X-Y双坐标数控工作台设计
数控车床XY轴工作台和控制系统设计
学科门类：单位代码：毕业设计说明书（论文）数控车床XY轴工作台和控制系统设计学生姓名所学专业班级学号指导教师XXXXXXXXX系二○**年X X月摘要 (1)前言 (2)一、毕业设计的目的、意义 (4)二、毕业设计的内容 (4)（一）毕业设计题目：单片机控制步进电机驱动的多用XY工作台。
(4)三、数控系统总体方案的确定 (4)（一）系统运动方式的确定 (4)（二）伺服系统的选择 (4)（三）计算机系统的选择 (5)（四）X—Y工作台的传动方式 (5)四、机械部分设计 (5)（一）确定系统脉冲当量 (5)（二）工作台外形尺寸及重量初步估算 (6)（三）滚动导轨副的计算、选择 (7)（四）滚珠丝杠计算、选择 (8)（五）齿轮计算、设计 (11)（六）步进电机惯性负载的计算 (12)（七）步进电机的选用 (13)五、数控系统硬件电路设计 (15)（一）数控系统的硬件电路由以下几部分组成： (15)（二）主控制器ＣＰＵ的选择 (15)（三）存储器扩展电路设计 (15)（四）步进电机驱动电路设计 (16)（五）其它辅助电路设计 (17)六、系统控制软件的设计 (18)（一）系统控制软件的主要内容 (18)（二）系统控制功能分析 (18)（三）系统管理程序控制 (19)（四）自动加工程序设计 (19)结束语 (20)参考资料 (21)我设计的是车床XY轴工作台和控制系统，采用单片机控制步进电动机驱动工作台。
首先确定设计的总体方案，然后对车床的机械部分进行设计，其中包括工作台、滚动导轨、滚珠丝杠、步进电动机的设计和选用，最后对数控系统硬件和软件设计。
新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。
关键词：数控车床 XY工作台控制系统一、当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
X-Y数控工作台设计说明书(最终版)
高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。
（3）减速装置的选用
选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件
折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，本设计决定采用无间
2.2控制系统的设计.................................................................3
2.3绘制系统组成框图...............................................................3
2.4绘制机械传动系统简图...........................................................3
3、机械传动部件的计算与选型...........................................................4
3.1脉冲当量的确定.................................................................4
伺服系统实现位置伺服控制有开环、闭环、半闭环3种控制方式。开环控制的伺服系统存在着控制
精度不能达到较高水平的基本问题，但是步进电机具有角位移与输入脉冲的严格对应关系，使步距误差
不会积累；转速和输入脉冲频率严格的对应关系，而且在负载能力范围内不受电流、电压、负载大小、
环境条件的波动而变化的特点。并且步进电机控制的开环系统由于不存在位置检测与反馈控制的问题，
数控机床工作台设计
目录摘要 (Ⅰ)1绪论 (1)1.1我国数控车床的发展和产业化的现状及当今世界数控车床的发展的趋势 (1)1.2 C616数控步进改造设计的目的及意义 (2)2总体方案设计 (5)2.1设计任务 (5)3机械部分设计 (7)3.1进给系统的设计计算 (7)3.2钻削力的计算 (9)3.3铣削力的计算 (11)3.4滚动导轨的选用 (13)3.5滚珠丝杆的计算和选用 (14)3.6滚珠丝杠支座设计与计算 (16)3.7确定齿轮传动比 (18)3.8确定齿轮模数及有关尺寸 (22)3.9步进电机惯性负载的计算 (25)4 系统硬件设计 (26)4.1确定硬件电路的总体方案 (27)4.2机床数控系统硬件电路设计 (29)4系统软件设计 (31)5.1系统控制功能分析 (31)5.2系统管理程序控制 (32)5.3自动加工程序设计 (29)5.4步进电机控制子程序设计 (30)5.5编语言程序设计 (30)5.6直线插补程序设计 (32)5.7圆弧插补程序 (32)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)摘要X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统，其结构简单。
实现方便而且能够保证一定的精度。
降低成本，是微机控制技术的最简单的应用。
它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。
X-Y 数控工作台机电系统设计是利用8031单片机，及2764, 6264存储器及8155芯片等硬件组成，在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。
其基本思想是通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工，每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转，同时通8155将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀，电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
X-Y双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1。
课程设计目的 (1)2。
课程设计任务 (1)2.1设计题目： (1)2。
2技术数据 (1)2。
3技术要求 (1)3。
总体结构设计 (1)3.1滚珠丝杠设计 (2)3.2滚珠丝杠副的选取 (3)3。
3稳定性运算 (4)3。
4压杆稳定性计算 (5)4.滚动导轨 (6)4。
1计算行程长度寿命 Ts (6)4。
2计算动载荷 (6)5。
步进电机的选择 (8)5.1步距角的确定 (9)5.2步进电机转矩校核 (10)5.3频率校核 (12)6.总结 (12)7。
参考文献 (13)1。
课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力,在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础.2.课程设计任务2。
1设计题目：X—Y双坐标联动数控工作台设计2。
2技术数据工作台长×宽（mm)：450×310工作台重量(N)：3300行程（mm）：ΔX=60－100；ΔY=50－100脉冲当量:0。
05-0。
08mm/p2。
3技术要求(1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构（2)滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构,其单向驱动系统结构简图如图所示:实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成.其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动，其上固定Y向导轨,上拖板与工作台固联,在Y向导轨上移动。
X、Y导轨方向互相垂直。
3。
1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。
立式数控铣床X-Y工作台
机电一体化课程设计立式数控铣床X-Y数控工作台机电系统设计姓名：***学号： **********班级：10机电<2>班学院：中国计量学院机电工程学院指导老师：张远辉、徐立军目录前言................................................................................................ 错误!未定义书签。
