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二坐标工作台带机械图,坐标,工作台,机械
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机械设计制造及其自动化专业机电模块课程设计设计题目二坐标数控工作台设计专 业机械制造设计及自动化姓 名学 号班 级指导教师学 期设计时间内附资料1、课程设计说明书一份（含设计任务书）；2、二坐标数控工作台装配图一张（A1）；3、二坐标数控工作台电气控制原理图一张（A2）；4、计算说明书一份。成 绩目录一.机电专业课程设计目的 （1）二.机电专业课程设计的任务和要求 （2）三.X轴方案及参数计算 （3）1.方案拟定 （3）2.X轴步进电机参数确定及选择 （4）3.X轴联轴器选择 （7）四.X轴机械结构总体设计计算 （9）1.X轴滚珠丝杠设计计算 （9）2.X轴滚动导轨设计计算 （10）五.Y轴方案及参数计算 （12）1.Y轴步进电机参数确定及选择 （12）2.Y轴联轴器选择 （13）六.Y轴机械结构总体设计计算 （14）1. Y轴滚珠丝杠设计计算 （15）2. Y轴滚动导轨设计计算 （16）七.绘制装配图 （17）八.电气原理图设计 （17）九.参考文献 （18）一、机电专业课程设计目的本课程设计是学生在完成专业课程学习后，所进行的机电一体化设备设计的综合性训练。通过该环节达到下列目的：（1）巩固和加深专业课所学的理论知识；（2）培养理论联系实际，解决工程技术问题的动手能力；（3）进行机电一体化设备设计的基本功训练，包括以下10方面基本功：1）查阅文献资料；2)分析与选择设计方案；3）机械结构设计；4）电气控制原理设计；5）机电综合分析；6）绘工程图；7）运动计算和精度计算；9）撰写设计说明书；10）贯彻设计标准。二、机电专业课程设计的任务和要求在规定时间内，按设计任务书给定的原始数据，在教师指导下，独立完成二坐标数控工作台设计工作。原始数据包括典型工况下，工作台速度、进给抗力及台面上工作物重量；工作台定位精度、台面尺寸和行程。设计具体要求完成以下工作：（1）数控工作台装配图（1图幅） 1张；（2）数控系统电气原理图（2图幅） 1张；（3）设计说明书（1020）页 1本；所有图样均采用CAD绘制打印，设计说明书按规定撰写。三X轴方案及参数计算1 方案拟定方案拟定即确定工作台传动的形式和控制方式及主要部件或器件的类型。（1）驱动控制方式 由给定的工作台精度要求较低，为简化结构，故采用单片机控制的步进电机驱动系统。主要由步进电机、单片机驱动控制电路、滚珠丝杠副组成。（2）传动形式确定工作台X方向和Y方向两个坐标分别采用步进电机单独驱动。工作台X方向采用一级齿轮传动方式，可以通过降速扩大转矩输出，匹配进给系统惯量，获得要求的输出机械特性，同时减小脉冲当量。工作台Y方向采用直接传动方式，电机通过刚性联轴器与滚珠丝杠联结。结构紧凑，传动效率高。丝杠转速与转矩输出完全与电机的输出特性一致。2. X轴步进电机参数确定及选择1 工作台外形尺寸及重量估算 根据台面尺寸为400300，根据课程设计指导书，初步估计取工作台厚度40mm，则重量：按重量=体积材料比重估算（其中工作台为铸铁，密度为7.8Kg/m3,重力加速度10N/Kg X向拖板（上拖板）: 取Y向拖板= X向拖板 估计上丝杆长度，为余程查表5-4取20mm，电动机约20N(2kg)，其他部件(丝杆，导轨 ，螺丝等）估算150N。工作物重为(10kg)所以总重量,取整为870NX参数选定与计算vx=2 m/min=0.033m/s，Fx=2500N，Px=Fxvx=83.33W 1）脉冲当量选择初选五相电机，按五相十拍工作时，步矩角=0.36,初定脉冲当量=0.002mm/p, 丝杠导程tsP=4 mm,中间齿轮传动比i为: 由i确定齿轮齿数为Z1=20,Z2=40,模数m=2mm,齿宽b1=14mm,b2=13mmX圆柱斜齿轮传动设计如下：1.选定齿轮精度、材料、齿数及螺旋角1）.选精度为7级2）.