四工位立式刀架设计

课程设计说明书

题 目 数控车床自动回转刀架结构设计 起讫日期 年 9月 23日至 2011 年10月10日

学生姓名 王大鹏 专业班级 R 机械07-2

所在院系 机械工程学院

指导教师 蒋丹弘 职称 讲师

所在单位 大连交通大学

2011年 10 月 10 日

目录

一、设计任务........................................................................................................... - 3 - 二、总体结构设计................................................................................................... - 3 -

1、减速传动机构的设计 . ....................................................................................... - 3 - 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 ...................................................................... - 3 - 3、刀架抬起机构的设计 . ....................................................................................... - 3 -

三、主要传动部件的设计....................................................................................... - 4 -

1、蜗杆传动的设计计算 : ..................................................................................... - 4 -

1.1选择蜗杆传动类型 .................................................................................... - 4 - 1.2 选择材料 ........................................................................................................ - 4 -

1.3 确定主要参数 .......................................................................................... - 4 - 1.4 按齿面接触疲劳强度计算蜗轮的模数m 及蜗杆的特性系数 . ...................... - 4 - 1.5 校核轮齿弯曲强度 ................................................................................... - 5 - 1.6 求中心距a ............................................................................................... - 6 - 1.7 蜗杆尺寸计算 .......................................................................................... - 6 - 1.8 蜗轮尺寸计算......................................................................................... - 7 - 1.9 精度选择 ................................................................................................. - 7 - 2 涡轮轴的计算 .................................................................................................. - 7 -

2.1初算轴径 .................................................................................................. - 8 - 2.2 结构设计 ................................................................................................. - 8 - 2.3 绘制弯矩（M-x ）, 扭矩（T-x ）图 ............................................................. - 8 - 3 蜗杆轴的设计 ...................................................................................................- 11 - 4. 蜗轮螺纹联接部分的设计计算..........................................................................- 14 - 5. 滚动轴承的选项...............................................................................................- 15 -

5.1滚动轴承的选型 . ......................................................................................- 15 - 5.2 滚动轴承的配合 . .....................................................................................- 15 - 5.3 滚动轴承的密封 . .....................................................................................- 15 - 6、键1的校核 . ....................................................................................................- 15 - 7 键2的校核 . ....................................................................................................- 16 - 8 涡轮轴承的校核................................................................................................- 16 - 9 蜗杆轴承的校核................................................................................................- 17 -

四、电器控制部分的设计..................................................................................... - 17 -

1. 在收信电路 .......................................................................................................- 17 - 2. 发信号电路 .......................................................................................................- 19 - 3．控制软件设计 .................................................................................................- 21 - 4．程序代码 ........................................................................................................- 23 -

五、参考文献......................................................................................................... - 28 - 六、设计人员......................................................................................................... - 28 -

一、设计任务

题目：数控车床自动回转刀架结构设计

任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。机要求绘制自动回转刀架的械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W ，额定转速1440r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。

二、总体结构设计

1、减速传动机构的设计

普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。

2、上刀体锁紧与精定位机构的设计

由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。

3、刀架抬起机构的设计

要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀

体就与螺杆一起转动。

设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。

自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在图纸上。

三、主要传动部件的设计

1、蜗杆传动的设计计算 : 1.1选择蜗杆传动类型

采用阿基米德圆柱蜗杆传动

1.2 选择材料

由于蜗杆传动效率不高，速度也只是中等 ,故蜗杆用45钢; 因希望效率高些, 耐磨性好些, 故蜗杆螺旋要求淬火硬度为45-55HRC 且心部调制蜗轮用铸锡青铜ZcusnlOP1, 金属模铸造。为了节约贵重的有色金属, 仅齿圈用青铜制造, 而轮芯用灰铸铁HT100制造。

1.3 确定主要参数

电动机的额定功率P 1=90W.额定转速n 1=1440r/min,上刀体设计转速n 2=30r/min，则蜗杆副的传动比i=n1/n2=48.

