学 院： 信息工程学院
专 业： 机械设计制造及其自动化
班 级： 机械三班
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学 号： *******3
指导老师： 季国顺 金成柱 聂欣
一、总体方案设计
1.1雾化吸入器机电专业课程设计的任务
主要技术指标：
一定的规格要求（负载重量G=500N；台面尺寸C×B×H=240×254×15mm；底座外形尺寸C1×B1×H1=550×550×184mm；最大长度L=678mm；工作台加工范围X=300mm；Y=300mm；工作台最快移动速度为1m/min；重复定位精度为±0.02mm，定位精度为±0.04mm；
设计具体要求完成以下工作：
（1）数控工作台装配图 1张；
（2）数控系统电气原理图 1张；
（3）设计说明书页 1本；
所有图样均采用CAD绘制打印，设计说明书按规定撰写。
1.2 总体方案确定
图1-1 系统总体框图
机械传动部件的选择
① 导轨副的选择
要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
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0.005mm的脉冲当量和±0.02mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 ③ 减速装置的选择
选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。为此，系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。 ④ 伺服电动机的选择
卫生棉条自动拔除器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。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。
⑤ 检测装置的选择
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。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。
考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。
二、控制系统的设计
①设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线
插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。
②对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S51作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。
③要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存贮器、数据存贮器、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。
④选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。
拉配二、机械系统设计
2.1 工作台外形尺寸及重量估算
工作台面尺寸：
长宽高（mm) 240×254×15
重量：按重量=体积×材料比重估算
240×254×15×10-3×7.8×10-2≈71.323 N
上导轨座（连电机）重量：
254×550×(184-15) ×10-3×7.8×10-2≈1841.5254 N
擦拭棒夹具及工件重量：约150N
累计重量：2060 N
2.2 直线导轨副的计算与选型
1.滑块承受工作载荷 Fmax (单个滑块所受最大垂直方向）
Fmax=F+G/4=1015 N （2-1）
查表3-41,音频信号分配器初选直线滚动导轨副的型号为KL系列的JSA-LG15,其额定载荷Ca=7.94 KN,额定静载荷Coa=9.5 KN
