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1、 东华理工大学长江学院本 科 生 毕 业 设 计（论 文）论文题目：单轴直线送料机机电系统设计姓名：周健学号：201230260116班级：1232601班年级：2012级专业：机械与电子工程院 系：机械与电子工程系指导教师：万智辉完成时间：作 者 声 明本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方
2、式标明。本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归东华理工大学长江学院所有。特此声明。毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期： 年 月 日 本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。 学位论文指导教师签名： 年 月 日东华理工毕业设计单轴直线送料机机电系统设计周健Design of mechanical and electrical system of single axis linear feeding machineZhoujian 年 月 日摘 要本次设计的主要由
3、机械系统的设计，伺服电机的选择，相关选用的计算组成。当中有所有传动部件的一些等效转动惯量和等效转矩的换算。其中还有滚珠丝杠的选择和相关计算，滚动至一个直线导轨，计算和测试。 选择步进电机直接驱动滚珠丝杠以实现移动台的电平设计的直线导轨的低摩擦系数（0.00250.005），所述间隙的动摩擦静摩擦力小，重量轻和运动，所需要的功率是比较小，由摩擦产生的热量，有小程度的磨损，保持良好的精度，稳定的低的速度，精度和可动比的优点更高的定位精度。选定的设计能满足上述要求。控制部分采用MCS51系列单片机系统来完成控制系统的设计，完成设计和部分原理控制系统的主要方案。单轴线性移动机构是机电是其充分利用单芯片
4、技术在硬件和软件用于实现该机构的控制功能的一个重要部分，因此，处理机构的范围变大，加工精度显著改进。关键词 机电一体化，伺服驱动，单轴直线运动AbstractThe design of the main mechanical system design, selection of servo motors, selection of related calculations. All transmission parts for some equivalent moment of inertia and the conversion of the equivalent torque. Incl
5、uding selection and calculation of ball screw, the choice of rolling linear guides, calculations and tests. Design in the used step into motor directly drive ball screw to achieved table of level mobile, by selected of scroll line guide has friction coefficient small (0.00250.005), moving friction a
6、 static friction of gap is small, movement lightweight, by need of power compared small, friction produced of fever small, wear of degree small, precision of keep sex good, speed movement compared stable, mobile of precision and positioning of accuracy are than has high of advantages. Selected above