选小齿轮为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）,硬度为240HBS，两者硬度差为40HBS3）.选择齿数Z1=20,Z2=Z1i=202404）.选取螺旋角， 初选14o2.按齿面接触强度设计（1）按齿面接触疲劳强度设计1).试选Kt=1.6, 由1表10-6得：材料弹性影响系数ZE189.8MPa2).由1图10-30得：选取区域系数ZH=2.433；由1表10-7：选取齿宽系数d0.3，3).由1图10-26查得：a10.780，a2 0.85；则aa1+a2 1.6304).应力循环系数取j=1， 所以： N1=60njLh=605001(2830015)2.16109 N2=N1/i=2.16109/21.081095).由1图10-19查得: 接触疲劳寿命系数KHN1=0.85,KHN2=0.87,6).由1图10-21d查得:小齿轮接触疲劳强度极限Hlim1=600MPa,大齿轮接触疲劳强度极限Hlim2=550MPa,7).计算接触疲劳强度许用应力：取失效概率为1%，取安全系数S=1, H1KHN1Hlim1/S=0.85600/1510MPaH2KHN2Hlim2/S=0.87550/1478.5MPaH= （H1+H2)/2=494.25 MPa8) 计算小齿轮传递的转矩：T1=95.5105PY/nY=95.51050.083/1000=792.65N.mm(2).计算 1).试算小齿轮分度圆直径d1t2).计算圆周速度3).计算齿数b及模数mnt：b=dd1t=0.324.117.2 mmmnt=d1tcos/Z1=24.1cos14o/20=1.09 h=2.25mnt=2.251.09mm =2.456mmb/h=6.75/2.456=2.754).计算纵向重合度0.318dZ1tan=0.3180.320tan14o=0.4755).计算载荷系数K查1表10-2得:使用系数KA=1.25,根据v=0.589 m/s ,7级精度；由1图10-8查得:动载系数Kv=1.01；由1表10-4查得：KH的计算公式：KH=1.14由b/h=2.75,由1图10-13查得：KF=1.08； 由1表10-3查得：KH=KF=1.2；故载荷系数K=KAKvKHKF=1.251.011.21.141.736）.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7).计算模数mn=d1cos/Z1=23.09cos14o/20=1.12 mm3按齿轮弯曲强度设计1).按齿轮弯曲强度设计计算载荷系数，K=KAKvKFKF=1.251.011.21.081.6362根据纵向重合度0.475，由 1图10-28查得:螺旋角影响系数Y=0.87计算当量齿数Zv1=Z1/cos3=20/cos314o=21.9由 1表10-5查出,YFa1=2.592,YSa1=1.596,YFa2=2.49,YSa2=1.629 ，因为小齿轮弯曲极限强度FE1=500MPa,大齿轮FE2380MPa,由1图10-18得：弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85,KFN2=0.88,取安全系数S=1.1F1KHN1FE1/S=386.36MPaF2KHN2FE1/S=304MPa计算大、小齿轮YFa1 YSa1/F1并加以比较YFa1 YSa1/F12.5921.596/386.36=0.0107YFa2YSa2/F2=2.301.715/3040.013 取大齿轮数据2).