机电一体化系统课程设计x-y数控工作台机电系统设计
X-Y数控工作台机电系统设计1
1X-Y数控工作台机电系统设计摘要X-Y数控工作台机电系统设计本次使用一个半闭环控制系统,其结构简单.实现方便而且能够保证一定的精度.降低成本,是微机控制技术的最简单的应用.它充分的利用了危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.X-Y数控工作台机电系统设计是选用ATMEL公司的AT89系列单片机AT89S51作为控制系统的CPU,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能.其基本思想是:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场，旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，通过输入脉冲的数量、通电顺序以及输入脉冲的频率来使电动机获得不同的转数、方向以及快慢以实现所需的运动。
本次的X-Y数控工作台机电系统设计是步进电机、微型计算机、插补原理、汇编语言以及CAD的综合应用。
具体步骤大概分为以下几部分：一、总体方案的确定；二、机械部分的设计；三、硬件部分的设计；四、软件部分的设计。
本次毕业设计的研究方案主要从已有资料与所学知识入手，以当今机械领域对x-y数控工作台的各种高技术指标需求为出发点，结合前人做出的相关文献来完成本次的毕业设计。
机电一体化课程设计：xy工作台设计
各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。
一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：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。
机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势AbstractNow the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, theintellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops.key words: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.目录第一章前言 (4)第二章课程设计的目的、意义及要求 (6)第一节课程设计的目的、意义 (6)第二节课程设计的要求 (6)第三章课程设计的内容 (7)第一节课程设计的内容 (7)第二节课程设计的内容 (7)第四章数控系统总体方案的确定 (8)第五章机械部分设计 (9)第一节确定系统脉冲当量 (9)第二节工作台外形尺寸及重量初步估算 (9)第三节滚动导轨副的计算、选择 (9)第四节滚珠丝杠计算、选择 (11)第五节齿轮计算、设计 (13)第六节步进电机惯性负载的计算 (14)第七节步进电机的计算选择 (15)第六章机床数控系统硬件电路设计 (17)第一节设计内容 (17)第二节设计步骤 (17)第三节机床数控系统硬件电路设计 (21)第七章系统控制软件设计 (22)第八章结束语与致谢 (29)第九章参考文献 (30)第一章前言一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
机电一体化系统综合课程设计Y数控工作台设计说明书
HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY《机电一体化系统设计》课程课外学分项目名称 X-Y数控工作台项目组成员王扬2013210475朱诚诚2013210484李青岩2013210493黄志鹏2013210502 成绩机械工程学院机械电子工程系二零一六年十一月目录1总体方案设计 01.1设计任务 01.2总体方案确定 01.2.1系统的运动方式与伺服系统 01.2.2计算机系统 01.2.3X-Y工作台的传动方式 02机械系统设计 (1)2.1工作台外形尺寸及重量估算 (1)2.2滚动导轨的参数确定 (1)2.2.1导轨型式 (1)2.2.2导轨长度 (1)2.2.3直线滚动轴承的选型 (1)2.2.4滚动导轨刚度及预紧方法 (2)2.3滚珠丝杠的设计计算 (2)2.3.1最大动负载Q的计算 (2)2.3.2滚珠丝杠螺母副几何参数计算 (3)2.3.3传动效率计算 (3)2.3.4刚度验算 (3)2.4步进电机的选用 (4)2.4.1步进电机的步距角 (4)2.4.2步进电机启动力矩的计算 (4)2.4.3步进电机的最高工作频率 (5)2.5确定齿轮传动比 (5)2.6确定齿轮模数及有关尺寸 (5)2.7步进电机惯性负载的计算 (6)3控制系统硬件设计 (8)3.1CPU板 (8)3.1.1CPU的选择 (8)3.1.2CPU接口设计 (8)3.2驱动系统 (10)3.2.1步进电机驱动电路和工作原理 (10)3.2.2电磁铁驱动电路 (12)3.2.3电源设计 (12)4控制系统软件设计 (13)4.1总体方案 (13)4.2主流程图 (13)4.3X轴电机点动正转程序流程图 (14)4.4步进电机步进一步程序流程图 (15)参考文献 (16)1总体方案设计1.1设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
机电课程设计-XY数控工作台
机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。