取蜗杆的头数Z 1=1，则Z 2=i.Z1=48.

1.4 按齿面接触疲劳强度计算蜗轮的模数m 及蜗杆的特性系数

① 计算蜗轮轴上的转矩T 2 n2=30r/min P 2=P1. η=90*0.9=81W

按Z 1=1，取η=0.90，则

P 2P 1. η

T 2=9550. =9550.n 2n 2

② 确定载荷系数K= KA KΒ KV

载荷系数K= KA KΒ KV ，其中K A 为使用系数查表得，由于工作载荷不均匀，启动时冲击较大，因此取K A =1.15；K Β为齿间分布系数，因工作载荷的变动和停止时有变化，故取K Β=1.15；K V 为动载荷系数，由于转速不搞，冲击不大，可去K V =1.05，则载荷系数K= KA KΒ KV =1.15*1.15*1.05=1.39.

③ 确定需用接触应力[σ]H 及材料的弹性系数Z E

T=年*（天/年）*（小时/天）

7

N 2=60n2.a.T=60*30*1*300*8*5=2.16*10

[σ]H2=[σ]OH . 7/N 2=220*7/2. 16*107=199.8Mpa 对钢-锡青铜 ZE =160Mpa ④ 确定m.q

齿面接触疲劳强度的设计公式为：

m 3q ≥9000KT 2(

Z E

)2

Z 2[σ]H2

160

2

48*199.8

=9000*1.39*18263*(=64.84mm3

设模数m=1.6mm ,得蜗杆的分度圆直径d 1=20 直系系数q= d1/m=12.5 33 m q=51.2mm

1.5 校核轮齿弯曲强度

蜗轮分度圆直径：d 2=mZ2=1.6*48=76.8mm 蜗轮齿螺旋角：β=γ=arctg

Z 1M 1*1.6。 d120

Z 248

当量齿数 Z V2=cos 3γcos 34.57。查表得齿形系数Y F2=1.45

查表得[δ]OF . 96/N =73*96/21. 6*106=51.89Mpa

齿根弯曲疲劳强度的校核公式为： δF =

1530KT 2cos γ

YF2≤[σ]F2

m 3qZ 2

δF2=

1530KT 2cos γ1530*1.39*18.623*0.997

YF2= *1.45 33

m qZ 21.6*1.25*48

=23.30Mpa

δF2≤[σ]F2, 故合格。

1.6 求中心距a

m

a=2)=0.8*(12.5+48)=48.4mm 2

1.7 蜗杆尺寸计算

分度圆直径：d 1=20mm

齿顶圆直径：da 1=d1+2m=20+2*1.6=23.2mm

齿根圆直径：df 1=d1-2.4m=20-2.4*1.6=16.16mm

轴间齿间： Pa1=πm=π*1.6=5.024mm

螺旋线导程： s=Z1.Pa 1=1*5.024=5.024mm

法向齿厚 Sn=πm.cos γ/2=π*1.6*cos4.57。/2=2.504mm

压力角αt =20。

螺旋部分长度 b1≥（12.5+0.09Z2）m

=(12.5+0.09*48)+1.6 =26.912

1.8 蜗轮尺寸计算

分度圆直径： d2=mZ2=1.6*48=76.8mm 齿顶圆直径（喉圆直径）：da 2=m(Z2+2)

=1.6*(48+2) =80mm

齿根圆直径： df2=m(Z2-2.4)=1.6*(48-2.4)

=72.96mm

外径： dc2=da2+m=80+1.6=81.6mm

11

咽喉母圆半径 rg2=a- 2=48.4- 22齿宽： B≤0.67da 1=0.67*23.2=15.544mm

=15mm

齿隙： C=0.2m=0.3*1.6=0.32mm 齿宽包角： θ=2arcsin(

b 2b 2

)=2arcsin(≈... α120

式中b 2由结构设计确定，取b 2=__mm

1.9 精度选择

蜗杆 为8f GB10089-88

蜗轮 为8f GB10089-88 传动 为8f GB10089-88

2 涡轮轴的计算

已知：蜗杆m=1.6，q=12.5，Z 1=1，Z 2=48，P 2=81w，n 2=30r/min，η=0.9 涡轮受力:

