单片机控制的小型电子分度系统设计(附件)【字数：9386】
摘 要设计一个基于单片机控制的小型电子分度系统，起到辅助完成车床精密加工的作用且提高车床分度自动化程度。可以完成目前日常使用中的普通分度头的所有功能（精密加工），且改善其自动控制的功能。首先进行总体方案设计，一开始控制器开始工作，控制器带动驱动装置，使得执行机构分度头的分度轴开始转动，再由角度传感器检测转动的角度，计算出偏差再反馈给控制器。理解课题总的机械运动，对蜗轮蜗杆进行具体的设计计算以及各种强度校核，使用CAD对机械部分绘制出相关二维图。选择驱动器直流电动机的类型，确定其转速。传感器是增量式光电编码器，用来检测分度头主轴所转过的角度。控制器为c51单片机，最后完成硬件电路设计和程序的编写。
目 录
第一章绪论 1
1.1分度头的介绍 1
1.2分度头发展过程 2
1.3课题的提出及意义 2
第二章总体方案设计 3
2.1设计目标 3
2.2总体方案 3
2.3可行性分析 3
第三章 机械系统设计 5
3.1分度头的结构及传动系统 5
3.2分度头的工作环境 6
3.3立式铣床的各项参数 6
3.3.1设计并确定各项参数 6
3.4蜗杆蜗轮的传动设计 7
3.4.1确定传动类型，精度等级及材料 7
3.4.2确定蜗杆，蜗轮的齿数 7
3.4.3确定许用应力 7
3.4.4接触强度设计 7
3.4.5求蜗轮最快转速 8
3.4.6校核蜗轮齿面的接触强度 8
3.4.7蜗轮齿根弯曲强度的校核 9
3.4.8确定传动的主要尺寸 9
3.4.9确定轴各段直径和长度? 10
3.4.10齿轮强度设计 11
3.4.11齿面接触疲劳强度的设计 11
3.4.12设计计算 12
3.4.13校核齿根弯曲疲劳强度 12
3.4.14确定公式中各值的参数 12
3.4.15分度头的组成构件及选型 13
第四章驱动系统设计 14
4.1选择 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
直流电动机 14
4.1.1选择电动机的类型 14
4.1.2选择电动机的容量 14
4.1.3确定电动机的转速 15
第五章控制系统设计 16
5.1单片机的选择 16
5.2传感器的选择 18
5.3检测的角度显示部分 20
5.3.1LCD显示器 20
5.3.2LCD的分类及特点 21
5.3.3LCD1602液晶显示器 21
5.4硬件电路的设计 22
5.5软件部分设计 23
5.6程序的编写 24
第六章 总结与展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1分度头的介绍
分度头是机床上所使用的重要附件之一，它是把要加工的工件夹紧在两个顶尖中间或者夹在卡盘上面，让它得以分度、旋转并且定位，一般是用来安装工件来铣斜面、完成相关分度要求、进行螺旋槽的加工等。
分度头的作用：
1)为了完成相关分度情况，可以使用多个分度方法，如简单分度、差动分度、复式分度等等。
2)是为了工件加工时需要的角度所进行的，可用于多种多样的切削作业(如将工件铣斜面)。
3)工作台移动前，其丝杠上的交换齿轮和分度头上的悬挂轴，二者连在一起来加工螺旋槽，工件就能够以需要达到的螺旋方式来运动。
分度头主要分为两种，一种是通用分度头，另一种是光学分度头。
1、通用分度头按照它的功能以及分度的方法一般把其分成3种常用的分度头。
1）万能分度头：万能分度头是使用最为普遍的一种分度头。这主要是因为它的主轴能够在垂直或者水平的位置上任意地旋转，可以达到工件需要的任何角度。它的分度机构有两个，分别是一组传动比是1：40的蜗轮蜗杆副和一个分度盘，并且在分度盘上有很多个用来定位的小孔。只需要摇动手柄，将定位销插进我们选好的定位孔里面，这样就能够实现我们所谓的分度。然而在一些特殊的情况下，有时会发现在分度盘上的定位孔的数量不够，不足以达到加工的工件分度的要求，那么就需要由分度头的主轴和蜗轮间的交换齿轮来使传动比发生变化，从而提高分度头能够分度的最大范围以实现分度。在铣床上，可以把工件所做的旋转运动以及轴向的进给运动合在一起，这样在工件上铣削出螺旋沟槽。
2）半万能分度头：它的结构大致和万能分度头一样，只是没有交换齿轮，虽然半万能分度头能够直接实现分度,却没有办法和铣床的工作台相联动。
3）等分分度头：通常情况下，等分分度头所用的是带有24个定位孔或者槽的分度盘，所以它很轻松地就可以实现2、3、4、6、8、12以及24等分的分度。它总共有3种类型，分别是立式、卧式、还有二者相结合的立卧式有卧式。通常在立卧式等分分度头的底座带上，有着两个安装面，且这两个安装面之间是相互垂直的关系，主轴在水平或者垂直的方向上都能够运转。
2、光学分度头
光学分度头：它的结构由三部分组成，分别是头部、尾架和底座。细分放大是通过光学实现的。操作者可以通过目镜、数字显示器或光幕装置读取上述角度值。由于光学分度头的分度精度很高，一般能够达到±1°，所以在角度测量和精密加工行业里常常会用到。
介绍了这么多和分度头有关的内容，那么分度头到底该如何使用。由于在车间里最常用到的的是万能分度头，所以这里就说明一下它该怎么操作使用。