一、设计任务 (2)1.1课程设计时间 (2)1.2课程设计题目 (2)1.3课程设计任务 (2)1.4课程设计内容 (2)1.5课程设计要求 (2)二、总体方案的确定 (3)2.1机械传动部件的选择 (3)2.2控制系统的设计 (4)三、机械传动部件的计算与选型 (4)3.1导轨上移动部件的重量估计 (4)3.2铣削力的计算 (5)3.3导轨副计算和选型 (6)3.4滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (7)3.5步进电机减速箱的选用 (9)3.6步进电机的计算与选型 (9)3.7编码器（反馈电路）选型 (13)四、工作台机械装配图的绘制 (14)4.1可参考课本图6-23 XY数控工作台装配图 (14)五、工作台控制系统的设计 (14)5.1电源电路 (14)5.2存储器扩展电路 (15)5.3键盘电路 (17)5.4显示电路 (18)5.5传感器电路 (19)六、步进电机驱动电路设计 (20)6.1驱动电路 (20)6.2光电隔离 (20)七、程序设计 (21)7.1功能 (21)7.2框图 (22)7.3代码 (23)八、总结 (24)参考文献 (24)答辩记录 (25)前言X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵-横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。
因此，选择X-Y数控工作台作为机电综合课程设计的内容，对于机电一体化专业的教学具有普遍意义。
【设计】数控机床课程设计XY数控工作台设计完整图纸
【关键字】设计课程设计任务书题目：数控工作台设计时间：2012年11月19日－2012年12月29日，共六周要求：该工作台可安装在钻、铣床上用于钻孔或铣削加工。
设计参数如下：X方向的脉冲当量为：0.01㎜/step；最大钻孔直径15㎜，铣刀直径的d=32mm;齿数为4；加工材料为碳钢；工作台行程范围是：400㎜X320㎜,；最大快速移动速度为：3m/min,具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成图一张（A3）2、机械部分设计计算，选择适当的元器件；3、画出X-Y工作台外形图和X向机械部分装配图一张(A0)4、设计控制系统硬件电路,画出控制系统硬件电路图一张（A1）5、编写设计说明书1分，（不少于8000）班级：学生：指导老师：2012年11月目录1前言 (4)2、课程设计的目的、意义及要求 (5)3课程设计的内容.....................................................................、7 4数控系统总体方案的确定 (8)5机械部分的设计 (9)6滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (10)7导轨的选型和计算 (12)8 驱动电机的选用 (13)9 数控系统的设计 (16)10 心得体会 (24)11 参考书籍 (26)设计目的数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。
它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
数控机床X-Y平台伺服系统设计
数控机床X-Y平台伺服系统设计摘要X-Y 工作平台是实现平面 X、Y 坐标运动的典型关键部件，广泛用于机械制造和加工过程中，对其伺服的控制研究，不仅要考虑几何学和运动学问题，更要考虑机械结构的动力学特性，而伺服系统中的摩擦也是不可避免要考虑的因素。
围绕工作台伺服系统展开的建模与仿真研究，对于提高工作台伺服系统的动、静态特性及跟踪精度，具有重要的意义。
本文以 X-Y 平台的伺服系统为基础，针对 X-Y 平台伺服系统采用三环调节控制的特点，对位置环、速度环、电流环进行了三环整定计算，建立了机械部分的数学模型，整定与辨识了电气参数与机械参数，建立了伺服系统中各个环节的传递函数，进而推导出了整个系统的传递函数。
在Simulink 中分别建立了不考虑摩擦力和考虑摩擦力的伺服系统的仿真模型，采用单因素分析法分析了速度环增益、电流环增益和阻尼系数对伺服速度的影响。
初步建立了 X-Y平台伺服的仿真系统。
关键词 X-Y平台；伺服系统；仿真；Double Loop DC PWM Drive system Design AndSimulationAbstractMany production machinery in a certain range of requirements on speed, and the smooth adjustment with good steady, request dynamic performance. And dc speed control system speed range, static, good stability and rate of small good performance, in high-performance dragging technology areas, a quite long period of almost all adopts dc electric drive system. Double closed loop dc speed control system is dc speed control system development, most mature is widely applied power transmission system.Because the system structure is more complex, controller adjustable parameter is more, so the whole system design and calibration is more difficult, need to have a fully functional, analysis the simulation design platform convenience. The traditional design simulation platform is mainly VC and Delphi and other senior language environment, need to do a lot of underlying code work, very inconvenient, the efficiency is not high, the simulation results don't intuitive. Since the Matlab Simulink after the launch of dynamic system simulation became very easy. Because of its contain abundant dedicated to control engineering and system analysis function, has the formidable mathematics calculation function, and provide convenience function, as long as the graphics in Simulink draw system in dynamic structure model, write extremely simple program of the system simulation can be extremely high, environment friendly, efficiency, thus to the design of the system and correction great convenience. This subject mainly in Simulink environment dc speed control system of double loop simulation design, the concrete content for current regulator and speed regulator calibration design; On current loop and speed loop for time domain and frequency domain analysis; On the speed regulation systemperturbation resistance with sex and analyzed.Keywords direct current speed; Double closed loop speed regulation