xy二维运动控制平台系统设计(附件)【字数：9040】
指导教师 熊田忠 摘 要 XY二维运动控制平台作为运动控制基础在教学、生产中具有重要意义，在数控机床和机器人中有着广泛应用。本文从机械结构设计和软件编程两个方面对二维数控机床原理进行了实践。根据任务书要求完成了XY二维运动控制平台系统设计机械结构设计从选型开始，其中包括了滚柱丝杠、步进电机和联轴器的选型。确定标准件后着手设计其他机械结构，使用了CAD2007绘图软件绘制出重要结构的CAD二维图，为了有直观的感受，使用solidworks三维建模软件画出了三维图。软件部分，本文采用VS2015作为开发工具，调用了固高GT-400-SV在WIN10系统下的动态链接库。开发了软件调试界面。其中的插补原理至关重要。本文所涉及的技术可应用于运动控制相关场合。
目 录
第一章 绪论 1
1.1XY二维运动控制平台的研究背景 1
1.2XY二维运动控制平台的研究目标 1
1.3XY二维运动控制平台的实现方式 1
第二章 重要零部件的选型 2
2.1滚珠丝杠介绍及其选型 2
2.1.1滚珠丝杠的基本原理 2
2.1.2滚珠丝杠的主要参数 2
2.1.3滚珠丝杠的选型 3
2.2步进电机原理及其选型 3
2.2.1 步进电机原理 3
2.2.2 步进电机基本参数 5
2.2.3 选择步进电机型号 8
2.3联轴器介绍及其选型 9
2.3.1联轴器的介绍 9
2.3.2 联轴器重要参数 10
2.3.3 选择合适的联轴器 10
第三章 XY二维运动控制平台系统的结构设计 12
3.1 XY二维运动控制平台系统功能原理 12
3.2 XY二维运动平台尺寸设计 12
第四章 系统控制软件设计 17
4.1 设计调试界面 17
4.2平台单段轨迹生成 17
4.3多段轨迹插补 18
4.4 逐点比较法直线插补 20
4.5 逐点比较法圆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
弧插补 21
第五章 展望 23
致 谢 24
第一章 绪论
1.1XY二维运动控制平台的研究背景
2015年，我国出台了《中国制造2025》全面推进实施制造强国战略。制造业是现代工业的基石，正在引发新一轮产业变更，对全球制造业正在产生颠覆性的影响。制造业处于我国的工业中心地位，而最近的中美贸易大战在我看来其实是一场技术战争从中看出了，若是没有强大的制造业，在现今这个中美贸易大战的国际形势下是无法长足发展的；生活的每个角落都有制造业的影子，小到我们每天都用的手机，大至在建的“天宫”空间站。中国人通过艰苦卓绝的探索形成了现今具有中国特色的制造业环境。在这个全民制造的大环境下，信息技术、新能源、新材料等重要领域和前沿方向的革命性突破和交叉融合，传统制造业正面临着前所未有的挑战，人被机器取代已然是时代潮流，机器人越来越被大众所知，其中的自动控制技术就是机器人的基础也是实现机械制造的基础，更是最为核心的技术。总之，在全球智能制造的大背景下人们创造的所有事物都将面临巨大的挑战，设计与制造的方式趋于融合。因此，在这样的前提下对于二维运动平台的研究具有重要的指导与学习意义。
1.2XY二维运动控制平台的研究目标
本文所设计的XY二维运动控制平台是以PC控制驱动器，驱动器控制步进电机进而带动和这个平台的运行。通过编写软件和调试界面，本文所设计的XY二维运动平台可以实现在平面上任意轨迹的控制。
1.3XY二维运动控制平台的实现方式
