2022年2022年数控X-Y工作台设计

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载机电一体化课程设计说明书题目： x-y 数控工作台机电系统设计班级： 11 级机械 2 班姓名： xxq学号指导老师：日期： 2021 年 6 月 30 日1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载x-y 数控工作台机电系统设计任务书题目： x-y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的x-y 数控工作台设计要求：1.每 6 人一组数据,要求独立完成；2.图纸要求：机械系统设计图纸2 张（ a 2）,掌握原理图一张（ a 1）3.设计运算说明书1 份（手写或电子版）第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm；2. 立铣刀齿数

2、 z=2;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3. 最大铣削宽度4. 最大背吃刀量ae =10mm;a p =8mm;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5. 加工材料为碳钢；6. x.y 方向的脉冲当量x =0.01 mm/脉冲,y =0.005mm/脉冲;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载7. x.z 方向的定位精度均为8. 工作台导轨长度为900mm;0.01mm;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载9. 工作台空载进给最快移动速度：vx=3000 mm/min , vy=6000mm/min;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载10.

3、 工作台进给最快移动速度:11.移动部件总重量为960n；12.丝杠有效行程为 950mm；vmax fx400mm / min、 vmax fy800mm / min ;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载目录1. 引言： .52. 设计任务 . .53. 总体方案的确定 . .43.1机械传动部件的挑选43.1.1 导轨副的选用3.1.2 丝杠螺母副的选用3.1.3 减速装置的选用3.1.4 伺服电动机的选用3.1.5 检测装置的选用3.2 掌握系统的设计43.3 绘制总体方案图74. 机械传动部件的运算与选型.74.1 导轨上移动

4、部件的重量估算74.2 铣削力的运算74.3 直线滚动导轨副的运算与选型（纵向）8精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.3.1 块承担工作载荷f m ax 的运算及导轨型号的选取精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.3.2 距离额定寿命 l 的运算4.4 滚珠丝杠螺母副的运算与选型74.4.1 最大工作载荷 fm的运算4.4.2 最大动工作载荷 fq的运算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率 的运算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳固性校核4.5 步进电动机减速箱的选用104.6 步进电动机的运算与选型84.6.1 运算加在步进电动机转轴上的总转动惯量jeq4

5、.6.2 运算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核3精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5. 增量式旋转编码器的选用.126.绘制进给传动系统示意图.127工作台掌握系统的设计.128步进电动机的驱动电源选用.149. 致谢. .15参考文献 . .154精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1. 引言：现代科学技术的不断进展,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；在机械工程领域,由于微电子技术和运算机技术的快速进展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构

6、.产品机构.功能与构成.生产方式及治理体系发生了庞大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特点的进展阶段；x-y 数控工作台为很多机电一体化设备的基本部件,如数控车床的纵横向进刀机构.数控铣床和数控钻床的x-y 工作台.激光加工设备的工作台.电子元件表面贴装设备等； 模块化的 x-y 数控工作台,通常由导轨座.移动滑块.工作.滚珠丝杠螺母副,以及伺服电动机等部件构成；其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动,完成工作台在x.y 方向的直线移动；导轨副.滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化,由特地厂家生产,设计时只需依据工作载荷选取即

7、可；掌握系统依据需要, 可以选取用标准的工作掌握运算机,也可以设计专用的微机掌握系统；2. 设计任务题目：数控 x-y 工作台机电系统设计任务：设计一种供应式数控铣床使用的x-y 数控工作台,主要参数如下：9. 立铣刀最大直径的d=12mm；10. 立铣刀齿数 z=2;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载11. 最大铣削宽度12. 最大背吃刀量ae =10mm;a p =8mm;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载13. 加工材料为碳钢；14. x.y 方向的脉冲当量x =0.01 mm/脉冲,y =0.005mm/脉冲;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载15.

