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机电一体化技术课程设计引言机电一体化技术是一种新兴的技术，已经得到广泛的应用。
机电一体化技术能够有效解决机械工程的自动化问题，并且有效降低了生产成本。
在当前工业中，机电一体化技术已经成为了制造业的基础。
本文将详细介绍机电一体化技术的课程设计。
课程目标本课程设计旨在培养学生对机电一体化技术的理解，学生在本课程中将会了解机电一体化技术的原理、应用、以及实现方法。
此外，本课程还旨在培养学生解决机械制造过程中自动化问题的能力，以及掌握机电一体化控制系统的设计、实现、和维护技术。
课程内容第一部分：机电一体化技术原理本部分将会介绍机电一体化技术的原理，包括机电一体化系统的构成、自动化技术、传感器和执行器、以及机电一体化系统的硬件和软件架构等等。
学生需要掌握机电一体化技术的原理，以及机电一体化系统的构成和工作原理。
第二部分：机电一体化技术应用本部分将会介绍机电一体化技术的应用，包括机床、自动化生产线、以及工业机器人等等。
学生需要掌握机电一体化技术在实际应用中的情况。
第三部分：机电一体化控制系统本部分将会介绍机电一体化控制系统的设计、实现、和维护技术。
学生需要掌握机电一体化控制系统的设计方法、控制方法、软件和硬件平台等等。
课程作业学生将会数次完成小组课程作业。
学生需要组成小组，根据实际问题设计和实现机电一体化控制系统，例如控制一台简单的继电器控制电机的系统，或者控制一台工业机器人的系统，或者控制一条自动化生产线的系统等等。
期末项目学生将会在本学期结束时完成期末项目。
学生可以自选实现一个机电一体化控制系统，包括问题定义、方案设计、系统实现、以及系统测试和优化等等。
课程评估学生的评估将会根据学生在课堂作业和期末项目中的表现来评估。
学生需要达到一定的水平才能获得课程学分，在学生的评估中学生的主动学习和创造性的应用将会得到充分的认可。
结论本文介绍了机电一体化技术的课程设计内容和评估方式。
希望通过本课程的学习，学生将能够掌握机电一体化技术的原理、应用和控制系统的设计、实现、和维护技术，为未来从事机械工程、控制工程和自动化工程等等方面的研究和应用奠定基础。
机电一体化系统集成课程设计
1. 简介
本篇文档将介绍机电一体化系统集成课程设计的相关内容，旨在帮助学生更好地完成课程设计任务。
2. 课程设计任务
2.1 任务背景
机电一体化系统是现代制造业的重要组成部分，在各个领域拥有广泛的应用。
本课程设计旨在让学生通过实践，深入了解机电一体化系统的构成和应用，提高工程实践能力。
2.2 任务要求
学生需要选择一个机电一体化系统，并完成以下任务：
- 对系统进行结构分析，在课程设计报告中给出；
- 设计该系统的控制电路，绘制电路图；
- 编程实现控制策略；
- 使用实验平台对系统实现控制；
- 撰写课程设计报告。
3. 设计思路
本次课程设计任务难度较大，需要学生具有扎实的机电一体化基础和编程基础。
设计思路如下：
- 首先，选择一个应用广泛的机电一体化系统作为设计对象，熟悉系统的组成和工作原理；
- 其次，针对该系统的控制需求，设计控制电路并进行电路图绘制；
- 然后，使用编程语言实现上述设计得到的电路图，并进行控制策略编写；
- 最后，使用实验平台对设计得到的控制策略进行实验验证，并撰写课程设计报告。
4. 结语
机电一体化系统集成课程设计任务难度大，但对于学生的技术能力提升有着重要的推动作用。
学生需要充分利用所学知识，认真完成设计任务，争取取得好的成绩。
机电一体化课程设计设计目的本课程旨在帮助学生全面了解机电一体化技术的基本概念、原理和应用，培养学生的跨学科综合能力，提高学生的实际动手能力和解决实际问题的能力。
教学目标•了解机电一体化技术的基本概念和原理•掌握机电一体化技术在工程实践中的应用•培养学生的动手能力和实际问题解决能力•提高学生的团队合作能力和跨学科综合能力教学内容1.机电一体化技术概述2.传感器与执行器3.控制系统与自动化4.机械设计与制造5.电气与电子技术6.机电一体化系统集成与应用教学方法•理论讲授结合实例分析•教师和学生参与讨论•实验操作与实践综合•项目实战案例分析教学评估•学生课堂表现及作业考核•期中期末综合考核•课程设计和项目实战评比实验与实践1.传感器与执行器实验2.控制系统与自动化实验3.机械设计与制造实践4.电气与电子技术实验5.机电一体化系统集成与应用项目实战资源支持•实验室设备和工具支持•外部企业合作支持•教学资料和参考书籍支持教学团队•主讲教师：机电一体化专业教师•实验指导教师：相关实验室实验指导老师•项目实战指导老师：相关工程项目经验丰富的老师•《机电一体化技术导论》•《机电一体化系统集成与应用》•相关学术论文和案例分析以上是机电一体化课程设计的详细方案，希望能对您的参考有所帮助。
