1、例 21 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。已知平均工作载荷 Fm3800N ，丝杠工 作长度 l1.2m，平均转速 nm=l00r/min，最大转速 nmax10000rmin，使用寿命 Lh=15000h 左右，丝杠材料为 CrWMn 钢，滚道硬度为 5862HRC，传动精度要求0.03mm。解：（1）求计算载荷 FC查表 2-4 决定选 D 级精度丝杠，查表 2-6、2-7 、2-8，取 KF=1.2，K H=1.0，K A=1.0NKFmAHC 4560.12.380（2）计算额定动载荷 LnCa 21067.451067.343 （3）初选丝杠FC1-5006-3 Ca=213
2、79NFC1-5008-2.5 Ca=22556NFC1-4005-5 Ca=21183N考虑各种因素选用 FC1-5006-3，由表 2-9 得D0=50mm, P=6mm, d0=3.969mm, =2 , R=(0.520.58)d0=0.523.969=2.067mm (取 0.52), e=0.707(R-0.5d0)=0.056mm, d1=D0+2e-2R=45.98mm。3）此外滚珠丝杠副还受 D0 n 值的限制，通常要求 D0 n47678.5N，可满足要求。例 3-2：在一个 8031 应用系统中，要求通过一片 8155 扩展 4 位 LED 显示器和 4 位 BCD 码拨
3、盘。（1） 画出接口电路。（2） 说明当千位 LED 显示器和 BCD 码拨盘数字为“2”时 8155 的 PA、PB 、PC 口的信息，并指明哪个是输出口，哪个是输入口； （3） 说明 8155 的哪个口完成字型控制，哪个口完成字位控制。解：接口电路可以采用如图所示设计。PA7 PA0=agDP=11011010，PB3 PB0=1000，PC3 PC0=0010PA、PB 为输出口，PC 为输入口PA 口完成字型控制，PB 口完成字位控制。习题 3-13 在一机电一体化产品中， 8031 通过 P1 口扩展了一个 44 键盘，画出接口逻辑电路。解：接口逻辑电路如图所示。习题 314 在一机
4、电一体化产品中，采用 8031 做控制微机，要求通过其串行口扩展74LSl64，控制 6 位 LED 显示器，试画出接口逻辑。解：接口逻辑电路如图所示。5 习题 316 在一机电一体化产品中，采用差动变压器进行位移测量，对应 010mm 量程，传感器输出为 05V。要求测量精度为 0.1mm，采样频率为 100 次s，试进行 AD 接口设计。解：习题分析，对应 010mm 量程，要求测量精度为 0.1mm，则选择的 AD 转换器的转换精度即转换误差应小于 1%（0.1/10=0.01=1%） ；采样频率为 100 次s，则要求 AD转换器的转换速度大于 100 次s。所以应该选择 ADC080
5、9。则接口电路如图所示。习题 5-16 某开环控制的数控车床纵向进给传动链如图所示。已知工作台质量为 80kg，工作时在垂直方向和纵向走刀方向所受的最大切削力分别为 FZ=1520N 和 FX=760N，快速空载启动的时间常数为 25ms，导轨摩擦系数为 0.15；滚动丝杠导程 p=6mm，直径 d =32mm，总长度 L=1400mm；步进电机步距角 =0.75，最大静转矩为 10Nm，转子转动惯量Jm=1.810-3kgm2。要求系统脉冲当量为 0.01mm，工作台最大快进速度为 2m/min，定位精度0.015mm。试对该伺服进给系统进行惯量匹配验算和负载能力校验。解：1) 减速器传动比
6、计算 25.10367.0pi m2) 转动惯量计算采用一级传动，齿轮齿数分别为：Z 1=20,，Z 2=25，模数 m=2mm，齿宽 b=20mm254334221 107.92.05(08.73 2. mkgbdJZ ）丝杠转动惯量为234334 102.210(8.732 kgldJS ）步进电机轴上总当量转动惯量为 24 235522106.8 80)5.16()10.7.9(.93)mkgiPJiJSZZd 3) 惯量匹配验算： 1,5.08.1.34mdJ惯量匹配符合要求 2343106.2. mkgd 4) 转矩计算，负载能力校验 mNVPiJTJ 86.3 601306.516
7、.2t 33ax mNgiFi .5.82.12)1(00iPT其中 3max0WFNmgFFZXW12)8.90152(.07615.max 0T m074.(3.82FiPW16.25.106max空载启动时电动机轴上的总负载转矩为： mNTJq 04.7.8.30最大外载荷下工作时，电动机轴上的总负载转矩为： w 3.1.16.01设电动机为五相步进电机，取系数为 0.809mNTqS.589.1 mNS 68.247.03.1.012由于 TS=10Nm，显然 ,ax21SST所以步进电动机可以不失步正常启动。5) 系统刚度计算：两端轴向支撑时， )1(42lLlEdKL当 时，2l
8、mNL /1048.602.3. 92min 当 时，l38.0EdKL /.).18.(482ax预紧时， 9898minmin0 10.34.6105.1.14 LNBK/23min09898maxmax0 10.34.6105.1.14 LNBKK/273max0丝杠的扭转刚度 radmNLGdKT /104.802.134.32 3944 6) 固有频率计算丝杠质量 kgdmss 78.3.4322 丝杠-工作台纵振系统最低固有频率为： sradsrKsnc /0/1978.305.31in0 折算到丝杠轴上系统的总当量转动惯量为： 23232 106.45.16. mkgiJsd 系统最低扭转固有频率为： sradsrJKsdTnt /.106.4833min 说明动态特性较好。7) 死区误差计算 mKg p01.103.71025.3.89102 4minmax 所以可满足单脉冲进给要求。8) 由系统刚度变化引起的定位误差计算 KFK 633max0inmax 1079.2)4.125.3(1.0891)1( 定位精度0.015mm，所以 =0.030mm)53(Kman所以系统刚度满足定位要求。
