查文献表，本设计中，则所以丝杆工作时不会发生共振。刚度的验算估算丝杠轴向最大变形量重复定位精度定位精度所以取丝杠在工作载荷和转矩作用下引起每个导程的变形量为式中为丝杠切变模量，对于钢为扭矩，为摩擦升角，为丝杠的极惯性矩，为丝杠截面积，丝杠在内的弹性变形所引起的导程误差为所以该丝杠的刚度满足要求。效率的校核本设计取摩擦系数为，即，则滚珠丝杆副的传动效率为的要求在以上，所以该丝杆副合格。经过上述校核验证，所选型号规格的滚珠丝杆副的各项性能均能满足设计要求。滚珠丝杆副的润滑滚珠丝杆副般需要用润滑剂来提高耐磨性和传动效率，润滑的方法有脂润滑和油润滑两种。通常，螺母在很长的丝杆上运行，而且是进行回转运动的，保持润滑油是十分困难的另外可能因为密封不好，有硬质的灰尘回切屑等脏物落入螺纹滚道会防碍滚珠的运转和磨损的，因此本设计采用脂润滑，润滑剂为锂基油脂。轴承的选择计算根据设计要求滚珠丝杆副采用两端固定支撑的安装方式，而且要同时承受径向载荷和轴向载荷，故根据文献选用角接触球轴承，。采用反装形式。求两轴承受到的径向载荷和设左边的轴承为轴承求两轴承的计算轴向力和查文献表得，判断系数故，因为外加轴向力的存在，必须满足平衡，则必有。所以求轴承的当量动载荷因为，由文献表分别进行查表得径向载荷系数和轴向载荷系数为，对轴承，对轴承，因轴承运转中可能会产生冲击载荷，按文献表查得，本设计中取体化设计基础北京科学出版社，张君安主编机电体化系统设计北京兵器工业出版社，濮良贵主编机械设计北京高等教育出版社，申永胜主编机械原理教程北京清华大学出版社，张建民主编机电体化系统设计北京北京理工大学出版社，刘武发主编机电体化设计基础北京化学工业出版社出版，张毅坤主编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，姜培刚主编机电体化系统设计北京机械工业出版社，洪家娣主编机械设计指导江西江西高校出版社，目录第章直线移动机构模块的设计,工作台的选择,滚动导轨副的选择计算和校核,滚珠丝杠副的设计计算和校验,轴承的选择计算,第二章步进电机的选择,脉冲当量的选择,等效转矩的计算,系统的转动惯量的折算,步进电动机的选择,级齿轮的设计计算,第三章控制系统的设计,控制器选型及存储器扩展分析,系统功能选择实现,系统状态显示,系统端口分配方式,软件编程算法实现,第四章程序执行流程,第五章控制流程图,第六章机械进给系统的建模与仿真,心得体会,参考文献,第章直线移动机构模块的设计工作台的选择根据设计要求初选工作台为，密度，质量约为。滚动导轨副的选择计算和校核滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦阻力，从而获得动静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之。与型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约倍。适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约倍。能实现高定位精度和重复定位精度。能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。成对使用导轨副时，具有误差均化效应，从而降低基础件导轨安装面的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性心部保持良好的机械性能。简化了机械结构的设计珠丝杆副轴向载荷的计算参考文献的式中为滚珠丝杆副的摩擦系数，般取为工作台和滑块的总质量为导轨与底面的摩擦力为滚珠丝杆的径向受力为滚珠丝杆的轴向受力为最大加速度，则所以当量载荷设空转和常用切削分配的时间分别为和，则当量转速额定静载荷及额定动载荷的下限值额定静载荷式中，为安全系数，般取，这里取是外加在滚珠丝杆副上的最大轴向载荷故有额定动载荷在当量条件下达到预期寿命时，丝杆所受的最大额定动载荷为其中为载荷系数，取为精度系数，取。选定滚珠丝杆的型号当滚珠丝杆副在较高转速下工作时，应按寿命计算选择其尺寸规格，并校核其载荷是否超过额定动载荷当滚珠丝杆副低速工作时，应按计算额定静载荷的方法确定滚珠丝杆副的规格尺寸，并校核寿命。