通用二维运动平台设计
CNC二维工作平台设计
CNC二维工作平台设计摘要在本次设计中，我采用常规分离式主传动设计，机床主传动采用液压操纵机构，可实现十八级转速。
机床主轴箱内的传动齿轮均经淬硬磨齿处理，传动比稳定，运转噪音低。
机床主轴为二支撑结构，前支撑采用C级高精度轴承，润滑油润滑，提高了回转精度，使机床主轴具有良好的精度和刚性。
机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。
机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。
机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。
进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。
采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。
主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。
再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。
在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。
该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。
作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用。
机床采用机、电、液一体化结构，整体布局紧凑合理，便于维修和保养，外形符合人机工程学的原理，宜人性好，便于操作。
关键词： CNC CJ6132 分离传动步进电机ABSTRACTIn this design, I adopt the normal regulations to separate the type the lord to spread to move the design, Lathes the lord spread to move to adopt the liquid to press to manipulate the organization, and can realize 18 classes turn soon. Lathes principal axis box the spreading of inside move the wheel gear to all was wheted by quench the gear to handle, spread to move the ratio stability, and revolve the noise low. Lathes principal axis is two prop up the construction, and before prop up to adopt the high accuracy bearings of C class, grease, and increase the turn-over accuracy, and make the Lathes the principal axis have the good accuracy with rigid.Lathes adoption brake for type electromagnetism brake clutch, solution principal axis of single slice and leave to match the problem, clutch to install to take the round in the principal axis box, and make first inside construction is big for the simplification, convenient for maintain. Lathes two stalks enter the system to adopt the step the glide for typical model for entering the electrical engineering drive recirculating-ball screw spreading moving the way, among the skateboard and bed saddle and bed saddle and bed body to stick to have the TSF driver track the plank, glide coefficient of friction very small, is beneficial toed to increase the Lathes of quickly respond to the function and produce the efficiency. Four knifes, the knife's of types of adoption on edge of Lathes cloth knife convenience, rigid good.Enter to give the aspect, and adopt to open wreath Numerical control the system, namely step enter electrical engineering Numerical control enter to the way. Adoption step request for entering the electrical engineering opening wreath Numerical control the system already basic satisfy into to the accuracy. The lord spreads to move because of adopting the separation to spread to move the