(教授滿意 高分)500×320mm經(jīng)濟型數(shù)控銑床x-y工作臺設(shè)計.doc

畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計 論計 論 文 文 題題 目目500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 姓姓 名名 彭赫 學(xué)學(xué) 號號 所在學(xué)院所在學(xué)院 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級專業(yè)班級 11 機械 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 李毅教授 日日 期期 2014 年 5 月 10 日 1 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 學(xué) 院機械工程學(xué)院指導(dǎo)教師李毅職 稱教授 學(xué)生姓名胡小春專業(yè)班級機械自動化學(xué) 號 設(shè)計題目1600 400mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 設(shè) 計 內(nèi) 容 目 標(biāo) 和 要 求 專業(yè)綜合課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)綜合課程設(shè)計任務(wù)書 一一 數(shù)控機床題目數(shù)控機床題目 二二 數(shù)控機床設(shè)計參數(shù)數(shù)控機床設(shè)計參數(shù) 數(shù)控數(shù)控 x y 工作臺設(shè)計參數(shù)工作臺設(shè)計參數(shù) 工作臺行程 mm 工作臺 夾具 及工件重力 N 工作臺快移速 度 m min 最大進給速度 m min 規(guī)格 X 縱 向 Y 橫 向 X 縱 向 Y 橫 向 X 縱 向 Y 橫 向 走刀方向 最大切削 分力 垂向 最大切削 分力 x y 向相同 N 啟動 加速 時間 ms 定 位 精 度 mm 1600 400 30020019001 61 60 60 62500 200040 0 01 三三 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 1 總體方案設(shè)計 1 系統(tǒng)運動方式和伺服系統(tǒng)確定 2 微機控制系統(tǒng)的確定 3 機械傳動系統(tǒng)的確定 2 進給伺服系統(tǒng)機械部分設(shè)計 1 確定脈沖當(dāng)量 2 計算切削力 3 滾珠絲杠螺母副的計算 選型及絲杠端部支承結(jié)構(gòu)確定 4 貼塑導(dǎo)軌或滾動導(dǎo)軌的計算和選型 5 進給伺服系統(tǒng)的傳動計算 齒輪參數(shù) 結(jié)構(gòu)尺寸及齒輪消隙結(jié)構(gòu)的確定 6 步進電機的計算和選用 7 設(shè)計繪制進給伺服系統(tǒng)機械裝配圖 3 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計 1 控制系統(tǒng)的功能與方案的確定 2 程序儲存器 數(shù)據(jù)儲存器 擴展芯片的選用 3 I O 接口電路 鍵盤電路 顯示電路及譯碼電路的設(shè)計 4 光電隔離電路 功率放大電路的選用 2 5 手動 越程報警 急停 復(fù)位刀架控制 螺紋加工等功能電路 6 設(shè)計繪制一臺數(shù)控機床單片機微機應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖 四四 設(shè)計要求設(shè)計要求 1 完成進給伺服系統(tǒng)縱 橫坐標(biāo)的機械結(jié)構(gòu)裝配圖 A0 A1 一張 2 完成設(shè)計計算說明書一份 五五 參考資料參考資料 1 綜合作業(yè)指導(dǎo)資料 2 機床設(shè)計手冊 3 機電一體化技術(shù)手冊 4 步進電機應(yīng)用技術(shù) 5 數(shù)字控制機床 6 機械設(shè)計手冊 六六 注意事項注意事項 1 全班分六組 一組作一大題 組內(nèi)各人的主要參數(shù)應(yīng)不同 分別按 5 10 15 20 選取不 同的參數(shù)可以自擬 2 設(shè)計期間在工作時間內(nèi) 必須在規(guī)定的教室進行設(shè)計 嚴(yán)格考勤和設(shè)計紀(jì)律 3 設(shè)計計算說明書編寫順序為 設(shè)計題目 占一頁 目錄 序言 設(shè)計計算的主要內(nèi)容 系統(tǒng) 調(diào)試說明 設(shè)計體會 參考文獻 4 在課程設(shè)計答辯前 必須完成課程設(shè)計所要求的所有任務(wù) 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 基層教學(xué)單 位審核 符合要求 同意下達 年 月 日 學(xué) 院 審 核 同意 20 年 月 日 此表由指導(dǎo)教師填寫學(xué)院審核 3 畢業(yè)設(shè)計 論文 學(xué)生開題報告 課題名稱500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 課題來源 課題類型 BX 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 本課題的研究現(xiàn)狀 研究目的及意義 數(shù)控機床是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大源動力 它給機械制造業(yè)帶來了高倍率的效益增長 和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 高品質(zhì) 高可靠性 高性價比的 CNC 系統(tǒng)具有 豐富的功能 為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件 同時 也給數(shù)控機床的機械結(jié) 構(gòu)提出了更高的要求 因此 研究一臺數(shù)控機床對現(xiàn)代化加工具有重要的意義 數(shù)控銑床具有結(jié)構(gòu)簡單 價格便宜 故障率低 維修簡單方便 效率高 操作編程簡單等 諸多優(yōu)點 所以數(shù)控銑床在很多加工行業(yè)都會成為應(yīng)用的主體 隨著數(shù)控技術(shù)和機床行業(yè)的 發(fā)展 數(shù)控銑床將有著廣闊的應(yīng)用前景 課題類型 1 A 工程實踐型 B 理論研究型 C 科研裝置研制型 D 計算機軟件型 E 綜合應(yīng)用型 2 X 真實課題 Y 模擬課題 1 2 均要填 如 AY BX 等 4 本課題的研究內(nèi)容 采用 MCS 51 系列單片機控制的經(jīng)濟型數(shù)控銑床 要求步進電機開環(huán)控制 具有直線和圓弧插補功能 具有升降速控制功能 裝配中對絲杠及軸要提高直線 度 導(dǎo)軌壓板及螺母的預(yù)緊力都要調(diào)得合適 