在本设计中，最高转速不足，属于低速运转的情况，所以在这里按额定静载荷的大小选择根据文献，选择系列代号为的滚珠丝杆副。其额定动载荷，额定静载荷，刚度，外径，内径钢球直径，螺旋角，滚道半径，循环圈数圈圈。查参考文献的得螺纹全长余留长度参考文献表取，安全行程取，行程，螺母长度，螺纹左端到轴承和螺纹右端到轴承的距离左右两端轴承的间距验算值预紧力的确定当采用两端固定的支撑方式时，预紧力可以计算如下而且，即满足运转要求。稳定性的校验由于滚珠丝杆副在工作时很可能会发生失稳，所以要求设计计算所达到的安全系数，其值应该大于丝杆传动结构所允许的安全系数。丝杆不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷，并按文献中式计算式中为丝杆材料的弹性模量，对于钢，为丝杆的有效工作长度为丝杆的危险截面的轴惯性矩为长度系数，查文献表取而则和制造。滑块可选用基本尺寸为，导轨副材料的选择为灰铸铁，因为它的耐磨性和减震性好，热稳定性好，容易铸造和切削加工，成本较低。因设计任务要求，选用四块这样的滑块组成双排导轨，则总质量约为。滚动体的尺寸和数目滚动体的直径越大，滚动摩擦系数就越小，摩擦阻力也就越小滚动体的直径过小，不但摩擦阻力会加大，而且会产生滑动的现象。因此在不受限制的情况下滚动体的直径越大越好，本次选择滚珠直径，查文献式有其中，为滚珠数目运动部件的重力，单位为滚珠直径，单位则，所以选每导轨滑块上滚珠的数目为。滚动导轨副的强度计算强度的判断条件是判别受力最大的那个滚动体上的载荷是否超过了许用载荷。如果条导轨上承受个作用在导轨面上的力和力矩，则受力最大的滚动体就是位于最外侧的。查文献式可得在个滚动体上的许用载荷其中，对于淬火钢珠铸铁导轨对导轨，导轨材料的硬度系数则由此可知强度满足。校核导轨副的寿命由文献式得其中，为工作时间寿命，单位为工作的有效行程长度，单位为每分钟往复的次数，单位次代入数据得因有四个滑块，所以每导轨上使用两个滑块，则由文献表和确定以下系数其中，为寿命系数，般取滑块的工作载荷，单位为硬度系数为温度系数为接触系数为负荷系数，。而且所以即，选用汉江机床厂有线导轨，查文献表至得型导轨的，，所用的导轨能满足寿命要求。滚珠丝杠副的设计计算和校验初选滚珠丝杠根据设计任务，滚珠丝杠直径初定为，导程，制造精度为级。丝杆的转速，其中为机械传动速度，单位是。则行程补偿值滚珠丝杆的热变形将导致长度，定位精度的变化，可由下面的方法进行补偿其中为温度上升值，般为取为有效行程，单位是则两端固定支撑方式的预拉伸补偿热变形在采用两端固定安装方式时，还要采用丝杆预拉伸的方法来进步补偿热变形，预拉伸为式中为弹性模量，为丝杆公称直径故由文献表可知，则，故选用合适。综上所述，所选步进电机满足要求，且有定的裕量。级齿轮的设计计算本设计选用圆柱直齿轮。本设计选用减速器主要是传递扭矩，因此速度并不是很高，故选用级精度就可以。选择小齿轮的材料为，进行调质处理，硬度为大齿轮的材料是钢，调质处理，硬度为，两者的硬度差为。由滚珠丝杆副的计算得，小齿轮的齿数，大齿轮的齿数。取模数。计算大小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度根据文献表，，这里取，为满足安装要求和制造方便进行人为圆整后，取，。第三章控制系统的设计控制器选型及存储器扩展分析系统采用单片机作为微控制器。内部集成了的片内程序存储器和字节的数据存储器。由于本控制系统不是很复杂，其自带的数据存储器和程序存储器的容量已经够使用，不需要在进行片外扩展了。系统功能选择实现系统通过五个按键实现功能的选择控制系统的启动停止控制系统的工进前进控制系统的工进后退控制系统的快进前进控制系统的快进后退系统状态显示系统采用开环控制，用三个显示工作台的行程位移也可以修改程序来显示转速采用动态扫描显示法，用口为其提供段选码，作为三个显示器的位控口系统端口分配方式口为三个显示器提供段选码输出作为三个显示器的位控口作为五个按键的输入端用于输出控制三相步进电机的控制脉冲信号用于控制继电器以控制电机的驱动电源，实现对电机的启停控制用于响应键盘按下的外部中断输入端