回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　緒論</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生能在傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代和新的機(jī)電一體化產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)領(lǐng)域掌握必要的實(shí)驗(yàn)技能，目的在于培養(yǎng)學(xué)員對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力，另外還包括：</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，理解機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。</p><p&

2、gt;　　掌握元部件的正確選擇方法和特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法。</p><p>　　機(jī)電一體化系統(tǒng)的硬件一般由機(jī)械主體部分、傳感器、信息處理、計(jì)算機(jī)及電路部分和執(zhí)行元件等構(gòu)成，其設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法基本上可歸納為以下幾個(gè)方面：</p><p>　　采用微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制 主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用、接口電路、軟件編制。</p><

3、p>　　選用驅(qū)動(dòng)控制電路，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制 主要考慮電動(dòng)機(jī)的選擇及驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算及控制電動(dòng)機(jī)電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　精密執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 主要考慮數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)問(wèn)題。要弄清機(jī)構(gòu)或機(jī)械執(zhí)行的主要功能（如傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力、位置控制、微調(diào)、精密定位或高速運(yùn)轉(zhuǎn)等），進(jìn)行力（力矩）、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、慣性（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）、加（減）速控制和誤差計(jì)算。提出裝配圖和零件加工圖。提出電動(dòng)機(jī)和計(jì)算機(jī)控制要求。<

4、;/p><p>　　采用傳感器進(jìn)行反饋控制或作為測(cè)量敏感部位。</p><p>　　學(xué)會(huì)使用手冊(cè)和圖表資料。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，學(xué)員應(yīng)具有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力，初步建立了正確的設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等資料，培養(yǎng)了分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　第二章

5、 回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置總體方案分析</p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置是一種測(cè)量回轉(zhuǎn)體外形輪廓的機(jī)電一體化系統(tǒng)，其基本工作原理利用檢測(cè)光幕傳感器檢測(cè)位于其中的回轉(zhuǎn)體。回轉(zhuǎn)體一般是柱形工件，由卡盤(pán)夾緊并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)減速器使其旋轉(zhuǎn)，對(duì)于較長(zhǎng)的工件，還要求有尾架，并在尾架上安裝頂尖，支頂較長(zhǎng)的工件。檢測(cè)光幕傳感器在回轉(zhuǎn)軸方向（Z向）可以來(lái)回移動(dòng)，能對(duì)回轉(zhuǎn)體每個(gè)截面的輪廓進(jìn)行測(cè)量。</p><p&g

6、t;　　此次任務(wù)給定的參數(shù)如下：</p><p>　　行程范圍Z向350mmC向可正反轉(zhuǎn)連續(xù)回轉(zhuǎn)</p><p>　　運(yùn)動(dòng)分辨率Z向由于0.01mmC向優(yōu)于0.1°</p><p>　　Z向最大移動(dòng)速度2200mm/min</p><p>　　C向最大選擇速度130r/

7、min</p><p>　　被檢測(cè)工件最大尺寸（材料為鋼）φ50mm×350mm</p><p>　　外形尺寸（參考）700mm×400mm×320mm</p><p>　　2.1回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置總體方案確定</p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置總體方案的確定包括系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定、伺服系統(tǒng)

8、的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的選擇等。</p><p><b>　　系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式的確定</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制方式、點(diǎn)位/直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置要求快速定位，保證定位精度，因此選擇點(diǎn)位控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、伺服系統(tǒng)的選擇</b>

9、</p><p>　　伺服系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、容易掌握、調(diào)試和維修比較方便，因此在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。半閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)造價(jià)高、結(jié)構(gòu)和調(diào)試較復(fù)雜，適用于精度要求較高的場(chǎng)合。</p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置由于速度不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用

10、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)方式的確定</p><p>　　任務(wù)給定Z向分辨率為0.01mm/脈沖，為實(shí)現(xiàn)所要求的分辨率，決定采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速機(jī)構(gòu)再傳動(dòng)絲杠帶動(dòng)檢測(cè)光幕傳感器在Z向移動(dòng)。為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。C向分辨率為0.1°，為實(shí)現(xiàn)所要求的分辨率，同樣決定采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速機(jī)構(gòu)

11、帶動(dòng)卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　為提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)也要采用消除齒側(cè)間隙的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　4、計(jì)算機(jī)的選擇</b></p><p>　　根據(jù)任務(wù)要求，決定采用8位微機(jī)。由于MCS—51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，決定

12、采用MCS—51系列的8031單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)由微機(jī)部分、鍵盤(pán)及顯示器、I/O接口及光隔離電路、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大電路等組成。系統(tǒng)控制命令通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現(xiàn)，顯示器采用數(shù)碼管顯示加工數(shù)據(jù)及機(jī)床狀態(tài)等信息。</p><p><b>　　2.2總體方案框圖</b></p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案說(shuō)

13、明</p><p>　　分析回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置的功能可知，它應(yīng)該具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，即</p><p>　　旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器帶動(dòng)工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的單元；</p><p>　　旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器再通過(guò)旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)變換裝置帶動(dòng)測(cè)量光幕傳感器的做直線運(yùn)動(dòng)的單元。</p><p>　　每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元都由不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，

14、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元由電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元由電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)變換裝置構(gòu)成。圍繞這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行初步確定，然后在進(jìn)行細(xì)化計(jì)算。</p><p><b>　　3.1電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　在第一章總體方案設(shè)計(jì)中已經(jīng)選擇了步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。下面就選擇步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)做一些必要的說(shuō)明。</p><

15、;p>　　電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷電動(dòng)機(jī)等幾大類(lèi)，每一大類(lèi)又可以分許多不同的小類(lèi)，其具體分類(lèi)見(jiàn)表3-1。</p><p>　　表3-1 電動(dòng)機(jī)分類(lèi)</p><p>　　選用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件的突出的特點(diǎn)是精度高，易于在閉環(huán)系統(tǒng)中獲得很高的連續(xù)路徑驅(qū)動(dòng)。不同類(lèi)型的電機(jī)有不同的應(yīng)用場(chǎng)合，一般要從控制性、功率大小、轉(zhuǎn)速、精度以及性?xún)r(jià)比等方面選擇。</p&g

