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单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台.doc
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2022-11-28
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单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台.doc
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目录
第一章 课程设计的目的、意义及要求
第一节 课程设计的目的、意义 ����������
第二节 课程设计的要求 �������������
第二章 课程设计的内容
第一节 课程设计的内容 �������������
第二节 课程设计的内容 �������������
第三章 数控系统总体方案确实定
第四章 机械局部设计
第一节 确定系统脉冲当量
第二节 工作台外形尺寸及重量初步估算
第三节 滚动导轨副的计算、选择
第四节 滚珠丝杠计算、选择
第五节 齿轮计算、设计
第六节 步进电机惯性负载的计算 ���������
第七节 步进电机的计算选择
第五章机床数控系统硬件电路设计
第一节 设计内容
第二节 设计步骤
第三节 机床数控系统硬件电路设计
第六章系统控制软件设计
第七章 课程设计小结
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参考文献
第一章 课程设计的目的、意义及要求
第一节 课程设计的目的,意义
1.
第二节 课程设计的要求:
1.
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第二章 课程设计的内容
第一节 课程设计题目:单片机控制步进电机驱动的多用 XY 工作台。
条件:定位精度:±0.01mm,滚珠丝杠及导轨使用寿命:T=15000h,中等冲击
工 作 台 的 有 效 行 程 为
400Lx mm=
400
Y
L mm=
快 速 进 给 速 度
max
2000 / min
x
v mm=
max
2000 / min
y
v mm=
和工作载荷
2000
Z
F N=
。
第二节 课程设计的内容
1.数控装置总体方案确实定
(1)数控装置设计参数确实定;
(2)方案的分析,比拟,论证。
2.机械局部的设计
(1)确定脉冲当量;
(2)机械部件的总体尺寸及重量的初步估算;
(3)传动元件及导向元件的设计,计算和选用;
(4)确定伺服电机;
(5)绘制机械构造装配图;
(6)系统等效惯量计算;
(7)系统精度分析。
3.数控系统的设计
(1).微机及扩展芯片的选用及控制系统框图的设计;
(2).I/O 接口电路及伺服控制电路的设计和选用;
(3).系统控制软件的设计
4.编写课程设计说明书
(1).说明书是课程设计的总结性技术文件,应表达整个设计的内容,包括总体方案确实
定,系统框图的分析,机械传动设计计算,电气局部的设计说明,选用元器件参数
.
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的说明,软件设计及其说明;
(2).说明书不少于 8000 字。
5.图纸
(1).机械构造装配图。要求视图根本完整,符合标准。其中至少要有一个坐标轴的完整
剖视图;
第三章 数控系统总体方案确实定
数控系统总体方案设计的内容包括:系统运动方式确实定,执行机构及传动方案确实
定,伺服电机类型及调速方案确定,计算机控制系统的选择。进展方案的分析、比拟和论
证。
1. 系统运动方式确实定
该系统要求工作台沿各坐标轴的运动有准确的运动关系因此采用连续控制方式。
2. 伺服系统的选择
开环伺服系统在负载不大时多采用功率步进电机作为伺服电机.开环控制系统由于没有检
.
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测反响部件,因而不能纠正系统的传动误差。但开环系统构造简单,调整维修容易,在速
度和精度要求不太高的场合得到广泛应用。
.考虑到运动精度要求不高,为简化构造,降低本钱,宜采用步进电机开环伺服系统驱动。
3. 计算机系统的选择
采用 MCS-51 系列中的 8031 单片机扩展控制系统。MCS-51 单片机的主要特点是集成
度高,可靠性好,功能强,速度快,性价比高。控制系统由微机局部、键盘及显示器、I/O
接口及光电隔离电路、步进功率放大电路等组成。系统的工作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和工作状态等信息。
4. X—Y 工作台的传动方式
为保证一定的传动精度和平稳性以及构造的紧凑,采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高
传动刚度和消除间隙,采用有预加载荷的构造。
由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大,应选用滚动直线导轨副,从而减小工作
台的摩擦系数,提高运动平稳性。
考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取,为到达分辨率的要求,以及考虑步进电
机负载匹配,采用齿轮减速传动。系统总体框图如下:
计
算
机
光
电
隔
离
功
率
放
大
步进
电机
X 向工作台
光
电
隔
离
功
率
放
大
步进
电机
Y 向工作台
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