设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算得法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算得法面模数，取mn2 mm，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度计算得的分度圆直径d1=20mm ,来计算应有的齿数，于是有 Z1=d1cos/mn=40cos14o/219.4，取Z120，则Z2iZ1=220404几何尺寸计算中心距 a=(Z1+Z2)mn/(2cos)=(20+40)2/（2cos14o）61.8 mm将中心距圆整为62 mm按圆整后的中心距修正螺旋角arccos(Z1+Z2)mn/2a=arcos(20+40)*2/(2*62) =14.59o, 因值改变不多，故参数、K、ZH等不必修正 计算大、小齿轮分度圆直径d1=Z1mn/cos=20*2/cos14.59o =41.33mmd2=Z2mn/cos=40*2/cos14.59o =82.66mm计算齿轮宽度b=dd1=0.3*41.3312.4mm所以取B2=13mm,为易于补偿齿轮轴向位置误差，应使小齿轮宽度大于大齿轮宽度，所以小齿轮约为B1=14mm2)等效传动惯量计算(不计传动效率)小齿轮转动惯量式中 钢密度=7.8510-3 kg/cm3同理,大齿轮转动惯量 Jg2=3.59610-4 kg.m2 由3表3-13初选滚珠丝杠 CDM2004-2.5, 得到 d0=20 mm ,L=695 mm滚珠丝杠转动惯量 前面计算的总重量为870N（其中包括工作物重约为10kg） 拖板及工作物重和导轨折算到电机轴上的转动惯量,因此,折算到电机轴上的等效转动惯量Je 3)等效负载转矩计算(以下为折算到电机轴的转矩)由3式(4-7)(4-9)可知:上述式中 丝杠预紧时的传动效率取 =0.8为摩擦系数取0.06nmax=(vmax/)(/360)=(2000/0.002) (0.36/360)=1000r/min取起动加速时间t=0.03 s初选电动机型号75BF006A,根据矩频特性图所示,其最大静转矩 Mjmax=1.98N.m,转动惯量Jm=0.710-4 kgm2, fm=1450Hz.故 式中 Fp0滚珠丝杠预加负荷,一般取Fy/3 Fy进给牵引力(N) 0滚珠丝杠未预紧时的传动效率,取0.9J=(Je +Jm)= 12.8910-5 kgm2+710-5 kg.m2 =19.8910-5 kg.m2Ma=(Je +Jm)(2nmax)/(60t)= 19.8910-5 (2500)(600.03)= 0.346N.mMq= Mamax+ Mf+ M0=0.346+0.00811+0.00454=0.346N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.0755+0.00811+0.0454=0.359N.mMk= Mf+ M0=0.00811+0.0454=0.01265N.m从计算可知, Mq最大,作为初选电动机的依据.Mq/ Mjmax=0.1810.9 满足所需转矩要求.4)步进电机动态特性校验Je /Jm=12.86/7=1.837 fLfc=v1max/(60)=100/(600.002)=833.3 fL所以,与fc对应的Mc按电机最大静转矩校核,显然满足要求.综上所述,可选该型号步进电机,具有一定的裕量.3.X轴联轴器选择联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来选定联轴器类型。本方案选择套筒联轴器。四、X轴机械结构总体设计计算1. X轴滚珠丝杠设计计（1）滚珠丝杠副的结构类型滚珠循环方式 由2表5-1查得,选择外循环插管式 轴向间隙预紧方式 预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙,避免间隙引起的空程,从而提高传动精度.由3表5-2查得,采用双螺母垫片预紧方式. (2)滚珠丝杠副直径和基本导程系列采用丝杠公称直径 20mm,导程为5mm, 丝杠外径19.5mm，循环圈数2.5，基本动载荷8451N，基本静载荷18352N.(3)滚珠丝杠精度等级确定丝杠有效行程 由导程查得余程le=20 mm，得丝杠有效行程lv=lu-le，lu =695-20=675 mm精度等级 根据有效行程内的平均行程允许偏差ep=0.02/300695103=62.3由2表5-5得,精度等级为T5(4)滚珠丝杠副支承形式选择滚珠丝杠主要承受轴向载荷,应选用运转精度高,轴向刚度高、摩擦力距小的滚动轴承.