裝配圖電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng)設(shè)計,裝配,電腦,主板,回焊爐,控制系統(tǒng),設(shè)計 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系設(shè)計說明書 學(xué)科門類： 工學(xué) 單位代碼 ： ３２０２２ 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 論文課題: 電腦主板回焊爐及控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名 成 國 志 所學(xué)專業(yè) 機(jī)械制造及其自動化 班 級 B材機(jī)996 學(xué) 號 B9912060 指導(dǎo)教師 倪 文 龍 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系 二○○三年六月 0 前言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展生產(chǎn),貿(mào)易,儲運等各個環(huán)節(jié)中,機(jī)械化運送越來越廣泛的得到應(yīng)用.在機(jī)械化輸送的領(lǐng)域里,由于鏈條輸送機(jī)的重要功能元件是輸送鏈,而鏈條的結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的,,鏈條輸送既能實現(xiàn)垂直,水平,傾斜,彎曲及相互組合的各種輸送軌跡,又能適應(yīng)散裝,帶裝等各種類型的物料搬運;既能滿足運行平穩(wěn),低速輸送和節(jié)拍可控的自動化生產(chǎn)先的工況要求,又能在惡劣的環(huán)境里可靠的工作,鏈條輸送機(jī)作為性能良好的連續(xù)輸送機(jī),也包括皮帶輸送機(jī),與其他間隙動作的運輸機(jī)械相比有以下的優(yōu)點: 1. 可以不停的在同一方向運輸物料,裝卸無須停機(jī),具有很高的生產(chǎn)率. 2. 由于鏈條輸送機(jī)供料均勻與運行速度穩(wěn)定,工作過程中消耗的功率變化不大,因而驅(qū)動裝置功率較小 3. 由于同樣的原因,鏈條輸送機(jī)最大載荷與平均載荷差別叫小,因而設(shè)計時的計算載荷小。 鏈條輸送機(jī)主要組成部分有以下部件:原動機(jī),驅(qū)動裝置,線體,張緊裝置,電控裝置. 1. 原動機(jī)是輸送機(jī)的動力來源,一般都采用交流電動機(jī). 2. 驅(qū)動裝置,重要是將電機(jī)與輸送機(jī)的頭軸連接起來,實現(xiàn)的功能有: 降低速度, 機(jī)械調(diào)速, 安全保護(hù) 3. 輸送機(jī)線體是直接實現(xiàn)輸送功能的關(guān)鍵部件,重要有輸送鏈條,附件,鏈輪,頭軸,尾軸,軌道,支架等部件 線體的設(shè)計一定要注意輸送鏈條與傳動鏈條的區(qū)別,結(jié)構(gòu)上可能相似,但功能上有區(qū)分,輸送鏈要具備承載物品以及在軌道上運行的功能,所以正確分析輸送鏈的受力情況及其力流分布是很重要的,設(shè)計線體時應(yīng)遵循力流路線所經(jīng)過的各零件盡可能等強(qiáng)度的原則 4. 張緊裝置是為了消除應(yīng)鏈條松弛使鏈條輸送機(jī)運行時出現(xiàn)跳動,振動和異常噪聲等現(xiàn)象本設(shè)計采用的是短節(jié)距精密滾子鏈,就是滾子鏈,,它有內(nèi)鏈板,外鏈板,銷軸,套筒,滾子等組成,外鏈板與銷軸, 內(nèi)鏈板與套筒采用過盈配合固聯(lián);滾子與套筒,套筒與銷軸之間采用間隙配合相連,內(nèi)聯(lián)板與套筒構(gòu)成的內(nèi)鏈節(jié)和外鏈板與銷軸之間構(gòu)成的外聯(lián)結(jié)相對屈伸時,套筒在銷軸上自由轉(zhuǎn)動.鏈傳動工作時,滾子沿鏈輪齒廓滾動,為減輕鏈的重量和運動是的慣量,鏈板均作成8字型. 滾子鏈有三種接頭形式.當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時,接頭處可用開口銷或彈簧鎖片來固定.當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時,采用過度鏈接連接.過渡鏈節(jié)有單過度鏈節(jié)和雙過度鏈節(jié)兩種,盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié),因為強(qiáng)度僅是正常的80%左右. 對于鏈的排數(shù)有單排鏈,雙排鏈,和多排鏈,排數(shù)多承載能力越大,但各個力每派排都不均勻,所以一般不超過3排和四排,當(dāng)載荷教大時,可采用兩根或兩根以上的雙排或三排鏈. 滾子鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,相連軸中心之間的距離為鏈的節(jié)距p,它是鏈的基本特征參數(shù),是鏈傳動設(shè)計計算的基本參數(shù).節(jié)距越大,鏈的各部分的尺寸也相應(yīng)的增大,承載能力也越大,但重量也相應(yīng)的增加了,所以選用滾子鏈的時候,要中和考慮 滾子鏈的齒形應(yīng)該是便于加工,不易脫鏈,保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如的進(jìn)了嚙合和退出嚙合,盡量減少嚙合時與鏈節(jié)的沖擊.由于鏈傳動是非共鋨嚙合傳動,常用的齒廓形狀為三圓弧一直線齒形.,本設(shè)計就是選用的三圓弧一直線齒形. 選擇鏈輪的結(jié)構(gòu):在尺寸較小時可選整體式鋼制造,中,大尺寸采用孔板式鑄造鏈輪,本設(shè)計按照這里的推薦 在材料方面,鏈的材料及其熱處理,鏈的制造精度等,在很大程度上決定了鏈的使用壽命,鏈條各零件由碳鋼或合金鋼作成,并經(jīng)過熱處理來提高強(qiáng)度和耐磨性.