8、 x.z 方向的定位精度均为16. 工作台导轨长度为900mm;0.01mm;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载9. 工作台空载进给最快移动速度：vx=3000 mm/min , vy=6000mm/min;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载10. 工作台进给最快移动速度: 11.移动部件总重量为960n；12.丝杠有效行程为 950mm；3. 总体方案的确定vmax fx400mm / min、 vmax fy800mm / min ;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3.1 机械传动部件的挑选3.1.1 导

9、轨副的选用腰设计数控车床工作台,需要承担的载荷不大,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,安装预紧便利等优点；3.1.2 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,需要满意0.004mm冲当量和0.01mm的定位精度,滑动丝杠副为能为力,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.预紧后可排除反向间隙；3.1.3 减速装置的选用挑选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

10、置,且应有消间隙机构, 选用无间隙齿轮传动减速箱；3.1.4 伺服电动机的选用任务书规定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 速度也只有因此3000mm/min,故本设计不必采纳高档次的伺服电动机,因此可以选用混合式步进电动机；以降低成本,提高性价比；3.1.5 检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后,可选开环掌握,也可选闭环掌握；任务书所给的精度对于步进电动机来说仍为偏高,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,打算采纳半闭环掌握,拟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；增量式旋转编码器的辨论力应与步进

11、电动机的步距角相匹 配；考虑到 x.y 两个方向的加工范畴相同,承担的工作载荷相差不大,为了削减设计工作量, x.y 两个坐标的导轨副.丝杠螺母副.减速装置.伺服电动机以及检测装置拟采纳相同的型号与规格；3.2 掌握系统的设计1）设计的 x-z 工作台预备用在数控车床上,其掌握系统应当具有单坐标定位,两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能,所以掌握系统设计成连续掌握型；2）对于步进电动机的半闭环掌握,选用mcs-51系列的 8 位单片机 at89s52作为掌握系统6精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载的 cpu,能够满意任务书给定的相关指标；3）要设计一台完整的掌握系统,在挑选cpu之后

12、,仍要扩展程序储备器,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；4）挑选合适的驱动电源,与步进电动机配套使用；3.3 绘制总体方案图总体方案图如下列图：接功执微口放行机械机械型电电元传动执行机路路件机构机构总体方案图4. 机械传动部件的运算与选型4.1 导轨上移动部件的重量估算依据下导轨上面移动部件的重量来进行估算；包括工件.夹具.工作台.上层电动机.减速箱.滚珠丝杠副.导轨座等、 估量重量约为 800n4.2 铣削力的运算设零件的加工方式为立式铣削, 采纳硬质合金立铣刀, 工件的材料为碳钢； 就由表 3-7查得立铣时的铣削力运算公式为：精品学习资料精选学习资料

13、- - - 欢迎下载f118a0.85f 0.75d0.73 a1.0 n0.13z6-11精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载cezp今挑选铣刀的直径为d=12mm,齿数 z=2、 为了运算最大铣削力,在不对称铣削情形下,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载取最大铣削宽度为ae=10mm,背吃刀量a p =8mm,每齿进给量f z0.1mm ,铣刀转速精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载n=300r/min ；就由式（ 6-11 ）求的最大铣削力：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载fc=118×120.85×0.10.75

14、5; 10-0.73×81.0× 3000.13×2n1280n精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载采纳立铣刀进行圆柱铣削时,各铣削力之间的比值可由表查得,考虑逆铣时的情形,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载可 估 算 三 个 方 向 的 铣 削 力 分 别 为 ： ff1.1fc1408n、fe0.38fc486n,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载7精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ffn0.25fc320n ；图 3-4a为卧铣情形,现考虑立铣,就工作台受到垂直方向的铣削力精品学习资料精选学习资料 - - - 欢

15、迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载fzfe486n ,受到水平方向的铣削力分别为ff 和 ffn ；今将水平方向较大的铣削力安排精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载给工作台的纵向,就纵向铣削力fxff1408n ,径向铣削力为 fyffn320n ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.3直线滚动导轨副的运算与选型（纵向）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.3.1块承担工作载荷fm ax 的运算及导轨型号的选取精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载工作载荷为影响直线滚动导轨副使用寿命的重

