单片机控制步进电机驱动的多用xy工作台

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1、黄石理工学院目录第一章课程设计的目的、意义及要求第一节课程设计的目的、意义第二节课程设计的要求第二章课程设计的内容第一节课程设计的内容第二节课程设计的内容第三章数控系统总体方案的确定第四章机械部分设计第一节确定系统脉冲当量第二节工作台外形尺寸及重量初步估算第三节滚动导轨副的计算、选择第四节滚珠丝杠计算、选择第五节齿轮计算、设计第六节步进电机惯性负载的计算第七节步进电机的计算选择第五章机床数控系统硬件电路设计第一节设计内容第二节设计步骤第三节机床数控系统硬件电路设计第六章系统控制软件设计第七章课程设

2、计小结参考文献26黄石理工学院第一章课程设计的目的、意义及要求第一节课程设计的目的,意义1.第二节课程设计的要求：1.第二章课程设计的内容第一节课程设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击工作台的有效行程为快速进给速度和工作载荷。第二节课程设计的内容1.数控装置总体方案的确定(1)数控装置设计参数的确定；(2)方案的分析，比较，论证。2.机械部分的设计26黄石理工学院(1)确定脉冲当量；(2)机械部件的

3、总体尺寸及重量的初步估算；(3)传动元件及导向元件的设计，计算和选用；(4)确定伺服电机；(5)绘制机械结构装配图；(6)系统等效惯量计算；(7)系统精度分析。3.数控系统的设计(1).微机及扩展芯片的选用及控制系统框图的设计；(2).I/O接口电路及伺服控制电路的设计和选用；(3).系统控制软件的设计4.编写课程设计说明书(1).说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容，包括总体方案的确定，系统框图的分析，机械传动设计计算，电气部分的设计说明，选用元器件参数的说明，软件设计及其说明

4、；(2).说明书不少于8000字。5.图纸(1).机械结构装配图。要求视图基本完整，符合标准。其中至少要有一个坐标轴的完整剖视图；第三章数控系统总体方案的确定数控系统总体方案设计的内容包括：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。26黄石理工学院1.系统运动方式的确定该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有精确的运动关系因此采用连续控制方式。2.伺服系统的选择开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控

5、制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差。但开环系统结构简单，调整维修容易，在速度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。.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。3.计算机系统的选择采用MCS-51系列中的8031单片机扩展控制系统。MCS-51单片机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

6、显示加工数据和工作状态等信息。4.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。系统总体框图如下: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26黄石理工学院第四章机械部分

7、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。第一节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，由于定位精度为±0.01mm因此选择脉冲当量为0.01mm。第二节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410mm,Y向导轨支撑钢球的中心距为400mm,设计工作台简图如下:工作台

8、简图X向拖板(上拖板)尺寸为:长*宽*高=420*410*50重量:按重量=体积*材料比重估算为:=Y向拖板(下拖板)尺寸为:重量=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:26黄石理工学院第三节滚动导轨副的计算、选择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