而且,與大鏈輪相比,小鏈輪輪齒嚙合的次數(shù)要多,所以對小鏈輪的材料要求更高 對于滾子鏈的設(shè)計計算還要注意滾子鏈傳動的主要失效形式,通常情況下是由于鏈條的生效引起的 (1)鏈的疲勞破壞,在閉式鏈傳動中,鏈條零件受循環(huán)應(yīng)力作用,經(jīng)過一定的喜歡次數(shù),鏈板發(fā)生疲勞斷裂,滾子,套筒發(fā)生疲勞破裂.在正常的潤滑條件下,疲勞破壞是決定鏈傳動能力的重要因素. (2)鏈條鉸鏈磨損 主要發(fā)生在銷軸與套筒間.磨損使鏈條總長度伸長,鏈的松邊垂度增大,導(dǎo)致捏合情況惡化,動載荷增大,引起振動,噪聲,發(fā)生跳齒和脫鏈等.這是開式鏈傳動常見的失效形式之一. (3)膠合 潤滑不良或轉(zhuǎn)速過高時,銷軸與套筒的摩擦表面易發(fā)生膠合. (4)鏈條過載拉斷 在低速重載的傳動中,出現(xiàn)過大載荷,使鏈條所受的拉力超過鏈條的極限拉伸載荷,導(dǎo)致鏈條斷裂. 鏈的極限功率曲線和額定功率曲線,鏈傳動在不同的工作條件其失效形式也不同, 總的說來,鏈條輸送機(jī)能適用于眾多的使用環(huán)境和眾多的使用要求. 1.傳輸鏈輪的設(shè)計 由已知條件，工作為平穩(wěn)低速傳動，選擇鏈輪材料，選用45鋼，齒面硬高40-50HRC，無劇烈沖擊振動，要求耐磨性和高強(qiáng)度。 1選擇鏈輪齒數(shù) 由表查得當(dāng)i=1時，選Z1=Z2=21 2計算設(shè)計功率pd 1）工程系數(shù)KA，表6-5查得KA=1.0 2）齒數(shù)系數(shù)KZ，表6-6查得KZ=1.34 3）排數(shù)系數(shù)Km，表6-7查得Km=1.0 設(shè)計功率 3確定鏈條節(jié)數(shù)P 圖6-13，選鏈號16A，節(jié)距P=25.40mm 4鏈節(jié)數(shù) 驗算鏈輪轉(zhuǎn)速 由于中心距較長，必須采用襯以軟鋼托板支撐配置和鏈輪張緊裝置。 對于低速鏈傳動，失效形式主要為過載拉斷，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核計算 Fθlim——單排鏈最小抗拉載荷，表6-1查得55600N Ft——有效圓周力 Fθ——壓軸力 滿足靜強(qiáng)度校核 良好的潤滑有利于減少磨損，降低摩擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用壽命和提高傳動能力，所以鏈傳動中應(yīng)充分注意潤滑劑和潤滑方式的選擇，潤滑時，應(yīng)設(shè)法將油注入鏈活動鉸鏈的縫隙中，并均勻分布于鏈寬，由于鉸鏈位于松邊是承壓面上比壓較小，油易進(jìn)入，所在以在松邊供油，供油量選為8滴/分。 則所選鏈輪為45鋼，分度圓直殼為170.5mm 齒頂圓直徑為182.2mm 齒根圓直徑為154.62 鏈輪節(jié)距為25.40mm 配用鏈條的滾子外徑15.88mm 2、減速鏈傳動的設(shè)計 由工作軸輸入功率P為0.28kw 1、選擇電動機(jī) （1）選擇電動機(jī)類型 按已知條件，選用低速電機(jī)為YZ系列齒輪減速低速電動機(jī) （2）確定電動機(jī)功率 其中ηw為考慮帶輪與軸承的效率，取ηw=0.94 電機(jī)輸出功率 其中滾動軸承效率yw=0.995，鏈輪效率y=0.96 由載荷平穩(wěn)，電機(jī)額定功率Pm要略大于PO 由表查得電機(jī)額定功率為0.4kw （3）、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 鏈輪軸為工作軸，轉(zhuǎn)速為2r/min 電機(jī)由額定功率選得 轉(zhuǎn)速n=5r/mn 扭距為688N.M 軸徑為φ40mm 2、 計算傳動比 3、由P=0.384kw得計算功率 選小鏈輪Z1=17，則大鏈輪齒數(shù)Z2=17×2.5=42.5取Z2=43 由功率與轉(zhuǎn)速查滾子鏈額定功率曲線選12A型號鏈輪則節(jié)距為19.05mm 4、初定中心距 中心距過小，鏈總長縮短，單位時間每一節(jié)鏈參與嚙合輪數(shù)增多，則鏈壽命降低，但中心距過大，鏈條松邊下垂量大，運動時會上下運動和拍擊加劇。 5、確定鏈條既數(shù)LP 6、確定實際中心距a 則取中心距a=400mm 實際鏈傳動應(yīng)保證松邊有一個合適的安裝垂度，所以實際中心距比計算中心距小2-5mm 對于此鏈傳動，采用偏心調(diào)節(jié)的張緊方法，同樣為了減少磨損，降低磨擦損失，緩和沖擊，延長鏈的使用壽命和提高傳動能力，采用潤滑油滴油潤滑。 則大小鏈輪的材料為45鋼， 大鏈輪 小鏈輪 分度圓直徑 260mm 103.67mm 齒頂圓直徑 270mm 112mm 齒根圓直徑 249mm 92mm 鏈輪節(jié)距 19.05mm 配用鏈條的滾子外徑 11.91mm 3．對鏈輪軸的校核、 鏈輪軸的校核和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要要求是： （1）裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。作為傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安裝鏈輪,齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。 兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。 所以，在設(shè)計軸時要充分考慮軸的強(qiáng)度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計時，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解 （2） 軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提高強(qiáng)度和剛度。 （3） 具有良好的工藝性。 （4） 便于安裝和調(diào)整。 （5） 節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。 