機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例

1、機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n第一節(jié) 機電一體化系統(tǒng)設計的目的 n第二節(jié) 設計的內(nèi)容 n第三節(jié) 設計的一般過程與要點設計的一般過程與要點 n第四節(jié) 機電一體化系統(tǒng)設計實例機電一體化系統(tǒng)設計實例1 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 第一節(jié) 機電一體化系統(tǒng)設計的目的 n 機電一體化系統(tǒng)設計是一個重要的實踐性 環(huán)節(jié)。要求學生綜合運用所學過的機械、電子、 計算機和自動控制等方面的知識，獨立進行一 次機電結合的設計訓練，主要目的是： 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n1）學習機電一體化系統(tǒng)總體設計方案擬定、分析與比較的方法。 n2）通過對機械系統(tǒng)的設計，掌握幾種典型傳動元件與導向元件 的工作原理、設計計算方

2、法與選用原則。如齒輪/同步帶減速裝 置、蝸輪蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌副等。 n3）通過對進給伺服系統(tǒng)的設計，掌握常用伺服電動機的工作原 理、計算選擇方法與控制驅動方式，學會選用典型的位移/速度 傳感器；如交流、步進伺服進給系統(tǒng)、增量式旋轉編碼器、直 線光柵等。 n4）通過對控制系統(tǒng)的設計，掌握一些典型硬件電路的設計方法 和控制軟件的設計思路；如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存 儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A配置、鍵盤與顯示電路設 計等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電動機的控制軟件等。 n5）培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的能力，學習并初步樹立 “系統(tǒng)設計”的思想。 n6）

3、鍛煉提高學生應用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技 論文的能力。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 第二節(jié) 設計的內(nèi)容 n設計的對象有典型的機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），如微機數(shù) 控機床、工業(yè)機器人、三坐標測量機、自動檢測儀、全自 動洗衣機、電子秤、自動售貨機、家用智能裝置等。 n設計內(nèi)容由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和設計說明書三部分組成。 n1機械系統(tǒng)設計 n2. 控制系統(tǒng)設計 n3設計說明書 n 是設計的總結性文件，應清楚地敘述整個設計過程 和詳細的設計內(nèi)容，包括總體方案的分析、比較與確定， 機械系統(tǒng)的結構設計，主要零部件的計算與選型，控制系 統(tǒng)的電路分析，軟件設計的流程圖以及相關程序等。 機電一體化系統(tǒng)

4、設計及應用舉例 第三節(jié)第三節(jié) 設計的一般過程與要點設計的一般過程與要點 n 機電一體化系統(tǒng)設計的內(nèi)容非常廣泛， 不同的專業(yè)、方向會有不同的側重點，每個學 校也有自己的專業(yè)特點。因此，設計的一般過 程和基本方法也會有所不同。但總的來說，大 體上可分為七個階段，如下圖所示。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 一、設計準備工作 n首先，要認真研究設計任務書，明確要完成的設計內(nèi)容和 具體要求，備齊設計過程所必需的各種工具書和相關標準； n其次，要大量查閱文獻資料、學習研究有關產(chǎn)品的圖紙與 樣本。為了提高工作效率，學生要學會充分利用互聯(lián)網(wǎng)這 一快捷工具，指導教師也要充分使用互聯(lián)

5、網(wǎng)和多媒體教學。 有條件的話，指導教師最好帶領學生參觀實物或模型，使 學生獲得感性認識。 n針對畢業(yè)設計，每位同學應完成開題報告一份，主要內(nèi)容 包括：結合課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1500 2000字左右的文獻綜述；選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究 思路及方案；工作進度及具體安排 ；參考文獻。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 二、總體方案設計要點 n 總體方案直接影響到機電一體化系統(tǒng)的最終運行 結果，是設計工作的基礎。一般滿足設計要求的總體 方案往往有多個，這時要根據(jù)具體情況進行分析比較， 確定一個最佳方案。設計總體方案時應注意以下幾個 要點： 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n1、在繼承的基礎

6、上充分發(fā)揮個人的創(chuàng)新能力 n 設計的選題大多都是已成型的機電產(chǎn)品，在長期的設計 和生產(chǎn)實踐中，已積累了大量可供借鑒的資料和經(jīng)驗，大都 有詳細的設計資料供學習參考。作為學生，首先要學習和繼 承這些經(jīng)驗成果，這樣不但可以加快設計進度，減少原則性 錯誤，而且對設計質(zhì)量也有可靠的保證。但同時對設計過程 中出現(xiàn)的疑問要勤思考、多比較，不要盲目抄襲，對現(xiàn)有方 案中存在缺陷的地方，應發(fā)揮個人創(chuàng)新能力予以改進和提高。 如果在結構上有重大的改進設計，應該與指導教師和同學多 討論。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n2、抓住關鍵零部件的原理分析和設計 n 無論是機電一體化設備的改造，還是新產(chǎn)品設計，都需 要抓住關鍵

7、零部件的分析和設計，這是機電一體化系統(tǒng)設計 的重要方法。例如，在微機數(shù)控機床和-Y數(shù)控工作臺設計 中，進給傳動機構是整個設備的關鍵所在。其中，作為執(zhí)行 元件的伺服電動機，在計算與選型方面，本書第四章有詳細 介紹。在波輪式全自動洗衣機的傳動系統(tǒng)中，減速器是關鍵 部件；而自動回轉刀架的關鍵部件則是蝸桿-蝸輪副與螺桿- 螺母副。只有清楚了關鍵零部件的功能和工作原理，才有可 能順利完成設計工作。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n3、要重視并正確使用標準 n 遵守并采用標準，是降低產(chǎn)品成本的重要因素之一，也是 評價設計質(zhì)量的一項主要指標。熟悉并正確使用標準是機電一 體化系統(tǒng)課程設計的重要任務之一。 n

