课程设计说明书--通用二维运动平台设计
CNC二维工作平台的设计-机电一体化课程设计方案
CNC二维工作平台的设计-机电一体化课程设计方案设计方案：CNC二维工作平台的设计一、课程设计目标：通过机电一体化课程设计，学生应能够完成CNC二维工作平台的设计，掌握相关的机电一体化知识和技能，熟悉CNC技术的应用。
二、设计内容：1. 了解CNC技术的基本原理和应用领域；2. 分析CNC二维工作平台的功能需求和设计要求；3. 进行CNC二维工作平台的机构设计，包括框架结构、运动导向和传动机构等；4. 进行CNC控制系统的设计，包括控制器的选型和布置、传感器的应用和接口设计等；5. 进行CNC二维工作平台的电气设计，包括电源和驱动电路的设计、信号线路的设计等；6. 进行CNC二维工作平台的编程设计，包括运动路径规划、速度控制和加工程序编写等；7. 进行CNC二维工作平台的组装调试，包括系统的安装和连接、参数的设置和校准等；8. 基于CNC二维工作平台进行加工实验和性能测试；9. 完成相应的课程设计报告和展示。
三、设计步骤：1. 学习CNC技术的基本原理和应用领域，了解CNC二维工作平台的功能需求和设计要求；2. 进行CNC二维工作平台的机构设计，包括框架结构、运动导向和传动机构等，可以采用标准件和自制件相结合的方式；3. 进行CNC控制系统的设计，选择合适的控制器，并设计相应的接口电路和传感器应用；4. 进行CNC二维工作平台的电气设计，包括电源和驱动电路的设计、信号线路的设计等；5. 进行CNC二维工作平台的编程设计，根据加工需求进行运动路径规划、速度控制和加工程序编写等；6. 进行CNC二维工作平台的组装调试，安装控制系统和电气装置，进行参数的设置和校准等；7. 基于CNC二维工作平台进行加工实验和性能测试，测试其运动精度和加工能力等；8. 撰写课程设计报告，总结设计过程和结果，并进行设计展示。
四、设计要求：1. 设计过程中注意机电一体化的原则，力求机械结构、电气系统和控制系统的紧密结合和协调工作；2. 设计的CNC二维工作平台应具有良好的运动精度和稳定性，能够实现目标加工要求；3. 设计报告应包括设计目标、设计过程、设计结果和性能测试等内容，并附上相关的设计图纸和实验数据。
高中二维运动教案模板设计
课程名称：物理年级：高中课时：2课时教学目标：1. 知识与技能：理解二维运动的基本概念，掌握二维运动的分解方法，能够运用平行四边形法则进行运动的合成与分解。
2. 过程与方法：通过实验、观察、讨论等方式，培养学生的观察力、实验操作能力和合作学习能力。
3. 情感态度与价值观：培养学生对物理学的兴趣，树立科学探究精神，增强团队协作意识。
教学重点：1. 理解二维运动的概念和特点。
2. 掌握运动的合成与分解方法。
教学难点：1. 运动的合成与分解在具体问题中的应用。
2. 平行四边形法则在运动合成与分解中的应用。
教学过程：一、导入1. 通过提问，引导学生回顾一维运动的相关知识，如位移、速度、加速度等。
2. 引入二维运动的概念，让学生思考如何描述一个物体在平面上的运动。
二、新课教学1. 讲解二维运动的基本概念，如分运动、合运动、运动的分解等。
2. 通过实验演示，展示二维运动的分解方法，如平行四边形法则。
3. 举例说明运动的合成与分解在具体问题中的应用，如抛体运动、斜抛运动等。
4. 引导学生运用平行四边形法则进行运动的合成与分解练习。
三、巩固练习1. 学生分组进行练习，巩固运动的合成与分解方法。
2. 教师巡视指导，解答学生疑问。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，强调二维运动的基本概念和运动合成与分解方法。
2. 引导学生思考如何将所学知识应用于实际生活中。
五、作业布置1. 完成课后练习题，巩固所学知识。
2. 收集生活中的二维运动实例，进行分析。
教学评价：1. 通过课堂提问、练习题等方式，了解学生对二维运动的理解程度。
2. 观察学生在实验操作、合作学习等方面的表现，评价其能力发展。
教学资源：1. 教学课件：二维运动的概念、运动的分解方法、平行四边形法则等。
2. 实验器材：斜抛运动实验装置、抛体运动实验装置等。
3. 课后练习题：二维运动的分解与合成练习题、实际应用题等。
二维运动平台课程设计
二维运动平台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解二维运动平台的基本概念，掌握其在物理运动中的应用。
2. 学生能运用公式计算二维运动平台的速度、加速度和位移。
3. 学生能解释二维运动中的力的合成与分解，理解牛顿运动定律在二维运动中的应用。