万能分度头通过手摇手柄，手柄转一圈，主轴则旋转8°。同样的，如果手柄摇过30圈，那么主轴就旋转8×30=240°。在这里，便可以用角度分度法或者简单分度法。角度分度法一般用在轴类的工件上，并且它们之间形成夹角不是等分的。而简单分度法需要在降圆周分为若干等分的工件上才能使用,其计算公式是N=40/Z（N是手柄转过的圈数，40是定数，Z是把工件等分成的数目）。
目 录
第一章绪论 1
1.1分度头的介绍 1
1.2分度头发展过程 2
1.3课题的提出及意义 2
第二章总体方案设计 3
2.1设计目标 3
2.2总体方案 3
2.3可行性分析 3
第三章 机械系统设计 5
3.1分度头的结构及传动系统 5
3.2分度头的工作环境 6
3.3立式铣床的各项参数 6
3.3.1设计并确定各项参数 6
3.4蜗杆蜗轮的传动设计 7
3.4.1确定传动类型，精度等级及材料 7
3.4.2确定蜗杆，蜗轮的齿数 7
3.4.3确定许用应力 7
3.4.4接触强度设计 7
3.4.5求蜗轮最快转速 8
3.4.6校核蜗轮齿面的接触强度 8
3.4.7蜗轮齿根弯曲强度的校核 9
3.4.8确定传动的主要尺寸 9
3.4.9确定轴各段直径和长度? 10
3.4.10齿轮强度设计 11
3.4.11齿面接触疲劳强度的设计 11
3.4.12设计计算 12
3.4.13校核齿根弯曲疲劳强度 12
3.4.14确定公式中各值的参数 12
3.4.15分度头的组成构件及选型 13
第四章驱动系统设计 14
4.1选择 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
直流电动机 14
4.1.1选择电动机的类型 14
4.1.2选择电动机的容量 14
4.1.3确定电动机的转速 15
第五章控制系统设计 16
5.1单片机的选择 16
5.2传感器的选择 18
5.3检测的角度显示部分 20
5.3.1LCD显示器 20
5.3.2LCD的分类及特点 21
5.3.3LCD1602液晶显示器 21
5.4硬件电路的设计 22
5.5软件部分设计 23
5.6程序的编写 24
第六章 总结与展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1分度头的介绍
分度头是机床上所使用的重要附件之一，它是把要加工的工件夹紧在两个顶尖中间或者夹在卡盘上面，让它得以分度、旋转并且定位，一般是用来安装工件来铣斜面、完成相关分度要求、进行螺旋槽的加工等。
分度头的作用：
1)为了完成相关分度情况，可以使用多个分度方法，如简单分度、差动分度、复式分度等等。
2)是为了工件加工时需要的角度所进行的，可用于多种多样的切削作业(如将工件铣斜面)。
3)工作台移动前，其丝杠上的交换齿轮和分度头上的悬挂轴，二者连在一起来加工螺旋槽，工件就能够以需要达到的螺旋方式来运动。
分度头主要分为两种，一种是通用分度头，另一种是光学分度头。
1、通用分度头按照它的功能以及分度的方法一般把其分成3种常用的分度头。
1）万能分度头：万能分度头是使用最为普遍的一种分度头。这主要是因为它的主轴能够在垂直或者水平的位置上任意地旋转，可以达到工件需要的任何角度。它的分度机构有两个，分别是一组传动比是1：40的蜗轮蜗杆副和一个分度盘，并且在分度盘上有很多个用来定位的小孔。只需要摇动手柄，将定位销插进我们选好的定位孔里面，这样就能够实现我们所谓的分度。然而在一些特殊的情况下，有时会发现在分度盘上的定位孔的数量不够，不足以达到加工的工件分度的要求，那么就需要由分度头的主轴和蜗轮间的交换齿轮来使传动比发生变化，从而提高分度头能够分度的最大范围以实现分度。在铣床上，可以把工件所做的旋转运动以及轴向的进给运动合在一起，这样在工件上铣削出螺旋沟槽。
2）半万能分度头：它的结构大致和万能分度头一样，只是没有交换齿轮，虽然半万能分度头能够直接实现分度,却没有办法和铣床的工作台相联动。
3）等分分度头：通常情况下，等分分度头所用的是带有24个定位孔或者槽的分度盘，所以它很轻松地就可以实现2、3、4、6、8、12以及24等分的分度。它总共有3种类型，分别是立式、卧式、还有二者相结合的立卧式有卧式。通常在立卧式等分分度头的底座带上，有着两个安装面，且这两个安装面之间是相互垂直的关系，主轴在水平或者垂直的方向上都能够运转。
2、光学分度头
光学分度头：它的结构由三部分组成，分别是头部、尾架和底座。细分放大是通过光学实现的。操作者可以通过目镜、数字显示器或光幕装置读取上述角度值。由于光学分度头的分度精度很高，一般能够达到±1°，所以在角度测量和精密加工行业里常常会用到。
介绍了这么多和分度头有关的内容，那么分度头到底该如何使用。由于在车间里最常用到的的是万能分度头，所以这里就说明一下它该怎么操作使用。
万能分度头通过手摇手柄，手柄转一圈，主轴则旋转8°。同样的，如果手柄摇过30圈，那么主轴就旋转8×30=240°。在这里，便可以用角度分度法或者简单分度法。角度分度法一般用在轴类的工件上，并且它们之间形成夹角不是等分的。而简单分度法需要在降圆周分为若干等分的工件上才能使用,其计算公式是N=40/Z（N是手柄转过的圈数，40是定数，Z是把工件等分成的数目）。
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