16、t;<p>　　一般，對(duì)于要求不高的開(kāi)環(huán)固定轉(zhuǎn)速場(chǎng)合應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、廉價(jià)的交流異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　對(duì)于需要連續(xù)控制且精度要求較高的場(chǎng)合，目前較成熟的選用直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)具有扭矩慣量比大的特點(diǎn)，可直接帶動(dòng)負(fù)載，簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免了傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)精度等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速成為了一種理想的選擇。對(duì)于要求壽命長(zhǎng)，嚴(yán)禁火花

17、，同時(shí)控制精度要求高的特殊場(chǎng)合，通?？紤]無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　對(duì)于數(shù)字控制、精度增量控制且振動(dòng)要求不高的場(chǎng)合，常采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)在開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、軋鋼機(jī)等控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置由于速度、精度等要求都不是很高，因而采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。</p><p><b>　　3.2

18、減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　齒輪系及蝸桿副是一種發(fā)展歷史悠久、現(xiàn)在仍然廣泛使用的一種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它工作可靠、傳動(dòng)比恒定、結(jié)構(gòu)成熟，但制造復(fù)雜。齒輪系及蝸桿副可按表3-2分類(lèi)。</p><p>　　表3-2 齒輪系及蝸桿副分類(lèi)</p><p>　　根據(jù)傳動(dòng)軸的特點(diǎn)，可選用不同的齒輪系及蝸桿副做減速機(jī)構(gòu)。用于平行軸之間的傳遞運(yùn)動(dòng)的正齒輪易于設(shè)計(jì)制

19、造、成本低，使用最為廣泛。斜齒輪可用于高速、重載、要求噪聲低的場(chǎng)合，但斜齒輪存在較大的軸向推力；人字齒輪則由于左右推力平衡而不產(chǎn)生軸向推力，其中一個(gè)齒輪的安裝應(yīng)有一定的軸向間隙以便安裝。相交軸傳動(dòng)中直齒錐齒輪為線接觸，傳動(dòng)效率較高。交錯(cuò)軸斜齒輪有滑動(dòng)作用，傳動(dòng)效率低，同時(shí)為點(diǎn)接觸，只能承受較輕負(fù)載。行星齒輪尺寸小，重量輕、效率高且能傳遞較大的功率，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　蝸桿副為線接觸，可傳遞較大的功率

20、、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、可自鎖，但傳動(dòng)效率低。</p><p>　　諧波齒輪具有傳動(dòng)比大、速比范圍寬、傳動(dòng)效率高、重疊系數(shù)大、嚙合好、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕、精度高、承載能力大、功率范圍寬、間隙易于消除，可通過(guò)密封壁傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在高技術(shù)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　對(duì)比上述各種齒輪系及蝸桿副的傳動(dòng)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置選用圓柱直齒輪傳動(dòng)作為減速機(jī)構(gòu)

21、。</p><p>　　3.3旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)裝置</p><p>　　能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。</p><p>　　螺旋傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分為普通螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾珠絲杠螺母副等。普通螺旋傳動(dòng)廣泛的用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，但由于螺母和螺桿之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦，在磨損和精度等方面不能滿(mǎn)足一些高精度機(jī)電一體化系統(tǒng)的要求，滾珠絲杠

22、螺母副則是為了克服普通螺旋傳動(dòng)的缺點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它用滾動(dòng)摩擦螺旋取代了滑動(dòng)摩擦螺旋，具有磨損小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、精度高、溫升低等優(yōu)點(diǎn)。它具有的運(yùn)動(dòng)摩擦小、便于消除傳動(dòng)間隙等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)性能的改善。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置主要以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，要求有較高的傳動(dòng)精度并結(jié)構(gòu)緊湊，因此選用滾珠絲杠螺母副來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。</p><

23、;p><b>　　3.4導(dǎo)軌</b></p><p>　　導(dǎo)軌用于引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件的走向。它對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的影響通常是由摩擦特性決定的，主要影響定位精度和低速均勻性。</p><p>　　導(dǎo)軌主要分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻尼系數(shù)大，剛度大；但易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象，易磨損。滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)不大于滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/10，因此不存在

24、低速爬行現(xiàn)象，可采用較小功率的電動(dòng)機(jī)，但剛度小，阻尼系數(shù)小，可能引起振蕩。液體靜壓導(dǎo)軌無(wú)磨損，無(wú)靜摩擦，無(wú)低速爬行現(xiàn)象，阻尼系數(shù)大，但設(shè)計(jì)、制造、使用均較復(fù)雜。氣浮導(dǎo)軌無(wú)磨損，無(wú)靜摩擦，無(wú)低速爬行現(xiàn)象，無(wú)需回氣導(dǎo)管，不產(chǎn)生污染，但剛度小，阻尼系數(shù)小，容易引起振蕩。</p><p>　　由于滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置決定采用滾動(dòng)導(dǎo)軌。由于采用了齒輪減速結(jié)構(gòu)，從而可以克服滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)阻尼系數(shù)小，容易

25、產(chǎn)生振蕩的缺點(diǎn)。</p><p>　　3.5軸承及支承方式</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置決定采用滾動(dòng)軸承作為軸的支承。對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元，只有齒輪減速箱用到滾動(dòng)軸承，由于沒(méi)有軸向載荷，因此選用深溝球軸承作為齒輪的徑向支承。對(duì)于旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元，其齒輪減速箱和滾珠絲杠都要采用滾動(dòng)軸承支承，齒輪減速箱中的齒輪采用深溝球軸承來(lái)支承，滾珠絲杠則由于有軸向載荷，因此要對(duì)絲杠的徑向

26、和軸向都進(jìn)行支承。支承方式選擇兩端固定的支承方式，每一端選擇一個(gè)深溝球軸承和一個(gè)推力球軸承組合進(jìn)行支承。</p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　4.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置共有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，一個(gè)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元，一個(gè)是旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元，組成這個(gè)兩個(gè)單元的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不盡相同，因此計(jì)算的思路和步驟

27、也不盡相同。下面就每一個(gè)運(yùn)動(dòng)單元分別進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　4.1.1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、齒輪減速箱和夾具組成，夾具采用三角自定心卡盤(pán)。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算步驟大體可分為以下幾步：</p><p>　　根據(jù)給定的旋轉(zhuǎn)精度，初步確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角；</p><p&g

28、t;　　根據(jù)旋轉(zhuǎn)精度和步距角，確定齒輪減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比以及齒輪的參數(shù)；</p><p>　　計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩，選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)。</p><p>　　初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角b</p><p>　　對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)施加一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度就叫步距角。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與脈沖頻率成正比。</p>&