8、許多標準件可以直接外購，如電動機、滾動軸承、傳動帶、 鏈、密封件、緊固件、鍵等。有些零件雖然需要自己設計制造， 如齒輪、帶輪、蝸桿蝸輪等，但其主要尺寸參數(shù)一般仍要按標 準確定。所以設計時準備一些標準件手冊是很重要的。對于標 準件的使用，應盡量減少品種和規(guī)格，這樣既降低成本，又方 便使用和維修。例如，減少螺栓的類型和尺寸，不但便于采購 和保管，裝卸時也可減少工具，提高工作效率。 n 非標準件的尺寸，一般要求圓整為標準數(shù)或優(yōu)先數(shù)，以方 便制造和測量。對于常用的標準數(shù)和優(yōu)先數(shù)，要求記憶并熟練 使用。但要注意有些根據(jù)幾何關系和安裝要求確定的尺寸不能 圓整，例如齒輪分度圓直徑和齒輪中心距等。 n 另外，

9、設計中還應盡量減少零件材料的牌號和種類，能用 同一牌號的材料應盡量統(tǒng)一；例如鋼材零件在滿足使用要求的 情況下盡可能都選用同型號的，顯然這是良好的設計方法。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n4、學習掌握工程設計的方法 n 在機械系統(tǒng)設計時，零部件的尺寸不可能完全由理論 計算確定，很多情況下經(jīng)常沒有公式可供參考，此時就要 運用類比和初估的工程設計方法。設計時應結合具體結構、 加工和裝配工藝，并綜合經(jīng)濟性和使用條件全面考慮。最 常見的如機體和箱體的壁厚、齒輪輪緣、帶輪輪轂、螺栓 直徑等尺寸，設計時都可根據(jù)具體情況進行類比確定，沒 有特殊要求時，一般不需進行計算。希望通過課程設計的 鍛煉，學生能夠初步

10、掌握工程設計的方法，從而提高工作 能力和效率。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 三、機械系統(tǒng)設計中的重點知識結構 n1、機械制圖 n 機械系統(tǒng)設計要求設計者具有扎實的機械制圖基本知 識。良好的機械制圖基礎，不僅使你能正確表達自己的設 計思想，而且也便于你與他人討論交流。在設計過程中， 要正確運用機械制圖的各種表達方式，不清楚的地方要及 時復習教科書。機電一體化系統(tǒng)課程設計的目的之一，就 是使學生在機械結構設計和機械制圖上得到進一步的鍛煉 和提高，將欠缺的知識補上。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n2、機械設計與機械零件基礎知識 n 具備良好的機械設計和機械零件知識是設計的基礎。 任何一臺機電設備

11、都是由各種各樣的機械零部件組合而成 的，其中標準零部件尤其重要。因此，在設計過程中，要 及時復習標準零部件的計算、選擇方法及其視圖表達方式。 其中齒輪、帶與帶輪、蝸桿蝸輪、滾動軸承等是重點。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n3、傳動與導向元件 n 進給伺服機構對機械傳動精度和工作平穩(wěn)性都有較高要 求，在確定部件結構和傳動方式時，通常都會提出低摩擦、 低慣量、高剛度、無間隙和工藝性好的要求，所以應盡量采 用低摩擦的傳動和導向元件，如滾珠絲杠螺母傳動副、直線 滾動導軌導向副等。進給傳動機構中應盡量消除間隙，采用 雙片齒輪錯齒消隙是非常有效的方法。另外，近年來同步帶 傳動在機電設備中的應用也越來越多

12、。由于這些內(nèi)容學生在 前期課程中接觸較少，可以查閱相關手冊和資料。而對于常 用的機械零件，如齒輪、滾動軸承、普通帶傳動等，可以參 考教科書或機械設計手冊。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n4、零部件加工工藝性和裝配工藝性 n 圖紙上繪制的零部件應充分考慮加工的工藝性和裝配的工 藝性。既要加工方便，又要裝卸方便。主要尺寸參數(shù)應盡量 圓整，符合國家有關標準，尤其在應用CAD繪圖標注尺寸時 更應注意。特別需要指出的是，結構設計中各個零部件應能 方便地安裝和拆卸，要留有足夠的裝配空間；同時，軸、齒 輪、軸承都應有合理的軸向和徑向定位，而且要避免出現(xiàn)超 靜定現(xiàn)象。這些都是在設計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，希望引起

13、大 家重視。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 四、控制系統(tǒng)設計中需注意的有關問題 n1、及時復習前期課程 n 控制系統(tǒng)的設計，將涉及到電工學、微機原理與接口、 單片機原理、檢測與傳感器、控制工程基礎等多門課程。 設計中遇到問題時，應及時復習相關的課程。對于微機控 制系統(tǒng)中一些重要的基本概念，應該非常清楚。設計時如 果發(fā)現(xiàn)自己在基本概念上存在問題，應該下大力氣立刻予 以彌補，決不能草率了事。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n2、重視電子技術基礎知識 n 在進行電氣原理圖設計時，你會深切感受到電子技術 基礎知識的重要性。各種大規(guī)模數(shù)字集成芯片是計算機系 統(tǒng)的基礎，而每一個芯片則是由各種基本數(shù)字邏輯單

14、元組 成的。沒有良好的數(shù)字電路知識，在設計時將無從下手。 相比較而言，雖然模擬電路在設計時應用較少，但它卻是 數(shù)字電路的基礎，而且在學習難度上要大于數(shù)字電路，所 以也應予以足夠的重視。具備良好的電子技術基礎知識， 是順利進行機電一體化系統(tǒng)設計的基本保障。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 n3、盡量選用模塊化電路 n 目前控制系統(tǒng)的硬件電路普遍采用模塊化設 計方法。電路的應用設計，涉及的基本理論可不 作過多敘述，應參閱一些有關教材。在設計時， 對常用的一些器件和芯片，建議記住其型號和作 用，這在今后的工作中非常有用。對于圖紙中出 現(xiàn)的電阻、電容等器件，其參數(shù)的選擇也很重要， 要經(jīng)?？紤]一下，這個器

