毕业设计-步进电机驱动的xy二维工作台设计

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1、目录一、课程设计的题目及要求11、题目12、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31、工作台的初步设计32、滚动导轨的参数确定33、滚珠丝杆计算、选择44、步进电机的选择75、齿轮计算、设计76、步进电机等效负载计算87、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121、硬件电路总体方案设计122、主控制器的选择133、键盘、显示接口电路设计144、步进电机驱动电路设计155、其它辅助电路设计15五、系统控制软件的设计161、开发环境和设计语言简介162、系统控制软件的主要

2、内容183、键盘、显示子程序的设计194、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1、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)LxLyvmaxvymax177005002000250012002、要求1.程设计应在教师的指导下由学生独立完成，

3、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

4、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。30二、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

5、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。30二、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

6、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：30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100NX-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

7、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由以上算出来的额定静载荷初选导轨，选择型号为GGC128AK（南京工艺装备制造有限公司制造）。表2直线滚动导轨副相应参数导轨副尺寸滑

8、块尺寸30HWrB1L1B2L1Mil0B2M2L2168.5104046.42520M33.56M432.4导轨尺寸额定动载C(KN)额定静载C0(KN）重量B1H1dDh单根最大长度（mm）滑块/个导轨/米248.54.584.512004.454.60.061.87由公式计算得：由以上计算验证该导轨满足使用的要求。3、滚珠丝杆计算、选择初选丝杠材质：CrWMn钢，HRC58~60，导程：l0=