7、 can meet the design requirements. Control parts are using MCS51 series microcontroller system design of the control system, control system principle and design of some major programs. Single axis linear moving mechanism is an important component of mechanical-electrical integration, it fully took a
8、dvantage of microprocessor technology in hardware and software features used to achieve control of the agencies, the scope of the institutional process becomes larger, processing accuracy is significantly improved.Key Words Mechanical and electrical integration，Servo drive，Single axis linear motion目
9、 录摘 要4第一章 绪论61.1单轴直线送料机的研究背景及意义61.2 直线送料机的发展概况及趋势8第二章 整体设计方案分析92.1 总体方案的设计92.2 机构的整体结构设计10第三章 选用部件及运算123.1 传动部件和驱动的选择123.2.1 确定滚珠丝杆副的导程Ph：143.2.2 滚珠丝杆副的载荷及转速计算：143.2.4 滚珠丝杆副的极限转速nc的校核(避免高速运转时产生共振)163.2.5 值的验证173.2.6 基本轴向额定静载荷Cu的验算173.2.7 轴承选择173.4 滚动直线导轨的选择、计算及验算21第四章 单轴直线送料机的整体设计244.1 单轴滑台的机械结构设计24
10、4.2 控制系统的设计，执行器的选用25设计采用开环控制系统，其结构见图如下：254.3 存储器扩展电路设计264.4 步进电机驱动电路设计27参考文献30致 谢31第一章 绪论 1.1单轴直线送料机的研究背景及意义制造业是在生产的一个非常重要的地位，是现代文明的重要组成部分，占最基本的位置之一。它主要是轻工业的发展对国民经济的可持续发展至关重要。而且，我们因受到其他方面的状态的企业，在民营企业，送料多数，但一般手动太接过人工送料，在工作效率低的劳动力工作量导致，由于缺少工人的重要保护装置，增加了增加了事故发生的概率，在国内和国际经济市场变得更加猛烈，升级产品，持续的信息技术，它已变得更加高速
11、，科技，市场，随着经济的发展，最重要的沿快速时代原因，再加上发展，这是企业在高科技的发展和升级，产品的类型，更复杂的形状的过程中，有一个高度的精度要求，劳动力成本的发展趋势省力，合理化和自动化，我们将面临劳动力短缺！传统手动的供给，因为这是不可能的市场需求，单轴线性送料器，在这种方式，将是本发明。在现代科技的大部分地区方法，馈线是定义呢？显然，颗粒，粉状，片状，带状等原材料，自动化，数控，机械，既适用于轻工业和重工业的精准投放的给料机是必不可少的装备。以前的一些观点，就是用送料机材料，力的运动，以促进交通运动机的原料的一部分。它始于发展和科学技术的现代化进纸器改变，开始气压及超声波等先进技术，
