畢業(yè)論文-拉伸試驗機數控改造設計（送全套CAD圖紙 資料打包）

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下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 .......................................................................................................2第一章 概 述 ........................................................................................31.1 拉伸試驗機的應用 ....................................................................31.2 拉伸試驗機采集系統的特點與要求 ..........................................3第二章 機械總體設計 ...........................................................................52.1.方案選擇 .......................................................................................52.2 結構總體設計 ..............................................................................72.3 參數的確定 ................................................................................82.4 電機的選擇 ................................................................................9第三章 機械部分的設計計算 ..............................................................103.1 絲杠的選擇 ................................................................................103.2 聯軸器的選擇—— 《機電液手冊》 ........................................133.3 減速器的選擇 ...........................................................................163.4 齒輪傳動的設計 .......................................................................173.5 同步帶的設計 ............................................................................22第四章 控制部分硬件設計 ...............................................................264.1 主控制器的 CPU 的選擇 ..........................................................264.2 存儲器擴展電路設計 ................................................................30（2）地址鎖存器 74LS373 ...................................................................30（3）程序存儲器的擴展 .......................................................................304.2.2 MCS-51 單片機應用系統中的地址譯碼 ..................................314.2.3 I/O 口擴展電路設計 ..................................................................31（1）8155 引腳及說明 ..........................................................................31（2）工作方式的設定 ...........................................................................31（3）狀態(tài)查詢 .......................................................................................32（4）定時功能 .......................................................................................32（5）8155 與 8031 的連接方法 ............................................................32（6）8255A 可編程外圍并行接口芯片引腳 .......................................324.3 