16、要因素；本例中的x-y 工作台为水平布置,采纳双导轨.四滑块的支承形式；考虑最不利的情形,即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承担,就单滑块所受的最大垂直方向载荷为：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载gfmaxf46-12精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载其中,移动部件重量800n,外加载荷载荷 fmax =686n=0.686kn；f=fz486n ,代入式（ 6-12 ）,得最大工作精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载查表依据工作载荷fmax =0.686kn,初选直线滚动导轨副的型号为kl 系列的 jsa-l

17、g15精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载型,其额定动载荷 c a7.94kn ,额定静载荷c 0a9.5kn ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载任务书规定加工范畴为200×150 ,考虑工作行程应留有肯定余量,查表选取导轨的长度为 520mm；4.3.2距离额定寿命 l 的运算上述所取的 kl 系列 jsa-lg25系列导轨副的滚道硬度为60hrc,工作温度不超过 100 c,每根导轨上配有两只滑块, 精度为 4 级,工作速度较低, 载荷不大；分别取硬度系数f h =1.0 ,温度系数f t =1.00 ,接触系

18、数f c =0.81 ,精度系数f r =0.9 ,载荷系数f w =1.5 ,代入式（ 3-33 ）,得距离寿命：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载l= f hftfcf rf wc a 350fmax5625km精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载远大于期望值 50km,故距离额定寿命满意要求；8精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.4 滚珠丝杠螺母副的运算与选型4.4.1 最大工作载荷 fm的运算如前所述,在立铣时,工作台受到进给方向的载荷（与丝杠轴线平行）fx=1408n、受 到横向载荷（与丝杠轴线垂直） fy=320n,受到垂直方向的载荷 （与工作台

19、面垂直） fz=486n.已知移动部件总重量g=800n,按矩形导轨进行运算,取颠覆力矩影响系数k=1.1,滚动导轨上的摩擦系数=0.005 ；求得滚珠丝杠副的最大工作载荷： fm=kfx+ fz+fy+g=1.11408+0.005486+320+800n1557n4.4.2 最大动工作载荷fq的运算设工作台在承担最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min,初选丝杠导程ph=5mm、就此时丝杠转速n=v/ph=80r/min ；取滚珠丝杠的使用寿命t=15000h、代入 l0=60nt/10 6、 得丝杠寿命系数l0=72（单位为： 106r ） ；查表,取载荷系数 fw=1.2、 滚

20、道硬度为 60hrc时,取硬度系数 fh=1.0、 代入式（3-23 ）,求得最大动载荷：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.4.3 初选型号fq=3l0 fwf h fm7773n精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载依据运算出的最大动载荷和初选的丝杠导程,挑选济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的 g 系列 2005-3 型滚珠丝杠副,为内循环固定反向器单螺母式,其公称直径为 20mm,导程为 5mm,循环滚珠为 3 圈*1 系列,精度等级取 5 级,额定动载荷为 9309n,大于 fq,满意要求；4.4.4 传动效率 的运算精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载

21、将公称直径d0=20mm导、程ph=5mm代、入 =arctanp h/d0,得丝杠螺旋升角精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载 =4° 33；将摩擦角 =10,代入 =tan /tan+、 得传动效率 =96.4%；4.4.5 刚度的验算5(1) x-y 工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采纳“单推- 单推”的方式；丝杠的两端各采纳- 对推力角接触球轴承,面对面组配,左.右支承的中心距约为a=500mm；钢的弹性模量 e=2.1 10 mpa; 查 表 得 滚 珠 直 径dw=3.175mm, 丝 杠 底 径d2=16.2mm、丝 杠 截 面 积2s=d 2 /4=206.

