一维数控工作台设计

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1、一维数控工作台设计机电一体化课程设计机电一体化课程设计一．总体方案设计二．机械系统设计三．电学部分硬件设计四．电学部分软件设计五．光学部分设计一．总体方案设计1.1设计任务一维数控工作台是许多机电一体化系统的基本组成部分，如车、铣、钻、激光加工等各种数控设备。因此一维数控工作台对机电一体化专业的教学和科研都具有普遍的意义。设计一个一维数控工作台及其控制系统，定位精度为<=±0.01mm，一．总体方案设计1.1设计任务其他设计参数如下：工作台面板150×200承受载荷Pz=12Kg,Px=15Kg,Py=6Kg最大移动距离300mm最大移动速度2.5

2、m/min采用联轴器传动一．总体方案设计1.2总体方案确定系统总体基本思想一．总体方案设计1.2总体方案确定二．机械系统设计2.1脉冲当量的选定根据机床或工作台进给系统要求的定位精度来确定脉冲当量。考虑机械传动系统误差的存在，脉冲当量要小于定位精度。根据以上确定我的脉冲当量为0.01.二．机械系统设计2.2工作台外形尺寸及重量估算长宽高150×200×50重量：按重量=体积×材料比重估算工作台运动部分的总重量：约117N。二．机械系统设计2.3滚动导轨的参数确定⑴、导轨型式：滚动直线导轨副⑵、导轨长度：⑶、滚动副选择：查表初定导轨副型号为GTA20

3、二．机械系统设计2.4步进电机的选用步进电机参数外形尺寸重量步距角转动惯量空载运行频率(）电压电流型号主要技术数据相数外径长度轴径110BYG2500.915202120~3105.0110112166.5查表选用110BYG250型步进电机二．机械系统设计2.5确定传动比因步进电机步距角　　　，滚珠丝杠螺距　　　　，脉冲当量系统传动比：，，，二．机械系统设计2.6联轴器选型由转动惯量、丝杠公称直径等参数，选择HL2型弹性柱销联轴器。三．电学部分硬件设计三．电学部分硬件设计3.1CPU板硬件CPU选用SST89E58RD从要设计的系统来看，选用较老

4、的8051单片机需要拓展程序存储器和数据存储器，无疑提高了设计价格，而选用高性能的16位MCS-96又显得过于浪费。生产基于51为内核的单片机的厂家有Intel、ATMEL、Simens，其中在CMOS器件生产领域ATMEL公司的工艺和封装技术一直处于领先地位。ATMEL公司的AT89系列单片机内含Flash存储器，在程序开发过程中可以十分容易的进行程序修改，同时掉电也不影响信息的保存；它和80C51插座兼容，并且采用静态时钟方式可以节省电能。三．电学部分硬件设计3.1CPU板CPU外部接口示意图（行程开关）前向通道传动驱动（电磁铁）（步进电机）人

5、机界面编码器SST89E58RD（键盘、LED）后向通道控制系统部分原理图：外扩RAM和ROM:三．电学部分硬件设计3.2驱动系统动驱动部分包括步进电机的驱动和电磁铁的驱动，步进电机须满足快速急停、定位和退刀时能快速运行、工作时能带动工作台并克服外力（如切削力、摩擦力）并以指令的速度运行。在定位和退刀时电磁铁吸合使绘笔抬起，绘图时能及时释放磁力使笔尖压下三．电学部分硬件设计3.2驱动系统步进电机驱动电路图电磁铁驱动电路图三．电学部分硬件设计3.3传感器和人机界面人机界面图四．电学部分软件设计系统初始化后通过键盘输入工作台要移动的距离，输入完毕后由

6、单片机控制步进电机转动，同时采用数码管显示电机的转角，并将相应的值存到RAM中，同时测量工作台移动距离由此确定电机转角控制的工作台移动距离四．电学部分软件设计中断1累加器计数关联移动距离，将累加器的值存在RAM中不同于上述的单元中，以方便后续比较。四．电学部分软件设计中断2将存储到的不同单元即电机控制工作台移动距离和工作台实际移动距离拿出来做比较，相同则说明工作台移动距离与设定相同所以不作处理，不同则说明工作台移动距离与输入值不符，则通过单片机进行控制来做矫正处理。五．光学部分设计5.1总体方案光学系统设计的目的是采用光栅副测量丝杠转角，该部分设计

7、涉及到光源设计、准直镜设计、光栅副设计、光电探测器设计。五．光学部分设计5.1总体方案光源设计包括一般选取点光源，需要去定光源类型、型号，准直镜的作用就是叫光源的光变成平行光。光栅副设计包括主光栅的栅距、缝长、缝宽设计，指示光栅结构、参数确定，零位光栅的选取，光栅间距的确定。光电探测器类型，一般就采用光电三极管加比较电路处理，输出为矩形脉冲型号，可以很好的与数字电路驳接。五．光学部分设计5.2参数计算设计要求：检测丝杠转角，步进电机走一步，编码器输出不小于5个脉冲信号，确定主要参数。五．光学部分设计5.2参数计算(1).光源采用LED型号：SST-

8、R-3528-85105-C-12五．光学部分设计5.2参数计算(2).透镜d=1~3mm焦距:f=10cm直径:D=25