本文选用固高GT400SV运动控制卡作为本设计的核心控制部件，采用松下公司生产的步进电机配合联轴器和滚柱丝杠相连，实现XY二维运动平台的全部功能。本文设计的XY二维运动平台主体由X轴和Y轴组成，两轴在空间上呈上下分布且互相垂直；两轴的步进电机都通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动。 第二章 重要零部件的选型
2.1滚珠丝杠介绍及其选型
2.1.1滚珠丝杠的基本原理
人们应用螺杆来做传动的历史其实不算很长，传统上的螺杆一直有定位不佳的情况。直到19世纪90年代人们首次尝试将钢珠置入螺帽及螺杆之间以滚动摩擦取代滑动摩擦，滚珠丝杠才得以发明，滚珠丝杠实现了旋转运动和直线运动的互相转换，滚珠丝杠相比传统螺杆不但有着很高的传动效率而且位置定位也非常准，因此被广泛应用于机床和其他精密机械设备。丝杠的螺距、导程、线数等参数决定了直线位移与旋转角度之间的关系，滚珠丝杠常用的循环方式有内外循环两种。
外循环：滚珠在完成一次循环后通过外面的附加部件重新回到初始循环位置参加下一次循环，简而言之就是滚珠完成的每次循环都不是与丝杠一直接触的，又时会脱离丝杠；滚珠的返回方式也有很多中，可分为以下三种方式。 端盖式：这种返回方式的滚珠丝杠在端盖上加工有一径向孔，这个孔作为滚珠进行下一次循环时返回的入口。并在螺母两端的端盖上开有回程口道，利用这个口引导滚珠会到循环位置。插管式：这种滚珠的返回方式是在外面外接了一段弯曲的管道，利用这段管道引导滚珠回到了起始循环位置。螺旋槽式：该滚珠循环方式是在螺母外圆上铣出一段螺旋槽，并在这段槽的两端钻了通孔使之与丝杠轨道相切，中间的空隙就使滚珠的循环通道。内循环：在螺母上安装有反向器实现滚珠的返回。换句话说就是滚珠完成的每次循环都是与丝杠一直滚动接触的。
滚珠丝杠应用于各种高精度机械中，就是因为有以下独特优点：摩擦损失小带来的极高的传动效率，超高的传动精度,极小的启动力矩有了实现微进给可能。轴向间隙可以达到负值，因而有了较高刚性。传动是双向的可逆的。?
2.1.2滚珠丝杠的主要参数
螺纹参数
1）外径D：亦称公称直径。是一个假想的圆柱面的直径——与螺纹牙顶圆相重合
目 录
第一章 绪论 1
1.1XY二维运动控制平台的研究背景 1
1.2XY二维运动控制平台的研究目标 1
1.3XY二维运动控制平台的实现方式 1
第二章 重要零部件的选型 2
2.1滚珠丝杠介绍及其选型 2
2.1.1滚珠丝杠的基本原理 2
2.1.2滚珠丝杠的主要参数 2
2.1.3滚珠丝杠的选型 3
2.2步进电机原理及其选型 3
2.2.1 步进电机原理 3
2.2.2 步进电机基本参数 5
2.2.3 选择步进电机型号 8
2.3联轴器介绍及其选型 9
2.3.1联轴器的介绍 9
2.3.2 联轴器重要参数 10
2.3.3 选择合适的联轴器 10
第三章 XY二维运动控制平台系统的结构设计 12
3.1 XY二维运动控制平台系统功能原理 12
3.2 XY二维运动平台尺寸设计 12
第四章 系统控制软件设计 17
4.1 设计调试界面 17
4.2平台单段轨迹生成 17
4.3多段轨迹插补 18
4.4 逐点比较法直线插补 20
4.5 逐点比较法圆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
弧插补 21
第五章 展望 23
致 谢 24
第一章 绪论
1.1XY二维运动控制平台的研究背景