滚珠丝杠副的支承主要约束丝杠的轴向串动,其次才是径向约束.由2表5-6查得,采用两端简支(F-S)支承形式.(5)滚珠丝杠副的选择本方案属于高速或较高转速情况，按额定动负荷CaCaj选择滚珠丝杠副由2式（3-2）可知：Caj=(Fefw)/(fhftfafk)(60Lhne)/(106)1/3式中 Caj -滚珠丝杠副的计算轴向动负荷(N) Fe-丝杠轴向当量负荷(N). 取进给抗力和摩擦力之和的一半Fe=(200+0.06220)/2=106.6N ne-丝杠当量转速(r/min).取最大工作进给转速 ne=375/2=187.5r/min. Lh-丝杠工作寿命(h). 查考2表5-7得Lh=15000 h. ft-温度系数. 查2表5-8,得ft=0.70 fa-精度系数. 查2表5-9得fa=0.90 fw-负载性质系数. 查2表5-10得fw=0.95 fh-硬度系数.查2表5-11得fh=1.0 fk-可靠性系数.查2表5-12得fk=0.21.计算得Caj=3409NFmax临界转速 对于在高速下工作的长丝杠，须验算其临界转速，以防止丝杠共振. ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-丝杠支承方式系数,F -S取3.927 Lc -临界转速计算长度. Lc=695mm. d2-丝杠螺纹底径,取17.6mmncr= 10758.9r/min nmax,同时验算丝杠另一个临界值d0n=20833=750070000轴承选择校核由1表6-1选深沟球轴承6201.由1表6-6选角接触球轴承7001AC.参考1中有关内容，计算略定位精度验算(略)(7)滚动导轨副的防护滚珠丝杠副的防护装置 ,采用专业生产的伸缩式螺旋弹簧钢套管.滚珠丝杠副的密封 滚珠丝杠副两端的密封圈如装配图所示.材料为四氟乙烯,这种接触式密封须防止松动而产生附加阻力.滚珠丝杠副的润滑 润滑剂用锂基润滑剂.2.X轴滚动导轨设计计算导轨的功用是使运动部件沿一定的轨迹运动,并承受运动部件上的载荷,即起导向和承载作用,导轨副中,运动的一方称作运动导轨,与机械的运动部件联结,不动的一方称作支承导轨,与机械的支承部件联结.支承部件用以支承和约束运动导轨,使之按功能要求作正确的运动.(1) 选日本NSK型滚动导轨 ，E级精度，fh=1,ft=1,fc=0.81 ,fa=1,fww=1(2) 寿命按每年工作300天,每天两班,每班8h,开机率0.8计,额定寿命为:Lh=10300280.8=38400 h 每分钟往复次数nz=8(3) L=(2lsnz60Lh)/(103)= 5898.24Km计算四滑块的载荷,工作台及其物重约为95N故：P=95/4=23.75N计算需要的动载荷C(4) Ca=( fwP)(fh ft fc fa)(L/50)1/3=1438N由3查表320选用NSK LY25AL型号滚动导轨副,其Co=1740N. Coa=2650N(3)滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度,预紧采用过盈配合,装配时,滚动体、滚道及导轨之间有一定的过盈量.(4)润滑与防护润滑:采用脂润滑,使用方便,但应注意防尘.防护装置的功能主要是防止灰尘、切屑、冷却液进入导轨,以提高导轨寿命.防护方式用盖板式.五、Y轴方案及参数计算1Y轴步进电机参数确定及选择Y参数选定与计算vy=2.5m/min=0.0416 m/s, Fy=2750N, Py=Fy Vy=114.4W1）脉冲当量选择初选五相电机，按五相十拍工作时，步矩角=0.36,初定脉冲当量 =0.005mm/p, 丝杠导程tsP=5 mm,中间齿轮传动比i为: i=(tsP)/(360)=0.365(3600.005)=1故采用直接传动方式；采用刚性联轴器直接带动丝杠。