驅動電路的設計 .........................................................................334.4 傳感器的選擇 ............................................................................334.5 其它輔助電路的設計 ................................................................34第五章 系統控制軟件的設計 .............................................................375.1 系統軟件設計包含內容 .............................................................375.2 軟件的設計說明及程序清單： .................................................37第六章 設計總結 ..................................................................................41參考書目 .................................................................................................42下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘 要本次畢業(yè)設計的題目是拉伸試驗機系統改造。主要任務是在舊的拉伸試驗機的基礎上進行改造，采用數字控制方式，進行拉伸試驗，這樣既減少了工作人員的工作量，又可以更加精確的完成試驗目的。由于材料拉力試驗機應用廣泛，經過調查研究分析現有產品，決定設計和改造方案。在本次設計中，主要是設計拉伸試驗機系統改造，在這個設計中下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763共分兩個部分設計：一部分是機械部分，另一個是控制部分。在機械設計里，主要設計夾具和絲杠以及傳動部分，其主要要求是保證其精度。在控制部分的設計中，用 OMRON 系列 PLC 來控制拉伸實驗機，從而控制絲杠轉角及采集拉力。關鍵詞 拉伸試驗機 精度 絲杠 可編程控制器AbstractThe subject of graduation design is numerical control material pull experiment. That main assignment adopts numerical control quomodo is to alterated and pull experiment in the foundation of traditional pull experiment. It can be reduced the amount of workload of missionary and experimentcal assignment is precision completed. Due to material pull experiment. large-scale apply, electrocircuit alysing existing production by investigation, I draw out design and alterate scheme.In the design , the system of pull experiment alterate by design. there are two part of design :the one part is machine the other is part of design .In the machine design, I main design clamp and sigang. the mostly requirement is keeping its precision. the design on the part of control, Controls the stretch testing aircraft with OMRON series PLC, thus control guide screw corner and gathering pulling force. Keywords material pull experiment precision guideProgrammable controller 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605第一章 概 述下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763為了使我們把學到的知識能夠靈活的運用，安排了此次機械工藝課程設計。目的是通過此次設計，能夠為將來的工作打下一個良好的基礎，我們盡力搞好此次設計。但是，由于水平有限，缺乏實際經驗，時間有限，知識掌握不夠全面，因此此次設計中難免有許多不足之處，望老師見諒。當然本次設計更得到了李任江老師的悉心指導，還有其他老師同學的幫助，才的以順利完成設計，在此對大家表示感謝！由于材料拉力試驗機應用比較廣泛，所以應該大量比較和分析現有產品，綜合后，決定設計和改造方案。目前應用得試驗機工作力在 100KN 以下的多采用機械傳動。100KN 以上的多采用液壓式傳動?，F在本校試驗室有兩臺液壓式萬能試驗機。由于老式液壓材料拉力試驗機的功能和原理都差不多，所以將本校試驗室的材料試驗機作為改造和參考的對象。