2015年，我国出台了《中国制造2025》全面推进实施制造强国战略。制造业是现代工业的基石，正在引发新一轮产业变更，对全球制造业正在产生颠覆性的影响。制造业处于我国的工业中心地位，而最近的中美贸易大战在我看来其实是一场技术战争从中看出了，若是没有强大的制造业，在现今这个中美贸易大战的国际形势下是无法长足发展的；生活的每个角落都有制造业的影子，小到我们每天都用的手机，大至在建的“天宫”空间站。中国人通过艰苦卓绝的探索形成了现今具有中国特色的制造业环境。在这个全民制造的大环境下，信息技术、新能源、新材料等重要领域和前沿方向的革命性突破和交叉融合，传统制造业正面临着前所未有的挑战，人被机器取代已然是时代潮流，机器人越来越被大众所知，其中的自动控制技术就是机器人的基础也是实现机械制造的基础，更是最为核心的技术。总之，在全球智能制造的大背景下人们创造的所有事物都将面临巨大的挑战，设计与制造的方式趋于融合。因此，在这样的前提下对于二维运动平台的研究具有重要的指导与学习意义。
1.2XY二维运动控制平台的研究目标
本文所设计的XY二维运动控制平台是以PC控制驱动器，驱动器控制步进电机进而带动和这个平台的运行。通过编写软件和调试界面，本文所设计的XY二维运动平台可以实现在平面上任意轨迹的控制。
1.3XY二维运动控制平台的实现方式
本文选用固高GT400SV运动控制卡作为本设计的核心控制部件，采用松下公司生产的步进电机配合联轴器和滚柱丝杠相连，实现XY二维运动平台的全部功能。本文设计的XY二维运动平台主体由X轴和Y轴组成，两轴在空间上呈上下分布且互相垂直；两轴的步进电机都通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动。 第二章 重要零部件的选型
2.1滚珠丝杠介绍及其选型
2.1.1滚珠丝杠的基本原理
人们应用螺杆来做传动的历史其实不算很长，传统上的螺杆一直有定位不佳的情况。直到19世纪90年代人们首次尝试将钢珠置入螺帽及螺杆之间以滚动摩擦取代滑动摩擦，滚珠丝杠才得以发明，滚珠丝杠实现了旋转运动和直线运动的互相转换，滚珠丝杠相比传统螺杆不但有着很高的传动效率而且位置定位也非常准，因此被广泛应用于机床和其他精密机械设备。丝杠的螺距、导程、线数等参数决定了直线位移与旋转角度之间的关系，滚珠丝杠常用的循环方式有内外循环两种。
外循环：滚珠在完成一次循环后通过外面的附加部件重新回到初始循环位置参加下一次循环，简而言之就是滚珠完成的每次循环都不是与丝杠一直接触的，又时会脱离丝杠；滚珠的返回方式也有很多中，可分为以下三种方式。 端盖式：这种返回方式的滚珠丝杠在端盖上加工有一径向孔，这个孔作为滚珠进行下一次循环时返回的入口。并在螺母两端的端盖上开有回程口道，利用这个口引导滚珠会到循环位置。插管式：这种滚珠的返回方式是在外面外接了一段弯曲的管道，利用这段管道引导滚珠回到了起始循环位置。螺旋槽式：该滚珠循环方式是在螺母外圆上铣出一段螺旋槽，并在这段槽的两端钻了通孔使之与丝杠轨道相切，中间的空隙就使滚珠的循环通道。内循环：在螺母上安装有反向器实现滚珠的返回。换句话说就是滚珠完成的每次循环都是与丝杠一直滚动接触的。
滚珠丝杠应用于各种高精度机械中，就是因为有以下独特优点：摩擦损失小带来的极高的传动效率，超高的传动精度,极小的启动力矩有了实现微进给可能。轴向间隙可以达到负值，因而有了较高刚性。传动是双向的可逆的。?
2.1.2滚珠丝杠的主要参数
螺纹参数
1）外径D：亦称公称直径。是一个假想的圆柱面的直径——与螺纹牙顶圆相重合
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/9.html
