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机电一体化系统设计 江西理工大学机电学院机械电子教研室 CNC二维工作台机电系统设计 1 设计任务 2 总体方案的确定 引言 CNC二维工作台机电系统设计 3 具体设计 CNC二维工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。 CNC二维工作台机电系统设计 完整的机电一体化系统组成：机械本体动力与驱动部分执行机构传感测试部分控制及信息处理部分 CNC二维工作台机电系统设计 CNC二维工作台机电系统设计 模块化的CNC二维工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。 CNC二维工作台外形 CNC二维工作台机电系统设计 伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。 导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 题目：CNC二维运动平台的设计 任务： 1、二维运动平台的机械部分设计 包括计算选型、二维、三维图纸的绘制 2、控制系统的设计 包括驱动电机的选择计算、控制电路的 设计及电路图的绘制，控制程序的编写。 （可分别用单片机和PLC进行控制方案的设计） 一、设计任务 原始数据：试设计一个用于在水平面内（XOY平面）进行切割的CNC二维工作平台。切割刀位于Y方向工作台上面，其受力点（X、Y方向的轴向载荷）到Y方向丝杠轴心线的距离为100mm。其它参数见下面分组情况：第1组：行程：500mmx500mm；X丝杠转速n1：200r/min；Y丝杠转速n2:200r/min；理论定位精度：30m；X方向轴向载荷：F1=5000N；Y方向轴向载荷F2=4000N；X方向工作台滑板及组件重量：1000N；Y方向工作台滑板及组件重量：600N；分别采用PLC控制和单片机控制，控制运动轨迹为N型。 一、设计任务 （1）导轨副的选用 二、总体方案的确定 1．机械传动部件的选择 （2）丝杠螺母副的选用 二、总体方案的确定 选择了驱动电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。例无间隙齿轮传动减速箱。 （3）减速装置的选用 二、总体方案的确定 （4）伺服电动机的选用 根据定位精度选择合适的驱动电机，主要有直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机等。 二、总体方案的确定 （5）检测装置的选用 二、总体方案的确定 用于半闭环或闭环控制中检测电动机的转角与转速或工作台 的定位及速度。 常用的有编码器、旋转变压器、光栅尺等。 2．控制系统的设计 二、总体方案的确定 可以选用单片机控制，也可以选择PLC控制，相应的需要设计相关的驱动控制电路，编写控制程序。 二、总体方案的确定 二、总体方案的确定 1.电机选择 2.单片机（型号、引脚的分配） 3.按键 4.电机运行（启动、停止、正反转） 5.电机调速（加减速） 6.显示（位置、速度、方向） 机械部分 （一）机械传动部件的计算与选型 1、导轨副的计算与选型 2. 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 3、减速器的设计与计算 4、驱动电机的选择计算 5、编码器的选择计算 （二）零件图纸及装配图的绘制 包括三维图。 三、详细设计过程及计算步骤 三、详细设计过程及计算步骤 控制部分 （一）硬件设计 1、各功能器件的选型及电路设计 2、电路连接图的绘制 3、电路PCB板图的设计（单片机） （二）软件程序设计 1、分析功能画出程序流程图（包括主程序流程和各子程序流程） 2、程序的编写与调试 四、整理撰写课程设计报告 二、设计说明书格式要求 设计说明书主要内容包括以下4大部分： 1、设计任务书 包括设计任务，设计要求等 2、设计过程 包括 （1）课题分析 （2）方案设计及论证 包括多种设计方案比较，及选取该方案的分析过程，最后得出系统总体结构框图。 （3）方案实现 1）硬件设计过程，包括各器件的选型过程介绍、各子功能部分电路设计及相关参数的计算过程，各子电路图的绘制，最后完成系统总电路图。 2）软件设计过程，包括系统总体程序流程分析介绍、主程序流程图、主程序代码，各子程序流程分析介绍、子程序流程图及子程序代码。最后给出完整的总体程序代码。 3、总结：写