2)等效传动惯量计算(不计传动效率)初选滚珠丝杠CDM2005-2.5, 得到 d0=20 mm ,l=570 mm滚珠丝杠转动惯量 Js=(d04l)32=(2)4577.8510-33210-4 kg.m2 =4.5610-5 kg.m2式中 钢密度=7.8510-3 kg/cm3拖板及工作物重和导轨折算到电机轴上的转动惯量,拖板及工作物重和导轨重之和约为87kg(870N)Jw=(w/g)(tsP2) 2i2=87(0.52) 21210-4kg.m2=7.610-6 kg.m2因此,折算到电机轴上的等效转动惯量JeJe= Jw+Js =7.610-6+4.5610-5=5.3210-5 kg.m2 3)等效负载转矩计算(以下为折算到电机轴的转矩)由3式(2-7)(2-9)可知:Mt=(Fy+(Fx+FZ) tsP/(2i)= (2750+0.06(2500+750) 0.005/(20.81)=0.2309 N.mMf= (Ff tsP)/(2i)= (W tsP)/(2i)=(0.06109.80.005)/ (20.81)=0.007N.m上述式中 丝杠预紧时的传动效率取 =0.8为摩擦系数取0.06nmax=(vmax/)(/360)=(1250/0.01) (0.36/360)=125r/min取起动加速时间t=0.03 s初选电动机型号75BF006A,矩频特性如下图所示,其最大静转矩 Mjmax=1.98 N.m,转动惯量Jm=0.710-4 kgm2, fm=1450Hz.M0=(Fp0tsp)(2i) (1-02)= (1/3Fytsp)(2i) (1-02) =(1/3) 2200.005(20.81) 1-0.92=0.0139 N.m式中 Fp0滚珠丝杠预加负荷,一般取Fy/3 Fy进给牵引力(N) 0滚珠丝杠未预紧时的传动效率,取0.9Ma=( Je +Jm)( 2nmax)/(60t)= 5.3210-5(2125)(600.03)=0.3N.mMq= Mamax+ Mf+ M0=0.33+0.007+0.0139=0.3509N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.2325+0.007+0.0139=0.2518N.mMk= Mf+ M0=0.007+0.0139=0.0209N.m从计算可知, Mq最大,作为初选电动机的依据.Mq/ Mjmax=0.35/1.98=0.177 满足所需转矩要求.4)步进电机动态特性校验Je /Jm=0.532/0.7=0.75 fLfc=v1max/(60)=300/(600.005)=1000 fL所以,与fc对应的Mc按电机最大静转矩校核,显然满足要求.综上所述,可选该型号步进电机,具有一定的裕量.2.Y轴联轴器选择联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还有补偿两轴因制造和安装误差而造成的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置工作要求来选定联轴器类型。本方案选择套筒联轴器。六、Y轴机械结构总体设计计算1. Y轴滚珠丝杠设计计（1）滚珠丝杠副的结构类型滚珠循环方式 由2表5-1查得,选择外循环插管式 轴向间隙预紧方式 预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙,避免间隙引起的空程,从而提高传动精度.由3表5-2查得,采用双螺母垫片预紧方式. (2)滚珠丝杠副直径和基本导程系列采用丝杠公称直径 20mm,导程为5mm, 丝杠外径19.5mm，循环圈数2.5，基本动载荷8451N，基本静载荷18352N.(3)滚珠丝杠精度等级确定丝杠有效行程 由导程查得余程le=20 mm，得丝杠有效行程lv=lu-le，lu =570-20=550 mm精度等级 根据有效行程内的平均行程允许偏差ep=0.02/300550103=43.3由2表5-5得,精度等级为T5(4)滚珠丝杠副支承形式选择滚珠丝杠主要承受轴向载荷,应选用运转精度高,轴向刚度高、摩擦力距小的滚动轴承.滚珠丝杠副的支承主要约束丝杠的轴向串动,其次才是径向约束.由2表5-6查得,采用两端简支(F-S)支承形式.