XYZ精密电动平移台设计(机械结构和电气系统)(精品)☆

摘  要
本文对XYZ精密电动平移台的机械结构和电气系统进行设计。简要对电动平移台及机电一体化体技术的发展现状进行调查分析。电动平移台的机械设计分别对丝杠、导轨、电机等进行选型校核，本文选用 滚珠丝杠副、GGF分离型滚动直线导轨、75BF001步进电机作为平移台的主要部件，保证了平移台的定位精度。并采用组合安装方式，实现工作台XYZ三坐标的移动。对于软件的设计本文主要通过AT89C51单片机作为控制单元，控制键盘的扫描、显示电路的数字显示、步进电机的运动。键盘输入采用4×4矩阵键盘，显示电路采用PS7219芯片控制8位LED数码管进行数字显示，75BF001步进电机利用PMM8713芯片、光电隔离电路、斩波稳流功率放大器进行驱动。并设计编写了键盘扫描程序，LED数码管显示程序。

关键词：电动平移台；滚珠丝杠；GGF分离型滚动直线导轨；AT89C51单片机；PMM8713；步进电机；PS7219

ABSTRACT
In this paper, the mechanical structure and electrical system for three-dimensional precision motorized precision translation stage is designed. Analysis of the motorized precision translation stage and the electrical and mechanical technology integration of the status and development trend. The design of motorized precision translation stage consist of the picking of screw, guide, stepping motor, etc.   ball screw, GGF separate linear rolling guide, 75BF001 stepping motor build up the motorized precision translation stage. And the use of combined installation, implementation table XYZ coordinate movement. In this paper, in the design of the software through, the AT89C51 microcontroller is a control unit, controlling of the keyboard scanning, Figures show circuit. Stepper motor sports. Keyboard input with 4 × 4 matrix keyboard. PS7219-chip control 8-bit LED digital tube as display circuit. Stepping motor drive by PMM8713 chip, optical isolation circuit, constant current chopped wave power amplifier. Design procedures for the preparation of the keyboard, LED digital display program.

Keywords：Motorized Precision Translation Stage; Ball Screw; GGF Separate Linear Rolling Guide; AT89C51 Microcontroller; PMM8713; Stepping Motor; PS7219

课题完成的工作
(1)    滚珠丝杠副的选择、计算和校核
(2)    导轨副的选择、计算与校核
(3)    步进电机的选择
(4)    单片机控制电路的设计
(5)    显示电路的设计
(6)    键盘设计
(7)    单片机驱动电路的设计
(8)    显示程序的设计
(9)    键盘扫描程序的设计

论文结构
第1章　阐述课题的背景、现状，以及论文完成的工作及论文机构。
第２章　电动平移台机械部分的设计，包括滚珠丝杠副的选择、计算与校核，导轨副的选择、计算与校核，步进电机的计算与选择，以及轴承的选择与校核，联轴器的选择。
第３章　电动平移台硬件电路的设计，包括单片机控制电路及扩展电路的设计，显示电路的设计，键盘的设计，限位开关的设计。
第４章　电动平移台驱动软件的设计，本文主要设计了４×４矩阵键盘子程序的设计，基于PMM8713芯片的LED显示电路程序的设计。
第５章　结论及论文的改进，总结全文，提出论文的改进方向。

设计参数
(1)    电动平移台承载能力为：100kg
(2)    单方向运动行程为：500mm
(3)    使用寿命：15000h
(4)    平移台单方向最大移动速度：30mm/s

目    录     26000字
第1章    绪论    5
第1.1节    问题的提出    5
第1.2节    平移台介绍及国内外现状分析    5
1.2.1 滚珠丝杠副的发展历程    6
1.2.2 滚动直线导轨副的发展    8
第1.3节 课题完成的工作及论文结构    9
1.3.1 课题完成的工作    9
1.3.2 论文结构    9
第2章    电动平移台机械部分设计    11
第2.1节 设计参数    11
第2.2节 总体方案设计    11
第2.2节 螺旋传动副的选择、计算与校核    12
2.2.1 螺旋传动副的选择    12
2.2.2 滚动螺旋传动的工作原理    12
2.2.3 滚珠丝杠副的特点    13
2.2.4 滚动螺旋副结构形式的确定    13
2.2.5 钢球循环方式的确定    15
2.2.6 消除间隙和调整预紧的结构形式的确定    16
2.2.7滚珠丝杠副的选用、计算与校核    16
第2.3节 导轨的选择、计算与校核    22
2.3.1 导轨的选择    22
2.3.2 滚动导轨的特点及类型    23
2.3.3滚动导轨副型号的选择及计算校核    25
第2.4节 轴承的选择与校核计算    28
2.4.1 水平电路平移台轴承的校核计算    29
2.4.2 垂直平移台轴承校核计算    30
第2.5节 步进电机的选择    31
2.5.1 脉冲当量的确定    31
2.5.2 步进电机惯性负载的计算    31
2.5.3 步进电机启动力矩的计算    32
2.5.4 步进电机最高工作频率的计算    32
2.5.5 步进电机型号    33
第2.6节 联轴器的选择    33
第3章　电动平移台硬件电路设计    35
第3.1节　控制系统的基本组成    35
第3.2节 单片机及其扩展    35
3.2.1 单片机    35
3.2.2 数据存储器的扩展    40
3.2.3 I/O口的扩展    42
3.2.4 锁存器    45
第3.3节 键盘接口的设计    46
3.3.1 键盘输入应解决的问题    46
3.3.2 键盘结构及接口电路    46
第3.4节 显示电路的设计    47
第3.5节 步进电机控制电路的设计    51
3.5.1 PMM8713原理框图、特点及功能    51
3.5.2 光电隔离电路    52
3.5.3 斩波稳流功率放大电路    53
第3.6节 行程开关电路    55
第4章 电动平移台驱动软件的设计    56
第4.1节 键盘扫描程序设计    56
4.1.1 键盘扫描程序流程图    56
4.1.2 键盘扫描子程序设计    57
第4.2节 LED显示电路程序设计    59
第4.3节 电动平移台驱动软件主程序设计    61
第5章 结论及改进    63
第5.1节 结论    63
第5.2节 论文的改进方向    63
参考文献    64
英文文献翻译    67
英文原文    67
中文翻译    78
致谢    86