軸具體設(shè)計如下: 由條件知鏈輪軸主要隨彎矩和扭矩作用 大鏈輪對軸的轉(zhuǎn)矩 鏈輪的圓周力Ft=1260N 鏈輪軸輸出功率p=0.28kw 轉(zhuǎn)帶為n=2r/min 1、選擇軸的材料及熱處理 由于傳遞功率不大，選擇常用材料45鋼，調(diào)后處理 2、初始直徑 由條件知安裝牽引鏈輪處僅受扭矩作用，取C=106 則 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）各軸段直徑的確定 從大鏈輪開始，直徑到55mm，右邊用軸肩固定，由表10-3中軸肩高度h=(0.07-0.1)d,取d=60mm為軸段（2）直徑，軸段3直徑上安裝軸承其直徑要便于安裝軸承，又要符合軸承內(nèi)徑系列，取d3=65mm，通常同一根軸上兩上軸承到同型號為213，則d7=65mm,軸段（4）上安裝鏈輪為便于安裝，d4應(yīng)略大于d3取d4=70mm,則，同樣d6=70mm,則中間一部分同由5取為75mm （2）各軸段長度的確定 由大鏈輪寬得L1=85mm 傳輸鏈輪寬為100mm，而軸承安裝處寬度為 L3=45 L7=23 傳輸鏈輪中心距200mm，具體確定由軸上零件上零件配合長度確定。于是得到軸的支點和軸上受力點間的跨距 L1=113.5mm, L2=83mm, L3=300mm （3） 軸上零件的周向固定 軸與軸承內(nèi)圈的配合選用K6,鏈輪與軸的配合選用H7/n6,鏈輪與軸采用A型普通平鍵,分別為16x10mm GB1096-1979和20x12mm GB1096-1979 （4） 軸上倒角及圓角 為保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩端面，由軸承手冊推薦，取軸肩圓角半徑為2mm,為方便加工，其他圓角半徑均為2mm，由標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986,軸左右倒角均為145 4.軸的受力分析 由于軸僅受彎距和扭距作用，判斷危險截面，圖中顯然左側(cè)同樣零件位置處，二者有相同的截面尺寸和應(yīng)力集中狀態(tài)，但后者載荷較小，故不與考慮，由尺寸考察判定打鏈輪處為危險截面 Ma=1260 (113.5+83) =247590Nmm Mb=1260 (113.5+83+300)=625590Nmm M==0.6710N.mm 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由表10-1， W=0.1d- =13867mm 經(jīng)校核彎扭合成強(qiáng)度是足夠的 4.比較其他方案 帶傳動是機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用較多的傳動結(jié)裝置之一.相比較而言,帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),緩沖吸振及過載打滑來保護(hù)其他零件等優(yōu)點,缺點就是傳動比不穩(wěn)定,效率低,外形尺寸較大,而且?guī)У膲勖^短 有已知條件得,電動機(jī)的額定功率為0.4KW,轉(zhuǎn)速n=5r/min,傳動比i=2.5 1. 確定計算功率Pca 查表5-9的工作情況系數(shù)KA=1.1 則Pca=KAP=1.10.4=0.44KW 2. 選V帶的型號,由圖5-12a,選A型V帶 3. 確定帶輪直徑dd1,dd2 由圖5-12a,及表5-3取小帶輪直徑dd1=100mm 則大帶輪直徑為dd2=idd1=2.5100=250mm 4. 確定中心距a0和帶長ld 初選a0 0.7(100+25 ) 2(100+250) 求帶的計算基準(zhǔn)長度lo =2 =1362mm 由圖5-7取帶的基準(zhǔn)長度=1400mm 計算中心距 =419mm 驗算帶輪包角 包角合適 確定帶的根數(shù)z =0.44/[(0.12+0.03) 0.951.11]=2.7 .計算單根帶初拉力F0 F0=500 (-1)+qv=1400N 在本設(shè)計中計算上帶傳動與鏈傳動感覺沒什么差別,但相比之下,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑,能保持準(zhǔn)確的平均傳動比,傳動尺寸比較緊湊,不需要很大的張緊力,作用在軸上的載荷也小;承載能力大;效率高,關(guān)鍵一點就是這里的溫度達(dá)到200度以上,溫度較高,在這樣的環(huán)境下如果我們采用帶傳動,帶子的壽命會很短,而且實際情況會更糟,試想如果我們采用了齒輪傳動,可能情況也沒什么差別,關(guān)鍵是這里的實際條件,低速運行,與齒輪傳動相比,鏈傳動能吸振與緩和沖擊,結(jié)構(gòu)簡單,加工成本低廉,安裝精度要求低,對本設(shè)計中的大中心距和低速運行,在惡劣環(huán)境下正常運行. 5.溫度控制系統(tǒng) 5.1 DDC系統(tǒng)的組成及工作原理 采用單片機(jī)取代常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器，通過直接數(shù)字控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計構(gòu)成來實現(xiàn)對電阻爐的溫度調(diào)節(jié)。 爐溫DDC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖中，熱電偶用來檢測爐溫，將電阻爐中的溫度轉(zhuǎn)變成毫狀級的電壓信號，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號。由于A/D轉(zhuǎn)換器接受的是電壓量，所以在溫度變送器的輸出端接入電阻網(wǎng)絡(luò)，把得到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。通過采樣和A/D轉(zhuǎn)換，所檢測得到的電壓信號和爐溫給定值的電壓信號都轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入微型機(jī)中進(jìn)行比較，其差值即為實際爐溫和給定爐溫間的偏差。