system; stablestate目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 X-Y 平台简介 (1)1.3系统实现所需要的支撑软件 (1)1.4本文研究主要内容 (2)第2章双闭环直流调速系统的工作原理 (3)2.1 双闭环直流调速系统的介绍 (3)2.2 双闭环直流调速系统的组成 (3)2.3双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性 (4)2.4双闭环直流调速系统的数学模型 (6)2.5双闭环直流调速系统的启动过程分析 (6)2.6双闭环直流调速系统的动态性能分析 (8)2.7双闭环直流调速系统的动态性能指标 (10)2.8双闭环直流调速系统的频域分析 (12)2.9双闭环直流调速系统的两个调节器的作用 (13)2.10 本章小结 (13)第3章调速系统的设计 (14)3.1 PWM的调速原理 (14)3.2 系统硬件电路设计 (14)3.3 电源电路的设计 (15)3.4 键盘显示电路的设计 (15)3.5 运动控制电路设计 (16)3.6 位置处理芯片LM629性能特点及资源简介 (16)3.7 单片机80C51对LM629的控制 (18)3.8 隔离保护电路 (19)3.9 电机驱动模块 (20)3.10 过电流保护 (21)3.11 反馈单元 (21)3.12 位置反馈 (21)3.13 速度反馈 (22)3.14 控制电路软件设计 (22)第4章Simulink环境中的系统仿真结果及分析 (24)4.1 电流环的MATLAB计算及仿真 (25)4.1.1电流环校正前后给定阶跃响应的计算及仿真 (25)4.1.2绘制单位阶跃扰动响应曲线并计算其性能指标 (26)4.1.3单位冲激信号扰动的响应曲线 (27)4.1.4电流环频域分析的MATLAB计算及仿真 (28)4.2转速环的MATLAB计算及仿真 (29)4.2.1转速环频域分析的MATLAB计算及仿真 (29)4.2.2绘制单位阶跃信号扰动响应曲线并计算其性能指标 (30)4.2.3单位冲激信号扰动的响应曲线 (31)4.2.4转速环频域分析的MATLAB计算及仿真 (32)4.3本章小结 (33)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录A (37)附录B (53)第1章绪论1.1课题背景随着现代信息技术的发展，以提高产品加工的生产效率为主的高度自动化和以提高产品的质量为主的精密化成为现代机械加工技术发展的两个主要方向。
数控X-Y工作台设计精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版机电一体化课程设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：11级机械2班姓名：xxq学号指导老师：日期：2014年6月30日X-Y 数控工作台机电系统设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求：1、每6人一组数据，要求独立完成。
2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1）3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm ；2. 立铣刀齿数Z=2;3. 最大铣削宽度e a =10mm;4. 最大背吃刀量p a =8mm;5. 加工材料为碳钢。
6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台导轨长度为900mm ;9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；目录1.引言： (5)2.设计任务 (5)3.总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.1.4伺服电动机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (4)3.3 绘制总体方案图 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (7)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (7)4.2 铣削力的计算 (7)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷m ax4.3.2 距离额定寿命L的计算4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)4.4.1 最大工作载荷Fm的计算4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (10)4.6 步进电动机的计算与选型 (8)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (12)6. 绘制进给传动系统示意图 (12)7．工作台控制系统的设计 (12)8．步进电动机的驱动电源选用 (14)9.致谢 (15)参考文献 (15)1.引言：现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
XY数控工作台设计说明书范文[1]
![XY数控工作台设计说明书范文[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/9f11978a31b765ce050814f6.png)
适用标准文案1、整体方案设计设计任务课程设计任务：设计两轴联动的数控 X-Y 运动平台，达成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，依据实验条件进行调试，达成整个开发系统。
主要参数见下表：系列型号行程台面尺寸底座外形尺寸最大负载XY最大重复定定位X Y C B H C1B1H1长度重量挪动速位精度L N度HXY-4025400250240254156505001847785001M/分±整体方案确立方案确立思想方案一：机械部分传动：滚珠丝杠螺母副支撑：双推 - 双推式滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：步进电动机长处：采纳滚珠丝杠螺母副，可实现旋转运动与直线运动互相变换，在拥有螺旋槽的丝杠螺母中装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。
长处是摩擦系数小，传动效率高，敏捷度高，传动安稳，不易产生滑行，传动精度和定位精度高；磨损小，使用寿命长，精度保持性好。
双推式支撑实现高精度传动，采纳单片机控制步进电动机，响应迅速而正确。
弊端：滚珠丝杠螺母副的不足在于制造工艺复杂，成本高，不可以自锁，故需附带制动装置。
开环控制精度比较低。
方案二：机械部分传动：同步带传动支撑：滑动导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：开环控制伺服电机：直流无刷电机长处：适用标准文案同步带传动无相对滑动，传动比正确，传动精度高，齿形带的强度高，厚度小、重量轻，故可用于高速传动；传动比恒定，同步带无需特别涨紧，因此作用于轴和轴承等上的载荷小，传动效率高。
单片机控制直流无刷电机，空载电流小，效率高。
弊端：同步带工作时候有温度要求，安装精度要求较高，中心间距要求较高，有时需要张紧，安装麻烦。
无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价钱高。
采纳开环精度较低。
方案三：机械部分传动：齿轮齿条支撑：直线导轨控制部分控制器件：单片机控制方式：闭环控制伺服电机：直流无刷电机长处：齿轮齿条传动功率大，精度高，稳固性好，响应速度快。
工作台说明书
长春工业大学机械制造装备设计课程设计说明书课程设计名称《机械制造装备设计》课程设计专业机械制造及其自动化班级 110101班学生姓名指导教师孙宝玉年月日目录摘要 (2)1.X-Y双坐标联动数控工作台 (2)1.1课程设计的目的 (2)1.2设计相关数据 (2)1.3设计要求 (2)2工作台设计参数设计 (3)2.1 总体结构 (3)2.2滚珠丝杠设计 (3)2.2.1计算动载荷 (3)2.2.2计算临界转速n k (3)2.3滚珠动导轨设计 (4)2.3.1计算行程长度寿命T s (4)2.3.2计算动载荷 (4)3．步进电机的选择 (5)3.1步距角的选择确定 (5)3.2步进电机转速校核 (6)3.2.1空载起动时电机轴总的负载转距T q (6)3.2.2工作正常时电机轴总负载转矩T g (7)3.2.3 电机最大静转矩T (8)s4. 结语 (9)5.参考文献 (9)摘要本设计从下达任务起，经过现场调查和查阅文献资料入手，历经三周的时间完成。
