適當(dāng)?shù)母膭?，將?shù)據(jù)重新變回　1111　0111，進(jìn)行第二次循環(huán)，相關(guān)代碼。 </p><p>　　定時時間又是如何確定的呢？這里用的是查表的方法，首先用Excel

118、計算得出在每一種轉(zhuǎn)速下的TH值和TL值，然后，分別放入DjH和DjL表中，在進(jìn)入T1中斷程序之后，將速度值變量Speed送入累加器ACC，然后減去基數(shù)25，使其基數(shù)從 0開始計數(shù)，然后分別查表，送入TH1和TL1，實現(xiàn)重置定時初值的目的。</p><p>　　3.3錐齒輪的選擇和計算</p><p>　　3.3.1齒輪設(shè)計輸入?yún)?shù)</p><p>　　傳遞功率：

119、 P=0.98 kw</p><p>　　齒輪1的轉(zhuǎn)速： n1=1500r/min</p><p>　　齒輪2的轉(zhuǎn)速： n2=800 r/min</p><p>　　傳動比： i=1500/800=1.875</p><p>　　預(yù)定壽命： H=24000 h</p><p>

120、;　　原動機(jī)載荷特性： 均勻平穩(wěn)</p><p>　　工作機(jī)載荷特性： 均勻平穩(wěn)</p><p>　　3.3.2齒輪的材料及熱處理</p><p><b>　　齒面類型：軟齒面</b></p><p>　　熱處理質(zhì)量要求級別： MQ</p><p>　　(1) 材料及熱處理：</p>

121、<p><b>　　齒輪1：</b></p><p>　　齒輪1選擇材料為 45鋼；熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理。硬度范圍為：HB240-270本設(shè)計取硬度為： HB250</p><p><b>　　齒輪2：</b></p><p>　　為了提高齒輪的抗膠合性能，大齒輪和小齒輪應(yīng)選擇不同牌號的鋼來制造,根據(jù)這個原則

122、，齒輪2 選擇的材料為40Cr；熱處理為調(diào)質(zhì)處理。硬度范圍為：HB200-230 所以本設(shè)計選用硬度為：HB215</p><p><b>　　(2) 機(jī)械性能：</b></p><p>　　齒輪1： 查表得：</p><p>　　許用接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力： </p><p>　　許用彎曲強(qiáng)度極限應(yīng)力： </p&g