(5)滚珠丝杠副的选择本方案属于高速或较高转速情况，按额定动负荷CaCaj选择滚珠丝杠副由2式（3-2）可知：Caj=(Fefw)/(fhftfafk)(60Lhne)/(106)1/3式中 Caj滚珠丝杠副的计算轴向动负荷(N) Fe-丝杠轴向当量负荷(N). 取进给抗力和摩擦力之和的一半Fe=166N ne-丝杠当量转速(r/min).取最大工作进给转速 ne=62.5 r/min. Lh-丝杠工作寿命(h). 查考2表5-7得Lh=15000 h. ft-温度系数. 查2表5-8,得ft=0.70 fa-精度系数. 查2表5-9得fa=0.9 fw-负载性质系数. 查2表5-10得fw=0.95 fh-硬度系数.查2表5-11得fh=1.0 fk-可靠性系数.查2表5-12得fk=0.21计算得Caj=2363.7NFmax临界转速 对于在高速下工作的长丝杠，须验算其临界转速，以防止丝杠共振. ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2-丝杠支承方式系数,F -S取3.927 Lc -临界转速计算长度. Lc=380mm. d2-丝杠螺纹底径,取17.6mmncr=18626.9r/min nmax,同时验算丝杠另一个临界值d0n=20125=250070000由1表6-1选深沟球轴承6201.由1表6-6选角接触球轴承7001AC. 参考1中有关内容，计算略定位精度验算(略)(7)滚动导轨副的防护滚珠丝杠副的防护装置 ,采用专业生产的伸缩式螺旋弹簧钢套管.滚珠丝杠副的密封 滚珠丝杠副两端的密封圈如装配图所示.材料为四氟乙烯,这种接触式密封须防止松动而产生附加阻力.滚珠丝杠副的润滑 润滑剂用锂基润滑剂.2.Y轴滚动导轨设计计算导轨的功用是使运动部件沿一定的轨迹运动,并承受运动部件上的载荷,即起导向和承载作用,导轨副中,运动的一方称作运动导轨,与机械的运动部件联结,不动的一方称作支承导轨,与机械的支承部件联结.支承部件用以支承和约束运动导轨,使之按功能要求作正确的运动.(5) 选日本NSK 型滚动导轨 ，E级精度，fh=1,ft=1,fc=0.81 ,fa=1,fww=1(6) 寿命按每年工作300天,每天两班,每班8h,开机率0.8计,额定寿命为:Lh=1030080.8=38400 h 每分钟往复次数nz=8(7) L=(2lsnz60Lh)/(103)= 4055.04Km计算四滑块的载荷,工作台及其物重约为117.6NP=117.6/4=29.4N 计算需要的动载荷C(8) C=(fwP)(fhftfcf)(L/50)1/3=157.1N由3查表320选用NSK LY25AL型号滚动导轨副,其Co=1740N. Coa=2650N(3)滚动导轨间隙调整预紧可以明显提高滚动导轨的刚度,预紧采用过盈配合,装配时,滚动体、滚道及导轨之间有一定的过盈量.(4)润滑与防护润滑:采用脂润滑,使用方便,但应注意防尘.防护装置的功能主要是防止灰尘、切屑、冷却液进入导轨,以提高导轨寿命.防护方式用盖板式.七、绘制装配图1.标注装配图尺寸、配合与精度等级。包括特性尺寸、最大体形尺寸、安装尺寸和主要零件的配合尺寸。2.写出工作台的技术特征。3.编写技术要求。4.对所有零件进行编号。5.列出零件明细表及标题栏。6检查装配图。 八、电气原理图设计 四、控制系统设计 (一) 设计内容.按照总统方案以及机械结构的控制要求，确定硬件电路的方案，并绘制系统电气控制的结构框图；.选择计算机或中央处理单元的类型；.根据控制系统的具体要求设计存储器扩展电路；.根据控制对象以及系统工作要求设计扩展接口电路，检测电路，转换电路以及驱动电路等；.选择控制电路中各器件及电气元件的参数和型号；.绘制出一张清晰完整的电气原理图，图中要标明各器件的型号，管脚号及参数；.说明书中对电气原理图以及各有关电路进行详细的原理说明和方案论证。（二） 设计步骤.确定硬件电路的总体方案。数控系统的硬件电路由以下几部分组成：1、 主控制器。即中央处理单元CPU2、 总线。包括数据总线，地址总线，控制总线。3、 存储器。包括只读可编程序存储器和随机读写数据存储器。4、 接口。即I/O输入输出接口。数控系统的硬件框图如下所示：存储器RAMROM外设：键盘，显示器，打印机，磁盘机，通讯接口等输入/输出I/O接口信号变换控制对象.