在设计中，首先根据课程设计所要求的技术参数确定机床设计中所需要的参数，然后确定工作台结构，查资料，主要的计算包括摩擦齿轮的校核、轴的校核、轴承的校核、键的校核、主轴的校核计算等。
原动机与主轴箱的动力传递采用的是带传动装置。
最后根据资料和参考同类机床来设计，并绘制其装配图。
1X——Y双坐标联动数控工作台1.1课程设计的目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力，在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题的能力，为以后的毕业设计打下良好的基础。
1.2设计相关的数据工作台长×宽390×290工作台重量1800N工作台行程X=60~100mm Y=50~80mm脉冲当量变0.05~0.08mm/p1.3设计要求（1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋运动（2）滚珠丝杠支承方式；双推——简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速，要求消除齿轮传动间隙2工作台结构参数设计2.1总体结构数控工作台采用步进电机驱动的开环控制结构，其单向驱动系统结构实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨上移动，X、Y导轨方向互相垂直2.2滚珠丝杠设计2.2.1计算动载荷CjCj=L1/3×K F K H×F a(N)K F=1.4 K H=1.1K F K H分别由设计指导书表1.2查得，F由指导书表3丝杠材料造C r—WM N\n钢，滚道硬度为58~~62HRC使用寿命；T=15000h取丝杠转速；n=100r/min轴向工作载荷；F a=2800N则额定寿命；L=60Nt/106=90所以动载荷；C j=901/3×1.4×1.1×2800=19323.8N选取滚珠丝杠型号；4008—2.5（由设计指导书附录一）2.2.2计算临界转速n kn k=9910×f c2×d1/(μl)2由设计指导书表4查得；f c=3.93 μ=0.又知；4008—2.5型滚珠丝杠中径d2=40mm 滚珠直径d0=4.763∴螺纹滚道半径R=0.52d0=0.52×4.763=2.48偏心距；e=0.707（R-d0/2）=0.707(2.48-4.763/2)=0.07丝杠内径；d1=d2-2e+2R=40-2×0.07+2×2.48=35.18mm取丝杠工作长度；L x=150mm L y=100mm∴n k=9910×f c2d1/(μl)2可知；y向临界转速n k最大n kmax=9910×f c2d1/(μL y)2=(9910×3.932×35.18×10-3)/(2/3×2)2302884.55(r/min)>n max=10000r/min压杆稳定性计算；F k=π2EI a/(μl)2丝杠危险截面惯性矩；I a=πd14/64=π×0.035184/64=7.46×10-8可知X 向为危险截面 ∴应计算X 向压杆问题材料弹性模量；对于钢E=2.06×1011（P a ） ∴临界载荷；F kmin =π2EI a /(μl)2=(π2×2.06×1011×7.46×10-8)/(0.07×0.35)2=2.75×106(N)∴ 安全系数S=F k /F a = F kmin /F a =983.2>[S]2.5~~3.3 ∴丝杠绝对安全 不会失稳∴丝杠选取无误，即选取4008—2.5型滚珠丝杠2.3滚珠动导轨设计导轨是工作台的重要组成部分，由于滚动导轨具有定位精度高、低速无爬行、移动轻便等显著优点，故本工作台系统设计选用滚动导轨。
双轴数控回转工作台毕业设计
双轴数控回转工作台毕业设计Prepared on 22 November 2020三江学院本科生毕业设计（论文）题目双轴数控回转工作台设计高职院（系）机械制造及自动化专业学生姓名陶轶晟学号指导教师王志斌职称起讫日期目录摘要 (3)绪论 (4)第一章数控回转工作台数控回转的介绍1．1 数控回转工作台的原理 (6)1．2设计准则 (10)第二章双轴工作台的总体的方案2．1 样本的选择 (11)2．2 双轴的工作台方案拟定 (12)第三章双轴工作台的主要零件的设计3．1 底板 (14)3．2 定心轴 (14)3．3 轴承的选用 (15)3．4 为何回转台要用蜗轮副传动 (17)注意事项 (22)结论 (23)参考材料 (24)致谢 (25)摘要数控车床今后将向中高档发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架。
兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量奖大大增加。
但是数控回转工作台更有发展前途，它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。
本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计，不对以上部分运用AUTOCAD作图，最后是对数控工作台提出的一点建议。
关键词：数控回转工作台齿轮传动蜗杆传动间隙消除蜗轮加紧绪论毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化，综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
课程设计数控立式铣床XY工作台机电系统设计说明书
《机电一体化》课程设计数控立式铳床XY工作台机电系统设计院系:汽车学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机电一班组长:雷博文组员：金亮、黄明亮、夏佳、熊秀成指导教师：蒋强目录一、设计目的 (3)二、设计任务 (3)三．总体方案的确定 (4)1、机械传动部件的选择..................................... ••:•. (3)(1) 导轨副的选用 (4)(2) 伺服电动机的选用 (4)(3) 工作台的选用 (4)2、................................................................. 控制系统的设计.. (4)3、................................................................. 绘制总体方案图.. (5)四、.......................................... 直线伺服电机的计算与选型51、.............................................. 导轨上移动部件的重量42、...................................................... 铣削力的计算43、........................................................ 载荷的计算74、............................................................ 初选型号75、............................................ 直线伺服电机可用性验算8五、........................................... 直线滚动导轨副的计算与选型81、直线滚动导轨选择理由 (8)2、直线导轨额定寿命L 的计算和选型 (10)3、光栅尺的选择 (11)4、工作台的选型 (12)六、PLC选型 (13)七、....................................................... 伺服放大器选型18八、控制系统硬件电路设计 (20)结束语 (21)参考文献 (22)一、设计目的课程设计是一个很重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的：1) 通过本设计，使学生全面地，系统地了解和掌握数控机床得基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。
立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台--课程设计