技能目标：1. 学生能够运用物理知识分析并解决二维运动平台的相关问题。
2. 学生通过实际操作，培养动手能力和团队合作能力，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能够运用数学工具，如坐标系、图形等，进行二维运动轨迹的描述和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理科学的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，树立正确的科学态度，尊重事实，严谨求证。
3. 学生通过团队合作，学会倾听、沟通与协作，培养集体荣誉感和责任感。
课程性质分析：本课程为物理学科，针对学生年级特点，注重理论与实践相结合，提高学生的物理素养和解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的阶段，具备一定的物理和数学基础，但需要引导他们将知识应用于实际问题。
教学要求：1. 教师需采用生动有趣的教学方法，激发学生学习兴趣。
2. 教学过程中注重培养学生的动手能力和团队合作精神。
3. 教师应关注学生个体差异，给予个性化指导，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 二维运动平台基本概念：介绍二维运动平台的定义、构成和应用场景，使学生理解其在现实生活中的重要性。
- 教材章节：第二章第二节2. 二维运动平台的运动学分析：- 速度、加速度和位移的计算公式；- 运用坐标系描述二维运动轨迹；- 教材章节：第三章第一节、第二节3. 力的合成与分解在二维运动中的应用：- 牛顿运动定律在二维运动中的体现；- 合力与分力的计算方法；- 教材章节：第四章第一节、第二节4. 实际操作与案例分析：- 设计二维运动平台实验，让学生亲自动手操作，观察和分析实验现象；- 分析典型案例，使学生掌握解决实际问题的方法；- 教材章节：第五章5. 数学工具在二维运动中的应用：- 坐标系、图形等数学工具在二维运动轨迹描述和分析中的作用；- 教材章节：第六章教学安排与进度：本教学内容共计10课时，具体安排如下：1-2课时：二维运动平台基本概念；3-4课时：二维运动平台的运动学分析；5-6课时：力的合成与分解在二维运动中的应用；7-8课时：实际操作与案例分析；9-10课时：数学工具在二维运动中的应用。
01-两维运动平台说明书-控制部分
第三章二维运动平台电气控制系统设计根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制系统电气控制的结构框图。
PLC控制方案3.1 确定控制方案二维运动平台电气控制系统有继电器控制、单片机控制和PLC（可编程控制器）控制三种方式。
继电器控制方式存在可靠性差、可塑性差、接线复杂、自动化程度低等一系列缺点。
单片机控制方式采用单片机作为控制单元，开发周期较长，抗干扰性差，可靠性低，灵活性差。
PLC由CPU、存储器、输入/输出接口、内部电源和编程设备几部分构成，结构紧凑，集成度较高，开发方便，工作稳定可靠。
因此，本设计方案选用小型PLC作为控制单元。
可编程控制器是以计算机技术为核心的通用工业自动控制装置，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。
基于PLC的控制系统由小型可编程控制器、脉冲输出模块、交流伺服系统、键盘（多个开关组合而成）、显示器（LCD指示灯）等几部分组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，LCD指示灯可以实时显示系统的工作状态。
设计内容包括PLC选用，交流伺服电机控制电路，键盘显示电路以及其他辅助电路的设计（例如越界报警电路，掉电保护电路等）。
本方案选用的PLC控制系统由1台日本三菱公司的FX系列小型可编程控制器FX2N-32MR，2台FX2N-10PG脉冲输出模块，2套三菱MR-J2S系列及交流伺服系统（各包含1台HC-KFS73(B)交流伺服电机），其核心是可编程控制器，其输入部分主要接受行程开关、急停开关和手动开关等的动作信号，输出部分主要用于控制伺服驱动电机。
3.2 PLC控制系统硬件介绍3.2.1 电气控制系统框图控制系统是由硬件和软件两部分组成，硬件是组成系统的基础，有了硬件软件才能有效地运行。
二维平台设计说明书