12、以提供技术。在最近几年，随着单芯片控制技术和检测技术，电子技术的发展，用于在所述馈线自动化水平，以协助也有待改进。提高自动化水平可以做到有效地提高了设备的效率，产品以迎接挑战，质量问题要解决工人的安全问题。而微控制器是实现最重要的机械零件的独立控制，这是一个简单的微电脑昵称单芯片，微处理器的多个功能部件（如CPU的CPU，RAM和其他设备，RAM存储器，只读存储器ROM驱动器，I/ O接口，定时器，计算器和串行通信接口）被集成为一个芯片以形成一个完整的计算机。 MCU需要集成度高，体积小，成本低，具有很强的控制能力，以及其他许多好处。按照上述可能都知道，花更少的钱，降低成本，提高生产效率，人身
13、安全的人性化管理的科学问题，需要设计自动化送料机构。这种自动应用的设计管理系统应该被看作是一个微控制器自动控制的核心技术来实现这些功能，在这种情况下，你可以选择不买信得装备，而是选择去一些自动设备旧改造，如使工作效率变得更高，整个过程快速，稳定和节省资金。单轴线性送料器是通过所述驱动机构的移动的单一方向上移动该表中，工件放置在其上，通过定位基准回零，保持片，板材料被自动运行到下一幻灯片模具，自动冲压工艺以达到目标生产线。结合现代的计算机、电子信息技术可实现高准确度、自动化、高效率的冲压的生产，通过控制器控制执行器，驱动滚珠丝杠，将机电进行紧密结合，行成数控的送料平台，此滑台也可以应用于很多其他
14、有类似运动的生产场合，对于提高生产效率、改善劳动条件、降低劳动强度、提高加工精度、实现加工自动化有着重要积极的意义。 1.2 直线送料机的发展概况及趋势一般冲床配备的单轴直线的送料机与床身主要部分在外部的一些构造和内部的控制系统相互紧连却又彼此独立着。平常见到的单轴直线的送料机是由机械、液压和起亚来完成驱动的。在冲压的整个过程中被用到最多的就是气动与机械。被液压驱动的送料机一般被用在大型的冲压设备上工作，且会有艰难的环境中。气动装置驱动的送料机，他们的机械和系统结构都比较简单，并且会有着快速的动作反馈。因为气体会被压缩，所以气动的系统可以根据每一个环境然后做自动调节。由于气动的送料系统采取的是
15、压力差异的方式，所以它的工作会产生很大很吵的杂音，然后影响到冲压的四周环境。故而，气动的送料大多数会被用来做冲压的前期和一些少量、品种多的产品进行加工。但是机械得送料系统大部分情况在结构上很复杂，体积比较大占据更多的空间，它的安装和调试就会比较复杂，但是不能否定的是机械结构在长期的运作中有着很高的平稳性。所以机械式样的单轴自动送料系统在当代冲压自动化作业中被运用的最多。第二章 整体设计方案分析2.1 总体方案的设计 数控系统的整体设计，包括：确定所述系统的传送方案和致动器和驱动器的方案中，伺服电机的类型和速度的主要运动被最终确定，选择计算机控制系统。分析，比较和论证。主要设计和计算根据以下四个
16、方面： （1）系统运动方式的确定该系统要求工作台沿单一方向的运动有精确的运动，因此采用连续控制方式。 （2）伺服系统的选择 当负载不使用更多的功率步进电机作为伺服电机开环伺服系统。由于开环控制系统不检测反馈装置，它是不正确的传输差错系统。但在速度和要求不高的场合精度简单的开环系统的结构，便于维修调节，顾及运动精度不高，为了简化结构，降低成本，宜采用开环步进电机伺服驱动。 （3）计算机系统的选择 在8031采用MCS-51系列先进的控制系统。在MCS-51单片机的主要特点是一个高度集成，可靠性，功能，速度快，成本效益。该控制系统包括一个微机部分，键盘和显示器，I / O接口和光隔离电路，步进功率
17、放大电路。键盘管理和程序控制系统。有数字显示和处理数据和工作状态显示。 （4）机构的传动方式为了确保一定程度的精度和稳定性的传输和结构紧凑的，使用滚珠丝杠螺母传输权。提高传输和耐用性，以消除该差，是使用一个预加载结构。由于该表和工作负荷的移动部件的重量并不大，所以直线导轨的选择，从而降低了表的摩擦系数来平滑改善的运动。想想步进电机，可以拧上的选择标准，以满足该决议的要求，并考虑步进电机来匹配负载和速度的角度。 2.2 机构的整体结构设计 进给传动系统示意图如图所示： 图2.2 进给传动系统示意图第三章 选用部件及运算3.1 传动部件和驱动的选择 要拖动机械气爪在平面内做单轴方向平移，常用的有电