F t 1=

2000T 1

d 1

=

2000d 1

⨯9. 550

P 1n 1

=

200020

⨯9. 550⨯

901440

=59. 69N

F t 2=F x 1=

2000T 2

d 2F t 1tg γ

=

=

2000⨯18. 623

76. 8=746. 13N

=484. 97N

59. 69tg 4. 57

F r 1=F x 1⋅tg α=746. 13⨯tg 20=271. 57=F r 2F a 2=F t 1=59. 69N

2.1初算轴径

计算公式d ≥C 3

P N

（cm ）

式中 P 的单位为kw ，N 的单位为r/min，C 值查表得（117~106）

d ≥(117~106

)81⨯1030

-3

=16. 29~14. 73

mm

单键增大3%，d=16.79~15.17 mm

2.2 结构设计

1. 如与联轴器相连

计算转矩T c 应小于联轴器许用转矩 T =9. 550⨯

P n

=9. 550⨯

8130

=25. 785N ⋅m

查表：K=1.5

T c =KT=1.5×25.785=38.6775N·m 查有关设计手册选HL1联轴器 [Tn ]=160N·m ＞T c 取轴径d=16mm 2. 与透盖相关尺寸

由轴径线速度选密封形式 v =

πdn

60⨯1000

=

JA 16⨯30JA 19⨯30

π⨯20⨯30

60⨯1000

=0. 031m /s

故选毡圈密封

3. 与滚动轴承相连处，查手册得其尺寸参数 a. 按dn 值选轴承润滑形式

d ·n=20×30=600

2.3 绘制弯矩（M-x ）, 扭矩（T -x ）图

（1）、求各支点在垂直面V 与水平面H 中支反力Rv 、Rh

R HB =R HD =M

HC

12

F t 2=

484. 972

=242. 49N

=R HB ⋅BC =242. 49⨯76. 5=18550. 49N ⋅mm

（2）、列出V 面与H 面弯矩方程并绘制出各面内的弯矩图： M H -x 图和M H -x 图。 垂直面内d 2=mZ2=1.6×48=76.8mm 由∑M B =0得

Fa 2⨯

76. 82

-Fr 2⨯15. 5=R VD ⨯92

R VD =

59. 69⨯38. 4-271. 57⨯15. 5

92

=-20. 84N

由∑M D =0得

Fa 2⨯38. 4+Fr 2⨯15. 5=R VB ⨯92 得R VB =

59. 69⨯38. 4+271. 57⨯15. 5

92

=70. 68N

M VC 1=R VB ⨯76. 5=70. 68⨯76. 5=5407. 02N M VC 2=R VD ⨯15. 5=-20. 84⨯15. 5=-323. 02N

合成弯矩

M 1=M

2

M M

2HC

2HC 2

+M VC 1=+M VC 2=

2H

2

2

. 49+5407. 02. 49+323. 02

2

2

22

=19322. 44N ⋅mm =18553. 3N ⋅mm

=

M 合=M

=M

M V +M

M V =M VC 1-M VC 2=5407. 02+323. 02=5730. 04N ⋅mm

H

HC

=18550. 49N ⋅mm

M 合=19415. 3N ⋅mm

作弯矩图

T =9. 55⨯10⨯

6

P 2n 2

=9. 55⨯10⨯

6

0. 08130

=25785N ⋅mm

确定转化系数α

τ为脉动循环时α=0.06，αT=0.6×25785=15471N·mm

如下图，可得C 点处有最大载荷，故对C 点进行弯扭合成校核 按弯扭合成校核轴的强度计算合成δe = 查表，抗弯段面模数w=0.1⨯302 δe =

. 3+15471

0. 1⨯30

32

2

M 合+(αT )

2

2

w

≤[δ-1]b

=9. 19M P a

M V

M T

M

e

3 蜗杆轴的设计

考虑轴主要传递涡轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。选用45号钢，正火处理，

[σb ]=600MPa.