目录第一章二维运动平台总体方案设计 (1)第二章二维运动平台进给伺服系统机械部分设计计算 (3)2.1 确定系统脉冲当量 (3)2.2 确定系统切削力 (3)2.3 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (3)2.4滚动导轨副的计算与选型 (11)2.5 计算减速比i (13)2.6步进电动机的计算和选型 (13)第三章微机数控硬件电路设计 (20)3.1 MCS—51系列单片机简介 (21)3.1.1 MCS—51系列指令系统简介 (21)3.1.2 定时器/计数器 (21)3.1.3 中断系统 (23)3.2 存储器扩展电路设计 (23)3.2.1 程序存储器的扩展 (23)3.2.2 数据存储器的扩展 (24)3.2.3 译码电路设计 (24)3.3 I/O接口电路及辅助电路设计 (26)3.3.1 8155 通用可编程接口芯片 (26)3.3.2 8255 通用可编程接口芯片 (28)3.3.3 键盘显示接口电路 (30)3.3.4 电机接口及驱动电路 (31)3.3.5 辅助电路 (31)参考文献 (33)第一章二维运动平台总体方案设计1.1系统的运动方式与伺服系统的选择为了满足二维运动平台实现X.Y两坐标联动，任意平面曲面的加工，自动换象限，越位报警和急停等功能，故选择连续控制系统。
考虑到工作台的加工范围，不考虑误差补偿，故采用开环控制系统，由于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，因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，可以选用性能好一些的步进电动机进行驱动，以降低成本，提高性价比。
1.2机械传动方式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0.01mm的脉冲当量和 0.10mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠螺母副才能达到。
同时，为提高传动刚度和消除传动间隙，采用有预加负荷的结构。
1.3计算机系统根据设计要求，采用8位微机。
由于MCS—51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用MCS —51系列的8031、80C31、8086、DSP、基于DSP的运动控制芯片，ARM嵌入式微处理器技术。
CNC二维工作平台设计说明书解读
目录第一章 CNC二维工作平台的总体结构特点 (1)1.1 CNC工作台的结构类型及设计 (1)1.2 拟定合理的传动方案 (3)1.3 控制电机的介绍 (3)1.4 伺服系统 (4)1.5 联轴器的选择 (4)第二章螺旋传动结构设计及电机型号的具体选择 (6)2.1 滚珠丝杠螺母机构介绍 (6)2.2 丝杠螺母副设计及电机选择 (7)第三章轴承的类型及其支撑方式设计 (11)3.1 轴承的类型介绍和具体选择 (11)3.2 确定轴承的尺寸 (11)3.3 对于轴承进行强度校核 (12)3.4 选择轴承的润滑方式 (13)第四章导轨的设计 (14)4.1 导轨的类型概述和选择 (14)4.2 导轨的设计 (15)4.3 导轨的刚度校核 (15)第五章其他技术说明 (16)5.1 装配、拆装、安装的注意事项及工作环境要求 (16)参考文献 (17)第一章 CNC二维工作平台的总体结构特点CNC二维工作平台的总体设计是对此机器的总体布局和全局的安排以及简单零件设计。
总体设计的合理与否对设计有重要意义，也将影响机器的尺寸大小、性能、功能以及设计质量。
1.1 CNC工作台的结构类型及设计1.1.1 CNC二维工作平台的组成、结构、特性（一）CNC工作平台的主要组成。
CNC二维工作台主要是由工作台滑板（滑块）、直线移动导轨、螺旋传动（丝杠）机构、驱动电机、控制装置、位移检测器、和机体（机座）组成。
（二）CNC工作平台的结构。
CNC工作平台的结构有两种分类方法：（1）按电机与机座、工作台滑板的相对位置分为三种：1.驱动电机与X方向（或Y方向）工作台滑板连成一体。
这种形式简单，但造成低层驱动重量大，电机振动会影响工作台的精度，它适用于低速传动。
2.下层电机不与工作台连成一体，而是装在机座上，上层电动机则与工作台滑板连在一起。
这种形式结构复杂，但是减少了下层电机的驱动重量，适用于中、高速传动，应用较广。
3.将全部电机放在机座上，电机通过一套较长的传动装置驱动工作台移动，这样的结构虽然减轻了下层工作台的承载重量和电机振动的影响，但却影响了传动系统的刚度和运动速度的提高。
二维精密工作台参考
精密机械与仪器设计课程设计说明书二维数控精密工作台学院：机电与信息工程学院班级：测控技术与仪器08级学号：0811350121姓名：吴桥摘要数控机床是一种高度自动化的机床，随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品的性能和质量不断提高，改型频繁。
