摘要：当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

本文设计了一台单片机控制的数控切割机床，主要完成了：机床整体结构设计，Z轴、XY轴的结构设计计算、滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择及其强度分析；以步进电机为进给驱动的驱动系统及其传动机构的分析设计计算；以89C51为主控芯片的数控系统硬件电路设计、系统初始化设计及系统软件方案设计和步进电机的控制程序设计。

关键字：机电一体化; 切割机; XY工作台

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  前言--1

第二章  课程设计的目的、意义及要求--5

第一节  课程设计的目的、意义--5

第二节  课程设计的要求--5

第三章  课程设计的内容--7

第一节  课程设计的题目--7

第二节  课程设计的内容--7

第四章  数控系统总体方案的确定--9

第五章  机械部分设计--11

第一节  确定系统脉冲当量--11

第二节  工作台外形尺寸及重量初步估算--11

第三节  Z轴随动系统的设计--12    

第四节  滚动导轨副的计算、选择--14

第五节  滚珠丝杠计算、选择--15

第六节  齿轮计算、设计--20

第七节  丝杠支撑轴承的选择--21

第八节  步进电机惯性负载的计算--22

第九节  步进电机的计算选择--22

第十节  轴承支撑结构形式的选择--24

第六章  传动系统刚度的分析--25

第七章  工作台爬行现象的分析与解决方案--27

第八章  消隙方法与预紧--29

第九章  机床数控系统硬件电路设计--33

第一节  设计内容--33

第二节  设计步骤--33

第三节  机床数控系统硬件电路设计--38

第十章  系统控制软件设计--39

第十一章  结束语与致谢--43

参考文献--45