估算轴最小直径 δ=

M

2

+(∂T ) W

2

≤[δ=1]

扭转切应力为脉冲循环变应力，取∂=0.6 抗弯截面系数W=0.1d3 取dmin=11mm 蜗杆轴的校核

作用在蜗杆轴上的圆周力 F t =

2T 1d 1

P n

T 1=9550*

=9550*

9014402T d 1

=596.875Nmm =

2*596. 875

20

则圆周力F t1=-Fa 2=

=59.6875N

轴向力F a 1=-Ft 2=

2T 2d 2

=

2*2292076. 8

N=596.875N

径向力F n =-Fr 2=Fa 1*6tan20 =1303.47N 切向力F n =10Ft2

／cos ∂=

596. 875cos20

=1635.181N

计算水平方向的支反力合弯矩见图 Ft1

F t1L2-F AH (L1+L2)=0； F AH =

F t1L2L1+L2

=

59. 6875*5711+57

N=50.032N

F CH = FAH -F t1=59.6875-50.032=9.6555N 求水平弯矩M BH = FAH L1=50.032*11=0.55N∙m

计算垂直方向的支承反力合弯矩见图

MBV1

M2 M1

T

MCQ2

MCQ1

MCQ3

F r 1L2+ Fa 1（d1∕2）-F AV （L1+L2）=0 F AV =

1303. 47*57+596. 875*10

11+57

N=1180.390N

F CV = FAV -F r 1=269.878-217.245=52.633N 求垂直方向弯矩

M BV1= FAV L1=1180.39*11=12.984N∙m M BV2= Fa 1（d1∕2）-M BV1=7.015 N∙m 1. 计算合成弯矩图，按最不利的情况考虑

M 1=M BH

2

+M

2BV1

=0. 552+12. 9842=12.996 N∙m

2

M 2=M BH +M BV2=0.552+7.015

22

=7.0365 N∙m

T= Ft1（d1∕2）=59.6875*10=0.597 N∙m

2

Mca1=M 21+（∂T ）≈17.648 N∙m

2 Mca2=M 2+(∂T ）≈13.857 N∙m

2

Mca3=T=0.597 N∙m 计算危险轴的直径 d≥3

M e 0. 1σ-1

由文献3，材料为38C r M 0ALA 调质的许用弯曲应力[σ-1]=75MPa，则 d≥3

17. 6480. 1*75

mm=1.330mm

所以该轴符合要求.

4. 蜗轮螺纹联接部分的设计计算

螺距的确定 刀架转位时, 要求转位套在转动约160°的情况下, 上刀

体的断面齿

与下刀体的端面齿完全脱离; 锁紧的时候, 要求上下端面齿的啮合深度达2mm 。因此, 螺杆的螺距P 应满足P*160/360>2mm，即P>4.5mm,今取齿盘轴的螺距P=8mm。 其他参数的确定 采用梯形螺纹 ,牙侧角β=15°, 外螺纹大径(公称直径)d1=53mm,牙顶间隙a c =0.5mm,基本牙型高度H 1 =0.5P=4mm ,外螺纹牙高h3= H1 + ac =4.5mm,外螺纹中经d2=48 mm,外螺纹小径d3=43mm,螺杆螺纹部分长度H=55mm .