原機在拉伸（壓縮）材料后能自動畫出金屬試驗數據圖。1.1 拉伸試驗機的應用在各種材料的產品質量檢驗、生產過程質量控制、材料科學研究及教學試驗中，都必須應用試驗機進行力學性能測試。拉伸試驗機在我國的鋼鐵、建材、冶金、化工等行業(yè)被廣泛應用。目前，估計國內已擁有數萬臺國產及進口的各類試驗機，大多數為手工控制、操作，主要用于原材料檢驗、質量監(jiān)督檢驗、質量控制及教學，擔負著材料或產品的常規(guī)力學性能測試。所以，研制一臺適用于設計要求，改造后的機床能自動輸出相應數據。同時也為材料用戶的數據共享提供一種經濟、快捷的途徑和手段，顯得很必要，具有良好的經濟效益和社會效益。1.2 拉伸試驗機采集系統的特點與要求對于本次拉伸試驗機的設計，必須配置電測傳感器，通常有 3 種：①用于測定力值的壓力傳感器或測力傳感器；②用于測定式樣變形的變形傳感器；③用于測定機器橫梁移動量的位移傳感器。本文采集的主要是拉力數據的采集；因此，只使用了拉力傳感器。測試過程中，操作人員可以一邊觀察側一邊用拉力傳感器反映的力值進行數據采集和處理測試結果。通過此次系統改造后的試驗機，相對來說，測量精度明顯提高，并能自動記錄被測試材料的最大拉力、鋼材的屈服點參數等。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763要求如下：①數字顯示試驗里及峰值等，示值精度為 并能方便驗定；②實時記錄曲線；③具有抗拉強度的峰值自動保存功能；④具有屈服強度等參數自動判斷功能；⑤系統適合于長期連續(xù)運行；⑥測試數據及相關數據機內掉電保存，以備查用；⑦可單獨使用，也可與上位聯機使用。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二章 機械總體設計2.1.方案選擇 方案的選擇是為了更好的對拉伸實驗機系統改造和設計，方案的選擇將直接影響到設計的好壞。對此，我提出三種方案進行對比，以致于選出最好的方案，達到最佳的設計結果。2.1.1 方案列舉：方案一：采用齒輪絲杠傳動，電機安裝在底座箱體外面。光 電 譯 碼 器圖 2.1方案二：采用單絲杠傳動，用電機直接驅動。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763應 變 片圖 2.2方案三：采用同步齒形帶傳動，動力源為直流伺服電機，由于它的低速性不好，所以要加減速裝置。 光 電 譯 碼 器拉 力 傳 感 器圖 2.32.1.2 各方案總體分析方案一：優(yōu)點是兩絲杠旋向相反，可消除扭轉力的副作用，但左旋絲杠的加工困難造價較高。又由于減速部分采用多級齒輪傳動，使得成本增加。為了安裝方便放在下邊的旋轉編碼器應改在上邊，除絲杠外又增加了兩個光杠，使得成本增加，所以不合理。方案二：下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763由于電機只帶動一個絲杠，橫梁還需嚴另一個光杠上下移動。這樣增加了扭轉力矩，相應就要增加電機的功率。造成浪費，而且應變片貼在試樣上，操作不方便且試樣斷裂后對應變片可能有損傷，所以不合理。方案三：為了降低成本，克服液壓系統的缺點，更為了提高系統的操作自動化程度，將系統定為電氣控制，且是機械傳動。此方案克服前兩個方案的缺點，且結構簡單，成本低，所以較合理。工作過程及機械原理如下：由電機帶動一級減速器，再經過一級傳動帶帶動兩根絲杠。此處選擇減速器是為了減少設計量。用帶傳動是為了降低成本。保證兩根絲杠同步，傳送帶選用齒形帶。絲杠帶動螺母，落幕固定在橫梁上，從而使橫梁一起運動。橫梁又帶動夾頭。由于上下夾頭間夾著材料試棒，所以一起運動而上夾頭與工件下部不動，因此試棒就被拉斷。在絲杠的頂端裝有光電偏碼器，通過測量絲杠的轉動計算出工件的伸長量，從而使系統達到半閉環(huán)控制，上夾頭端部裝有拉力傳感器，可直接測量作用在工件上的力。2.1.3 確定方案由以上分析，可知方案三為最佳方案。2.1.4 解決問題 雖然反感確定了，但軟，硬件控制尚需選定，編程，各部分的尺寸尚需確定，絲杠部件的連接方式的選擇，材料，型號的選擇。2.2 結構總體設計采用同步齒形帶傳動，動力源為直流伺服電機，要安裝減速器，因為直流伺服電機的低速性不好。利用同步帶傳動，它兼有帶傳動，齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點。平均傳動準確，精度高，且適于低速傳動。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖 2.42.3 參數的確定1 半閉環(huán)系統的執(zhí)行元件：采用直流伺服電機。2 檢測及反饋元件的選擇：半閉環(huán)控制的伺服系統主要采用角位移傳感器。選擇圓形的角位移傳感器，如光電脈沖編碼器，圓感應同步器，旋轉變壓器，碼盤等。根據需要選擇光電脈沖編碼器。3 機械系統與控制系統方案的確定：由執(zhí)行元件通過減速器和滾動絲杠螺母機構，驅動工作臺運動。4 伺服電機動力參數確定：由拉伸試驗機，屬于一般的直流伺服系統，故根據各種直流伺服電機的特性，選擇電磁式直流電機。它具有體積小、重量輕、力能指標高、產品的結構牢固。機構特性和調節(jié)特性的線性度較好的特點。故選擇直流永磁電動機。5 試驗機的參數：最大拉力 ，最大拉伸空間 700mm，金屬試KN50?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763樣加工范圍 ，其精度等級：1 級。m5~?2.4 電機的選擇 （1 ） 初選電機拉伸工件時所需的最大功率V??F絲p= 2W.4106105.26D33?????電絲 P/d??電其中 321?查《機械原理》一書知9.0?聯?548.0?減 96.0?帶?96.0?齒??W...6.2P?電根據《機電一體化系統設計手冊》 初選電機 90SZ52。