15、件為什么取這個數(shù)值？ 這樣下次再遇到類似問題，便可迎刃而解。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 五、注意現(xiàn)代設計手段和網(wǎng)絡資源的運用 n盡量應用各種現(xiàn)代設計手段，可大大提高工作效率。繪制 機械圖時可以采用AUTOCAD軟件、PROE軟件，電氣原 理圖的設計建議采用PROTEL軟件。 n設計時應充分利用網(wǎng)絡資源，這樣可以快速獲取大量有關 信息。經(jīng)常瀏覽一些在機電一體化領域有較高知名度的網(wǎng) 站，在那里你可以及時了解國內(nèi)外機電一體化領域的最新 動態(tài)，并可學到很多實用的工程設計方法。最后特別需要 說明的是，課程設計所用到的主要機械部件和電氣零部件 產(chǎn)品，相應企業(yè)都有網(wǎng)站介紹，需要的技術數(shù)據(jù)一般在互 聯(lián)網(wǎng)上

16、都能查到。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 第四節(jié) 機電一體化系統(tǒng)設計實例機電一體化系統(tǒng)設計實例1 臥式車床數(shù)控化改造設計臥式車床數(shù)控化改造設計 （機電一體化系統(tǒng)設計課程設計指導書）（機電一體化系統(tǒng)設計課程設計指導書） n 普通車床（如C616/C6132、C618/C6136、 C620/C6140、C630等）是金屬切削加工最常用 的一類機床。C6140普通車床的結構布局如圖 6-1所示。當工件隨主軸回轉時，通過刀架的 縱向和橫向移動，能加工出內(nèi)外圓柱面、圓錐 面、端面、螺紋面等，借助成型刀具，還能加 工各種成形回轉表面。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-1 C6140普通車床的結構布局

17、 1-床腳 2-掛輪 3-進給箱 4-主軸箱 5-縱溜板 6-溜板箱 7-橫溜板 8-刀架 9-上溜板 10-尾座 11-絲杠 12-光杠 13-床身 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 普通車床刀架的縱向和橫向進給運動，是由主軸回 轉運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進給箱變速后，由光桿或 絲桿帶動溜板箱、縱溜板以及橫溜板產(chǎn)生移動。進給參 數(shù)依靠手工調(diào)整，改變參數(shù)時需要停車。刀架的縱向進 給和橫向進給不能聯(lián)動，切削次序需要人工控制。 對普通車床進行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向 進給系統(tǒng)改成用微機控制的、能獨立運動的進給伺服系 統(tǒng)；將手動刀架換成能自動換刀的電動刀架。這樣，利 用數(shù)控裝置，車床就可以按預先輸

18、入的加工指令進行切 削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)、切削次序和刀具 都可按程序自動進行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱、橫向的聯(lián) 動進給功能，所以，改造后的車床就可以加工出各種形 狀復雜的回轉零件，并能實現(xiàn)多工序集中車削，從而提 高生產(chǎn)效率和加工精度。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 一、設計任務 題目：C6140普通車床數(shù)控化改造設計 任務：將一臺C6140普通車床改造成經(jīng)濟型數(shù)控車床。 主要技術指標如下： （1）床身上最大加工直徑400 mm； （2）最大加工長度1000 mm； （3）X方向(橫向)的脈沖當量x = 0.005 mm/脈沖, Z方向(縱向)z = 0.01 mm/脈沖； （4）X方向

19、最快移動速度vxmax = 3000 mm/min，Z方 向為vzmax = 6000 mm/min； （5）X方向最快工進速度vxmaxf = 400 mm/min，Z方向 為vzmaxf = 800 mm/min； （6）X方向定位精度 0.01 mm，Z方向 0.02 mm； 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （7）可以車削柱面、平面、錐面與球面等； （8）安裝螺紋編碼器，可以車削公/英制的直螺紋與 錐螺紋，最大導程為24 mm； （9）安裝四工位立式電動刀架，系統(tǒng)控制自動選刀； （10)自動控制主軸的正轉、反轉與停止，并可輸出 主軸有級變速與無級變速信號； （11)自動控制冷卻泵的啟/停；

20、 （12)安裝電動卡盤，系統(tǒng)控制工件的夾緊與松開； （13)縱、橫向安裝限位開關； （14)數(shù)控系統(tǒng)可與PC機串行通信； （15)顯示界面采用LED數(shù)碼管，編程采用ISO數(shù)控代 碼。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 二、總體方案的確定 總體方案應考慮車床數(shù)控系統(tǒng)的運動方式、進給伺服系統(tǒng) 的類型、數(shù)控系統(tǒng)CPU的選擇，以及進給傳動方式和執(zhí)行機 構的選擇等。 （1）普通車床數(shù)控化改造后應具有單坐標定位，兩 坐標直線插補、圓弧插補以及螺紋插補的功能。 因此，數(shù)控系統(tǒng)應設計成連續(xù)控制型。 （2）普通車床經(jīng)數(shù)控化改造后屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床， 在保證一定加工精度的前提下，應簡化結構， 降低成本。因此，進給伺服

21、系統(tǒng)常采用步進電 動機的開環(huán)控制系統(tǒng)。 （3）根據(jù)技術指標中的最大加工尺寸、最高控制速度， 以及數(shù)控系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求，決定選用MCS-51系 列的8位單片機作為數(shù)控系統(tǒng)的CPU。MCS-51系列 8位機具有功能多、速度快、抗干擾能力強、性/ 價比高等優(yōu)點。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，需要擴展程序存儲器、數(shù) 據(jù)存儲器、鍵盤與顯示電路、I/O接口電路、D/A 轉換電路、 串行接口電路等；還要選擇步進電動機的驅動電源以及主 軸電動機的交流變頻器等。 （5）為了達到技術指標中的速度和精度要求，縱、橫 向的進給傳動應選用摩擦力小、傳動效率高的滾珠絲杠螺 母副；為了消除傳動間