為減少導(dǎo)軌副的摩擦阻力可改成滾 動導(dǎo)軌副或采用鑲塑料導(dǎo)軌 根據(jù)力 切削用量的大小及機床型號的不同 應(yīng)通 過計算 選用與之匹配的步進電機 對要求加工精度較高的車床 其進給絲杠應(yīng) 改換為滾珠絲杠 本次 X Y 數(shù)控工作臺的設(shè)計是機電一體化的總和運用 它可以安裝在鉆床 上和銑床上 用單片機來實現(xiàn)兩坐標(biāo)控制 其工作可靠 成本不高 而加工精度 和生產(chǎn)效率則能得以顯著提高 有著良好的經(jīng)濟效益和社會效益 并且廣泛適用 于一般的加工場合 本課題研究的實施方案 進度安排 在 2 月至 3 月初 主要是收集各方面的資料 主要途徑通過圖書館和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來查詢 3 月初到 3 月底 參與實習(xí)期 在實習(xí)期間進一步的收集資料 5 月 20 日前 完成初稿 5 月底 定稿 6 月上旬準(zhǔn)備答辯 5 畢業(yè)設(shè)計 論文 學(xué)生申請答辯表 課 題 名 稱500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 申 請 理 由 按照要求完成畢業(yè)論文 學(xué)生所在學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)號 學(xué)生簽名 日期 畢業(yè)設(shè)計 論文 指導(dǎo)教師評審表畢業(yè)設(shè)計 論文 指導(dǎo)教師評審表 序號評分項目 理工科 管理類 評分項目 文科 滿分評分 1工作量外文翻譯 15 2文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述 10 3技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平 25 4研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力 25 5文字表達文字表達 10 6學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 是否同意參加答辯 是否同意參加答辯 總分總分 評 語 鑒定意見必須親筆填寫 不得打印鑒定意見必須親筆填寫 不得打印 對選題意義的評價 對論文主要內(nèi)容的評價 主要說出論文的創(chuàng)新點 對論文結(jié)構(gòu)和表述的評價 對工作量的評價 論文存在的主要不足 對論文評為及格或者不及格的論文 必須填寫本內(nèi) 容 其他等級論文酌情填寫 論文是否達到要求 是否同意參加答辯 指導(dǎo)教師簽名 教師名 另附 畢業(yè)設(shè)計 論文 指導(dǎo)記錄冊 年 月 日 6 畢業(yè)設(shè)計 論文 評閱人評審表畢業(yè)設(shè)計 論文 評閱人評審表 學(xué)生姓名專業(yè)班級 學(xué)號 設(shè)計 論文 題目500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 評閱人 評閱人職稱 序號 評分項目 理工科 管理類 評分項目 文科 滿分評分 1工作量外文翻譯 15 2文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述 10 3技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平 25 4研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力 25 5文字表達文字表達 10 6學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總分總分 評 語 鑒定意見必須親筆填寫 不得打印鑒定意見必須親筆填寫 不得打印 對選題意義的評價 對論文主要內(nèi)容的評價 側(cè)重對創(chuàng)新點的描述 對論文結(jié)構(gòu)和表述的評價 對工作量的評價 論文存在的主要不足 對論文評為及格或者不及格的論文 必須填寫本 內(nèi)容 其他等級論文酌情填寫 論文是否達到要求 是否同意參加答辯 評閱人簽名 教師簽名 親筆 年 月 日 7 畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯表畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 設(shè)計 論文 題目500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 序號評審項目指 標(biāo)滿分評分 1 報告內(nèi)容 思路清新 語言表達準(zhǔn)確 概念清楚 論點正 確 實驗方法科學(xué) 分析歸納合理 結(jié)論有應(yīng) 用價值 40 2 報告過程準(zhǔn)備工作充分 時間符合要求 10 3 創(chuàng) 新對前人工作有改進或突破 或有獨特見解 10 4 答 辯 回答問題有理論依據(jù) 基本概念清楚 主要問 題回答準(zhǔn)確 深入 40 總分 答辯 組 評語 鑒定意見必須親筆填寫 不得打印鑒定意見必須親筆填寫 不得打印 對選題意義的評價 對論文主要內(nèi)容的簡要評價 對論文結(jié)構(gòu)和表述的簡要評價 對答辯人在答辯中的表現(xiàn)的評價 論文及答辯存在的主要不足 是否同意通過答辯 答辯組組長 簽字 組長簽名 親筆 年 月 日 答辯 委員 會意 見 鑒定意見必須親筆填寫 不得打印鑒定意見必須親筆填寫 不得打印 是否同意答辯小組的意見 答辯委員會負(fù)責(zé)人 簽字 韓德明 親筆 年 月 日 8 畢業(yè)設(shè)計 論文 成績評定總表畢業(yè)設(shè)計 論文 成績評定總表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 500 320mm 經(jīng)濟型數(shù)控銑床 x y 工作臺設(shè)計 注 成績評定由指導(dǎo)教師 評閱教師和答辯組分別給分 以百分記 最后按 優(yōu) 90 100 良 80 89 中 70 79 及格 60 69 不及格 60 以下 評定等級 其中 指導(dǎo)教師評定成績占 40 評閱人評定成績占 20 答辯組評定成績占 40 成績類別成績評定 指導(dǎo)教師評定成績 評閱人評定成績 答辯組評定成績 總評成績 40 20 40 評定等級 以上分?jǐn)?shù)加權(quán)平均以后 根據(jù)分?jǐn)?shù)填寫等級以上分?jǐn)?shù)加權(quán)平均以后 根據(jù)分?jǐn)?shù)填寫等級 優(yōu) 良 中 及格 不及格 優(yōu) 良 中 及格 不及格 9 摘要 數(shù)控機床是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大源動力 它給機械制造業(yè)帶 來了高倍率的效益增長和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 