郑州大学现代远程教育
毕业设计题目:双坐标十字滑台的设计
入学年月 2012年09月
学生姓名刘栋梁
学号 12130287037
专业机电一体化
学习中心石鸡中心
联系方式______________
指导教师
成绩
完成时间2014年07月14日
双坐标十字滑台的设计
目录
一．机械部分 (2)
1.设计目的 (2)
2.设计任务 (2)
3.设计要求 (2)
4.设计步骤 (2)
5.工作量 (2)
6.工作台结构及参数设计 (3)
7.步进电机的选择 (8)
8.减速器的参数设计 (11)
9.联轴器的选择 (13)
二．双坐标十字滑台控制系统设计 (14)
1.设计目的 (14)
2.设计任务 (15)
3.设计步骤 (15)
4.工作量 (15)
5.数控编程及电气控制部分设计过程 (16)
6.程序清单 (18)
三．参考资料 (23)
四．心得体会 (24)
五．评审表 (25)
一．机械部分
1. 设计目的
9.1加深理解和掌握《机电一体化》、《计算机接口设计》、《计算机控制技术》、
《数控技术》等课程的基本知识，提高学生综合运用所学知识的能力。9.2培养学生根据设计课题的需要，选用参考书，查阅有关工程手册的技术数
据、图标和文献资料的能力。
2. 设计任务
9.3组号 1.工作台长X宽（mm）：390X290。工作台工作重量：1800N
9.4工作台行程：△Z=工作台长-100
△Y=工作台宽-100
2.3 脉冲当量：0.005—0.008mm/p
3.设计要求
3.1 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动；
3.2滚珠丝杠支承方式为双推—简支型；
3.3驱动电机为反应式步进电动机；
3.4步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动的
间隙。
4. 设计步骤
4.1总体方案的选择与确定；
4.2设计方案论证后查阅资料。
5. 工作量
5.1零号装备图一张；
5.2设计说明书一个（30页以上）。
6. 工作台结构及参数设计
6.1 数控工作台采用步进电机驱动的开环控位结构，其单项驱动系统结构简图
如图1-1所示。
6.2 滚珠丝杠设计
下丝杠 设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷F=900+400=1300（N ）
使用寿命L ，
h=10000（h ），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）L=0.31（m ）、
丝杠的转速n （平均转速n=100 r/min 或最大转速10000m ax =n r/min ），以及滚道硬度58-63HRC 和运转精度mm 03.0=δ。
6.2.1计算载荷F c
F c =K F *K H *K A F M =1.2?1.0?1.0?1150=1380N
查表2-6取K F = 1.2 、查表2-7取K H = 1.0 、查表2-4取D 级精度 、查表2-8取K A =1.0 。
6.2.2 计算额定动载荷，计算值Ca ’
Ca ‘=3
4
1064.1?n
h L n c F =1380?
3
4
10
67.110000
100??=5125.3N
6.2.3 根据Ca ‘选择滚珠丝杠副，假设选用F c 型号，按滚珠丝杠
副的额定动载荷等于或稍大于Ca ‘的原则，查表2-9选以下型号 规格：
5393,5.220041=-=Ca F c N 8630,5.220051=-=a c C F N
考虑各种因素选用 5.220041-c F ，由表2-9得丝杠副数据： 公称直径：mm D 200= 导程：P=4mm 螺旋角："0383=λ 滚珠直径：d 0=2.381mm 按表2-1中尺寸公式计算： 滚道半径：R=0.521d=1.238mm
偏心距：e=(R-d/2)21036.3707.0-?=?mm
6.2.4稳定性验算
6.2.4.1丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷F cr （N ），按下式计算：
F cr =
2
)(2UC a
FI π
式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206GPa ；L 为丝杠工作长度（m ）；I a
为丝杠危险截面的轴惯性矩（m 4
）；u 为长度系数，见表2-10
I a =
=64
4
1d π494
10464)0176.0(14.3m -?=? 取u=2/3，则F cr =
429
921039.6)19.03
2
(1041020614.3?=?????-N 安全系数S= 7.7109001039.64
=?=m cr F F 。查表
2-10[s]=2.5---3.3,S>[s],
丝杠是安全的，不会失稳。
6.2.4.2 高速长丝杠工作时，可能发生共振，因此需要验算其不
会发生共振的最高转速——临界转速n cr 。需求丝杠的最大转速 n max n cr = 99102 1 2) (ul d f c ? 式中f c 为临界转速系数，见表2-10，取F c = 3.927 u= 2/3 ， 则n cr = min /9.21178)19.03 2 (0176 .0927.3991022r =??? n cr >n max =10000r/min ,所以丝杠工作时，不会发生共振。 6.2.4.3 此外滚珠丝杠副还受D 0n 值的限制，通常要求D 0n<7*104mmr/min ， D 0n=20min /.1071004r mm ? 滚珠丝杠在工作负载下F （N ）和转矩T （N*m ）共同作用下起每个导程的变 形量△l 0（m ）为△l 0= C GJ T P EA PF π22± ± 式中A 为丝杠截面积，A= 2421104.24 1 m d -?=π ，J c 为丝杠的极惯性矩J c = 494 110932 m d -?=π ，G 为丝杠切变模量，对钢G=83.3，J （N*m ）为转矩，T=M N D F m .509.0)tan(2 =+λρ 式中，ρ为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数，F M 为平均工作载荷， 按最不利的情况取（其中F=F m ） =0l um 2 9 9249410910 9103.8314.32509.0004.0104.210206900104---?=??????+????? 则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为△ l=um um l p l 1503.0212128.410 410919.0.3 20=?=≤=???=--σ 通常要求丝杠的导程误差△l 应小于其传动精度的1/2，即该丝杠的△l 满足上式，所以其刚度可满足要求。 6.2.4.5 效率验算 滚珠丝杠副的传动效率为η= %5.94%100) tan(tan =?+ρλλ n 要求在90%--95%之间，所以该丝杠副合格。 经上述计算验证，5.220041-c F 各项性能均符合题目要求，可选用。 下丝杠的设计 要求如下： 设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷F=900（N ） 使用寿命L ，h=10000（h ），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程）L=0.31（m ）、 丝杠的转速n （平均转速n=100 r/min 或最大转速10000m ax =n r/min ），以及滚道硬度58-63HRC 和运转精度mm 03.0=δ。 