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机电综合实训设计说明书 机电一体化系统设计课程设计 说 明 书 （小幅面平板式二维绘图仪画笔驱动系统） 机电综合实训设计说明书 设计题目：小幅面平板式二维绘图仪画笔驱动系统 学 院: 高职院 班 级：机电 082 姓 名：王方来 学 号：0811282140 指导老师：吴世林 时 间：2010 年 11 月 9 日 目 录 中文摘要... 3 一、课程设计的目的... 4 二、设计任务... 4 三、总体方案的确定... 4 四、机械传动部件的设计与选型... 5 1．滚珠丝杆副的选型与计算... 5 2 ．电机的选型与计算... 7 3、轴承的选择与验算... 10 4 ．联轴器的选用... 11 5 ．滚动直线导轨选择，计算和验算... 11 6 ．密封和润滑... 12 五、机械控制系统原理及电路设计... 12 1、设计要求... 12 2 、方案分析... 12 3、单片机系统与步进电动机驱动器之间的接口方法... 12 4 、步进电动机驱动电源的选用... 14 六、设计结论... 17 七、个人总结... 19 八、参考文献... 20 中文摘要 模块化的小幅面平板式单坐标画笔驱动系统，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝 杠副，以及伺服电动机等部件组成。其外观形式如图 1-1 所示。其中，伺服电动机作为执行 元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台仔导轨上运动，完成工作台在 X 方向的直线移动，调动画笔的高度从而实现直线的生成。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服 电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据 需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专门的微机控制系统。 图 1—1 一、课程设计的目的 1） 学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。 2 ） 通过对机械系统的设计掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与 选用原则。齿轮同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。 3 ） 通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱 动方式，学会选用典型的位移速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器， 直线光栅等。 4 ） 通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如 控制系统选用原则、CPU 选择、存储器扩展、I/O 接口扩展、A/D 与 D/A 配置、键盘与显示 电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电机的控制软件等。 5 ） 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计” 的思路。 6 ） 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 二、设计任务 题目：小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统的设计 主要参数如下： 工作台面尺寸为 600mm×400mm，可绘图范围210mm×297mm （A4 图纸）。 X 、Y 方向的定位精度均为±0.1mm 。 加工材料为碳素钢或有色金属。 机架用 板金 / 铸铝 / 注塑件 外壳采用注塑件 传动系统采用：同步齿形带 / 钢丝 / 其他 X 、Y 电机采用步进电机 三、总体方案的确定 （1）导轨副的选用 要设计的 X-Y 工作台是用来配套轻型的画笔的，需要承受的载荷非常小，但脉冲当量小、 定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、 机构紧凑、安装预紧方便等优点。 （2 ）丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足±0.1mm 的定位精度， 滑动丝杠副无能为力，只有选择滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应 快、运