22、隙提高傳動剛度，滾珠絲杠的螺母 應有預緊機構等。 （6）計算選擇步進電動機，為了圓整脈沖當量，可能需 要減速輪副，且應有消間隙機構。 （7）選擇四工位自動回轉刀架與電動卡盤，選擇螺紋編 碼器等。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 三、機械系統(tǒng)的改造設計方案 1主傳動系統(tǒng)的改造方案 對普通車床進行數(shù)控化改造時，一般可保留原有 的主傳動機構和變速操縱機構，這樣可減少機械改造 的工作量。主軸的正轉、反轉和停止可由數(shù)控系統(tǒng) 來控制。 若要提高車床的自動化程度，需要在加工中自動 變換轉速，可用2速的多速電動機代替原有的單 速主電動機；當多速電動機仍不能滿足要求時，可用 交流變頻器來控制主軸電動機，以實現(xiàn)無級

23、變速（工 廠使用情況表明，使用變頻器時，若工作頻率低于 70Hz，原來的電動機可以不更換，但所選變頻器的功 率應比電動機大）。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 本例中，當采用有級變速時，可選用浙江超力 電機有限公司生產(chǎn)的YD系列7.5kW變極多速三相異步 電動機，實現(xiàn)2檔變速；當采用無級變速時，應 加裝交流變頻器，推薦型號為：F1000-G0075T3B， 適配7.5kW電動機，生產(chǎn)廠家為煙臺惠豐電子有限公 司。 2安裝電動卡盤 為了提高加工效率，工件的夾緊與松開采用電動 卡盤，選用呼和浩特機床附件總廠生產(chǎn)的KD11250型 電動三爪自定心卡盤?？ūP的夾緊與松開由數(shù)控系 統(tǒng)發(fā)信控制。 機電一體化

24、系統(tǒng)設計及應用舉例 3換裝自動回轉刀架 為了提高加工精度，實現(xiàn)一次裝夾完成多道工序， 將車床原有的手動刀架換成自動回轉刀架，選用常 州市宏達機床數(shù)控設備有限公司生產(chǎn)的LD4B-CK6140 型四工位立式電動刀架。實現(xiàn)自動換刀需要配置相 應的電路，由數(shù)控系統(tǒng)完成。 4螺紋編碼器的安裝方案 螺紋編碼器又稱主軸脈沖發(fā)生器或圓光柵。數(shù)控 車床加工螺紋時，需要配置主軸脈沖發(fā)生器，作為 車床主軸位置信號的反饋元件，它與車床主軸同步 轉動。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 本例中，改造后的車床能夠加工的最大螺紋導 程是24 mm，Z向的進給脈沖當量是0.01 mm/脈沖， 所以螺紋編碼器每轉一轉輸出的脈沖數(shù)應

25、不少于24 mm /（0.01 mm/脈沖）=2400脈沖?？紤]到編碼器的 輸出有相位差為90的A、B相信號，可用A、B異或后 獲得2400個脈沖（一轉內(nèi)），這樣編碼器的線數(shù)可 降到1200線（A、B信號）。另外，為了重復車削同 一螺旋槽時不亂扣，編碼器還需要輸出每轉一個的 零位脈沖Z。 基于上述要求，本例選擇螺紋編碼器的型號為： ZLF-1200Z-05V0-15-CT。電源電壓+5V，每轉輸出 1200個A/B脈沖與1個Z脈沖，信號為電壓輸出，軸頭 直徑15 mm，生產(chǎn)廠家為長春光機數(shù)顯技術有限公司。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 螺紋編碼器通常有兩種安裝形式：同軸安 裝和異軸安裝。同軸安

26、裝是指將編碼器直接安 裝在主軸后端，與主軸同軸，這種方式結構簡 單，但它堵住了主軸的通孔。異軸安裝是指將 編碼器安裝在床頭箱的后端，一般盡量裝在與 主軸同步旋轉的輸出軸，如果找不到同步軸， 可將編碼器通過一對傳動比為1：1的同步齒形 帶與主軸聯(lián)接起來。需要注意的是，編碼器的 軸頭與安裝軸之間必須采用無間隙柔性聯(lián)接， 且車床主軸的最高轉速不允許超過編碼器的最 高許用轉速。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 5進給系統(tǒng)的改造與設計方案 （1）拆除掛輪架所有齒輪，在此尋找主軸的同步軸，安裝螺紋 編碼器。 （2）拆除進給箱總成，在此位置安裝縱向進給步進電動機與同 步帶減速箱總成。 （3）拆除溜板箱總成與快

27、走刀的齒輪齒條，在縱溜板的下面安 裝縱向滾珠絲杠的螺母座與螺母座托架。 （4）拆除四方刀架與上溜板總成，在橫溜板上方安裝四工位立 式電動刀架。 （5）拆除橫溜板下的滑動絲桿螺母副，將滑動絲桿靠刻度盤一 段（長216 mm，見書后圖6-2）鋸斷保留，拆掉刻度盤上的手柄， 保留刻度盤附近的兩個推力軸承，換上滾珠絲杠副。 （6）將橫向進給步進電動機通過法蘭座安裝到橫溜板后部的縱 溜板上，并與滾珠絲杠的軸頭相聯(lián)。 （7）拆去三桿（絲桿、光桿與操縱桿），更換絲桿的右支承。 改造后的橫向、縱向進給系統(tǒng)分別見圖6-2與圖6-3。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-2 C6140數(shù)控車床橫向進給傳動機構 機

28、電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-3 C6140數(shù)控車床縱向進給傳動機構 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 四、進給傳動部件的計算和選型 縱、橫向進給傳動部件的計算和選型主要包括： 確定脈沖當量、計算切削力、選擇滾珠絲杠螺母副、 設計減速箱、選擇步進電動機等。以下詳細介紹縱 向進給機構，橫向進給機構與縱向類似，在此從略。 1脈沖當量的確定 根據(jù)設計任務的要求，X方向（橫向）的脈沖當 量為x = 0.005 mm/脈沖，Z方向（縱向）為z = 0.01 mm/脈沖。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 2切削力的計算 切削力的分析和計算詳見相關教材。以下是縱向車削力的 詳細計算過程。 設工件材料為碳素結構