18、机驱动滚珠丝杆直线进给、液压驱动液压缸直线进给、气压驱动气缸直线进给。 （1）电机驱动滚珠丝杆直线进给 一个控制系统精确的速度控制的要求闭环位置伺服电机常用的速度和转矩的位置。伺服电机和信号电压输入输出速度和扭矩，高线性度和信号的其它性质，接收机可以迅速转变成所需的转矩和速度的电信号。伺服电机具有显着的是，当输入信号电压为零的现象还没有被从锁定转动，而且还具有一个共同的缺点，即，电动机的速度会变化很大变化的负载。当需要一个线性源，通常是由一个旋转运动的滚珠丝杠致动器的装置进入靶细胞的线性运动。作为滚珠丝杠驱动很常见的部件，其主要功能是将旋转运动转换成直线运动，以满足功能需求。不像从球在滑块轧制
19、达到磨损和高的转印效率更小的阻力，并且在工业生产中是常用的滑动螺杆球，特别是所要求的精度特别高的工业自动化。（2）液压驱动液压缸直线进给 对于液压驱动器，实现动力传递驱动流体的液压驱动器的工作环境（通常是矿物油）。一个完整的系统通常包括液压动力装置，该致动器，管理控制装置，辅助装置，液体工作介质。由于其庞大的液压动力传输，这通常用于自动进料加工设备大型线性系统。对于滚珠丝杠的驱动马达的液压系统是最重要的优点在于，管可以由内置了液压流体被弯曲，从而使液压组件可以灵活地根据具体需要和实际空间和被布置在工业和民用广泛现场使用。此外，不同于传统的液压机械变速器可实现大范围的可变速的，但它比传输不太准确
20、。压缩的液压系统的液压油，自动过载保护，以及液压流体还配备油脂项目，并且可以是自润滑的表面上，一个长的使用寿命的相对运动的滑动面。该系统采用液压流体作为工作介质，由于大量液体阻力，但也容易泄漏和效率低下，性能对温度的变化，不适合在极端温度操作条件下使用的敏感;生产精密的液压元件，这会导致其制造需要成本高，价格昂贵。（3）气压驱动气缸直线进给 压缩空气直接气动电源，电源的性质依然存在。在由电阻的机械结构的线性或旋转运动驱动的气缸。由动力源、气缸和控制元件等简单的结构组成。安装方便，维修，低的水平，使用更安全的许多液压系统的液压系统。液压系统是最明显的区别是气动工作流体是空气净化器的空气和气动系统
21、取之不尽，用之不竭的天然过滤，后处理简单后不污染环境。然而，由于需要气动空气密度，压缩空气需要能够存储电能。最常见的气动致动器是一个圆柱体，该圆柱体旋转圆筒和点直圆柱体。在气缸的压力，响应速度快，功率输出和速度调整工作是很容易的，但是由于摩擦的不稳定性和可压缩气体的如此高的速率的。当然，由于气瓶的可压缩也允许冲击载荷和负载突然变化有很强的适应性。表3.1 三种驱动对比电机液压气动速度高低中传动比精度高低低反应速度一般快快功率一般高低成本一般高低安全性高低一般耐热性高低高抗过载能力一般高高柔性度低高一般 驱动方式的三个利弊做对比。自动输稿器，以配合冲床冲孔生产工作，需要冲空闲差距将正确地传递给每
22、个站高温的一部分。需要高精度，高流动性，高负载能力，耐热性和经济性的选择的伺服马达驱动滚珠丝杠传动模式作为供纸器。为了保证饲料的准确性和快速性，选择伺服系统包括伺服驱动和伺服电机，包括EC。在上面的伺服电机，选择广泛使用的松下伺服电机A5系列。3.2.1 确定滚珠丝杆副的导程Ph：根据传动的关系图和传动的条件选择滚珠丝杆副的导程Ph=10mm3.2.2 滚珠丝杆副的载荷及转速计算：1） 托板尺寸：长宽高=2） 托板重量：3） 导轨副与托板连接部分重量估算为：100N（双导轨）4） 夹具及工件重量约为：400N5） 工作台运动部分总重：6）最小载荷Fmin选机器空载时滚珠丝杆副的传动力。由滚动导