同上述的计算及验算校核选取考虑各种因素选用 5.220041-c F 上丝杠的承受载荷比下丝杠小 顾选用 5.220041-c F 完全可以 上下丝杠 均选用 5.220041-c F 型号 6.2．5丝杠轴承的选择 型号：52202 数量：2 参数及尺寸 d=12mm D=32mm 1T =22mm a C =16.5KN A=0.003 max n =4800r/min B=5mm 型号： 6201 数量：4 参数及尺寸 d=12mm D= 32mm B= 10mm r C = 6.82KN max n = 1900r/min 2d =18.3mm 2D =26.1mm min r = 0.6 6.2．6丝杠的消隙 采用垫片调隙式 调整垫片的厚度使螺母产生微量的轴向位移，已达到消除轴向间隙和产生预紧力的目的。 6.3 滚动导轨 有已知条件得，该导轨的额定工作时间寿命T h 为： T h = h 900053006=?? 由T h = n l Ts s 2103 ? 得T s = 23 10n l T s h =2km 1000608.09000÷???=3456km 因滑座数m=4，所以每根导轨上使用2个滑座 由表2-15-2-18确定f c =0.81 ，f H = 1 ，f T = 1 f W = 2 ，则由式（2-9） T s =3 ??? ? ???F C f f f f k a w c t h Ca= w c t h s f f f f K T F ?3/ 其中F= N N M F 6754 1800900=+=∑ Ca= N N 46.589821 181.050 3456 6753=??? 若选用 汉江机场床的HJG-D 系列滚动直线导轨，查表2-13，其中HJG-D25型号的导轨的Ca 值为17500N ，能满足五年的使用要求，所以可选用HJG-D25的滚动直线导轨 上下导轨均选用 HJG-D25的滚动直线导轨 7.步进电机的选择 下电机的要求：工作台的重量m=220kg 导轨摩擦系数 0.2 最大轴向力 F=1100N δ=0.005 7.1 减速器传动比的计算 i= 2005 .0360004 .9.03600=??=?δP 按最小惯量条件，从图5-33、5-34查得减速器应用 级传动，选各传动齿轮齿数分别为Z 1= 20 ，Z 2= 40 ，模数m=2mm 齿宽1b = 25 mm 2b =20mm 7.2 电动机轴上总当量，负载传动惯量计算 按式5-26分别计算各传动件的转动惯性，其中齿数的等效值分别为分度圆直径丝杠的等效直径为? 。 J z1= 32 1 41L d πρ=51047.4-?2.m kg J z2= 32 2 2L d πρ=5104.9-?2.m kg J S = 32 Dl πρ=25.103m kg -? 将各传动件的转动惯量及工作台质量计算到电动机轴上得总当量负载转动惯量。 J d =m I P J J i J S Z Z 222 1)2()(1π+++=24.10547.m kg -? 7.3 惯量匹配计算 716.010 75.010537.044 =??=--m d J J 满足 141≤≤m d J J ，要求说明惯量匹配比较合理。 7.4 步进电机负载能力校验 步 进 电 机 轴 上 的 总 惯 量 J=J m +J d =2444.10287.11075.010537.0m kg ---?=?+? ，空载启动时电动机轴上的惯性转矩： m N t V P i J T J .34.02max =??? =π 电动机轴上的当量摩擦转矩： m N mg i P T .143.02== μπλμ 其中伺服进给传动链的总效率取η= 0.8 设滚动丝杠螺母副的预紧力为最大轴向载荷的1/3则因预紧力而引起的折 算到电动机轴上的附加摩擦力转矩为： T 0= m N F p .023.0)1(3 i 22=-? ηπη 工作台上的最大轴向载荷折算到电动机轴上的负载转矩为： T w = m N F i p .358.02=πη 于是空载启动时电动机轴上的总负载转矩为m N T T T T J q .506.00=++=μ 在最大外载荷工作下工作时电动机轴上的总负载转矩为： T 1=m N T T T W .524.00=++μ 按表5-5查得空载启动时所需电动机最大转矩为： T s1=m N T q. 715 .0 707 .0 = 按式5-39可求最大外载荷工作时所需电动机最大静转矩为： T s2=m N T . 08 .1 ~ 75 .1 )5.0 ~ 3.0( 1= 根据以上的计算数据选的电机型号为：56BYG250E 7.5技术参数及型号如下： 由于T s = 2.5N.m>1.75N.m 所以步进电动机能正常启动。 上面的电机要求与下面的电机相同 且载荷小些 顾上 电机选用56BYG250E-SASSBL 型号的步进电机符合要求。 经上述计算和校核 上下电机均选用 56BYG250E-SASSBL 型号的步进电机 8.减速器的参数设计 8.1 选用齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1） 选用直齿圆柱齿轮传动 （2） 用于机床工作台，选用5级精度 （3） 材料选择：小齿轮材料为40Cr （调制），硬度为280HBS ；大齿轮为45钢 （调制），硬度为240HBS 二者材料硬度差为40HBS （4） 选小齿轮齿数Z1=20大齿轮齿数Z2=20402=? 取m=2mm 按齿面接触 强度设计 []32 1161*32.2??? ? ??±≥H ZE u u d KT d t φ （1）确定公式内各计算数值 1) 选载荷系数t k =1.3 2) 计算小齿轮转矩m N P T .68.01390 1 .0*9550n *9550== = 小 小 3) 选取齿宽系数5.0=d φ 4) 查得材料弹性影响系数2 18.189a E MP Z = 5) 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限MPa H 6001lim =σ 大齿轮的接触疲劳强度极限MPa H 5502lim =σ 6) 计算应力循环次数（寿命10年） 9 9 9 110*05.22 10*01.41210*01.4)10*300*8*2(*1*1390*60601======j N N jLn n N 7） 取接触疲劳强度影响系数 93.01=HN Z 94.02=HN Z 8） 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1% δ=1 []MPa S K H HN 558600*93.01lim 11===σσ []MPa S K H HN 558600*93.01lim 11===σσ （2）计算 计算小齿轮分度圆直径d1t ，代入[σH]中较小值 []32 1161*32.2??? ? ??±≥H ZE u u d KT d t φ =32 2 )517 8.189(23*5.010*8.6*3.132.2 =10.69mm 所选的齿轮强度满足要求 小齿轮： 1Z =20 m=2mm 1b =25mm 大齿轮： 2Z =40 m=2mm 2b =20mm 消隙方法：双片薄齿轮差齿调整法 8.2 减速器的轴的设计及轴承的选侧 大轴： 小轴： 轴承的选择： 型号:628 数量：4 参数及尺寸： d=8mm D=24mm B=8mm r C =3.35KN max n =24000r/min 2d =12.8mm 2D =19.2mm min r = 0.3mm 型号:6200 数量：4 参数及尺寸： d=10mm D=30mm B=9mm r C =5.1KN max n =26000r/min 2d =17.4mm 2D =23.8mm min r = 0.6mm 减速器箱体设计： 箱座壁厚：mm 8=δ 箱盖壁厚：mm 81=δ 箱座凸缘厚度：b1=1.5mm mm 12=δ箱座底凸缘厚度：b2=2.5mm mm 20=δ 箱盖凸缘厚度：b1-1.5mm mm 121=δ 9.