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1、何贤照 07011095 1、总体方案设计 1.1 设计任务课程设计任务：设计两轴联动的数控X-Y运动平台，完成机械系统设计、控制系统设计与相应软件编程，根据实验条件进行调试，完成整个开发系统。主要参数见下表：系列型号行程台面尺寸底座外形尺寸最大长度L负载重量NXY最大移动速度重复定位定位精度XYCBHC1B1H1HXY-4025400250240254156505001847785001M/分0.020.041.2 总体方案确定 优点：同步带传动无相对滑动，传动比准确，传动精度高，齿形带的强度高，厚度小、重量轻，故可用于高速传动；传动比恒定，同步带无需特别涨紧，因而作用于轴和轴承等上的载荷小
2、，传动效率高。单片机控制直流无刷电机，空载电流小，效率高。缺点：同步带工作时候有温度要求，安装精度要求较高，中心间距要求较高，有时候需要张紧，安装麻烦。无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价格高。采用开环精度较低。方案三：机械部分传动：齿轮齿条支撑：直线导轨控制部分控制器件：单片机 控制方式：闭环控制伺服电机：直流无刷电机优点：齿轮齿条传动功率大，精度高，稳定性好，响应速度快。单片机控制直流无刷电机，无刷直流电机启动时有震动，控制器要求高，价格高。采用开环精度较低。采用闭环控制，精度高。双线导轨稳定。缺点：齿轮齿条无自锁，需要外加自锁机构。噪音大，磨损较快。1.2.2 方案对比分析与确定综
3、合课程设计要求，精度为0.04mm，最大载荷是500N，相比同步带和齿轮齿条传动，滚珠丝杠传动更符合精度要求，因为丝杠传的动的精度可以达到0.01mm，而同步带传动时会产生弹性变形，具有一定的蠕变性。齿轮齿条传动精度和滚轴丝杠精度相当，但是安装较麻烦，安装精度要求高。 步进电动机和直流无刷电机相比，步进电动机控制简单，启动稳定，而直流无刷电机控制要求高，成本高，课程设计要求精度未达到微米级别，空载转速要求为1m/min,因此采用低档的步进电动机就能满足要求。开环控制结构简单控制容易，稳定性好，一般用于轻载变化不大的场合，根据最大载荷500N的要求，可以满足。综合以上分析，决定选择第一种方案。采
4、用单片机控制步进电动机提供动力，滚轴丝杠传递动力，总体采用开环控制。1.2.3 总体方案系统组成 机械系统由滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副、步进电机、单列角接触球轴承等组成。控制系统由单片机和计算机等组成。2、机械系统设计处理芯片DB9接头电路原理图 步进电机驱动电路图电路原理图硬件电路采用AT89C51单片机处理程序，采用ULN2003芯片驱动电机，整个电路采用光电耦合，实现带暖气隔离，保护电路不受强点伤害。采用DB9接头和电脑相连。4、控制系统软件设计4.1 控制系统软件总体方案设计硬件电路采用AT89C52单片机作为处理器，ULN2003驱动板作为电机驱动电路，单片机和上位机采用DB9接
5、头连接。程序设计为点动控制，从原点开始到特定点的运动。通过控制单片机的相应引脚输出高低电平，利用单片机的中断，通过键盘控制点动，实现功能。4.2 主流程设计外部中断开总中断开给P1口赋值中断信号循环#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar num,temp;void delay(uint z); /延时程序的声明;void main()EA=1; / CPU开总中断；EX0=1;/外部中断开；P1=0xcf; /电机1的二个引脚交替通电;delay(1000); P1=0x9f; delay(1000
6、); P1=0x3f; delay(1000); P1=0x6f; delay(1000);void delay(uint z) /延时程序；uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void zd()interrupt 0 /中断程序； P1=0xfc; /电机2两个引脚相继通电； delay(1000); P1=0xf9; delay(1000); P1=0xf3; delay(1000); P1=0xf6; delay(1000);4.3 中断服务流程设计： 键盘按钮产生电平变化，CPU外部中断开启，调用中断程序，使电机1停止转动，并保持当前状态，中
7、断程序使得电机2转动。以下是中断子程序： void zd()interrupt 0 /中断程序； P1=0xfc; /电机2两个引脚相继通电； delay(1000); P1=0xf9; delay(1000); P1=0xf3; delay(1000); P1=0xf6; delay(1000);5.总结我们这次设计的是不考虑铣削力情况下的工作台结构，大大降低了设计难度。我做的是计算部分，主要是计算导轨、丝杆等。通过本次课程设计，我大致了解了铣床的构造和工作原理。零部件的设计，要综合考虑安全、使用、经济等方面因素。不过最重要的还是团队合作，这将是一次重要的实践经验。参考文献1.尹志强.机电一
8、体化课程设计指导书M.北京：机械工业出版社，2007.7.2.赵松年.机电一体化机械设计系统M.北京：机械工业出版社，1997.6.3.张建民等.机电一体化系统设计M.北京：北京理工大学出版社，1996.8.4.陈强，解云龙.机械系统的微机控制M.北京：清华大学出版社，1999.8.5.周佩玲.微机原理与接口技术M.北京：电子工业出版社，2004.6.吴秀清.微型计算机原理与接口技术M.北京：清华大学出版社，2003.7.沈美明.IBM-PC汇编语言程序设计M.北京：清华大学出版社，2002.8.张伟.Protel DXP入门与提高M.北京：人民邮电出版社，2003.2.9.钱培怡.电子电路实验与课程设计M.北京：地震出版社，2002.6.10.各类机电产品设计手册.6