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基于自动控制环槽内径检具设计【优秀机械检具全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带工作总结+外文翻译+52页@正文10300字】

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基于自动控制环槽内径检具设计【优秀机械检具全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带工作总结+外文翻译+52页@正文10300字】.zip

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关键词：: 基于自动控制内径检具机械设计机械课程毕业设计基于自动控制环槽内径检具设计机械检具全套课程毕业设计

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基于自动控制环槽内径检具设计【优秀机械检具全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带工作总结+外文翻译+52页@正文10300字】

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摘要

本次毕业设计是基于自动控制环槽内径检具。它含有机座，移动工作台，升降工作台，驱动轴，传感器和摆杆等。摆杆被固定在检具体上，检具体于驱动轴相连。被测工件通过挡块被固定在移动工作台上。升降工作台上有步进电动机，电动机的主轴线与被测工件中心线重合，步进电机输出轴上接有驱动轴。驱动轴与检具体相连。检具体上有滑动块，上面有传感器，摆杆，电磁继电器和弹簧，升降工作台上的电机转动带动驱动轴转动进而带动摆杆转动完成检测，电磁继电器是为了改变摆杆位置的，能使摆杆自由进入内径。当上方内径检测完毕后，控制升降工作台的步进电动机开始工作，使升降工作台继续下降到达底端的内径进行检测。在机架后端有限位开关，是防止移动过坐台移动太多移到导轨外或指定位置。因为导轨主要是承重用的，所以与机架做成一体。利用检具对环槽内径进行检测，不仅测量精度高、大大的减少人力的浪费，而且适用于测量筒状物体的内圆直径。

关键词：自动控制；环槽内径；检具

Abstract

This is a class-based automatic control loop based on a groove diameter of the seizure. It contains a base, mobile workbench, table movements, driveshaft, such as sensors and swing rod. Swing rod was fixed at Frederick Specifically, the prosecution specifically linked to the driveshaft。Measured part was fixed through the block work in the mobile platform. Table movements are stepper motors, electric motors and the main axis of the center line measured part a coincidence, stepper motor output shaft then there driveshaft. Driveshaft linked to the seizure of specific。Frederick concrete blocks have a slide, there are sensors, placed under, electromagnetic relays and spring, lifting table driven rotating driveshaft of the motor rotating rod before turning to lead the completion of testing, electromagnetic relays before in order to change the location of stroke, allow free access to swing rod diameter. When the top diameter after detection, control movements of the stepper motor to start table work table continued to decline to reach take-off and landing at the bottom of test diameter。Limited spaces in the rack back-end switch is to prevent too much movement坐台moved outside to the rail or the specified location. Because the guide is mainly used in load-bearing, so make one with the rack. Benefit of the design diameter of the ring groove to detect, not only of high measurement accuracy, significantly less of the home of a waste of manpower, but also applies to measuring objects with tubular diameter。