具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。
条件允许时，尽可能进行调试试验。
3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。
说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。
三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。
机电一体化系统综合课程设计-X-Y数控工作台设计说明书
HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY《机电一体化系统设计》课程课外学分项目名称 X—Y数控工作台项目组成员王扬2013210475朱诚诚2013210484李青岩2013210493黄志鹏2013210502 成绩机械工程学院机械电子工程系二零一六年十一月目录1总体方案设计 01。
1设计任务 01.2总体方案确定 01。
2.1系统的运动方式与伺服系统 01.2。
2计算机系统 01.2。
3X—Y工作台的传动方式 02机械系统设计 (1)2。
1工作台外形尺寸及重量估算 (1)2.2滚动导轨的参数确定 (1)2.2.1导轨型式 (1)2.2。
2导轨长度 (1)2.2.3直线滚动轴承的选型 (1)2.2.4滚动导轨刚度及预紧方法 (2)2。
3滚珠丝杠的设计计算 (2)2.3.1最大动负载Q的计算 (2)2.3。
2滚珠丝杠螺母副几何参数计算 (3)2。
3。
3传动效率计算 (3)2.3.4刚度验算 (3)2.4步进电机的选用 (4)2。
4。
1步进电机的步距角 (4)2。
4.2步进电机启动力矩的计算 (4)2.4.3步进电机的最高工作频率 (5)2.5确定齿轮传动比 (5)2.6确定齿轮模数及有关尺寸 (5)2。
7步进电机惯性负载的计算 (6)3控制系统硬件设计 (8)3。
1CPU板 (8)3.1。
1CPU的选择 (8)3。
1。
2CPU接口设计 (8)3。
2驱动系统 (9)3。
2.1步进电机驱动电路和工作原理 (9)3。
2.2电磁铁驱动电路 (10)3。
2。
3电源设计 (11)4控制系统软件设计 (12)4.1总体方案 (12)4。
2主流程图 (12)4.3X轴电机点动正转程序流程图 (13)4。
4步进电机步进一步程序流程图 (14)参考文献 (15)1总体方案设计1。
1设计任务设计一个数控X—Y工作台及其控制系统.该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm,定位精度为0。
X-Y数控工作台系统设计任务书
《数控技术应用综合》课程设计任务书三一、课程设计的目的本次设计是机电一体化课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是：1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。
2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
3、训练和提高设计的基本技能，如计算，三维绘图，运用设计资料、标准和规范，编写技术文件（说明书）等。
二、设计任务及要求设计题目： X-Y数控工作台系统设计1. 设计内容X—Y数控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。
因此选择X—Y数控工作台作为本课程设计内容，对于机电一体化专业的教学具有实际意义。
X—Y数控工作台的设计主要包括机械部分的设计和控制系统硬件电路的设计。
机械部分的设计主要包括电机的选择、传动装置的确定。
本次设计中则主要针对所选择的电机、滚珠丝杠和导轨进行分析和计算并最终画出工作台的机械装配图，编写设计计算说明书；控制系统应设计成连续控制型，包括键盘、显示、I/O接口等功能。
可以选用单片机或者PLC作为该设备的控制器（具体方案学生任选）。
2. 设计参数3.设计要求（1）选择合适的工作台进给部件；（2）选择合适的工作台支撑部件；（3）选择合适的驱动电机；（4）选择合适的减速装置，要求消除齿轮传动间隙；（5）每人一张A0装配图（CATIA三维出图）；（6）每人一张非标准零部件图（2号手绘）；（7）每人一张控制系统接口图（2号打印）；（8）编写设计计算说明书1份（不少于3000字）。
三、参考资料1、机电一体化系统设计课程设计指导书机械工业出版社尹志强2、THPFZH-3型PLC及对象执行机构实验系统实训指导书（电子版）3、两相步进电机驱动器ZD-2HD8080产品手册（电子版）4、北京时代超群科技有限公司步进电机选型样本手册（电子版）闰土机械外文翻译成品某宝店。
X-Y数控工作台机电系统设计
X-Y数控工作台机电系统设计简介本文档旨在介绍X-Y数控工作台的机电系统设计方案。
X-Y数控工作台是一种能够实现在二维平面上进行精密定位和移动的工作台，通常用于加工、装配和检测等工作场景。
机电系统是该工作台的核心组成部分，负责控制工作台的运动和定位。
机械结构X-Y数控工作台的机械结构采用传统的XY平面结构，其中X轴和Y轴分别对应水平方向和垂直方向的移动。
工作台通过导轨、丝杠和电机实现位置的精密控制。
机械结构的设计需要考虑以下几个方面：1.刚性：机械结构需要具备足够的刚性，以保证工作台在运动和加工过程中的稳定性和精度。
2.导轨选型：导轨是机械结构的关键组成部分，需要选择高精度、低摩擦的导轨，以实现工作台的准确定位。
3.丝杠传动：为了保证工作台的高速运动和高精度定位，通常采用丝杠传动和步进电机驱动的方式。
丝杠需要选择精度高、承载能力强的型号，并考虑到丝杠的进给速度和负载特性。
