机械5

目录 一、课程设计的题目及要求2 （一）题目2 （二）要求： 2 二、总体方案的确定2 三、机械部分的设计和计算3 1、工作台的初步设计： 3 2、滚动导轨的参数确定： 5 3、滚珠丝杆计算、选择。 6 4、步进电机的选择8 5、齿轮计算、设计10 6、步进电机等效负载计算10 7、机械传动结构装配图见附录。 11 8、三维图纸如下： 11 四、机床数控系统硬件电路设计11 1、确定硬件电路总体方案: 11 2、主控制器CPU的选择： 12 3、I/O口扩展电路设计: 12 4、键盘、显示接口电路: 12 5、步进电机驱动电路12 6、其它辅助电路设计14 五、系统控制软件的设计16 1、系统控制软件的主要内容16 2、程序设计技术17 3、步进电机控制子程序的设计17 4、汇编语言程序设计19 六、课程设计的心得和体会20 七、参考资料21 一、课程设计的题目及要求 （一）题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。 已知条件：定位精度：±0.01mm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=15000h，中等冲击，各题目的有效行程、快速进给速度和工作载荷见下表： 题号有效行程(mm)快速进给速度(mm/mi
n)工作载荷Fz (N) Lx Ly vmax vymax 2 350 350 1000 1000 300 二、总体方案的确定 根据设计任务确定系统的总体机械和控制系统方案：进行系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。进行方案的分析、比较和论证。 1.系统运动方式与伺服系统 采用连续控制系统。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。 2.计算机系统 采用MCS-51系列中的8051单片机扩展控制系统。MCS-51单片机的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。 3. X—Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的结构。 由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。 考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动。