查表 1-2-33，其數據參數如下：轉矩為： 509.5（10 ） 轉速： 1500r/minmN/3?功率為：80W 電壓為：220V外形為： 長：181 重量為：3.6kg8/90?（2）驗算所選電機的轉矩是否符合要求絲杠轉矩 T0tan()2mDTF????A其中 為 當量摩擦角。取 tan =0.0025, 則? 0"84??330'"6.1.50tan(2584)????= 41.59 /m?< T = 0.5095N/mL2CT4.90.7J0.60583???????電所選電機合理 。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第三章 機械部分的設計計算3.1 絲杠的選擇根據《機電一體化設計基礎》 ，選 nmax=5r/min,nm=2r/min,絲杠的長度 L=1330mm,壽命 =1500h, 傳動精度 = .hL? ?m03.?(1) 求計算載荷 cFKNKmAHc 250.1.??????查表 2-6，取 ；查表 2-7，取 ；查表 2-4，取 D 級21F .H精度；查表 2-8，取 。.A（2）計算額定動載荷341067.????hmCaLnF= 34.52=36690N（3）根據 選擇滾珠絲杠副aC?假設選用 型號，按滾珠絲杠符的額定動載荷 的原則，FaC??查表 2-9，選以下型號規(guī)格： -6308-3 =36776N1CFa考慮各種因素選用 -6308-2.5，由表 2-9 得絲杠副數據：公稱直徑 =60mm，導程 P=10，螺旋角為 ，滾珠直徑0D3520?=5.935mm0d按表 2-1 中尺寸公式計算：滾道半徑 R=0.52 =0.52 5.953=3.096mm0d?偏心距 ????????27.Re=0.07 m084.953.216.3????????下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763絲杠內徑 mm83.5609.284.06201 ????????ReDd（4）穩(wěn)定性的驗算由于絲杠在工作時可能回發(fā)生失穩(wěn)和共振兩種情況，所以下面對其分別進行驗算。第一種情況：失穩(wěn)由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設計時應該驗算其安全系數 S，其值應大于絲杠副傳動結構允許的安全系數[S] 。查表 2-10，采用一端固定，一端游動（F-S） [S]=3, ( 為長度系32??數)， ：臨界轉速系數， 查得 3.927 。 絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載cf ?cf荷稱為臨界載荷 CrF按下式計算：??2lEIacr???其中 E：彈性模量，對于鋼 E=206G aPl: 絲杠工作長度：絲杠危險界面的周慣性矩aI其中 641d??= =5.12083.54??4710m?取 則2??=1.9326791301.56?????????crF N60?安全系數 S 3][7105.2936????SFmcr查表 2-10，[S]=3，既 絲杠時安全的，不會失穩(wěn)。],[S??下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第二種情況：高速長絲杠在工作時可能發(fā)生共振，因此需要驗算其不會發(fā)生共振的最高轉速——臨界轉速 。 要求絲杠的最大轉速 。crncrn?max臨界轉速 （r/min）可按下式計算得：cr??2190ldfnccr??= 24.1305687.???????=9970r/min即 所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。crn?max除以上兩種情況以外，滾珠絲杠副還受 值得限制，通常要求：nD0。i/10740rDn?? min/17mi/3n56 4rr??????所以該絲杠副工作穩(wěn)定。（5）剛度驗算計算最大導程誤差 maxs?6max104??AEFls?= =13.325.24593?通常要求絲杠的導程誤差應小于傳動精度的 ，即：21mms ??50.3.21max ????所以該絲杠的導程誤差滿足要求，所以剛度合格。（6）效率驗算滾珠絲杠副的傳動效率 為：???95.0)48352tan(tan0?????????要求在 90%~95%之間，所以絲杠副合格。下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763（7）驗算壽命測試機械壽命 h 為 15000h額定壽命計算公式如下：3???????FCLa其中： L——額定壽命 610——基本額定動載荷aF——轉向載荷在實際中選用 hLnL150465601????所以 符合要求。（8）驗算自鎖絲杠停轉時，絲杠螺母可能會因受力過大而輕松下落，此時必須考慮自鎖問題。受力簡圖如下：圖 3.1要防止上述現象發(fā)生，產生自鎖，則必須有FQNt??;既： ——螺旋升角； ——摩擦角???由圖可知：tgnt??tgn??即 FQt????能夠產生自鎖。???下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.2 聯軸器的選擇——《機電液手冊》凸緣聯軸器是應用最廣泛的一種固定式剛性聯軸器，它結構簡單，工作可靠，傳遞轉矩大，裝拆方便，可以連接不同直徑的兩軸，采用鉸制孔螺栓對中，這種螺栓聯接是依靠螺栓與螺栓孔壁之間擠壓來傳遞轉矩的，不但減輕了螺栓的預緊力，而且還能提高傳遞轉矩的能力，同時裝拆時不需要沿軸向移動。