特殊应用场合一：智能家居增加条款•增加智能家居技术的介绍和应用范围•增加智能家居系统的结构和组成•增加智能家居系统的集成及核心技术介绍•增加智能家居系统的特别注意事项，如数据安全等相关问题及注意事项•数据安全问题，需要采用加密算法保障，如AES加密算法；•协议转换问题，各智能设备采用不同的通信协议，需要根据实际情况进行转换；•语音识别准确性问题，需要进行多场景训练，提高识别准确性；•技术更新换代问题，智能家居技术日新月异，需定期更新技术和设备。
特殊应用场合二：智能物流增加条款•增加智能物流技术的介绍和应用范围•增加智能物流系统的结构和组成•增加智能物流系统的集成及核心技术介绍•增加智能物流系统的特别注意事项，如物流路径规划等相关问题及注意事项•物流路径规划问题，需要考虑路程、道路状况、货物重量等多个因素进行求解；•智能识别问题，需要采用深度学习等技术，实现对货物的自动识别和分类；•跨地区协调问题，需要建立覆盖全国的智能物流网络，实现各地区之间物流的快速协调；•安全问题，智能物流系统涉及大量的物资财产和数据信息，需要采用多层安全保障机制，如认证、加密、监控等措施。
机电一体化系统设计课程设计.doc机电一体化系统设计是机械工程、电子信息工程等工科专业的重要课程之一，主要涉及机电系统的设计、分析、优化和实现等方面的知识。
在课程设计中，学生需要综合运用所学知识，对一个具体的机电一体化系统进行全面、系统的设计。
机电一体化系统设计需要从系统的角度出发，综合考虑机械部分和电子控制部分的设计。
在机械部分，需要根据系统的功能和要求，设计机械结构，包括传动机构、导向机构、支撑机构、制动机构等。
在电子控制部分，需要根据系统的控制要求和传感器测量的数据，选择合适的控制器和传感器，设计控制电路和程序，实现系统的自动化控制。
机电一体化系统设计需要考虑系统的性能指标和优化设计。
系统的性能指标包括系统的精度、稳定性、响应速度、工作效率等。
在设计过程中，需要通过优化设计来提高系统的性能指标。
例如，可以通过优化机械结构的设计来提高系统的精度和稳定性，通过优化控制算法和控制参数来提高系统的响应速度和工作效率。
另外，机电一体化系统设计还需要考虑系统的可维护性和可扩展性。
系统的可维护性包括系统的维修性和可靠性，即系统发生故障时能够快速维修并恢复正常工作状态。
系统的可扩展性包括系统功能的可扩展性和升级性，即系统能够根据用户需求进行功能扩展和升级。
机电一体化系统设计的实现需要借助计算机辅助设计和电子电路设计等工具。
学生需要使用CAD软件进行机械结构的设计，使用电路设计软件进行电子电路的设计。
同时，还需要使用模拟仿真软件进行系统的模拟和调试，验证系统的性能和功能是否满足设计要求。
机电一体化系统设计课程设计是培养学生综合运用所学知识进行机电系统设计和分析的重要环节。
通过课程设计，学生可以加深对机电一体化系统的理解，提高解决实际问题的能力。
同时，课程设计还可以培养学生的创新意识和团队协作精神，为将来的就业和科研奠定坚实的基础。
机电一体化系统设计报告模板
1. 项目背景
简明扼要地介绍项目的背景信息，包括项目的目的、需求和约束条件等。
2. 系统架构设计
详细描述机电一体化系统的整体架构设计方案，包括各个子系统的模块组成和功能划分。
2.1 机械子系统设计
描述机械子系统的设计方案，包括机械结构、传动装置和运动控制等。
2.2 电子子系统设计
描述电子子系统的设计方案，包括电路设计、传感器选择和信号处理等。
3. 控制系统设计
详细介绍机电一体化系统的控制系统设计方案，包括控制算法、信号采集和实时控制等。
4. 可行性分析
对设计方案进行可行性分析，包括技术可行性、经济可行性和
环境可行性等方面的评估。
5. 实施计划
制定机电一体化系统设计的实施计划，包括工作进度、资源需
求和风险管理等。
6. 结论
在此部分总结机电一体化系统设计报告的关键信息，强调设计
方案的重要性和可行性。
参考文献
列出在报告中引用的所有参考文献的详细信息，包括作者、标题、出版日期和出版商等。
附录
提供与报告相关的补充信息，例如设计图纸、测试数据和计算结果等。
以上是机电一体化系统设计报告的基本模板，可根据具体项目需求进行适当的调整和修改。
希望对你的文档撰写有所帮助！。
机电一体化专业课程设计一、选题背景机电一体化课程设计作为机械电子专业的实践教学环节, 考察学生综合运用所学专业知识进行分析问题和解决问题的能力. 科学合理地安排课程设计的内容使学生即能在有限的时间内掌机电一体化设备的设计过程, 培养学生的工程设计能力和解决实际问题能力, 又能训练学生抓住问题的主要矛盾有针对性的加以深入的研究是课程设计成功与否的关键所在. 本文针对课程设计教学过程中实际遇到的问题,探索机电一体化课程设计的内容设置, 对于提高课程设计的教学质量具有重要意义.二、设计要求设计一电路板控制系统，检测液压油油、压油温检测系统，其中压力P〈=15，油温T〈=80C，绘制电路原理图和电路板图。
三、选题目的当代数学信号处理的发展趋势之一是在通用的硬件上借助软件实现复杂的功能，伴随对软件依赖性的增加，软件的开发成本也相应提高，甚至出现赶超硬件投入的趋势。
机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子设备以及软件等有机的结合起来所构成的系统的总称。