高品質(zhì) 高可靠性 高性價比的 CNC 系統(tǒng)具有豐富的功能 為數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件 同時 也給數(shù)控機床的機械結(jié) 構(gòu)提出了更高的要求 因此 研究一臺數(shù)控機床對現(xiàn)代化加工具有重 要的意義 數(shù)控銑床具有結(jié)構(gòu)簡單 價格便宜 故障率低 維修簡單方便 效率高 操作編程簡單等諸多優(yōu)點 所以數(shù)控銑床在很多加工行業(yè)都 會成為應(yīng)用的主體 隨著數(shù)控技術(shù)和機床行業(yè)的發(fā)展 數(shù)控銑床將有 著廣闊的發(fā)展前景 10 目目 錄錄 第一章 總體方案確定 1 第二章 機械傳動部分的設(shè)計計算 一 工作臺的外形尺寸及重量計算 二 滾珠絲杠參數(shù)的確定及校核 三 滾珠絲杠的設(shè)計計算 四 步進電機的選用 五 步進電機與絲杠傳動比計算 六 步進電機慣性負(fù)載的計算 七 系統(tǒng)精度分析 八 配套元件的設(shè)計選用 第三章 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 一 微機數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計方案 二 主控器 CPU 的選擇 三 8031 單片機存儲器擴展電路設(shè)計 四 I O 口的擴展電路設(shè)計 五 其它輔助電路設(shè)計 六 步進電機接口及驅(qū)動電路設(shè)計計算 七 鍵盤口鍵值定義 第四章 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 一 主程序框圖及程序 二 鍵盤掃描子程序 三 判有無鍵閉合子程序 四 鍵功能處理子程序 五 環(huán)形分配器步進子程序 六 逐點比較法直線插補程序 七 坐標(biāo)值實時顯示中斷程序 參考文獻 56 11 第二章第二章 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) 立式數(shù)控銑床使用的 X Y 數(shù)控工作臺 主要參數(shù)如下 1 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計 1 11 1 系統(tǒng)運動方式系統(tǒng)運動方式 數(shù)控系統(tǒng)的運動方式主要分為 點位控制 輪廓控制 輪廓控制 由于數(shù)控銑床 的運動部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個坐標(biāo)軸同時進行聯(lián)動控制 它不僅要求控制機床運動部件的 起點與終點坐標(biāo)位置 而且要求控制整個加工過程每一點的速度和位移量 即要求控 制運動軌跡 將零件加工成在平面內(nèi)的直線 曲線或在空間的曲面 所以 選擇輪廓 控制 1 21 2 伺服系統(tǒng)確定伺服系統(tǒng)確定 數(shù)控系統(tǒng)分成開環(huán) 閉環(huán)和半閉環(huán)三種類型 全閉環(huán)精度最高 但成本也相對高 昂 半閉環(huán)精度趨于全閉環(huán)與開環(huán)之間 是目前普遍采用的類型 考慮到本次設(shè)計的 機床加工精度要求不高 為了簡化結(jié)構(gòu) 節(jié)約成本 采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng) 1 31 3 絲杠螺母副的選擇絲杠螺母副的選擇 步進電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動 為了滿足 0 01mm 的定位精度 且機械傳動要有一定的精度損失 大約是 1 3 1 2 的定位精度 現(xiàn)取 1 2 即是 0 006mm 滑動絲杠副無法做到 只有選用滾珠絲桿副才能達到要求 滾 珠絲桿副的傳動精度高 動態(tài)響應(yīng)快 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 壽命長 效率高 預(yù)緊后可消除反 向間隙 同時選用內(nèi)循環(huán)的形式 滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠接觸 有結(jié)構(gòu)緊湊 剛性好 定位可靠 不易磨損 噪聲小 傳動效率高的優(yōu)點 由于定位精度高 故選擇的調(diào)隙 方式是雙螺母齒差式絲杠螺母結(jié)構(gòu) 這種調(diào)隙方式可以精確計算調(diào)整量 調(diào)整快速方 便 是目前普遍采用的消隙結(jié)構(gòu) nt Z1 Z2 由于工作臺最快的移動速度 Vxmax Vymax 1680mm min 所需的轉(zhuǎn)速不高 故可以 工作臺行程 mm 工作臺 夾具 及工件重力 N 工作臺快移速 度 m min 最大進給速度 m min 規(guī)格 X 縱 向 Y 橫 向 X 縱 向 Y 橫 向 X 縱 向 Y 橫 向 X 縱 向 Y 橫 向 走刀方向最 大切削分力 垂向最大 切削分力 x y 向相同 N 啟動 加速 時間 ms 定位精 度 mm 1600 400 1056360420066001 681 680 720 724800 3600 60 0 012 12 采用一般的安裝方法 即兩端固定的裝配形式 1 41 4 導(dǎo)軌副的選用導(dǎo)軌副的選用 要設(shè)計數(shù)控銑床工作臺 需要承受的載荷不大 而且脈沖當(dāng)量小 定位精度高 因 此選用滾動直線導(dǎo)軌 它具有摩擦系數(shù)小 不易爬行 傳動效率高 結(jié)構(gòu)緊湊 安裝 預(yù)緊方便等優(yōu)點 1 51 5 伺服電機的選用伺服電機的選用 選用步進電動機作為伺服電動機后 可選開環(huán)控制 也可選閉環(huán)控制 任務(wù)書所給 的精度相對較低 而且為了步進電機在運動過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而丟步 決定采用開環(huán)控制 任務(wù)書的設(shè)計定位精度要求僅為 0 012mm 空載最快移動速度也只 有 1680mm min 故本設(shè)計不必采用高檔次的伺服電機 因此可以選用混合式步進電機 以降低成本 提高性價比 1 61 6 減速裝置的選用減速裝置的選用 選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后 為了圓整脈沖當(dāng)量 放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量 可能需要減速裝置 且應(yīng)有消間隙機 構(gòu) 如果要選用減速裝置 則應(yīng)選用無間隙齒輪傳動減速箱 1 71 7 微機控制系統(tǒng)的確定微機控制系統(tǒng)的確定 設(shè)計的 X Y 工作臺準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上 