29、lt;p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角越小，它所能達(dá)到的位置精度越高。此次要求的旋轉(zhuǎn)精度是0.1度，為不使傳動(dòng)比過(guò)大，齒輪級(jí)數(shù)過(guò)多，因此決定初步選則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角為0.36°。如果選擇的步距角不合適，則重新再選擇。</p><p><b>　　計(jì)算傳動(dòng)比i</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)精度p為0.1°，步距角b為0.36°，則旋轉(zhuǎn)運(yùn)

30、動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i</p><p>　　確定傳動(dòng)比i后，接下來(lái)確定齒輪傳動(dòng)的級(jí)數(shù)及各齒輪的參數(shù)。</p><p>　　一般，隨著齒輪傳動(dòng)的級(jí)數(shù)的增加，齒輪傳動(dòng)的總慣量減少，但傳動(dòng)效率要降低，齒隙和摩擦的來(lái)源也會(huì)有隨之增加。因此應(yīng)在傳動(dòng)級(jí)數(shù)和傳動(dòng)比的分配上綜合權(quán)衡。一般，當(dāng)傳動(dòng)比1≤i＜2時(shí)，選用一級(jí)傳動(dòng)；2≤i<4時(shí)選用二級(jí)傳動(dòng)，此次的傳動(dòng)比為3.6，因此決定選用兩級(jí)傳動(dòng)。設(shè)第一級(jí)

31、傳動(dòng)比為i1=Z2/Z1，第二級(jí)傳動(dòng)比為i2=Z4/Z3，根據(jù)齒輪系最佳速比分配近似條件</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p>　　由于齒輪直徑不能太大，故齒數(shù)不能完全根據(jù)最佳傳動(dòng)比來(lái)選擇。為便于選擇齒輪齒數(shù)，將各級(jí)傳動(dòng)比稍作修改為</p><p>　　選擇Z1=20，根據(jù)i1=Z2/Z1可計(jì)算出Z2=36；取整得Z3=2

32、0，則Z4=40。由于傳遞的功率不大，取齒輪的模數(shù)m=2。采用雙層齒輪法消除齒輪間隙。齒輪有關(guān)參數(shù)參照表4-1。</p><p>　　表4-1傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)</p><p><b>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)被檢測(cè)工件

33、最大尺寸（材料為鋼）為φ50mm×350mm，確定三角自定心卡盤(pán)的最大外徑為100mm，其厚度為40mm，過(guò)渡件的外徑也為100mm，厚度為10mm，其材質(zhì)均為鋼。</p><p>　　對(duì)于鋼質(zhì)圓柱體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　其中，D——圓柱體直徑（cm）；</p><p>　　L——圓柱體長(zhǎng)度（cm）。</p><p>　

34、　負(fù)載各部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下:</p><p>　　其中，J1、J2、J3——齒輪Z1、Z2、Z3及其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　J4——齒輪Z4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　J工——工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　J夾——夾具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg

35、83;cm2）。</p><p>　　負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg·cm2）為</p><p>　　(2)估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩</p><p>　　在此次回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)中，負(fù)載的加速度轉(zhuǎn)矩占起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比例較大，因此根據(jù)負(fù)載的加速度轉(zhuǎn)矩乘以一定的安全系數(shù)來(lái)估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然后初步選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)。</

36、p><p>　　設(shè)電機(jī)起動(dòng)加速到最大轉(zhuǎn)速的起動(dòng)加速時(shí)間ta=0.03s，則最大負(fù)載加速度轉(zhuǎn)矩Tlmax（N·cm）</p><p>　　式中， J——負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　ε——電機(jī)最大角加速度（rad/s2)；</p><p>　　nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）；&

37、lt;/p><p>　　nlmax——工件最大轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p><b>　　i——傳動(dòng)比。</b></p><p>　　進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N·cm）由式子</p><p>　　進(jìn)行估算。其中k為安全系數(shù)，由于在計(jì)算起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)沒(méi)有加入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，因此根據(jù)慣量匹配，選取k=1.3~1.5，這

38、是比較合理的。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p>　　（3）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax</p><p>　　最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所能承受的最大靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系見(jiàn)表4-2。最大靜轉(zhuǎn)矩與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式有關(guān)，可根據(jù)它在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p&

39、gt;　　表4-2步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系</p><p>　　取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式為五相10拍，則最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax</p><p>　?。?）計(jì)算最高起動(dòng)頻率fk</p><p>　　式中， nlmax——工件最大轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　p——旋轉(zhuǎn)精度（°/步）。</p><p

40、>　?。?）初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中查出90BF006的最大靜轉(zhuǎn)矩為215.6N·cm大于五相10拍時(shí)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax=170.962N·cm，因此決定選用90BF006步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。但從表中看出，90BF006步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高空載起動(dòng)頻率為2400Hz,，不能滿(mǎn)足fk（7800Hz）的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可

41、以采用軟件升降速程序來(lái)解決。</p><p><b>　　校核轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　90BF006的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=1.8N·cm，因此傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg·cm2）為</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N·cm）</p><p>　　最大靜轉(zhuǎn)

42、矩Tjmax</p><p>　　它小于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)90BF006的最大靜轉(zhuǎn)矩為215.6N·cm，且有較大的的余量，因此該步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是合適的。</p><p>　　4.1.2旋轉(zhuǎn)—直線運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　移動(dòng)部件尺寸及重量估算</p><p>　　根據(jù)采用的光幕傳感器LS-7070的外形尺寸，確定承載光幕傳

43、感器的連接臺(tái)的尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為300×108×87，材質(zhì)為鋼，計(jì)算其重量為</p><p>　　光幕傳感器LS-7070的重量約為20N，因此移動(dòng)部件的總重量G=(220+20)N=240N。</p><p><b>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌的確定</b></p><p><b>　?。?）滾動(dòng)導(dǎo)軌形式

44、</b></p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌形式選擇雙V型滾珠鋼制淬火導(dǎo)軌。</p><p><b>　?。?）導(dǎo)軌長(zhǎng)度</b></p><p>　　根據(jù)350mm的行程范圍及連接臺(tái)的尺寸，確定：</p><p>　　動(dòng)導(dǎo)軌長(zhǎng)度lB=100mm</p><p>　　動(dòng)導(dǎo)軌行程