主控制器的选择系列单片机是集中，端口及部分等为一体的功能性很强的控制器。只需增加少量外围元件就可以构成一个完整的微机控制系统，并且开发手段齐全，指令系统功能强大，编程灵活，硬件资料丰富。本次设计选用芯片作为主控芯片。.存储器扩展电路设计(）程序存储器的扩展单片机应用系统中扩展用的程序存储器芯片大多采用芯片。其型号有：2716，2732，2764，27128，27258，其容量分别为k,4k,8k,16k32k。在选择芯片时要考虑与时序的匹配。所能读取的时间必须大于所要求的读取时间。此外，还需要考虑最大读出速度，工作温度以及存储器容量等因素。在满足容量要求时，尽量选择大容量芯片，以减少芯片数量以简化系统。综合以上因素，选择芯片作为本次设计的程序存储器扩展用芯片。单片机规定0口提供为位地址线，同时又作为数据线使用，所以为分时用作低位地址和数据的通道口，为了把地址信息分离出来保存，以便为外接存储器提高低位的地址信息，一般采用芯片作为地址锁存器，并由发出允许锁存信号ALE的下降沿，将地址信息锁存入地址锁存器中。 在单片机应用系统中，所有外围芯片都通过总线与单片机相连。单片机数据总线分时的与各个外围芯片进行数据传送。故要进行片选控制。由于外围芯片与数据存储器采用统一编址，因此单片机的硬件设计中，数据存储器与外围芯片的地址译码较为复杂。可采用线选法和全地址译码法。线选法是把单独的地址线接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。线选法的硬件结构简单，但它所用片选线都是高位地址线，它们的权值较大，地址空间没有充分利用，芯片之间的地址不连续。对于和容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线的时候，多采用全地址译码法。它将低位地址作为片内地址，而用译码器对高位地址线进行译码，译码器输出的地址选择线用作片选线。（4）存储器扩展电路设计8031单片机所支持的存储系统起程序存储器和数据存储器为独立编址。该设计选用程序存储器2764和数据存储器6264组成8031单片机的外存储器扩展电路，（5）扩展电路设计(a).通用可编程接口芯片单片机共有个位并行接口，但供用户使用的只有1口及部分3 口线。因此要进行口的扩展。与微机接口较简单，是微机系统广泛使用的接口芯片。 (b).键盘，显示器接口电路键盘，显示器是数控系统常用的人机交互的外部设备，可以完成数据的输入和计算机状态数据的动态显示。通常，数控系统都采用行列式键盘，即用口线组成行，列结构，按键设置在行列的交点上。数控系统中使用的显示器主要有和。下图所示为采用接口管理的键盘，显示器电路。它有键和位显示器组成。为了简化秒电路，键盘的列线及显示器的字位控制共用一个口，即共用的P口进行控制，键盘的行线由口担任，显示器的字形控制由8155的PB口担任。键盘显示器接口电路如下所示：4步进电机驱动电路设计(1）脉冲分配器步进电机的控制方式由脉冲分配器实现，其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按一定的分配方式和顺序输送给步进电机的各相绕组，实现电机正反转。数控系统中通常使用集成脉冲分配器和软件脉冲分配器。本设计采用集成脉冲分配器YB013。（2）光电隔离电路在步进电机驱动电路中，脉冲分配器输出的信号经放大后控制步进电机的励磁绕组。如果将输出信号直接与功率放大器相连，将会引起电气干扰。因此在接口电路与功率放大器间加上隔离电路实现电气隔离，通常使用光电耦合器。光电耦合器接线图如下：（3）功率放大器脉冲分配器的输出功率很小，远不能满足步进电机的需要，必须将其输出信号放大产生足够大的功率，才能驱动步进电机正常运转。因此必须选用功率放大器，需根据步进电机容量选择功率放大器。本设计选用功率放大器。5其它辅助电路设计（）的时钟电路单片机的时钟可以由两种方式产生：内部方式和外部方式。内部方式利用芯片的内部振荡电路，在XTAL1,
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