十字滑台系统设计

重庆理工大学

机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台

说明书

班级：

学号：

专业：机械设计制造及其自动化

姓名：

教师：

时间：2015年6月22日-7月10日

目录

一、设计目的.......................................................................................................

二、设计任务 (2)

三、总体方案的确定 (3)

1、机械传动部件的选择 (3)

2、控制系统的设计 (4)

四、机械传动部件的计算与选型 (4)

1、导轨上移动部件的重量估算 (4)

2、铣削力的计算 (4)

3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7)

4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)

5、步进电动机减速箱的选用 (13)

6、步进电动机的计算与选型 (13)

7、增量式旋转编码器的选用 (19)

8、步进电机驱动器的选择 (19)

9、联轴器的选择 (21)

五、工作台机械装配图的绘制 (22)

六、工作台控制系统的设计 (22)

七、十字滑台运动控制程序的编制 (22)

八、结语 (25)

参考文献........................................................................................................................... (26)

三、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择

（1）导轨副的选用

要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(p

mm y x /01.0==δδ)，定位精度

高（

max max 400/min

x f y f v v mm ==），因此，决定选用直线

滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 选直线滚动导轨副

（2）丝杠螺母副的选用

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，要满足0.01mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 选滚动丝杠螺母副

（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，且应有消除间隙机构。

拟采用减速器 （4）伺服电动机的选用

任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm ，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2500mm/min 。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。

伺服电机选步进电机

（5）检测装置的选用

选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。

考虑到X 、Y 两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X 、Y 两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与

检测装置的选用：增量式旋转编码器

八、结语：

为期三个星期的课程设计转瞬即逝，通过紧张的计算和设计，我顺利的完成了此次机电一体化系统设计的课程设计。《机电一体化系统设计》是一门综合性课程，它是一门机械技术与微电子技术的交叉学科。随着机械技术、微电子技术的飞速发展，机械技术与微电子技术的相互渗透越来越快。本次设计的数控十字滑台就是机电有机结合的产品。在设计过程阶段，遇到了许多困难。在老师和同学的帮助下，最终把问题一一解决了。在做控制系统设计时遇到了较大的难题。由于以前对微机计算机控制部分知识没有掌握扎实，所以在控制程序设计也比较困难。通过本次课程设计之后也使自己更深一步的了解程序编写。通过本次课程设计之后，使自己对课本上的东西有更加深刻的的认识。由于自己的能力有限，设计中难免也存在不少细节上的错误，希望老师指出改正。感谢老师在这段时间对我们耐心的指导，使我懂得了学以致用的道理，我也因此明白了理论联系实际的重要性。

九、参考文献

【1】姜培刚，盖玉先机电一体化系统设计【M】机械工业出版社，2003.9

【2】杨裕根，诸世敏现代工程图学【M】北京邮电大学出版社，2007

【3】尹志强、王玉林机电一体化系统设计课程设计指导书[M] 机械工业出版社，2010

【4】高林、周海燕Visual Basic 6.0程序设计教程【M】人民邮电出版社，2003.7

【5】（美）Scott Warner 着Visual Basic 6.0程序教程汉明工作室译【M】人民邮电出版社，1999.8

【6】leetro MPC2810运动控制卡用户手册【M】乐创自动化有限公司

【7】leetro MPC2810运动控制卡编程手册【M】乐创自动化有限公司