45、l=350mm</p><p>　　支承導(dǎo)軌長(zhǎng)度L=lB＋l=450mm</p><p>　　保持架長(zhǎng)度lG=lB＋l/2=275mm</p><p>　　滾動(dòng)體尺寸與參數(shù)的確定</p><p>　　滾珠直徑取d=6mm，滾珠數(shù)目</p><p>　　式中，G為導(dǎo)軌所支承的

46、重量；d為滾珠直徑（cm）。動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為lB=100mm，取Z=11，兩滾珠之間的距離t=9mm。</p><p><b>　　許用負(fù)荷驗(yàn)算</b></p><p>　　平均每個(gè)滾珠上的最大負(fù)載Pmax（N）</p><p>　　式中，PH為導(dǎo)軌的預(yù)加負(fù)荷，按最大負(fù)荷的1/2計(jì)算。代入數(shù)據(jù)得</p><p>　　對(duì)于滾

47、珠導(dǎo)軌，滾珠上的許用負(fù)載[P]（N），可用下式計(jì)算</p><p>　　式中，d——滾珠直徑（mm）；</p><p>　　K——作用在滾動(dòng)體橫截面上的假定應(yīng)力（N/cm2），參加表4-3；</p><p>　　ζ——考慮到導(dǎo)軌硬度的修正系數(shù)，參加表4-4。</p><p>　　表4-3 滾動(dòng)體橫截面上的假定應(yīng)力K</p>&l

48、t;p>　　表4-4 導(dǎo)軌硬度的修正系數(shù)</p><p>　　由于選用的是滾珠鋼制淬火導(dǎo)軌，因此選擇K=60（N/cm2），ζ=1，代入公式得</p><p>　　因?yàn)镻max=15.427＜[P]，故導(dǎo)軌可用。</p><p><b>　　滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　?。?）計(jì)算絲杠軸向力Fm&

49、lt;/p><p>　　回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置是點(diǎn)位控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，要求能快速移動(dòng)，因此作用在滾珠絲杠的軸向的力應(yīng)該以移動(dòng)部件的慣性力為主，同時(shí)包括移動(dòng)部件的重量作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦力。設(shè)系統(tǒng)要求移動(dòng)部件能在10ms內(nèi)從正向最大移動(dòng)速度加速到反向最大移動(dòng)速度，其產(chǎn)生的慣性力F慣</p><p>　　式中，m——移動(dòng)部件的質(zhì)量（kg）；</p><p>

50、　　vlmax——移動(dòng)部件最大移動(dòng)速度（m/s）；</p><p>　　G——移動(dòng)部件的重量（N）；</p><p><b>　　g——重力加速度;</b></p><p>　　ta——加速時(shí)間（s）。</p><p>　　移動(dòng)部件的重量作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦力F摩</p><p>　　f為滾動(dòng)導(dǎo)

51、軌的摩擦系數(shù)，f=0.0025~0.005，此處取0.005。</p><p><b>　　絲杠軸向力Fm</b></p><p><b>　?。?）最大動(dòng)負(fù)載C</b></p><p>　　選用滾珠絲杠螺母副的直徑d0時(shí)，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在它的滾到上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最

52、大值稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載C，可用下面的公式計(jì)算：</p><p>　　式中，L——壽命，以106轉(zhuǎn)為一單位；</p><p>　　n——絲杠轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　vs ——為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min），此處就取最高移動(dòng)速度的1/2；</p><p>　　Lo——絲杠導(dǎo)程（mm），根據(jù)表4-5，初選

53、為5mm；</p><p>　　T——使用壽命（h），對(duì)數(shù)控機(jī)床取15000h；</p><p>　　fw——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無(wú)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)情況取1.0~1.2，取1.2。</p><p><b>　　具體計(jì)算如下：</b></p><p>　　表4-5 滾珠絲杠螺母副的公稱(chēng)直徑d0和基本導(dǎo)程L0</p><p

54、>　　注：應(yīng)優(yōu)先采用有的組合，優(yōu)先組合不夠用時(shí)，推薦選用○的組合；只有優(yōu)先組合和推薦組合都不夠用時(shí)，才選用黑框內(nèi)的普通組合。</p><p>　?。?）選擇滾珠絲杠螺母副</p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載，查滾珠絲杠螺母副標(biāo)準(zhǔn)，可知W1D2005 2.5圈l列外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾母絲杠副，額定動(dòng)荷為8800N，可滿(mǎn)足要求，選定精度為3級(jí)。表4-6為W1D2005 2.5圈l

55、列外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾母的幾何參數(shù)。</p><p>　?。?）絲杠副傳動(dòng)效率計(jì)算</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為</p><p>　　式中，γ——絲杠螺旋升角；</p><p>　　——摩擦角，滾珠絲杠螺母副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.003~0.004，其摩擦角約等于10'。</p><p&g

56、t;　　W12004滾珠絲杠螺母副的螺旋升角為3°39'，代入傳動(dòng)效率公式得</p><p>　　表4-6 W1D2005滾珠絲杠幾何參數(shù)</p><p>　?。?）剛度驗(yàn)算和穩(wěn)定性核算</p><p>　　由于杠軸向力Fm小，且絲桿的長(zhǎng)度較短，因此只要對(duì)絲杠螺母及支承絲杠的軸承進(jìn)行預(yù)緊，剛度和穩(wěn)定性是滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的。</p>&l

57、t;p><b>　　滾動(dòng)軸承的選擇</b></p><p>　?。?）深溝球軸承的選擇和驗(yàn)算</p><p>　　根據(jù)絲杠的公稱(chēng)直徑d0=20mm可知，絲杠軸頸必定要小于20mm，因此初步選定61802型深溝球軸承，其公稱(chēng)內(nèi)徑d=15mm，公稱(chēng)外徑D=24mm，內(nèi)、外圈公稱(chēng)寬度B=5mm，其他尺寸查看表4-7。</p><p>　　圖4-

58、1深溝球軸承的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　表4-7 常用深溝球軸承的基本尺寸與數(shù)據(jù)（部分）</p><p>　　軸承的尺寸可根據(jù)額定動(dòng)載荷來(lái)選擇。如果軸承的預(yù)期壽命Lh和轉(zhuǎn)速n已知，可按下列公式求取軸承所需基本額定動(dòng)載荷C'</p><p>　　式中，Lh——預(yù)期壽命，對(duì)于機(jī)床，取值為20000~30000h；</p><p>　　P