29、鋼，b650 Mpa；選用刀具材料為 硬質(zhì)合金YT15；刀具幾何參數(shù)為：主偏角kr60，前角0 10，刃傾角s5；切削用量為：背吃刀量ap3 mm， 進給量f =0.6 mm/r，切削速度vc105 m/min。 查表3-1，得： 2795， 1.0， 0.75， 0.15。 查表3-3，得：主偏角r的修正系 0.94；刃傾角、前角 和刀尖圓弧半徑的修正系數(shù)值均為1.0。 由經(jīng)驗公式（3-2），算得主切削力 2673.4 N。由經(jīng)驗 公式 : : 1：0.35：0.4，算得縱向進給切削力 935.69 N，背向力 =1069.36 N。 cF C cF x cF y cF n c Fkr k

30、c F c F f F p F f F p F 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 3滾珠絲杠螺母副的計算和選型（縱向） （1）工作載荷Fm的計算 已知移動部件總重量G=1300 N；車 削力 =2673.4 N， =1069.36 N， =935.69 N。如圖3-20所示， 根據(jù) = ， = ， = 的對應關系，可得： =2673.4 N， =1069.36 N， =935.69 N。 選用矩形三角形組合滑動導軌，查表3-29，取 = 1.15， = 0.16，代入Fm + , 得工作載荷 Fm 1712 N。 （2）最大動載荷FQ的計算 設本車床Z向在承受最大切削力條 件下最快的進給速度V=0

31、.8 m/min，初選絲杠基本導程 Ph = 6 mm，則此時絲杠轉速 n = 1000V/Ph 133 （ r/min）。 取滾珠絲杠的使用壽命T=15000 h，代入L0 = 60 n T / 106，得絲 杠壽命系數(shù)L0 = 119.7（單位為： 106 r）。 FQ=15100N c F p F f F z F y F x F )(GFz K K c F p F f F z F y F x F x F 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （3）初選型號 根據(jù)計算出的最大動載荷，查表3-31，選擇啟東 潤澤機床附件有限公司生產(chǎn)的FL4006型滾珠絲杠副。 其公稱直徑為40 mm，基本導程為6

32、mm，雙螺母滾 珠總圈數(shù)為3 2 = 6 圈，精度等級取4級，額定動 載荷為13200 N，滿足要求。 （4）傳動效率 的計算 將公稱直徑 =40 mm，基本導程 mm，代 入 = arctan Ph / ( d0 ) ，得絲杠螺旋升角 = 2 44。將摩擦角 =10，代入 = tan / tan(+ )，得傳動效率 = 94.2%。 0 d6 h P 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （5）剛度的驗算 1）Z向滾珠絲杠副的支承，采取一端軸向固定，一端簡支 的方式，見書后圖6-3。固定端采取一對推力角接觸球軸承， 面對面組配。絲杠加上兩端接桿后，左、右支承的中心距 離約為a=1497 mm；鋼的彈

33、性模量 2.1 Mpa；查表 3-33，得滾珠直徑 =3.9688 mm，算得: 絲杠底徑d2=公稱直徑 滾珠直徑 =36.0312 mm，則絲杠 截面積 /4 =1019.64 （mm2）。 2）根據(jù)公式 ( )3，求得單圈滾珠數(shù)目 = 29；該型號絲杠為雙螺母，滾珠總圈數(shù)為3 2 = 6， 則滾珠總數(shù)量 29 6 =174。滾珠絲杠預緊時，取軸向 預緊力 = /3571 N。則由（3-27）式，求得滾珠與螺紋 滾道間的接觸變形量 0.00117 mm。 E 5 10 w D 0 d w D 2 2 dS w Dd / 0 Z Z Z YJ F m F 2 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 因為

34、絲杠加有預緊力，且為軸向負載的1/3，所以實際 變形量可減小一半，取 = 0.000585 mm。 3）將以上算出的 和 代入 ,求得絲杠總變形量 （對應跨度1497 mm） 0.012555 mm=12.555m。 由表3-27知，4級精度滾珠絲杠任意300 mm軸向行程內(nèi)行 程的變動量允許16 m，而對于跨度為1497 mm的滾珠絲 杠，總的變形量 只有12.555m，可見絲杠剛度足夠。 （6）壓桿穩(wěn)定性校核 根據(jù)公式（3-28）計算失穩(wěn)時的臨 界載荷Fk。查表3-31，取支承系數(shù) = 2；由絲杠底徑 = 36.0312mm, 得截面慣性矩 82734.15mm4； 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù) 取3

35、（絲杠臥式水平安裝)；滾動螺母 至軸向固定處的距離 取最大值1497 mm。代入式（3- 28）,得臨界載荷 51012 N，遠大于工作載荷 故絲杠不 會失穩(wěn)。 綜上所述，初選的滾珠絲杠副滿足使用要求。 1 2 2 21 總 總 總 k f 2 d64/ 4 2 dI K a k F m F 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 4. 同步帶減速箱的設計（縱向） 為了滿足脈沖當量的設計要求和增大轉矩，同時也為了使 傳動系統(tǒng)的負載慣量盡可能地減小，傳動鏈中常采用減速 傳動。本例中，Z向減速箱選用同步帶傳動，同步帶與帶輪 的計算和選型參見第三章第三節(jié)相關內(nèi)容。 設計同步帶減速箱需要的原始數(shù)據(jù)有：帶傳遞的功

36、率 ；主 動輪轉速 和傳動比i；傳動系統(tǒng)的位置和工作條件等。 根據(jù)改造經(jīng)驗，C6140車床Z向步進電動機的最大靜轉矩通 常在15-25 Nm之間選擇。 今初選電動機型號為130BYG5501，五相混合式，最大靜 轉矩為20 Nm，十拍驅動時步距角為0.72。該電動機的詳 細技術參數(shù)見表4-5，運行矩頻特性曲線見圖6-4。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-4 130BYG5501步進電動機的運行矩頻特性曲線 圖6-4 130BYG5501步進電機運行矩頻特性 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （1）傳動比i的確定 已知電動機的步距角 = 0.72，脈沖當量z= 0.01 mm/脈沖，滾珠絲杠導程

