1、统采用单片机作为微控制器。内部集成了的片内程序存储器和字节的数据存储器。由于本控制系统不是很复杂，其自带的数据存储器和程序存储器的容量已经够使用，不需要在进行片外扩展了。系统功能选择实现系统通过五个按键实现功能的选择控制系统的启动停止控制系统的工进前进控制系统的工进后退控制系统的快进前进控制系统的快进后退系统状态显示系统采用开环控制，用三个显示工作台的行程位移也可以修改程序来显示转速采用动态扫描显示法，用口为其提供段选码，作为三个显示器的位控口系统端口分配方式口为三个显示器提供段选码输出作为三个显示器的位控口作为五个按键的输入端用于输出控制三相步进电机的控制脉冲信号用于控制继电器以控制电机的驱动电源，实现对电机的启停控制用于响应键盘按下的外部中断输入端。软件编程算法实现功能模块描述微。

2、耐磨性和传动效率，润滑的方法有脂润滑和油润滑两种。通常，螺母在很长的丝杆上运行，而且是进行回转运动的，保持润滑油是十分困难的另外可能因为密封不好，有硬质的灰尘回切屑等脏物落入螺纹滚道会防碍滚珠的运转和磨损的，因此本设计采用脂润滑，润滑剂为锂基油脂。轴承的选择计算根据设计要求滚珠丝杆副采用两端固定支撑的安装方式，而且要同时承受径向载荷和轴向载荷，故根据文献选用角接触球轴承，。采用反装形式。求两轴承受到的径向载荷和设左边的轴承为轴承求两轴承的计算轴向力和查文献表得，判断系数故，因为外加轴向力的存在，必须满足平衡，则必有。所以求轴承的当量动载荷因为，由文献表分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数为，对轴承，对轴承，。

3、取若选用上述预选的电机，其最大静转矩。在三相六拍驱动两相通电时，步距角为。为保证带负载能正常加速启动和定位停止，电机的起动转矩必须满足由文献表可知，则，故选用合适。综上所述，所选步进电机满足要求，且有定的裕量。级齿轮的设计计算本设计选用圆柱直齿轮。本设计选用减速器主要是传递扭矩，因此速度并不是很高，故选用级精度就可以。选择小齿轮的材料为，进行调质处理，硬度为大齿轮的材料是钢，调质处理，硬度为，两者的硬度差为。由滚珠丝杆副的计算得，小齿轮的齿数，大齿轮的齿数。取模数。计算大小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度根据文献表，，这里取，为满足安装要求和制造方便进行人为圆整后，取,。第三章控制系统的设计控制器选型及存储器扩展分析。

4、式中为临界转速系数，查文献表，本设计中，则所以丝杆工作时不会发生共振。刚度的验算估算丝杠轴向最大变形量重复定位精度定位精度所以取丝杠在工作载荷和转矩作用下引起每个导程的变形量为式中为丝杠切变模量，对于钢为扭矩，为摩擦升角，为丝杠的极惯性矩，为丝杠截面积，丝杠在内的弹性变形所引起的导程误差为所以该丝杠的刚度满足要求。效率的校核本设计取摩擦系数为，即，则滚珠丝杆副的传动效率为的要求在以上，所以该丝杆副合格。经过上述校核验证，所选型号规格的滚珠丝杆副的各项性能均能满足设计要求。滚珠丝杆副的润滑滚珠丝杆副般需要用润滑剂来提高。

5、运动部件总质量则有丝杆摩擦阻力矩的计算由于滚珠丝杆的传动效率很高，其摩擦阻力矩相对于其他负载力矩小得多，故般不考虑。等效负载转矩由文献式得溜摩纵启动惯性阻力矩惯的计算加减速时间为由于电机转速他负载力矩小得多，故般不考虑。等效负载转矩由文献式得溜摩纵启动惯性阻力矩惯的计算加减速时间为由于电机转速为，取加速曲线为等加速梯形曲线，故角加速度为则惯电机输出轴上的总负载转矩的计算惯步进电机的匹配选择当机械传动总效率时,适当考虑安全系数，般安全系数可在之间选取。若取,则步进电机可按以下总负载转矩。

6、控制器主要完成如下工作数码管的动态显示适时检测键盘状态通过准确地发出定序列的脉冲信号。功能实现算法只有功能对系统响应速度才是最严格的，所以，拟采用定时器中断控制方式进行控制，并将其优先级设为最高级别其次，键盘状态的识别通过外部中断进行控制，当有任键按下时，激发外部中断，使响应键盘消息最后，在空闲时，系统就循环执行显示子程序，实现显示功能。五路按键的中断响应问题的解决算法实现如下将五路外部键盘的状态通过与门输出到外部中断。如附图中的原理图所示路按键平时通过上拉电阻拉为高电平，通过与门之后仍为高电平，外部中断无响应。当有任键按下时，条路线的状态不全为高电平，经过与操作后，与门输出为，触发外部中断响应，执行外部中断服务程序在外部中断服务程序中，使程序先扫描查询路按键的状态，获得具体哪路按键。

