數控銑床X-Y工作臺設計及控制系統(tǒng)設計說明書.docVIP

1機電一體課程設計說明書設計題目：數控銑床X-Y工作臺設計及控制系統(tǒng)設計班級：機自0402班設計者：111學號：0400041024指導教師：1222江南大學機械工程學院2008年1月2目錄設計任務3一.系統(tǒng)總體方案設計3(一)機械系統(tǒng)3(二)接口設計3(三)伺服系統(tǒng)設計4(四)控制系統(tǒng)設計4二.機械系統(tǒng)的設計計算4(一)滾珠絲杠的選型與計算4(二)滾動直線導軌的選型與計算7(三)電機的選擇8(四)光電開關的選擇10(五)限位開關的選擇10三控制系統(tǒng)設計121.操作面板的布置圖122.操作面板功能介紹123.控制系統(tǒng)原理框圖155、光電開關和限位開關信號采集原理156、鍵盤、顯示器接口電路分析15四程序16五參考文獻193設計任務:X方向行程:300mmY方向行程:200mm工作臺面的參考尺寸:500X300mm平均切削力:1500N平均切削進給速度:600mm/min最高運動速度:6m/min定位精度:0.02mm工作壽命:每天8小時,工作8年,250天/年一.系統(tǒng)總體方案設計由設計任務書知,本次設計可采用如下方案(一)機械系統(tǒng)1.傳動機構采用滾珠絲杠副2.導向機構采用滾動直線導軌3.執(zhí)行機構采用步進電機(二)接口設計1.人機接口(1)采用鍵盤作為輸入4(2)采用LED作為指示標志(3)采用數碼管作為顯示器2.機電接口采用光電耦合器作為微型機與步進電動機驅動電路的接口,實現電氣隔離.(三)伺服系統(tǒng)設計采用開環(huán)控制(四)控制系統(tǒng)設計二.機械系統(tǒng)的設計計算(一)滾珠絲杠的選型與計算由技術要求,平均載荷F=1500N,絲杠工作長度L=300mm,工作壽命8250816000hLh,傳動精度要求0.02mm設導程P=5mm,則max600120/min560001200/min5mnr(1)求計算載荷1.21.01.016001920CFHAMFKKKKN由條件,查機電一體化系統(tǒng)設計表2-6取FK=1.2,查表2-6取HK=1.2,表2-4取D精度,查表2-6取AK=1.0,(2)計算額定動載荷計算值Ca由式(2-4)5334412016000192093361.67101.6710mhhccnLCaFN(3)根據Ca選擇滾珠絲杠副假設選用FC1型號,按滾珠絲杠副的額定動載荷Ca等于或稍大于Ca的原則,查表2-9選以下型號規(guī)格FC1-2505-2.5Ca=9610公稱直徑025Dmm導程5Pmm螺旋角338滾珠直徑03.175dmm按表2-1中尺寸計算滾道半徑R=0.520d=0.523.175=1.651mm偏心距03.1750.07()0.07(1.651)0.004422deRmm絲杠內徑10222520.004421.65121.71dDeRmm(4)穩(wěn)定性驗算1由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn),所以在設計時應驗算其安全系數S,其值應大于絲杠副傳動結構允許安全系數絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷22()acrEIFl其中E=206GpaL=0.3m448410.021711.09106464adI