Key words：Automatic Control；Ring groove diameter；Testing instrument

第1章绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 环槽内径检测的工作过程 1

第2章设计方案的确定 2

2.1 设计的主要参数 2

2.2 方案确定 2

第3章机械系统设计 4

3.1 步进电动机的选择 4

3.1.1 控制移动工作台的步进电动机的选择 4

3.1.2 控制升降台工作的步进电动机的选择 8

3.1.3 控制驱动轴转动的步进电动机的选择 10

3.2 丝杠的选择 14

3.3 驱动轴的选择 23

3.4 轴承的选择 26

3.5 基座的设计 27

3.6 传感器安装设计 28

3.7 限位开关的安装设计 29

3.8 电磁继电器的安装设计 29

3.9 光轴支架和电机支架的设计 29

第4章控制系统设计 31

4.1 控制电路的硬件设计 31

4.2 控制电路的软件设计 34

4.2.1 主程序图框 34

4.2.2 复位程序设计 34

4.2.3动态显示设计 36

第5章结论 38

参考文献 39

致谢 40

附录I 41

第1章绪论

1.1设计背景

随着社会主义经济的快速发展，手动检测仪器已经不能满足工业发展的快速飞跃，实现检具的自动化检测已经势在必行。检具是大批量生产时，为方便检查质量而设计制做的专用检查工具。检具没有刻度，比用通用量具检验更省时省力。但普通检具一般依靠的是工作人员用肉眼读数检测，不能保证每时每刻都读出精确误差值，从而影响工件精度。基于这点，利用单片机控制读数的优越性便体现出来，结合单片机控制的自动检测工具便应运而生。利用单片机控制电机旋转，同时实现摆杆在被测工件的空余时间步进回转，实现多点测量。数字显示器与传感器相连连并直接输出数值，完成读数工作,提高精确度。

随着中国经济的持续快速发展，人民的生活水平也在逐年提高，以往粗放型低技术含量的简单工作越来越多的被高科技所带来的机械化自动化设备所取代，人力资源被使用在了更加高层次的工作需要上，而且这是一种势不可挡的用工趋势。在检测上也需要这种机械化自动化的取代，解放劳动力，减轻工作人员的工作压力，更能高质量的提供服务，这个是一举多得的事情，这个也是我做此设计的设计目的。

