课程设计--x-y数控工作台设计

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1、机电一体化《综合课程设计》设计题目：X-Y数控工作台设计学院：机电与汽车工程学院专业班级：机械电子工程2班学号：07490220学生姓名：指导教师：完成时间：2011年1月7日34目录一、课程设计的目的3二、课程设计的内容3（一）总体方案的确定31.系统运动方式与伺服系统32.计算机系统43.X-Y工作台的传动方式4（二）机械部分设计51.确定系统脉冲当量52.工作台外形尺寸及重量初步估算53.滚动导轨副的计算、选择64.滚珠丝杠计算、选择75.齿轮计算、设计116.步进电机惯性负载的计算127.步进电机的计算选择13（三）控制系统硬件电路设计14（四）控制系统软件设计24

2、三、总结32四、参考文献3334一、课程设计的目的《综合课程设计》是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：1.能够正确运用《机电系统设计》课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；2.通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；3.通过测试及控制系统方案设计，掌握机电一体化系统控制系

3、统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；4.通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。二、课程设计的内容（一）总体方案的确定已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击；X方向的有效行程是，最大进给速度；Y方向的有效行程是，最大进给速度；承受工作载荷。1.系统运动方式与伺服系统34采用连续控制系统。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。2．计算机系统采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机

4、的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、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组成。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实现。显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。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以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。

5、计算机光电隔离功率放大步进电机X向工作台光电隔离功率放大步进电机Y向工作台系统总体框图：34（二）机械部分设计机械部分设计内容包括：确定系统脉冲当量，运动部件惯性的计算，选择步进电机，传动及导向元件的设计、计算与选择，绘制机械部分装配图等。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。2．工作台外形尺寸及重量初步估算根据给定的有效行程，画出工作台简图，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为700mm,Y向导轨支撑钢球的中心距为650mm,设计工作台简图如下:工作台简图

6、X向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=750*700*50X向拖板重量：重量=体积*材料比重，估算为：34=Y向拖板(下拖板)尺寸为:长*宽*高=750*650*50Y向拖板重量：重量=体积*材料比重，估算为：=上导轨(含电机)重量为：夹具及工件重量:约155NX-Y工作台运动部分总重量为:3.滚动导轨副的计算、选择根据给定的工作载荷和估算的和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：因系统受中等冲

7、击,因此取根据计算额定静载荷初选导轨:选择HJG-D系列滚动直线导轨,其型号为:HJG-D2534基本参数如下:额定载荷/N静态力矩/N*M滑座重量导轨重量导轨长度动载荷静载荷L(mm)17500260001981982880.603.1760滑座个数单向行程长度每分钟往复次数M40.64导轨的额定动载荷N依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷(kN)验算导轨的工作寿命Ln：额定行程长度寿命:导轨的额定工作时间寿命:导轨的工作寿命足够.4．滚珠丝杠计算、选择初选丝杠材质：CrWMn钢，HRC58~6