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（2）运动精度
根据步进电机的步距角θ=0.72º和丝杠导程p=2mm,则运动精度δ可由式(2)
计算
计算得 δ=4μm，工作台X轴和Y轴的运动精度 δ都为 4μm。
(3)电机选择
基因芯片点样技术中， 三文精密工作台台面主要放置载玻片或聚四氟乙烯等
基底材料，质量较轻，一般的步进电机功率都能达到装置的要求。
综上所述，选择步距角 θ=0.72º，功率 P=25.45W 的步进电机，其型号为
PMD03C，与之匹配的步进电机驱动器型号为 PMM33A2-C11。
(4)电机扭矩
基因芯片点样技术中三文精密工作台主要放置载玻片或聚四氟乙烯等基底
材料，质量较轻，且工作台的运动是由滑动导轨引导，摩擦力较小，因此在选用
电机时扭矩不是主要考虑因素， 而且所选型号电机所能承受的最大力矩符合本装
置的要求。
3.2.4. 机械结构图
机械结构部分由两个结构相似的丝杠螺母机构组成。 导轨支承座连接导轨和
底板；工作台面与导轨连接，作为基因芯片的放置表面；电机固定架用于电机的
固定；丝杠螺母机构通过螺钉连接工作台，实现机构单方向的运动。两个机构的
组合运动最终实现二文工作台的平面运动功能。
二文工作台的整体装配图如图 3.1 所示，Y 轴运动部分的爆炸视图如图 3.2
所示。
图 3.1 二文工作台装配图 本科毕业设计说明书（论文） 第 14页 共 47页
图 3.2 二文工作台 Y 轴爆炸视图
3.3. Z 轴设计
3.3.1.Z轴的设计原理
Z轴的运动仍采用丝杠螺母机构， 通过螺钉连接与二文工作台共同固定在机
架上，以实现三文运动功能。
3.3.2.Z轴设计指标
三文精密工作台要求 Z轴运动至最低点应保持与工作台面 150mm的距离，
因此，用于连接 Z轴和机架底板高度选择 300mm。
Z轴所采用的丝杠螺母机构导程为 1mm，有效行程为 80mm。
3.3.3.步进电机选择
（1）步距角
根据三文精密工作台的设计指标，工作台运动精度δ需达到5μm。Z 轴丝杠
导程 p=1mm，则步进电机的步距角 θ可由式（1）计算
计算得θ≈0.45º， 通过查阅步进电机相关资料选择步进电机的步距角为0.72º。
（2）运动精度 本科毕业设计说明书（论文） 第 15页 共 47页
根据步进电机的步距角θ=0.72º和丝杠导程p=1mm,则运动精度δ可由式(2)
计算
计算得 δ=2μm，工作台Z轴的运动精度δ都为 2μm。
(3)电机选择
Z轴主要用于装夹带有点样头的压电作动器，质量较轻，一般的步进电机功
率都能达到装置的要求。
综上所述，Z轴也采用步距角 θ=0.72º，功率 P=25.45W的步进电机，其型号
为 PMD03C，与之匹配的步进电机驱动器型号为PMM33A2-C11。
(4)电机扭矩
Z轴负载较小，工作台的运动是由导轨引导，摩擦力很小，因此在选用电机
时扭矩不是主要考虑内容，所选型号电机所能承受的最大力矩符合本装置的要
求。
3.3.4.机械结构图
Z轴的机械结构装配图如图 3.3所示，三文精密工作台总体结构装配图如图
3.4所示，三文精密工作台总体结构实物图如图3.5所示。
图 3.3 Z 轴机械结构装配图
图 3.4 三文精密工作台总体结构装配图
图 3.5 三文精密工作台总体结构实物图
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