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内容简介：: 编号毕业设计 (论文 ) 基于自动控制环槽内径检具设计 of （系）名称机械工程与自动化学院专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名白磊学号 050101076 指导教师杨红梅副教授 2009 年 6 月 16 日辽宁工业大学毕业设计（论文）学生工作总结题目基于自动控制环槽内径检具设计机械工程与自动化学院 (系 )机械设计制造及其自动化专业机电 053 班学生姓名白磊学号 050101076 指导教师杨红梅 2009 年 6 月 16 日 1 个人总结通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来电子的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师张老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 2 学生本人签字：年月日指导教师意见：指导教师签字：年月日机械工程与自动化学院毕业设计（论文）题目基于自动控制环槽内径检具设计专业班级机械设计制造及其自动化专业机电 053班学生姓名白磊学号 050101076 指导教师杨红梅副教授序号内容幅面数量 1 开题报告、中期检查报告、实习手册、任务书、工作总结 2 毕业设计论文 3 装配图、流程图 4 电路图、零件图 5 零件图 6 评阅意见表、指导教师意见表、答辩意见表、进度考核表本科生毕业设计（论文） I 摘要本次毕业设计是基于自动控制环槽内径检具。它含有机座，移动工作台，升降工作台，驱动轴，传感器和摆杆等。摆杆被固定在检具体上，检具体于驱动轴相连。被测工件通过挡块被固定在移动工作台上。升降工作台上有步进电动机，电动机的主轴线与被测工件中心线重合，步进电机输出轴上接有驱动轴。驱动轴与检具体相连。检具体上有滑动块，上面有传感器，摆杆，电磁继电器和弹簧，升降工作台上的电机转动带动驱动轴转动进而带动摆杆转动完成检测，电磁继电器是为了改变摆杆位置的，能使摆杆自由进入内径。当上方内径检测完毕后，控制升降工作台的步进电动机开始工作，使升降工作台继续下降到达底端的内径进行检测。在机架后端有限位开关，是防止移动过坐台移动太多移到导轨外或指定位置。因为导轨主要是承重用的，所以与机架做成一体。利用检具对环槽内径进行检测，不仅测量精度高、大大的减少人力的浪费，而且适用于测量筒状物体的内圆直径。关键词：自动控制；环槽内径；检具本科生毕业设计（论文） is a on a of It a as to in of a to of a of to of in to of to of to to to at of in is to 台 to or is in so of of to of of of a of to 本科生毕业设计（论文）录第 1 章绪论 . 1 计背景 . 1 槽内径检测的工作过程 . 1 第 2 章设计方案的确定 . 2 计的主要参数 . 2 案确定 . 2 第 3 章机械系统设计 . 4 进电动机的选择 . 4 制移动工作台的步进电动机的选择 . 4 制升降台工作的步进电动机的选择 . 8 制驱动轴转动的步进电动机的选择 . 10 杠的选择 . 14 动轴的选择 . 23 承的选择 . 26 座的设计 . 27 感器安装设计 . 28 位开关的安装设计 . 29 磁继电器的安装设计 . 29 轴支架和电机支架的设计 . 29 第 4 章控制系统设计 . 31 制电路的硬件设计 . 31 制电路的软件设计 . 34 程序图框 . 34 位程序设计 . 34 . 36 第 5 章结论 . 38 参考文献 . 39 致谢 . 40 附录 I . 41 附录 . 48 本科生毕业设计（论文）本科生毕业设计（论文） 1 第 1章绪论计背景随着社会主义经济的快速发展，手动检测仪器已经不能满足工业发展的快速飞跃，实现检具的自动化检测已经势在必行。检具是大批量生产时，为方便检查质量而设计制做的专用检查工具。检具没有刻度，比用通用量具检验更省时省力。但普通检具一般依靠的是工作人员用肉眼读数检测，不能保证每时每刻都读出精确误差值，从而影响工件精度。基于这点，利用单片机控制读数的优越性便体现出来，结合单片机控制的自动检测工具便应运而生。利用单片机控制电机旋转，同时实现摆杆在被测工件的空余时间步进回转，实现多点测量。数字显示器与传感器相连连并直接输出数值，完成读数工作 ,提高精确度。