(1) 聯軸器的選擇計算計算轉矩 CTnwTiPK???5.9其中： ——計算轉矩 KN Cm?K——工作情況系數T——理論轉矩——驅動功率WPn——電機轉速 1500r/mini——減速器公稱傳動比 i=50——公稱轉矩nT查表 19-2 得 K=1.25mNC ??????325019.805.921綜合各種技術要求，選擇 YLD4 型聯軸器，額定轉矩為 40 ，許)(nTmN?用轉速（鋼）為 9500r/min.軸孔直徑 ，軸孔長度 30mm,D=100mm,8?,螺栓 ，質量為 2.47kg,轉動慣量為 0.0093。mD801?83M?(2) 聯軸器的強度校核普通螺栓聯接的受力和強度計算①滿足傳遞轉矩所需的螺栓預緊力 F??nDTFC?14??下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763其中 ——聯軸器的計算轉矩CTD——半聯軸器凸緣的外徑——兩半聯軸器凸緣端面接觸處的直徑1——摩擦系數?n——螺栓數目??NF36.0135104?????②螺栓聯接的強度條件][2.1???d 22/093.814.365mN???其中[ ]螺栓材料的許用應力，對 45 鋼控制的預緊力時，可取[ ]=240N/?,不控制預緊力時可取 ，這里為 45 號鋼控制，2m??2/0mN???2/40N???即 滿足強度條件。2/93.?鉸制孔螺栓聯接的受力和強度計算① 每一螺栓所受的剪切力 SFnDTFCS02?63.042??② 螺栓的剪切力強度條件20 /10.84.36mNdS???③ 螺栓聯接的擠壓強度條件??20 /0079.186.ndFpSp ???????所以滿足強度要求。(1) 鍵的強度校核由于聯軸器利用鍵與電機，減速器相聯接。根據電機軸徑 ，選擇普8?通平鍵相聯接，靠側面?zhèn)鬟f轉矩，對中性良好，結構簡單，裝拆方便，選擇B 型，軸的應力集中小。查《機電液》手冊表 6-4 得鍵的強度校核公式如下：下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763鍵聯接工作面擠壓應力 ??jYpdKlT???2其中 T——傳遞的轉矩d——軸的直徑L——鍵的工作長度K——鍵與輪轂之間的接觸高度數據列表如下：d b h l8 2 2 1214 5 5 20表 3.1查表 6-3 得，聯接鋼，輕微沖擊， ， ??40?p??aMP1?mNT/51.0?d=8mmL=12mm .① 校核 8?由表 6-2 得= 即 dKLTp20??aMP63.10285.????p??所以符合要求。鍵的剪切強度校核aPdblT31.528.02??????aMP931.5???所以鍵的剪切強度符合要求。② 校核 8?ap PdklT45.12020?????apMP80???aMbl73.14.? a1?鍵的剪切強度和擠壓強度均合格。?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763綜合上述計算結果得知，對于 及 兩徑上的鍵，無論是擠壓強度還是剪8?1切強度均符合要求，可按全工作。3.3 減速器的選擇查《機電液》手冊，選擇減速器。計算載荷如下：11fKPAC?4321fPt?T 2 Tt式中 ——螺杠輸入各功率 ——工況系數 查表 20-59，1 AK6.?AK——啟動率系 查表 20-60，得 1f 1?f——小時負載率系數 查表 20-61，得 =0.62 2f——環(huán)境溫度系數 查表 20-62，得 3f 13?f——減速器型號系數 查表 20-63， 得 4 4把查得的數據代入式中，得：WfKPAC 72.16.90811 ??t 54432 ?mNfTAC ?8.0..51t ??391604322根據上述結果查表 20-50，符合要求的減速器為 KWU40-60-ⅡF，傳動比i=50。3.4 齒輪傳動的設計3.4.1 齒輪的幾何尺寸的計算查《機電液》手冊，有關于直齒錐齒輪傳動的幾何尺寸的計算如下：⑴齒數比 u 312?Z下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763⑵大端分度圓直徑401?ed120?ed⑶確定齒數 Z查圖 23.4-3，取 6min1?Z63212????u⑷確定大端模數8.401Zdme查表 24.4-3 得，標準的 ， ，75.1?em02?1*?ande9.3275.1???62⑸分錐角 ?當 時，??09011 43.18arctnarct?uZ0027.9???（6）外錐矩 、齒寬 b、齒寬系數eRR?mde 5.6143.8sin29i01?3.04.8???Rbe?⑺平均分度圓直徑 md??em?5.10?m07.3.0938???d189.2⑻中錐矩、平均模數??mRRme 28.53.015.6?????下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763??49.1305.17.????meR?⑼切、徑向變位系數 、Xt由圖 23.4-4 得， 015.,.121 ?ttt X由表 23.4-6 得，選取 440??⑽齒頂高 、齒根高ahf????03.1475.172.221 ??????Xmeae由表 23.4-2 的?Chf?? 2.075.18.????C???.24.0.175.1221???????Xeff⑾齒頂圓直徑 、頂隙 Cad39.0.?mCmhdaeaaea 15.67.cos.125.cos2 94384802211 ???????⑿大端分度圓厚 S、大端分度圓弦齒厚 S??????111tnteXm??