23、轨副的摩擦系数f=0.005得7)最大载荷Fmax采用矩形滚动导轨工作载荷等效公式：其中： 8)滚珠丝杆副的当量转速nm及当量载荷Fm:按工进时间占总时间的90%，快进时间占总时间的10%计算：确定当量载荷：Fm=1167N确定当量转速：预期额定动载荷按预期工作时间计算：使用寿命 滚珠丝杠副寿命（）最大动载荷：，硬度系数（）代入上式得拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载计算查机电一体化系统设计及实践表3-25以下简称实践重载荷取 =5000N得Fmaxfe=17000N取以上结果最大值确定允许的最小螺纹小径估算丝杠允许的最大轴向变形量已知：重复定位精度10，定位精度20=（1/41/3)重复定位精
24、度=3=（1/51/4)定位精度=6取最小值=3估算螺纹的最小底直径丝杆要求预拉伸，采用两端固定的支承形式，已知行程为700mm，W=2500+711=3211N 静摩擦系数=0.09查实践表3-26 a=0.039 L=1.1*行程+（1014）=900mm=11.48mm确定滚珠丝杠副的规格代号：选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预紧形式。由、选择相应规格的滚珠丝杠副FFZD3210-3d2=26.5mm Ca=20600N Coa=43800N确定预紧力：图3.2.23.2.3 滚珠丝杆的校核当选择一个滚珠丝杠，按照原来的尺寸螺钉直径，根据类比选择其公称直径，因此，我们需要作必要的检查
25、它的负载能力，如果它是基于所选择的响应的承载能力屈曲其刚性必要的检查。下面进行滚珠丝杆副临界压缩载荷Fc的核算（即验算压杆稳定性）（其中： f=21.9 ）所以验证稳定性合格.3.2.4 滚珠丝杆副的极限转速nc的校核(避免高速运转时产生共振) 验算合格.3.2.5 值的验证 经验证合格3.2.6 基本轴向额定静载荷Cu的验算 3.2.7 轴承选择1）选择轴承负荷是最重要的基础，通常应当根据负载，方向与自然的尺寸来选择轴承。有效载荷大小，在正常条件下，作为滚子轴承线性接触，负载能力，适合于承受重负荷，点接触球轴承，因为它是，负载能力，轻型和中等负荷。所有类型的轴承的容量，通常为额定功率。通常情
26、况下，两个接触角径向载荷和球轴承或圆锥滚子轴承的接触角的轴向载荷的组合效果在之间的轴承中使用。它增加了沿轴向的负载容量的增加。的情况下的径向载荷大和轴向负荷是小的，它有深沟球轴承壁的选择和圆柱滚子轴承的内和外环。大的轴向和径向载荷，选择推力角接触球轴承，圆锥滚子小推力轴承。负荷时的冲击负载的性质，应使用滚子轴承。2）高性能通用摩擦力矩，良好的热具有较小的高速性能。滚子轴承，具有较高限速球轴承，应该是高速球轴承的一个优先事项。滚动元件小，对于高速运行，因此，是直径相同的操作在滚动小型轻量化体，在更适当的外圈起作用的较小的离心力的外径。在一定条件下，更高的操作速度，应选择为8,9,0,1轴承直径系
27、列。快速轴承保持器的材料和结构具有显著影响。它使实体保持架比高速冲压保持架。需要和高速重载轴承检查限速。3）轴向游动性能一般机械工作因机械摩擦或热的工作环境，轴，从而热膨胀和收缩之间的关系。选择了支撑结构使轴必须有一个游动型铀。因此，一个选择的圆柱滚子轴承或滚针轴承的内部或外壁之一的轴的常常在一端容纳由伸长轴引起或缩短的热膨胀和收缩。4）由于制造误差或安装误差或小轴刚性，大变形，以及多枢转轴对准性能当轴两端轴承孔同轴差，需要轴承转移同心好，然后调整应采用调心球轴承或球面滚子轴承。5）机械设计允许空间是一般先确定轴的大小，并根据轴的大小决定轴承的尺寸。推力球轴承，滚子轴承，所述选择轴的一小部分，
28、内直径被确定（即，该轴的大小），如果直径方向的大小受到限制时，滚针轴承或直径系列8,9,0的选择，轴承后，如果该宽度尺寸是有限的，选择该系列8,0轴承宽度。6），安装方便的拆卸和轴承寿命是，在许多情况下，轴承组件和消耗品的拆除，在实际使用时，通常很难比较主机的寿命。因此，选择类型的轴承结构，则需要请求装配和拆卸。可分离接触球轴承，圆柱滚子轴承。圆锥滚子轴承对准球轴承，推力轴承内圈锥孔，在装配和拆卸轴承紧定套或退卸套的时间有很大的性能。按照最初选择的滚珠丝杠的相关要求滚动角接触球轴承安装背靠背B型中，受力如下图： 1 F2 2 图3.2.7径向力：派生轴向力： 取载荷系数 径向当量动载荷：径向当