随着中国经济的持续快速发展，人民的生活水平也在逐年提高，以往粗放型低技术含量的简单工作越来越多的被高科技所带来的机械化自动化设备所取代，人力资源被使用在了更加高层次的工作需要上，而且这是一种势不可挡的用工趋势。在检测上也需要这种机械化自动化的取代，解放劳动力，减轻工作人员的工作压力，更能高质量的提供服务，这个是一举多得的事情，这个也是我做此设计的设计目的。槽内径检测的工作过程以往的检测方法是把工件固定，用人工的方法测量，工人拿一个检测工具沿着内径旋转一周，通过观察百分表的数值变化来确定环槽内径的尺寸，这种方法不尽耗时而且费力，如果在测量的时候出现工人的手或者工件产生抖动或是工件错位的情况会大大的影响测量的准确性，大大的增加的测量所需的时间。本科生毕业设计（论文） 2 第 2章设计方案的确定计的主要参数被测工件图图测工件图案确定一 . 机械部分结构简如图示：本科生毕业设计（论文） 3 图构简图 1件基座， 2 件和 11件为光杠， 3件升降工作台， 4为滑动工作台， 5件和 12件为夹具， 6件为被测工件， 7件数字显示器。 8件和 13件为电动机， 9件为驱动轴， 10 件为件具体， 14 件为传感器， 15 件为测杆。检测时先将被测件 6 放在滑动工作台 4上，工作台 4开始工作，当滑倒预订位置时，传感器 14 检测收到信号，滑动工作台停止工作。升降工作台下降带槽内，然后电机 8开始工作使测杆做整轴回传，转完一周后，升降工作台继续下降到下环槽位置继续检测，显示器显示数值。二 . 控制部分控制部分主要由单片机以及必要电子元件构成，其主要作用是控制电机步进及测量仪读数向数码的转换。在测量仪的读数部分装一个数码转换传感器，确保工作人员能更精确的读数。测量仪的自动转动动是通过步进电机带动轴，与件具体相连的测杆转动，带动测杆横梁的摆动，利用传感器和数字显示器显示数值。本科生毕业设计（论文） 4 第 3章机械系统设计进电动机的选择制移动工作台的步进电动机的选择初选电机型号为 130电动机在机械结构中的位置如图示：图机在结构之位置一（ 1）步进电机转轴上的总转动惯量2 1()2 式中 1 m 2 2 2 2e q m 1 2 0 . 0 0 0 0 0 3 5 0 . 0 0 4 4 0 . 0 0 0 5 0 . 0 0 4 9 J J k g m k g m k g m k g m （ 2）步进电机转轴上的等效负载转矩通常考虑两种情况：一种是快速空载启动，另一种是承受最大工作载荷。快速空载启动时电机转轴所受的负载转矩1m a x 0e q a T T 快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位是 N.m 移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位是 T 滚珠丝杆预紧后折算到电机转轴上的附加摩擦转矩，单位是本科生毕业设计（论文） 5 而上式中： m a e q ma e q 电动机转轴的角加速度，单位是 2/s 电动机的转速，单位是 / 电动机加速所用的时间，单位是 s，一般在 s 之间选取经计算：2516 2 摩导轨的摩擦力，单位是 N 滚珠丝杆的导程，单位是 m 传动链总效率，一般取 =i 总的传动比 /n n 机的转速杆的转速经计算：00(1 )2 Y J i 滚珠丝杆副的预紧力，一般取滚珠丝杆工作载荷的 1/3，单位是 N 0 滚珠丝杆副未预紧时的传动效率，一般取0于选择的是无预紧丝杠最大工作载荷状态下电动机转轴所承受的负载转矩2t T T 2 进给方向最大工作载荷，单位是 N 12m a x , e q e q e T代入数据： 1 2 3）步进电机的选型将上述计算所得的，用中的系数 K 称作安全系数，一般应在之间选取。 4）步进电机的性能校核本科生毕业设计（论文） 6 最快工作进给速度时的电动机输出转矩校核 m 0 ff =1018 m a x ( / m fv m m 最快工作进给速度 ( / )脉冲系统的脉冲当量从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率足。最快空载时的电动机输出转矩校核 0 最快空载工作进给速度从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率最大工作负载转矩比较，足。最快空载移动时的电动机运行频率校核由最快空载移动速度m a x ( / m v m / )脉冲，算出电动机对应的运行频率启动频率校核 1/=1185 总的转动惯量可以通过上式求得，也可以在步进电动机的启动惯频特性曲线上找出。