联轴器的选择 查机械设计手册表5.1-87 所选的两个联轴器均为：圆锥销套筒联轴器 其主要技术参数和尺寸如下： （1）mm d 8= mm D 150= L=30mm mm d 0.21= l=6mm c=0.3mm mm c 3.01= 圆锥销尺寸 GB/T17-2000 2?16 m N T P .2.2= （2）mm d 10= mm D 180= L=35mm mm d 5.21= l=8mm c=0.5mm mm c 5.01= 圆锥销尺寸 GB/T17-2000 2.5?18 m N T P .5.4= 二．双坐标十字滑台控制系统设计 1设计目的 1.1 设计方案的分析和比较。设计计算器件选择及电路等环节初步掌握对有一定应用价值的小规模电路的设计方法。 1.2 学会对简单实用电路的设计方法提高学生的设计能力。 1.3 了解与课程有关的电路以及原器件结构工程设计规范。整理相关资料，按设计要求编写设计说明书和设计报告。正确绘制电路图原理图和编制控制程序等。 1.4 初步掌握有关工程设计的方法与步骤逐步熟悉开展技术设计的基本程序。 2设计任务 数控编程及电气控制系统的主要设计内容 （1）控制系统设计 设计要求以8031芯片为核心扩展程序存储器，数据存储器，键盘 和显示器等接口以及其他并行控制接口形成完整的控制系统。 （2） G00 Ｇ01 G02功能程序实现 G指令是准备工艺指令时在数控系统中插补运算做好准备的工艺 指令。G功能从G00----G99共100种。本设计着重完成前三种即 G00 G01和G02其中G01为直线插补。G02为顺时针方向圆弧插补。 设计要求使用8031系列单片机汇编语言实现以直线与圆弧插补为 核心的G功能。 （3）步进电动机驱动电路设计 步进电动机需要很大的电路控制由计算机及环形分配器送来的控 制脉冲信号一般为弱信号。因此步进电动机需要有功率放大器以 得到所需电流。本设计要求设计一种控制方便调试容易开关速度 快及元件损耗小等优点的步进电动机驱动电路。 3 设计步骤 1.总体设计方案的选择及确定 2.设计方案论证后查资料 3.对硬件系统的设计 4.对软件系统的设计 5.步进电动机伺服系统与设计 6.插补原理以及程序设计 4 工作量 1.单片机控制系统电路图一张0号图纸 2.G00功能实现程序代码一份要求完成程序代码清单以及程序代码注释 3.设计说明书一份。详细说明设计理论基础实现方法控制系统关键参数 5 数控编程及电气控制部分设计过程 （一）总体设计方案的选择及确定 总体设计阶段的任务是权衡利弊仔细划分硬件和软件功能。单片机实用系统的硬件配置与软件设计是紧密相关的，硬件和软件功能上具有一定的互换性。如步进电动机驱动所必须的环形分配器，既可以由数字逻辑硬件完成功能，可以增加工作速度， 降低软件工作量，但是提高了硬件成本。如果多使用软件完成功能，不但可以降低硬件开发，还可以简化硬件结构，但增加了软件的复杂性。 因此总体设计阶段，硬件和软件的功能划分十分必要。 （二）硬件控制电路设计 1.步进电动机伺服控制系统设计 ＸＹ双向十字滑台的运动由Ｘ向和Ｙ向步进电动机来控制。电机驱动滑台的各个运动部件。从而准确的控制它们的速度和位置。一般情况下，数控伺服系统分为开环和闭环两大类。其中闭环伺服系统还可以根据检测位置的不同进一步细分为半闭环伺服系统和闭环伺服系统两类。 由于开环伺服系统具有结构简单，调试维修方便和成本低的特点。因此虽然这种伺服的误差没有补偿和校正，精度较低。但广泛应用于中小型经济型数控机床。 鉴于开环伺服系统的特点，本次设计的总体设计方案拟采用开环伺服系统。并为ＸＹ运动方向加上极限位置检测及原点定位检测以实现基本运动位置控制。 ２. 数控系统及环形分配器的设计 数控十字滑台数控系统是8031系列单片机为核心部件，外部扩展程序存 贮器，数据存储器键盘显示器接口，I/Ｏ接口，地址分配，总线驱动及其他并行接口实现的。 （1）程序存储器 本设计选用8031单片机。内部没有ROM存储器，但不够大。所以选 用速度高，容量大的芯片27256比较经济，并且还为软件的扩展留 有余地。 （2）数据存储器及I/O接口 根据系统应用场合不同。对ＲＡＭ需求差异比较大。对与常规普通 控制器，可能需要较少容量的ＲＡＭ。大容量的ＲＡＭ不但体积小，而且性价比较高。１片62256芯片比16片芯片的性价比高很多。因 此，本设计采用62256作为数据存储器。 （3）键盘/显示器接口 键盘是由若干按键组成的开关矩阵。它是最简单单片机输入设备。 单片机实用显示器有16段数码活点阵式显示器是最基本的输入设 备。 单片机应用系统一般都要扩展I/O接口。选择I/O的应该从体积价 格负载功能等方面考虑。数控十字滑台设计8255芯片扩展I/O口。 并控制步进电动机驱动器；采用8279芯片作为人机交互接口芯片。 (4) 地址分配 外部程序存储器一般由单片的ＥＰＲＯＭ组成，独占６４Ｋ的地址 空间。此一般不要进行地址译码。只需将其片选端接地即可。 由于扩展的数据存储器与Ｉ/Ｏ接口电路一般由多片芯片组成，而 且数据区与Ｉ/Ｏ接口为编址。共占６４Ｋ字节的数据存储空间。 因此必须进行地址译码。一般采用地址译码器或线选法进行地址 分配。 （５）总线驱动 8031单片机CPU的扩展功能比较强。但如果扩展总线的负载超过 了总线负载的能力。系统便不能可靠的工作。这时必须在总线上 装驱动器。 常用的总线驱动器为74LS 245,74LS244,7404,7406和7407等芯 片。 6 程序清单 #include #include #define can XBYTE[0x7fff] #define DAT XBYTE[0Xff7Ee] #define pc8255 XBYTE[0Xff7Ee] #define COM8255 XBYTE[0xec03]; #define PB8255 XBYTE[0XFF7D]; uchar code fable[]={0X3f,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7f,0X7f,0X6F,0X67}; uint x0,y0; X0=0,y0=0; uchar I data diss[8]; Sbit dflay=ACC 7 Uchar keyin(); Main() {uint key; EX0=1; COM=0Xd1; do{ACC=COM;} while {dflay==1}; COM=0X00; COM=2a; EA=1; While(1) {key=keyin(); Swich (key) {case 10:diss[0]=0X0A;diss[1]=0;diss[2]=0;disp(diss);G00()break; Case 11:diss[0]=0X0A; diss[1]=0;diss[2]=0;disp(diss);G01()break; Case 12:diss[0]=0X0A; diss[1]=0;diss[2]=0;disp(diss);G02(); Default;break; } } Void disp(d) Uchar idata*d; {uchar I; COM=0X90; for(i=0;I<8;i++) {DAT=table[*d]; d++;}} ucharkeyin(void)interrant() {uchar I; While (deky()==0) COM=0X40; i=DAT; return(i) } Uchar deky (void) {uchar