29、量动载荷：P1=4893N求轴承具有的基本额定动载荷：根据所选滚珠丝杠副及轴承寿命要求选择 滚动轴承7305 B GB/T292 所选轴承满足设计要求。图3.2.7表3.2.73.3 步进电机的选择丶计算及验算1）作用在滚珠丝杆副上各种转矩计算外加载荷产生的摩擦力矩TF（N.m）空载时:外加径向载荷时的摩擦力矩:滚珠丝杆副预加载荷产生的预紧力矩:2）负荷转动惯量JL（Kg.m2）及传动系统转动惯量J（Kg.m）的计算：滚动丝杆的转动惯量：移动平台转换的转动惯量；=(Ph/2)2m=0.63*10-4kg.m-33）空载时最大加速转矩Tam根据负载情况初选南京南数数控设备有限公司步进电机130B
30、YG3503为三相混合式，采用单-双6拍驱动时步距角为，查其参数得转子的转动惯量: =30kg. 取脉冲当量d=0.01mm/脉冲，则加到电机转轴上的总转动惯量为：nm=/360。d=1000*0.6/360*0.01=167r/minTam1=2Jeqnm/60ta=0.394N.m4)快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩Teq1Teq1= Tam1+Tf0+T0=1.021N.m5) 快速负载启动时电动机转轴所承受的负载转矩Teq1Teq2=TfL+Tf0+T0=10.377N.m根据计算可以知道，转矩最大：=max Teq1 ,Teq2=10.377N.m6）电机最大静转矩的选定给出
31、的步进电机驱动力是由卷材的张力，当输入电压降低的影响更大的控制时，输出转矩就会下降，可能会导致步骤的损失，甚至崩溃。而且采用闭环控制，你需要考虑的安全系数。最大静扭矩假定K =3.5，步进电机必须满足：查初选电机130BYG3503的最大静转矩为。所选电机满足要求7）联轴器的选择传动轴上的公称转矩=10.1N.m取工作情况系数计算转矩根据所选电机输出轴、丝杠大小及计算转矩选择：YL2联轴器,所选联轴器满足要求。3.4 滚动直线导轨的选择、计算及验算这样的设计，最大的优点是其低摩擦系数，通过使用直动引导件，摩擦变化的静态和动态系数小，因此，动作灵活，重量轻，有必要为移动低消耗功率，较少的摩擦热，
32、以保持平稳缓慢良好的精度，耗尽和准确性，精确移动和定位。请使用图中所示。1-运动件，2-滚珠，3-承导件，4-返回器，5-工作轨道，6-返回轨道图 3.4 滚动直线导轨根据以下的准则来选取需要的导轨：1) 不干涉原则精度：精密轨道的制造和使用彼此的时候，很容易获得更高的精度。2) 摩擦类似原理的静态和动态系数：例如，选择或朔滚动导轨，由于摩擦和静态和动态摩擦系数的系数是相似的，以便达到一个非常低的速度和高的可重复性。3) 可以自动适应的原则：精度高键铁路，轨道必须彼此具有自动装配性能相结合。在导轨上水平位置的工作，你可以依靠的重台，以适应;其他铁路通过附加弹簧力或压力辊适合。4) 在移动过程中
33、移动所述导轨的原则，要始终与所有接触;即，固定轨道长，移动导轨短。5) 在水平安装导轨，以下指南作为弹性体的原理的参考指南。6) 可补偿原则，由于变形和热变形。根据鉴于工作量和评估和的计算静态安全系数选择的路线= C0/ P，其中：C0引导基本额定静载荷，KN;载荷P= 0.5（的+ W）; =1.03.0（一般健康状况），3.05.0时（运动冲击，振动）。根据检查结果轨信息初选：7）因系统受中等冲击,因此取8）9）10）根据这些计算额定静载荷做出导轨初选:选择汉江机床厂HJG-D系列直线导轨，型号：HJG-D25，参数如下：表3.4额定载荷/N静态力矩/N*M滑座重量导轨重量导轨长度动载荷静