攀枝花学院Panzhihua University课程设计（说明书）立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台院（系）：机械学院专业：机械设计制造及其自动化班级：二班学生姓名：学号:指导老师：职称：教授2016 年12月18 日攀枝花学院课程设计（说明书）课程设计任务书攀枝花学院本科学生课程设计任务书摘要X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。
模块化的X-Y 数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。
导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。
控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
载实1}通过该实验使同学们深刻了解所使用的可逆寄存器微分@SFTR指令和可逆寄存器SFTR指令的共同点都是具有控制数据左、右移动功能;而其不同处是应该注意到使用可逆寄存器SFTR指令时，要加前沿微分DIFU( 013)指令而可逆寄存器微分@SFTR是不需要的。
实验所用的电动机容量为0. 25kW，采用直接启矶3台电动机每台可逆顺序启动的时间间隔为2秋3台电动机首先正转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋3台电动机再反转顺序启动，启动结束转为正常运布录正常运行的时间定为10秒，停止时间定为5秋实验要求按照上述顺序反复运标实验所使用的PLC为OMRON- CPM2A-CDR- A型机关键词X-Y数控工作台，数控铣床AbstractCNC XY table are mean to each along X and Y to move to the table, electromechanical integration equipment, many basic components, such as vertical CNC lathe - lateral feed body,CNC milling and CNC drilling machine XY work Taiwan, laser processing equipment, workstations, electronic components surface mount equipment. Modular CNC XY table, usually by rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and the servo motor and other component parts. One servo motor to drive the ball screw actuator to do, the ball screw drive and work platform slide rail movement, complete table in the X, Y direction of the straight line movement. Guideways, ball screw pair and servo motors etc., shall be standardized by the specialized manufacturers, design can be selected only according to work load. Control system as needed, you can select a computer using a standard job control, you can design a dedicated computer control system.Keywords XY table ，CNC milling tools目录摘要 (I)Abstract (II)1 设计任务 (1)2 设计主要步骤 (2)2.1 确定设计总方案 (2)2.1.1 机械传动部件的选择 (2)2.2.2 控制系统的设计 (3)3 机械传动部件的计算与选型 (4)3.1工作台外形尺寸及重量初步估算 (4)3..2 计算切削力 (5)3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 (6)3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (6)4 步进电动机的计算与选型 (9)4.1步进电机的相关计算及校核 (9)4.1.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 (9)4.1.2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 (10)4.1.3最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩 (11)4.1.4步进电动机最大静转矩的选定 (11)4.1.5步进电动机的性能校核 (11)4.2步进电动机驱动电源的选用 (13)4.3确定联轴器的型号 (14)4.4增量式旋转编码器的选用 (14)5 电气原理图设计 (15)5.1典型数控工作台电气原理 (15)5.2单片机的选择 (15)5.3外部程序存储器的扩展 (16)5.4外部数据存储器的扩展 (16)5.5 I/O口扩展电路 (16)5.6 显示器接口设计 (16)5.7 键盘接口电路设计 (17)5.8 步进电机的接口电路设计 (17)6 工作台控制系统的设计 (18)6.1 进给控制原理框图 (18)6.2驱动系统 (18)6.3 步进电机驱动电路和工作原理 (18)6.4 驱动电路的时间常数 (19)6.5 电源电路的确定 (20)6.6 元器件的确定 (20)7 机械部分装配图的绘制 (22)总结 (23)参考文献 (24)1 设计任务题目：立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台设计任务：设计一种供立式铣床使用的X-Y两轴控制的数控平台，平台的主要参数如下：1 最大铣削宽度13mm2最大背吃刀量7mm3工作台进给最大移动速度V xf=V yf=550mm/min4工作台空载最大移动速度V x0=V y0=3500mm/min5加工范围300mmX330mm6工作台面尺寸280mmX320mm7定位精度取±0.012 设计主要步骤2.1 确定设计总方案2.1.1 机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的数控铣床X-Y工作台，是轻型立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。
机械毕业设计301X-Y数控工作台及其控制系统设计
学士学位毕业论文（设计）X-Y数控工作台机电系统设计学生姓名学号专业械设计制造及其自动化班级指导教师学部机电工程学部答辩日期X-Y数控工作台机电系统设计摘要X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单。
实现方便而且能够保证一定的精度。
降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。
它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。
X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。
其基本思想是:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。
该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。
中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。
X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。
由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。
本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用，本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后由董玉红老师审定，在此表示感谢。
本题目由方世龙完成，共分六章，第一章主要设计总体方案设计第二章主要设计了机械系统设计；第三章主要设计了控制系统硬件设计；第四章主要设计控制系统软件设计；第五章主要是本设计的附录。
