微机控制XY两坐标工作台设计+工程图纸+计算书 第2页
专业课程设计任务书
地点：学9专业教室
时间：10天（12月10日~12月21日）
设计内容：
设计一台微机控制XY两坐标工作台。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，根据计算说明，绘制机械系统装配图。
2、 控制系统设计：根据系统要求，选择正确的控制策略，设计合理的控制系统，并绘制控制系统电路图。
3、 主要程序设计：在机械系统设计与控制系统设计的基础上，进行控制系统的主程序设计，列出程序清单。
4、 设计说明书撰写。
原始数据：
学号 脉冲当量
mm/step 定位精度 最大移动速度
m/min 工作台尺寸
mm 进给抗力
N 工作台行程
mm 台面上最大物重质量
kg
X Y
1~5 0.005 0.04 0.5 100*150 100 120 125 15
时间安排及任务：
一、系统功能介绍、总体方案设计（1天）
1. 机电一体化产品设计的基本过程介绍 2. XY工作台功能介绍 3. 总体方案的确定
二、单元功能模块介绍和设计任务的落实（1天）
三、详细设计（8天）
1．机械系统装配图设计
2．控制各部分原理图的设计
3．主功能程序的编制
目 录
专业课程设计计算说明书 3
原始数据 3
一、系统总体方案设计 3
二、机械系统的设计计算 4
三、控制系统设计 19
专业课程设计计算说明书
原始数据
设计一台微机控制XY两坐标工作台，采用MCS-51单片机控制, 控制方式采用步进电机开环控制。其他参数如下：原文请找腾讯752018766辣,文'论'文.网
http://www.751com.cn脉冲当量
mm/step 定位精度
mm 最大移动速度
m/min 工作台尺寸
mm 进给抗力
N 工作台行程
mm 台面上最大物重质量
kg
X Y
0.005 0.04 1 100*150 500 320 225 45
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与齿轮或带减速。
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）采用键盘或BCD码盘作为输入。
（2）采用LED作为电源等指示标志。
（3）采用蜂鸣器或扬声器作为警报装置。
（4）采用数码管作为显示器。
2、机电接口
采用光电偶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
本次设计的系统精度要求不高，载荷不大，因此采用开环控制。
（四）控制系统设计
1、控制部分方案选择
控制方案不外乎三种：开环控制、半闭环控制、闭环控制。
上图为最简单的“开环控制”，若在“机械传动”机构中引出反馈控制部分，再经过比较放大的则为“半闭环控制”。如若是在“机械执行机构中引出反馈则为闭环控制。
采用步进电机来实现驱动，一般情况下多采用开环控制。因为步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数有着正比关系，电机转速与控制器提供的脉冲频率成正比。因此通常在精确度要求不是很高时，采用步进电机是合理的。当然，由于步进电机具有高频易失步，负载能力不强的缺点。
二、机械系统的设计计算
（本次设计若未作特殊说明，其中的表与图均来自：由郑堤主编的《机电一体化设计基础》）
（一）初选步进电动机
根据已知条件：X、Y方向的脉冲当量 分别为：
即脉冲当量较小，因此这里选用反应式步进电动机。其特点是：步距角小，运行频率高，价格较低，但功耗较大。
结论：初选步进电机型号为：90BF5-1.5，其相关参数如下：
机座号 型号 相数 电压V 电流A 步距角°
90 90BF5-1.5 5 60/12 5 1.5/0.8原文请找腾讯752018766辣,文'论'文.网http://www.751com.cn步距角误差’ 空载运行频率 转子转动惯量10-5kg.m2 重量kg 空载启动频率Hz 最大静转矩N.m
10 约12000 0.08 0.22 2500 1.96
并采用单双相通电方式，因此步距角 。
1、步进电动机的脉冲频率计算
典型工况下，步进电动机的脉冲频率 分别为：
2、步进电动机的驱动转矩计算
典型工况下，步进电动机的驱动转矩 分别为：
按图5-7查得： 上一页 [1] [2] [3] 下一页
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