37、Ph= 6 mm。根據(jù)公式（3-12）算得傳動 比i = 1.2。 （2）主動輪最高轉速 由Z向拖板的最快移動速度vzmax=6000mm/min， 可以算出主動輪最高轉速 =（vzmax /z ）/ 360 =1200（r/min）。 （3）確定帶的設計功率Pd 預選的步進電動機在轉速為1200 r/min時， 對應的步進脈沖頻率為： fmax= 1200 360 / ( 60 ) = 10000（Hz）。 從圖6-4查得，當脈沖頻率為10000 Hz時，電動機的輸出轉矩約為 3.8 Nm，對應的輸出功率為POUT = n T / 9.55 = 1200 3.8 / 9.55 477.5（W

38、）。同步帶傳遞的負載功率應該小于477.5 W，今取P = 0.32 kW，從表3-18中取工作情況系數(shù)KA = 1.2，則由式（3-14），求得帶 的設計功率Pd = KA P =1.20.32 kW= 0.384 kW。 （4）選擇帶型和節(jié)距 根據(jù)帶的設計功率Pd=0.384 kW和主動輪最 高轉速 =1200 r/min，從圖3-14中選擇同步帶，型號為 XL型，節(jié)距 =5.08 mm。 1 n 1 n b p 1 n b p 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （5）確定小帶輪齒數(shù) 和小帶輪節(jié)圓直徑 取 =25，則小帶輪節(jié)圓直徑 = =40.43 mm。 當 達最高轉速1200 r/min時

39、，同步帶的速度為 =2.54（m/s），沒有超過XL型帶的極限速 度40 m/s。 （6）確定大帶輪齒數(shù) 和大帶輪節(jié)圓直徑 大帶輪齒 數(shù) = =30,節(jié)圓直徑 =48.51 mm。 （7）初選中心距 、帶的節(jié)線長度 、帶的齒數(shù) 初選 中心距 =1.3（ + ）=115.622 mm，圓整后取 =120mm.則帶的節(jié)線長度為 1 z 1 d 1b p z 1 1 60 1000 d n v 0 a 0p L b z 2 z 2 d i 21 did 1 d 2 21 0012 0 () 2() 24 p dd Ladd a 1 z 1 d 2 z 1 z 0 a 2 d 0 a mm 379.8

40、43= 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （8）計算實際中心距 實際中心距 （9）校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù) 嚙合齒數(shù)比6大，滿足要求。 （10）計算基準額定功率 式中 帶寬為 的許用工作拉力，由表3-21查得 =50.17N； 帶寬為 的單位長度的質(zhì)量，由表3-21查得 =0.022 同步帶的帶速，由上述（5）可知 =2.54 m/s。 算得 = 0.127 kW。 a 0 0 2 pp LL a a m z 11 21 2 () 2 2 b m pzz zentzz a 2 0 () 1000 a Tmv v P 0s bm a T v 0 P0s b m v 0 P 120.5785mm 12

41、 kg/m 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （11）確定實際所需同步帶寬度 式中 選定型號的基準寬度，由表3-21查得 = 9.5 mm； 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表3-22查得 =1。 由上式算得 25.07 mm，再根據(jù)表3-11選定最接近的帶寬 =25.4 mm。 （12）帶的工作能力驗算 根據(jù)式（3-22），計算同步帶額定功率 P的精確值： 式中， 為齒寬系數(shù) = 3.068；經(jīng)計算得 P = 0.390 kW，而Pd = 0.384 kW，滿足PPd .因此，帶的工作能力 合格。 s b 1/1.14 0 0 d s z P b K P 0s b z K z K 23 0 ()10 s

42、zw a s b PK K Tmv v b w K 1.14 0 ( / ) wss Kb b s b 0s b s b s b 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 5. 步進電動機的計算與選型（縱向） （1）計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量 已知：滾珠 絲杠的公稱直徑 =40 mm，總長（帶接桿)l=1560 mm，導程 6 mm，材料密度 ;縱向移動部件總重量 G = 1300 N；同步帶減速箱大帶輪寬度28 mm，節(jié)徑48.51 mm， 孔徑30 mm，輪轂外徑42 mm，寬度14 mm；小帶輪寬度28 mm，節(jié)徑40.43 mm，孔徑19mm，輪轂外徑29 mm，寬度12 mm；傳動比i

43、 =1.2。 參照表4-1，可以算得各個零部件的轉動慣量如下（具體計 算過程從略）：滾珠絲杠的轉動慣量 =30.78 ；拖板折算到絲 杠上的轉動慣量 =1.21 ；小帶輪的轉動慣量 =0.60;大帶輪的 轉動慣量 =1.27。在設計減速箱時，初選的Z向步進電動機型 號為130BYG5501，從表4-5查得該型號電動機轉子的轉動慣 量 。 則加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量為： = + +（ + + ）/ 56.7 eq J 0 d h P 33 /1085. 7cmkg S J W J 1 z J 2z J 33 m J 2 cmkg eq J m J 1 z J 2 z J W J S J

44、2 i 2 cmkg 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （2）計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩 分 快速空載起動和承受最大工作負載兩種情況進行 計算。 1）快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩 包括三部分：快速空載起動時折算到電動機轉軸上的 最大加速轉矩 ，移動部件運動時折算到電動機轉軸 上的摩擦轉矩 ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上 的附加摩擦轉矩 。因為滾珠絲杠副傳動效率很高，根 據(jù)（4-12）式可知， 相對于 和 很小，可以忽略不 計。則有： = + （6-1） eqT maxa T 1eqT fT 0 T 1eqT 0 TfT 1eqT maxa TfT maxa T 機電一體