k; K=COM; Return(k&0X0f); 郑州大学现代远程教育 毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月 ______ 2014.11.24 ______ 姓名______________ 学号_________ 专业______ 联系方式 ______________ 学习中心 ___________________ 指导教师 ___________________ 完成时间2016 年4 月12 日 目录 1 绪论 (1) 1.1自动分拣系统的定义 (1) 1.2自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2系统硬件设计 (2) 2.1传感器的选型 (2) 2.1.1电感式传感器 (2) 2.1.2电容式传感器 (3) 2.1.3颜色传感器 (5) 2.2限位开关的设计 (6) 2.3电磁阀的设计.................................................. .7 2.4PLC 的选型. (8) 2.5PLC 输入输出接线端子图 (9) 3系统软件设计 (10) 3 . 1控制系统流程图设计 (10) 3.2PLC 梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4PLC 程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15) 1绪论 1. 1自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定 的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 1. 2自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代，近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用，然后 普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长，各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域,并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 十字滑台系统设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998 重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台 说明书 班级： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 教师： 时间：2015年6月22日-7月10日 目录 1、机械传动部件的选择 (3) 2、控制系统的设计 (4) 1、导轨上移动部件的重量估算 (4) 2、铣削力的计算 (4) 3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7) 4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 5、步进电动机减速箱的选用 (13) 6、步进电动机的计算与选型 (13) 7、增量式旋转编码器的选用 (19) 8、步进电机驱动器的选择 (19) 9、联轴器的选择 (21) 六、工作台控制系统的设计 (22) 七、十字滑台运动控制程序的编制 (22) 八、结语 .............................................................................................................................. . (25) (26) 三、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择 （1）导轨副的选用 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(p mm y x /01.0==δδ)，定位精度高（max max 400/min x f y f v v mm ==），因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 选直线滚动导轨副 （2）丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足的脉冲当量和±的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命 长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 选滚动丝杠螺母副 （3）减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。 拟采用减速器 （4）伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2500mm/min 。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。 伺服电机选步进电机 （5）检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码 检测装置的选用：增量式旋转编码器 郑州大学现代远程教育毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月____2014.11.24_______ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日 目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3 系统软件设计 (10) 3．1 控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3 整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4 总结 (14) 参考文献 (15) 1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 陕西国防工业职业技术学院 SHAANXI INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕业设计论文 题目机床十字滑台控制系统设计 专业供用电技术 班级供电3101 姓名孙争龙 学号 27310115 指导教师沈博 二○一二年十二月二十五日 毕业设计任务书 专业: 供用电技术班级: 供电3101 学生签名: 孙争龙 一、设计题目 机床十字滑台控制系统设计 二、设计内容要求和技术参数 1．构建控制系统模型。 2．确定主要控制、执行元件及其型号。 3．绘制电气控制原理图及接线图。 4．设计PLC程序。 5．配置执行元件控制器参数。 6．系统状态、精度分析。 三、设计应完成的技术资料 1．系统模型示意图 2．PLC控制程序 3．控制器参数调试清单 4．电气控制原理图 5．系统说明书 6．毕业设计说明书 四、设计考核的主要知识与技能 1．培养学生的团队意识，严格、认真、一丝不苟的科学精神，勇于探索的创新精神2．考核学生系统构建能力 3．考核学生PLC程序设计能力及伺服、步进电机及其控制器的应用能力 4．