课程设计指导书new

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1、数控技术应用综合课程设计指导书杨威、于雷编长春工程学院机电工程学院2014.02.24-28-第一章概述1.1机器的构成及设计对象1.1.1机器系统的构成机器系统的构成如右图所示，由右图可知，机器系统由四个子系统组成：(1)动力系统：提供动力和能源。可用人力、畜力、电力、风力、磁力、液力和高压气体作动力。　（2）传动系统：传递运动和动力,比如减速器，曲柄滑块机构，自行车的链条、链轮。（３）执行系统：对外作功的部分。包括执行机构和工作机，如起重机的提升装置、机床的主轴和刀架，洗衣机的大波轮等。（４）控制和操纵系统：是现代机器中最重要的部分，也是核心部分，它相当于人的大脑。控制系统可控制动力、传

2、动和执行三大系统。1.1.2本次课程设计对象及内容本次设计任务是激光加工机数控工作台。设计主要包括机械部分的设计、数控系统硬件电路的设计和系统控制软件的设计。机械部分的设计主要是电机的选择、传动装置的确定。本次设计中则主要针对所选择的步进电机、滚珠丝杠和导轨进行分析和计算并最终画出工作台的机械装配图，并了解由MCS51单片机系统构成的控制部分工作原理。本次设计的内容1、工作台进给系统采用滚珠丝杠传动。2、滚珠丝杠支承方式：双推——简支型。3、驱动电机采用反应式步进电机。4、步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速，要求消除齿轮传动间隙。5、控制部分采用MCS51系列单片机控制。6、工作量要求：每个同

3、学需绘制机械部分装配图（0#图）、主要部件零件图（3#图）、控制部分原理图（2#图）。1.1.3设计参数表1-1设计参数第一组第二组第三组第四组第五组第六组第七组第八组第九组第十组60708090100110120130140150-28-微机控制X向移动距离微机控制Y向移动距离5060708090100110120130140工作台尺寸300x200x60320x220x60340x240x60360x260x60380x280x60400x300x60420x320x60440x340x60460x360x60480x380x60定位精度0.01导轨磨擦系数0.05、0.07、0.09、

4、0.1寿命300天/年，2班/天，8小时/班，开机率=0.81.1.4课程设计的目的1、培养综合运用各种理论知识、解决实际工程问题的能力；课程设计要用到许多理论知识，它是综合运用上述知识，根据外载荷的大小，来设计出一个具体的产品——二维激光加工机数控工作台。本次设计很重要，它是对大家在机械、自动控制方面最全面的、最综合的机电一体化训练。2、初步掌握伺服控制系统的设计方法；3、训练设计的基本技能；训练如何查资料及图表、数据处理、自动控制以及创新能力。-28-第二章传动系统总体设计总体设计非常重要，是对一部机器的总体布局和全局的安排。总体设计是否合理将对后面几步的设计产生重大影响，也将影响机器的

5、尺寸大小、性能、功能和设计质量。所以，在总体设计时应多花时间、考虑清楚，以减少返工现象。2.1工作台的组成、结构、特点2.1.1工作台的组成激光加工机数控工作台主要是由工作台滑板（滑块）、直线移动导轨、螺旋传动（丝杠）机构、驱动电机、控制装置和机体（机座）等组成。如图2-1所示。2.1.2工作台的结构工作台的结构如下图所示：图2-1CNC工作台的组成示意图2.2合理拟定并选择传动方案CNC二维工作平台传动方案的选择很重要，其传动方案有两大类分类方法。2.2.1按丝杠与螺母的相对运动分按丝杠与螺母的相对运动来分，传动方案可分为四种。1、丝杠转动，螺母移动；2、螺母转动，丝杠移动；3、螺母固定，

6、丝杠转动、移动；4、丝杠固定，螺母转动、移动；详见邱宣怀编《机械设计》P119。例如对于卧式和立式工作台我们这里均选择第1种方案，即丝杠转动，螺母移动。2.2.2按摩擦性质不同分类按摩擦性质不同，传动方案可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动两种-28-1、滑动丝杠螺母机构（滑动螺旋传动）滑动丝杠螺母机构具有结构简单，运动平稳，传动精度高，螺纹导程小，降速比大，牵引力大等优点。其缺点是摩擦阻力大，传动效率低，螺纹中有侧向间隙，故反向有空行程。由于动静摩擦差别大，低速时可能出现爬行现象。2、滚珠丝杠螺母机构（滚动螺旋传动）滚珠丝杠就是在具有螺旋滚道的丝杠和螺母间充满滚珠。这些滚珠作为中间传动件，在螺

7、母闭合的回路中循环滚动，使丝杠螺母副的运动由滑动变成滚动，以减小摩擦。滚珠丝杠的传动效率很高，当双螺母预紧后，轴向刚度好，传动副爬行小，具有较高的定位精度，启动转矩小，传动灵敏，同步性好。其缺点是结构复杂，制造较困难，价格昂贵，以及不能自锁。根据工作平台的要求，参看两种传动的特点，我们设计选择滚珠丝杠螺母传动。-28-第三章伺服系统概论伺服系统，是数控机床的重要组成部分。它由伺服驱动电路、伺服驱动装置(电机)