7、因轴承运转中可能会产生冲击载荷，按文献表查得，本设计中取。则验算轴承的寿命因为，所以按轴承的受力情况进行校验。其中当轴承为球轴承时，则有故所选用的轴承满足寿命要求。第二章步进电机的选择脉冲当量的选择初选三相步进电动机的步距角为当三相三拍运行时，步距角为，其每转脉冲数初选脉冲当量每输入个指令脉冲，步进电动机驱动工作台的移动距离，单位由于重复定位误差为，故选电机的脉冲当量为，由此可得中间齿轮的传动比为选小齿轮的齿数，，模数等效转矩的计算空载时等效负载转矩车削加工时的负载转矩系统的转动惯量的折算滚珠丝杆的转动惯量。

8、进给工作台的等效计算，构建了数控机械进给系统的仿真模型，利用对系统的动态特性进行仿真，获得了反映系统性能的读当前控制码地址读取控制时序码输出控制时序码通过位操作当前地址返回仿真曲线，仿真结果证明了系统模型的有效性。机械进给系统模型建立为了建立系统的数学模型，常把机械系统中各基本物理量折算到电机轴上，使复杂的多轴传动关系转化成单轴运动。各基本物理量等效折算转动惯量折算利用动能守恒定律，把各转动轴上及工作台的转动惯量等效到电机轴。式中丝杠导程粘性阻尼系数折算工作台均速转动时，与电机连接的轴的驱动转矩完全用来克服粘滞阻尼力流体阻力以及负载阻力等的消耗。若只计工作台导轨的粘性阻尼系数，根据工作台与丝杠之间的功平衡关系折算出粘性阻尼系数。式中工作台导轨折算到电机轴上的粘性。

9、中，为公称直径，单位丝杆的全长，单位为材料密度，约为工作台及滑块的转动惯量换算到电机轴上的转动惯量其中，为工作台和滑块的总重量，单位为丝杆的基本导程，单位为齿轮副的传动比大齿轮的转动惯量其中，为大齿轮的分度圆直径，单位是为大齿轮的齿宽，单位是小齿轮的转动惯量其中，为小齿轮的分度圆直径，单位是为大齿轮的齿宽，单位是因此折算到电机轴上的总转动惯量是步进电动机的选择纵向进给运动的负载分析现预选电机为，其转子的转动惯量为，于是有式中采用最不利于机床启动时的速度，这里选用快速进给速度溜溜电机全部直。

10、行定时中断服务程序，输出个脉冲。当按键按下时，在响应的外部中断服务程序中设置响应的定时器定时数值，以使能根据定时器定时间隔输出脉冲，以达到变速的功能。另外在按键中还应设置响应的控制时序的表首地址，以达到正反转运动功能的实现。最后，要使显示系统速度，则应在键盘的中断服务程序中设置显示数。当空闲时，则用于循环扫描显示。第五章控制流程图主程序流程图主程序初始化开中断读要显示的数据的首地址查表读响应段码查表读相应位码判断是否显示完数据区数据数据显示计数器加数据地址加是否键盘外部中断中断入口键盘按键中断服务流程图中断处理程序结束返回服务程序服务程序服务程序服务程序服务程序定时器中断入口定时器中断服务程序第六章机械进给系统的建模与仿真建立的要求利用机械动力学理论，通过对数控机械进给系统的电机轴系。

11、尼系数。代入得轴向刚度折算丝杠与工作台之间的轴向弹性变形使与电机连接的轴产生个附加扭转角，折算到电机轴的总扭转刚度为式中折算到电机轴上的总扭转刚度附加扭转刚度系数代入公式得系统建模根据以上的参数折算结果，建立系统动力平衡方程和推导数学模型。若输入量为电机轴的输入转角输出量为工作台的线位移。把折算成电机轴的输出角位移。在电机轴上根据动力平衡原理有其中动力平衡关系可以写成系统传递函数为综上所求，代入公式得心得体会机电体化是微电子技术向传统机械技术渗透的过程中逐渐形成并发展起来的门新兴的综合性技术学科。目前机电体化技术得到了普遍的重视和广泛的应用，应用机电体化技术而生产出来的机电体化产品，已遍及人们日常。

12、按下。在这过程中可以很方便的实现通常键盘程序中所使用的消抖动处理，提高键盘响应的准确性查询获得具体哪路键盘被按下后立即跳转执行响应按键所对应的功能子程序，执行完了子程序后，在功能子程序中结束中断服务程序。继续响应其他动作。经过上面的操作，即可实现由个中断口响应多路外部中断事件，使用这算法，可以最多实现个中断口响应路外部事件的中断响应。第四章程序执行流程单片机得电工作后，并不会立刻驱动电机工作。而是首先进行系列的初始化工作，如中断状态设置，开启，定时器设置，定时器中断开启等操作。之后进入循环扫描显示状态，当然，这时显示数字初始化为。并等待键盘输入命令。当键盘的开启按键按下时，系统进入电机启动子程序。并标记当前为已启动状态，供后续程序查询使用。电动机驱动后应使定时器启动，定时器定时满时，。

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