59、——當(dāng)量動(dòng)載荷（N）；</p><p>　　ft——溫度系數(shù)，見(jiàn)表4-8；</p><p>　　——壽命指數(shù)，球軸承=3；</p><p>　　Fr——徑向載荷（N）；</p><p>　　Fa——軸向載荷（N）；</p><p>　　X——徑向動(dòng)載荷系數(shù)；</p><p>　　Y——軸向動(dòng)載荷

60、系數(shù)。</p><p>　　深溝球軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算系數(shù)X，Y的取值見(jiàn)表4-9。</p><p>　　根據(jù)基本額定動(dòng)載荷C'可以很方便從表3-3選定基本額定動(dòng)載荷C≥C'的軸承型號(hào)。</p><p>　　表4-8 溫度系數(shù)ft</p><p>　　表4-9深溝球軸承載荷系數(shù)X、Y</p><p>&l

61、t;b>　　下面開(kāi)始具體計(jì)算：</b></p><p>　　軸向載荷Fa 軸向載荷等于絲杠的進(jìn)給牽引力，為180.79N；</p><p>　　徑向載荷Fr移動(dòng)部件的總重量240N，絲杠由2個(gè)深溝球軸承支承著。為簡(jiǎn)便計(jì)算，并從安全的角度考慮，取每個(gè)深溝球軸承的徑向載荷為120N。</p><p><b>　　載荷系數(shù)X、Y</

62、b></p><p>　　61802的徑向基本額定靜載荷C0r=1300N，</p><p>　　查表4-9，得e=0.32。因?yàn)檫x擇的是單列深溝球軸承，計(jì)算</p><p>　　因此選擇X=0.56，Y=1.38，當(dāng)量動(dòng)載荷</p><p>　　溫度系數(shù)ft選擇為1</p><p>　　轉(zhuǎn)速n在前面求絲杠的最大

63、動(dòng)負(fù)載時(shí)已經(jīng)求的，為n=220r/min</p><p><b>　　基本額定動(dòng)載荷</b></p><p>　　故61802型軸承滿(mǎn)足要求。</p><p>　　推力球軸承的選擇和驗(yàn)算</p><p>　　初步選定了51102推力球軸承，下面驗(yàn)算它是否滿(mǎn)足要求。</p><p>　　對(duì)于5100

64、0型推力球軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷P就等于絲杠的進(jìn)給牽引力。其基本額定動(dòng)載荷</p><p>　　其中，Ca為軸向基本額定動(dòng)載荷，通過(guò)查表4-10得到。因此，該推力球軸承滿(mǎn)足要求。</p><p>　　圖4-2 51000型推力球軸承</p><p>　　表4-10 單向球軸承的基本尺寸與數(shù)據(jù)（部分）</p><p>　　51102單向推力球軸承的公

65、稱(chēng)外徑D=28mm，大于所選擇的61802深溝球軸承的公稱(chēng)外徑D=24mm，因此有必要把深溝球軸承的外徑選擇大一點(diǎn)，因此重新選擇深16002溝球軸承型號(hào)，它是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的，無(wú)需再次驗(yàn)算。</p><p><b>　　傳動(dòng)比計(jì)算</b></p><p>　　已確定脈沖當(dāng)量δp=0.01mm/脈沖，滾珠絲杠導(dǎo)程L0=5mm，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角為0.75°，計(jì)

66、算傳動(dòng)比i</p><p><b>　　采用一級(jí)降速，由</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　齒輪的模數(shù)取m=2。由于只有一級(jí)齒輪，因此選用調(diào)整中心距的方法來(lái)消除齒輪間隙。齒輪有關(guān)參數(shù)參照表4-11。</p><p>　　表4-11傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)</p>

67、<p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性體時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為：</p><p>　　式中，JM——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量（kg·cm2）；</p><p>　　JL——負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　ω——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)角速度（rad/s)；&l

68、t;/p><p>　　TL——等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·cm）；</p><p>　　Ta——加速轉(zhuǎn)矩（N·cm）；</p><p>　　T——步進(jìn)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩（N·cm）。</p><p>　　加速轉(zhuǎn)矩Ta在變速區(qū)內(nèi)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)根據(jù)加減速而定。如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 直線加速、

69、減速圖形</p><p>　　直線加速時(shí)加速轉(zhuǎn)矩Ta</p><p>　　式中， f1——自啟動(dòng)區(qū)的脈沖速度（pps)；</p><p>　　f2——變速區(qū)的脈沖速度（pps)；</p><p>　　t1——加速時(shí)間（s）；</p><p>　　b——步距角（°/步）。</p><p>

70、;　　根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)慣性體時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)計(jì)算所需轉(zhuǎn)矩時(shí)，需要知道等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL、加速轉(zhuǎn)矩Ta、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM及加速時(shí)間t1。由于尚未選取具體型號(hào)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM是未知的，因此計(jì)算時(shí)加速轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM不加進(jìn)去，算出來(lái)后的再乘以一個(gè)1.3的安全系數(shù)就是所需的加速轉(zhuǎn)矩。下面進(jìn)行具體的計(jì)算。</p><p>　?。?）等效負(fù)載慣量JL</p><p>

71、;　　負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL（kg·cm2）</p><p>　　式中，J1——齒輪Z1其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　J4——齒輪Z4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　Js——絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　L0——絲杠導(dǎo)程（c

72、m）；</p><p>　　G——移動(dòng)部件重量（N）。</p><p>　　對(duì)于鋼質(zhì)圓柱體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　其中，D——圓柱體直徑（cm）；</p><p>　　L——圓柱體長(zhǎng)度（cm）。</p><p>　　齒輪的直徑級(jí)寬度前面已經(jīng)算出，絲杠的長(zhǎng)度根據(jù)行程范圍及移動(dòng)部件的尺寸確定為500mm，齒輪與絲

73、杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下：</p><p><b>　　G=240N</b></p><p><b>　　代入公式得</b></p><p>　　估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N·cm）</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N·cm）</p><p>　　式

74、中，TL——等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·cm）；</p><p>　　Tamax——最大加速轉(zhuǎn)矩（N·cm）。</p><p>　　最大加速轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)負(fù)載的最大加速轉(zhuǎn)矩乘以一定的安全系數(shù)來(lái)估算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然后初步選定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)。</p><p>　　設(shè)電機(jī)起動(dòng)加速到最大轉(zhuǎn)速的起動(dòng)加速時(shí)間ta=0.03s，則最大負(fù)載加速度轉(zhuǎn)矩TLamax（N