22、12m m2 ；忽视式（ 3-25 ）中的其次项,算得丝杠在工作载荷fm 作用下产生的拉/ 压变形量精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载m1f a / es1557500 / 2.1105206.12 mm=0.0180mm；.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载(2) 依据公式 zd0/ dw 3 ,求得单圈滚珠数z=20；该型号丝杠为单螺母,滚珠的圈精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载数列数为 31,代入公式 zz圈数列数,得滚珠总数量z=60；丝杠预紧时,取轴精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载向预紧力

23、fyjf m/3=519n；就由式（3-27 ）,求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载20.0024 mm；9精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载由于丝杠有预紧力, 且为轴向负载的 1/3 ,所以实际变形量可以削减一半, 取2 =0.0012mm；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载(3) 将以上算出的1 和2 代入总总 =0.0192mm=19.2 m12 ,求 得 丝杠总 变形量（对应跨度500mm）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载本例中,丝杠的有效行程为330mm,由表知, 5 级精度滚珠丝杠有效行程在31540

24、0mm时,行程偏差答应达到25m ,可见丝杠刚度足够；4.4.6 压杆稳固性校核精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载依据公式（ 3-28 ）运算失稳时的临界载荷fk；取支承系数f k =1；由丝杠底径 d2=16.2mm求精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载得截面惯性矩id 4/ 643380.88mm4 ；压杆稳固安全系数k 取 3（丝杠卧式水平安装） ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2滚动螺母至轴向固定处的距离a 取最大值 500mm；代入式（ 3-28 ）,得临界载荷 fk=1557n,故丝杠不会失稳；综上所述,初选的滚珠丝杠副满意使用要求；4.5 步

25、进电动机减速箱的选用为了满意脉冲当量的的设计要求,增大步进电动机的输出转矩,同时也为了使滚珠丝杠和工作台的转动惯量折算到电动机轴上尽可能的小,今在步进电动机的输出轴上安装一套齿轮机减速,采纳一级减速,步进电动机的输出轴与齿轮相连,滚珠丝杠的轴头与大齿轮相连；其中大齿轮设计成双片结构；已知工作台的脉冲当量=0.004mm/脉冲,滚珠丝杠的的导程ph=5mm, 初选步进电动机的步距角=0.75 °；依据式（ 3-12 ）,算得减速比：iph /360 =（0.755） / （ 3600.004 ）=25/10本设计选用常州市新月电机有限公司生产的jbf-3 型齿轮减速箱；大小齿轮模数均为

26、1mm,齿数比为75：30,材料为45 调质钢,齿表面淬硬后达到55hrc；减速箱中心距为 （75+30）1/2mm=57mm小、 齿轮厚度为 20mm,双片大齿轮厚度均为10mm；4.6 步进电动机的运算与选型4.6.1 运算加在步进电动机转轴上的总转动惯量jeq已知：滚珠丝杠的公称直径d0=20mm,总长l=500mm,导程ph=5mm,材料密度精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载-5=7.8510 kg/cm2 ; 移动部件总重力g=800n；小齿轮齿宽 b1=20mm,.直径 d1=30mm,大小精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载齿轮齿宽 b2 =20mm,直径

27、d2=75mm；传动比 i=25/10 ；如表 4-1 所示,算得各个零部件的转动惯量如下：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载lr2js2br2jz2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载10精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载滚珠丝杠的转动惯量j =0.617kg ·cm2 ; 拖板折算到丝杠上的转动惯量j=0.517kg ·cm2 ;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载sz1小齿轮的转动惯量j =0.125 kg · cm2；大齿轮的转动惯量jwz2=4.877 kg

28、83; cm2；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载初选步进电动机的型号为90ybg2602为、两相混合式, 由常州宝马集团公司生产, 二相2八拍驱动时的步距角为0.75 °,从表查得该型号的电动机转子的转动惯量jm=4 kg ·cm；就加在步进电动机转轴上的总转动惯量为：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载jjj jjj/ i 2 =5.087 kg ·cm2精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载eqmz1z 2ws4.6.2 运算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩teq分快速空载和承担最大负载两种情形进行运算；精品学习资料精选学习资