hair case, can good insulation electrical engineering and become soon the box's vibration, solve hot transform to influence principal axis, increase the processing of Lathes of accuracy. Furthermore, Numerical control system adoption the machine technique of single slice, dependable is high, and the cost is low, and the economic is good.Can attain the row of the bed of economic and precise Numerical control machine on the total function, and attain the ratio of good sex price.Can cut many kinds of screw thread, round, taper and rotor.The Lathes can process the every kind of stalk, dish spare parts,Be used as the bed of in general use type machine, special in keeping with car the industry, motorcycle the profession, electronics the industry, spaceflight, soldier the work the etc. the profession, right revolve the spare parts proceeds efficiently, large quantity measure, the high accuracy process the hour the adoption.Lathes adoption machine, electricity, liquid incorporate. integrative construction, the whole layout tightly packed reasonable, convenient for maintain with maintain, and the shape match the person machine the engineering the principle, pleasant that learn good, convenient for operation.Key phrase: Numerical control CJK6132 Apart driver Walkingelectromotor目录一、总体方案设计 (6)（一）、主传动的组成部分 (6)（二）、机床主要部件及其运动方式的选定 (7)（三）、机床的主要技术参数 (8)（四）、各组成部件的特性与所应达到的要求 (8)二、机床主传动设计 (11)（一）、主要技术参数的确定 (11)1．尺寸参数 (11)2．运动参数 (13)3、主轴转速的确定 (15)4、转速范围及公比 的确定 (15)5、结构式与结构网的确定 (16)6、转速图的拟定 (17)7、传动比参数的确定 (18)（二）、传动系统图的拟定 (19)（三）、电动机的选择 (21)（四）、齿轮传动的设计计算 (21)（五）、轴的设计计算 (25)三、进给系统的设计计算............................. 错误！未定义书签。
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。
二维精密工作台设计
⼆维精密⼯作台设计⽬录第⼀节《测控仪器课程设计》要求 (1)第⼆节国内外现状 (2)第三节⽅案设计 (5)第四节测量控制⽅法设计 (13)第五节未来展望与总结 (18)参考⽂献 (20)第⼀节《测控仪器课程设计》要求⼀课程设计⽬的：测控仪器课程设计是⼀次⽐较完整的仪器设计，它是理论联系实际、培养初步设计能⼒的重要教学环节，完成课程设计的⽬的有⼀下⼏点：（1）培养学⽣综合地考虑使⽤、经济、⼯艺、安全性等⽅⾯的设计要求，确定合理的设计⽅案。
（2）测控仪器设计是综合光学，电学，机械学，控制等多门课程的⼀个系统⼯程，培养学⽣从全局出发，体会各个学科融合的⼀次实战演练。
（3）培养学⽣仔细阅读本课程指导书和随时查阅有关教材。
（4）通过分析⽐较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥⾃⼰的创造性，⽽不是简单抄袭或没有根据在臆造；（5）培养学⽣制图功底，训练学⽣通过计算参数，最后完成设计制图的能⼒，（6）了解国内外的技术前沿，以及现有企业可以提供的各种封装产品技术参数。
⼆课程设计技术要求课题名称：基于CCD边缘检测的⼆维测量系统设计要求：1. ⼆维精密⼯作台系统X轴⾏程范围10mm，分辨率0.1um，精度要求0.5um；Y轴⾏程范围10mm，分辨率0.1um，精度要求0.5um；2. CCD测量系统边缘识别，精度要求1um；三设计说明书要求1．根据设计任务要求，确定设计⽅案。
2. 详细讨论系统各部分的实现⽅法和原理。
3．按照技术指标要求计算相应的机械结构参数，有国家标准的零部件，过计算选取。
4．完成设计说明书⼀份，仪器⼯作原理图⼀张，总装配图⼀张（0号），零件图5张以上。
5．提交设计报告书。
要求打印，并列出参考⽂献。
设计说明书要求5000字。
第⼆节国内外现状⼀⼆维精密⼯作台系统随着微电⼦⼯程、计量科学与技术、精密加⼯、纳⽶科学与技术等领域的发展，使微纳⽶定位机构得到了越来越⼴泛的应⽤，各国不断发展微动定位的⼯作，不仅要求有⾼的定位精度，⽽且要求在⽐较⼤的范围内做测量。
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。
被动式自导向二维运动车台方案解析
被动式自导向二维运动车台方案解析