45、化系統(tǒng)設計及應用舉例 根據(jù)式（4-9），考慮Z向傳動鏈的總效率，計算快速空 載起動時折算到電動機轉軸上的最大加速轉矩： （6-2） 式中 nm 對應Z向空載最快移動速度的步進電動機最高轉 速，單位為r/min； 步進電動機由靜止到加速至nm轉速所需的時間， 單位為s。 其中： （6-3） 式中 Z向空載最快移動速度，任務書指定為 6000 mm/min； Z向步進電動機步距角，為0.72； Z向脈沖當量，本例=0.01 mm/脈沖。 將以上各值代入式（6-3），算得nm=1200 r/min。 1 60 2 max a meq a t nJ T at 360 max v nm max v 機電

46、一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 設步進電動機由靜止到加速至nm轉速所需時間 =0.4 s，Z向傳動鏈 總效率 = 0.7。則由式（6-2）求得： 2.54（Nm） 由式（4-10）可知，移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩 為： （6-4） 式中 導軌的摩擦系數(shù)，滑動導軌取0.16； 垂直方向的工作負載，空載時取0； Z向傳動鏈總效率，取0.7。 則由式（6-4），得： 0.24（Nm） 最后由式（6-1），求得快速空載起動時電動機轉軸所承受的負載轉矩為： = + = 2.78 Nm （6-5） at 7 . 04 . 060 1200107 .562 4 max aT i PGF T hc

47、 f 2 )( c F 2 . 17 . 02 006. 0)13000(16. 0 f T 1eqT maxa T f T 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 2）最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 ， 包括三部分：折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩Tt ，移動部件運 動時折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩Tf ，滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸 上的附加摩擦轉矩T0。T0相對于Tt和Tf很小，可以忽略不計。則有： = Tt + Tf （6-6） 其中，折算到電動機轉軸上的最大工作負載轉矩Tt。本例中在對滾珠絲杠進行 計算的時候，已知進給方向的最大工作載荷Ff = 935.69 N，則有： 1

48、.06（Nm） 再計算承受最大工作負載（ =2673.4N）情況下，移動部件運動時折算到電動 機轉軸上的摩擦轉矩： （Nm） 最后由式（6-6），求得最大工作負載狀態(tài)下電動機轉軸所承受的負載轉矩 = Tt + Tf = 1.78 Nm （6-7） 經(jīng)過上述計算后，得到加在步進電動機轉軸上的最大等效負載轉矩 =max ， = 2.78 Nm 2eqT 2eqT 2eqT 2 . 17 . 02 006. 069.935 2i PF T hf t c F i PGF T hc f 2 )( 2eqT eqT1eqT2eqT 0.72 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 （3）步進電動機最大靜轉矩的選定

49、考慮到步進電動機采用的 是開環(huán)控制，當電網(wǎng)電壓降低時，其輸出轉矩會下降，可能造 成丟步，甚至堵轉。因此，根據(jù) 來選擇步進電動機的最大靜 轉矩時，需要考慮安全系數(shù)。本例中取安全系數(shù)K = 4，則步進 電動機的最大靜轉矩應滿足： Tjmax 4 = 4 2.78 Nm = 11.12 Nm （6-8） 對于前面預選的130BYG5501型步進電動機，由表4-5可知，其最 大靜轉矩Tjmax= 20 Nm，可見完全滿足（6-8）式的要求。 （4）步進電動機的性能校核 1）最快工進速度時電動機輸出轉矩校核 任務書給定Z向 最快工進速度 =800mm/min，脈沖當量=0.01 mm/脈沖，求出 電動機

50、對應的運行頻率 = 800/（600.01）1333(Hz)。從 130BYG5501的運行矩頻特性圖6-4可以看出，在此頻率下，電動 機的輸出轉矩 17 Nm，遠遠大于最大工作負載轉矩 =1.78 Nm，滿足要求。 eqT f vmax f fmax f Tmax 2eqT 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 2）最快空載移動時電動機輸出轉矩校核 任務書給定Z向最 快空載移動速度 =6000mm/min，求出電動機對應的運行頻 率 =6000/（600.01） =10000(Hz)。從圖6-4查得，在此頻 率下，電動機的輸出轉矩 =3.8 Nm，大于快速空載起動時 的負載轉矩 = 2.78 Nm，

51、滿足要求。 3）最快空載移動時電動機運行頻率校核 最快空載移動速度 = 6000 mm/min對應的電動機運行頻率 = 10000 Hz。查表4-5可知130BYG5501的極限運行頻率 為20000 Hz，可見沒有超出上限。 max v max f max T 1eqT max v max f 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 4）起動頻率的計算 已知電動機轉軸上的總轉動慣量 Jeq= 56.7 ，電動機轉子自身的轉動慣量 ， 查表4-5可知電動機轉軸不帶任何負載時的最高空載起動 頻率 =1800Hz 。則由式（4-17）可以求出步進電動機 克服慣性負載的起動頻率為： =1092Hz 上式說明，

52、要想保證步進電動機起動時不失步，任何時 候的起動頻率都必須小于1092Hz。實際上，在采用軟件 升降頻時，起動頻率選得很低，通常只有100Hz（即100 脈沖/s）。 綜上所述，本例中Z向進給系統(tǒng)選用130BYG5501步進電 動機，可以滿足設計要求。 33 m J 2 cmkg qf m eq q L J J f f 1 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 6同步帶傳遞功率的校核 分兩種工作情況，分別進行校核。 （1）快速空載起動 電動機從靜止到加速至nm=1200 r/min， 由（6-5）式可知，同步帶傳遞的負載轉矩Teq1=2.78 Nm，傳 遞的功率為P = nm Teq1 / 9.55

53、=12002.78/9.55349.3W （2）最大工作負載、最快工進速度 由（6-7）式可知，帶 需要傳遞的最大工作負載轉矩Teq2 = 1.78 Nm，任務書給定最 快工進速度vmaxf = 800mm/min，對應電動機轉速nmaxf nmaxf =（vmaxf /z）/360=160（r/min） 傳遞的功率為 P P = nmaxf Teq2 / 9.55 =1601.78/9.55 29.8W 可見，兩種情況下同步帶傳遞的負載功率均小于帶的額定功 率0.39kW。因此，選擇的同步帶功率合格。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 五、繪制進給傳動機構的裝配圖 在完成滾珠絲杠螺母副、減速箱和

