三维雕刻机毕业设计说明书

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1、摘 要 电磁式交互电子白板的板体沿X、Y轴铺设了感应线圈。信号笔前端有电感线圈，使用时CPU向板体的感应线圈先发射一段时间与笔中电感线圈谐振频率相同的电磁波，使笔中的电感电容谐振起来，然后停止发送，板体的感应线圈切换到接收状态，这时，笔里的电感电容失去外在的推动力，笔中的谐振波将会产生衰减震荡，同时用板体的感应线圈接收笔所发射的衰减电磁波，由于电磁耦合，就会在板体的感应线圈上产生感应电动势。这样就在白板上显示笔所走过的路线，将白板的感应线圈分组分区域，将所得的笔的轨迹图传给检测电路进行检测，设计就是根据这个原理来进行检测白板系统是否运作正常及坏点位置的检测。 采用三维雕刻机的结构为原型进行改装

2、，去掉主轴电机及刀具设备，由三个步进电机控制滚珠丝杠进给，滚珠丝杠与滑块相连接，Z方向移动部件固定在X轴的滑块上，而X轴方向的导轨又固定在Y轴的滑块上，实现三个坐标轴的同步运行。关键词：电磁式交互电子白板；感应线圈；信号笔；雕刻机。Abstract Electromagnetic type interactive electronic whiteboard along the X, Y axis laid induction coil. A signal pen in front of inductance coil, when using CPU to the plate body indu

3、ction coil launch for a period of time and in the same pen inductance coil resonant frequency of electromagnetic wave, so that the pen in the inductor capacitor resonant, then stop sending, the board body induction coil switch to the receiving state, then, the inductance capacitance lost pen the ext

4、ernal driving force, in the pen Xie Zhenbo will produce the damping vibration, at the same time with the plate body induction coil receives the sum of the emitted the attenuation of electromagnetic wave, due to electromagnetic coupling, will in the plate body on the induction coil generates induced

5、electromotive force. This is displayed on the whiteboard pen whiteboard traveled route, the induction coil group area, the pen trajectory plan to pass to the detection circuit to be tested, is designed according to this principle to detect the whiteboard system is functioning properly and dead posit

6、ion detection. Using three dimensional engraving machine structure for prototypes were modified, removed from the spindle motor and cutter device, composed of three stepper motor control of ball feed screw, a ball screw is connected with a slide block, Z direction component is fixed in the X axis an

7、d X axis direction of the slide block, the guide rail is fixed on the Y axis on the slider, implementation three axes simultaneous operation.Keywords: Electromagnetic interactive electronic whiteboard; Induction coil; Signal pen; Engraving machine.目 录摘 要Abstract第1章 绪论1 1.1 电磁式电子白板的概述1 1.2 产品的背景1 1.3

8、 研制产品的功能及使用范围3 第2章 系统分析与方案的订制4 2.1 设计参数4 2.2 总体方案选择4 2.2.1 总体布局要求4 2.2.2 运动分配的影响5 2.2.3 工件的尺寸重量和形状的影响5 2.3 总体方案确定5第3章 机械部分9 3.1 滚珠丝杠的计算与选择9 3.1.1 轴向载荷9 3.1.2 当量转速11 3.1.3 当量载荷12 3.1.4 预定额定动载荷13 3.1.5 螺纹最大轴向变量及螺纹最小底径的确定13 3.1.6 初选滚珠丝杠副规格代号14 3.1.7 确定滚珠丝杠副的轴承规格代号14 3.1.8 滚珠丝杠的长度确定15 3.2 滚珠丝杠的校核17 3.2.