29、料 - - - 欢迎下载1) 快速空载起动时电动机转轴所承担的负载转矩teq1 由式（ 4-8 ）可知,teq1 包括三部分 ;精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载一部分为快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩ta max ；一部分为移动部件运精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩t f ；仍有一部分为滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载上的附加摩擦转矩t0 ；由于滚珠丝杠副传动效率很高,依据式（4-12 ）可知,t0 相对于ta max精品学习资料精

30、选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载和 tf很小,可以忽视不计；就有：teq1 =ta max +t f（ 6-13 ）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载依据式（ 4-9 ）,考虑传动链的总效率,运算空载起动时折算到电动机转轴上最大加速转矩：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2ta max =j eqnm160ta6-14精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载其中：nvmax 360=1562.5r/min6-15精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载m式中 vm ax 空载最快移动速度,任务书指定为3000mm

31、/min；步进电动机步距角,预选电动机为0.75；脉冲当量,本例=0.004mm/脉冲；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载设步进电机由静止加速至求得：nm 所需时间 ta0.4 s ,传动链总效率0.7 ；就由式（6-14 ）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ta max= 25.087101562.50.297 nm精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4600.40.7由式（ 4-10 ）知,移动部件运动时,折算到电动机转轴上的摩擦转矩为：11精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载t f = fzg ph

32、0.00508000.0052i20.725 /106-16精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载式中导轨的摩擦因素,滚动导轨取0.005f z 垂直方向的铣削力,空载时取0传动链效率,取0.790byg2602电动机的运行矩频特性曲线精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载最终由式（ 6-13 ）求得快速空载起动时电动机转轴所承担的负载转矩：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载teq1 =ta max +t f=0.2988n m6-17精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2) 最大工作负载状态下电动机转轴所承担的负载转矩teq2精品学习资料精选学习资料 -

33、 - - 欢迎下载由式（ 4-13 ）可知, teq2 包括三部分：一部分为折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 tt ；一部分为移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩t f ；仍有一部分为滚珠精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩就有：t0 ,t0 相对于 t f和tt 很小,可以忽视不计；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载teq2 =tt+tf（ 6-18 ）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载其中折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩tt 由公式（ 4-14 ）运算；有

34、：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ff phtt1408 0.0050.64n m精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2i20.7 25/10精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载再由式（ 4-10 ）运算垂直方向承担最大工作负载 fz折算到电动机转轴上的摩擦转矩：556 n 情形下,移动部件运动时精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载tfzf2g phi0.0054868000.0050.0029 nm20.725 /10精品学习资料精选学习资料 - - - 欢

35、迎下载最终由式（ 6-18 ）,求得最大工作负载状态下电动机转轴所承担的负载转矩：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载teq2 =tt+t f=0.643n/m（6-19 ）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载最终求得在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩为：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载teqmax teq1 、teq20.643nm精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载12精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大,当输入电压降低时,其输出转精品学习资料精选学习资

36、料 - - - 欢迎下载矩会下降,可能造成丢步,甚至堵转；因此,依据teq 来挑选步进电动机的最大静转矩时,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载需要考虑安全系数；取k=4、就步进电动机的最大静转矩应满意：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载tj max4teq40.6432.572 nm（ 6-20 ）精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载初选步进电动机的型号为90byg260,2 查得该型号电动机的最大静转矩见,满意要求；4.6.4 步进电动机的性能校核t j max=6n m；可精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1 最 快 工 进 速 度 时 电 动

37、 机 的 输 出 转 矩 校 核任 务 书 给 定 工 作 台 最 快 工 进 速 度精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载vmax ffmax f=400mm/min,脉冲当量0.004mm/ 脉冲,由式（ 4-16 ）求出电动机对应的运行频率400 / 600.0041667 h z ；从 90byg2602电动机的运行矩频特性曲线图可以看出精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载在此频率下,电动机的输出转矩满意要求；tmax f5.6n m,远远大于最大工作负载转矩teq2 =0.643n m,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2 ） 最快空 载移动 时电 动

