目录 1绪论1 1.1课题研究的背景1 1.2工作台的分类1 1.3本设计工作台的作用和特点3 1.4步进电机的发展现状3 1.5单片机的发展现状5 2方案原理的设计6 2.1总体方案的选择和说明6 2.2总体方案实现的系统组成框图7 3各零件的设计8 3.1步进电机的设计8 3.1.1步进电机的组成及工作原理8 3.1.2步进电机的选择9 3.1.3步进电机的校核9 3.2减速器设计10 3.2.1主动齿轮的选择与计算10 3.2.2从动齿轮的选择与校核13 3.2.3轴的设计13 3.3轴承的设计16 3.3.1小轴两端轴承的选择和计算17 3.3.2大轴两端轴承的选择和计算18 3.4联轴器的设计19 3.4.1步进电机输出轴与小轴之间联轴器的选择与计算19 3.4.2大轴和滚珠丝杠间联轴器的选择和计算20 3.5键的设计21 3.6丝杠的设计22 3.6.1丝杠的特点22 3.6.2丝杠的选择23 3.6.3丝杠的校核计算23 3.7导轨的设计25 3.7.1直线滚动导轨的选型26 3.7.2直线滚动导轨的校核计算27 3.8支座的特点及材料组成29 结论32 致谢33 参考文献34 附录35 1.3本设计工作台的作用和特点 本课题研究的是X-Y工作台的机械部分，主要的任务就是通过电机实现对工作台X-Y两方向移动的控制，包括速度等的控制。采用步进电动机驱动方式。通过单片机控制实现电机的正反转，运行出错时候可以急停键停止，还有其他的一些操作等都可以通过键盘实现。步进电机通过减速机构带动工作台，在工作台运行超过极限位置时候，安装在工作台两端的行程开关会被按下，产生电流信号，通过光电转换装置，向单片机发出信号，经单片机发出信号，蜂鸣器报警，报警的同时，电机停止转动。 通过本课题的学习与研究，使我了解工作台的工作原理，知道了步进电机的驱动方式与减速机构的功能及对由于减速机构所带来的系统不稳定的消除，对步进电机的结构，工作原理有了更进一步的理解。使我认识了很多的电子元件，懂得了许多的机械方面的知识。 1.4步进电机的发展现状 步进电机最早是在二十世纪二十年代由英国人所开发。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。 （1）步进电机的分类 步进电机依其构造上的差异可分为三大类： ①可变磁阻式（VR型）： 转子以软铁加工成齿状，当定子线圈不加激磁电压时，保持转矩为零，故其转子惯性孝响应性佳，但其容许负荷惯性并不大。其步进角通常为15°。 ②永久磁铁式（PM型）： 转子由永久磁铁构成，其磁化方向为辐向磁化，无激磁时有保持转矩。依转子材质区分，其步进角有45°、90°及7.5°、11.25°、15°、18°等几种。 ③混和式（HB型）： 转子由轴向磁化的磁铁制成，磁极做成复极的形式，其乃兼采可变磁阻式步进电机及永久磁铁式步进电机的优点，精确度高、转矩大、步进角度校 （2）步进电机的历史 步进电机在我国已有几十年的生产史，近几年，大规模集成电路及计算机技术的发展，进一步推动了步进电机的技术进步和广泛应用，据统计，全世界步进电机的年产量已达一亿多台，市场销售量占世界微电机销售总量的５～８右。 步进电机的发展依赖计算机外设和办公自动化机械的发展。我国计算机工业虽然起步晚，但经过三十年的努力，已经初具规模。我国早在六十年代中期开始致力于步进电机的研究和开发，直到20世纪80年代，一直是磁阻式步进电动机占统治地位，混合式步进电动机是8 0年代后期才开始发展，至今仍然是二种结构类型同时并存。尽管新的混合式步进电动机完全可能替代磁阻式电动机，但磁阻式电动机的整机获得了长期应用，对于它的技术也较为熟悉，特别是典型的混合式步进电动机的步距角（0 . 9 °/1.8°）与典型的磁阻式电动机的步距角（0.75°/1.5°）不一样，用户改变这种产品结构不是很容易的，这就使得两种机型并存的局面难以在较短时间内改变。这种现状对步进电动机的发展是不利的。