基于PLC的X-Y工作台控制系统设计
序块 下载 到 ＰＬＣ中。
３ 上 位 机 监 控 功 能 的 实 现
图 ４为系 统组 态 画面 。上 位 机选 用北 京亚 控公 司 的 组 态 王 软件 ，打 开 组 态 王 工程 浏 览 器 ．双 击 左 边 部 分
Ｆｉｇ．２ ＰＬＣ ｐｒｏｇｒａｍ ０００脉 冲 ／Ｓ。ＳＴＥＰ７一 Ｍｉｃｒｏ／ＷＩＮ
２００ ｐｒｏｇｒａｍｍ ａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｏｇｅｔ ｈ ｅｒ ｗｉｔｈ ｔ ｈ ｅ ｐｏｓｉｔ ｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍ ｏｄｕｌｅ ｏｆ ｔ３／￣Ｏ—ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎａｌ ＸＹ ｔ ａｂｌｅ ｍｏｔ ｉｏｎ ｃｏｎｔ ｒｏｌ，ａ ｎ ｄ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔ ｈｅ
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ １＂ｎａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ｅａｓｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａ ｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇ ｈ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｃａ ｎ ｐｒｏ－
运动 到坐 标点 Ｂ，可 以将 两个 坐 标轴 方 向 的距离 分别 填
入一ＰＯＳ，Ｘ轴 方 向 的 速 度 为— 兰： ｖ，Ｙ轴 方 向 的速 、／ｘｚ＋ｙ
ｗｉｒｉｎｇ ｄ￣ ｒａｍ 络 表 和 位 控 指 令 ；② 测 试 位 控 模 块 操 作 。在 ＳＴＥＰ ７一 Ｍｉｃｒｏ／ＷＩＮ 提供 中 一 个 ＥＭ２５３控 制 面 板 ，用 以测 试 输
“设备一 ＣＯＭ１”设 置与 ＰＬＣ的 串 口通 信设 置 。设 置 波 特 率 为 ９６００，无 校 验 ，８位 数 据 ，停止 位 为第 １位 。通信 方 式为 ＲＳ２３２电缆 通信 ，在设 备配 置 向导 中选 择西 门子 ＰＬＣ和 ＰＰＩ通信 方式 。双 击左 边部 分 （下转 第 １２０页）
X-Y双坐标数控工作台设计
目录绪论 (4)第一章：总体方案设计 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 总体方案确定 (6)第二章：机械系统设计 (6)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7)2.2滚动导轨的参数确定 (8)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4 电机的选用 (14)2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15)2.6 轴承的选用 (15)2.7 轴承的类型 (15)2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15)2.9 滚动轴承的密封装置 (16)2.10 本章小结 (16)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (19)3.3 传感器及软硬件设计 (20)第四章控制系统软件设计 (25)4.1 总体方案 (25)4.2 主流程图 (25)4.3 INT0中断服务流程图 (26)4.4 INT1中断服务流程图 (27)第五章参考文献 (20)任务书班级：学号：姓名：题目：双坐标数控工作台设计（200×200）时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；3、机械部分装配图1张（A0）；4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）；5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。
班级：学生：指导教师：第一章、总体方案设计1.1 设计任务设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
课程设计-二维数控工作台
1 绪 论1.1设计的意义二维数控工作台课程设计是一次比较完整的机械设计，它是理论联系实际、培养初步设计能力的重要教学环节。
对于学生能力的培养具有重大意义。
1.2数控技术发展概况随着生产和科学技术的发展，特别是随着航天、航空、造船、电子和兵器等工业部门的发展，机械产品日益精密、复杂，而且改型频繁，普通机床已不能完全适应这些部门的加工要求，如对一些复杂的曲线、曲面所构成的零件，手工操作甚至根本无法进行加工。
因此，数控机床已成为现代工业生产必不可少的设备。
以数控机床为代表的数控设备的生产与应用水平，反映出一个国家的机械与电子工业水平，它的研制和推广应用，对于提高劳动生产率和产品质量，改变我国制造技术落后的状况，使我国机电产品走向世界，起着极为重要的作用。
数控设备是指通过数字化操作指令进行控制的一种设备，其基本结构如图图1-1所示： 1-1数控设备基本框图目前世界上在数控技术方面比较先进的国家主要有：德国、日本和美国，它们的设计制造技术代表着当今世界的最先进水平，比如德国的德马赫，日本的横河。
而作为世界上新兴的制造业大国，我国在数控技术方面任重而道远，这需要我们这一代人更加的努力，才能赶上和超过世界上其它先进国家，使我国成为真正的制造业强国。
数控设备的发展方向：随着微电子技术和计算机技术的发展，数控设备性能日趋完善，数控设备应用领域日趋扩大。
科学技术的发展，推动了数控设备的发展，各生产部门加工要求的不断提高又从另一方面促进了数控设备的发展。
当今数控设备正不断的采用新的技术成就，朝着高速度化，高精度化，多功能化，智能化、小型化、系统化与高可靠性发展。
2 二维数控工作台设计的内容2.1设计题目：二维数控工作台的设计。
已知条件：工作台的有效行程在150mm-200mm 之间，工作载荷10kg，工作平稳。
2.2设计的内容2.2.1 数控装置总体方案的确定1、数控装置设计参数的确定；2、方案的分析，比较，论证。
机电一体化系统设计课程设计参考
机电一体化系统课程设计X-Y数控工作台设计说明书：称学校名：班级学号：名生学姓：班级2016 4月年1 / 21一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。
1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。
控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（3）X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。
图1-1 系统总体框图2 / 21二、机械系统设计、工作台外形尺寸及重量估算2.1向拖板（上拖板）尺寸：X??50 ×145×160 长宽高体积×材料比重估算重量：按重量=2??3901010??7.8??145?16050?N04551?6?01Y向拖板（下拖板）尺寸：重量：约90N。
二维精密工作台
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丝杠目录1. 绪论 (4)1.1. 课程设计的设计要求 (4)1.2. 本课题设计的背景 (5)1.3. 本课题设计内容 (5)1.4. 本课题设计的目的和意义 (6)1.5. 总体方案设计 (6)1.5.1.设计任务 (6)1.5.2.总体方案确定 (7)2. 机械系统设计 (9)2.1. 工作台外形尺寸及重量估算 (9)2.2. 滚动导轨的参数确定 (10)2.3. 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4. 步进电机的选用 (15)2.5. 联轴器的选用 (17)2.6. 步进电机惯性负载的计算 (18)2.7. 二维数控精密工作台的误差来源与分析 (21)3. 结论 (22)致谢 (24)参考文献： (25)1.绪论引言现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
X—Y双坐标联动数控工作台设计.