其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制 兩坐標(biāo) 直線插補與圓弧插補的基本功能 所以控制系統(tǒng)設(shè)計成連續(xù)控制型 對于步進電動機的開環(huán)控制系統(tǒng) 選用 MCS 51 系列的 8 位單片機 AT89S52 作為控 制系統(tǒng)的 CPU 能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo) 要設(shè)計一臺完整的控制系統(tǒng) 在選擇 CPU 之后 還要擴展程序存儲器 I O 接口電 路 D A 轉(zhuǎn)換電路 串行接口電路等 選擇合適的驅(qū)動電源 與步進電動機配套使用 1 81 8 機械傳動系統(tǒng)的確定機械傳動系統(tǒng)的確定 由于機床最大移動速度的設(shè)計參數(shù)只有 1680mm min 轉(zhuǎn)速較低 可直接選用聯(lián)軸 器連接步進電機與絲杠 避免減速器帶來的傳動誤差與反向間隙 降低成本 簡化結(jié) 構(gòu) 確保定位精度 1 91 9 工作臺外形尺寸及重量初步估算工作臺外形尺寸及重量初步估算 根據(jù)給定的有效行程 估算 X 向和 Y 向工作臺重量和 x W y W X 向拖板 上拖板 尺寸 以為 X 托板上裝載的是工作臺 而考慮到內(nèi)部絲杠的工作環(huán)境 1600X400mm 的工 作臺面應(yīng)大于 X 向拖板的寬度 則取工作臺寬度的 80 取 320mm 多出部分用于加裝護 板與防塵罩 工作臺行程為 1056mm 拖板 X 方向左右移動的行程為 528mm 則為了當(dāng) 工作臺到達硬限位時不露出絲杠 且與護板留出空間拖板長度不能超過 528mm 取 320mm 上拖板高度取 40mm mm40320320 高寬長 重量 按重量 體積 材料比重估算為 NWx320101087 7 1040320320 33 13 Y 向拖板 下拖板 尺寸為 mm40320320 高寬長 NW32010108 71040320320 3 3 y 工作臺 夾具及工件重力 N X 方向 4200N Y 方向 6600N 2 設(shè)計計算設(shè)計計算 2 12 1 計算切削分力及額定功率計算切削分力及額定功率 2 1 12 1 1 計算切削分力計算切削分力 主切削力 4800Nznadaa120 13 0 tp 73 0 t 75 0 f 85 0 ec F 軸向切削力 絲杠軸線垂直 NFF120025 0480025 0 ca 水平切削分力 絲杠軸線平行 NFFF528048001 11 1 chyhx 垂直切削分力 垂直于工作臺面 NFF c 192048004 04 0 e 2 22 2 導(dǎo)軌摩擦力的計算導(dǎo)軌摩擦力的計算 2 2 12 2 1 計算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦計算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦 F 此時導(dǎo)軌動摩擦系數(shù) 0 01 導(dǎo)軌受到的橫縱方向切削力 Fv Fz Fh 力工作臺 夾具及工件重力 X 縱向 4200N Y 橫向 6600N 查表得滾動導(dǎo)軌的緊固力 fg 125N X 縱向 W Fg Fc Fe 0 01 4200 125 4800 4080 132N x F Y 橫向 W Fg Fc Fe 0 01 6600 125 4800 4080 156N y F 2 2 22 2 2 計算不在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力計算不在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力 0 F 0 F 靜摩擦系數(shù)取 0 04 0 切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 0 F X 軸 NFWF25 43125420001 0 gxx0 Y 軸 NFWF25 67125660004 0 gyy0 導(dǎo)軌靜摩擦力 0 F X 軸 NFWF173 1254200 04 0 gx0 x0 Y 軸 NFWF269125660004 0 gy0y0 14 2 32 3 計算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力計算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 2 3 12 3 1 計算最大軸向負(fù)載力計算最大軸向負(fù)載力 max a F X 軸 NFFF49731734800 xcmax x a Y 軸 NFFF50692694800 ycymax a 2 3 22 3 2 計算最小軸向負(fù)載力計算最小軸向負(fù)載力 min a F X 軸 NFF25 43 x0min x a Y 軸 NFF25 67 y0ymin a 2 42 4 滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算 2 4 12 4 1 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 根據(jù)已知條件 工作臺 X Y 方向的快速移動速度為 初選絲minmm1680 max V 杠導(dǎo)程 則此時絲杠最大轉(zhuǎn)速為 mmL5 0 minr336 5 1680 n 0 max max L V 絲杠 因為絲杠的最大轉(zhuǎn)動速度只有 336r min 所以無需減速機構(gòu) 直接用聯(lián)軸器與絲 杠 連接 即 i 1 2 4 22 4 2 計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷 2 4 2 12 4 2 1 估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷 將強力切削時的軸向載荷定位最大軸向載荷 快速移動的載荷定位最小軸向 max a F 載荷 粗加工與精加工時 滾珠絲杠螺母副的軸向載荷分別為 min a F 3a2a FF X 軸方向 NNNFF x 75 2529 5 248625 43 F50 max x amin x a2a NNNFFF x 85 1037 6 99425 43 20 max x amin x a3a Y 軸方向 NNNFFF75 26015 253425 67 50 ymax aymin aa2y NNNFFF y 05 1081 8 101325 67 20 ymax aymin a3a 2 4 2 22 4 2 2 計算滾珠絲杠螺母副在各種切削力方式下的轉(zhuǎn)速計算滾珠絲杠螺母副在各種切削力方式下的轉(zhuǎn)速 n n 15 minr2 67 5 336 n minr20 5 100 n minr16 5 80 n minr12 5 60 n 0 4 4 0 3 3 0 2 2 0 1 1 L V L V L V L V 2 4 