= 3.05.2ta4.02.375. ???????.31.12 ???Se???????26ed2.5.162.613.9.83.222 2211 ??????????????????eedSS下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763⒀大端分度圓弦齒高 、當量齒數?ahVZeadS4cos2????03.15.47cos2.03.14cos.29.8.7.22 02121 ????????eaeadSh?20817.cos634.cos2211 ????ZVV⒁端面重合度 ??v????? ????tanttant21221 ???vVvVZZ式中 00111 17.34.13cosrcs2cosarcs ??????XhaVv?8.26.208arr 0222 ???ZaVv?所以 ????? ?000 tan7.ttn17.3ta1?????v=1.633.4.2 校核鍵的強度錐齒輪聯接的鍵的強度計算如下：dKlTp20??= 6.258.13095???appMP46.2??dblT0??下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763= 58.34206548.91.02????aMP58.34????鍵的剪切強度和擠壓強度均滿足要求，可以安全工作。?3.4.3 錐齒輪傳動的校核計算⒈ 齒面接觸疲勞強度的校核根據《機電液》手冊，查得：???? ?? HTZHmtHRAh ubdFPK?????185.021式中：① ：使用系數 查表 10-22 得 =1.6A AK：動載荷系數 查表得：v0193.,4.321?KsmdnVm /06.65846????NTFit 9.2.30901?03.13106...254849.3 2???????????VK②齒向載荷分布系數 ?H為支承情況系數，查表 12-15 得：beH?5.1?be875.12.???K?③ 齒間載荷分配系數 ?H查表 12-16 得， ?F④ 節(jié)點區(qū)域系數 查圖 ， 得 =2.8HZHZ⑤ 彈性系數 查表 10-25 得， =189.8⑥ 接觸疲勞強度計算的重合度和螺旋角系數 ??89.036.14?????vZ.????下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763⑦ 錐齒輪系數 、許用接觸應力KZ??H取 =1WXLvRNHSminl???= 9851.03.1?? 89.23618.019.23.485.27 ???????H????所以齒輪的許用接觸應力滿足要求，可以安全使用。⒉ 齒輪的彎曲疲勞強度的校核彎曲疲勞強度的計算公式如下：FPFStFVAF YbK???????????85.0式中： ① 13.?1??59.2t②復合齒型系數 FS所以查表 12-10 得21VZ?208V45.?FSY5.4?FSY③彎曲強度計算的重合度與螺旋角系數 ??Y查圖得： 87.1??④ 許用彎曲應力 FP?XRrdTSNEFPYmin?式中： ——齒輪材料的彎曲疲勞強度基本值 查圖得 =630FE?——壽命系數NY——相對齒根圓角敏感系數 見表 10-27SrdT——尺寸系數 見表 10-27X——齒根彎曲強度的最小安全系數 =0.85minF minFS下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763把系數代入公式中：56.94.87.149.185.023????F?.6?PF??齒輪的彎曲疲勞強度滿足需求。3.5 同步帶的設計1. 有關數據的計算：⑴ 功率：KWPKAC 069.1548.098???——傳動工況系數 查表取 AP——帶傳動的功率⑵ 選擇帶型：根據 和 A，查圖 8-18，選用 H 型，Cmb03.712??⑶選擇小齒輪齒數 Z根據 的原則，查表 8-37， 取in1?14min?Z91Z⑷小帶輪節(jié)徑 、大帶輪節(jié)徑d2dPZb8.7614.391?????mdb.5.2?⑸大帶輪齒數 Z38192??i（6）帶速 V：smnd/04.61?⑺初定中心距 0a按要求取 58?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763⑻選用帶長及齒數??02121042addaLp????= ??m150687.3.7.538.652???按表 8-33 選用 代號 600 。 帶上齒數 120。mLP124?⑼小帶輪嚙合齒數 nZ16586.7.326201 ???????????????adn= 7.min??Z⑽基本額定功率??1020vFP?式中： 同步帶的基準寬度查表 8-38 得， NFP85.210?，mkg/48.?bs2.760???KWP084..104.852????⑾帶寬 、作用于軸上的力s RFmPKbZCSs 9.6084.12.764.14.00 ???按表 8-34，選取標準帶寬 。代號 H200bs5NVFCR 7204.9??2.張緊力的控制適當的張緊力是保證傳動正常工作的重要因素。張緊力不足，帶將在帶輪上打滑，使帶急劇磨損，張緊力過大，則會使帶的壽命降低，軸和軸承上的作用力增大。張緊力通常是通過在帶與帶輪兩切點 A、B 中點處加重垂直于帶邊載荷 G，使其產生規(guī)定的撓度 f 來控制。計算撓度的公式如下：使切邊中點產生撓度： 下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763106.lf?????mdal 1.5844.76.15386422212 ????mf3.90586.1???從而可知載荷為：YLlFGP???160式中： ——同步帶合適的張緊力0——切邊長度l——帶節(jié)線長PLY——修正系數查表 8-49，得：代入公式：,43,1680??FNG165.?????????綜合以上分析計算，為了達到張緊的目的，本設計采用張緊輪的裝置。張緊輪一般應改放在松邊的內側，使帶只受單向彎曲。同時張緊輪還應盡量靠近大帶輪，以免影響帶在小輪上的包角。