机电一体化系统设计课程设计参考-4.docVIP

机电一体化系统课程设计 数控铣床X-Y工作台设计说明书 学校名称： 班级学号： 学生姓名： 班 级： 2016年4月 目 录 设计任务书 1 1 系统总体设计 2 1.1总体性能要求与整体方案 2 1.2各系统方案确定 2 1.2.1机械传动系统方案 2 1.2.2控制系统总体方案 3 1.3课程设计主要内容安排 3 2 机械系统设计 4 2.1工作台外形尺寸及重量估算 4 2.2滚动导轨的参数确定 4 2.3 滚珠丝杠的设计计算 5 2.4 步进电机的选用 5 2.5 齿轮传动系统设计计算 5 2.6 步进电机惯性负载的计算 5 3 控制系统硬件设计 7 3.1微机系统选择 7 3.1.1单片机选型 7 3.1.2电气接口 7 3.2电机驱动系统设计 8 3.2.1步进电机工作原理与驱动电路 8 3.2.2电磁铁驱动电路 9 3.2.3电源电路 9 3.2.4传感器与人机界面 9 4 程序设计 10 4.1总体方案 10 4.2程序流程图 10 4.2.1程序结构 10 4.2.2程序模块 10 4.2.3 XX子程序 10 4.2.4 XX子程序 10 4.3程序代码 10 4.3.1子程序1 10 4.3.2子程序2 10 5 设计总结 11 5.1结论 11 5.2心得体会 11 5.3成员分工 11 参考文献 12 附录清单 13  设计任务书 题目：X-Y数控工作台机电系统设计 设计任务： 设计一个微机控制的立式铣床X-Y工作台，具体内容如下： 1、机械系统设计：通过计算正确选择传动机构、导向机构、执行机构、驱动电机等，并给出计算依据，绘制机械系统装配图； 2、控制系统设计：根据系统要求，选择正确控制策略，设计合理的控制系统，绘制控制系统原理电路图； 3、主程序设计：在机械系统与控制系统设计基础上，开发控制主程序，列出程序清单； 4、设计说明书撰写 系统主要参数： 1、立铣刀最大直径d=20mm； 2、立铣刀齿数Z=3； 3、最大铣削宽度； 4、最大背吃刀量； 5、加工材料为碳素钢； 6、X、Y方向的脉冲当量/脉冲； 7、X、Y方向的定位精度均为； 8、工作台尺寸600mm×700mm,加工范围为350mm×450； 9、工作台空载最快移动速度； 10、工作台进给最快移动速度； 时间安排及任务： 1、系统功能介绍，总体方案设计（1天） （1）机电一体化设计基本过程介绍； （2）X-Y工作台功能介绍； （3）总体方案确定。 2、单元功能模块介绍和设计任务落实（1天） 3、详细设计（8天） （1）机械系统装配图设计； （2）控制系统原理图设计； （3）控制主程序设计。 1 系统总体设计 .1总体性能要求 X-Y数控工作台机电系统被设计用于铣床数控化改造，其结构简单，容易实现。该平台能够在保证一定的精度前提下降低成本，是微机控制技术的简单的应用。本设计充分的利用了机电一体化系统思想，结合机械本体与电气控制系统软硬件于一体，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。 总体结构如图-1所示 图-1 系统总体方案图 1.2各系统方案确定 .2.1机械传动系统方案 （1）丝杠螺母副的选择 步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。 同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。由于工作台最快的移动速度 ，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。 （2）导轨副的选用 要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直