课题单轴直线数控滚动滑轨机电系统设计

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1、单轴直线数控滚动滑轨机电系统设计设计目标1）滑轨的行程为400mm2）滑轨上的滑块最大速度为0.4m/s,加速度0.2g3）可承受的最大载荷为lKg任务要求1・设计机械传动方案，绘制传动机构结构图2•设计电气控制方案，绘制电路原理图3•编写课程设计说明书一、引言机电一体化技术是将机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。中国机电设计迈入PLM全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，

2、唯有CAMELVIEW能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国iXtronicsGmbH公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMELVIEW作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计。而X-Y数控工作台则是其屮关键部件。单轴直线数控滚动滑轨是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铳床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的单轴直线数

3、控滚动滑轨，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。设计目标1)滑轨的行程为400mm2)滑轨上的滑块最大速度为0.4m/s,加速度0・2g1)可承受的最大载荷为lKg任务要求1・设计机械传动方案，绘制传动机构结构图2•设计电气控制方案，绘制电路原理图3•编

4、写课程设计说明书总体方案的确定1、机械传动部件的选择(1)导轨副的选用要设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便好且精度保持性等优点。选滚珠导轨,适合用于导轨上运动部件重量小于200kg的机床，摩擦阻力小,制造容易，成本较低。(2)丝杠螺母副的选用①伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，选用滚珠丝杆副，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。②轴向间隙的调整和预紧方式：选用垫片调隙式，这种方法结构简单、刚性好、

5、装卸方便，适用于一般精度的机构③滚珠丝杠的安装：采用一端固定，一端游动的方式，因其压杆稳定性和临界转速较高(3)伺服电动机的选用任务书规定的定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此2000mm/niin,故本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。2、控制系统的设计1）设计的单轴直线数控滚动滑轨准备用在数控车床上，其控制系统应该具有单坐标定位。2）对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU,能够满足任务书给定的相关指标。3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU

6、之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，I/O接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等。4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。3直线滚动导轨副的计算与选型1）、滑块承受工作载荷代瘁的计算及导轨型号的选取工作载荷是影响直线滚动导轨副使用寿命的重要因素。本例中的单轴直线数控滚动滑轨滑块所受的最大垂直方向载荷为：G+F其中，外加载荷F=10N查表，根据工作载荷F二10N,初选直线滚动导轨副的型号为KL系列的LG15型，其额定动载荷Ca为1040N,额定静载荷COa为1680乂任务书规定直线滚动导轨副尺寸为400mm,考虑工作行程应留有一定余量,查表，按标准系列，选

7、取导轨的长度为460mmo滚珠丝杠螺母副的计算与选型初选型号根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查表,选3206-5型滚珠丝杠副，为外循环插管埋入式单螺母非预紧，其公称直径d（）为32mm,导程Ph为6mm,循环列数CM为2X2.5,精度等级取5级，额定动载荷为24373N,大于Fq满足要求。、步进电动机的计算与选型初选步进电动机的型号为110BC380F,查得该型号电动机的最大静转矩乙na广11・76“01。可见，满足要求，选择合理。进给传动系统示意图如图5.1所示。单轴滑轨伺服电动机▲滚珠丝杠控制系统原理框图如图6.1所示。该驱动电源与控制器