也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、计算机技术、及信息处理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求，也就是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。
机电一体化的关键技术有：（ 1 ）机械技术，（2）计算机及信息处理技术，（3）系统技术，（4）自动控制技术，（5）传感检测技术，（6）侍服传动技术。
在新的历史背景下，同时因也是个知识爆炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。
而这次课程设计，一方面让我们从理论到实践的一个联系，另一方面也是温习和巩固所学的专业知识特别是单片机方面的知识，对于单片机系统能够从整体上认识和把握，能够从整体的高度上根据实际需求设计出有效的系统。
一、前言随着我国经济的快速发展，机电行业在国民经济中的地位日益重要。
为培养适应新时代要求的机电专业人才，提高学生的综合素质和就业竞争力，特制定本课程设置方案。
二、培养目标本课程设置旨在培养具备扎实的机电工程基础理论、实践技能和创新能力，能在机电行业从事设计、制造、安装、调试、维护与管理等工作的高级工程技术人才。
三、课程设置原则1. 基础性原则：课程设置应以基础知识、基本理论和基本技能为核心，为学生提供全面、系统的专业教育。
2. 实践性原则：注重实践教学，提高学生的动手能力和工程应用能力。
3. 发展性原则：紧跟时代发展，不断调整课程设置，满足社会对机电专业人才的需求。
4. 个性化原则：根据学生兴趣和特长，提供多样化的课程选择。
四、课程设置1. 公共课程（1）政治理论：马克思主义基本原理、毛泽东思想、邓小平理论、三个代表重要思想、科学发展观等。
（2）外语：英语（基础、高级）。
（3）计算机：计算机应用基础、计算机操作系统、数据库原理与应用等。
（4）体育：篮球、足球、排球、乒乓球等。
2. 专业基础课程（1）机械设计基础：机械制图、公差配合与测量、机械原理、机械设计等。
（2）电工电子技术：电工学、电子技术基础、电机与拖动等。
（3）材料力学：材料力学、机械零件强度与设计等。
（4）机械制造工艺学：金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学等。
3. 专业核心课程（1）机械设计及自动化：机械设计、自动控制原理、机器人技术、数控技术等。
（2）电气工程：电气控制与PLC、电机与拖动、电力电子技术、高电压技术等。
（3）机电一体化：机电一体化系统设计、传感器与检测技术、机器人技术等。
4. 专业选修课程（1）机械设计方向：机械设计及自动化、汽车工程、船舶工程等。
（2）电气工程方向：电气工程及其自动化、自动化、电力系统及其自动化等。
（3）机电一体化方向：机电一体化系统设计、智能机器人、无人机技术等。
5. 实践教学环节（1）课程实验：机械设计实验、电工电子实验、材料力学实验等。
目录机电一体化系统设计课程设计任务书1.总体方案1.1 丝杆螺母副的选用1.2 减速装置的选用1.3 伺服电动机的选用1.4 检测装置的选用2．工作台切削力的计算3.直线滚动导轨副的计算与选型3.1滑块承受工作载荷Fmax的计算与型号选择3.2距离额定寿命L的计算4．滚珠丝杆螺母副的计算与选型4.1最大工作载荷Fm的计算的计算4.2最大动载荷FQ4.3初选丝杆型号4.4丝杆传动效率η的计算4.5丝杆刚度的验算4.6丝杆压杆稳定性的校核5.步进电机减速箱的选用6.步进电机的计算与选型6.1步进电机转轴上加载的总转动惯量Jeq6.2步进电机转动轴上总的等效负载转矩Teq6.3步进电机最大静转矩的选择6.4步进电机性能校核7.反馈检测装置的选用8.步进电机驱动器的选用9.设计总结参考文献[1]张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社[2]尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社普通车床（如C616,C618,C620,CA6140，C630）是金属切削加工常用的一类机床。
总体设计方案（1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。
因此，数控系统应设计成连续控制型。
（2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。
（3）根据普通车床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度、以及经济性要求一般采用8位微机——MCS-51。
（4）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A 转换电路、串行接口电路等。
还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。