考核学生对电力拖动控制领域的了解 五、设计的主要内容 本项目是机加行业典型的定位控制系统，以PLC为主控元件,完成对伺服电机或步进电机的实时控制。设计主要完成PLC控制程序，控制器参数设置及PLC与控制器的连接方式，最终形成系统及其说明书，并完成毕业设计论文。 六、设计时间:年月日至年月日 七、指导教师签名: 沈博 毕业设计进度表和平时考核 学生签名:孙争龙班级:供电3101 平时成绩: 指导教师签名: 2006年11月6日 指导教师评语和评分意见学生姓名: 评语: 评分: 指导教师签名: 年月日 目录 1.序言 (2) 2.技术要求 (2) 2.1 设计题目 (2) 2.2 技术数据 (2) 2.3 设计要求 (2) 3.总体结构设计 (2) 3.1 丝杠选取 (3) 3.1.1 计算动载荷 (3) 3.2 滚珠丝杠副的选取 (4) 3.2.1计算载荷 (4) 3.2.2根据Ca选择滚珠丝杠副 (4) 3.2.3计算额定动载荷计算值Ca (4) 3.2.4滚珠丝杠副校核 (5) 3.3稳定性运算 (5) 3.3.1计算临界转速 n (5) K 3.3.2压杆稳定性计算 (6) 3.4 滚动导轨 (6) 3.4.1计算行程长度寿命 Ts (6) 3.4.2计算动载荷 C………………………………………………………6、 j 3.5 选取电机 (8) 3.5.1 电机的初选 (8) 3.5.2 步进电机转动的校核 (8) 4.结语 (11) 5.参考文献 (11) 1.序言 X-Y数控工作台机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。其基本思想是:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用，本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后由关英俊老师审定，在此表示感谢。因本人水平有限，错误和不足之处在所难免，处理问题也有不妥之处，敬请相关老师批评指正。 2.技术要求 2.1设计题目：X-Y双坐标联动数控工作台设计 2.2技术数据 工作台长 宽（mm）:410*310 工作台重量（N）：2300N 脉冲当量： 0.005～0.008mm/P 2.3设计要求： （1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺结构 （2）滚珠丝杠支撑方式：双推—简支型 （3）驱动电机为反应式步进电机 （4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙 3.总体结构设计 材料分拣系统机械系统 设计单片机 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 郑州大学现代远程教育 毕业设计 题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月___________ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日 目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9) 3系统软件设计 (10) 3．1控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15) 1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 2 系统硬件设计 2．1 传感器的选型 2.1.1 电感式传感器 长春工业大学 课程设计说明书 课程设计名称《机械制造装备设计》课程设计专业机械制造及自动化 班级100104班 学生姓名闫迪 指导教师姜振海 2013年12月12 目录 1前言 (1) 1.1设计任务 (1) 1.1.1主要技术参数 (1) 1.1.2工艺要求 (1) 1.2设计内容 (1) 1.2.1运动设计 (1) 1.2.2动力计算 (1) 1.2.3绘制图纸 (1) 1.2.4编写设计说明书1份 (1) 2传动方案的拟定及说明 (2) 2.1车床主参数和基本参数 (2) 2.2拟定参数的步骤和方法 (2) 2.2.1主轴级数的拟定 (2) 2.2.2主电机功率——动力参数的确定 (3) 3运动设计 (4) 3.1传动结构式、结构网的选择确定 (4) 3.1.1传动组及各传动组中传动副的数目 (4) 3.1.2传动系统扩大顺序的安排 (5) 3.1.3绘制结构网 (6) 3.1.4转速图的绘制 (6) 3.2齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 (7) 3.2.1齿轮齿数的确定的要求 (7) 3.2.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 (8) 3.2.3验算主轴转速误差 (10) 3.2.4绘制主传动系统图 (10) 4传动件的设计 (11) 4.1 带轮的设计 (11) 4.2齿轮模数的估算和计算 (13) 4.2.1确定计算转速 (13) 4.2.2轴和齿轮的传递功率 (14) 4.2.3计算齿轮模数 (14) 4.2.4齿宽的确定 (15) 4.2.5各轴间中心距的确定 (16) 4.3传动轴直径的初算 (16) 4.4主轴轴径的确定 (17) 5验算主要零件 (17) 5.1齿轮模数验算 (17) 5.1.1齿面接触疲劳强度计算 (17) 5.1.2齿根弯曲疲劳强度验算 (18) 5.2传动轴刚度的验算 (18) 5.2.1计算轴的平均直径，画出计算简图 (18) 5.2.2计算该轴传递的扭矩 T (18) n 5.2.3求作用在装齿轮处B的力 (18) 5.2.4求作用在装齿轮处C的力 (19) 5.2.5计算装齿轮处的挠度 (19) 5.2.6计算轴承处的倾角 (20) 5.3轴承寿命验算 (22) 6参考文献 (24) 7心得体会 (24) 十字滑台设计 Revised by Jack on December 14,2020 摘要 随着世界进入现在代化科技文明至今，现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在近代工业上PLC的问世给所有工业部分带来飞跃的进步，人们利用PLC的优点改变传传统工业的控制技术，让工业实现真正的全自动化。 在人类文明至今机械工具不断的改进，到工业革命之后一次又一次的飞跃给现在所有科技生活等部分带来了翻天变化，就现在工业生产中十字滑台是最新科技领先的技术中的一个常应用的工业生产模块。 在科技不断地升级换代，世界各发达国家在各技术部分的技术水平已经非常成熟，然而我国在很多科技部门仍然是空缺众多。就目前关于本文章的十字滑台的精确度就是目前我国一项重大空缺，所以本文章设计是关于如何利用PLC技术来实现十字滑台的更精确、更方便、更灵活，PLC的使用可以利用其优点来弥补我国在这些工业技术上的缺陷。 课题研究主要工作就是研究如何PLC编程进行对十字滑台的精确控制，十字滑台系统主要X轴方向滑台、Y轴方向滑台、X-Y轴定位及划线。在设计中很多方面都涉及机械方面的机械滑轮和齿轮和自动化方面的PLC控制理论与程序以及相关学科的知识来实现十字滑台的电动机的运转，实现最终十字滑台的设计要求。 