《数控十字工作台毕业设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控十字工作台毕业设计说明（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、. . . 单位代码 0 2 学 号 分 类 号 TH6 密 级 毕业设计说明书定位磨齿专用工作台设计 院（系）名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生 指导教师 2012年 5 月 15 日. . 定位磨齿专用工作台设计摘 要定位磨齿专用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。开环控制能充分的利用微机的软件、硬件功能以实现对机床的控制，使机床的加工围扩大, 进一步提高机床的精度和可靠性。本文机械部分采用步进电动机通过齿轮减速器带动滚珠丝杠拖动工作台在直线滚动导轨副上运动，其中，步进电动机选用90
2、BYG22602型号。工作台控制部分以S7-200 PLC为核心，作为主控器；选择步进电机配套驱动器MD-201驱动步进电动机实现加、 减速、急停等操作，从而实现对工作台的控制。关键词：步进电动机，S7-200 PLC，工作台AbstractAuthor:Zhou ZhuonanTutor:Xue DongbinSummary two-axis CNC Workbench is an open-loop control system for mechanical and electrical systems design, its structure is simple, easy and c
3、an guarantee a certain degree of accuracy, reduce costs, is the simplest application of microcomputer control technology. Open-loop control can make full use of computer software and hardware capabilities for control of the machine tool, machine tool machining range of expanded, further improve the
4、accuracy and reliability of machine tools.Machinery section of this article adopts stepping motor by dragging the table in gear-driven ball screw linear rolling guide on movement, of which, step motor selection 90BYG22602 model. Table control section S7-200 PLC microcontroller as the core, select st
5、epping motor drive MD-201-drive stepper motors for operations such as addition, deceleration and emergency stop, enabling control over the table.Key words: Stepper motors, S7-200 PLC, Workbench目录1 绪论1 1.1 前言1 1.2 机电一体化系统综述11.2.1机电一体化系统的基本构成11.2.2 机电一体化系统的核心技术31.2.3机电一体化的发展趋势42 总体方案设计5 2.1 确定主要参数5 2.
6、2 工作台的外形尺寸6 2.3 机械传动部件的选择72.3.1导轨副的选用72.3.2丝杠螺母副的选用72.3.3伺服电动机的选用72.3.4控制系统的选用7 2.4 控制系统的设计7 2.5系统总体框图83 机械设计部分9 3.1工作台重量初步估算9 3.2磨削力的计算9 3.3滚动导轨的选用103.1.1导轨工作负载计算103.3.2 块承受工作载荷的计算113.3.3 距离额定寿命L的计算11 3.4滚珠丝杠的计算和选择113.4.1 最大工作载荷Fm的计算123.4.2最大动工作载荷FQ的计算12 3.5型号的选择与校核123.5.1规格型号的初选123.5.2 传动效率的计算133.
7、5.3刚度的验算133.5.4 压杆稳定性校核14 3.6 步进电动机的计算与选型143.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq143.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq153.6.3 步进电动机最大静转矩的选定173.6.4 步进电动机的性能校核17 3.7步进电机同步齿形带的设计183.7.1给出传动要求及原始数据183.7.2选择带的节距183.7.3 确定带轮直径及带的节线长193.7.4 确定带宽204 控制系统硬件设计22 4.1硬件设计224.1.1主控制器CPU的选择224.1.2 系统结构224.1.3硬件配置22 4.2 PLC的输入信号与输出
8、信号23 4.3 系统软件设计23 4.4 初始化24 4.5 设置和取消参考点24 4.6 定位控制25 4.7 停止电机255 程序和注释266 系统误差分析31 6.1误差的来源31 6.2控制系统误差316.2.1 步进电机失步原因和解决办法316.2.2 步进电机越步原因和解决办法326.2.3本设计中采用的方法32 6.3进给系统的误差32设计总结33致 34参考文献351 绪论 1.1 前言机电一体化技术是指建立在机械、电子、传感器、接口技术、信息、计算机、自动控制等技术基础上的一种综合性技术，通过对机械、电子与信息技术的有机结合，来实现工业产品和生产过程最优化。在机械领域，由于
9、微电子技术和微机技术的迅速发展，发展形成的机电一体化技术，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 在传统的机械设备通常需要采用比较复杂的机械传动系统来连接各个相关的执行构件，以保证各执行构件动作的同步性和协调性。机械传动部件之间的机械磨损、间隙配合等所引起的运动误差和传动链较长等常常影响设备传动精度和效率。而且，由于人机的直接接触，事故发生率较高，后果较严重。采用机电一体化技术后，可以用电子器件、微型计算机来控制和实现各执行构件的动作及功能关系协调，实现机械产品操作的全部自动化。通过微机控制
10、系统可以精确地按照预先给定量，同时可使相应的机械动作、各种干扰因素造成的误差，进行执行校正、补偿，从而可以达到单纯机械方法所实现不了的加工工艺精度。本文重点是二维工作台的机电系统控制的设计，即通过对小型机械设备的机械和机电控制相结合来加深自己对机电一体化系统的基本原理和简单设计过程的了解。1.2 机电一体化系统综述1.2.1机电一体化系统的基本构成1、机电一体化系统的基本构成要素一个机电一体化系统一般包括一下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感与检测部分、信息处理与控制单元各要素和环节之间相联系接口。具体系统中，要素的构成不太一样，例如，开环控制系统当中，不需要检测元件。机电
11、一体化系统组成如图1-1所示。图11机电一体化系统的组成从机电一体化系统的功能来看，与人体有着完美的相似性，如表1-1所示。表1.1机电一体化系统构成要素与人体构成要素的对应关系机电一体化系统要素功能人体构成要素 控制器（计算机等）控制（信息存储、处理、传送）头脑传感器检测（信息收集与变换）感官执行部件驱动（操作）四肢动力源提供动力（能量）脏机械本体支撑与连接躯干2、 机电一体化系统的构成要素的连接机电一体化系统的基本要素部及各要素之间，通过接口耦合、运动传递、物质流动、信息控制、能量转换，有机的融合，集成一个完整系统。各要素之间必须遵循接口耦合、物质流动、信息控制、能量转换的四大原则，完成以
12、下容： 变换。两个需要进行信息交换和传输的要素之间，由于信息的模式不同（数字量与模拟量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等），无法直接实现信息或能量的交流，必须通过接口完成信息或能量的统一。涉及的接口包括传感器接口、计算机接口。放大。在两个信息强度相差悬殊的要素之间，经接口放大，达到能量的匹配。耦合。变换和放大后的信号在要素之间能可靠、快速、准确地交换，不需符合时序要求、信号格式和逻辑规。接口应该具有信息逻辑控制的功能，使信息按规定模式传递。能量转换。能量转换包括执行器、驱动器，各要素之间的不同类型能量的转换，应该满足最优转换方法与原理。信息控制。智能组成要素的系统控制单元，在软硬件的保证下
13、，要完成数据采集、分析、判断、决策，已达到信息控制的目的。对于智能化程度高的系统，还包含了知识的获取、推理机制及知识学习等以知识驱动为主的信息控制。运动传递。运动传递是指各组成要素之间不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。1.2.2 机电一体化系统的核心技术（1） 机械技术。在当代的机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。 （2） 计算机与信息技术。其息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。 （3） 系统总体技术。系统总体技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，实现系统各部分有机连接的保证。 （4） 自动控制技术。其围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。 （5） 传感检测技术。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。 （6） 伺服传动技术。包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服
