机械5

两轴数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度，降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。开环控制能充分的利用微机的软件、硬件功能以实现对机床的控制，使机床的加工范围扩大,进一步提高机床的精度和可靠性。本文机械部分采用步进电动机通过齿轮减速器带动滚珠丝杠拖动工作台在直线滚动导轨副上运动，其中，步进电动机选用110BYG22602型号。工作台控制部分以AT89C51单片机为核心，作为主控器；利用8155H芯片实现与键盘/显示器的连接；选择步进电机配套驱动器BD28Nc驱动步进电动机实现加、减速、急停等操作，从而实现对工作台的控制。 摘要III ABSTRACT IV 1绪论3 1.1前言3 1.2机电一体化系统综述3 1.2.1机电一体化系统的基本构成3 1.2.2机电一体化系统的核心技术5 1.2.3机电一体化的发展趋势5 2总体方案设计7 2.1确定主要参数7 2.2机械传动部件的选择7 2.2.1导轨副的选用7 2.2.2丝杠螺母副的选用8 2.2.3减速装置的选用8 2.2.4伺服电动机的选用8 2.2.5控制系统的选用8 2.3控制系统的设计8 2.4系统总体框图9 3机械设计部分10 3.1工作台的外形尺寸及重量初步估算10 3.2钻削力和铣削力的计算11 3.2.1钻削力（轴向）的计算11 3.2.2铣削力的计算11 3.3滚动导轨的选用(X,Y方向) 12 3.3.1导轨工作负载计算12 3.3.2块承受工作载荷的计算13 3.3.3距离额定寿命L的计算13 3.4滚珠丝杠的计算和选择14 3.4.1最大工作载荷Fm的计算14 3.4.2最大动工作载荷FQ的计算14 3.5型号的选择与校核15 3.5.1规格型号的初选15 3.5.2传动效率η的计算15 3.5.3刚度的验算16 3.5.4压杆稳定性校核16 3.6步进电动机减速箱的选用17 3.7步进电动机的计算与选型17 3.7.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq 17 3.7.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq 18 3.7.3步进电动机最大静转矩的选定20 3.7.4步进电动机的性能校核20 4 MATLAB仿真分析23 4.1纵向进给伺服系统MATLAB仿真分析23 5控制系统硬件设计27 5.1主控制器CPU的选择27 5.2可编程RAM/IO芯片8155H 29 5.3键盘与显示电路设计29 5.4I/O口的分配30 5.5驱动系统设计31 5.6传感器和控制面板设计32 致谢33 参考资料34