机械加工中，多品种、小批量加工约占80%。
这样，对机床不仅要求具有高的精度和生产效率，而且还要具备“柔性”，即灵活通用，能迅速适应加工零件的变更。
数控机床较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，具有适应性强、加工精度高、工质量稳定和生产效率高等优点，是一种灵活而高效的自动化机床。
精密数控工作台可广泛应用于激光焊接、层射线扫描、械手检测装置及实用教学领域。
随着电子、自动化、计算机和精密测试等技术的发展，数控机床在机械制造业中的地位将更加重要，而X-Y作台是这些设备实现高精密加工的核心部件，对于提高产品的加工质量起着尤为重要作用。
关键字：数控工作台步进电机控制滚珠导轨目录一、二维数控精密工作台的原理 (1)二、传动方案的确定 (2)三、机械系统设计的整体方案 (2)(一)工作台总体结构的确定 (2)（1）丝杆螺母副的选用 (2)（2）导轨副的选用 (3)（3）联轴器的选用 (3)（4）电动机的选用 (3)(二)绘制总体方案图 (3)(三)工作台质量计算 (4)(四)滚珠丝杆选择 (4)（1）滚珠丝杆工作长度计算 (5)（2）滚珠丝杠副载荷及转速计算 (5)（3）确定预期额定动载额 (6)（4）传动形式和支承方式的选择 (7)（5）滚珠丝杆副稳定性校核 (9)（6）滚珠丝杆副的刚度计算 (10)(五)直线滚动导轨选择计算 (10)（1）导轨型式选择 (10)（2）导轨额定寿命计算 (11)(六)步进电机的计算与选型 (12)(七)联轴器的选定 (14)(八)轴承选择 (15)四、控制系统设计 (15)(一)控制系统总体方案 (15)(二)控制系统具体方案 (16)(三)光栅传感器 (17)五、结论 (18)六、参考资料 (19)一、二维数控精密工作台的原理如图2.1.1所示为二维数控平台实验原理样机原理图，图2.1.2为二维数控平台实物照片。
二维工作台课程设计【优秀】讲解
机电一体化系统设计课程设计报告设计题目：学院：姓名：班级（学号）：指导老师：时间： 2013年6月目录一、总体方案设计 (1)1.1、设计任务 (1)1.2、总体方案确定 (1)二、工作台的尺寸及其重量的初步确定 (4)2.1、工作台（X向托板） (4)2.2、工作台（Y向托板） (4)2.3、上导轨座（连电机）重量 (4)三、滚动导轨的计算与选择 (5)3.1、滑块承受工作载荷F的计算及导轨型号的选取 (5)3.2、导轨的寿命计算 (5)3.3、导轨额定动负载的核算 (6)四、滚珠丝杠的设计计算及选择 (6)F的计算 (6)4.1、滚珠丝杠最大工作载荷max4.2、滚珠丝杠静载荷c F的计算 (7)4.3、滚珠丝杠动载荷Q F的计算 (7)4.4、丝杠型号的确定 (8)4.5、丝杠压杆稳定性核算 (8)4.6、丝杠刚度的验算 (9)五、电机的计算与选择 (10)5.1、电机步距角的计算 (10)5.2、负载惯量的计算 (10)5.3、负载转矩的计算 (11)5.4、步进电动机最大静转矩的计算 (12)5.5、步进电动机的确定 (13)5.6、步进电动机的性能校核 (13)六、联轴器的选择 (14)6.1、联轴器的介绍 (14)6.2、联轴器的选择 (14)七、轴承的选择 (15)八、控制系统硬件设计 (15)九、控制系统的设计 (21)十、参考文献 (28)一、总体方案设计1.1 设计任务题目：CNC 二维工作平台的设计任务：设计两轴联动的数控X-Y 运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，根据试验条件进行调试，完成整个开发系统；一人一题，其主要技术指标如下：1）工作台负载重量350N N =；2）工作台面尺寸为C B H 355mm 370mm 32mm ⨯⨯⨯⨯＝； 3）底座外形尺寸为C1B1H1420mm 430mm 32mm ⨯⨯⨯⨯＝； 4）加工范围X 125mm Y 120mm ==，； 5）工作台最大移动速度max 1.5/min V m =； 6）X,Y 方向的定位精度为0.025mm ±； 7）X,Y 方向的脉冲单量为0.015mm/step .1.2 总体方案确定1.2.1方案确定思想该工作台设计主要分为机械系统部件和控制系统部件，其中机械系统部件主要包括导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机和检测装置等，控制系统部件则包括CPU 控制电路、电源设计电路、输入信号电路、输出信号电路、步进电机驱动控制电路等。