被动式自导向二维运动车台，又称为被动式自导向运动平台，是一种无需外部控制信号，能够自主进行二维运动的机械装置。
它具有结构简单、操作方便、控制灵活等优点，被广泛应用于航空、航天、医疗等领域中。
被动式自导向二维运动车台是由支撑平台、牵引部件、导向部件、磁悬浮部件和控制系统五部分组成的。
其中支撑平台是用来支撑整个装置的部件，通常采用T型支架或U型支架；牵引部件用来提供推动力，通常采用电机直接驱动，也可以采用油压缸等依靠压力提供推动力的装置；导向部件是用来控制运动方向，通常采用光电开关或其他接触开关进行控制；磁悬浮部件则是通过磁力悬浮技术来控制运动高度和稳定性；最后，控制系统则用来控制运动速度和转向。
被动式自导向二维运动车台的原理是利用装置自身的重力和运动惯性来进行运动。
当牵引部件提供推动力时，装置会产生惯性，从而使支撑平台发生倾斜和转动。
而导向部件则可以控制运动方向，从而达到控制所需要的运动轨迹。
此外，磁悬浮技术可以控制运动高度和稳定性，使得运动更加准确和稳定。
被动式自导向二维运动车台的应用领域非常广泛。
在航空领域中，它可以被用来模拟飞机的滚转和俯仰运动，以便训练飞行员如何应对突发情况。
在航天领域中，它可以被用来模拟空间站中的运动状态，以便测试各种设备和技术。
在医疗领域中，它可以被用来模拟人体的各种运动状态，以便测试和开发医疗设备和手术技术。
总之，被动式自导向二维运动车台是一种功能强大、灵活多变的机械装置。
它的应用领域非常广泛，可以为各种科学研究和工程开发提供有力支持。
通用两维运动平台设计
VX ：swan165信第一组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：200×160；2、平台移动行程：X×Y＝125×100；3、夹具和工件总重： 400N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：2m/min; 切削：0.8m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向200N；Y向300N；Z向400N上面联系。
第二组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：250×200；2、平台移动行程：X×Y＝160×125；3、夹具和工件总重： 500N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：1.5m/min; 切削：0.7m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式 0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向300N；Y向400N；Z向500N第三组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：320×250；2、平台移动行程：X×Y＝200×160；3、夹具和工件总重： 600N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：1.2m/min; 切削：0.6m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向400N；Y向500N；Z向600N第四组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：400×320；2、平台移动行程：X×Y＝250×200；3、夹具和工件总重： 800N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：1.2m/min; 切削：0.6m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向500N；Y向600N；Z向700N第五组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：500×400；2、平台移动行程：X×Y＝400×320；3、夹具和工件总重： 1000N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：1m/min; 切削：0.6m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向600N；Y向700N；Z向800N第六组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸： 600×500；2、平台移动行程：X×Y＝500×400；3、夹具和工件总重： 1200N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：1m/min; 切削：0.6m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向800N；Y向1000N；Z向1200N第七组通用两维运动平台设计1、运动平台面尺寸：1000×800；2、平台移动行程：X×Y＝800×600；3、夹具和工件总重： 1500N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：2m/min; 切削：0.8m/min；交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向1000N；Y向1200N；Z向1500N第八组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计1、主轴箱垂直提升行程：250；2、主轴箱尺寸：长×宽×高＝300×200×180；3、主轴箱总重： 650N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.8m/min; 切削：0.3m/min；交流伺服电机运行方式：空载：10m/min;切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向300N；Y向500N；Z向800N第九组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计1、主轴箱垂直提升行程：400；2、主轴箱尺寸：长×宽×高＝400×300×200；3、主轴箱总重： 