75、·cm）</p><p>　　式中，JL——負(fù)載折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·cm2）；</p><p>　　ε——電機(jī)最大角加速度（rad/s2)；</p><p>　　nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　vmax——最大移動(dòng)速度轉(zhuǎn)速（mm/min），2200mm/min；</p&

76、gt;<p>　　ta——加速時(shí)間（s），0.03s；</p><p>　　b——步距角（°/步），0.75°/步；</p><p>　　δp——脈沖當(dāng)量（mm/步），0.01mm/步。</p><p>　　起動(dòng)加速轉(zhuǎn)矩Tamax（N·cm）等于負(fù)載加速轉(zhuǎn)矩TLamax（N·cm）乘以一個(gè)1.3的安全系數(shù)估算得到

77、</p><p>　　等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL（N·cm）可以由下式計(jì)算：</p><p>　　式中，Tf——等效摩擦轉(zhuǎn)矩（N·cm）；</p><p>　　To——附加摩擦轉(zhuǎn)矩（N·cm）；</p><p>　　Fo——導(dǎo)軌的摩擦力（N）；</p><p>　　G——橫向移動(dòng)部件的重量，單位為N

78、；</p><p>　　f——導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)；</p><p>　　Lo——滾珠絲杠導(dǎo)程（cm）；</p><p><b>　　i——齒輪傳動(dòng)比；</b></p><p>　　Fpo——滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷（N），一般軸向力的1/3；</p><p>　　ηo——滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取≥0

79、.9</p><p>　　η——傳動(dòng)鏈總效率，一般可取0.7~0.85。</p><p>　　由于軸向力和摩擦力都比較小，因此在估計(jì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以忽略，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩近似等于最大加速轉(zhuǎn)矩，即</p><p>　?。?）計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax</p><p>　　最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所能承受的最大靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

80、的關(guān)系見(jiàn)表4-12。最大靜轉(zhuǎn)矩與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式有關(guān)，可根據(jù)它在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　表4-12步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系</p><p><b>　　若取三相6拍，則</b></p><p><b>　　若取五相10拍，則</b></p><p>　

81、?。?）最高起動(dòng)頻率fk（Hz）</p><p>　　式中， vmax——最大移動(dòng)速度（m/min），為2.2m/min；</p><p>　　δp——脈沖當(dāng)量（mm/步），為0.01mm/步。</p><p>　?。?）初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)</p><p>　　根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)中查出90BF004的最大靜轉(zhuǎn)矩

82、為245N·cm大于五相10拍時(shí)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax=53.48N·cm，而且有較大的余量，因此決定選用90BF004步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。從表中看出，90BF004步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高空載起動(dòng)頻率為4000Hz,，能滿(mǎn)足fk（3666.7Hz）的要求。</p><p><b>　　校核轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　90BF004的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=1.

83、8N·cm，因此傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J（kg·cm2）為</p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq（N·cm）</p><p>　　最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax（N·cm）</p><p>　　90BF004的最大靜轉(zhuǎn)矩為245N·cm大于五相10拍時(shí)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax=71.42N·cm，

84、而且有較大的余量，因此90BF004滿(mǎn)足轉(zhuǎn)矩要求。</p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p>　　因此滿(mǎn)足負(fù)載匹配要求。</p><p>　　最后，選擇90BF004步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為旋轉(zhuǎn)—運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　4.2機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)

85、過(guò)計(jì)算，此次回轉(zhuǎn)體數(shù)控測(cè)量裝置回轉(zhuǎn)單元采用90BF006型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪減速，齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=36，Z3=20，Z4=40，模數(shù)m=2；直線單元采用90BF004型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)一對(duì)齒輪減速，齒輪齒數(shù)Z1=24，Z2=25，模數(shù)m=2，滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑d0=20mm，滾絲杠螺母副選用的是W1D2005 2.5圈l列外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠螺母副。</p><p>　　附圖A為回轉(zhuǎn)體

86、數(shù)控測(cè)量裝置裝配圖，設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮以下問(wèn)題：</p><p>　　為減小摩擦力，直線單元采用雙V型滾動(dòng)導(dǎo)軌，用方頭長(zhǎng)圓柱緊定螺釘66對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)緊，調(diào)好以后，再用內(nèi)六角圓柱頭螺釘69鎖緊。一共采用了14個(gè)方頭長(zhǎng)圓柱緊定螺釘和16各內(nèi)六角圓柱頭螺釘對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行預(yù)緊和鎖緊。</p><p>　　滾珠絲杠兩端通過(guò)軸承和軸承座進(jìn)行支承，為保證滾珠絲杠與滾動(dòng)導(dǎo)軌在垂直面的平行度，需要利用軸承座螺釘過(guò)孔

87、來(lái)調(diào)整。調(diào)整方法是，先調(diào)松軸承座緊固螺釘45，然后左右微微移動(dòng)兩個(gè)軸承座，指導(dǎo)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)靈活后，調(diào)緊緊固螺釘45，并打入圓錐銷(xiāo)48定位。滾珠絲杠與滾動(dòng)導(dǎo)軌在水平面的平行度靠刮研軸承座底面，或通過(guò)在軸承座和底座之間加裝墊片，靠修磨墊片的厚度來(lái)保證水平方向的平行度。</p><p>　　3、滾珠絲杠左右各采用一個(gè)深溝球軸承和推力球軸承，以支承絲杠和進(jìn)行軸向固定。當(dāng)絲杠受到向左的軸向力時(shí)，，通過(guò)絲杠右端的圓螺母?jìng)鹘o推力球

88、軸承動(dòng)圈、鋼球，經(jīng)不動(dòng)圈傳給軸承座端蓋再傳到底座。當(dāng)絲杠受到向右的軸向力時(shí)，通過(guò)絲杠左端的圓螺母?jìng)鹘o推力球軸承動(dòng)圈、鋼球，經(jīng)不動(dòng)圈傳給軸承座端蓋再傳到底座?；剞D(zhuǎn)單元的主軸采用兩個(gè)深溝球軸承和一個(gè)推力球軸承來(lái)進(jìn)行支承和軸向固定。由于主軸只有在一個(gè)方向有軸向力的作用，因此只采用了一個(gè)推力球軸承，其軸向固定的過(guò)程是這樣的，當(dāng)主軸受到頂尖通過(guò)工件作用的向左的軸向力時(shí)，主軸的軸頸就作用推力球軸承的動(dòng)圈，經(jīng)過(guò)鋼球傳到不動(dòng)圈、擋圈、深溝球軸承外圈、軸

