螺母丝杠电动滑台设计.docx

设计内容
计算说明
结论
一．课题介绍
名称：螺母丝杠电动滑台设计
要求：设计一个丝杠螺母电动滑台，由步进电机带动，带位置检测功能。
具体要求：
螺母的平移速度10mm/s-100mm/s可调。
螺母最大行程300mm。
电机采用端面安装形式，用联轴器连接电机输出轴丝杠。
设计要求：
螺母前进到尽头后，停5秒钟；然后电机反转（可由脉冲方向实现），到尽头后，停2秒钟；然后电机正转。如此循环下去。
按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。
按下脱机按钮，电机的轴松开。
二．设计方案选择
PLC的选择
本设计可采用PLC与单片机来控制滑的往复循环，而单片机是一种芯片，在一定场合，配合外围电路，可以用来设计所需要的各种功能，大都用汇编语言、C语言等来开发嵌入式软件，可应用于各种领域。
PLC是一种可编程的控制器，相当于一种控制设备，主要用于工业自动化等领域，大都采用梯形图编程，也可以用组态软件。其特点是非常可靠。
在学习过程中，PLC与单片机相比，PLC更简便一些，所以在本次设计中选择PLC来控制步进电机，从而达到控制滑台往复循环。
在本次设计中PLC需通过高速脉冲来控制步进驱动器进行位置控制，在小型的PLC中脉冲信号的输出可通过PLC内置的高速脉冲输出口输出，其中三菱的FXPLC的FX2N系列就规定了Y0，Y1位高速脉冲输出口，脉冲的频率和脉冲树木直接控制电动机进行位移。（其中因为高速脉冲的的频率都比较高，所以必须选择晶体管性输出的PLC）。
2．2步进电机的选择
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
现在比较常用的步进电机包括多段反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机等。
反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小， 或15度。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相： 。
因此在本次设计中使用混合式步进电机，。又因为在本次设计中四缸的行程只有300mm不算大，所以可以选择常州宝来公司型号为28BYGH201的一款电动机。如下图所示：
图一 步进电机
其具体参数为
表一
表二

丝杠螺母机构又称螺旋传动机构，它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。
按照摩擦性质还有滑动(摩擦)丝杠螺母机构和滚动(摩擦)丝杠螺母机构之分。
滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％-40％)。?
滚珠丝杠螺母机构：结构复杂、制造成本高，无自锁功能，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92％-98％)。