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立式銑床X-Y工作臺機電系統設計.doc

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更新時間：2015-05-20
發布人： 15099147306

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摘要

兩軸數控工作臺機電系統設計是一個開環控制系統,其結構簡單，實現方便而且能夠保證一定的精度，降低成本,是微機控制技術的最簡單的應用。開環控制能充分的利用微機的軟件、硬件功能以實現對機床的控制，使機床的加工范圍擴大, 進一步提高機床的精度和可靠性。本文機械部分采用步進電動機通過齒輪減速器帶動滾珠絲杠拖動工作臺在直線滾動導軌副上運動，其中，步進電動機選用110BYG22602型號。工作臺控制部分以AT89C51單片機為核心，作為主控器；利用8155H芯片實現與鍵盤/顯示器的連接；選擇步進電機配套驅動器BD28Nc 驅動步進電動機實現加、減速、急停等操作，從而實現對工作臺的控制。

關鍵詞：X-Y工作臺；步進電動機;單片機;8155H芯片

目錄
摘要 III
ABSTRACT IV
1 緒論 3
1.1前言 3
1.2機電一體化系統綜述 3
1.2.1機電一體化系統的基本構成 3
1.2.2機電一體化系統的核心技術 5
1.2.3機電一體化的發展趨勢 5
2 總體方案設計 7
2.1確定主要參數 7
2.2機械傳動部件的選擇 7
2.2.1導軌副的選用 7
2.2.2絲杠螺母副的選用 8
2.2.3減速裝置的選用 8
2.2.4伺服電動機的選用 8
2.2.5控制系統的選用 8
2.3控制系統的設計 8
2.4系統總體框圖 9
3 機械設計部分 10
3.1工作臺的外形尺寸及重量初步估算 10
3.2鉆削力和銑削力的計算 11
3.2.1鉆削力（軸向）的計算 11
3.2.2銑削力的計算 11
3.3滾動導軌的選用(X,Y方向) 12
3.3.1導軌工作負載計算 12
3.3.2塊承受工作載荷的計算 13
3.3.3距離額定壽命L的計算 13
3.4滾珠絲杠的計算和選擇 14
3.4.1最大工作載荷Fm的計算 14
3.4.2最大動工作載荷FQ的計算 14
3.5型號的選擇與校核 15
3.5.1規格型號的初選 15
3.5.2傳動效率η的計算 15
3.5.3剛度的驗算 16
3.5.4壓桿穩定性校核 16
3.6步進電動機減速箱的選用 17
3.7步進電動機的計算與選型 17
3.7.1計算加在步進電動機轉軸上的總轉動慣量Jeq 17
3.7.2計算加在步進電動機轉軸上的等效負載轉矩Teq 18
3.7.3步進電動機最大靜轉矩的選定 20
3.7.4步進電動機的性能校核 20
4 MATLAB仿真分析 23
4.1 縱向進給伺服系統MATLAB仿真分析 23
5 控制系統硬件設計 27
5.1主控制器CPU的選擇 27
5.2可編程RAM/IO芯片8155H 29
5.3鍵盤與顯示電路設計 29
5.4I/O口的分配 30
5.5驅動系統設計 31
5.6傳感器和控制面板設計 32
致謝 33
參考資料 34
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