电机空载启动频率，单位是产品资料查得加在步进电动机上的总的转动惯量，步进电动机转子的转动惯量，经计算，电机符合要求。二电机外形如图本科生毕业设计（论文） 7 图机外形电机参数如表表电机参数步距角相数电压电流静转矩型号空载运行频率 110A 30=18动惯量出轴机身长环境温度温升 58310+55 65K 电机外形尺寸如图示：图机尺寸本科生毕业设计（论文） 8 电机距频特性如图图频特性接线图如图图线图制升降台工作的步进电动机的选择一 . 电机选择初选电机型号为 130控制移动工作台的电机型号一样。电动机在机械结构中的位置如图示：本科生毕业设计（论文） 9 图（ 1）步进电机转轴上的总转动惯量2 1()2 计算： 2）步进电机转轴上的等效负载转矩 1 m a x 0e q a T T 而上式中： m a e q ma e q 经计算：2 摩经计算：00(1 )2 Y J i 20eq t T T 2 12m a x , e q e q e T代入数据： 1 21150 本科生毕业设计（论文） 10 （ 3）步进电机的选型将上述计算所得的，用中的系数 K 称作安全系数，一般应在之间选取。 4）步进电机的性能校核最快工作进给速度时的电动机输出转矩校核 m 0 ff =步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率矩足。最快空载时的电动机输出转矩校核 0 最快空载工作进给速度从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率最大工作负载转矩比较，足。最快空载移动时的电动机运行频率校核由最快空载移动速度m a x ( / m v m / )脉冲，算出电动机对应的运行频率率。启动频率校核 1/=得启动频率小于计算，电机符合要求。制驱动轴转动的步进电动机的选择初选电机型号为 110电动机在机械结构中的位置如图示：本科生毕业设计（论文） 11 图机在结构中位置一（ 1）步进电机转轴上的总转动惯量2 1()2 计算： 2）步进电机转轴上的等效负载转矩通常考虑两种情况：一种是快速空载启动，另一种是承受最大工作载荷。快速空载启动时电机转轴所受的负载转矩1m a x 0e q a T T 而上式中： m a e q ma e q 经计算：计算：71 200(1 )2 Y J i 20eq t T T 2 进给方向最大工作载荷，单位是 N 本科生毕业设计（论文） 12 12m a x , e q e q e T代入数据： 65 1 2 3）步进电机的选型将上述计算所得的，用中的系数 K 称作安全系数，一般应在之间选取。 4）步进电机的性能校核最快工作进给速度时的电动机输出转矩校核 m 0 ff 从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率足。最快空载时的电动机输出转矩校核 0 从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率最大工作负载转矩比较，足。最快空载移动时的电动机运行频率校核由最快空载移动速度m a x ( / m v m / )脉冲，算出电动机对应的运行频率启动频率校核 1/ 总的转动惯量以通过上式求得，也可以在步进电动机的启动惯频特性曲线上找出。算得启动频率小于计算，电机符合要求。二电机外形如图示：本科生毕业设计（论文） 13 图机外形电机参数表机参数步距角相数电压电流静转矩型号空载运行频率 110V 5A 10=30动惯量出轴机身长环境温度温升 56110+55 65K 电机外形尺寸如图示：图机外形尺寸本科生毕业设计（论文） 14 电机距频特性如图示：图机距频特性接线图如图示：图线图杠的选择在这次设计的机构里用到了两个滚珠丝杠，它们一个横放，一个竖放，在整个结构中的位置见图本科生毕业设计（论文） 15 图制升降工作台丝杠图制移动工作台丝杠一控制移动工作台的丝杠选择 : 1 确定滚珠丝杠副的导程滚珠丝杠副的导程 mm 动机最高转速 m/i:传动比因电机与丝杠直联， i=1 入得， 8h 当量转速（ 1） 100100100n 2211 本科生毕业设计（论文） 16 当量转速 r/, 21 :工作时间百分比取 10,50,30,10 4321 代入得 20 rn m （ 2）当量载荷 3 322321131 100100100 量载荷 N 代入得 356 （ 3）预期额定动载荷按预期工作时间估算 0 0603轻微冲击取 3取 11 f 可靠性 97%取知： 0000 小时代入得 NC 4815 拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载 