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机械工程及自动化专业机械电子方向专业课程设计说明书设计题目：机电传动单项数控平台设计设计者：班级：学号：指导教师：中国矿业大学机电工程学院2014年12月目录一.设计任务1.1设计任务介绍及意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1.2设计任务∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1.3设计参数明细∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1.4课程设计基本要求∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙··∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3二．总体方案设计2.1电动机的选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3 2.2传动方式的选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.3电气控制的选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5 2.4总体方案确定，参数初设∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5三．机械传动系统设计3.0机械传动装置的组成及原理∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.1导轨的选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 3.2步进电机的选型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 3.3同步皮带的选择及校核∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9 3.4联轴器的选用∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙11 3.5键的校核∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.6滚动轴承的选用与校核∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.7润滑与密封装置∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15四．电器控制系统设计4.1设计的基本原则∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙164.2 PLC控制系统的具体设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙174.3 PLC高速脉冲输出控制∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24五.结束语∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30六.参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30一设计任务1.1设计任务介绍及意义通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：（1）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，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
机电数控传动平台设计一、引言机电数控传动平台是一种能够自动化控制各种机械运动的平台。
它通过电气控制系统控制机械部件的运动，实现自动化的加工、运输、装配等任务。
本文将从机电数控传动平台的设计要求、设计原理和设计流程等方面进行详细介绍。
二、设计要求1.可靠性：传动平台需要具备稳定可靠的性能，确保能够长时间运行，并能适应各种工作环境。
2.精度：传动平台需要具备高精度的定位和运动控制能力，确保加工、装配等操作的准确性。
3.节能环保：传动平台需要具备低能耗和低噪声的特点，减少对环境的影响。
4.可维护性：传动平台需要设计简单、易于维护，方便故障排除和零部件更换。
5.适应性：传动平台需要适应各种工作要求，可以灵活拆卸、改装和组合，满足不同的生产需求。
三、设计原理1.机械结构设计：根据传动平台的功能需求和工作空间要求，设计合理的机械结构，包括框架、导轨、传动装置等，以确保平台具备稳定的运动性能和高精度的定位能力。
2.传感器与执行器选型：根据传动平台的运动控制需求，选用合适的传感器和执行器，如编码器、位置传感器、驱动电机等，实时监测和控制传动平台的位置和速度。
3.联动控制：通过电气控制系统对传感器和执行器进行联动控制，实现对传动平台的精准控制。
可以采用闭环控制算法，根据传感器反馈信号对控制系统进行调节，以实现高精度运动控制。
四、设计流程1.需求分析：明确传动平台的功能需求和工作空间要求，包括工作载荷、运动范围、定位精度等指标。
2.总体设计：确定传动平台的总体结构和主要技术指标，包括机械结构设计、传感器与执行器选型和电气控制系统设计等。
3.详细设计：根据总体设计方案，进行详细设计，包括传动装置设计、驱动电机选型和控制系统设计等。
4.验证测试：制造出样机进行仿真和实验验证，检验设计方案的可行性和性能指标是否达到要求。
五、总结机电数控传动平台设计是一个复杂而且多学科的综合性工程。
设计者需要综合考虑机械、电气、控制等多个方面的知识，并充分了解传动平台的工作要求，选择合适的技术和材料，确保设计的稳定性和可靠性。