关键字：PLC、十字滑台、X轴、Y轴 Abstract Now as the world entered the generation of the civilization of science and technology, the continuous development of modern science and technology, greatly promote the cross of different subjects and penetration, led to the revolution and reform in the field of engineering. In the advent of modern industrial PLC brings all the industrial part of leap progress, people of have a little change the traditional industrial control based on PLC technology, make industry to realize the real full automation. Machine tools of continual improvement, up to now in human civilization to leap again and again after the industrial revolution brought all technology such as part of life now proud of change, is now in the industrial production cross sliding table is one of the latest technology leading technology in the industrial production of commonly used modules. In science and technology constantly upgrading, the world's developed countries in the technical part of the technical level is already very mature, however in many departments of science and technology in our country is still many gaps. Now about the accuracy of the cross slide of this article is a big gap in our country at present, so this article design is about how to use PLC technology to realize the cross slide more accurate and more convenient, more flexible, the use of PLC can make use of its advantage to make up the defects of our country on the industrial technology. Research the main work is to study how to PLC programming for accurate control of cross sliding table, cross sliding table system main X axis direction slippery, Y direction slippery, x-y axis positioning and marking. In many aspects are involved in the design of machinery of pulleys and gears and automation of the theory and application of PLC control and related disciplines of knowledge to realize the cross slide motor operation, to eventually achieve cross slide design requirements. Key words: PLC, cross sliding table, the X axis and Y axis 目录 1、 2、 3、4 4 5 重庆理工大学 机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台 说明书 班级： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 教师： 时间：2015年6月22日-7月10日 目录 一、设计目的 (2) 二、设计任务 (2) 三、总体方案的确定 (3) 1、机械传动部件的选择 (3) 2、控制系统的设计 (4) 四、机械传动部件的计算与选型 (4) 1、导轨上移动部件的重量估算 (4) 2、铣削力的计算 (4) 3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7) 4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 5、步进电动机减速箱的选用 (13) 6、步进电动机的计算与选型 (13) 7、增量式旋转编码器的选用 (19) 8、步进电机驱动器的选择 (19) 9、联轴器的选择 (21) 五、工作台机械装配图的绘制 (22) 六、工作台控制系统的设计 (22) 七、十字滑台运动控制程序的编制 (22) 八、结语 (25) 参考文献 (26) 一、设计目的 课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行设计训练，主要目的： 1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定，分析与比较的方法。 2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式 3、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想 4、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力 二、设计任务 1、设计题目 X-Y数控工作台机电系统设计 2、任务 设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台。要求可以设定工作台的运动速度，实现正向/反向点动、正向/反向连续运动、启动、停止、急停、软硬限位等功能。 3、主要设计参数 1.立铣刀最大直径d=16mm 2.立铣刀齿数Z=3 3.最大铣削宽度a c=10mm 4.最大铣削深度a p=8mm 5.加工材料为碳素钢 6.X，Y方向的脉冲当量都为0.01mm/脉冲 7.X，Y方向的定位精度都为±0.02mm 8.