9、1 抗压刚度17 3.2.2 丝杠支撑副的刚度18 3.2.3 滚珠丝杠滚珠与滚道的接触刚度18 3.2.4 刚度验算及精度的选择19 3.2.5 验算传动系统的刚度19 3.2.6 验算临界压缩载20 3.2.7 验算临界转速20 3.2.8 轴向额定载荷的验算21 3.2.9 确定滚珠丝杠副规格代号21 3.3 步进电机的计算与选择21 3.3.1 作用在丝杠上的转矩21 3.3.2 预加载荷产生的预紧力矩21 3.3.3 转动惯量22 3.3.4 回转件转动惯量22 3.3.5 直线运动件的转动惯量22 3.3.6 启动力矩23 3.3.7 电机的选择23 3.3.8 联轴器的选择24

10、3.4 直线导轨的选择25 3.4.1 载荷的验算26 3.4.2 寿命的验算26第4章 数控系统设计28 4.1 确定机床控制系统方案28 4.2 主要芯片配置29 4.2.1 单片机芯片选择29 4.2.2 主要特性30 4.2.3 芯片擦除32 4.2.4 RAM的选用33 4.2.5 EPROM的选用34 4.2.6 89C51存储器及I/O的扩展34 4.2.7 芯片地址分配35 4.3 键盘设计36 4.3.1 键盘定义及功能36 4.4 显示器设计37 4.4.1 显示器显示方式的选用37 4.4.2 显示器接口37 4.5 越界报警电路37 4.6 步进电机接口电路及驱动38结

11、论40致谢41参考文献42CONTENTSAbstractChapter1 Introduction1 1.1 Elect romagnetic white board overview1 1.2 Product background1 1.3 Product development function and range of3Chapter2 System analysis and scheme of order4 2.1 Design parameters4 2.2 General options4 2.2.1 Overall layout4 2.2.2 Motion effect of

12、distribution5 2.2.3 Workpiece size influence of weight and shape5 2.3 The overall scheme5Chapter3 Mechanics part9 3.1 Ball screw calculation and choice9 3.1.1 Axial load 9 3.1.2 Equivalent speed11 3.1.3 Equivalent load12 3.1.4 Predetermined dynamic load rating13 3.1.5 Threads and thread minimum maxi

13、mum axial variable diameter at the end of Cocking13 3.1.6 Primaries of ball screw pair designation14 3.1.7 Determination of ball screw bearing designation14 3.1.8 Ball screw length to determine the15 3.2 Ball Ehat17 3.2.1 Compressive Gondo17 3.2.2 Screw support pair Gond18 3.2.3 Ball screw ball and

14、raceway contact Gondo18 3.2.4 Rigidity and accuracy of the Xuanze19 3.2.5 Checking transmission system Gondo19 3.2.6 Checking compression Jaiho20 3.2.7 Check critical Chanzov20 3.2.8 Axial load rating of the Tansan21 3.2.9 Determination of ball screw pair designation21 3.3 Stepper motor selection an

15、d calculation of21 3.3.1 Effect of on the screw rod Chan21 3.3.2 Preload resulting tightening torque21 3.3.3 Rotational Gau22 3.3.4 Rotary part to rotate the Gau22 3.3.5 Linear motion of the rotation of the Gau22 3.3.6 Promoter Li23 3.3.7 Motor Xuanze23 3.3.8 Coupling Xuanze24 3.4 Linear guide Xuanz

16、e25 3.4.1 Tansan load26 3.4.2 Life of Tansan26Chapter 4 Numerical control system28 4.1 Determine the machine tool control system Fonda28 4.2 Main chip configuration29 4.2.1 Chip select29 4.2.2 The main characteristics30 4.2.3 Chip Cha32 4.2.4 Ton RAM33 4.2.5 TonEPROM34 4.2.6 89C51 memory and I/O Qua

17、cian34 4.2.7 Address allocation35 4.3 Keyboard design36 4.3.1 Keyboard definition and function36 4.4 The display design37 4.4.1 Display mode selection37 4.4.2 Display interface37 4.5 Alarm circuit37 4.6 Stepper motor interface circuit and driver38Conclusion40Thanks41References42XV第1章 绪 论1.1 电磁式电子白板的

