机电传动单向数控平台设计 姚安

机电传动单向数控

平台设计

——机械工程及自动化专业专业课程设计说明书

专 业：机械工程及其自动化

班 级：机自09-8班 学生姓名：姚 安 学 号： 03091131 指导老师：杨雪峰 2012年11月29日

目录

1设计任务

1.1 设计任务介绍及意义 1.2 设计任务明细 1.3 设计的基本要求

2总体方案设计

2.1 设计的基本依据 2.2 总体方案的确定

3机械传动系统设计

3.1机械传动装置的组成及原理3.2主要部件的结构设计计算

4电气控制系统设计

4.1 控制系统的基本组成 4.2 电器元件的选型计算 4.3 电气控制电路的设计 4.4 控制程序的设计及说明

5 结束语 6参考文献

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1.设计任务

1.1设计任务介绍及意义 ? 课程设计题目

机电传动单向数控平台设计

? 主要设计内容

(1)机械传动结构设计 (2)电气控制系统

? 课程设计意义：

⑴培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作。

⑵培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具

书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。 ⑶培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。

⑷树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。

1.2设计任务明细：

机电传动单向数控平台设计： 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25

电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机； 机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等； 电气控制方式：单片微机控制、PLC控制； 功能控制要求：速度控制、位置控制； 主要设计参数：

单向工作行程——1800、1500、1200 mm； 移动负载质量——100、50 kg； 负载移动阻力——100、50 N； 移动速度控制——3、6 m/min；

1.3设计的基本要求

（1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，

明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。

3

（2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，

进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A2图一张）。

（3）电气控制线路图：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制

电路原理图（A2图一张）。

（4）成果展示：课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为3000字以上，设计图纸不少于两张。 （5）绘图及说明书：用计算机绘图，打印说明书；

（6）设计选题：分组进行，每位同学采用不同方案（或参数）独立完成。

2．总体方案设计

2.1设计基本依据

直流伺服电机是用直流电信号控制的伺服电动机，它在机电一体化设备中作为执行元件，其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上的角位移或角速度输出。

直流伺服电动机具有以下特点：

1、稳定性好。直流伺服电动机具有线性下垂的机械性，能在较宽的速度范围内稳定运行。

2 、可控性好。直流伺服电动机具有线性的调节特性，能使转速正比于控制电压的大小；转向取决于控制电压的极性；控制电压为零时，转子无惯性，能立即停转。

3、响应迅速。直流伺服电动机具有较大的起动转矩和较小的转动惯量，在控制信号增加、减小或消失的瞬间，直流伺服电动机能快速起动增速、快速减速和快速减速。

4、控制功率低，损耗小。 5、堵转转矩大。

滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从

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滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点： 1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。

2、高精度的保证

滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高

滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5、高速进给可能

滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。

单片机的特点

1. 高集成度，体积小，高可靠性

单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。

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