34、载荷L(mm)17500260001981982880.603.1760表3.4 导轨规格表 3.4导轨规格滑座个数单向行程长度每分钟往复次数40.64导轨的额定动载荷7) 基于使用速度V（m/min）和初选基本额定动负荷使用寿命LN检查导轨： 8) 额定行程长度寿命:9)10) 11) 12) 导轨的额定工作时间寿命: 导轨的工作寿命足够,所以满足寿命的要求，合格第四章 单轴直线送料机的整体设计4.1 单轴滑台的机械结构设计 单轴结构，交流伺服电机，关节，滚珠丝杠，轴承，铁路和滑鞍设计的其余部分。机械结构由以下特征：深沟球轴承，以降低在供应系统直接除去传输错误，为了提高位移的准确度，伺服电机
35、驱动球齿轮机构，一个简单的机械传动结构供应的，将径向载荷也，纯轴向负荷轴负荷，是用于高速螺杆的主要原因，价格便宜的。机床，精密运动控制和传动平稳的整体结构的高刚性。 单轴单轴滑道滑道的整体设计，主驱动器是在一个单一的方向，这取决于设计要求的任务，以确保与发射准确性数控系统，一个简单的控制系统，位置控制伺服马达工作，以允许低成本，易于维护和调试以减少齿的齿隙决定通过驱动开环控制系统中。 1）交流伺服电机 - 交流电动机，直流伺服电动机，DC到比较电源相比增加的马达等效感应电动机的能力，以达到高的AC电机，DC电机，增加了10-70和拉伸速度。现代数控机床，平时交流伺服驱动器，交流伺服驱动器应该更
36、换直流伺服驱动的潜力。 2）联接 -紧密耦合，总之，只需将结构，高扭矩联接轴承，高抗扭刚度和良好的灵敏度，免维护，其特征在于通过机械零间隙连接结构。 3）球 - 选择高精度滚珠丝杠，通过使用合金钢的高纯度的，具有优异的耐久性，需要特殊的表面热处理以使该产品。 4）螺杆螺母座 - 径向的装置尺寸小，便于安装螺丝螺母座。4.2 控制系统的设计，执行器的选用设计采用开环控制系统，其结构见图如下：电机机械执行部件A相、B相C相、f、n脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大图4.2数控系统的硬件电路由以下几部分组成：1、主控制器。即中央处理单元CPU2、总线。3、存储器。4、接口。数控系统的硬
37、件框图如下所示：主控制器的选择 MCS-51系列单片机，CPU，它着重于一些最-RAM，因为I / O端口和一个功能强大的控制器。但是，额外的外部元件和集成开发工具，一个小数目，就可以建立计算机控制和指挥系统一个完整的系统是一个功能强大，灵活的编程硬件是有帮助的。 8031芯片的设计选择作为主控芯片。4.3 存储器扩展电路设计1）程序存储器的扩展程序存储器单片机应用系统的主要采用EPROM芯片扩展。该模型是如下。 2716,2732,2764,27128,27258的2K，4K，8K，16k32k能力。应选择所述定时芯片到CPU和游戏的EPROM中时加以考虑。您可以阅读必须比大EPROM时间8
38、031时，你需要阅读的时间。最大读取速度，我们还需要考虑内存容量和工作温度和其他因素。为了满足容量需求，以便以选择的芯片的高容量降低，它将尝试简化系统芯片的数量。考虑到所有这些因素，选择此设计为2764片内程序存储器扩展芯片。8031芯片是在分时传送低8位地址线和数据线的口，所以8031系统必须具有一个地址锁存器，通常使用的地址锁存器芯片是742S373。 2）数据存储器的扩展 由8031只有128字节RAM芯片提供给用户，该系统不能满足需要，因此应扩展数据存储器芯片（RAM）。有内存概述6116（2Kx8），6264（8Kx8）等，这里我选择了6264（8Kx8）。 3）译码电路 出于这个原
39、因，对大规模的扩展能力外周延伸多个芯片。因此，它解决本文所使用的解码方法。解码电路，在这里我们用3-8译码器（74LS138），可以使用现有的解码芯片。芯片占据前三位输入地址线，以及13低位地址线的其余部分，可以用作芯片上地址线中，对应于88K字节的地址空间874LS138译码器的输出线。 4）扩展电路设计(a).通用可编程接口芯片并行的8位I/ O接口80314之一，共P3和嘴巴，为用户的P1的口线的一部分的。这就是为什么我想在I / O的扩展端口连同8155计算机接口是相对简单的，已被广泛用于接口芯片微计算机系统。4.4 步进电机驱动电路设计 1）脉冲分配器 它的作用，这取决于递送的特定顺