（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向是两套独立的传动链，他们由步进电机、齿轮副、丝杆螺母组成，其传动比应满足机床所要求的分辨。
（7）采用滚珠丝杆螺母副，并有预紧机构（8）采用贴塑导轨，以减少导轨摩擦2、设计参数最大加工直径：床面上：630mm；床鞍上：350mm；最大加工长度：1400mm；快进速度：纵向：2.0横向：1.0最大切削进给速度：纵向：0.5m/min，横向：0.25 m/min；溜板板和刀架的重力：纵向：1200N横向：800N主电动机功率：10KW；代码ISO脉冲分配方式：逐点比较法，定位精度： 0.015启动加速时间：35ms；输入方式：增值式、绝对式控制坐标数：2刀具补偿是0-99mm进给传动链间隙补偿是： 纵向：横向：进给伺服系统机械部分设计与计算（1） 进给系统机械结构改装设计1、进给系统机械设计需要改动主要部件有挂轮架、溜板箱、溜板、刀架等。
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书一、课程设计的目的机电一体化系统设计是一门综合性很强的课程，通过本次课程设计，旨在让我们将所学的机电一体化相关知识进行综合运用，培养我们独立设计和解决实际问题的能力。
具体来说，课程设计的目的包括以下几个方面：1、加深对机电一体化系统概念的理解，掌握系统设计的基本方法和步骤。
2、熟悉机械、电子、控制等多个领域的知识在机电一体化系统中的融合与应用。
3、培养我们的工程实践能力，包括方案设计、图纸绘制、参数计算、器件选型等。
4、提高我们的创新思维和团队协作能力，为今后从事相关工作打下坚实的基础。
二、课程设计的任务和要求本次课程设计的任务是设计一个具有特定功能的机电一体化系统，具体要求如下：1、确定系统的功能和性能指标，包括运动方式、精度要求、速度范围等。
2、进行系统的总体方案设计，包括机械结构、驱动系统、控制系统等的选择和布局。
3、完成机械结构的详细设计，绘制装配图和零件图。
4、选择合适的驱动电机、传感器、控制器等器件，并进行参数计算和选型。
5、设计控制系统的硬件电路和软件程序，实现系统的控制功能。
6、对设计的系统进行性能分析和优化，确保满足设计要求。
三、系统方案设计1、功能需求分析经过对任务要求的仔细研究，确定本次设计的机电一体化系统为一个小型物料搬运机器人。
该机器人能够在规定的工作空间内自主移动，抓取和搬运一定重量的物料，并放置到指定位置。
2、总体方案设计（1）机械结构采用轮式移动平台，通过直流电机驱动轮子实现机器人的移动。
机械手臂采用关节式结构，由三个自由度组成，分别实现手臂的伸缩、升降和旋转，通过舵机进行驱动。
抓取机构采用气动夹爪，通过气缸控制夹爪的开合。
（2）驱动系统移动平台的驱动电机选择直流无刷电机，通过减速器与轮子连接，以提供足够的扭矩和速度。
机械手臂的关节驱动选择舵机，舵机具有控制精度高、响应速度快等优点。
抓取机构的气缸由气泵提供气源，通过电磁阀控制气缸的动作。
机电一体化系统设计课程设计说明书（小幅面平板式二维绘图仪画笔驱动系统）目录目录................................................................................................................... - 2 - 中文摘要................................................................................................................... - 4 -一、课程设计的目的............................................................................................... - 5 -二、设计任务........................................................................................................... - 5 -三、总体方案的确定............................................................................................... - 5 -四、机械传动部件的设计与选型........................................................................... - 6 -1．滚珠丝杆副的选型与计算........................................................................... - 6 - 2．