长春工业大学课程设计说明书课程设计名称《机械制造装备设计》课程设计专业机械制造及自动化班级100104班学生姓名闫迪指导教师姜振海2013年12月12目录1前言 (1)1.1设计任务 (1)1.1.1主要技术参数 (1)1.1.2工艺要求 (1)1.2设计内容 (1)1.2.1运动设计 (1)1.2.2动力计算 (1)1.2.3绘制图纸 (1)1.2.4编写设计说明书1份 (1)2传动方案的拟定及说明 (2)2.1车床主参数和基本参数 (2)2.2拟定参数的步骤和方法 (2)2.2.1主轴级数的拟定 (2)2.2.2主电机功率——动力参数的确定 (3)3运动设计 (4)3.1传动结构式、结构网的选择确定 (4)3.1.1传动组及各传动组中传动副的数目 (4)3.1.2传动系统扩大顺序的安排 (5)3.1.3绘制结构网 (6)3.1.4转速图的绘制 (6)3.2齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (7)3.2.1齿轮齿数的确定的要求 (7)3.2.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 (8)3.2.3验算主轴转速误差 (10)3.2.4绘制主传动系统图 (10)4传动件的设计 (11)4.1 带轮的设计 (11)4.2齿轮模数的估算和计算 (13)4.2.1确定计算转速 (13)4.2.2轴和齿轮的传递功率 (14)4.2.3计算齿轮模数 (14)4.2.4齿宽的确定 (15)4.2.5各轴间中心距的确定 (16)4.3传动轴直径的初算 (16)4.4主轴轴径的确定 (17)5验算主要零件 (17)5.1齿轮模数验算 (17)5.1.1齿面接触疲劳强度计算 (17)5.1.2齿根弯曲疲劳强度验算 (18)5.2传动轴刚度的验算 (18)5.2.1计算轴的平均直径，画出计算简图 (18)T (18)5.2.2计算该轴传递的扭矩n5.2.3求作用在装齿轮处B的力 (18)5.2.4求作用在装齿轮处C的力 (19)5.2.5计算装齿轮处的挠度 (19)5.2.6计算轴承处的倾角 (20)5.3轴承寿命验算 (22)6参考文献 (24)7心得体会 (24)1前言1.1设计任务最大加工直径为Ф400 mm的普通卧式车床的主传动系统的变速箱部件设计1.1.1主要技术参数1.1.2工艺要求（1）要求主轴正反转；（2）加工工件的材料为钢铁；（3）采用硬质合金刀具；（4）机床精度等级为普通级。
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本科毕业设计（论文）通过答辩目录绪论 (4)第一章：总体方案设计 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 总体方案确定 (6)第二章：机械系统设计 (6)2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (7)2.2滚动导轨的参数确定 (8)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (11)2.4 电机的选用 (14)2.5 伺服电机惯性负载的计算 (15)2.6 轴承的选用 (15)2.7 轴承的类型 (15)2.8 轴承调隙、配合及润滑 (15)2.9 滚动轴承的密封装置 (16)2.10 本章小结 (16)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (19)3.3 传感器及软硬件设计 (20)第四章控制系统软件设计 (25)4.1 总体方案 (25)4.2 主流程图 (25)4.3 INT0中断服务流程图 (26)4.4 INT1中断服务流程图 (27)第五章参考文献 (20)任务书班级：学号：姓名：题目：双坐标数控工作台设计（200×200）时间：2009年11月6日至2009年12月25日共6周要求：设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）具体任务：1、确定总体方案，绘制系统组成框图1张（A2）；2、进行必要的匹配计算，选择适当的元器件；3、机械部分装配图1张（A0）；4、数控系统控制电路设计，绘制电气原理图1张（A1或A0）；5、编写设计说明书1份（不少于8000字）。
班级：学生：指导教师：第一章、总体方案设计1.1 设计任务设计一台双坐标数控工作台并开发其控制、驱动系统，工作台行程200×200mm，台面尺寸160×320，俩坐标分辨率分别为δ=0.001mm/step,承受最大轴向载荷Fxmax=600N，Fymax=850N，最大移动速度Vxmax=Vmax=1m/min。
（要求采用滚珠丝杠和滚动导轨，必要时增加减速机）1.2 总体方案确定（1）根据设计任务及机电一体化产品的一般设计法，我采用三阶段法，即总体设计、部件与零件的选择与设计。
考虑人、机、成本等因素，产品的可靠性、适用性与完善性设计最终我应尽力在保证的目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。
（2）系统的运动方式与伺服系统本工作台是双坐标联动进给方式工作，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，设计时初步采用步进电机及适当位置检测元件半闭环环伺服系统驱动X-Y工作台，以提高系统可靠性（由于工作台控制精度为0.001mm，经计算，步进电机最高运行频率不能满足要求）。
因此，重新选择直流伺服电机，配合速度、位置传感器，组成闭环控制系统。
（3）控制计算系统设计将采用高性能ATM的AT89S52单片机控制系统（集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比）。
控制系统由微型计算机部分、键盘、LED、I/O接口、直流伺服电机、光栅、PWM 控制器、功率放大器及传感检测电路等组成。
系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。
LED显示数控工作台的状态。
（4）双坐标工作台的传动系统根据设计任务要求以及保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用滚珠丝杠螺母传动副。
为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。
滚动导轨的选型：由于工作台的运动载荷不大（查表知为轻载型），因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。