800N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.6m/min; 切削：0.2m/min；交流伺服电机运行方式：空载：8m/min;切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式 0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向400N；Y向600N；Z向1000N第十组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计1、主轴箱垂直提升行程：500；2、主轴箱尺寸：长×宽×高＝500×400×250；3、主轴箱总重： 1000N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.6m/min；切削：0.2m/min；交流伺服电机运行方式：空载：8m/min；切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式：0.01mm/step；半闭环模式：0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式：±0.10mm；半闭环模式：±0.01mm；7、切削负载：X向500N；Y向800N；Z向1200N第十一组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计1、工作台升降行程：200；2、工作台尺寸：长×宽＝400×200； `3、工作台总重： 600N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.6m/min; 切削：0.1m/min；交流伺服电机运行方式：空载：9m/min;切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式 0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向400N；Y向600N；Z向1000N第十二组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计1、工作台升降行程：250；2、工作台尺寸：长×宽＝500×320； `3、工作台总重： 800N；4、最高运行速度：步进电机运行方式：空载：0.5m/min; 切削：0.1m/min；交流伺服电机运行方式：空载：8m/min;切削：2m/min；5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step；半闭环模式0.005mm/step；6、系统定位精度：开环模式±0.10mm；半闭环模式±0.01mm；7、切削负载：X向600N；Y向800N；Z向1200N第十二组小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计（1）工作台升降行程：320mm；（2）工作台尺寸：长⨯宽=600mm⨯320mm；（3）工作台总重：1000N；（4）最高运行速度：步进电动机运行方式：空载：0.5 m/min ；切削：0.1 m/min ；交流伺服电机运行方式：空载：8 m/min ；切削：2 m/min ；（5）系统分辨率：开环模式0.01 mm/step ；半闭环模式0.005 mm/step ；（6）系统定位精度：开环模式±0.10 mm ；半闭环模式±0.01mm ；（7）切削负载：X向800N； Y向1000N； Z向1500N；。
X-Y二维工作台设计
第一章总体设计 (3)1.1 CNC工作台的组成、结构、特点 (3)1.1.1 CNC工作平台的主要组成 (3)1.1.2 CNC工作平台的结构 (3)1.1.3 CNC工作台的特性 (4)1.2合理拟定并选择传动方案 (4)1.2.1 按丝杠与螺母的相对运动分 (4)1.2.2 按摩擦性质不同分类 (5)1.3确定CNC工作台的结构和零部件的类型 (5)1.3.1确定CNC二维工作平台的结构类型 (5)1.4确定导轨类型 (5)1.4.1普通滑动导轨 (6)1.5 选择轴承类型及支撑方式 (7)1.5.1 轴承类型选择 (7)1.5.2 支承方式 (8)1.6 初选联轴器 (8)1.7 初步确定机体结构 (9)1.8 伺服系统 (9)1.8.1 开环伺服系统 (9)1.8.2 闭环伺服系统 (9)1.9 选择控制电机 (9)第二章螺旋传动结构及其零件设计 (12)2.1 螺旋传动结构概述 (12)2.2滚动丝杠及螺母设计 (12)2.2.1螺纹滚道型面 (13)2.2.2滚珠返回的循环方式 (14)2.2.3轴向间隙和预紧的调整方法 (15)2.2.4滚珠丝杠副主要尺寸的确定 (16)2.2.5 X和Y方向丝杠的具体设计 (17)第三章装配图设计第一阶段 (24)3.1导轨的设计 (24)3.1.1、滑动导轨设计 (24)3.1.2、滑动导轨的材料及热处理 (24)3.1.3、导轨刚度校核 (25)3.2 确定丝杠轴承的型号、尺寸、润滑方式并校核 (25)3.2.1丝杠轴承的具体选择 (26)3.2.2确定轴承的尺寸 (26)3.2.3对滚动轴承进行校核 (26)3.2.4选择轴承润滑方式 (29)3.3 丝杠、螺母与工作台滑板的联接设计 (29)3.3.1、丝杠与螺母的主要参数 (29)3.3.2、螺母与工作台滑板的联接设计 (30)3.3.3、确定滚珠丝杠的全部几何尺寸 (31)第四章装配图设计第二阶段 (31)第一章总体设计总体设计非常重要，是对一部机器的总体布局和全局的安排。
箱体内检测装置二维运动平台设计
１ 检测装置总体方案
在用 高低 温 箱 做 例行 试 验 的过 程 中 ，需 要 检 测 显 示屏 的很 多 光 学 参 数 ，但 受 光 学 特 性 的 限 制 ，显示 屏