电机的选型与计算....................................................................................... - 8 -3、轴承的选择与验算..................................................................................... - 11 -4．联轴器的选用............................................................................................. - 12 - 5．滚动直线导轨选择,计算和验算................................................................ - 12 - 6．密封和润滑................................................................................................. - 13 -五、机械控制系统原理及电路设计..................................................................... - 13 -1、设计要求..................................................................................................... - 13 -2、方案分析..................................................................................................... - 13 -3、单片机系统与步进电动机驱动器之间的接口方法................................. - 14 -4、步进电动机驱动电源的选用..................................................................... - 15 -六、设计结论......................................................................................................... - 18 -七、个人总结......................................................................................................... - 21 -八、参考文献......................................................................................................... - 22 -中文摘要模块化的小幅面平板式单坐标画笔驱动系统，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠副，以及伺服电动机等部件组成。
工程学院本科生专业课程设计说明书（机电一体化系统设计）题目：数控铣床X-Y工作台设计专业班级：机械11X 组别：第Y 组成员：指导教师：赵大旭职称：讲师年月日目录设计任务书 (1)1 系统总体设计 (2)1.1总体性能要求与整体方案 (2)1.2各系统方案确定 (2)1.2.1机械传动系统方案 (2)1.2.2控制系统总体方案 (3)1.3课程设计主要内容安排 (3)2 机械系统设计 (4)2.1工作台外形尺寸及重量估算 (4)2.2滚动导轨的参数确定 (4)2.3 滚珠丝杠的设计计算 (5)2.4 步进电机的选用 (5)2.5 齿轮传动系统设计计算 (5)2.6 步进电机惯性负载的计算 (5)3 控制系统硬件设计 (7)3.1微机系统选择 (7)3.1.1单片机选型 (7)3.1.2电气接口 (7)3.2电机驱动系统设计 (8)3.2.1步进电机工作原理与驱动电路 (8)3.2.2电磁铁驱动电路 (9)3.2.3电源电路 (9)3.2.4传感器与人机界面 (9)4 程序设计 (10)4.1总体方案 (10)4.2程序流程图 (10)4.2.1程序结构 (10)4.2.2程序模块 (10)4.2.3 XX子程序 (10)4.2.4 XX子程序 (10)4.3程序代码 (10)4.3.1子程序1 (10)4.3.2子程序2 (10)5 设计总结 (11)5.1结论 (11)5.2心得体会 (11)5.3成员分工 (11)参考文献 (12)附录清单 (13)设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计 设计任务：设计一个微机控制的立式铣床X-Y 