机械5

目录 一、课程设计的目的…………………………………………… 3 二、课程设计的内容…………………………………………… 3 1数控装置总体方案的确定…………………………… 3 1.1系统运动方式与伺服系统………………………… 4 1.2控制系统…………………………………………… 4 1.3 X—Y工作台的传动方式………………………… 4 2机械系统设计………………………………………… 5 2.1滚珠丝杠的计算和设计…………………………… 5 3控制系统的设计…………………………………………15 3.1控制系统的设计内容……………………………… 15 3.2控制系统的设计步骤……………………………… 15 3.3存储器扩展电路的设计……………………………16 3.4步进电机驱动电路设计……………………………20 3.5其它辅助电路设计…………………………………22 4控制系统硬件电路设计……………………………… 23 5控制系统的软件设计………………………………… 25 5.1控制系统软件的主要内容……………………… 25 5.2软件具体设计…………………………………… 25 三、课程设计的总结………………………………………… 33 四、课程设计参考文献…………………………………………34 五、机械装配图和电气原理图…………………………………34 二、课程设计的内容 1数控装置总体方案的确定 根据设计要求，采用的是单片机控制的步进电机驱动的多用XY 工作台。控制精度为±0.01mm；而且采用是滚珠丝杠传动，其使用 寿命为T=15000h；X方向的有效行程是Lx 600mm，最大进给速度为 V 1000mm mi
n Xmax ；Y方向的有效行程是Ly 400mm，最大进给速度 机电一体化系统课程设计指导书 4 为V 1000mm mi
n Ymax ；承受工作载荷为FZ 2000N ，能承受中等冲击。 具体系统的运动方式和设备的选型如下： 1.1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，行程较短，为简 化机械结构，降低设备成本，而且系统的负载不大，故采用步进电机 开环伺服系统作为驱动元件，这样还可使维修容易。具体步进电机的 选型参考步进电机的选型和设计。 1.2控制系统 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。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作实 现。显示器采用数码管显示加工数据和工作状态等信息。 1.3 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。 在设计的同时，需要考虑缩短传动链。因为缩短传动链可以提高 系统的传动刚度，减少传动误差。 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。