4.电机选型：电机是工作台实现运动的关键，需要选择合适的步进电机或伺服电机。
选取电机时需要考虑到运动速度、加速度、精度要求和负载特性等因素。
电气控制系统电气控制系统是X-Y数控工作台的关键组成部分，负责实现机械系统的运动控制和位置定位。
电气控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.控制器：选择合适的数控控制器，如PLC、CNC等，能够满足工作台运动控制的要求，包括速度、加速度、精度和多轴控制等。
2.编码器：为了实现位置的准确度，可以在电机和丝杠之间增加编码器，通过反馈信号实时检测位置，从而调整电机的控制信号。
3.电气线路：设计合理的电气线路，包括电源线路、信号线路和电机驱动器连接线路等。
电源线路需要满足工作台电气设备的功率需求，而信号线路需要保证稳定和可靠的传输控制信号。
4.驱动器：选择适合的电机驱动器，根据电机类型和工作台运动需求确定驱动器的性能指标，如控制精度、输出功率和最大电流等。
软件控制系统软件控制系统是X-Y数控工作台的核心，通过编程实现工作台的运动控制和位置定位。
xy数控工作台课程设计
X-Y 数控工作台课程设计一、总体方案设计1.1 设计任务题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ；（4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；（5）负载重量G=235N ；（6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。
（7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3；（9）最大铣削宽度20e a mm ；（10）最大被吃刀量10p a mm 。
1．2总体方案的确定图1-1 系统总体框图（1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，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 丝杠螺母副的选择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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。
③ 减速装置的选择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，且应有消除间隙机构。
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机电一体化系统课程设计
设计说明书
设计题目：X－Y数控工作台机电系统设计
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2011年 12 月 24 日
目录
机电一体化系统设计课程设计任务书1．总体方案
1.1导轨副的选用
1.2 丝杆螺母副的选用
1.3 减速装置的选用
1.4 伺服电动机的选用
1.5 检测装置的选用
2.控制系统的设计
3.机械传动部件的计算与选型
3.1导轨上移动部件的重量估算
3.2铣削力的计算
3.3直线滚动导轨副的计算与选型
3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型
3.5步进电动机减速箱的选用
3.6步进电动机的计算与选型
3.7增量式旋转编码器的选用
4．工作台机械装配图的绘制
5.工作台控制系统的设计
6.步进电动机驱动电源的选用
7.设计总结
参考文献
[1]张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社
[2]尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社
五、工作台控制系统的设计
X-Y数控工作台的控制系统设计，可以参考本章第一节的车床数控系统，但在硬件电路上需要考虑步进电动机（编码器）反馈信号的处理，在软件上要实现半闭环的控制算法。
六、步进电动机驱动电源的选用
本例中X、Y向步进电动机均为90BYG2602型，生产厂家为常州宝马集团与公司。
查表4-14选择与之配套的驱动电源为BD28Nb 型，输入电压100VAC，相电流4A，分配方式为二相八拍。
该驱动电源与控制器的接线方式如图6-25所示。
七、增量式旋转编码器的选用
本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检验电动机的转角与转速。
增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。
由步进电动机的步距角α=0.75°，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出360/α=480个步进脉冲。
考虑到增量式旋转编码器输出的A、B相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分（见第四章第五节相关内容），因此，编码器的分辨力可选120线。
这样控制系统每发一个步进脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。
本例选择编码器型号为ZLK—A—120—05VO—10—H：盘状空心型。
孔径10mm，与电动机尾部出轴相匹配，电源电压+5V。
每转输出120个A/B脉冲，信号为电压输出，生
产厂家为长春光机数显技术有限公司。
八、步进电机驱动器的选用
本例中X、Y向步进电动机均为90BYG2602型，生产厂家为常。