工作台，具体内容如下：1、机械系统设计：通过计算正确选择传动机构、导向机构、执行机构、驱动电机等，并给出计算依据，绘制机械系统装配图；2、控制系统设计：根据系统要求，选择正确控制策略，设计合理的控制系统，绘制控制系统原理电路图；3、主程序设计：在机械系统与控制系统设计基础上，开发控制主程序，列出程序清单；4、设计说明书撰写 系统主要参数：1、立铣刀最大直径d=20mm ；2、立铣刀齿数Z=3；3、最大铣削宽度15e a mm =；4、最大背吃刀量12p a mm =；5、加工材料为碳素钢；6、X 、Y 方向的脉冲当量0.005x y mm δδ==/脉冲；7、X 、Y 方向的定位精度均为0.01mm ±；8、工作台尺寸600mm ×700mm,加工范围为350mm ×450； 9、工作台空载最快移动速度2000/min x y v v mm ==； 10、工作台进给最快移动速度max max 300/min x f y f v v mm ==； 时间安排及任务：1、系统功能介绍，总体方案设计（1天） （1）机电一体化设计基本过程介绍； （2）X-Y 工作台功能介绍； （3）总体方案确定。
2、单元功能模块介绍和设计任务落实（1天）3、详细设计（8天）（1）机械系统装配图设计； （2）控制系统原理图设计； （3）控制主程序设计。
1 系统总体设计1.1总体性能要求与整体方案X-Y数控工作台机电系统被设计用于铣床数控化改造，其结构简单，容易实现。
该平台能够在保证一定的精度前提下降低成本，是微机控制技术的简单的应用。
本设计充分的利用了机电一体化系统思想，结合机械本体与电气控制系统软硬件于一体，使机床的加工范围扩大，精度和可靠性进一步得到提高。
总体结构如图1-1所示图1-1 系统总体方案图1.2各系统方案确定1.2.1机械传动系统方案（1）丝杠螺母副的选择步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.01mm脉冲当量，因为定位精度±0.02mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，即是±0.01mm和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、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。
同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。
由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。
由于工作台最快的移动速度，所需的转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。
（2）导轨副的选用要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。
（3）伺服电机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。
任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏低，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用开环控制，任务书初选的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min,故本设计不必采用高档次的伺服电机，因此可以选用混合式步进电机，以降低成本，提高性价比。
（4）减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，且应有消间隙机构，如果要选用减速装置，则应选用无间隙齿轮传动减速箱。
1.2.2控制系统总体方案（1）设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有轮廓控制，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。
（2）对于步进电动机的开环控制系统，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控制系统的CPU，能够满足任务书给定的相关指标。
（3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还要扩展程序存储器，I/O接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等。
（4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。
1.3课程设计主要内容安排第一章总体设计。
根据任务书明确课程设计内容，确定总体及各子系统方案。
第二章机械系统设计。
工作台外形尺寸及重量估算，电动机选择，机械传动系统设计计算，滚珠丝杠计算选择等。
第三章控制系统硬件设计。