張緊輪的輪槽尺寸與帶輪的相同，且直徑應小于帶輪的直徑。故選擇張緊輪的直徑為 。m6?下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第四章 控制部分硬件設計構成微機控制部分的硬件電路概括起來由以下四個部分組成：（1）主控制器——即中央處理單元 CPU，采用 系列的單片機51?MC（2）總線——包括數據總線（DB） 、地址總線（ AB）和控制總線（CB）（3）存儲器——包括可編成存儲器 EPROM 和隨機讀寫數據存儲器 RAM（4） 接口電路及伺服電機電路、檢測電路等外圍接口電路。OI其中 CPU 是整個電路的核心，其控制其它各部分協調工作的“大腦” ，存儲器則用于存放系統軟件（即有相應的程序）以及運行過程中的各種數據，接口是系統與外界進行信息交換的橋梁，三總線則是 CPU 與存儲器、接口I以及其它各種轉換電路的紐帶，是 CPU 與各部分電路進行信息交換和通訊的必由之路，本設計的控制部分系統硬件圖如下：下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763控制對象伺服電機外設鍵盤、顯示器、打印機存儲器EPROM（2764 ）RAM（6264）中央處理器 CPU（8031）輸入/輸出I/O 接口（8155、8255）信號變換YD-15CD-5401AD-574圖 4.14.1 主控制器的 CPU 的選擇在微機應用系統中，CPU 的選擇應該考慮以下要素：時鐘頻率和字長（控制數據處理的速度）可擴展存儲器（RAM/ROM）的容量、指令系統功能是否很強（即編程的靈活性） 、I/O 擴展的功能（即對外部控制的能力） 、開發(fā)手段（包括支持開發(fā)的軟件的硬件電路） 。除此之外，還應根據系統應用場合控制對象以及各種參數的要求來選擇 CPU。目前，在我過的數據系統中，常用的芯片有下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397638086、8088、80386、8098、8096 等 16 位機的 CPU，也有 8080、Z80 、MCS-48、MCS-51 系列的 8 位機的 CPU，但是應用最多的還是 Intel 公司的 MCS-51系列單片機作為主控制器。MCS-51 系列單片機主要有三種型號的產品 8031、8051、8751。該系列產品是集中 CPU I/O 端口及部分 RAM 等為一體的功能性很強的控制器，它的主要特點是集成度高可靠性好、運算速度快，另外，該系列產品只需增加少量外圍器件就可以構成一個完整的微機控制系統，并且開發(fā)手段齊全，指令系統功能強，編程靈活性大，硬件資料也很豐富，是較為理想的主選控制器芯片。目前，工業(yè)控制中應用最多的是 8031 單片機，下面介紹一下 8031 單片機的基本性能及使用方法。（1） 單片機的基本性能① 具有一個 8 位微處理器（CPU）② 片內具有時鐘發(fā)生器（6MHZ 或 12MHZ）執(zhí)行指令時間為 2 或 1s?③ 128 字節(jié)數據存儲器（RAM） 、4K/8K 字節(jié)程序存儲器（ ROM/EPROM）④ 具有 21 個特殊功能寄存器⑤ 具有 2 個 16 位可編程定時/計數器⑥ 32 跟 I/O 線，4 個 I/O 端口⑦ 5 個中斷源，可編程為 2 個優(yōu)先級⑧ 一個全雙工的可運行于同步/異步方式的串行口⑨ 具有位尋址功能，位尋址空間 00H~FFH，適用邏輯運算⑩它使用單一的+5V 電源，在主振頻率為 6MHZ 時機器同期為 2 ， s?有四組工作寄存器，每組有 8 個 8 位的工作寄存器，根?？稍O置于單片機數據存儲器的任何處，堆棧深度最多可達 120/248 個單元。（2） MCS-51 系列單片機的引腳及功能MCS-51 單片機是一個具有 40 根引腳的雙列直插式（CPU）器件，這 40 只引腳大致分為電源（ 、 、 、 ）時鐘（XTA 、XTA ）I/O 口（cusdpu1l2l~ ）地址總線和控制總線（ALE 、RST 、PROG、 ）等六大部分它們的功能0p3簡述如下：1）電源線： （20） ，電源地線s（40）芯片主電源（+5V）cu2）時鐘： XTA （18）：震蕩器反向放大器輸入端，HMOS 芯片使用外1l部震蕩器時，此端必須接地。XTA （19）：震蕩器反向放大器輸出和內部時鐘發(fā)生器的輸2l入端，HMOS 芯片使用外部震蕩器時，此端用于輸入外部震蕩信號。3）控制總線下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763ALE/PROG（30）：地址鎖存有效信號，其主要作用是提供一個適當的定時信號，在它的下降適用于外部程序存儲器或外部數據存儲器的底 8 位地址鎖存。使 分時作用為地址總線（低 8 位）和數據總線。此信號在每0p個機器周期出現 2 次，只是訪問外部數據存儲器期間才會輸出 ALZ，在任何可使用外部數據在存儲器的系統中，ALE 以 1/6 震蕩頻率的固定速率輸出，用作外部時鐘定時，當 8751 片內編程時，此端輸入編程脈沖信號（PROG） 。RST/ （ 9）：復為輸入信號。震蕩器工作時，該引腳上兩個機器周PDU期的高電平，可實現復為操作。在掉電情況下，后備電源加到此腳，將只給片內 RAM 供電。EA/ （31）：該訪問外部程序存儲器控制信號輸入端，當 EA 為低Du電平時，CPU 僅執(zhí)行外部存儲器的程序。4）I/O 線：（32~39 ）：單片機的雙向數據總線和低 8 位地址總線分時操作，0p先用作地址總線，在 ALE 信號的下降沿，地址鎖存，然后用作為數據總線，也可用作雙向輸入/輸出口，它能吸入/方出 8 個 TTL 負載（作總線工作時）（1~8）： 8 位準雙向輸入/輸出口。