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1、目录1. 摘要12. 任务与分分析23. 总体方案案的设计计33.1机机械部分分的设计计43.1.1步进进电机的的选择443.2.1蜗轮轮蜗杆的的配合663.2.2齿轮轮传动的的设计883.2.3轴的的校核与与计算993.2.4角接接触球轴轴承的选选择1103.2.5齿轮轮上键的的选取与与校核1103.3驱驱动电路路的设计计1003.4控控制系统统的设计计1223.4.1操作作控制面面板的功功能设计计及按钮钮的布局局设计1124.总结结1165.参考考文献117第1章 摘要要随着数控控技术的的普及，越越来越多多的设备备都离不不开这项项技术了了。本课课程设计计说明书书围绕数数控技术术展开了了一系
2、列列的讨论论和说明明。首先先，为满满足设计计的要求求，控制制系统采采用的是是MCSS51单片片机控制制系统，该该系统的的性能较较好，价价格也还还算公道道，比较较适合完完成此课课程设计计（即数数控回转转工作台台的数控控化改造造）的相相关任务务。但由由于MCCS51单片片机的驱驱动能力力有限，不不能直接接带动工工作台旋旋转，所所以还必必须外接接一个驱驱动器，所所以驱动动电路的的设计在在此说明明书中占占有比较较大的比比例，根根据任务务书的要要求，可可采用开开环控制制的步进进电机驱驱动电路路。当然然整个系系统离不不开机械械系统的的支持，所所以机械械部分的的设计也也尤为重重要，此此说明书书主要针针对步进
3、进电机，轴轴的校核核与计算算，蜗轮轮与蜗杆杆的选用用与校核核，齿轮轮传动的的设计以以及机械械部分的的设计与与计算等等。第2章 任务务与分析析为进一步步巩固与与机电一一体化相相关的知知识，特特撰写了了这本关关于利用用MCSS511单片机机控制的的数控回回转工作作台的设设计说明明书。该该设计以以数控技技术为核核心展开开了一系系列的讨讨论，主主要包括括机械部部分的设设计和控控制系统统的设计计两大部部分，此此毕业设设计以“简约而而不简单单”的总原原则，设设计出了了一套性性价比高高，劳动动强度弱弱，操作作简单及及可靠性性好的数数控回转转工作台台，该数数控回转转工作台台所能达达到的功功能主要要包括以以下几
4、点点：1.工作台台回转角角度为：03600；2.工作台台最大回回转半径径：2000mmm；3.工作台台所能承承受的最最大重量量：200kg；4.工作台台分度精精度：1100/；5.由键盘盘输入回回转角度度；6.分度角角度显示示5位；7.工作台台最大回回转最大大速度：20rr/miin。它它所应用用的领域域比较广广泛，主主要用于于精密的的机械加加工设备备，各类类医疗设设备，各各类军事事设备等等。需要要说明的的是，该该说明书书上许多多东西都都是理论论上的，还还缺乏足足够的实实际应用用，该设设备目前前还未投投产。第3章总总体方案案设计数控分度度转台根根据其特特点，大大致包括括以下主主要部件件：1.
5、完成最终终功能的的机械执执行部分分（即产产品的机机械装置置）2. 操作者操操纵产品品的工作作以及了了解产品品的工作作状态的的操作面面板3. 处理操作作指令的的控制系系统4. 对控制系系统发出出的控制制信号进进行放大大以及驱驱动相应应设备的的驱动电电路图 3-1图3-2231机机械部分分的设计计311步进电电机的选选择首先必须须要明白白步进电电机的工工作原理理，它将将是电脉脉冲信号号变为角角位移或或线位移移的开环环控制元元件，所所以步进进电机常常用于开开环系统统的控制制，这一一点刚好好能满足足毕业设设计中开开环控制制的要求求。要正确地地选择步步进电机机，还必必须清楚楚它的特特性，主主要有以以下几
6、点点：1. 步进进电机必必须加驱驱动才可可以运转转，驱动动信号必必须为脉脉冲信号号，没有有脉冲的的时候，步步进电机机停止，如如果加入入适当的的脉冲信信号，就就会以一一定的角角度转动动，转动动的速度度和脉冲冲的频率率成正比比；2.步进电电机电机机具有瞬瞬时启动动和急速速停止的的优越特特点；33.改变变脉冲的的顺序，可可以方便便地对步步进电机机进行调调整。要根据转转矩和步步矩角选选择合适适的步进进电机，综综上所述述，可选选择型号号为DMM39系系列的步步进电机机，步矩矩角为11.2度度，保持持转矩为为7.66N .m，步步进最高高转速为为9000转/分钟钟。表3-113.2.1涡轮轮蜗杆的的配合蜗