89、承端蓋，最后到主軸箱。向右的軸向力非常小，深溝球也具有承受一定的軸向載荷的能力，因此不再采用推力球軸承。必須注意絲杠所受的軸向力必須傳到底座上，另外要注意推力球軸承不動(dòng)圈和軸頸之間必須畫(huà)出空隙。</p><p>　　4、本設(shè)計(jì)中回轉(zhuǎn)單元齒輪的消除間隙采用了兩個(gè)薄片齒輪，中間開(kāi)有三個(gè)月牙形的槽放入壓簧，并用三個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘8固定。這種消隙齒輪的裝配順序是：首先將雙片齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距，使雙片齒輪的齒對(duì)齊，彈簧

90、受壓，上緊螺釘，裝入箱體后，將螺釘松開(kāi)，彈簧將雙片齒輪沿周向錯(cuò)開(kāi)，以消除齒輪間隙，然后將螺釘上緊。因而在設(shè)計(jì)時(shí)，要留有可伸入六角扳手的孔。彈簧兩端用削編的銷(xiāo)子壓住。直線單元齒輪的間隙采用調(diào)整中心距法來(lái)消除。因?yàn)椴竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)90BF004是以Ф70H8/h7止口在齒輪箱56上定位，刮研齒輪箱56的底座，可使電機(jī)及小齒輪31的中心下降，這樣就減少大小齒輪的中心距，消除齒輪的間隙。當(dāng)然，也可以在齒輪箱56和底座之間加墊片，用修磨墊片的厚度來(lái)改變

91、兩齒輪的中心距，從而消除齒輪間隙。</p><p>　　第五章 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1單片微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　當(dāng)前，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中廣泛采用美國(guó)Intel 公司的MCS-51系列單片計(jì)算機(jī)，因此本章著重介紹用MCS-51系列單片微機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，方法及步驟。</p>

92、<p>　　單片微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括以下幾部分內(nèi)容：</p><p>　　1、繪制系統(tǒng)電氣控制的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　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。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件，軟件才能有效地運(yùn)行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控

93、系統(tǒng)性能指標(biāo)。</p><p>　　車(chē)床硬件電路由以下五部分組成。</p><p>　?。?）主控制器，即中央處理單元CPU</p><p>　?。?）總線，包括數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。</p><p>　?。?）存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）接口，即I/O輸入/輸出接口電路。&

94、lt;/p><p>　?。?）外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)，顯示器及光電輸入機(jī)等。見(jiàn)圖3.1</p><p>　　圖4.1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖（開(kāi)環(huán)系統(tǒng)）</p><p>　　2、選擇中央處理單元CPU的類(lèi)型</p><p>　　在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，CPU的選型應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　?。?）時(shí)鐘頻率和字長(zhǎng)，這個(gè)指標(biāo)將控制數(shù)

95、據(jù)處理的速度。</p><p>　?。?）可擴(kuò)展存儲(chǔ)器（包括ROM和RAM）的容量。</p><p>　?。?）指令系統(tǒng)功能，影響編程的靈活性。</p><p>　?。?）I/O擴(kuò)展的能力，即對(duì)外設(shè)控制的能力。</p><p>　?。?）開(kāi)發(fā)手段，包括支持開(kāi)發(fā)的軟件和硬件電路。</p><p>　　此外還要考慮到系統(tǒng)的

96、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。</p><p>　　目前在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，推薦使用MCS-51系列單片微機(jī)作為主控制器。</p><p>　　3、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)</p><p>　　存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)應(yīng)該包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。</p><p>　　在選擇程序存儲(chǔ)器芯片時(shí)，要考慮CPU與EP

97、ROM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(wèn)題。</p><p>　　在存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)中還應(yīng)該包括地址鎖存器和譯碼電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　4、I/O即輸入/輸出接口電路設(shè)計(jì)</p><p>　　應(yīng)包括接口芯片的選擇，步進(jìn)電機(jī)控制電路，鍵盤(pán)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）。</p&

98、gt;<p>　　此外，不同的數(shù)控系統(tǒng)還要求配備不同的外設(shè)，這些部分的電路設(shè)計(jì)也應(yīng)包括。</p><p>　　5.2 MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　MCS-51系列單片微機(jī)是美國(guó)Intel公司在MCS-48系列單片微機(jī)基礎(chǔ)上推出的產(chǎn)品，于1980年問(wèn)世，它的集成度很高，是集片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)輸入/輸出部件和CPU于一體的優(yōu)良的單片機(jī)系統(tǒng)，在我國(guó)已廣泛地應(yīng)用于經(jīng)

99、濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)主要有三種型號(hào)的產(chǎn)品：8031、8051和8751。三種型號(hào)的引腳完全相同，僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少數(shù)差異。8751具有片內(nèi)EPROM,但價(jià)格是8051的10～15倍，所以適合于開(kāi)發(fā)樣機(jī)，小批量生產(chǎn)和需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步完善的場(chǎng)合。8051的EPROM程序是Intel公司制作芯片時(shí)為用戶(hù)置備的，因此在國(guó)內(nèi)很難采用8051型芯片。而8031片內(nèi)無(wú)ROM，適用于需擴(kuò)展R

100、OM，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和更新程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，其價(jià)格低，使用靈活，非常適合在我國(guó)使用。因此選用8031芯片。</p><p>　　1、8031單片機(jī)的基本特征</p><p>　　8031單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元（CPU）。</p><p>　?。?）片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生器（6或12MHz）、每

101、執(zhí)行一條指令時(shí)間為2或1。</p><p>　　（3）片內(nèi)具有128字節(jié)RAM。</p><p>　?。?）具有21個(gè)特殊寄存器。</p><p>　　（5）可擴(kuò)展64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64K字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　?。?）具有4個(gè)I/O口，32根I/O線。</p><p>　?。?）具有2個(gè)1

102、6位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　（8）具有5個(gè)中斷源，配備2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。</p><p>　?。?）具有一個(gè)全雙工串行接口。</p><p>　?。?0）具有位尋址能力，適用邏輯運(yùn)算。</p><p>　　圖4.2 8031芯片引腳及功能圖</p><p>　　從上述特性可以看出，一塊8031的功能幾乎相