54、步進電動機的計算、選型后，就可 以著手繪制進給傳動機構的裝配圖了。在繪制裝配圖時，需要考慮以下問 題： （1）了解原車床的詳細結構，從有關資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、 刀架等的結構尺寸。 （2） 根據(jù)載荷特點和支承形式，確定絲杠兩端軸承的型號、軸承座的結 構以及軸承的預緊和調(diào)節(jié)方式。 （3）考慮各部件之間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應保證絲杠兩端 支承與螺母座同軸，保證絲杠與機床導軌平行，考慮螺母座、支承座在安 裝面上的聯(lián)接與定位，同步帶減速箱的安裝與定位，同步帶的張緊力調(diào)節(jié)， 步進電動機的聯(lián)接與定位等。 （4）考慮密封、防護、潤滑以及安全機構等問題。例如，絲杠螺母的潤 滑、防塵防鐵屑保

55、護、軸承的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。 （5）在進行各零部件設計時，應注意裝配的工藝性，考慮裝配的順序， 保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 （6）注意繪制裝配圖時的一些基本要求。比如，制圖標準，視圖布置及 圖形畫法要求，重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標注，重 要配合尺寸的標注，裝配技術要求，標題欄等。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 六、控制系統(tǒng)硬件電路設計 根據(jù)任務書的要求，設計控制系統(tǒng)的硬件電路時主要考 慮以下功能： （1）接收鍵盤數(shù)據(jù)，控制LED顯示； （2）接收操作面板的開關與按鈕信號； （3）接收車床限位開關信號： （4）接收螺紋編碼器信號； （5）接收電動卡盤夾緊信號與電

56、動刀架刀位信號； （6）控制X、Z向步進電動機的驅動器； （7）控制主軸的正轉、反轉與停止； （8）控制多速電動機，實現(xiàn)主軸有級變速； （9）控制交流變頻器，實現(xiàn)主軸無級變速； （10）控制冷卻泵啟動/停止； （11）控制電動卡盤的夾緊與松開； （12）控制電動刀架的自動選刀； （13）與PC機的串行通信。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-5為控制系統(tǒng)的原理框圖。CPU選用ATMEL公 司的8位單片機AT89S52；由于AT89S52本身資源有限， 所以擴展了一片EPROM芯片W27C512用作程序存儲器， 存放系統(tǒng)底層程序；擴展了一片SRAM芯片6264用作 數(shù)據(jù)存儲器，存放用戶程序；鍵

57、盤與LED顯示采用 8279來管理；輸入/輸出口的擴展選用了并行接口 8255芯片，一些進/出的信號均做了隔離放大；模擬 電壓的輸出借助于DAC0832；與PC機的串行通信經(jīng)過 MAX233芯片。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 圖6-5 控制系統(tǒng)原理框圖 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 控制系統(tǒng)的操作面板布置如圖6-6所示。面板設置了48個微動按鍵，三 個船形開關，一只急停按鈕，顯示器包括1組數(shù)碼顯示管和7只發(fā)光二極管。 圖6-6 車床數(shù)控系統(tǒng)操作面板布置圖 控制系統(tǒng)的主機板電原理圖見書后圖6-7，鍵盤與LED顯示電原理圖見 書后圖6-8。詳細的電路設計原理及電路分析請參考第五章相關內(nèi)容 機電一

58、體化系統(tǒng)設計及應用舉例 七、步進電動機驅動電源的選用 本例中X向步進電動機的型號為110BYG5802，Z向步進電動機的型號為 130BYG5501，生產(chǎn)廠家為常州寶馬集團公司。這兩種電動機除了外形尺寸、步距 角和輸出轉矩不同外，電氣參數(shù)基本相同，均為5相混合式，5線輸出，電機供電 電壓DC120310V，電流5A。這樣，兩臺電動機的驅動電源可用同一型號。在此， 選擇合肥科林數(shù)控科技有限責任公司生產(chǎn)的五相混合式調(diào)頻調(diào)壓型步進驅動器， 型號為BD5A。它與控制系統(tǒng)的連接如圖6-9所示。 圖6-9 BD5A驅動器與控制系統(tǒng)的連接 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 八、控制系統(tǒng)的部分軟件設計 1. 存儲

59、器與I/O芯片地址分配 根據(jù)書后圖6-7中地址譯碼器U4（74LS138）的連接情況， 可以算出主機板中存儲器與I/O芯片的地址分配如表 6-1所示。 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 2控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理程序 系統(tǒng)設有7檔功能可以相互切換，分別是“編輯”、“空刀”、 “自動”、“手動1”、“手動2”、“手動3”和“回零”。選中某 一功能時，對應的指示燈點亮，進入相應的功能處理?？刂葡到y(tǒng)的 監(jiān)控管理程序流程如圖6-10所示。 圖6-10 系統(tǒng)監(jiān)控管理程序流程圖 機電一體化系統(tǒng)設計及應用舉例 38255芯片初始化子程序 B255: MOV DPTR，#3FFFH；指向8255的控制口地址 MOV A

60、，#10001001B；PA口輸出，PB口輸出，PC口輸入，均為方式0 MOVX DPTR，A ；控制字被寫入 MOV DPTR，#3FFCH；指向PA口 MOVA，#0FFH；預置PA口全“1” MOVXDPTR，A；輸出全“1”到PA口 MOVDPTR，#3FFDH；指向PB口 MOVA，#0FFH；預置PB口全“1” MOVXDPTR，A；輸出全“1”到PB口 RET 48279芯片初始化子程序 B279: MOV DPTR，#5FFFH；指向8279控制口地址 MOV A，#0CFH；清除FIFO與顯示RAM命令 MOVX DPTR，A；命令字被寫入 WAIT:MOVX A，DPTR；