的很多数据无法通过数据线传 出，把检测仪器放 置高 低温箱内也不可取 。为了解决在密闭 的高低温箱内正 确 检测 显示屏 的数 据 难 题 ，我 们 设 计 了如 图 １所 示 的 检测 装 置 。
４ 结 论
设 计 的二 维运 动平 台能 够 放 置 在 高 低 温 箱 内 ，并
能根 据程 序准 确控 制其 方 向和 ｙ方 向 的运 动 距 离 和 精度 ，经 实 际检 验 ，本 平 台 的设 计 完 全 符合 总体 方 案 的需 要 ，解决 了在 密 闭环 境 和 高 低 温 环 境 下检 测 显 示 屏 遇到 的测量 准确 度与环 境 限制 的问题 。
难题 ，利用现有资源，以一个循序渐进的投资方式建立 起综合 管理平 台 ，而且这种 平 台应能 提供极 佳 的可伸 缩
性 ，以满足 新 的不 断 变 化 的应 用 需 求 。 因此 ，在 构 架 应 用 系统时必 须选 择合 理 的构 架模 型 ，如 建 立 ＪＥ ２ Ｅ体 系结构 ，可 满足 综 合 管 理 平 台应 用 系统 构 架 模 型 的 需
的允 许误差 必须 符合要 求 Ｐ≤００２ ｍ，这样 才 能保 ．０５ｍ 证滚 动 阻力 和 寿命 不会 受 到影 响 。
２ ）在本 系统 中 ，要 保证 滑块 的正 常运 动 ，两平 行
术 指标 如表 １ 所示 。
表 １ 技 术 指标
导轨 安装平 面 间水平度 允许 误差 Ｓ ≤Ｏ ０ １６ｍｍ。 ．０ １
广
Ｉ
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题目：通用二维运动平台设计学生姓名：X X X学院：机械学院班级：机制08-5班指导教师：XXXX201X 年 1 月 4 日摘要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。
本次大四的课程设计，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Abstract：X-Y NC worktable is the integration of mechanical and electrical equipment parts,such as CNC machining system, verticalfeed,three-dimensional warehouse stacker plane moving system,graphic plotter plotting system, although the structure and function of each are not identical,but the basic principles are the same.Mechanical and electrical integration system is the mechanical systems and microelectronics systems combine to form an organic whole.This article through to the X-Y table along with X,Y to move to the workbench mechanical system,control system and the design of the interface circuit,elaborated the mechanical and electrical integration system design on specialized teaching significance and key technology.The big four of the curriculum design,the main design and research XY table and electrica schematic diagram . Determination of XY table drive system,and chose the screw drive,check of the spiral transmission rigidity,stability and lifetime parameters;and the design of the guide,according to its purpose and use requirements, select the linear rolling guideway, determine its types,torque,moment of inertia.The control system includes the system power allocation,CPU circuit,RAM,ROM, keyboard and display,I/O channel interface, communication interface etc..We use the 8031 main controller,6264 pieces of data memory,2764 pieces of external program memory,an address latch,74LS373 74LS138 chip select address decoder and a 8155,8255 programmable I/O extension MCS-51 microcontroller design the hardware circuit diagram.Keywords: ball screws; linear rolling guideway; stepping motor; table; MCS-51 single chip microcomputer目录第一章总体设计方案 (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)第二章机床进给驱动系统机械部分设计计算 (3)2.1要求 (3)2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (3)2.2.1 X向进给丝杠 (3)2.2.2 Y向进给丝杠 (5)2.2.3滚珠丝杠副的几何参数 (10)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 转动惯量的计算 (12)2.4.2 电机的力矩的计算. (13)2.4.3 初选步进电动机 (15)2.4.4 步进电机的性能校核 (16)2.5联轴器选择 (17)第三章微机数控系统硬件电路设计 (18)3.1 计算机系统 (18)3.2 单片微机数控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 (19)3.3 各类芯片简介 (20)3.3.1 8031芯片简介 (20)3.3.2 373芯片简介 (20)3.3.3 6264芯片简介 (20)3.3.4 2764芯片简介 (21)3.3.5 8155芯片简介 (21)3.3.6 8255芯片简介 (21)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 (22)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 8155通用可编程接口芯片 (23)3.5.2 8255可编程接口芯片 (24)3.5.3 键盘显示接口电路 (24)3.6 8031的时钟电路 (25)3.7 复位电路 (26)3.8 越界报警电路 (26)3.9 掉电保护电路 (26)3.10 控制系统的功能 (26)3.11 控制系统的工作原理 (27)参考资料 (28)第一章总体设计方案1.1系统运动方式的确定与驱动系统的选择运动方式可分为点位控制系统、点位/点线系统和连续控制系统。
为满足二维运动平台实现X-Y两坐标联动,运动定位,暂停,急停等功能,故选择连续控制系统。
驱动系统有开环、闭环和半闭环。
考虑到工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，故采用半闭环控制系统，利用步进电机进行驱动。
1.2机械传动方式为了实现设计要求的分辨率，采用步进电机转动丝杠。
为了保证一定的传动精度和传动平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。
同时，为了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计算机系统选择根据设计要求，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、8155、8255等I/O扩展，基于DSP 的运动控制芯片及微处理器技术。
控制系统由微机部分、键盘及显示器、I/O接口及光电隔离电路。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。
1.4总体方案的确定图1—1 X—Y数控工作台总体方案设计第二章 机床进给驱动系统机械部分设计计算2.1要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等）技术参数1、运动平台面尺寸： 600×500；2、平台移动行程：X ×Y ＝500×400；3、夹具和工件总重： 1200N ；4、最高运行速度：步进电机运行方式： 空载：1m/min; 切削：0.6m/min ； 交流伺服电机运行方式：空载：15m/min;切削：6m/min ； 5、系统分辨率：开环模式0.01mm/step ；半闭环模式 0.005mm/step ； 6、系统定位精度：开环模式±0.10mm ；半闭环模式 ±0.01mm ； 7、切削负载：X 向800N ；Y 向1000N ；Z 向1200N2.2 滚珠丝杠螺母副的计算与选型2.2.1 X 向进给丝杠（1）、计算进给牵引力作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力在导轨上的摩擦力。
因而其数值的大小与导轨的型式有关，由于在设计中采用的是加有导轨块的滚动导轨，所以选择的计算公式为选矩形导轨的计算公式。
计算公式为：式中 X F 、y F 、Z F 、---切削分力（N ）；800N,1000N,1200N.G ---移动部件上的重量（N ）；G=1200Nμ ---导轨上的摩擦因数，随导轨型式而不同；μ=0.15 K ---考虑颠覆力矩影响系数；K=1.1)(G F F KF F Z y x m +++=μ() 1.18000.15(120010001200)5108801390m x y Z F KF F F G N μ=+++=⨯+++=+=（2）、计算最大动载荷Q F选用滚珠丝杠副的直径0d 时，必须保证在一定轴向载荷作用下，丝杠在回转100万转（106转）后，在它的滚道上不产生点蚀现象。
这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载Q F ，用下式计算选择： 3/10L f f F F H w m Q =601060Tn L ⨯⨯=1000L v n s=式中 0L ---寿命，以106转为一单位 H f ---硬度系数，取H f =1w f ---为运转系数；有一般运转时 w f =1.2-1.5 取1.3 n ---丝杠转速，()min /r ，用下式计算s v ---为最大切削力条件下的进给速度()min /m ， h P ---丝杠导程，()mm ；T ---为使用寿命，()h ，对于数控机床取h T 15000=；初选导程h P =4mm ，由任务书可知最大切削力下的速度0.6/min v m =，则0.6/min s v m =,代入公式可计算得 hs P v n 1000==10000.65⨯=150min /r0666060150150001351010n T L ⨯⨯⨯⨯===3/10L f f F F H w m Q ==1116.8⨯1.4⨯1⨯（3）、滚珠丝杠螺母副的选型应使其额定动载荷a Q C F ≥表2-1 GD 系列滚珠丝杠副尺寸参数（4）、传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率η：()ϕλλη+=tg tg式中 γ---丝杠螺旋升角；ϕ---摩擦角，滚珠丝杠的滚动摩擦系数004.0~003.0=f ，其摩擦角约等于'10。