103、當(dāng)于一塊Z80CPU、一塊RAM，一塊Z80CTC、兩塊Z80PIO和一塊Z80SIO所組成的微機(jī)系統(tǒng)。可以看出這種芯片集成度高，功能強(qiáng)，只需增加少量外圍器件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　2、8031芯片引腳及其功能</p><p>　　8031芯片具有40根引腳，其引腳圖如圖4.2所示</p><p>　　40根引腳按其功能可分為四類(lèi)：<

104、;/p><p>　?。?） 電源線2根 </p><p>　　Vcc：編程和正常操作時(shí)的電源電壓，接+5V。</p><p><b>　　Vss：地電平。</b></p><p><b>　?。?） 晶振：2根</b></p><p>　　XTAL1：振蕩器的反相放大器輸入。使用

105、外部震蕩器是必須接地。</p><p>　　XTAL2：振蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)用于輸入外部振蕩信號(hào)。</p><p>　?。?） I/O口共有p0、p1、p2、p3四個(gè)8位口，32根I/O線，其功能如下：</p><p>　　1）P0.0～P0.7 （AD0～AD7）</p><p>　　是I/O

106、端口O的引腳，端口O是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O端口。在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端口分時(shí)地用作低8位的地址線和8位雙向的數(shù)據(jù)端口。（在此時(shí)內(nèi)部上拉電阻有效）</p><p>　　2）P1.0～P1.7</p><p>　　端口1的引腳，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O通道，專(zhuān)供用戶(hù)使用。</p><p>　　3）P2.0～P2.7 （A8～A15）</

107、p><p>　　端口2的引腳。端口2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址A8～A15</p><p>　　4）P3.0～P3.7</p><p>　　端口3的引腳。端口3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時(shí)，口的結(jié)構(gòu)與操作與P1口完全相同，第二功

108、能如下示：</p><p>　　口引腳 第二功能</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 （外部中斷）</p><p>　　P3.3

109、 （外部中斷）</p><p>　　P3.4 T0（定時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（定時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）</p><p>　　P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

110、器讀選通）</p><p>　　由上面看出，單片機(jī)和Z—80單板機(jī)不同，不是將地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線分開(kāi)，而是地址線、數(shù)據(jù)線和部分控制均由I/O口完成。</p><p><b>　?。?）控制線</b></p><p>　　1）：程序存儲(chǔ)器的使能引腳，是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。從外部程序存儲(chǔ)器取數(shù)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)二次有

111、效。</p><p>　　2）：EA為高電平時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。EA為低電平時(shí)，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的指令。因8031芯片沒(méi)有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，故EA必須接地。Vpp是在8751EPROM編程時(shí)+21V的編程電源輸入端。</p><p>　　3）：ALE是地址鎖存使能信號(hào)。作為地址鎖存允許時(shí)高電平有效。因?yàn)閜0端口是分時(shí)傳送數(shù)據(jù)和8位地址。故訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)

112、鎖存低8位地址。即使在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，也以1/6振蕩頻率的固定頻率產(chǎn)生ALE，因此可以用它作為外部的時(shí)鐘信號(hào)。ALE主要是提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)，在從外部程序存儲(chǔ)器取令時(shí)，把p0口的低位地址字節(jié)鎖存到外接的地址鎖存器中。</p><p>　　4）:是復(fù)位/備用電源端。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，使RST行腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期位高電平，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器清零，即程序從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行。在VCC關(guān)斷前加上VP

113、D（掉電保護(hù)）RAM的內(nèi)容將不變。</p><p>　　3、8031芯片的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及地址分配</p><p>　　8031芯片內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器，只有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址從00H~FFH。其地址分配如下圖3.3所示：</p><p>　　8031芯片內(nèi)部256字節(jié)的空間被分為兩部分，其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）地址為00H~7FH，特殊功能寄存器（SFR）的

114、地址為80H~FFH。在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的00H~1FH為四個(gè)工作寄存器區(qū)，其中：</p><p>　　0區(qū) 00H~07H</p><p>　　1區(qū) 08H~0FH</p><p>　　2區(qū) 10H~17H</p><p>　　3區(qū) 18H~1FH</p><p>　　每個(gè)區(qū)都有8個(gè)8

115、位寄存器R0～R7。可以用來(lái)暫存運(yùn)算的中間結(jié)果以提高運(yùn)算速度，其中的R0和R1還可以用來(lái)存放8位地址。要確定采用哪個(gè)工作寄存器區(qū)，可通過(guò)標(biāo)志寄存器PSW中的RS0、RS1輛未來(lái)指定。</p><p>　　從20H~2FH是“位尋址”空間：在此空間中CPU既可對(duì)其執(zhí)行按字節(jié)操作，又可對(duì)其中每個(gè)單元的8位二進(jìn)制代碼執(zhí)行按位的操作。</p><p>　　從30H~7FH是可以按字節(jié)尋址的數(shù)據(jù)緩沖

116、區(qū)，在此區(qū)域中可以設(shè)置堆棧。由于8031復(fù)位后堆棧指針SP指向工作寄存器區(qū)（即SP=07H），所以必須在初始化程序中對(duì)SP設(shè)置30H以后的地址區(qū)間為初值。</p><p>　　圖4.3 8031芯片存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)</p><p>　　8031芯片內(nèi)部設(shè)有程序存儲(chǔ)器，且僅有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因而在組成控制系統(tǒng)時(shí)可根據(jù)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于地址線是16位的，故最多能擴(kuò)

117、展64K程序存儲(chǔ)器和64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址均為0000H~FFFFH，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為獨(dú)立編址；因此EPROM和TAM的地址分配比較自由，編程時(shí)不必考慮地址沖突問(wèn)題。</p><p>　　4、特殊功能寄存器 </p><p>　　8031芯片內(nèi)的特殊功能（SFR）是用于對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理、監(jiān)視、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)，其地址為80H~F

118、FH。這些特殊功能寄存器的地址分配見(jiàn)表3.1：</p><p>　　表3.1特殊功能寄存器名稱(chēng)及地址</p><p>　　表中PSW是程序狀態(tài)寄存器，其功能如表4.2.</p><p>　　內(nèi)放標(biāo)志寄存器，置位或清零，表示操作結(jié)果的某些特性。加1、減1指令不影響這些標(biāo)志。</p><p>　　溢出標(biāo)志OV和進(jìn)位標(biāo)志CY是兩種性質(zhì)不同的標(biāo)志。溢