微型機(jī)構(gòu)成的數(shù)字控制器對偏差按一定的控制進(jìn)行運算，運算結(jié)果送D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大器放大后換成模擬電壓，經(jīng)功率放大器放大后送到晶閘管調(diào)壓器，觸發(fā)晶閘管并改變其導(dǎo)通角的大小，從而控制電阻爐的加溫電壓，直到調(diào)節(jié)爐溫的作用。 圖中X-Y記錄儀和電子電位差計用來記錄和觀測爐溫的變化。 5.2 DDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)測定 控制系統(tǒng)分成數(shù)字與模擬兩部分，通過D/A和A/D轉(zhuǎn)換器把兩部分組合成一個數(shù)字、模擬混合系統(tǒng)。數(shù)字部分是微型機(jī)數(shù)字控制器，模擬部分包括除微型機(jī)外的連續(xù)部分的各個環(huán)節(jié)。 與爐子的時間常數(shù)相比，晶閘管調(diào)壓器、溫度變送器、功率放大器等環(huán)節(jié)都可簡化為比例環(huán)節(jié)。理論分析和實驗結(jié)果證明，電阻爐是一個具有自衡能力的對象，可有一階慣性環(huán)節(jié)和一個延遲環(huán)節(jié)來近似。這樣可得到模擬部他各個環(huán)節(jié)組成的傳遞函數(shù)。 (1) 式中Kd——放大系數(shù)，是溫度變送器、功率放大器、晶閘管調(diào)壓器以及電阻爐的比例系數(shù)的乘積； Td——電阻爐的時間常數(shù)； τ——電阻爐的滯后時間。 微型機(jī)不接入控制回路時，系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，用飛升曲線法測得式（1）中各系數(shù)的近值如下： Td=680s, τ=30s, Kd=1.16 D/A轉(zhuǎn)換器劃歸為保持器范圍，系統(tǒng)中采和零階保持器，其傳遞函數(shù)為 T為采樣周期。 設(shè)數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為D（z），圖2所示為系統(tǒng)的方框圖 爐溫DDC系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)歸結(jié)為求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D（z）。下面求取由微型機(jī)實現(xiàn)的數(shù)字控制器差分方程形式。 由泰勒一階近似式可得到 故系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可寫成 （2） 在爐溫系統(tǒng)中，滿足Td≥τ,故式（2）是個兩時間常數(shù)相差較大的二階環(huán)節(jié),根據(jù)二階工程設(shè)計法，需用比例積分調(diào)節(jié)器來校正系統(tǒng)。比例積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 （3） 若用式（3）中的τ1抵消式（2）中Td，即選擇τ1=Td，再比較φ0與D（s）Gc(s)的系數(shù)，求得Ti=2Kdτ，最后得到調(diào)節(jié)器的形式 (4) 式中 前面已求得比例積分調(diào)節(jié)器的脈沖傳遞函數(shù)形式為 對應(yīng)的差分方程為 u(k)=u(k-1)+α0e(k)=α1e(k-1) 式中 u(k)—數(shù)字控制器的輸出 e(k)—數(shù)字控制器的輸入 數(shù)字控制器中有積分項，在處理積分項時必須防止積分整最化誤差和積分飽和給控制系統(tǒng)帶來的影響。 5.3、單片機(jī)組成的系統(tǒng)硬件 由單片微機(jī)算機(jī)組成數(shù)字控制器，實現(xiàn)單回路溫度調(diào)節(jié)，單片機(jī)組成的DDC系統(tǒng)硬件電路如圖3所示，選用的是Intel MCS-48系列的單片機(jī)8035。 （一）外部程序存貯器擴(kuò)展 8035單片機(jī)片內(nèi)不帶程序存貯器，必須在片外擴(kuò)展EPROM，用來存放數(shù)字控制器的算法程序、常數(shù)以及其它程序。 需要外接振蕩頻率源，單片機(jī)8035才能工作。將其XTAL1和XTAL2引腳接外部晶體振蕩器。8035單片機(jī)的EA引腳接+5V電源，其CPU直接從外部了程序存貯器中取指令或常數(shù)。但程序存貯器不能直接與8035單片機(jī)的總線相連。這是因為，單片機(jī)中沒有截然分開的地址線和數(shù)據(jù)線，而是由雙向口總線分時傳送地址和數(shù)據(jù)。單片機(jī)的ALE=1時，為地址有效。利用ALE的下降沿把單片機(jī)發(fā)出的地址鎖存到74LS373鎖存器中。接著8035單片機(jī)利用程序存貯器選通信號 ，使程序存貯器（2716）的片選端 有效，選通外部程序存貯器，把其中的程序或常數(shù)取到總線上，同時8035的總線變?yōu)檩斎敕绞健? （二）輸入通道 1、A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）護(hù)展，8035片內(nèi)不帶A/D轉(zhuǎn)換器件，用于閉環(huán)反饋控制時，必須擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換器。如圖5-3所示，ADC0809芯片的地址鎖存允許信號ALE，由8035的寫信號 和74LS373鎖存的低位地址線8Q或非后經(jīng)74LS04反相產(chǎn)生，因ADC0809的ALE是在脈沖上升沿鎖存通道地址，而單片機(jī)的 的脈沖的下降沿有效。信號ALE有效時，把地址線A、B、C上的DB0-DB2狀態(tài)寫入ADC0809的地址鎖存器中，作為通道選擇信號。表1是通道號與地址線A、B、C狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。 