2 32 4 2 3 滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 m n X 軸 Y 軸的快速進給速度 進給速度都相同 所以平均轉(zhuǎn)速基本一致 minr52 100 3360 100 1000 100 480 100 120 100 nq 100 nq 100 nq 100 nq n 44332211 m 2 4 2 42 4 2 4 計算滾珠絲杠螺母副的平均載荷計算滾珠絲杠螺母副的平均載荷 m F N FFFF FFFF m F N FFFF FFFF mx F aaaa aaaa aaaa aaaa 40 608 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq y 軸軸Y 55 876 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 100n nq 軸軸X m 44y4 m 33y3 m 22y2 m 11y1 m 44y4 m 33y3 m 22y2 m 11y1 m 44x4 m 33x3 m 22x2 m 11x1 m 44x4 m 33x3 m 22x2 m 11x1 2 4 32 4 3 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷 C C 載荷性質(zhì)系數(shù) wf 1 3 已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級為 5 級 得精度系數(shù) af 1 可靠性系數(shù) cf 0 44 N c f a f m F wY F h L m n y C N c f a f m F wX F h L m n x C 07 7129 44 0 1100 3 140 608 3 200005260 100 360 軸Y 49 10271 44 0 1100 3 155 876 3 200005260 100 360 軸X 軸 軸 16 2 4 42 4 4 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定靜載荷確定滾珠絲杠預(yù)期的額定靜載荷 CoCo 靜態(tài)安全系數(shù)靜態(tài)安全系數(shù)為一般運轉(zhuǎn) 取為一般運轉(zhuǎn) 取 1 51 5 最大軸向負(fù)載 最大軸向負(fù)載 X X 軸為軸為 4973N4973N Y Y 軸為軸為 s f a F 5069N5069N N a F s f y CY N a F s f x CX 5 760350695 1 ymax0 5 745949735 1 xmax0 軸 軸 2 4 52 4 5 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號 在這里選用臺灣 HIWIN 公司的滾珠絲杠 X 軸選用 FSW type 系列 S99TC10 0911 型 R28 5B2 FSW 1158 1333 0 018 款 外徑 28mm 導(dǎo)程 5 其 NNC49 10271 2 11015 mm10561158 工作臺行程 mmL Y 軸雖然行程比 X 軸要短的多 理應(yīng)選用較細(xì)的絲杠螺母副來降低成本 但考慮 Y 軸要背負(fù) X 軸 工作臺 加工工件與主軸的切削分力 在這里還是選用了 28mm 軸徑的 絲杠螺母副 Y 軸選用 FSW type 系列 S99TC10 0911 型 R28 5B2 FSW 470 599 0 018 款 外徑 28mm 導(dǎo)程 5 其 NNC07 7129 2 11015 mm360400 工作臺行程 mmL 17 滾珠絲杠參數(shù)表 旋向右旋 導(dǎo)程 mm 5 導(dǎo)程角 19 3 節(jié)圓直徑 P C D mm 28 6 螺桿節(jié)圓直徑 P C D mm 28 6 根徑 mm 25 324 珠徑 mm 1753 動載荷 KgfC 1124 靜載荷 KgfC0 2466 預(yù)壓扭矩cmKgf 0 3 0 7 軸向間隙 0 行程HIWIN 型號 L1L2L3 精度等級 1050R28 5B2 FSW 1158 1333 0 0181158120013335 400R28 5B2 FSW 470 590 0 0184705005905 本機床工作臺滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式 如圖所示 3 3 工作臺部件的裝配圖設(shè)計 見圖紙 工作臺部件的裝配圖設(shè)計 見圖紙 4 4 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗 18 4 14 1 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗 本工作臺的滾珠絲杠支撐方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu) 絲杠始終受拉而不受壓 因此 不 存在壓桿不穩(wěn)定問題 4 24 2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速 ncnc 的校驗的校驗 X 軸是兩端固定方式 則 選用的絲杠軸承支撐間距 1 f MmmLt1158 臨界轉(zhuǎn)速為 min8 5117 1071 2 2 8 r L dM N t rf c 而最大容許轉(zhuǎn)速 minr336nminr251 40948 0 最大轉(zhuǎn)速 cp NN 故此絲杠滿足要求 4 34 3 滾珠絲杠螺母副壽命的校驗滾珠絲杠螺母副壽命的校驗 滾珠絲杠螺母副的壽命 主要是指疲勞壽命 它是指一批尺寸 規(guī)格 精度相同的 滾珠絲杠在相同的條件下回轉(zhuǎn)時 其中 90 不發(fā)生疲勞剝落的情況下運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速 先進行 X 軸校驗 NFN x CXl55 876 mx 49 10271minr52n 5 m 軸 平均負(fù)載軸額定動載荷 平均轉(zhuǎn)速導(dǎo)程 其設(shè)計壽命是 hh n F x C LX m h 40000515710 60 106 3 m 軸 再進行 Y 軸絲杠螺母副壽命校驗 NFN y CYl55 876 my 07 7129minr52n 5 m 軸 平均負(fù)載軸額定動載荷 平均轉(zhuǎn)速導(dǎo)程 hh n F y C LY m h 40000515675 60 106 3 m 軸 一般來講 在設(shè)計數(shù)控機床時 應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時間壽命 Lh 40000h 故滿足要求 5 5 計算機械傳動系統(tǒng)的剛度計算機械傳動系統(tǒng)的剛度 5 15 1 機械傳動系統(tǒng)的剛度計算機械傳動系統(tǒng)的剛度計算 5 1 15 1 1 計算滾珠絲杠的剛度計算滾珠絲杠的剛度 本工作臺的絲杠支承方式為兩端固定 滾珠絲杠螺母副具剛度 