毕业答辩-基于单片机控制的X-Y工作台机电系统设计.ppt

（6）X、Y方向的定位精度均为±0.01mm；

（7）工作台面尺寸为200mm×180mm，

加工范围为230mm×210mm；

（8）工作台空载最快移动速度vxmax=vymax=2500mm/min；

（9）工作台进给最快移动速度vxmaxf=vymaxf=500mm/min，加减速时间为0.4s。1．机械传动部件的选择（1）导轨副的选用应用环境：要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高。这样，决定选用直线滚动导轨副。它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。（2）丝杠螺母副的选用应用环境：伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度。滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。（3）减速装置的选用选择了步进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。为此本例决定采用无间隙齿轮传动减速箱。（4）伺服电动机的选用应用环境：任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2500mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性/价比。（5）步进电动机驱动电源的选用

本次设计中X、Y向步进电动机均为110BC380F型，生产厂家为常州宝马集团公司。选择与之配套的驱动电源为BD28Nb型，输入电压220VAC，相电流6A，分配方式为三相六拍。

考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。（6）步进电动机减速箱的选用为了满足脉冲当量的设计要求，增大步进电动机的输出转矩，同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机转轴上尽可能地小，今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮减速箱。采用一级减速，步进电动机的输出轴与小齿轮联接，滚珠丝杠的轴头与大齿轮联接。其中大齿轮设计成双片结构，采用弹簧错齿法消除侧隙。2．控制系统的设计（1）设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。（2）对于步进电动机的开环控制，选用MCS-51系列的8051单片机作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。（3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等。基于单片机控制X-Y数控工作台

机电系统设计 专业:机械电子工程 答辩人: 学号: 指导老师:选题目的及意义12主要内容论文结构及主要内容选题目的及意义选题的意义随着现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的渗透，促进了工程领域的技术改革。由于计算机技术和微电子技术的迅速发展并被机械工业领域应用从而形成了机电一体化，使得机械工业的产品结构、技术结构、功能和生产管理体系发生了巨大的变化，也使得工业生产从“机械电气化”迈进了“机电一体化”的发展阶段。X-Y数控工作台是很多机电一体化设备的基本部件，比如数控铣床、数控钻床的X-Y工作台。X-Y数控工作台通常是由导轨座、移动滑块、滚珠丝杆螺母副及伺服电动机等部件构成。伺服电动机主要是用于驱动滚珠丝杆，滚珠丝杆螺母驱动滑块和工作台在指定的导轨上运动，从而完成工作台在XY两个方向的直线运动。现在大部分使用的数控铣床都是集机械制造、自动控制、电子技术、传感技术、计算机技术及网络通讯技术于一体的典型机电一体化产品。选题目的及意义选题的目的X-Y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,是单片机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了单片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,精度和可靠性进一步得到提高。因此通过此次设计，能使我更全面地、系统地了解和掌