通用二维运动平台设计课程设计说明

通用二维运动平台设计课程设计说明

专业综合设计II 题目：通用二维运动平台设计

目录

序号名称份数备注

1 设计任务书1份

2 机械装配图A1 1张

3 硬件电路图A2 1张

4 设计说明书1份26页

学校代码：

10128

课程设计说明书

题目：通用二维运动平台设计

学生姓名：

学院：机械学院

班级：机电

内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书

课程名称：学院：

班级：

学生姓名：学号：

指导教师：

摘要

X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控机床的加工系统、纵横向进给、立体仓库中堆垛机的平面移动系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。本文通过对X-Y工作台即能沿着X 向、Y向移动的工作台的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计对专业教学的意义及技术关键。本次课程设计，主要设计和研究Ｘ－Ｙ工作台及其电气原理图。确定Ｘ－Ｙ工作台的传动系统，并且选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性及寿命等参数；并设计了导轨，据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。控制系统包括了系统电源配置、CPU电路、RAM、ROM扩展，键盘与显示、I/O通道接口、通信接口等。我们利用了8031主控器、6264片外数据存储器、2764片外程序存储器、74LS373地址锁存器、74LS138片选地址译码器及8155、8255可编程I/O扩展等MCS-51单片机设计其硬件电路图。

关键词：滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；步进电机；工作台；MCS—51单片机

目录

第一章二维运动平台总体设计方案 (1)

1.1 系统运动方式的确定与驱动系统的选

择 (1)

1.2 机械传动方式 (1)

1.3 计算机系统选择 (1)

1.4 总体方案的确定 (2)

第二章二维运动平台进给驱动系统机械部分设计计算 (3)

2.1 要求 (1)

2.1.1 技术参数 (3)

2.1.2 设计要求 (3)

2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (4)

2.2.1 X向进给丝杠 (4)

2.2.2 Y向进给丝杠 (8)

2.3 滚动导轨的计算与选择 (10)

2.3.1 滚动导轨副的额定寿命 (10)

2. 4 步进电机的计算与选

择.......................................................................

(12)

2. 4. 1 步进电动机减速箱的选

用..............................................................

(12)

2.4.2 转动惯量与转矩的计算 (12)

2.5 联轴器的选

择.......................................................................

(17)

2.5.1联轴器的选

择..............................................................

(17)

2.5.2联轴器的转

矩..............................................................

(17)

2.5.3确定联轴器的型

号..............................................................

(17)

第三章微机系统硬件电路设计............................................................................... (18)

3.1 计算机系统 (18)

3.2 单片微机系统硬件电路设计内容 (18)

3.2.1 绘制电气控制系统框图 (18)

3.2.2 选择CPU的类型 (19)

3.2.3 存储器扩展电路的设计 (19)

3.2.4 I/O接口电路设计 (20)

3.3 各类芯片简介 (20)

3.3.1 8031芯片简介 (20)

3.3.2 74LS373芯片简介 (20)

3.3.374LS138芯片简介 (21)

3.3.4 8279芯片简介 (21)

3.3.5 8255芯片简介 (22)

3.4 存储器扩展电路设

计...................................

(22)

3.4.1 程序存储器ROM的扩展 (22)

3.4.2 数据存储器RAM的扩展 (23)

3.4.3 译码电路的设计 (23)

3.5 I/O接口电路的设计 (23)

3.5.1 8255可编程接口芯片 (24)

3.6 8031的时钟电路 (24)

3.7 复位电路 (24)

3.8 越界报警电路 (24)

3.9 控制系统的功能 (25)

3.10 控制系统的工作原理 (25)

参考文献............................................................................... .. (26)