机电一体设计说明书.pdf

机电一体课程设计
说明书
设计题目:数控铣床 X-Y 工作台设计
班级: 机自 0402 班
设计者: 111
学号: 0400041024
指导教师: 1222
江南大学机械工程学院
2008 年 1 月
1
目录
设计任务…………………………………………………………………………3
………………………………………………………… 3
(一)机械系统………………………………………………………………… 3
(二)接口设计………………………………………………………………… 3
(三)伺服系统设计…………………………………………………………… 4
(四)控制系统设计…………………………………………………………… 4
……………………………………………………… 4
(一) 滚珠丝杠的选型与计算…………………………………………………4
(二) 滚动直线导轨的选型与计算……………………………………………7
(三) 电机的选择…………………………………………………………… 8
(四)光电开关的选择…………………………………………………………10
(五)限位开关的选择………………………………………………………10
三控制系统设计………………………………………………………………12
…………………………………………………………12
…………………………………………………………12
…………………………………………………………15
5、光电开关和限位开关信号采集原理……………………………………15
6、键盘、显示器接口电路分析……………………………………………15
四程序………………………………………………………………………16
五参考文献……………………………………………………………………19
2
设计任务: X 方向行程:300mm Y 方向行程:200mm
工作台面的参考尺寸:500X300mm
平均切削力:1500N
平均切削进给速度:600mm/min
最高运动速度:6m/min
定位精度: 
工作寿命:每天 8 小时,工作 8 年,250 天/年

由设计任务书知,本次设计可采用如下方案
(一)机械系统



(二)接口设计

(1)采用键盘作为输入
3
(2)采用 LED 作为指示标志
(3)采用数码管作为显示器

采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电
气隔离.
(三)伺服系统设计
采用开环控制
(四)控制系统设计

(一)滚珠丝杠的选型与计算
由技术要求,平均载荷 F=1500N,丝杠工作长度 L=300mm,
工作寿命 Lh  8 2508 16000h ,传动精度要求
600
nm  120r / min
设导程 P=5 mm ,则 5
6000
n  1200r / min
max 5
(1)求计算载荷
FC  KF KH K AKM  1600  1920N
由条件,查《机电一体化系统设计》表 2-6 取 KF =, 查表 2-6 取 KH =,
表 2-4 取 D 精度, 查表 2-6 取 K A =,
(2)计算额定动载荷计算值 Ca`由式(2-4)
4
n L 12016000
Ca F 3 m h  1920 3 h  9336N
c 104 c 104
(3)根据Ca选择滚珠丝杠副假设选用 FC1 型号,按滚珠丝杠副的额定动
载荷 Ca 等于或稍大于Ca的原则,查表 2-9 选以下型号规格
FC1-2505- Ca=9610
'
公称直径 D0  25mm 导程 P  5mm 螺旋角 338 滚珠直径
d0 
按表 2-1 中尺寸计算
滚道半径 R=0..52 d0 ==
d
偏心距 e  (R  0 )  () 
2 2
丝杠内径 d1  D0  2e  2R  25 2  2