机电专业课程及设计说明书-二坐标数控工作台及设计.doc

机电专业课程设计说明书 设计题目：二坐标数控工作台设计 学 院：机械工程与力学学院 班 级：08机电1模块班 设 计 者：赵滨 指导老师：胡利永 完成日期：2012-3-8 学 校：宁波大学科技学院 目录 一、机电专业课程设计目的…………………………………………………3 二、总体方案设计……………………………………………………………3 三、机械系统设计…………………………………………………………… 4 1、计工作台外形尺寸及重量估算………………………………………………4 2、电动机滚动导轨的参数确定…………………………………………………5 3、滚珠丝杠的设计计算 ………………………………………………………5 4、步进电机的选用………………………………………………………………7 5、确定联轴器的型号……………………………………………………………11 四、绘制装配图…………………………………………………………………11 五、电气原理图设计……………………………………………………………12 1、功率单片机的选择…………………………………………………………12 2、外部程序存储器的扩展……………………………………………………12 3、外部数据存储器的扩展 ……………………………………………………13 4、I/O口扩展电路……………………………………………………………13 5、显示器接口设计……………………………………………………………13 6、键盘接口电路设计…………………………………………………………13 7、步进电机的接口电路设计…………………………………………………13 8、其他…………………………………………………………………………14 六、参考文献……………………………………………………………………14 一、机电专业课程设计目的 本课程设计是学生在完成专业课程学习后，所进行的机电一体化设备设计的综合性训练。通过该环节达到下列目的：（1）巩固和加深专业课所学的理论知识；（2）培养理论联系实际，解决工程技术问题的动手能力；（3）进行机电一体化设备设计的基本功训练，包括以下10方面基本功：1）查阅文献资料；2)分析与选择设计方案；3）机械结构设计；4）电气控制原理设计；5）机电综合分析；6）绘工程图；7）运动计算和精度计算；9）撰写设计说明书；10）贯彻设计标准。 二、总体方案设计 2.1 设计任务 （1）题目：二坐标数控工作台设计。 （2）设计内容及要求： 1）工作台总装图一张（0号） 2）控制电气图一张（1号） 3）设计说明书一份（10-20页） 4）具体设计参数如下： 台面尺寸： 行程X：170；Y:120 定位精度： 典型工艺参数：台面速度 X: ，Y：； 进给抗力 X: 100N； Y: 90N； 工作物重：12。 2.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式与伺服系统 由于工件在移动的过程中受到负载力较小，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 （2）计算机系统 本设计采用了与MCS-51系列的8031单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比，且易扩展。 MCS-51的程序存储器空间为64K字节。对于片内无ROM的单片机8031，需进行程序存储器的扩展。本控制系统由由8031型单片机、数据锁存器74LS373、存储器EPROM2764、RAM6264、地址译码器74LS138、并行I/O接口8255等集成电路构成 （3）X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用直线滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率和结构简单的要求，尽可能使传动比为1。 三、机械系统设计 3.1、工作台外形尺寸及重量估算 由台面尺寸为175×170，查课程设计指导书表3-23，估计取工作台厚度30mm，则重量：按重量=体积×材料比重估算 X向拖板（上拖板）：估计上丝杆长度，由，余程查表5-4取20mm，则丝杆长度约为345。电动机约2kg，托板和导轨合估计为 工作物重为120