二维数控精密精密工作台设计说明书1

目录

1.本次课程设计的目的、意义和数控技术发展概况及二维数控精密工作台的原理 (3)

1.1设计的目的 (3)

1.2设计的意义 (3)

1.3数控技术发展概况 (3)

1.4二维数控精密工作台的原理 (4)

1.4.1二维数控平台 (4)

1.4.2曲柄连杆机构 (5)

2.本次设计的任务和设计的整体方案 (6)

2.1设计的任务 (6)

2.2设计的整体方案 (6)

2.2.1工作台总体结构的确定 (7)

2.2.2传动方案的确定 (7)

3.机械系统的设计计算 (8)

3.1步进电机的初步确定 (8)

3.1.1步进电机的脉冲频率计算 (8)

3.1.2步进电机的驱动转矩计算 (8)

3.2滚珠丝杆选择 (9)

3.2.1滚珠丝杆工作长度计算 (9)

3.2.2载荷计算 (9)

3.2.3额定动载荷计算 (11)

3.2.4稳定性校核 (11)

3.2.5滚珠丝杆副的刚度计算 (12)

3.3轴承的选择 (12)

3.4滚动直线导轨选择 (13)

3.4.1导轨额定寿命计算 (14)

3.4.2导轨工作载荷计算 (14)

3.5联轴器的选择 (15)

3.5.1联轴器传递功率确定 (15)

3.5.2联轴器的选定 (16)

3.6系统整体性能计算 (17)

3.6.1步进电机轴上总当量负载转动惯量计算 (17)

3.6.2系统刚度计算 (17)

3.6.3系统固有频率计算 (18)

2.6.4系统死区误差计算 (18)

3.6.5由系统刚度变化引起的定位误差计算 (18)

4.总结 (19)

5.参考文献 (20)

1.本次课程设计的目的、意义和数控技术发展概况及二维数

控精密工作台的原理

1.1设计的目的

“精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。在这次课程设计中不仅仅是完成一项指定的任务，更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中定位为设计者，对方案进行筛选论证，考虑结构工艺性和选材。整个设计采用AutoCAD和Solidworks完成，从3D建模到2D 图纸。要求学生至少做出一张可用于加工的图纸，图纸的尺寸标注要合理，要有尺寸公差和行为公差，要正确选择材料，要有技术要求。总之，通过本次课程设计使学生知道，设计过程包括哪些步骤，能够投放生产的加工图纸是什么样子的。其目的是:

（1）具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识，了解精密机械设计的一般设计方法和步骤，培养学生的实际设计能力，为以后进行毕业设计打下基础。

（2）掌握正确的设计思想，并通过本次课程设计使同学们掌握仪表的设计思想。

1.2设计的意义

精密机械课程设计是一次比较完整的精密机械设计，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。

1.3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，其基本输

入

输

出

设

备

计

算

机

数

控

装

置

伺服

系统

受

控

设

备

结构如图1-1所示：图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。

图1-2德国生产的数控设备

1.4二维数控精密工作台的原理

1.4.1二维数控平台

如图1-3所示为二维

数控平台实验原理样机

原理图，图1-4为二维数

控平台实物照片。二维数

控平台可以实现X、Y两

个方向的运动，通过两个

方向运动的合成，可以实

现任意平面轨迹。

图1-3 二维数控平台实验机原理图此试验机装有一支笔，固定不动，在工作台上放上纸，工作台在运动时，就可以在纸上画出预先给定的图形。二维数控工作台的主要结构件有：底座、滚珠导轨、滚珠丝杆、四杆支架、托盘、工作台、步进电机支架等等。

图1-4 二维数控平台实物照片

1.4.2曲柄连杆机构

图1-5曲柄连杆机构的原理图，图

1-6为曲柄连杆机构的实物照片。图1-5

所示的曲柄连杆机构在连杆上的任意点

A，在曲柄回转时，均可画出一条封闭的

曲线，但这条封闭的曲线是固定的，往

图1-5曲柄连杆

往不能按照人们的预先要求来实现。要实现某些固定的曲线，就要确定连杆上某点的位置，而确定这点的位置往往是很复杂的。