表-5-梯型螺纹基本尺寸

自锁性能校核 螺杆－螺母材料均用45钢, 查表, 取二者的摩擦因数

f=0.11;再求得梯形螺旋副的当量摩擦角 : ϕv =arctan

f cos β

≈6. 5

而螺纹升角 ψ=arctan

np ∏d 2

=2.33º

小于当量摩擦角 .因此, 所选几何参数满足自锁条件

5. 滚动轴承的选项 5.1滚动轴承的选型

考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用可以同时承受径向载荷及轴向载荷的角接触球轴承，安装时可调整轴承的游隙。然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号分别为：7204C 、51106、51107。轴承的游隙和预紧时靠端盖下的垫片来调整的，这样比较方便。

5.2 滚动轴承的配合

滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。

5.3 滚动轴承的密封

轴承的密封装置是为了阻止灰尘，水，酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂流失而设置的。密封装置可分为接触式和非接触式两大类。

唇形密封圈靠弯折了的橡胶的弹性力和附加的环形螺旋弹簧的紧扣作用而紧套在轴上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要紧密封的部位。即如果是为了油封，密封唇应朝内；如果主要是为了防止外物浸入，密封唇应朝外。

6、键1的校核

1、键的材料、类型

键的材料选用45钢，选用A 型普通平键 2、确定键的尺寸

根据轴径d=11mm，查表确定键的尺寸为，宽b=4mm，高h=4mm，键长L=45mm 3、验算键的挤压强度

键和轴的材料为刚，[δp ]=100MPa，键的计算长度l=L-b=45-4=41mm δp =

4T dhl

=

4⨯596. 87511⨯4⨯41

=1. 32≤δp =100MPa

[]

1、键的材料、类型

键的材料选用45钢，选用A 型普通平键 2、确定键的尺寸

根据轴径d=20mm，查表确定键的尺寸为，宽b=64mm，高h=6mm，键长L=56mm

3、验算键的挤压强度

键和轴的材料为刚，[δp ]=100MPa，键的计算长度l=L-b=56-6=50mm δp =

4T d h l

=

41⨯1862. 350⨯6⨯6

=41. 22M P a ≤δp

[]

