机电一体化系统综合课程设计-X-Y数控工作台设计说明书HEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY《机电一体化系统设计》课程课外学分项目名称X-Y数控工作台项目组成员成绩机械工程学院机械电子工程系二零一六年X月目录1总体方案设计11.1设计任务11.2总体方案确定11.2.1系统的运动方式与伺服系统11.2.2计算机系统11.2.3X-Y工作台的传动方式12机械系统设计22.1工作台外形尺寸及重量估算22.2滚动导轨的参数确定22.2.1导轨型式22.2.2导轨长度22.2.3直线滚动轴承的选型22.2.4滚动导轨刚度及预紧方法32.3滚珠丝杠的设计计算32.3.1最大动负载Q的计算32.3.2滚珠丝杠螺母副几何参数计算42.3.3传动效率计算42.3.4刚度验算42.4步进电机的选用52.4.1步进电机的步距角52.4.2步进电机启动力矩的计算52.4.3步进电机的最高工作频率62.5确定齿轮传动比62.6确定齿轮模数及有关尺寸62.7步进电机惯性负载的计算73控制系统硬件设计93.1CPU板93.1.1CPU的选择93.1.2CPU接口设计93.2驱动系统103.2.1步进电机驱动电路和工作原理103.2.2电磁铁驱动电路113.2.3电源设计124控制系统软件设计134.1总体方案134.2主流程图134.3X轴电机点动正转程序流程图144.4步进电机步进一步程序流程图15参考文献161总体方案设计1.1设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。1.2总体方案确定1.2.1系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。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。1.2.2计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51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。控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。1.2.3X-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，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。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，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。图1-1系统总体框图2机械系统设计2.1工作台外形尺寸及重量估算X向拖板（上拖板）尺寸：长宽高145×160×50重量：按重量=体积×材料比重估算NY向拖板（下拖板）尺寸：重量：约90N。上导轨座（连电机）重量：夹具及工件重量：约150N。此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享，我们负责传递知识。X-Y工作台运动部分的总重量：约287N。2.2滚动导轨的参数确定2.2.1导轨型式选用x圆形截面滚珠导轨。2.2.2导轨长度①上导轨（X向）取动导轨长度动导轨行程支承导轨长度②下导轨（Y向）选择导轨的型号：GTA162.2.3直线滚动轴承的选型①上导轨②下导轨由于本系统负载相对较小，查表后得出LM10UUOP型直线滚动轴承的额定动载荷为370N，大于实际动负载；但考虑到经济性等因素最后选择LM16UUOP型直线滚动轴承。并采用双排两列4个直线滚动轴承来实现滑动平台的支撑。2.2.4滚动导轨刚度及预紧方法当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置Ⅰ时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置Ⅱ或Ⅲ时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜α角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，则在自重和载荷作用下产生...
