机械5

1、数控十字工作台装配图一张（提供打印稿并签名）； 2、设计说明书一份（主要内容：①电机选型计算（脉冲当量，扭矩计算、转动惯量匹配计算）；②滚动丝杠选型与计算；③滚动导轨选型与计算）； 一、设计主要技术要求 1、设计可沿X向和Y向数控运动的工作台； 2、数控运动驱动力源可以采用步进电机或交流伺服电机驱动，但是所选电机必须与该电机生产厂所列技术数据一致； 3、工作台尺寸400×250mm（X / Y）； 4、工作台工作行程为：300×150mm（X /Y）； 5、脉冲当量：X向0.01mm/脉冲；Y向0.01mm/脉冲； 6、 X/Y向最高工作进给速度：300mm/mi
n； 7、 X/Y向最高空载快进速度：700mm/mi
n； 8、 X/Y/Z向切削负载为：2000/2000/1000N； 9、工件最大重量（包括夹具）为：150KG； 10、工作寿命每天8小时，连续工作5年，250天/年 11、进给机械系统均采用滚动（珠）丝杠副和滚动（珠）导轨副； 目录 第一章绪论…………………………………………………………………… 1 1.1数控十字工作台概述………………………………………………………………… 1 1.2数控十字工作台的应用……………………………………………………… 1 1.3设计任务……………………………………………………………………… 1 1.4总体设计方案分析…………………………………………………………… 2 第二章机械部分XY工作台及Z轴的基本结构设计…………………………4 2.1 XY工作台的设计………………………………………………………………4 2.1.1主要设计参数及依据………………………………………………………4 2.1.2 XY工作台部件进给系统受力分析……………………………………… 4 2.1.3初步确定XY工作台尺寸及估算重量…………………………………… 4 2.2 Z轴随动系统设计………………………………………………………………5 第三章滚珠丝杠传动系统的设计计算………………………………………… 7 3.1滚珠丝杠副导程的确定……………………………………………………… 7 3.2滚珠丝杠副的传动效率……………………………………………………… 7 第四章直线滚动导轨的选型…………………………………………………… 9 第五章步进电机及其传动机构的确定………………………………………… 11 5.1步进电机的选用……………………………………………………………… 11 5.1.1脉冲当量和步距角……………………………………………………… 11 5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算……………………………………… 11 5.1.3确定步进电机最高工作频率…………………………………………… 12 5.2齿轮传动机构的确定………………………………………………………… 12 5.2.1传动比的确定…………………………………………………………… 12 5.2.2齿轮结构主要参数的确定……………………………………………… 12 5.3步进电机惯性负载的计算…………………………………………………… 13 第六章传动系统刚度的确定…………………………………………………… 15 6.1根据工作台不出现爬行的条件来确定传动系统的刚度…………………… 15 6.2根据微量进给的灵敏度来确定传动系统刚度……………………………… 15 第七章消隙方法与预紧………………………………………………………… 17 7.1消隙方法……………………………………………………………………… 17 7.1.1偏心轴套调整法………………………………………………………… 17 7.1.2锥度齿轮调整法………………………………………………………… 18 7.1.3双片齿轮错齿调整法…………………………………………………… 18 7.2预紧…………………………………………………………………………… 19 第八章控制系统设计…………………………………………………………… 20 8.1确定机床控制系统方案……………………………………………………… 20 8.2主要硬件配置………………………………………………………………… 20 8.2.1主要芯片选择…………………………………………………………… 20 8.2.2主要管脚功能…………………………………………………………… 20 8.2.3 EPROM的选用…………………………………………………………… 21 8.2.4 RAM的选用……………………………………………………………… 22 8.2.5 89C51存储器及I/O的扩展……………………………………………… 22 8.2.6 8155工作方式查询……………………………………………………… 23 8.2.7状态查询………………………………………………………………… 24 8.2.8 8155定时功能…………………………………………………………… 25 8.2.9芯片地址分配…………………………………………………………… 26 8.3总体程序控制………………………………………………………………… 27 8.3.1流程图……………………………………………………………………… 27 8.3.2总程序……………………………………………………………………… 27 8.4键盘设计……………………………………………………………………… 28 8.4.1键盘定义及功能…………………………………………………………… 28 8.4.2键盘程序设计……………………………………………………………… 29 8.5显示器设计…………………………………………………………………… 33 8.5.1显示器显示方式的选用…………………………………………………… 33 8.5.2显示器接口………………………………………………………………… 34 8.5.3 8155扩展I/O端口的初始化……………………………………………… 34 8.6插补原理……………………………………………………………………… 35 8.7光电隔离电路………………………………………………………………… 35 8.8越界报警电路………………………………………………………………… 36 第九章步进电机接口电路及驱动……………………………………………… 39 第十章总结…………………………………………………………………… 40 致谢………………………………………………………………………………… 41 参考文献………………………………………………………………………………42