8 涡轮轴承的校核

1、选用轴承的类型

选轴承的型号为7205C ，查表得C=12800N，C 0=8950N 2、计算当量动载荷

轴承固定方式为全固式，故轴向外载荷F 全部由轴承1承受 A 1=F a 2=59. 69N , A 2=0 因

A C 0

=59. 698950

=0. 0067

，查表e 取0.38

F r 2⋅76. 5=R 2⋅92R 2=225. 82N

F r 2⋅15. 5=R 1⋅92R 1=45. 75N

59. 6945. 75

A 1R 2

=

59. 69225. 82

=0. 26

A 1R 1

=>e

所以X 2=1，Y 2=0 所以X 1=0.44，Y 1=1.47

P 1=X 1R 1+Y 1A 1=0. 44⨯45. 75+1. 47⨯59. 69=107. 87N P 2=X 2R 2+Y 2A 2=1⨯225. 82=225. 82N

3、校核

因为P 2>P 1，所以按P 2计算

f p P 2⎛60n ⎫

L 由公式C = n ⎪6

f t ⎝10⎭

，其中f t 和f p 都为1.0，得C=677.46N，选小于12800N ，

所以合格。

1、选用轴承的类型

选轴承的型号为7204C ，查表得C=11200N，C 0=7460N 2、计算当量动载荷

轴承固定方式为全固式，故轴向外载荷F 全部由轴承承受 F A =F t 2=596. 875N 因为

A C 0

=0. 08

，查表得e=0.46

F r 2⨯80=R 1⨯129R 1=808. 35

F r2⨯49=R 2⨯129R 2=495. 11

其中F r 2 =1303.47N

A 1R 2

=

596. 875495. 11

=1. 21>e

A 1R 1

=

596. 875808. 35

=0. 74>e

X 2=0.44，Y 2=1.23 X 1=0.44，Y 1=1.23

P 1=X 1R 1+Y 1A 1=1089. 83N P 2=X 2R 2+Y 2A 2=952. 01N

3、校核

因P 1>P 2，故按P 1计算 由公式C =所以合格。

f p P 2⎛60n ⎫

L ⎪n 6

f t ⎝10⎭

，其中f t 和f p 都为1.0，得C=3269.49

四、电器控制部分的设计

1. 收信号电路

图a 中发信盘上的4只霍尔开关（型号为UGN3120U ），都有3个引脚，第1

脚接+12V电源，第2脚接+12V地，第3脚为输出。转位时刀台带动磁铁旋转，当磁铁对准某一个霍尔开关时，其输出端第3脚输出低电平；当磁铁离开时，第3脚输出高电平。4只霍尔开关输出的4个刀位信号T1～T4分别送到图b 的4只光耦合器进行处理，经过光电隔离的信号再送给I/O接口芯片8225的PC0～PC3。

4只霍尔开关 1 2 3

第1脚：接+12V电源 第2脚：接+12V地线 第3脚：4个刀位信号的输出

图a ：刀架发信盘上的霍尔元件

图b ：刀位信号的处理

2. 发信号电路

图c 刀架电动机正反转控制电路，I/O接口芯片8255A 的PB6与PB7分别控制刀架电动机的功率只有80W ，所以图d 中刀架电动机与380V 市电的接通可以选用大功率直流继电器，而不必采用继电器-接触器控制电路，以节省成本，降低故障率。图c 中，正转继电器的线圈KA1与反转继电器的一组常闭触点串联，而反转继电器的线圈KA2又与正转继电器的一组常闭触点串联，这样就构成了正转与反转的互锁电路，以防控制系统失控时导致短路现象。当KA1或KA2的触点接通380V 电压时，会产生较强的火花，并通过电网影响控制系统的正常工作，为此，在图d 中布置了3对R-C 阻容用来灭弧，以抑制火花的产生。

+5V

图c ：刀架电动机正反转控制

图d ：刀架电动机正反转的实现

3．控制软件设计

在清楚了自动回转刀架的结构和电气控制电路后，就可以着手编制刀架自动转位的控制软件了，对于四工位自动回转刀架来说，它最多安装有4把刀具，其回转到工作位置。下图为单片机硬件接线图：

图e:单片机硬件接线图

控制系统的CPU 为AT89C51，扩展芯片选择8255A 作为回转刀架的收信与发信控制，已知8255A 芯片的控制口为8000H ，A 口、B 口、C 口地址分别为8000H ，8100H ，8200H ，其中A 、B 口为输出口，C 口为输入口。PB6、PB7口控制电机的正反转。刀架控制流程图如下：

4．程序代码

ORG 0000H

AJMP MAIN

MAIN: MOV DPTR,#8000H ; 指向8255的命令口

MOV A，#09H ; 设定A 、B 、C 口工作在模式一，A 、B 口为输出口，

; C口为输入口

MOV @DPTR,A ; 输入控制字命令 WK: ACALL DISP ;数码显示 MOV DPTR,#8200H ; 指向PC 口

MOVX A,@DPTR ; 读取PC 口状态 MOV R2,A MOV A,P2 MOV R3,A ACALL DISP

JNB ACC.0,T01 JNB ACC.1,T02 JNB ACC.2,T03 JNB ACC.3,T04 AJMP WK T01: MOV A,R2; ;读取PC 口的内容

JNB ACC.0,EN1; 测试若PC0=0？若是, 则说明1#刀已在工作位置, 程序转到EN1

MOV DPTR,#8100H ; 指向8255的PB 口地址

MOVX A, @DPTR ; 读取PB6=0,刀架电动机正转有效 CLR ACC.6 ; 令PB6=0,刀架电动机正转有效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR,A ; 电动机开始正转 MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

MOV DPTR,#8200H ;指向8255的PC 口 MOVX A, @DPTR ; 第二次读取PC 口内容 JB ACC.0,T21 ;PC0=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

