数控铣床X-Y工作台设计VIP免费

机电一体课程设计说明书设计题目：数控铣床X-Y工作台设计班级：机自0402班设计者：111学号：0400041024指导教师：1222江南大学机械工程学院2008年1月目录设计任务…………………………………………………………………………3一.系统总体方案设计…………………………………………………………3(一)机械系统…………………………………………………………………3(二)接口设计…………………………………………………………………3(三)伺服系统设计……………………………………………………………4(四)控制系统设计……………………………………………………………4二.机械系统的设计计算………………………………………………………4(一)滚珠丝杠的选型与计算…………………………………………………4(二)滚动直线导轨的选型与计算……………………………………………7(三)电机的选择……………………………………………………………8(四)光电开关的选择…………………………………………………………10(五)限位开关的选择………………………………………………………10三控制系统设计………………………………………………………………121.操作面板的布置图…………………………………………………………122.操作面板功能介绍…………………………………………………………123.控制系统原理框图…………………………………………………………155、光电开关和限位开关信号采集原理……………………………………156、键盘、显示器接口电路分析……………………………………………15四程序………………………………………………………………………16五参考文献……………………………………………………………………19设计任务:X方向行程:300mmY方向行程:200mm工作台面的参考尺寸:500X300mm平均切削力:1500N平均切削进给速度:600mm/min最高运动速度:6m/min定位精度:工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年一.系统总体方案设计由设计任务书知,本次设计可采用如下方案(一)机械系统1.传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机(二)接口设计1.人机接口(1)采用键盘作为输入(2)采用LED作为指示标志(3)采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离.(三)伺服系统设计采用开环控制(四)控制系统设计二.机械系统的设计计算(一)滚珠丝杠的选型与计算由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm,工作寿命,传动精度要求设导程P=5mm,则(1)求计算载荷由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取=1.2,查表2-6取=1.2,表2-4取D精度,查表2-6取=1.0,(2)计算额定动载荷计算值Ca`由式(2-4)(3)根据选择滚珠丝杠副假设选用FC1型号,按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca等于或稍大于的原则,查表2-9选以下型号规格FC1-2505-2.5Ca=9610公称直径导程螺旋角滚珠直径按表2-1中尺寸计算滚道半径R=0..52=0.523.175=1.651mm偏心距丝杠内径(4)稳定性验算〈1〉由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷其中E=206GpaL=0.3m取则安全系数查表2-10[S]=2.5-3.3S>[S]丝杠是安全的,不会失稳〈2〉高速长丝杠工作时可能发生共振,因此需验算其不会发生共振的最高转速----临界转速,要求丝杠的最大转速所以丝杠不会发生共振〈3〉此外滚珠丝杠副还受值的限制,通常要求(5)刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T(Nm)共同作用下引起每个导程的变形量为式中,A为丝杠截面积,A=为丝杠的极惯性矩,G为丝杠切变模量,对钢G=83.3GPa;T(Nm)为转矩.式中,为摩擦角,其正切函数值为摩擦系数;为平均工作载荷.取摩擦系数为,则得按最不利的情况取(F=)则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即该丝杠的满足上式,所以其刚度可满足要求.(6)效率验算要求在90%---95%之间,所以该丝杠副合格.经上述计算验证,FC1-2505-2.5各项性能均符合题目要求,可选用.(二)滚动直线导轨的选型与计算(1)Y方向导轨由所给条件得,...