40、序到每个相绕组的步进电机，为了实现传输脉冲电机换向的NC装置，通过实施一组指令，由步进电机控制脉冲分配上。数控系统通常使用的软件相集成脉冲分配脉冲分配器。设计是使用脉冲分布YB013集成。 2）光电隔离电路在步进待年纪驱动电路中，一般接口电路和功率放大器在家光隔离电路，电隔离之间，通常使用一个光耦合器作为光学隔离电路。 3）功率放大器输出脉冲很小环分离器，使用以下功率放大器电路，它是放大不再能够产生足够的力以驱动步进电机的正常操作中，该步进电机是不符合要求如下图所示： ）的时钟电路MCU时钟可以在内部XTAL1，XTAL2，脚外接元件一次使用片内振荡器内部产生。如下图所示时钟电路图 ）复位电路
41、单片机复位电路由外部电路进行的，具有时钟电路，只要出现超过10ms高达引脚复位，为MCU将启动单元单片机程序执行后达到复位的状态开始0000H复位电路图结 论在此设计中，使用的是步进电机，以实现直接移动平台的水平来驱动的滚珠丝杠，位置反馈，由关键性能和准确度，精密度驱动的机械驱动系统的准确度实在是高。通常，用于向步进电机作为伺服驱动元件供电。然而，这样的，因为它是调试，维修方便，成本低，并具有简单的稳定和简单的结构，没有减速齿轮，使用的负担是在精度和速度方面较少，驱动转矩是，而不是一个机会。由传动比i增加了传输比对于提高定位精度，虽然很容易知道这个设计中，为了使用步进电动机驱动的球，这样的定位
42、精度直接决定而螺杆是一个步距角。这是一个小的步距角增大显著成本，需要大量的转子齿，并且需要一个小步进电动机的一个更一步的角度。在滚动直线导轨的设计中，选择摩擦（0.005至0.0025）的低系数时，动态和静态的摩擦之间的差别是小的。 Motion是高优势的小摩擦，磨损比较低，高精度，低速的运动比较平稳，热运动和高定位精度，低功耗的要求，灵活轻便，它如果能缓慢消除移动抓取马苏的现象。滚动导向复合结构，生产成本高，是差的地震。高达85，高达98，摩擦损失小，滚珠螺杆具有高的传输效率，和组件的设计通过使用螺母之间的预载传送螺母机构，完全相等间隙，刚度，摩擦不仅能够消除，直线运动旋转运动自锁，它不具有
43、可逆运动。喜欢直线运动的缺点旋转运动。代替高传输效率的滚珠丝杠螺母的，自锁时，必须配备有用于在大惯性的垂直或水平的高速传输的传输中使用的制动器。在控制系统中，设计等的调试，维护简单，成本低，它有一个简单的稳定和简单的结构，而是利用开环控制系统，是低精度。驱动步进电动机的控制下，设计，可以根据驱动控制单元使用专用的步进电机。您将能够实现控制。总之，在设计有一些缺点，它们将不会影响控制精度，也能够满足工作的设计要求。参考文献1于金， 机电一体化系统设计及实践.北京：化学工业出版社，2008.2张建民， 机电一体化系统设计（第二版）.北京：高等教育出版社，2001.3尹志强， 机电一体化系统设计课程
44、设计指导书.北京：机械工业出版社，2009.4洪家姊， 机械设计指导.江西：江西高校出版社，20015洛阳轴承研究，滚动轴承产品样本.北京：机械工业出版社，2000.6郑阿奇， MATLAB实用教程.北京：电子工业出版社，2007.7杨叔子， 机械工程控制基础（第五版）.武汉：华中科技大学出版社，2005.8张毅坤， 单片微型计算机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，1998.9 郑学坚, 周斌.微型计算机原理及应用.清华大学出版社,200310 李广弟, 朱月秀，王秀山.单片机基础.北京航空航天大学出版社,200111 房小翠，单片微型计算机与机电接口技术.国防工业出版社,200212 王小明，电动机的单片机控制. 北京航空航天大学出版社,200213 李建勇，机电一体化技术.科学出版社.200414 王爱玲，白恩远，赵学良.现代数控机