工作台面尺寸为350mm×350mm,加工范围为450mm×450mm 9.X,Y方向工作台空载最快移动速度都为2500mm/min 10. X，Y方向工作台进给速度都为400mm/min 十字滑台系统设计课程设计 重庆理工大学 机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台 说明书 班级： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 教师： 时间：2015年6月22日-7月10日 目录 一、设计目的 (4) 二、设计任务 (2) 三、总体方案的确定 (3) 1、机械传动部件的选择....................................... ......................................... .. (3) 2、控制系统的设计....................................... ......................................... . (4) 四、机械传动部件的计算与选型 (4) 1、导轨上移动部件的重量估算....................................... ......................................... .. (4) 2、铣削力的计算....................................... ......................................... .. (4) 3、直线滚动导轨副的计算与选型....................................... ......................................... . (7) 4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型....................................... ......................................... . (9) 5、步进电动机减速箱的选用....................................... ......................................... (13) 6、步进电动机的计算与选型....................................... ......................................... .. (13) 7、增量式旋转编码器的选用....................................... ......................................... .. (19) 1.序言 双坐标十字滑台机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单。实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了危机的软件硬件功能以实现对机床的控制;使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。X-Y数控工作台机电系统设计是利用8031单片机,及2764,6264存储器及8155芯片等硬件组成,在控制系统的硬件上编写一定的程序以实现一定的加工功能。其基本思想是:通过圆弧或者直线插补程序以实现对零件进行几何加工,每进行一段加工都要产生一定的脉冲以驱动电机正反转,同时通过8155(1)将相应的加工进刀信息送至刀架库中以实现以之相应的走刀,电机和刀具的相对运动所以实现了刀具对工件的加工。该控制系统采用软件中断控制系统结构及子程序结构简单，条件明确在经济型数控中应用较多。中断结构采用模块化结构设计因为这种结构便于修改和扩充，编制较为方便，便于向多处理方向发展。双坐标十字滑台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。 2.技术要求 2.1设计题目：双坐标十字滑台设计 2.2技术数据 工作台长?宽（mm）:390*290 工作台重量（N）：1800N 工作台行程：?X=390-100=290mm ?Y=290-100=190mm 脉冲当量：δ=0.005—0.008 mm/P 取δ=0.005mm/P 2.3设计要求： （1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺结构 1.设计目的 1.1加深理解和掌握《机电一体化》、《计算机接口设计》、《计算 机控制技术》、《数控技术》等课程的基本知识，提高学生综合运用所学知识的能力。 1.2培养学生根据设计课题的需要，选用参考书，查阅有关工程 手册的技术数据、图标和文献资料的能力。 2.设计任务 2.1组号 1.工作台长X宽（mm）：390X290。工作台工作重量： 1800N 2.2工作台行程：△Z=工作台长-100 △Y=工作台宽-100 2.3 脉冲当量：0.005—0.008mm/p 3.设计要求 3.1 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动； 3.2滚珠丝杠支承方式为双推—简支型； 3.3驱动电机为反应式步进电动机； 3.4步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动的 间隙。 4. 设计步骤 4.1总体方案的选择与确定； 4.2设计方案论证后查阅资料。 5. 工作量 5.1零号装备图一； 5.2设计说明书一个（30页以上）。 6. 工作台结构及参数设计 6.1数控工作台采用步进电机驱动的开环控位结构，其单项驱动 系统结构简图如图1-1所示。 6.2 滚珠丝杠设计 下丝杠 设计滚珠丝杠时，已知工作条件是：工作载荷 F=900+400=1300（N ） 使用寿命L ，h=10000（h ），丝杠的工作长度（或螺母的有效行程） L=0.31（m ）、丝杠的转速n （平均转速n=100 r/min 或最大 转速10000max =n r/min ），以及滚道硬度58-63HRC 和运转精度mm 03.0=δ。 6.2.1计算载荷F c F c =K F *K H *K A F M =1.2?1.0?1.0?1150=1380N 查表2-6取K F = 1.2 、查表2-7取K H = 1.0 、查表2-4取D 级精度 、查表2-8取K A =1.0 。 6.2.2 计算额定动载荷，计算值Ca ’ Ca ‘=3 4 1064.1?n h L n c F =1380? 3 4 10 67.110000 100??=5125.3N 6.2.3 根据Ca ‘选择滚珠丝杠副，假设选用F c 型号，按滚珠丝杠 副的额定动载荷等于或稍大于Ca ‘的原则，查表2-9选以下型号 规格： 5393,5.220041=-=Ca F c N 8630,5.220051=-=a c C F N 考虑各种因素选用 5.220041-c F ，由表2-9得丝杠 副数据： 公称直径：mm D 200= 导程：P=4mm 螺旋角："0383=λ 滚珠直径：d 0=2.381mm 按表2-1中尺寸公式计算： 郑州大学现代远程教育 毕业设计题目:双坐标十字滑台的设计 入学年月 2012年09月 学生姓名刘栋梁 学号 12130287037 专业机电一体化 学习中心石鸡中心 联系方式______________ 指导教师 成绩 完成时间2014年07月14日 双坐标十字滑台的设计 目录 一．机械部分 (2) 1.设计目的 (2) 2.设计任务 (2) 3.设计要求 (2) 4.设计步骤 (2) 5.工作量 (2) 6.工作台结构及参数设计 (3) 7.步进电机的选择 (8) 8.减速器的参数设计 (11) 9.联轴器的选择 (13) 二．双坐标十字滑台控制系统设计 (14) 1.设计目的 (14) 2.设计任务 (15) 3.设计步骤 (15) 4.工作量 (15) 5.数控编程及电气控制部分设计过程 (16) 6.程序清单 (18) 三．参考资料 (23) 四．心得体会 (24) 五．评审表 (25) 一．机械部分 1. 设计目的 9.1加深理解和掌握《机电一体化》、《计算机接口设计》、《计算机控制技术》、 《数控技术》等课程的基本知识，提高学生综合运用所学知识的能力。