ST ART信號直接由 和A0經(jīng)“或非”后產(chǎn)生，作為ADC0809起動A/D轉(zhuǎn)換的信號。ST ART的上升沿將逐次比較寄存器清零，為逐次比較作準(zhǔn)備。其下降沿使逐次比較開始。轉(zhuǎn)換期間EOC信號變成低電平，經(jīng)8個時鐘周期后轉(zhuǎn)換結(jié)束，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量存入。 表一 地址譯碼與通道號對應(yīng)表 通道號 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 0 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 ADC0809內(nèi)部三態(tài)鎖存器中，并且EOC變?yōu)楦唠娖?。單片機(jī)經(jīng)T0端檢測到高電平后得知A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，可以取走轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。 2、A/D轉(zhuǎn)換器的調(diào)試 根據(jù)圖3編寫如下調(diào)試A/D的程序。定義ADC0809的設(shè)備號為FEH，因為當(dāng)74LS373鎖存的地址A0=0時 ，ADC0809芯片才可能被選中。另外，在程序中當(dāng)ABC=000時選通IN0通道。 單片機(jī)復(fù)位時，從000單元執(zhí)行一條跳轉(zhuǎn)指令，指向應(yīng)用程序的首地址。當(dāng)執(zhí)行MOVX@R0，A指令時，A0為低電平，單片機(jī)的 信號有效， 與A0“或非” 后產(chǎn)生START，啟動A/D轉(zhuǎn)換。同時該正脈沖經(jīng)非門反相后送入ADC0809的ALE，在其上升沿時鎖存通道號地址00H。從IN0端輸入的模擬量經(jīng)轉(zhuǎn)換完畢后，產(chǎn)生 EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)執(zhí)行指令MOVX A，@R0時，A0為低電平，產(chǎn)生信號 ，為ADC0809芯片形成A/D轉(zhuǎn)換器的輸出允許信號OE。此時ADC0809的三態(tài)輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)送到總線上。由單片機(jī)讀入并存入R5中。 用同樣程序可調(diào)試輸入通道IN及其它通道。 3、爐溫給定值輸入通道 選擇IN0為爐溫給定值輸入通道。用外部給定擬信號的方式設(shè)置給定值。這種外部給定的方式要求給定電壓穩(wěn)定。因為給定電壓的波動會引起爐溫的波動。通過實驗的方法建立電壓與溫度的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)操作者旋動電位器的動端給定某一電壓值時，就給出了爐內(nèi)溫度應(yīng)穩(wěn)定的值。 除了外部給定模擬電壓外，還有一種內(nèi)部給定的方式。在內(nèi)存設(shè)定一個單元存放給定值對應(yīng)的數(shù)字量，這種給定方式不需占用任何輸入通道，也不受外部電源波動的影響。 4、反饋量輸入通道 選擇IN1作反饋量輸入通道。在反饋通道中，采用鎳鉻-考銅熱電偶作為檢測元件。它將0-600℃溫度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電勢。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢是很微弱的電信號，與溫度成非線性關(guān)系，必須經(jīng)過非線處理，放大到一定值后供A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這里選用的放大裝置是標(biāo)準(zhǔn)的DDZ-Ⅱ型溫度變送器。 （三）輸出通道 輸出通道包括D/A轉(zhuǎn)換接口片0832和功率放大電路兩部分。 1、D/A轉(zhuǎn)換器（DAC0832）的護(hù)展 利用8035單片機(jī)的P1端口擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換器。把DAC0832的8位數(shù)據(jù)線直接接到8035的P1口上，數(shù)據(jù)從P1口輸出到D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成模擬量。 DAC0832由一個8位輸入寄存器，一個8位DAC寄存器和一個8位D/A轉(zhuǎn)換器三部人組成。當(dāng) 、 、 和 均接地，ILE保持高度電平時，兩個寄存器接成直通式，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出隨著P1端口上的數(shù)據(jù)變化。單片機(jī)只需執(zhí)行一條輸出指令OUTLP1，A就可將累加A中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成模擬電壓。 2、放大電路 在DAC0832與晶閘管調(diào)壓器之間需加放大電路，以便將數(shù)字控制器輸出的電壓值放大。在輸出通道中采用的是LM747CN，這是一片兩級放大器。放大器的輸出端接到晶曾管調(diào)壓器中，改變晶曾管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)電阻爐的加熱電壓。 3、輸入、輸出通道的聯(lián)合調(diào)試 將IN0端接入電壓可變的電源（0-5V）中。在運算放大器LM747CN的輸出端接入電壓表，當(dāng)執(zhí)行以下程序并改變IN0端電壓時，輸出端電壓表的讀數(shù)將隨著改變。 