MOV DPTR,#8200H ; 指向8255的PC 口内容 MOVX A,@DPTR ; 第三次读取PC 口内容 JB ACC.0, T21 ;PC0=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms T21: MOV DPTR,#8100H ; 指向PB 口

MOVX A,@DPTR ; 读取PB 口锁存器内容

SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架电动机正转无效

SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 MOV A,150

ACALL DELAY ; 延时150ms

CLR ACC.7 ; 令PB7=0,刀架电动机反转有效 SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架正转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机开始反转

ACALL DELAY ; 延时设定的反转锁紧时间 SETB ACC.6 ; 令PB6=1刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 EN1: RET T02: MOV A,R2; ; 读取PC 口的内容

JNB ACC.1,EN2; 测试若PC1=0？若是, 则说明2#刀已在工作位置, 程序转到EN MOV DPTR,#8100H ; 指向8255的PB 口地址

MOVX A, @DPTR ; 读取PB6=0,刀架电动机正转有效 CLR ACC.6 ; 令PB6=0,刀架电动机正转有效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR,A ; 电动机开始正转 MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

MOV DPTR,#8200H ;指向8255的PC 口 MOVX A, @DPTR ; 第二次读取PC 口内容 JB ACC.1,T22 ;PC1=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms MOV DPTR,#8200H ; 指向8255的PC 口内容 MOVX A,@DPTR ; 第三次读取PC 口内容 JB ACC.1, T22 ;PC1=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms T22: MOV DPTR,#8100H ; 指向PB 口

MOVX A,@DPTR ; 读取PB 口锁存器内容

SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 MOV A,150

ACALL DELAY ; 延时150ms

CLR ACC.7 ; 令PB7=0,刀架电动机反转有效 SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架正转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机开始反转

ACALL DELAY ; 延时设定的反转锁紧时间

SETB ACC.6 ; 令PB6=1刀架电动机正转无效

MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 EN2: RET T03: MOV A,R2; ; 读取PC 口的内容

JNB ACC.2,EN3;测试若PC2=0？若是, 则说明3#刀已在工作位置, 程序转到EN MOV DPTR,#8100H ; 指向8255的PB 口地址

MOVX A, @DPTR ; 读取PB6=0,刀架电动机正转有效 CLR ACC.6 ; 令PB6=0,刀架电动机正转有效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR,A ; 电动机开始正转 MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

MOV DPTR,#8200H ;指向8255的PC 口 MOVX A, @DPTR ; 第二次读取PC 口内容 JB ACC.2,T23 ;PC2=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

MOV DPTR,#8200H ; 指向8255的PC 口内容 MOVX A,@DPTR ; 第三次读取PC 口内容 JB ACC.2, T23 ;PC2=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms

T23: MOV DPTR,#8100H ; 指向PB 口

MOVX A,@DPTR ; 读取PB 口锁存器内容

SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转

MOV A,150 ACALL DELAY ; 延时150ms

CLR ACC.7 ; 令PB7=0,刀架电动机反转有效 SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架正转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机开始反转 ACALL DELAY ; 延时设定的反转锁紧时间

SETB ACC.6 ; 令PB6=1刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 EN3: RET T04: MOV A,R2; ; 读取PC 口的内容

JNB ACC.3,EN4;测试若PC3=0？若是, 则说明4#刀已在工作位置, 程序转到EN MOV DPTR,#8100H ; 指向8255的PB 口地址

MOVX A, @DPTR ; 读取PB6=0,刀架电动机正转有效 CLR ACC.6 ;令PB6=0,刀架电动机正转有效

MOVX @DPTR,A ; 电动机开始正转 MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms MOV DPTR,#8200H ;指向8255的PC 口 MOVX A, @DPTR ; 第二次读取PC 口内容 JB ACC.3,T24 ;PC3=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms MOV DPTR,#8200H ; 指向8255的PC 口内容 MOVX A,@DPTR ; 第三次读取PC 口内容 JB ACC.3, T24 ;PC3=0？ MOV A,20