9.2培养学生根据设计课题的需要，选用参考书，查阅有关工程手册的技术数 据、图标和文献资料的能力。 2. 设计任务 9.3组号 1.工作台长X宽（mm）：390X290。工作台工作重量：1800N 9.4工作台行程：△Z=工作台长-100 △Y=工作台宽-100 2.3 脉冲当量：0.005—0.008mm/p 3.设计要求 3.1 工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动； 3.2滚珠丝杠支承方式为双推—简支型； 3.3驱动电机为反应式步进电动机； 3.4步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动的 间隙。 4. 设计步骤 4.1总体方案的选择与确定； 4.2设计方案论证后查阅资料。 5. 工作量 5.1零号装备图一张； 5.2设计说明书一个（30页以上）。 1引言 研磨机是利用砂轮对刀具表面进行磨削加工的机床，主要是对钻头进行加工，一般的数控研磨机是三坐标轴的，即主轴运动、X轴进给运动和Z轴进给运动，本课题要设计的部分就是控制X轴进给运动和Z轴进给运动的数控十字滑台。 这些年来，国内外机床工业迅猛发展，其产值仅次于模具工业的产值。随着工业技术的迅速发展，对精密十字滑台的设计和制造要求也越来越高。我国机床工业作为一个独立、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已经成为国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。 目前，国内生产的精密滑台已达到了比较高的水平，但由于数控研磨机的发展还不够成熟，因而应用于数控研磨机的精密滑台还处在萌芽状态，大多数的工作台产品无法满足研磨机的传动要求。由于本设计中的十字滑台是用于数控研磨机，而数控研磨机是用于刀具的生产，生产批量小、制造精度高，所以对十字滑台的传动精度要求是较高的。 一般的精密十字滑台是滚珠丝杠与伺服电机直接联接，这种联接方式适用于一般的机床，对于本课题的数控研磨机来说，这种传动是不够平稳、不够精确的。 本设计的不同之处是伺服电机要经过减速装置减速之后再将转速传到滚珠丝杠上，从而带动工作台运动，因为减速装置可以使到达滚珠丝杠的速度更加符合其要求的速度，再者，加入减速装置以后，整个十字滑台的传动系统会更加平稳，而且传动精度也会得到提高。 在十字滑台的X轴方向，伺服电机先与同步带轮联接，同步带轮再与滚珠丝杠联接，这样，伺服电机较高的转速降低为滚珠丝杠要求的转速，再将滚珠丝杠的转速转换为X轴工作台的进给运动，从而实现工作台的低速平稳运动。类似地，在十字滑台的Z轴方向，伺服电机先与齿轮副联接，再与Z轴工作台的滚珠丝杠联接，和X轴方向一样，将高转速转换为低转速，低转速再转换为Z轴工作台的直线进给运动，实现工作台的低速平稳运动,并且与Z轴联动，产生钻心锥度。 本课题的研磨机是在需要润滑油和切削液的环境下工作的，因此，除了要设计出合格的数控十字滑台之外，本设计还要求对设计的产品进行了防护设计，本人根据滑台的特点，分别用钢板和铝合金作为材料对滑台进行防护。 目 录 1绪论 (1) 1.1课程设计的背景 (1) 1.2课程设计的目的和意义 (1) 1.3双坐标十字滑台的技术指标及主要内容 (1) 1.3.1技术指标 (1) 1.3.2主要内容 (1) 2双坐标十字滑台整体结构设计 (2) 2.1总体方案确定 (2) 2.2滚珠丝杠的设计 (3) 2.2.1计算载荷C F (3) 2.2.2计算额定动载荷a C ' (3) 2.2.3根据a C '选择滚珠丝杠副 (3) 2.2.4稳定性验算 (4) 2.2.5刚度验算 (5) 2.2.6效率验算 (6) 2.2.7丝杠的消隙 (6) 2.3滚珠丝杠的固定端选择 (6) 2.4滚动导轨 (6) 2.5步进电机的选择 (7) 2.5.1步距角的确定 (7) 2.5.2减速器传动比计算 (7) 2.5.3电动机轴上总当量负载转动惯量计算 (8) 2.5.4惯量匹配验算 (8) 2.5.5步进电动机负载能力校验 (8) 2.6减速器参数设计 (11) 2.6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (11) 2.6.2按齿面接触疲劳强度设计 (11) 2.6.3轴承的选择 (12) 2.6.4联轴器的选择 (12) 3双坐标十字滑台控制系统设计 (13) 3.1设计目的 (13) 3.2设计任务 (13) 3.3设计步骤 (14) 3.4数控编程及电气控制部分设计过程 (14) 3.4.1总体设计方案的选择及确定 (14) 3.4.2硬件控制电路设计 (14) 3.4.3软件设计 (15) 3.5程序清单 (21) 3.5.1显示子程序 (21) 3.5.2键盘子程序设计 (22) 3.5.3中断 (25) 3.5.4主程序设计 (27) 4心得体会 (28) 5参考文献 (30) 西安文理学院物理与机械电子工程学院机械专业技能拓展训练（设计） 题目数控十字滑台的控制 学生姓名乔旭罗纳德 指导教师韦炜、焦艳梅 设计所在单位西安文理学院 2014年12月 摘要 摘要:本篇文章主要进行西门子的可编程序控制器的十字滑台控制系统的设计。通过对各种控制方法的对比进行选择了用可编程序控制器来控制步进电机，以达到十字滑台的工作效果。主要内容有十字滑台控制系统介绍、十字滑台控制系统硬件选择、梯形图与I/O分配。 关键字：可编程序控制器；步进电机；十字滑台 目录 摘要 (2) 1 十字滑台控制系统介绍 (2) 1.1 系统构成 (2) 1.2 位置传感器 (3) 1.3 电机与驱动装置 (5) 2 十字滑台控制系统硬件选择 (6) 2.1 基本结构 (6) 2.1.1 电源 (6) 2.1.2 中央处理单元(CPU) (6) 2.1.3存储器 (7) 2.1.4 输入输出接口电路 (7) 2.1.5功能模块 (7) 2.2 编辑本段工作原理 (7) 2.2.1 输入输出（I/O）点数的估算 (10) 2.2.2存储器容量的估算 (11) 2.2.3控制功能的选择 (11) 2.2.4可编程逻辑控制器的类型 (14) 2.2.5 PLC输入/输出类型 (14) 2.2.6转换原理 (15) 3 十字滑台运动原理 (17) 3.1 实验原理 (17) 3.2实验设备及仪器 (18) 3.3关于步进电机模块的介绍 (18) 参考文献 (23) 1 十字滑台控制系统介绍 十字滑台是许多数控加工设备和电子加工设备。如：数控车床的纵横进刀装置数控铣床和数控钻床的XY 工作台，激光加工设备工作台，表面贴装设备等。 1.1 系统构成 十字滑台控制系统主要由plc运动控制器，伺服（步进）电机及相关软件等组成。控制计算机可以是普通的PlC机。运动控制器是安装在计算机总线扩充槽内的电机运动控制卡。如图所示为十字滑台机械本体。它由两个直线运动单元组成，每个直线运动单元主要包括：工作台面，滚珠丝杆，导轨，轴承座，基座等部分。通过两个直线运动单元的组合运动，可以使工作台面产生两个自由度 XY 轴方向的平面运动。 图1-1材料分拣系统机械系统设计.
十字滑台系统设计
材料分拣系统机械系统设计(单片机).
机床十字滑台欧姆龙CP1H plc控制系统设计
十字滑台设计
材料分拣系统机械系统设计单片机
X—Y双坐标联动数控工作台设计
十字滑台设计
十字滑台系统设计
十字滑台系统设计 课程设计
双坐标十字滑台机械部分说明书
双坐标十字滑台的设计说明
双坐标十字滑台的设计
数控刀具磨削机的数控十字滑台的设计说明书
机电一体化课设(十字滑台)说明书
技术报告 数控十字滑台的控制
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