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1092班 设计者： 111 学号： 0556223245 指导教师： 1222
广东海洋大学机械工程学院
2015年1月
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目 录
设计任务…………………………………………………………………………3 一.系统总体方案设计………………………………………………………… 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
二.机械系统的设计计算……………………………………………………… 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 1.操作面板的布置图…………………………………………………………12 2.操作面板功能介绍…………………………………………………………12 3.控制系统原理框图…………………………………………………………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
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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:
?0.02mm
工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年
一.系统总体方案设计
由设计任务书知,本次设计可采用如下方案 (一)机械系统
1.传动机构采用滚珠丝杠副 2.导向机构采用滚动直线导轨 3.执行机构采用步进电机 (二)接口设计 1.人机接口
(1)采用键盘作为输入
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(2)采用LED作为指示标志 (3)采用数码管作为显示器 2.机电接口
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
二.机械系统的设计计算
(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???0.02mm
nm?nmax600?120r/min5
6000??1200r/min5设导程P=5 mm ,则
(1) 求计算载荷
FC?KFKHKAKM?1.2?1.0?1?.016?00 N1 由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取KF=1.2, 查表2-6取KH=1.2, 表2-4取D精度, 查表2-6取KA=1.0, (2)计算额定动载荷计算值Ca`由式(2-4)
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Ca??Fc3?nmLh120?16000h3?1920?9336N c441.67?101.67?10(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 FC1-2505-2.5 Ca=9610
'公称直径D0?25mm 导程P?5mm 螺旋角??3?38 滚珠直径
d0?3.175mm
按表2-1中尺寸计算
滚道半径 R=0..52d0=0.52?3.175=1.651mm 偏心距e?0.07(R?d03.175)?0.07(1.651?)?0.0044mm 22丝杠内径d1?D0?2e?2R?25?2?0.0044?2?1.651?21.71mm (4)稳定性验算
〈1〉由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数
?2EIa 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷Fcr?
(?l)2其中 E=206Gpa L=0.3m Ia??d1464??0.02171464?1.09?10?8m4
?2206?109?1.09?10?82?5.53?105N 取?? 则Fcr?23(?0.3)23Fcr5.53?105安全系数S???368.98 3Fm1.5?10
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数控铣床X-Y工作台设计 - 图文