18、概述 课堂教学使用黑板也有一个发生和演进的过程。作为可以重复使用的课堂教学工具的黑板源自学习者个人使用的沙盘和石板。在发明造纸术后，学习者个人使用的书画工具在我国是毛笔和纸张，在西方是羽毛笔和纸张。但材料比较昂贵而且无法重复使用。于是，沙盘和石板作为自制或廉价的书画工具依然存在。使用沙盘就是用细树枝或细木棍在一个装有沙子的扁盘中书画。写满了可以将沙子抹平后再次书画。石板石笔用特殊的石材做成，使用时用石笔在石板上书画，留下白色的印痕，并且很容易擦去重写。很快，学习者个人使用的砂盘和石板让位给铅笔和纸张，随后更有了钢笔和圆珠笔。铅笔的书画是可以擦去的（但次数有限），而钢笔和圆珠笔的书画是无法擦除的

19、。用作课堂教学的书画工具必须满足面向师生集体、易于重复使用、而且成本低廉”这样几个条件。这就是黑板和粉笔得以发明并推广应用的技术学、教育学和经济学基础。近代以来，黑板加粉笔在传统校园课堂教学中已经建立起稳固的地位。香港中文大学传播学教授余也鲁曾经指出：传统学校的大多数教师依然相信：学习成功与否，主要靠教师，而不是靠教材和手段。世界上有过不少最出色的教育，例如孔夫子、柏拉图和亚里斯多德的授徒，都是最朴素的面对面传授，除了老师的言传(语言)之外，什么教学新技术媒体都没有。 近几百年出现的许多伟人也都是在非常简陋的教室里受的教育，除了教科书和黑板，同样其它什么媒体也没有美国的哈拉斯(Halas)和哈

20、里斯(Harris) 也指出:几个世纪以来，人们都确信，在交流中，文字比目视图像优越，并且，文字包含有较高的智慧和思想。现在发达国家的教育仍牢牢地立足于这种信念。这种信念同近代学校教育几百年来实行的教师、教科书和教室三中心制的传统有千丝万缕的联系，同时表明黑板加粉笔作为传统校园课堂教学的主流技术已经经受住了几个世纪的考验。1.2 产品的背景从上世纪后期以来，我们又经历了从黑板到电子交互白板的演进过程。这一过程大致经历了主要三个阶段： 1. 从黑板到书写白板； 2. 从书写白板到电子白板； 3. 从电子白板到交互白板。首先，主要是为了避免粉尘侵害师生健康，开始改进并使用各类无尘粉笔，但效果不够理

21、想，于是干脆开始使用书写白板。书写白板用各种材质（木材、金属、塑料板材等）制作，相应地，使用各类彩色书写水笔，并使用特制的板擦擦除书画内容。如今，各国仍有大量书写白板在使用中，但始终并不普遍，在中小学尤不常见。究其原因，恐怕还是在其“面向师生集体、易于重复使用、而且成本低廉”方面比不上黑板加粉笔。至上世纪末叶，书写白板开始演进为电子白板。最早，电子白板就是配备了电子装置的书写白板，可以将白板上的书画内容存储起来并打印出来分发给学生或受众。后来，又发展为可以将电子白板上的书画内容存储在计算机中并进行进一步的加工处理和传输发送（如通过电子邮件）。电子白板也可以作为计算机的投影屏板使用。但此时的电子白板与计算机的相互作用关系始终是单向的：(1) 电子白板上的书画内容可以存储到计算机中并做进一步的加工处理（可实现从电子白板到计算机的书画内容单向存储），但计算机处理结果并不呈现在电子白板上，即电子白板上的书画内容不会随着计算机的加工处理而随之改变（不能实现从计算机到电子白板的书画内容加工处理的逆向呈现）；(2) 计算机通过投影仪可以将其屏幕内容投影到电子白板上（可实现从计算机到电子白板的屏幕内容单向投影），但在电子白板上无法对投影的计算机屏幕内容做任何加工