38、机输 出转 矩校 核任务 书给 定工 作台 最 快 空载 移动速 度vmax =3000mm/min,求出其对应运行频率fmax3000 / 600.00412500 hz ；在此频率下,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载电动机的输出转矩求；tmax =1.7n m,大于快速空载起动时的负载转矩teq1 =0.2988n m,满意要精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3）最快空载移动时电动机运行频率校核与快速空载移动速度vmax =3000mm/min对应的电精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载动机运行频率为fmax12500hz ；查表知 90byg2602电

39、动机的空载运行频率可达20000 h z ,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2可见没有超出上限；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4）起动频率的运算已知电动机转轴上的总转动惯量jeq5.087kg cm ,电动机转子的转精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载动惯量 jm4 kgcm2 ,电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率fq1800h z ；由式精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 4-17 ）可知步进电动机克服惯性负载的起动频率为：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载fqf l1jeq / jm1194.24 h z精品学习资料精选

40、学习资料 - - - 欢迎下载说明： 要想 保证步 进电动机 起动 时不失 步,任何 时候 的起动 频 率都必 须小于1194.24 h z ；实际上,在采纳软件升降频时,起动频率选得更低,通常只有100 h z ； 综上所述,本次设计中工作台的进给传动系统选用90byg2602步进电动机,完全满意设计要求；13精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5. 增量式旋转编码器的选用本设计所选步进电动机采纳半闭环掌握,可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；增量式旋转编码器的辨论力应与步进电动机的步距角0.750 ,可知电动机转动一转时,需要掌握系统发出360

41、/480 个步进脉冲；考虑到增量式旋转编码器输出的 a.b 信任号,可以送到四倍频电路进行电子四细分,因此, 编码器的辨论力可选 120 线；这样掌握系统每发一个步进脉冲,电动机转过一个步距角, 编码器对应输出一个脉冲信号；此次设计选用的编码器型号为：zlk-a-120-05vo-10-h 盘状空心型,孔径10mm,与电动机尾部出轴相匹配,电源电压+5v,每秒输出 120 个 a/b 脉冲,信号为电压输出；6. 绘制进给传动系统示意图进给传动系统示意图如下列图；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载从动齿轮伺服电动机主动齿轮工作台滚珠丝杠精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载进

42、给传动系统示意图7工作台掌握系统的设计依据任务书的要求,设计掌握系统的硬件电路时主要考虑以下功能：（1） ） 接收键盘数据,掌握led显示（2） ） 接受操作面板的开关与按钮信息；（3） ） 接受车床限位开关信号；（4） ） 接受电动卡盘夹紧信号与电动刀架刀位信号；（5） ） 掌握 x,z 向步进电动机的驱动器；（6） ） 掌握主轴的正转,反转与停止；14精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（7） ） 掌握多速电动机,实现主轴有级变速；（8） ） 掌握沟通变频器,实现主轴无级变速；（9） ） 掌握切削液泵启动 / 停止；（ 10）掌握电动卡盘的夹紧与松开；（ 11）掌握电动刀架的自动

43、选刀；（ 12）与 pc机的串行通信；x-y 数控工作台的掌握系统设计,掌握系统依据需要,可以选取用标准的工作掌握计算机,也可以设计专用的微机掌握系统； 本设计 cpu选用 atmel公司的 8 位单片机 at89s52,由于 at89s52本身资源有限,所以扩展了一片eprom芯片 w27c512用做程序储备器,存放 系统底层程序；扩展了一片sram芯片 6264 用做数据储备器,存放用户程序；由于数控工 作台仍需要加入铣刀运动掌握和程序输入等指令,所以除设置了xy 方向的掌握指令键,操作开停键,急停键和复位键等外仍采纳8279 来治理扩展多种按键； 8279 为一种通用的 可编程键盘显示器接口芯片,它能完成键盘输入和显示掌握两种功能；键盘部分供应扫描工作方式,可与64 个按键的矩阵键盘进行连接,能对键盘实行不间断的自动扫描,自动排除抖动,自动识别按键并给出键值；显示部分包括一组数码显示管和七只发光二极管；与 pc机的串行通信经过max23,3 可以采纳 pc机将编好的程序送