7、轮蜗杆杆配合常常用来传传递两交交错轴之之间的运运动和动动力，它它主要有有以下的的一些特特点：11.可以以得到很很大的传传动比（ii可达7780），比比交错轴轴斜齿轮轮机构紧紧凑；22.两轮轮啮合面面为线接接触，其其承载能能力大大大高于交交错轴斜斜齿轮机机构；33.蜗杆杆传动相相当于螺螺旋传动动，故传传动平稳稳，噪音音很小；4.具具有自锁锁性。当当蜗杆的的导程角角小于啮啮合轮间间的当量量角时，机机构具有有自锁性性，可实实现反向向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能用蜗轮带全保护作用；5.传动效率低，磨损较严重；6.蜗杆轴向力大；7.常用于间歇工作的场合。蜗杆传动的这些特点刚好符合本毕业设计的相关要
8、求。另外，还必须清楚蜗杆传动的基本参数包括模数m，压力角，蜗杆直径系数，导程角，蜗杆头数，蜗轮齿数，齿顶高系数以及顶隙系数。其中，模数和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，即蜗轮端面的模数和压力角，且均为标准值：蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数的比值。蜗杆传动动比i=蜗杆的的转速/蜗轮的的转速，蜗蜗杆的转转速即是是步进电电机的转转速，蜗蜗轮的转转速即是是回转工工作台的的转速。回转工作台的最高转速：要求为20转/分钟，由于步进电机的最高转速为900转/分钟，由此能计算出蜗杆传动比为900/20=45。1.选择择蜗杆传传动类型型根据GBB/T1100885-119888推荐,采用渐渐开线蜗蜗杆
9、2.选择择材料考虑到蜗蜗杆传动动效率不不大，速速度只是是中等，故故蜗杆用用45号号钢，为为达到更更高的效效率和更更好的耐耐磨性，要要求蜗杆杆螺旋齿齿面淬火火，硬度度为455-555HRCC。蜗轮轮用铸锡锡磷青铜铜金属制制造，为为节省贵贵重的有有色金属属，仅齿齿圈用青青铜制造造，而轮轮芯用灰灰铸铁HHT1000制造造。3.按齿齿面解除除疲劳强强度设计计根据闭式式蜗杆传传动的设设计准则则，先按按齿面接接触疲劳劳强度进进行设计计，再校校核齿根根弯曲疲疲劳强度度。传动动中心距距：(3-11)(1)确确定作用用在蜗杆杆上的转转矩按=2，估估取效率率=0.8.，则则=Ti=22.3990.8845=86.
10、04NN.m (3-22)(2)确确定载荷荷系数KK因工作载载荷较稳稳定，故故载荷分分布不均均匀系数数=1;由使用用系数表表选取=1.115；由由于转速速不高，冲冲击不大大，可取取动载荷荷系数=1.11，则K=11.26651.27 (3-3)(3)确确定弹性性影响系系数选用的铸铸锡磷青青铜蜗轮轮和蜗杆杆相配（4）确确定接触触系数先假设蜗蜗杆分度度圆直径径和传动动中心距距a的比比值/aa=0.30从从而可以以查出=3.112（5）确确定许用用应力根据蜗轮轮材料为为铸锡磷磷青铜，金金属模制制造，蜗蜗杆螺旋旋齿面硬硬度大于于45HHRC，从从而可查查得蜗轮轮的基本本许用应应力（3-44）（6）计计
11、算中心心距 （33-5）4.蜗杆杆直径系数数q=117.992;分分度圆直直径=222.44mm,蜗杆头头数=11，分度度圆导程程角=331138蜗杆轴向向齿距：=3.94mmm (3-66)蜗杆齿顶顶圆直径径：（33-7）蜗杆轴向向齿厚： （33-8）5.蜗轮轮蜗轮齿数数=455，变位位系数XX=0蜗轮分度度圆直径径 =mm=1.2545=56.25mmm (33-9)蜗轮喉圆圆直径 =+2=772.225mmm (3-10)6.校核核齿根弯弯曲疲劳劳强度 （33-111）当量齿数数 （3-12） （33-133）（3-114）=4.229Mppa （33-155）所以弯曲曲强度是是满足要要
12、求的。3.2.2齿轮传传动的设设计由于前述述所选电电机可知知T=22.399N.mm传动比比设定为为i=33，效率率=0.97，工工作日安安排在3300工工作日/年，寿寿命为110年。根据GBB/T1100885-119888的推荐荐，采用用直齿轮轮传动的的形式。1.选择择材料 考考虑到齿齿轮传动动效率不不大，速速度只是是中等，故故蜗杆用用45号号钢；为为达到更更高的效效率和更更好的耐耐磨性，要要求齿轮轮面硬度度为455-555HRCC。2.按齿齿面接触触疲劳强强度设计计先按齿面面接触疲疲劳强度度进行设设计，再再校核齿齿根弯曲曲疲劳强强度。传递转矩矩:=9.55=(99.5550.775/330000)=22.399N.mm (3-16)载荷系数数K:因因载荷平平稳，取取K=11.2齿宽系数数：取=11许用接触触压力：= 2220MMpa (3-17)传动比:=3将以上代代入公式式得3.确定定齿轮的的主要参参数与主主要尺寸寸1）齿数数 取=22，则则=i=322=66