在編程校驗期間，用于傳輸低 81p位地址，它能吸入/放出 4 個 TTL 負載（21~28 ）：8 位準雙向輸入/輸出口，在訪問外部存儲器時，用作2高 8 位地址總線，它能吸入/放出 4 個 LSTTL 負載。（10~17 ）：8 位準雙向輸入/輸出口， 口的每一根線還有另一種3p 3p功能。： 串行輸入口DRx?0.3： 串行輸出口TX1.：外部中斷 0 輸入口2.3NIp：外部中斷 1 輸入口1.：定時/計數器 0 外部事件脈沖輸入端04.3?：定時/計數器 1 外部事件脈沖輸入端15.T：外部數據存儲器寫脈沖RWp6.3：外部數據存儲器讀脈沖D7.MCS—51 系列單片機引腳分配，邏輯符號圖詳見附圖 6（3） 特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR）是用于對片內各功能模塊進行管理、控制、監(jiān)下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個特殊功能的 EPROM，位于片內數據存儲器上，其地址為 80H~FFH 的區(qū)域。其名稱及功能如下：：累加器，其指令記符為 ACAB： 寄存器，主要用于乘法和除法操作對于其它指令，也可用作寄存器：堆棧指令寄存器，能位于片內 RAM 的 128 字節(jié)的任何單元FSDPTR：數據指令寄存器， 16 位，分別由高位字節(jié)（DPH ）和低位字節(jié)（DHL ）組成。其功能是存放 16 位地址。PSW：程序狀態(tài)寄存器，內放標志寄存器置位成清零，表示操作結果的某些特殊，其功能及分配情況如附圖另外，還有一些特殊功能寄存器。（4） 存儲器結構單片機的存儲器包括程序存儲器（EPROM、ROM）和數據存儲器（RAM） 。兩種存儲器的尋址空間是分開的，對于 MCS-51 系列，實際上存在3 個獨立空間，如圖 7 所示，程序存儲器用于存放程序 8051 片內有4KROM，8751 片內有 4KEPROM。8031 片內原程序存儲器，片外程序存儲器可根據需要任意選擇，但片內片外總的容量和起來不超過 64KB。它們在同一個邏輯空間中，地址從 0000H~FFFFH。內部數據存儲器的地址從 00H~7FH，其中內部數據 RAM 為0~127（00H~07H） ，特殊功能寄存器為 128~255（ 80H~1FH） ，256 個字節(jié)中00H~1FH 為四個工作寄存器區(qū)，00H~07H 為 0 區(qū)， 08H~0FH 為 1 區(qū)，10H~17H 為 2 區(qū)，18H~1FH 為 3 區(qū)。改變標志寄存器 PSW 中的 、 就可0sP1S以確定工作寄存器區(qū)。從 20H~2FH 是“為尋址”空間，從 30H~7FH 是只能夠接字節(jié)尋址的數據緩沖區(qū)，單片機的外部數據存儲器最大可以擴展到 64K，地址從 0000H~FFFFH，用以存儲數據。（5） 定時器，計數器MCS-51 系列單片機提供兩個 16 位寄存器， 、 用作定時器或事件計數器，0T1需要由特殊功能寄存器 TCON 中的控制來選擇 、 功能為定時還是計數。（6） 中斷系統MCS-51 系列單片機提供了 5 個中斷源，兩個位 、 ，輸入外部中0NI1T斷請求低電平有效。兩個為片內定時/計數器。由 和 溢出中斷請求 和10IF；一個為片內串行口中斷請求，這些中斷請求源的引腳都為 口的第二功1IF 3p能。對于每個中斷可編程序為高優(yōu)先級和低優(yōu)先級中斷，并能實現二級中斷嵌套，各中斷源所對立中斷服務程序的入口地址和優(yōu)先級如下：中斷源： 串行口中斷0INT1IT下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763入口地址：0003H 000BH 0013H 001BH 0023H優(yōu)先級： 0 1 2 3 48031 響應中斷后，即從以上入口地址開始執(zhí)行中斷服務程序，直至遇到一條返回指令為止。（7） 時序由于在單片機中程序存儲器與數據存儲器嚴格分開，因此，程序存儲器的操作時序中分兩種情況：即不執(zhí)行 MOVX 指令和執(zhí)行 MOVX 指令。4.2 存儲器擴展電路設計4.2.1 程序存儲器擴展：單片機應用系統中擴展用的程序存儲芯片大多數采用 EPROM 芯片中。在選擇時，要考慮 CPU 與 EPROM 時序的匹配，即 8031 所能讀取的時間必須大于 EPROM 所需要的讀取時間。此外，還需要考慮最大讀取速度，工作溫度及存儲器的容易。在滿足容量要求時，盡量選擇大容量芯片，以減少芯片數量，使系統簡化，若 CPU 選擇為 8051、8751 而程序容量又小于 4K 的情況下，可不擴展程序存儲器。（1）2764ZPROM 芯片介紹2764 芯片是雙列直插式 28 腳芯片，如圖 8 所示，共有 13 根地址線，8 根數據線 ，其余為控制線，定義線分別是：120~A70~D——片選信號端 ——取指允許CEOE——編程控制端 ——編程電壓端PGMPV——+5V 電源 ——地電平cVsNC——空腳、不接ALPi AnPOEC圖 8， 2764 管腳分配圖 圖 9、2764 程序存儲器擴展電路框圖（2）地址鎖存器 74LS373單片機規(guī)定 口提供低 8 位地址線，同時又用作數據線，所以為分時輸0P出低 8 位地址和數據的通道口。為了把地址信號分離出來保存以提供低 8 位地址信息，一般采用 74LS373 作為地址鎖存器。單由 CPU 發(fā)出地址允許鎖存器中，74LS373 是第三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，用作地址鎖存器時，應使其使能端 E 為低電平，輸入端 G 與 8031 的 ALE 連接。當 G=1 時，74LS373 的輸出端 與輸入端的 相同，當 G 高電平返回低電平時，將輸入的70~Q70~D數據鎖存入 中。（3）程序存儲器的擴