1機電一體課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：數(shù)控銑床X-Y工作臺設(shè)計及控制系統(tǒng)設(shè)計班級：機自0402班設(shè)計者：111學(xué)號：0400041024指導(dǎo)教師：1222江南大學(xué)機械工程學(xué)院2008年1月2目錄設(shè)計任務(wù)3一.系統(tǒng)總體方案設(shè)計3(一)機械系統(tǒng)3(二)接口設(shè)計3(三)伺服系統(tǒng)設(shè)計4(四)控制系統(tǒng)設(shè)計4二.機械系統(tǒng)的設(shè)計計算4(一)滾珠絲杠的選型與計算4(二)滾動直線導(dǎo)軌的選型與計算7(三)電機的選擇8(四)光電開關(guān)的選擇10(五)限位開關(guān)的選擇10三控制系統(tǒng)設(shè)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(guān)和限位開關(guān)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(shè)計任務(wù):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(shè)計由設(shè)計任務(wù)書知,本次設(shè)計可采用如下方案(一)機械系統(tǒng)1.傳動機構(gòu)采用滾珠絲杠副2.導(dǎo)向機構(gòu)采用滾動直線導(dǎo)軌3.執(zhí)行機構(gòu)采用步進電機(二)接口設(shè)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(biāo)志(3)采用數(shù)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(qū)動電路的接口,實現(xiàn)電氣隔離.(三)伺服系統(tǒng)設(shè)計采用開環(huán)控制(四)控制系統(tǒng)設(shè)計二.機械系統(tǒng)的設(shè)計計算(一)滾珠絲杠的選型與計算由技術(shù)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(shè)導(dǎo)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(shè)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(jù)Ca選擇滾珠絲杠副假設(shè)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(dǎo)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(nèi)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(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù)S,其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)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