数控回转工作台课程设计.docx

机电一体化课程设计数控回转工作台 目录设计任务总体方案数控回转工作台总体设计机械部分电气部分二、数控回转工作台功能的实现机械系统设计传动比的计算及步进电机的选用蜗杆传动设计校核控制、驱动系统设计控制系统应满足的条件控制系统总体设计单片机选用键盘电路及程序显示电路及显示程序运行程序延时子程序环形分配器电路功率放大电路控制系统仿真单片机程序一、设计任务题目：数控回转工作台（Φ160）时间：1010年11月22日至1010年12月31日共六周要求：设计一回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台直径160mm，分辨率均为δ=5′/step，承受最大轴向载荷Tmax=400N。具体任务：确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；机械部分装配图一张（A0）；数控系统控制电路设计，绘制电气原理图一张（A1或A0）；编写设计说明书1份（不少于8000字）。二、总体方案数控回转工作台总体设计数控回转工作台大致包括以下几部分：完成回转功能的执行部件（即产品的机械装置）；操纵者操纵工作台的操作面板；处理操作指令的控制系统；对控制系统发出的控制信号进行处理以及放大以驱动电机的驱动电路；系统总体示意图：数控回转工作台功能的实现机械部分采用蜗轮蜗杆减速，蜗轮蜗杆传动平稳，传动比大，因工作台转速较低，所以发热较轻，蜗杆与电机相连，蜗轮与回转台相连。采用步进电机驱动，选择适当的步距角与传动比便可达到分辨率要求。电气部分采用专用环形分配器经功率放大电路驱动步进电机。采用单片机控制环形分配器，并控制显示系统显示控制命令。采用键盘输入控制命令，单片机进行显示并处理。三、机械系统设计一、传动比的计算及步进电机的选用传动比计算：初选电机步距角为，由传动示意图、所选电机步距角及任务书要求分辨率可得传动比,因任务书要求分辨率，所以分辨率不可低于以上所得的传动比，但可以高于它。步进电机的选用：滑动导轨副动摩擦系数设为f=0.005，导轨半径为80mm，最大轴向载荷为，则工作台承受最大转矩，故作用在涡轮上的转矩，蜗轮蜗杆减速器有转矩放大作用，蜗杆所承受转矩，所以步进电机静转矩不可低于它，由以上数据选得步进电机如下表所示。参数型号相数步距角/(o)最大静转矩/()空载启动频率/(步/s)分配方式外形尺寸（轴径）/mm75BF00331.506拍步进电机转速计算公式，其中为步距角（o），为通电频率（步/s）；因工作台工作时带负载，所以电机运行频率应低于空载启动频率，取运行频率f=625（步/s），进行转速计算得。二、蜗杆传动设计校核1.选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2.选择材料考虑到蜗杆传递的功率不大，速度不高，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。涡轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距1）确定作用在涡轮上的转矩滑动导轨副动摩擦系数f=0.005，导轨半径为80mm，最大轴向载荷为，则工作台承受最大转矩，故作用在涡轮上的转矩2）确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；由表11-5选取使用系数；由于转速不高，可取动载系数；则3）确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故。4）确定接触系数 先假设蜗轮分度圆直径和传动中心距a的比值,从图11-8中可查得。5）确定许用接触应力 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从表11-7中差得蜗杆的基本许用应力。 应力循环次数寿命系数则6）计算中心距取中心距a=50mm，因i=18，故从表11-2中取模数m=1.6mm，蜗杆分度圆直径=20mm。这时,从图11-8中可查得接触系数，因为，因此以上结果可用。4.蜗杆与涡轮的主要参数与几何尺寸1）蜗杆 蜗杆头数；轴向齿距;直径系数q=12.5；齿顶圆直径23.2mm;齿根圆直径；分度圆导程角γ=；蜗杆轴向齿厚。2）涡轮 涡轮齿数；变位系数；验算传动比，传动比大于最低传动比18，因而是可以的；涡轮分度圆直径;涡轮喉圆直径；涡轮齿根圆直径；涡轮咽喉母圆半径；5.校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据，，从图11-19中可查得齿形系数。螺旋角系数许用弯曲应力；从表11-8中可查得ZCuSn10P1制造的涡轮的基本许用弯曲应力寿命系数弯曲强度是满足的。6.精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T10089-1988圆柱蜗杆