地址單元 目標(biāo)代碼 原程序 說明 000 0410 JMP 010 010 B8FE L0: MOV R0，#FEH ；定義 A/D芯片設(shè)備號 012 2300 MOV A，#OOH； 選通IN0通道 014 90 MOVX @R0,,A 起動轉(zhuǎn)換 015 00 L1: NOP 016 2615 JNTO L1 018 80 MOVX A,@R0 ； 轉(zhuǎn)換完，取數(shù)據(jù) 019 3 9 OUTL P1 ,A ；D/A轉(zhuǎn)換 01A 0410 JMP LO 5.4、DDC系統(tǒng)的軟件設(shè)計 單片機(jī)組成的DDC系統(tǒng)，其軟件包括主程序、定時中斷程序、數(shù)字控制器算法程序、乘法子程序，A/D轉(zhuǎn)換及采樣程序、數(shù)字濾波程序以及輸出值處理程序等。 （一）數(shù)字控制器算法程序 由式（一）得到爐溫DDC中數(shù)字控制器的差分議程。為防止積分整量化誤差和積分飽和給系統(tǒng)帶來的影響，必須對式（5）進(jìn)行改寫 （6） 式中 （7） 式6就是積分分離的比例積分形式的數(shù)字控制器表示式。顯然，作乘法仍是數(shù)字控制器的關(guān)鍵程序。單片機(jī)8035的指令系統(tǒng)中，沒有作乘法的指令，必須用程序?qū)崿F(xiàn)帶符號數(shù)的乘法運算。 1、 多字節(jié)無符號數(shù)乘法，在多字節(jié)無符號數(shù)乘法中，乘數(shù)和被乘數(shù)可任意指定字節(jié)長度，以滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)的要求。所使用的算法是：把乘數(shù)左移一位進(jìn)入進(jìn)位位C，如果C=1，把部分積輥上被乘數(shù)；部分積左移一位相當(dāng)于作乘2運算。無符號乘數(shù)和被乘數(shù)相乘的子程序框圖如圖4所示。 下面是無符號多字了乘法子程序。程序中，用R0指向乘數(shù)的首地址（從高位字節(jié)開始），用R1指向被乘數(shù)的首地址（從高位字節(jié)開始），R2用于對字節(jié)數(shù)計數(shù)。 在數(shù)字控制器算法程序中，偏差和系數(shù)各選用兩個字節(jié)作乘法就能滿足精度要求。 2、多字節(jié)有符號數(shù)乘法 在多字節(jié)無符號數(shù)乘法的基礎(chǔ)上加進(jìn)符號處理有符號數(shù)的處理，就可編出多字節(jié)有符號數(shù)乘法的程序。采用的方法是：以補碼形式存放乘數(shù)和被乘數(shù)，先運算它們的符號、保存符號運算的結(jié)果；把乘數(shù)和被乘數(shù)化在原碼，作無符號數(shù)乘法；最后把乘積再轉(zhuǎn)換成被碼。圖5是多字節(jié)有符號數(shù)乘法子程序的框圖，圖6是乘數(shù)、被乘數(shù)化成原碼的框圖。 5多字節(jié)有符號數(shù)乘法框圖 6乘數(shù)、被乘數(shù)化原碼框圖 程序中，用R0指向被乘數(shù)地址單元的高位字節(jié)，R1指向乘數(shù)的高位字節(jié)，R2用于字節(jié)計數(shù)。單片機(jī)中是用固定的片內(nèi)RAM單元作為寄存器使用的，稱為工作寄存器。8035單片機(jī)共用兩組工作寄存器；0組工作寄存器R0-R7，1組工作寄存器R0’-R7’。程序中使用這兩組寄存器的指令都是一樣的。為了說明正在使用0組工作寄存器，在程序中用SEL RB0指令選組，這時就可知使用的是R0-R7工作寄存器；如果用SEI RB1指令選組，就認(rèn)為使用的是R0’-R7’工作寄存器。在下面程序中，由于使用的工作寄存器較多，所以頻繁地用SEL RB0或SEL RB1指令選組。 以上介紹的是通用的多字節(jié)有符號乘法程序。在數(shù)字控制器乘法中，只需偏差作有符號數(shù)處理，因為數(shù)字控制器的系數(shù)是不會為負(fù)數(shù)的。但由于8035單片機(jī)中沒有減法指令，可以把工6中作減法變成作加法，而把正的系數(shù)α1作（-α1）處理，再調(diào)用上述有符號數(shù)乘法了程序運算。數(shù)字控制器的算法程序化成作三次乘法、三次加法的運算。 （二）定時中斷程序 8035單片機(jī)有兩種方法可產(chǎn)生中斷。一種是外部中斷：在單片機(jī)的 引腳上加一低輸入可產(chǎn)生外部中斷。其中斷矢量為003單元，即中斷產(chǎn)生時，程序轉(zhuǎn)到003單元執(zhí)行，這時可在003單元中放一跳轉(zhuǎn)指令，指向中斷服務(wù)程序的入口地址。另一種是利用單片機(jī)的定時/計數(shù)器，當(dāng)定時/計數(shù)器發(fā)生計數(shù)益出時，產(chǎn)生中斷。定時/計數(shù)器的中斷矢量為007單元。 爐溫DDC系統(tǒng)中的采樣周期選擇為5s，利用中斷控制采樣周期的時間。若用方法一產(chǎn)生中斷?？稍? 端外接一振蕩周期為5s的振蕩器。在本系統(tǒng)中，利用定時/計數(shù)器產(chǎn)生中斷。方法如下：根據(jù)8035單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)，定時時間由下式求出： 定時時間=（1/參考頻率）×15×32×（計數(shù)常數(shù)） 設(shè)系統(tǒng)接入6MHz參考頻率，若要產(chǎn)生5S的定時時間，由式8可求得計數(shù)常數(shù)為62500，但8035單片的定時/計數(shù)器是8位的，最多能置常數(shù)255，即最大定時時間20.4ms。若選擇20ms產(chǎn)生一次中斷，由式8求得對應(yīng)的計數(shù)常數(shù)為250.5s定時，須經(jīng)250次中斷。由單片機(jī)的結(jié)構(gòu)知，8035的定時/計數(shù)器是加一計數(shù)器，送入計數(shù)器的預(yù)置值是計數(shù)常數(shù)的被碼。 （250）10=0FAH，其補碼為06H，這就是產(chǎn)生20ms定時時實際送入計數(shù)器的時間常數(shù)。 （三）防積分飽和及輸出值限幅 爐溫DDC系統(tǒng)剛投入運行時，偏差較大，而且系統(tǒng)的時間的常數(shù)較大，不可能在幾個采樣周期內(nèi)消除偏差，這時積分作用累積很快，可能使系統(tǒng)達(dá)到飽和的程度。