x-y工作台课程设计--步进电机驱动的XY二维工作台设计

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1、 课程设计说明书课程设计说明书 课程名称：课程名称： 设计题设计题 专专 班班 姓姓 名名 学学 号：号： 指导教指导教 目录目录 一、课程设计的题目及要求 . 1 1、题目 1 2、要求 1 二、总体方案的确定 . 2 三、XY 二维工作台机械系统设计 . 3 1、工作台的初步设计 . 3 2、滚动导轨的参数确定 . 3 3、滚珠丝杆计算、选择 . 4 4、步进电机的选择 7 5、齿轮计算、设计 7 6、步进电机等效负载计算 8 7、机械传动结构装配 11 四、XY 二维工作台控制系统硬件电路设计 12 1、硬件电路总体方案设计 .12 2、主控制器的选择 .13 3、键盘、显示接口电路设计

2、 .14 4、步进电机驱动电路设计 .15 5、其它辅助电路设计 15 五、系统控制软件的设计 16 1、开发环境和设计语言简介 .16 2、系统控制软件的主要内容 .18 3、键盘、显示子程序的设计 .19 4、步进电机控制子程序的设计 20 六、课程设计的心得和体会 22 参考文献 23 1 一、课程设计的题目及要求一、课程设计的题目及要求 1 1、题目：题目：步进电机驱动的步进电机驱动的 XYXY 二维工作台设计二维工作台设计 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： 表 1 工作台运动要求表

3、 题号题号 有效行程有效行程(mm) 快速进给速度快速进给速度(mm/min) 工作载荷工作载荷 Fz (N) Lx Ly vmax vymax 17 700 500 2000 2500 1200 2 2、要求、要求 1.程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许互相抄 袭。 2.认真阅读课程设计指导书，明确题目及具体要求； 3.认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准； 4.大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案； 5.机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理； 6.微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确； 7.绘制机械系统零件图一张（A3）、

4、装配图一张（A3），控制系统硬件电路原 理图一张（A3），编写软件代码一份，图纸符合国家标准，布图合理，内容完 整表达清晰； 8.课程设计说明书一份（不少于 5000 字），包括：目录，题目及要求，总体 方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。设计说明书应叙述 清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。 2 二、二、总体方案的确定总体方案的确定 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 1、系统运动方式与控制方式、系统运动方式与控制方式 采

5、用连续控制系统，开环或闭环控制方式。考虑到运动精度要求不高，为简 化结构，建议大多数同学采用步进电机开环系统驱动。 2 2、计算机系统、计算机系统 建议采用教科书上的 MSC-51 系列单片机。控制系统应该包括微机部分、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。系统的工作程序和控制指 令通过键盘操作实现。采用数码管显示加工和工作状态等信息。 3 三、三、XYXY 二维工作台机械系统设计二维工作台机械系统设计 1 1、工作台的初步设计、工作台的初步设计 1.1、确定系统脉冲当量、确定系统脉冲当量 脉冲当量p 是一个进给指令时工作台的位移量， 应小于等于工作台的位置精 度，一

6、般为 0.010.005mm，本次设计取值 0.005mm. 1.2、工作台的初步设计、工作台的初步设计 根据给定的有效行程，画出工作台简图，如下： 图 1 工作台简图 估算 X 向和 Y 向工作台承载重量 WX 和 WY， 取 x 向导轨支撑钢球的中心距 400mm， y 向导轨支撑钢球的中心距 380mm,工作台的材料为 45 号钢，其密度为 33 /1085.7mkg ，（取 kgNg/10 ）。 工作台重量的估算如下： X 向拖板（工作台上拖板）的尺寸为： 3 30390410mm 重量:NW x 6.3761085.730390410 5 Y 向拖板（工作台下拖板）的尺寸为： 3 30380410mm 重量:NW y 3671085.730380410 5 导轨座的尺寸依据 XY 向的行程选取： 2 40420900mm 上导轨的重量主要包括了导轨座、导轨副以及电机的重量，查阅南京工艺装备制 造有限公司的导轨副型号及其质量，得到上导轨的重量为：