1、 机电一体化系统综合课程设计机电一体化系统综合课程设计 课题名称：课题名称： 数控工作台设计数控工作台设计 学学 院：院： 机械工程学院机械工程学院 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 设计成员：设计成员： 指导老师：指导老师： 日日 期：期： 20201111 年年 3 3 月月 7 7 日日 目录 一、总体方案设计 . 1 1.1 设计任务 1 1.2 总体方案确定 1 1.2.1 方案确定思想 1 1.2.2 方案对比分析与确定 . 2 1.2.3 总体方案系统组成 . 3 二、机械系统设计 . 3 2.1 工作台外形尺寸及重量估算 . 3 2.2 导轨参数确定
2、 . 4 2.3 滚珠丝杆的设计计算 . 4 2.4 步进电动机减速箱设计 5 2.5 步进电机的选型与计算 . 5 2.6 机械系统结构设计 . 7 三、控制系统硬件设计 . 8 3.1 控制系统硬件组成 . 8 3.2 控制系统硬件选型 . 8 3.3 控制系统硬件接口电路设计 . 10 3.4 驱动系统设计 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.4.1 步进电机的驱动电路 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.4.2 电磁铁驱动电路 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.4.3 电源转换 错误错误!未定义书签。未定义书签。 四、控制系统软件 . 错误错误!未定义书签。未定义书签
3、。 4.1 控制系统软件总体方案设计 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4.2 主流程设计 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4.3 INT0 中断服务流程 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4.4 INT1 中断服务流程图 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4.4.3 绘制图弧程序流程图 . 20 4.4.4 步进电机步进一步程序流程图 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 五、总结 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 六、参考文献 . 28 七、附录 . 28 1 1、总体方案设计、总体方案设计 1.1 机电专业课程设计的任务机电专业课程设计的任务 主要技术指标： 一定的规格
4、要求（负载重量 G=500N；台面尺寸 CBH=24025415mm；底 座外形尺寸 C1B1H1=500500184mm；最大长度 L=628mm；工作台加工 范围 X=250mm；Y=250mm；工作台最快移动速度为 1m/min；重复定位精度为 0.02mm，定位精度为0.04mm； 设计具体要求完成以下工作： （1）数控工作台装配图（1：1 比例或 0图幅） 1 张； （2）数控系统电气原理图（2图幅） 1 张； （3）设计说明书（1020）页 1 本； 所有图样均采用 CAD 绘制打印，设计说明书按规定撰写。 1.2 总体方案确定总体方案确定 1. 方案拟定 根据设计任务，参照参考资
5、料结合实际，初步设定如下三个总体方案： 方案一： 机械 部分 电机 交流伺服电机 减速器 一级齿轮减速器 丝杠 螺纹丝杠 导轨 直线滑动导轨 控制 部分 控制器 PLC 可编程控制器 反馈 闭环驱动电路 方案二： 机械部分 电机 交流伺服电机 减速器 同步带轮 丝杠 滚珠丝杠 导轨 直线滚动导轨 控制部分 控制器 PLC 可编程控制器 反馈 半闭环驱动电路 2 方案三： 机械部分 电机 步进电机 减速器 一级齿轮减速器 丝杠 滚珠丝杠 导轨 直线滚动导轨 控制部分 控制器 单片机 反馈 开环驱动电路 2.方案比较 XY 工作台系统可以设计为开环、半闭环和闭环伺服系统三种。开环的伺服系统 采用步
6、进电机驱动, 系统没有检测装置; 半闭环的伺服系统中一般采用交流或直流 伺服电机驱动, 并在电机输出轴安装脉冲编码器, 将速度反馈信号传给控制单元; 闭环的伺服系统也是采用交流或直流伺服电机驱动, 位置检测装置安装在工作台末 端, 将位置反馈信号传给控制单元。闭环和半闭环伺服系统价格昂贵，结构复杂，同 时其可控分辨率也很高，但在本次设计中，其位置精度（0.02mm）要求不高，考虑 到成本低，维修方便，工作稳定等条件。选用步进电机伺服系统就可以满足要求。其 通过单片机控制步进电机的驱动, 经传动机构带动工作台运动。 对比以上三种方案： PLC 价格比较贵考虑成本不选。 直线滚动导轨副具有摩擦系数小，不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧 方便等特点。 滚珠丝杠副有如下特点：传动效率高系统刚性好传动精度高使用寿命长 运动具有可逆性（既可将回转运动转变为直线运动，又可将直线运动变为回转 运动，且逆传动效率几乎与正传动效率相同）不会自锁可进行预紧和