為防止積分飽和，暫不投入積分作用，數(shù)字控制器為純比例形式。系統(tǒng)運行一段時間，偏差減小到積分界限時，再投入積分作用，用這種方法可避免出現(xiàn)積分飽和。 在爐溫系統(tǒng)中，數(shù)字控制器計算的值，往往會大于D/A轉(zhuǎn)換器（比如8位）所能轉(zhuǎn)換的值，從而使輸出值在一段時間內(nèi)都維持為最大。這也是一種飽和現(xiàn)象，這是應(yīng)將數(shù)字控制器計算值按一定比例縮小，用模擬部分的放大器增益來補償。 5.5、數(shù)字控制器的參數(shù)整定及系統(tǒng)的調(diào)試 選擇數(shù)字控制器的參數(shù)有兩種方法驪種是按二階工程設(shè)計法得到模擬調(diào)節(jié)器，從中得到 采樣周期T根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定。另一種是由工程速定法選擇數(shù)字控制器的參數(shù)，例如用擴(kuò)充禹應(yīng)曲線法速定T、Kp和T1。但不管用哪種方法得到數(shù)字控制器的參數(shù)，直接使用時控制的效果不一定很好。必須結(jié)合實際調(diào)試來選擇數(shù)字控制器的參數(shù)。所謂調(diào)試，就是按照公式計算一組T、KP、T1的值，代入式（5-30）求得一組α0’、 α1’ α，并送入微型機(jī)中，然后運行爐溫控制DDC系統(tǒng)的主程序，觀察控制效果，如果效果不好，對α0’、 α1’ α的值作部分的修改，一直調(diào)試到滿意的控制效果為止。設(shè)計過程中，先按比例調(diào)節(jié)規(guī)律運行，比例系數(shù)由小到在地改變；然后加入積分調(diào)節(jié)規(guī)律，積分時間常數(shù)由大到小地改變。 6 結(jié)論 在本設(shè)計中通過帶傳動與鏈傳動的比較,受力相差不大,但相比之下,鏈傳動沒有彈性滑動和打滑,能保持準(zhǔn)確的平均傳動比,傳動尺寸比較緊湊,不需要很大的張緊力,作用在軸上的載荷也小;承載能力大;效率高,關(guān)鍵一點就是這里的溫度達(dá)到200度以上,溫度較高,在這樣的環(huán)境下如果我們采用帶傳動,帶子的壽命會很短,而且實際情況會更糟,試想如果我們采用了齒輪傳動,可能情況也沒什么差別,關(guān)鍵是這里的實際條件,低速運行,與齒輪傳動相比,鏈傳動能吸振與緩和沖擊,結(jié)構(gòu)簡單,加工成本低廉,安裝精度要求低,對本設(shè)計中的大中心距和低速運行,在惡劣環(huán)境下正常運行.所以采用鏈輪傳動是優(yōu)化的,經(jīng)由單片機(jī)控制系統(tǒng),使溫度控制達(dá)到智能化控制. 7.致謝 本課題的設(shè)計是在倪文龍老師和公司里在線工程師蔡介郁等的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的立項到設(shè)計說明書的寫作，都給予了很大的幫助，并付出了很大的心血，在此我表示崇高的敬意和真摯的感謝。 同時向在畢業(yè)設(shè)計期間給予我很大幫助的倪曉驊老師表示我最深切的感激之情，此次設(shè)計和其他人員的通力合作也是分不開的,對曾經(jīng)與我共同探討，給予我?guī)椭耐?朋友、同學(xué)表示十分的感謝。 限于本人水平有限和時間倉促，文中缺點和錯誤在所難免，懇請廣大老師不吝批評指正。 參考文獻(xiàn) 1、 朱寶庫. 機(jī)械設(shè)計。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994。 2、 周開勤。機(jī)械零件手冊。北京：高等教育出版社，1989。 3、 陳秀寧，施高義。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計。浙江：浙江大學(xué)出版社，1995 4、 丁元杰. 單片微機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19992. 5、 陳強(qiáng). 機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制. 北京：清華大學(xué)出版社，19963. 6、 俞光昀. 計算機(jī)控制技術(shù). 北京：電子工業(yè)出版社，19994. 7、 徐錦康 主編. 機(jī)械設(shè)計. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.85. 8、 王義行，鏈條輸送機(jī)。 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.10 9、 何立民，MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 10、 徐灝主編，新編機(jī)械設(shè)計師手冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 11、 張展，減速器設(shè)計選用手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002.5 附件清單 1 回焊爐總裝圖 HF116 A0 1張 2 傳動裝置部裝圖 HF116-007 A0 1張 3鏈輪零件圖 HF116-007-002 A3 1張 4軸承悶蓋零件圖 HF116-007-005 A3 1張 5軸零件圖 HF116-007-006 A2 1張 6套筒零件圖 HF116-007-007 A4 1張 7氈圈油封零件圖 HF116-007-008 A4 1張 8大鏈輪零件圖 HF116-007-009 A3 1張 9軸承透蓋零件圖 HF116-007-010 A3 1張 10小鏈輪零件圖 HF116-007-011 A3 1張 11軸零件圖 HF116-007-013 A3 1張 12支承角座零件圖 HF116-006 A3 1張 13電路原理圖 HF116-01 A3 1張 14程序清單 2份 多字節(jié)無符號數(shù)乘法 地址單元 