x-y工作台课程设计.doc

. . 课程设计说明书 课程名称： 设计题 专 班 姓 名 学 号： 指导教 设计时间：2016年12月29日—2017年 1 月 6 日 . 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、课程设计的题目及要求 1 1、题目 1 2、要求 1 二、总体方案的确定 2 三、XY二维工作台机械系统设计 3 1、工作台的初步设计 3 2、滚动导轨的参数确定 3 3、滚珠丝杆计算、选择 4 4、步进电机的选择 7 5、齿轮计算、设计 7 6、步进电机等效负载计算 8 7、机械传动结构装配 11 四、XY二维工作台控制系统硬件电路设计 12 1、硬件电路总体方案设计 12 2、主控制器的选择 13 3、键盘、显示接口电路设计 14 4、步进电机驱动电路设计 15 5、其它辅助电路设计 15 五、系统控制软件的设计 16 1、开发环境和设计语言简介 16 2、系统控制软件的主要内容 18 3、键盘、显示子程序的设计 19 4、步进电机控制子程序的设计 20 六、课程设计的心得和体会 22 参考文献 23 . 一、课程设计的题目及要求 题目：步进电机驱动的XY二维工作台设计 已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击，各题目的有效行程、快速进给速度和工作载荷见下表： 表1工作台运动要求表 题号 有效行程(mm) 快速进给速度(mm/min) 工作载荷Fz (N) Lx Ly vmax vymax 17 700 500 2000 2500 1200 2、要求 1.程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许互相抄袭。 2.认真阅读《课程设计指导书》，明确题目及具体要求； 3.认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准； 4.大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案； 5.机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理； 6.微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确； 7.绘制机械系统零件图一张（A3）、装配图一张（A3），控制系统硬件电路原理图一张（A3），编写软件代码一份，图纸符合国家标准，布图合理，内容完整表达清晰； 8.课程设计说明书一份（不少于5000字），包括：目录，题目及要求，总体方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。设计说明书应叙述清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。 总体方案的确定 根据设计任务确定系统的总体机械和控制系统方案：进行系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。 1、系统运动方式与控制方式 采用连续控制系统，开环或闭环控制方式。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，建议大多数同学采用步进电机开环系统驱动。 2、计算机系统 建议采用教科书上的MSC-51系列单片机。控制系统应该包括微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等。系统的工作程序和控制指令通过键盘操作实现。采用数码管显示加工和工作状态等信息。 XY二维工作台机械系统设计 1、工作台的初步设计 1.1、确定系统脉冲当量 脉冲当量δp是一个进给指令时工作台的位移量，应小于等于工作台的位置精度，一般为0.01~0.005mm，本次设计取值0.005mm. 1.2、工作台的初步设计 根据给定的有效行程，画出工作台简图，如下： 图1 工作台简图 估算X向和Y向工作台承载重量WX和WY， 取x向导轨支撑钢球的中心距400mm，y向导轨支撑钢球的中心距380mm,工作台的材料为号钢，其密度为，（取）。 工作台重量的估算如下： X向拖板（工作台上拖板）的尺寸为： 重量: Y向拖板（工作台下拖板）的尺寸为： 重量: 导轨座的尺寸依据XY向的行程选取： 上导轨的重量主要包括了导轨座、导轨副以及电机的重量，查阅南京工艺装备制造有限公司的导轨副型号及其质量，得到上导轨的重量为： 另外，包括滚珠丝杠、电机、联轴器、减速器等一些部件约重100N X-Y工作台运动部分的总重量为: 2、滚动导轨参数的确定 根据给定的工作载荷Fz和估算的Wx和Wy计算导轨的静安全系数fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；工作载荷P=0.5(Fz+W)；fSL=1.0~3.0(一般运行状况)，3.0~5.0（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨： 依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷C(kN)验算导轨的工作寿命Ln： (hour) 由设计的要求知道，工作台工作时收到的是中等冲击，故静安全系数取4.0