s K bs K 19 mNK mNK KKK mN L d K mN L d sx K r r 055 398 bsy 738 269 bsx 111 3 9018 9 470 324 25 4 678 9 y1 4 67 sy 8 3658 9 1158 324 25 4 678 9 x1 4 67 nsbs 2 2 2 2 軸 軸 得 由 軸 軸 軸 軸 mNC n KY mNC n KX 907 7121 007 7129 y 10 y 149 10271 049 10271 x 10 x 軸 軸 動載荷 滾珠絲杠的根徑 滾珠絲杠的總剛性 螺帽的剛性 等于 C d K CK r n bs 10 5 1 25 1 2 絲杠在工作載荷絲杠在工作載荷作用下的抗拉壓變形作用下的抗拉壓變形 m F 1 絲杠采用兩端固定的兩對球軸承配置形式 X 軸軸承的中心距 鋼的mmL1000 2 彈性模量 由表一中可知 滾珠直徑 3 175mm 絲杠底徑MPaE 5 101 2 w d 25 324mm 則絲杠的截面積 2 d 2 2 2 42 503 4 mm d S X 軸抗拉壓變形 x1 mm SE LF xa x 00207 0 42 503101 2 100055 876 4 1 4 1 5 2max 1 Y 軸抗拉壓變形 y1 mm SE LF ya y 00072 0 42 503101 2 50040 608 4 1 4 1 5 2max 1 5 1 35 1 3 滾珠絲杠滾道間的接觸變形量滾珠絲杠滾道間的接觸變形量 2 mm ZFd P yw a 0014 0 0013 0 3 3 2 20 因為絲杠有預(yù)緊力 且為軸向負(fù)載的 1 3 所以實際變形量可以減少一半 取 mm0007 0 2 則最終的變形量 總 X 軸 mm00277 00007 000207 0 21 總x Y 軸 mm00142 0 0007 000072 0 21 總y 完滿達到設(shè)計要求 且絲杠的精度等級也滿足 6 6 驅(qū)動機的選用與計算驅(qū)動機的選用與計算 6 16 1 計算折算到電動機軸上的負(fù)載慣量計算折算到電動機軸上的負(fù)載慣量 總轉(zhuǎn)動慣量 J 主要包括電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電 動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 1 J 84 1 1077 0 LDJ D 為絲杠公稱直徑 D 28mm L 為絲杠長度 X 軸 L 1333mm Y 軸 L 590mm 代入數(shù)據(jù) 得 X 軸 284 1 3 61013332877 0 cmKgJ x Y 軸 284 1 8 2105902877 0 cmKgJ y 6 1 26 1 2 滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量滾珠絲杠上一級移動部件等折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量 2 J 2 2 2 10 2 M L J 其中 M 為工作臺的 包括工件 的質(zhì)量 KgM X 420 軸 KgMY660 軸 S 為絲杠螺距 S 5mm 代入數(shù)據(jù) 得 21 22 2 22 2 18 4 10660 2 5 2 66 2 10420 2 5 2 cmKg Y J cmKg X J 軸 軸 初選東莞市凱福機電有限公司的 Y09 130D5 1335 型五相交流 110mm 130mm 馬達驅(qū)動器 組合產(chǎn)品 22 可知其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 2 3 4 41cmKgJ 所以 2 321 2 321 88 51 4 4118 4 3 6 36 504 4166 23 6 cmKgJJJ dY J cmKgJJJ dX J Y X 軸 軸 軸 軸 算慣量匹配 電動機軸向慣量比值應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi) 既不應(yīng)太大也不應(yīng)太 小 即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負(fù)載特性 為使該系統(tǒng)慣量達到較合理的配合 一 般比值控制在 1 4 1 之間 79 0 88 51 4 41 82 0 36 50 4 41 3 3 d d J J Y J J X 軸 軸 由此可見符合慣量匹配要求 J3 6 1 36 1 3 步進電機軸上的等效負(fù)載力矩步進電機軸上的等效負(fù)載力矩 M M 的計算的計算 承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩在不同工況下是不同的 考慮最大切削負(fù)載時電動機所需力矩 tfat MMMMM 01 9 6 r at J n M T 其中 dr JJ 響應(yīng)時間sT06 0 最大切削力的轉(zhuǎn)速為min12rn mNMat 1049 0 06 0 6 9 1210036 5 3 i LF M f 2 0 其中 mNGFF z 2 6101 0 42001920 0 為絲杠螺距 LmmL5 為齒輪降速比 已計算出為 1 i 為傳動鏈總效率為 0 8 mN i LF M f 0609 0 18 014 3 2 510 2 61 2 3 0 3 2 0 max 0 101 2 i LF M a 23 其中 NFF za 1920 max 為滾珠絲杠未預(yù)緊時的效率 0 96 0 9 0 0 其余數(shù)據(jù)同上 mN LF M i a 412 0101 2 3 2 0 max 0 3 10 2 i LF M t t 其中 進給方向的最大切削力 t FNFFF hyhxt 5280 其余參數(shù)同上 mN i LF M t t 255 5 10 18 014 3 2 55280 10 2 33 由此得等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩 mNMMMMM tfat 7978 5 255 5 412 0 0609 0 1049 0 01 6 1 46 1 4 快速空載時電動機所需力矩快速空載時電動機所需力矩 2 M 0max2 MMMM fa 其中加速力矩 max max 9 6 r a J n M T minr336 5 1680 n 0 max max L V 絲杠 其余參數(shù)同上 代入數(shù)據(jù)得 m9377 2 06 0 6 9 33610036 5 6 9 3 max max N T nJ M r a 絲杠 力矩摩擦 3 10 2 i GL M f 其中 u 為導(dǎo)軌副的摩擦因數(shù) 滾動導(dǎo)軌取 004 0 其余參數(shù)同上 24 代入數(shù)據(jù)得 mNM f 1672 0 附加摩擦力矩 3 2 0 max 0 101 2 i LF M a 其余參數(shù)同上 代入數(shù)據(jù)得 mNM 1498 0 0 所以可知快速空載時電機所需力矩 mNMMMM fa 