论文简介：

课程设计-小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统的设计，20页，8777字

目录 2

中文摘要 3

一、课程设计的目的 4

二、设计任务 4

三、总体方案的确定 4

四、机械传动部件的设计与选型 5

1．滚珠丝杆副的选型与计算 5

2．电机的选型与计算 7

3、轴承的选择与验算 10

4．联轴器的选用 11

5．滚动直线导轨选择，计算和验算 11

6．密封和润滑 12

五、机械控制系统原理及电路设计 12

1、设计要求 12

2、方案分析 12

3、单片机系统与步进电动机驱动器之间的接口方法 12

4、步进电动机驱动电源的选用 14

六、设计结论 17

七、个人总结 19

八、参考文献 20

中文摘要

模块化的小幅面平板式单坐标画笔驱动系统，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠副，以及伺服电动机等部件组成。其外观形式如图1-1所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台仔导轨上运动，完成工作台在X方向的直线移动，调动画笔的高度从而实现直线的生成。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专门的微机控制系统。

二、设计任务

题目：小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统的设计

主要参数如下：

工作台面尺寸为600mm×600mm，可绘图范围210mm×149mm（A5图纸）。

X、Y方向的定位精度均为±0.2mm。

加工材料为碳素钢或有色金属。

机架用 板金 / 铸铝 / 注塑件

外壳采用注塑件

传动系统采用：同步齿形带 / 钢丝 / 其他

X、Y电机采用步进电机

三、总体方案的确定

（1）导轨副的选用

要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的画笔的，需要承受的载荷非常小，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定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、机构紧凑、安装预紧方便等优点。

（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，要满足±0.2mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选择滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。

（3）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，最快移动速度也不高。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。

（4）联轴器的选用

由于系统的对中性要求较高，因此决定选用刚性联轴器，具有结构简单、制造成本低等优点．考虑到工作载荷不大，拟选用套筒联轴器，其具有结构简单、制造容易、径向尺寸小的优点。

（5）检测装置的选用

选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制．任务书所给的精度对于步进电动机来说不是很高，决定采用开环控制．

（6）控制系统的设计

１） 设计的驱动系统只有单坐标定位，所以控制系统应该设计成连续控制型．

２） 对于步进电动机的开环控制，选用MCS-51系列的ATR89C52，应该能够满足设计任务书给定的相关指标．

３） 要设计一套完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存储器、数据存储器、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．选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用

考虑到X、Y两个方向的工作范围额相差不大，承受的载荷也相差不多，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、伺服电动机、检测装置拟采用相同的型号与规格。

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• 课程设计-小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统的设计
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