eF 代入得 3140N 取以上两种结果的最大值 4815N 3 确定允许的最小螺纹底径（ 1）估算丝杠允许的最大轴向变形量本科生毕业设计（论文） 17 m （ 1/3 1/4）重复定位精度 m （ 1/4 1/5）定位精度 m: 最大轴向变形量 m 已知：重复定位精度 10m, 定位精度 25m m=3 m=6 取两种结果的小值m=3m (2）估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 00 小螺纹底径 L (程 +（ 10 14）静摩擦力 100 已知：行程为 9001W =5000N，0=入得 L=1320F 10000 4 确定滚珠丝杠副的规格代号由计算出的 ,5006 确定滚珠丝杠副预紧力其中920N NF p 1000 6 行程补偿值与与拉伸力（ 1）行程补偿值 L 153=（ 2 4） 30210 25温差取 C (2) 预拉伸力本科生毕业设计（论文） 18 2295.1 代入得 7 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格（ 1）轴承所承受的最大轴向载荷 m FF 代入得 7727 2）轴承类型两端固定的支承形式，选背对背 60 角接触推力球轴承。（ 3）轴承内径 d 略小于 d F 取 0 代入得 575 （ 4）轴承预紧力预加负荷（ 5）按样本选轴承型号规格当 d=30 预加负荷为： F 以选 2760000 型轴承 d=30 加负荷为 25752900 （ 1）丝杠抗压刚度 1）丝杠最小抗压刚度 2 22s m i 1 0L最小抗压刚度（论文） 19 ：丝杠底径：固定支承距离 75 N/ m 2）丝杠最大抗压刚度 2 221s m a 0 6 * 1 04 L 最大抗压刚度 N/ m 617 N/ m (2) 支承轴承组合刚度 1)一对预紧轴承的组合刚度 3 m 对预紧轴承的组合刚度 N/ m ：滚珠直径：滚珠数最大轴向工作载荷 N ：轴承接触角 2）支承轴承组合刚度 b=750 N/ m ：支承轴承组合刚度 N/ m 本科生毕业设计（论文） 20 3）滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度滚珠和滚道的接触刚度 N/ m ：查样本上的刚度 N/ m ：滚珠丝杠副预紧力 N ：额定动载荷 N 1410 N/ m； 600N； 000 N 得 20 N/ m （ 3）刚度验算及精度选择 23111m a xm a x 38711m a F 已知 000 N ， 0=0=1000 N 本科生毕业设计（论文） 21 ：静摩擦力 N 0：静摩擦系数：正压力 N （ 2）验算传动系统刚度 0m i n 1 K 反向差值传动系统刚度 N 已知反向差值或重复定位精度为 10 22 160 （ 3）确定精度：任意 300 定位精度定位精度为 20 m/300 14.3 m 丝杠精度取为 3级 2 m 5) 确定滚珠丝杠副的规格代号已确定的型号：称直径： 40 导程： 10 螺纹长度： 1290 丝杠全长： 1410 本科生毕业设计（论文） 22 级精度丝杠外型如图示：图杠外形丝杠参数如表示：表丝杠参数丝杠代号公称直径本导程杠外径杠底径环圈数 n 动载荷载荷度 N/ 50060 8 49 23837N 97363N 1175N/m D L B 4 1 4 h M 110 64 15 71 90 9 15 9 控制升降工作台得丝杠选择：由上边计算可得出，控制升降工作台丝杠的型号是杠参数如表示：本科生毕业设计（论文） 23 表丝杠参数丝杠代号公称直径本导程杠外径杠底径环圈数 n 动载荷载荷度 N/ 50080 8 32124N 1007687N 1247 N/ m D L B 4 1 4 h M 118 80 18 75 95 11 18 11 动轴的选择驱动轴是本次设计中影响精度测量的重要部件之一，它在整个机械结构中的位置如图端由步进电机带动转动，自身带动检具体转动，要保证工件的中心位置与定位轴的中心位置保持相当高的精度，才能保证工件被测出标准值。轴是根据工件的尺寸进行设计的。驱动轴的安装位置如图示图的安装预设的轴结构如图示：本科生毕业设计（论文） 24 图的结构在此对定位轴进行强度的校核，具体过程如下：按扭矩强度条件计算该齿轴只承受转矩作用，其强度条件为 39 5 5 0 1 0 M P 式中 T 轴的扭剪应力， T 轴传递的转矩， N ， T=10 N ； P 轴传递的功率， P=（见上节计算） n 轴的转速， r/n=400 r/ T 轴材料的许用扭剪应力，里轴的材料选为 45 钢， T =30 轴的抗扭截面模量， 3 该轴为实心轴，则有： 3 30 . 