10422 3 1498 0 1672 0 9377 2 0max2 比較和 取其較大者 就是最大等效負(fù)載 即 1 M 2 MmNMM 7978 5 1 6 1 56 1 5 步進電機的校驗步進電機的校驗 6 1 5 16 1 5 1 最大靜轉(zhuǎn)矩校驗最大靜轉(zhuǎn)矩校驗 考慮到步進電機的驅(qū)動電源受電網(wǎng)的影響較大 當(dāng)輸入電壓降低時 其輸入轉(zhuǎn)矩也 會下降 可能會造成丟步 甚至堵轉(zhuǎn) 因此按最大等效負(fù)載 M 考慮一定的安全系數(shù) 取 3 則步進電機的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足 mNMTj 3934 177978 5 33 max 由所選的電機型號參數(shù)可知 最大轉(zhuǎn)矩 滿足要求 mNTj 35 max 6 1 5 26 1 5 2 最快工進速度時電動機時輸出轉(zhuǎn)矩校核最快工進速度時電動機時輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快工進速度 720mm min 脈沖當(dāng)量 脈沖 求 max f V0 01mm 出電動機對應(yīng)的運行頻率 Hzf f 1200 01 0 60 720 max 從 Y09 130D5 1335 步進電動機的運行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下 電動 25 機的輸出轉(zhuǎn)矩 遠遠大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩 滿足要求 mNT f 37 max2 M 6 1 5 36 1 5 3 最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核最快空載移動時電動機輸出轉(zhuǎn)矩校核 任務(wù)書給定工作臺最快空載移動速度 1600mm min 求出其對應(yīng)運行頻 max v 由圖查得 在此頻率下 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩約為Hzf667 2666 01 0 60 1600 max 大于快速空載起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 滿足要求 mN 37mN 198 5 6 1 5 46 1 5 4 最快空載移動時電動機運行頻率校核最快空載移動時電動機運行頻率校核 與快速空載移動速度 1600mm min 對應(yīng)的電動機運行頻率為 max vHzf667 2666 max 由圖中表格 可知空載運行頻率可達 4500 可見沒有超出上限 Hz 7 7 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 7 17 1 計算絲杠計算絲杠 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率 nc nc 已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 Ko Kmin 263 68 106N m 而滾珠絲杠螺母 副和機床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量 md m 1 3 ms 其中 m ms 分別是機床執(zhí)行部件的質(zhì)量 kg 和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量 kg 則 KgMx350 KgMy550 srad M K srad M K Kg M MM Kg M MM KgM dy ncy dx ncx s ydy s xdx s 690 2 1 863 2 1 554 3 14 12 550 3 354 3 14 12 350 3 14 12108 79 12342 4 0 0 3 7 27 2 計算扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率計算扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率 nt nt 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量為 3 0 0034 0kgmJJJ rs 已知絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 ksx k x 8598 6Nm rad ksy k y 23405Nm rad 則 srad J K srad J K s sy nty s sx ntx 7 2623 2 1 3 1590 2 1 26 由以上計算可知 杠 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率 nc 789 34rad s 扭轉(zhuǎn)振 動系統(tǒng)的最低固有頻率 nt 1590 3rad s 一般按 n 300rad s 的要求來設(shè)計機械傳 動系統(tǒng)的剛度 故滿足要求 8 8 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計微機控制系統(tǒng)的設(shè)計 8 18 1 確定硬件電路總體方案確定硬件電路總體方案 數(shù)控系統(tǒng)基本硬件組成 任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件與軟件兩部分組成 硬件 是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ) 有了硬件 軟件才能有效的運行 硬件電路的可靠性直接影響 到數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo) 機床數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下四部分組成 1 主控路 即中央處理器 CPU 2 總線 包括暑假總線 DB 地址總線 AB 和控制總線 CB 3 存儲器 包括只讀可編程序存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器 4 接口 即 I O 輸入 輸出接口電路 其中 CPU 是數(shù)控系統(tǒng)的核心 其作用是發(fā)布命令以協(xié)調(diào)各部分電路正常工作 存儲器用于存放系統(tǒng)軟件 即程序 以及運行過程中的各種數(shù)據(jù) I O 接口是系統(tǒng) 與外界進行信息交換的橋梁 三總線則是 CPU 與存儲器 接口以及其它各種轉(zhuǎn)換 電路聯(lián)接的紐帶 是 CPU 與各部分電路進行信息交換和通訊的必由之路 中 央 處 理 單 元 步進 電機 輸入 輸出 I O接口 控制 對象 存儲器 RAM ROM 外設(shè) 鍵盤 顯示器 圖 4 1 數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖 除此之外 還要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的要求配備一些外圍設(shè)備和信號變換電路 如圖 4 1 所示為數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 其中 CPU 存儲器及 I O 接口是任何一個數(shù)控 系統(tǒng)必不可少的環(huán)節(jié) 其余部分并非所有數(shù)控系統(tǒng)都具備 某一類數(shù)控系統(tǒng)可能只 包括其中一部分或及部分 通常 CPU 通過 I O 接口可聯(lián)接的人機交換外設(shè)是鍵盤 打印機 磁帶記錄儀等通訊接口 信號變換電路是 A D 轉(zhuǎn)換 D A 轉(zhuǎn)換 光電隔離 功率放大等 是實現(xiàn)微機與控制對象之間的信號匹配與轉(zhuǎn)換的中間電路 這兩部分 可根據(jù)控制系統(tǒng)的要求選擇 8 28 2 主控制器主控制器 CPUCPU 的選擇的選擇 在微機應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 的選擇應(yīng)考慮如下要素 1 時鐘頻率和字長 控制數(shù)據(jù)處理的速度 2 可擴展存儲器 ROM RAM 的容量 3 指令系統(tǒng)功能是否強 即編程的靈活性 27 4 I O 口擴展的能力 即對外設(shè)控制的能力 5 開發(fā)手段 包括支持開發(fā)的軟件和硬件電路 除此之外 還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用場合 控制對象以及對各種參數(shù)要求選擇 CPU 在類似 本設(shè)計的二坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)中 一般采用 MCS 51 系列單片機作為主控器 MCS 51 系列單片機主要有三種型號的產(chǎn)品 8031 8051 8751 該系列產(chǎn)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 只需增加少量外圍器 件就可以構(gòu)成一個完整的微機控制系統(tǒng) 并且開發(fā)手段齊全 指令系統(tǒng)功能強 編程 靈活性大 硬件資料也很豐富 三種型號的引腳完全相同 僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有少許差 異 可以說 8031 是沒有 ROM 的 8051 而 8751 又是用 EPROM 代替 ROM 的 8051 故 本設(shè)計采用目前工業(yè)上應(yīng)用最多的 MCS 51 系列中 8031 單片機 下面介紹 8031 單片機的基本性能及使用方法 8031 單片機的基本特性 1 具有 8 位中央處理單元 CPU 2 片內(nèi)有時鐘發(fā)生電路 6MHz 或 12MHz 每執(zhí)行一條指令時間為s 21 3 具有 128 字節(jié) RAM 4 具有 21 個特殊功能寄存器 5 可尋址 64K 字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器和 64K 字節(jié)的外部程序存儲器 6 具有 4 個 I O 端口 32 根 I O 線 7 具有 2 個 16 位定時 計數(shù)器 8 具有五個中斷源 配備兩個優(yōu)先級 9 具有一個全雙串行接口 10 具有位尋址能力 適用邏輯運算 從上述特性可知 一塊 8031 的功能幾乎相當(dāng)于一塊 Z80CPU 一塊 RAM 一 塊 Z80CTC 兩塊 Z80PIO 和一塊 Z80ISO 所組成的微型計算機 MCS 51 系列中 8031 單片機的引腳及功能 MCS 51 系列中 8031 單片機是一個具有 40 根引腳的雙列直插式期間 引腳圖及 其功能分類如下頁圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Vcc P0 0 P0 1 P0 2 P0 3 P0 4 P0 5 P0 6 P0 7 EA Vdd ALE PROG PSEN P2 7 P2 6 P2 5 P2 4 P2 3 P2 2 P2 1 P2 0 P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 P3 0 P3 1 P3 2 P3 3 P3 4 P3 5 P3 6 P3 7 RST VPD RxD TxD INTo INT1 T0 T1 WR RD XTAL2 XTAL1 Vss P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 P3 0 P3 1 P3 2 P3 3 P3 4 P3 5 P3 6 P3 7 PSEN EA ALE RESET P2 7 P2 6 P2 5 P2 4 P2 3 P2 2 P2 1 P2 0 P0 7 P0 6 P0 5 P0 4 P0 3 P0 2 P0 1 P0 0 Vcc Vss 8031 8051 8751 8031 用戶 I O 控制 總線 CB 5V A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 地址 總線 AB 數(shù)據(jù) 總線 AB a 管腳圖b 引腳功能分類 28 引腳功能說明如下 Vcc 編程和正常操作時的電源電壓為 5V Vss 地電平 Po 口 一個 8 位開漏雙向 I O 口 它訪問外部存儲器的低 8 位地址和數(shù)據(jù)總線 在程序檢驗時它也輸出指令字節(jié) 由于數(shù)據(jù)和地址分時地復(fù)用 Po 口 所以在 Po 口 接一片 74LS373 鎖存器 用來鎖存 Po 口輸出的低八位地址信號 這樣 就把地址 和數(shù)據(jù)分開 74LS373 輸出低八位地址碼 A0 A7 P2口 具有提升電阻的 8 為雙向 I O 口 供系統(tǒng)擴展時作高八位地址線用 其 中低 5 位 P2 0 P2 4 作為 2764EPROM 和 6264RAM 的高 5 位地址 A8 A12 而 高 3 位 P2 5 P2 7 通過譯碼器 74LS138 輸出片選信號 分別接 6264 2764 及 8155 的片選輸入端見見 22 頁 頁 P3口 具有提升電阻的 8 位雙向 I O 口 該口的每一位均可獨立地定義為第一 I O 口功能或第二 I O 口功能 作為第一功能使用時 口的結(jié)構(gòu)操作與 P1 口完全相 同 第二功能如下所示 第二功能 P3 0 P D 串行輸入口 P3 1 T D 串行輸入口 P3 2 外部中斷 0 P3 3 外部中斷 1 P3 4 T0 定時器 0 外部輸入 P3 5 T1 定時器 1 外部輸入 P3 6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3 7 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 P1口 在本系統(tǒng)內(nèi) P1口中的 P1 0 P1 4作為