采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。
直流伺服电机的选型：考虑电机转速、转矩等和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，采用光栅检测、闭环控制系统。
系统总体框图第二章、机械系统设计2.1、工作台外形尺寸及重量估算工作台尺寸：长⨯宽⨯高320×160×15重量：按重量=体积×材料比重估算320×160×15×10-3×7.8×10-2=60NX向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高200×160×60重量：按重量=体积×材料比重估算200 ×160×60×10-3×7.8×10-2=130NY向拖板（下拖板）尺寸：(160+200) ×160×30200×160×30×10-3×7.8×10-2=90N上动导轨座重量：单个质量×重力加速度×数量0.5×10×4 重量：按重量=单个质量×重力加速度×数量0.5×10×4=20N下动导轨座重量：单个质量×重力加速度×数量 1.2×10×4 重量：单个质量×重力加速度×数量1.2×10×4=48N上静导轨重量：（2.2kg/m）重量=比重×长度×数量 2.2×（160+200）×10-3×2=16N下静导轨重量：（4.3kg/m）重量=比重×长度×数量 4.3×（160+200）×10-3×2=32N工件及夹具总重约：100N因此：上导轨承受总重约60+20+100=180N（工作台、上动导轨、工件等）下导轨承受总重约180+48+270+16+32=546N（上导轨总重、下动导轨、X向托板、上下静导轨）2.2、滚动导轨的参数确定任务书所要设计数控车床工作台，工作行程为200×200mm，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小（0.001mm/step），定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。
⑴、导轨型式：工字形截面滚珠导轨⑵、导轨长度①上导轨（X向）动导轨长度l1=160mm动导轨行程l2=200mm支承导轨长度L= l1+l2=360mm②下导轨（Y向）动导轨长度l1=160mm动导轨行程l2=200mm支承导轨长度L= l1+l2=360mm选择导轨的型号：511H20A2DWES2SM(如图)⑶、直线滚动轴承的选型①上导轨G x=180N②下导轨G y=550N由于本系统负载相对较小，查表后得出511H20A2DWES2SM直线滚动轴承的额定动载荷为14400N,远大于实际动负载；可以选用。
⑷、滚动导轨刚度及预紧方法当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。
当导轨在中间位置，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到偏左或偏右时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜α角，由此造成误差。
此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。
2.3、滚珠丝杠的设计计算伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足0.001mm脉冲当量的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，且任务书要求选用滚珠丝杠。
滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。
滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。
应按铣削时的情况计算。
⑴、最大动负载Q 的计算H Q f P ω查表得系数1f ω=，1H f =，寿命值66010nTL =查表得使用寿命时间T=15000h ，初选丝杠螺距t=4mm ，得丝杠转速max 100010001250(/min)4V n r t ⨯=== 所以 6602501500022510L ⨯⨯== X 向丝杠牵引力P x =1.414f 当G x （f 当--当量摩擦系数）=1.414×0.01×G X=1.414×0.01×180=2.55NY 向丝杠牵引力P y 1.414f 当G y （f 当--当量摩擦系数）=1.414×0.01×G y=1.414×0.01×550=7.78N所以最大动负荷X 向Y 向查表，取滚珠丝杠公称直径 d 0=10mm ，选用滚珠丝杠螺母副的型号SFK1004，其额定动载荷为390N ，足够用。
⑵、滚珠丝杠螺母副几何参数计算表2-1 滚珠丝杠螺母副几何参数⑶、传动效率计算7.260.973()(7.260.2)tg tg tg tg γηγϕ===++式中：ϕ——摩擦角；γ——丝杠螺纹升角。
⑷、刚度验算滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程0L 的变化量 VL 1=PL 0/EFY 向所受牵引力大，故应用Y 向参数计算P=47.3（N ） L0=0.4（cm ） E=20.6×106 （N/cm2） (材料为钢)()2220.7983.140.52F R cm π⎛⎫=== ⎪⎝⎭所以：丝杠因受扭矩而引起的导程变化量VL 2很小，可以忽略。
故VL=VL 1所以导程总误差δ=VL ×(100/L 0)=2.12×10-6×（100/0.4）=5.25(um/m) 查表知E 级精度的丝杠允许误差15m μ，故刚度足够。
⑸、稳定性验算由于导轨承受大部载荷，丝杠基本不承受载荷，故不需要稳定性验算。
2.4、电机的选用1．试选步进电机⑴、步进电机的最高工作频率f max =1000v max /60δ=1000×1/60×0.001=16667(Hz)查表选步进电机。
电机的有关参数见表2-2。
表2-2 步进电机参数 )cm (0.196⑵、由f max知，所要求的工作频率太高，步进电机达不到要求，再者，任务书规定的脉冲当量达到0.001mm，定位精度达到微米级，空载最快移动速度1000mm/min，故本设计不能采用步进电动机，只能选用伺服电动机，所以改变设计方案，选用直流伺服电机进行设计。
2.伺服电机试选许多机械加工需要微量进给。
要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。
对于后两者，必须使用精密的传感器并构成闭环系统，才能实现微量进给。
在闭环系统中，广泛采用直流伺服电机作为执行单元。