216T 则轴的直径为： 133 9 5 5 0 1 00 . 2 33 9 5 5 0 1 0 0 . 5 5 20 . 2 3 0 4 0 0 =44弯扭合成强度计算由第三强度理论计算： 224 M P ac a b 本科生毕业设计（论文） 25 式中 b 危险截面上弯矩 M 产生的弯曲应力； T 转矩 T 产生的扭剪应力。对于直径为 d 的实心轴有： 33,0 . 1 0 . 2 2M M T T TW d W d W 定位轴装配好后将成为简支梁结构，见图如下：图简支梁分析图求得剪力方程和弯矩方程如下：： 1()12S L ， ( 0 1 2 )x L L 1() 12x ， ( 0 1 2 )x L L 3()23S L ， ( 1 2 2 3 )L L x L L 3( ) ( 1 )23x x F x ， ( 1 2 2 3 )L L x L L 图力矩分析图可得 12N 。计算转矩： 22() T 式中根据转矩所产生应力的性质而定的应力校正系数，这里为脉动变本科生毕业设计（论文） 26 化的转矩，取 =求得： 2 3 21 2 ( 0 . 6 0 . 2 2 1 0 ) 1 3 2 . 5 N m 由此可计算轴的直径： 3210 1b 为轴对称循环应力状态下的许用应力，这里 1b =200以上数据带入公式中得： 2 上所述，取轴端最小直径 28 承的选择根据前面的计算 ,我们预选深沟球轴承型号为 60000 型查参考文献 4 可得此轴承的一些相关参数 : = d=50 B=15其进行受力分析 ,如上 ,则可得 : 12 068 42221 由两式连解的 : 2 1 e=有 : 8 1 2 2 12 所以轴承 1 被压紧 ,则 : 求当量动载荷 : 7 2 611 本科生毕业设计（论文） 27 对轴承 1: 对轴承 2: 取有 : 8 7) 3 11111 5) 41(2 2222 验算轴承寿命 : 因为 2, 所以轴承所承受的寿命计算 : h 2 2 0 0 07 9 9 4 6)0060 10)1(6010 33636 故 ,轴承寿命合格 . 另有两对深沟球轴承也在本次设计中使用，用于支撑滚珠丝杠。其校核方法同上，在此不再另做校核。座的设计基座是整个机构的工作平台，在其上将安装支架以及电动机支架，它是完成测量的重要平台，其表面需要较高的精度才能保证整体结构工作在精度较高的环境中。其图形如图示：图座本科生毕业设计（论文） 28 图座感器安装设计传感器是这次设计中最重要的部分之一，有关它的安装更是需要较高的要求。由白干的上下摆动带动，使电容传感器相对面积产生变化来求出内径尺寸，完成测量。传感器安装件的功能如上所述，其在机械结构上的体现如下图示：图感器本科生毕业设计（论文） 29 位开关的安装设计限位开关是防止移动工作台移出导轨，和限定移动工作台位置的多用。限位开关安装位置如图位开关磁继电器的安装设计电磁继电器和摆杆之间有弹簧相连接，使摆杆有小幅度的摆动，从而使侧头能进入环槽内径内进行检测。电磁继电器安装如图示：图磁继电器轴支架和电机支架的设计一 . 光轴支架支架的下端是通过焊接与机架相连接的，上端与光轴固定架通过螺钉相本科生毕业设计（论文） 30 连接安装如图示：图轴支架二 . 电机支架安装如图示图机支架本科生毕业设计（论文） 31 第 4章控制系统设计制电路的硬件设计电路的控制需要完成控制电动机的转向和转速以及显示。由于完成的功能不是很多，并且要降低成本，所以选择 8051单片机作为控制系统的处理芯片。8051的 I/择 8255扩展 I/ 一本系统采用一片 8051单片机实现对系统的控制 ,8051为 8位单片机而且自带需外接地，是比较常用的单片机，而且功能强大又全面，有复位信号端，所以选用了 8051作为控制芯片。芯片如下图所示：图 80 片引脚图二 8255的片选信号 0、 051的 8255的 A、 B、 8255的复位端与 8031的复位端相连，也可以直接接地，前者应保证 8255复位完毕后才开始初始化。 8255的引脚图如下所示：本科生毕业设计（论文） 32 8255引脚图如下所示：图 8255 引脚图三 . 74脚连接 8051与 8279采用了 74译码器引脚图如下：图 74脚图主要引脚功能如下：本科生毕业设计（论文） 33 入端。行输出端。 G 地。本次设计中的应用显示量为 16*8，即显示器最

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