单片机选择，系统扩展硬件系统选择。
第四章控制系统程序设计。
控制程序编写。
第五章对全文工作做了总结和对今后应当继续深入研究的工作做了展望。
附录X-Y工作台总装图与控制系统电路图。
2 机械系统设计2.1工作台外形尺寸及重量估算X 向拖板（上拖板）尺寸：长⨯宽⨯高 145×160×50 重量：按重量=体积×材料比重估算3214516050107.81090--⨯⨯⨯⨯⨯≈NY 向拖板（下拖板）尺寸： 14516050⨯⨯ 重量：约90N 。
上导轨座（连电机）重量：223(2201403821558)7.81010 1.110107π--⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯≈()N夹具及工件重量：约150N 。
X-Y 工作台运动部分的总重量：约287N 。
2.2滚动导轨的参数确定导轨是数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度与精度保持性。
目前的数控机床采用导轨形式的主要有：滑动导轨，滚动导轨，静压导轨三类。
滑动导轨主要有：金属对金属，金属对塑料，后者的化学稳定性好，摩擦系数抵，静摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，吸振性好，比重小，强度大，加工成型简单，能在任何液体或者无润滑条件下工作，因此较常用。
其缺点是：耐热性差，导热率低，须注意散热，刚性也比较差，吸湿性大易影响尺寸的稳定，应选用在水或者油中尺寸稳定且能耐酸和弱碱的塑料。
滚动导轨1滚动导轨的技术要求两导轨面见的不平行度不小于3μm 导轨平面度不小于5μm滚动体的直径差一般机床全部滚动体为2μm 。
每组滚动体为1μm ；精密机床全部滚动体为1μm ，每组滚动体为0，5μm 。
滚柱的锥度：0，5-1μm 。
表面粗糙度：普通机床，磨削不抵于0，40（μm ），精密机床磨削不抵于0，20（μm ） 滚动导轨的结构形式按滚动体种类分，可有以下几种；滚珠导轨。
这种导轨的承载能力小，刚度低。
导轨面上容易出现凹坑，但对加工精度影响不大，其材料一般为淬火钢。
滚柱导轨。
它的承载能力比上述的大，适合载荷较大的机床，但滚柱导轨对安装的偏斜较为灵敏，易引起侧移和侧向滑动从而使导轨磨损加快或者降低精度。
滚针导轨。
这种导轨的特点是尺寸小，结构紧凑。
合适导轨受限的机床。
动导轨的支承，在数控机床上使用的滚动导轨有两种形式；滚动滑块式滚柱导轨和组装式直线滚针导轨。
静压导轨的优点是：工作表面完全处于纯液体摩擦状态下，所以其摩擦系数极低，能使驱动功率降低；导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时运动均匀，不出现爬行现象。
使用的寿命小。
抗振性好；承载能力大；摩擦发热小，导轨的温升小。
它的结构形式有开式和闭式两种。
2.3 滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。
应按铣削时的情况计算。
（1）最大动负载Q 的计算2.4 步进电机的选用滚珠丝杠的负荷包括铣削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。
应按铣削时的情况计算。
（1）最大动负载Q 的计算2.5 齿轮传动系统设计计算因步进电机步距角 1.5b θ=o，滚珠丝杠螺距 4t mm =，要实现脉冲当量0.01/p mm stepδ=，在传动系统中应加一对齿轮降速传动。
齿轮传动比123600.013600.61.54p b Z i Z t δθ⨯⨯====⨯o选117Z = ，228Z =2.6 步进电机惯性负载的计算因步进电机步距角根据等效转动惯量的计算公式，得()22101232180p d b Z J J J J J M Z δπθ⎛⎫ ⎪⎛⎫=++++⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭式中：dJ ——折算到电机轴上的惯性负载（2kg cm g ）； 0J ——步进电机转轴的转动惯量（2kg cm g ）；1J ——齿轮 的转动惯量（2kg cm g ）；2J ——齿轮 的转动惯量（2kg cm g ）；3J ——滚珠丝杠的转动惯量（2kg cm g ）；M ——移动部件质量（kg ）。
对材料为钢的圆柱零件转动惯量可按下式估算()3420.7810J D L kg cm -=⨯g式中：D ——圆柱零件直径（cm ）；L ——零件长度（cm ）。
所以()343210.7810 1.70.5 3.2610J kg cm --=⨯⨯⨯=⨯g ()343220.7810 2.80.523.910J kg cm --=⨯⨯⨯=⨯g()343230.781015 3.910J kg cm --=⨯⨯⨯=⨯g电机轴转动惯量很小，可以忽略，则3 控制系统硬件设计3.1微机系统选择X-Y数控工作台控制系统硬件主要包括CPU、传动驱动、传感器、人机交互界面。
