机电传动XY数控平台的设计.docxVIP

1 设计任务1.1设计任务介绍及意义课程设计题目机电传动单向数控平台设计课程设计内容（1）机械传动结构设计（2）电气测控系统课程设计意义（1）培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。（2）培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。（3）培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。（4）树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。1.2设计任务明细机电传动单向数控平台设计（1）电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；（2）机械传动方式：螺旋丝杠、滚珠丝杠、同步皮带、链传动等；（3）电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；（4）功能控制要求：速度控制、位置控制；主要设计参数：单向工作行程——1800、1500、1200 mm；移动负载质量——100、50 kg；负载移动阻力——100、50 N；（估算值）移动速度控制——0～3、0～6 m/min；速度控制精度±0.5%或实现行程（位置）控制，控制精度±0.01mm,±0.1mm1.3设计的基本要求（1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。（2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A1一张）。（3）根据控制功能要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图（A3一张）。（4）课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生完成课程设计说明书一份，字数为3000 字以上，设计图纸不少于两张。（5）用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。（6）设计选题分组进行，每位同学采取不同方案（或参数）独立完成。2 总体方案设计2.1设计的基本依据步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。步进电动机具有以下特点：（1）工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响；（2）步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零” ；（3）控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”；（4）转角与控制脉冲数成比例，可构成直接数字控制；（5）不需要传感器进行反馈，可构成廉价的开环控制系统；（6）缺点是效率较低，有时会产生震荡现象。滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动的常用装置。它以滚珠的滚动代替丝杠螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的性能。滚珠丝杠的主要工作原理是在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当它们套装在一起时便形成螺旋管道，并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管道作周而复始的循环运动。回珠管道两端还起挡滚珠的作用，以防止滚珠沿滚道掉出。特点如下：（1）摩擦阻力小，传动效率高（一般在90%以上）；（2）运转平稳，启动时不颤动，低速时不爬行；（3）螺母和螺杆经调整预紧，可以得到很高的定位精度，并可以提高轴向刚度；（4）不能自锁，具有传动的可逆性；（5）工作寿命长,不易发生故障。89C51单片机价格低廉，系统扩展方便，可以使用C语言编写程序，内部有可电改写的存储器FlashROM，给开发及应用带来了很大的方便。单片机是典型的嵌入式系统，能很好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行，且响应速度快，提高控制的实时性，具有较强的灵活性，可以处理多种可能发生的情况。导轨是机床的关键部件之一??其性能好坏??将直接影响机床的加工精度、承载能力和使用寿命。导轨设计应满足??导向精度、耐磨性、低速运动平稳性、刚度、结构简单、工艺性好、便于间隙调整、具有良好的润滑和防护等要求。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。2.2总体方案的确定综上所述，总体方案及参数初步设置如下：（1）电机驱动方式：步进电机（2）机械传动方式：滚珠丝杠（3）电气控制方式：单片机（4）功能控制要求：速度控制（5）主要设计参数：单项工作行程——1200mm 移动负载质量——100kg（m1） 负载移动阻力——100N(估算值) 移动速度控制——0～6m/min；速度控制精度±0.5%丝杠两端为固定支撑（E-F），每个支座安