目標(biāo)代碼 源程序 014 FA MUX：MOV A，R2 ； 字節(jié)數(shù)送R7中 015 AF MOV R7，A 016 27 CLR A 017 C9 L1：DEC R1 ； 被乘數(shù)前面若干單元清零 018 A1 MOV ·R1；A 019 EF17 DJNZ R7，L1； R7減1，不為零轉(zhuǎn)L1 01B F8 MOV A，R0 01C 6A ADD A，R2 01D A8 MOV R0，A 01E FA MOV A，R2 01F AF MOV R7，A 020 27 CLR A 021 A0 MOV·R0，A； 乘數(shù)后面若干單元清零 022 18 INC R0 023 EF21 DJNZ R7，L2 025 FA MOV A，R2 026 E7 RL A； R2左移一位 027 AB MOV R3，A 028 69 ADD A，R1 029 A9 MOV R1，A 02A FB MOV A ，R3 02B E7 RL A； R3左移一位 02C E7 RL A 02D AE MOV R6，A 02E F8 S3：MOV A，R0 02F AC MOV R4，A 030 F9 MOV A，R1 031 AD MOV R5，R3 032 FB MOV A，R3 033 AF MOV R7，A 034 C8 S1：DEC R0； 乘數(shù)左移位 035 F0 MOV A，·R0 036 F7 RLC A 037 A0 MOV ·R0，A 038 EF34 DJNZ R7，S1； R7減1，不為0轉(zhuǎn)S1 03A E64A JNC S6； 進(jìn)位位不為0轉(zhuǎn)S6 03C FC MOV A，R4 03D A8 MOV R0，A 03E FD MOV A，R5 03F A9 MOV R1，A 040 FB MOV A，R3 041 AF MOV R7，A 042 97 CLR C； 清除進(jìn)位位 043 C8 S5；DEC R0 044 C9 DEC R1 045 F0 MOV A，·R0 046 71 ADDC A，·R1 047 A0 MOV ·R0，A 048 EF43 DJNZ R7，S5； R7減1，不為0轉(zhuǎn)S5 04A FC S6：MOV A，R4 04B A8 MOV ·R0，A 04C FD MOV A，R5 04D A9 MOV R1，A 04E EF2E DJN R6，S3； R6減1，不為0轉(zhuǎn)S3 050 FB MOV A，R3 051 37 CPL A 052 17 INC A 053 AF MOV A，R3 054 68 ADD A，R0 055 A8 MOV R0，A 056 F9 MOV A，R1 057 6F ADD A，R7 058 6A ADD A，R2 059 A9 MOV R1，A 05A 83 RET 多字節(jié)有符號數(shù)乘法 地址單元 目標(biāo)代碼 源程序 060 27 SFMUX: CLR A 061 D5 SEL RB1 選寄存器1組 062 AF MOV R7,A A→R7 063 C5 SEL RB0 選寄存器0組 064 F8 MOV A,R0 R0 →A 065 D5 SEL RB1 選寄存器1組 066 AC MOV R4,A A→R4 067 C5 SEL RB0 選寄存器0組 068 F9 MOV A,R1 R1 →A 069 D5 SEL RB1 選寄存器1組 06A AD MOV R5,A A→R5 06B C5 SEL RB0 選寄存器0組 06C F9 MOV A,R1 R1 →A 06D A8 MOV R0,A 06E 147D CALL SF2 乘數(shù)化成原碼 070 14B1 CALL RB10 R4→R0,R5→R1 072 147D CALL SF2 被乘數(shù)化成原碼 074 14B1 CALL RB10 076 1414 CALL MUX 做無符號乘法運算 078 14B1 CALL RB10 07A 149D CALL SF1 乘積化成補碼 07C 83 RET 07D F0 SF2 MOV A,@R0 07E F282 JB7 SB 080 049C JMP RET0 082 D5 SB: SEL RB1 083 FF MOV A,R7 084 17 INC A 085 AF MOV R7,A 086 C5 SEL RB1 087 FA MOV A,R2 088 D5 SEL RB1 089 AA MOV R2,A 08A C5 SEL RB0 08B F8 MOV R2,B 08C 6A ADD A,R2 08D A8 MOV R0,A 08E 97 CLR C 08F A7 CPL C 090 C8 SER DEC R0 091 F0 MOV A,@R0 092 37 CPL A 093 1300 ADDC A,#00H 095 A0 MOV @R0,A 096 EA90 DJNZ R2,SBR 098 D5 RE: SEL RB1 099 FA MOV A,R2 09A C5 SEL RB0 09B AA MOV R2,A 09C 83 RET0 RET 09D D5 SF1: SEL RB1 乘積化補碼子 09E FF MOV A ,R2 09F 12A3 JB0 R2U 0A1 049C JMP RET0 0A3 C5 R2U: SEL RB0 0A4 FA MOV R2,A 0A5 D5 SEL RB0 0A6 AA MOV R2,A 0A7 C5 SEL RB0 0A8 FA MOV A,R2 0A9 6A ADD A,R2 0AA AA MOV R2,A 0AB 68 ADD A,R0 0AC A8 MOV R0,A 0AD 97 CLR C 0AE A7 CPL C 0AF 490 JMP SBR 0B1 D5 RB10: SEL RB1 選寄存器1組 0B2 FC MOV A,R4 R4→A 0B3 C5 SEL RB0 選寄存器0組 0B4 A8 MOV A,R5 A→R0 0B5 D5 SEL RB1 選寄存器1組 0B6 FD MOV A,R5 R5→A 0B7 C5 SEL RB0 選寄存器0組 0B8 A9 MOV R1,A A→R1 0B9 83 RET 27