ACALL DELAY ; 延时20ms T24: MOV DPTR,#8100H ; 指向PB 口

MOVX A,@DPTR ; 读取PB 口锁存器内容

SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 MOV A,150

ACALL DELAY ; 延时150ms CLR ACC.7 ; 令PB7=0,刀架电动机反转有效 SETB ACC.6 ; 令PB6=1,刀架正转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机开始反转

MOV A,50;

ACALL DELAY ; 延时设定的反转锁紧时间

SETB ACC.6 ; 令PB6=1刀架电动机正转无效 SETB ACC.7 ; 令PB7=1,刀架电动机反转无效 MOVX @DPTR , A ; 刀架电动机停转 EN4: RET

DELAY: MOV B,#183 NOP NOP NOP

DELALP: NOP ; 内层循环开始，每次循环五个机器周期 NOP NOP

DJNZ B,DELALP ; 从DELALP 到此为内层循环 DJNZ ACC,DELAY RET

DISP: ; 显示程序

MOV DPTR,#8100H ; 指向B 口

MOVX A,@DPTR ; 读取B 口状态

CLR ACC.5 ; 选通刀位

SETB ACC.4 ; 关闭状态位 MOVX @DPTR,A MOV A,R2

JNB ACC.0,D1 ;0若pc0=1,则说明1#刀没有在工作位置，程序继续检查

JNB ACC.1,D2 ;0若pc0=1,则说明2#刀没有在工作位置，程序继续检查

JNB ACC.2,D3 ;0若pc0=1,则说明3#刀没有在工作位置，程序继续检查

JNB ACC.3,D4 ;0若pc0=1,则说明4#刀没有在工作位置，程序继续检查

D1: MOV A,#1 ; 显示一号刀 ACALL PTAB MOV DPTR,#8000H ; 从A 口输出显示码 MOVX @DPTR,A ; 输出刀位信息 D2: MOV A,#2 ; 显示二号刀 ACALL PTAB MOV DPTR,#8000H ; 从A 口输出显示码 MOVX @DPTR,A ; 输出刀位信息 D3: MOV A,#3 ; 显示三号刀 ACALL PTAB MOV DPTR,#8000H ; 从A 口输出显示码 MOVX @DPTR,A ; 输出刀位信息 D4: MOV A,#4 ; 显示四号刀 ACALL PTAB MOV DPTR,#8000H ; 从A 口输出显示码 MOVX @DPTR,A ; 输出刀位信息 MOV DPTR,#8100H ; 指向B 口

MOVX A,@DPTR ; 读取B 口状态 CLR ACC.4 ; 选通状态位 SETB ACC.5 ; 关闭刀位 MOVX @DPTR,A MOV A,R3; JB ACC.0,X1 MOV A,#1 AJMP Y

JB ACC.1,X2 MOV A,#2 AJMP Y

JB ACC.2,X3 MOV A,#3 AJMP Y

JB ACC.3,X4

MOV A,#4 Y: ACALL PTAB ; 指向换码表位置, 取出显示码 MOV DPTR,#8000H ; 从A 口输出显示码 MOVX @DPTR,A ; 输出正转"Z" 信息 RET PTAB: INC A

MOVC A,@A+PC RET

DB 0C0H,0F9H,0A4H ；

DB 0B0H,99H,86H,8EH ; 分别对应0,1,2,3,4

五、参考文献

1. 单片机原理及接口技术第三版 李朝清 北京航空航天大学出版社 2. 微型计算机控制技术第二版 潘新民 电子工业大学出版社 3. 《机械设计课程设计》，王洪，刘扬主编，北京交通大学出版社 4. 《实用机械设计》，王中发主编，北京理工大学出版社

5. 张建民等, 机电一体化系统设计。北京：高等教育出版社，2009

六、设计人员

R 机械072班 王大鹏、蔡超辉、李广永、白丰 R 机械073班 张云龙、张航 R 机械076班 江滔