专业课程设计题目：机电传动单向数控平台设计学校：中国矿业大学徐海学院班级：机自07-6班姓名：***学号：********辅导老师：2010-6-2摘要：本课程设计机械部分介绍了数控单向工作平台，减速器以及电机的整个传动系统，给出了系统的总传动方案图，在控制方案的基础上能够完成相对应的执行动作。
电器部分介绍了以AT89C51单片机作为直流电机调速系统的控制核心的结构框图，对几个主要控制电路进行了分析，给出了控制系统的程序流程图。
该系统解决了以往复杂的模拟电路设计问题，增强了电机速度的可控性，提高了调速系统的精度。
该系统造价低廉，适合广泛应用于各类直流电机调速系统。
目录1设计任务1.1 设计任务介绍及意义 (4)1.2 设计任务明细 (4)2总体方案设计2.1 设计的基本依据 (5)2.2 可行性方案的比较 (5)2.3 总体方案的确定 (6)3机械传动系统设计3.1机械传动装置的组成及原理3.1.1 滚珠丝杠的设计 (7)3.1.2 单级闭式齿轮减速器的设计 (10)3.1.3 联轴器的选择 (12)3.1.4 轴承的选择 (13)3.1.5 电机的选择 (14)3.2主要部件的结构设计计算3.2.1 机架的设计 (15)3.2.2 平台的设计 (16)4电气控制系统设计4.1 控制系统的基本组成 (16)4.2 电器元件的选型计算 (17)4.3 电气控制电路的设计 (19)4.4 控制程序的设计及说明 (22)5 结论 (25)参考书目1设计任务1.1设计任务介绍及意义：随着工业自动化的大力度的推进，数控平台被越来越多的应用于各个领域当中。
对于数控平台的开发也随着技术的发展逐步过渡到复杂化，多样化。
微处理器的研制极大的推动了自动化机械的力度，大大促进了机械向自动化，可编程化过渡。
本课程设计采用了美国ATMEL公司研制的AT89C51芯片作下位机配合触屏控制面板实现对数控平台的单向闭环反馈控制。
机械电子方向课程设计题目：机电传动单向数控平台设计学院：机电工程学院班级：机自07-2班学生姓名：。
学号: 03071004指导教师：XXCV目录第一章前言 (3)第二章课程设计的目的、内容、要求及具体任务 (3)第一节课程设计的目的 (3)第二节课程设计的内容 (4)第三节课程设计的要求 (4)第四节课程设计的具体任务 (4)第三章总体方案设计 (5)第四章机械部分设计 (6)第一节滑动导轨的简单选择 (6)第二节螺旋丝杠的计算 (6)第三节交流伺服电机的选择 (14)第五章电气控制系统设计 (15)第一节电气控制系统设计的基本原则和设计步骤 (15)第二节PLC控制系统具体设计 (16)第三节PLC程序：语句表和梯形图 (21)第六章结束语 (30)参考文献 (30)应该改动为：3.1.。
3.2.。
等等不用第几章第一章前言现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域。
X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、电子元件表面贴装设备等。
模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠或螺旋丝杠，丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。
单轴数控工作台机电系统设计一、引言数控工作台是一种高精度、高效率的自动化设备，广泛应用于汽车制造、航空航天等行业。
是一种多种功能的机电系统。
本文将对单轴数控工作台的机电系统设计进行详细阐述。
二、机电系统结构1.电机驱动2.传动装置传动装置是将电机的转速和转矩传递到工作台的关键部件，常见的传动装置有滚珠丝杠传动、同步带传动和齿轮传动等。
滚珠丝杠传动具有精度高、传动效率高等优点，适用于要求较高精度和转速的场合；同步带传动具有传动平稳、噪音小等优点，适用于要求间歇工作和较低转矩的场合；齿轮传动具有承载能力大、结构简单等优点，适用于高转速和大转矩的场合。
3.测量系统测量系统是数控工作台实现精度控制的重要组成部分，其主要功能是测量工作台位置的变化，并将测量结果反馈给控制系统进行处理。
常用的测量系统有光电编码器、线性位移传感器和角度编码器等。
光电编码器由发射器和接收器构成，通过测量工作台的位移来确定其位置，具有测量范围大、精度高等优点；线性位移传感器是一种接近型传感器，通过测量工作台位置和速度来控制驱动器，具有动态响应快、测量精度高等优点；角度编码器通过测量工作台的角度来确定其位置，具有测量范围大、结构简单等优点。
4.控制系统控制系统是数控工作台的大脑，其主要功能是接收测量系统的测量结果，根据工艺要求控制电机驱动器实现工作台的精度控制。
常见的控制系统有基于PLC的控制系统和CNC数控系统两种。
基于PLC的控制系统具有可扩展性强、稳定性高等优点，适用于简单的控制任务；CNC数控系统具有功能强大、控制精度高等优点，适用于复杂的控制任务。
三、机电系统设计方法1.电机驱动选型根据工作台的负载条件，确定所需驱动器的额定功率和额定电流，然后按照功率和电流的要求，选择合适的电机驱动器。
2.传动装置设计根据工作台的工作范围、精度要求和转速要求，选择合适的传动装置，并进行传动比计算，确定其结构参数。
3.测量系统设计根据工作台的位置和速度要求，选择合适的测量系统，并进行测量范围和精度的计算，确定其结构参数。
目录一设计任务 (1)设计任务介绍及意义 (1)设计题目说明： (1)●机电传动单向数控平台设计 (1)设计的大体要求 (2)课程设计时刻安排及设计进程的相关环节 (2)2 整体方案设计 (3)设计大体依据 (3)整体方案确信 (6)3 机械传动系统设计及核算 (7)滚珠丝杠、轴承的选用及核算 (7)步进电机选用及核算 (13)联轴器校核 (15) (15)联轴器校核 (16)增量式旋转编码器的选用 (16)4 电气操纵系统设计 (17)环形脉冲分派器CH250 (17)功率放大器 (19)PLC高速脉冲输出操纵 (20)一设计任务设计任务介绍及意义1.1.1课程设计题目机电传动单向数据平台设计1.1.2要紧内容包括(1)机械传动结构设计(2)电气测控系统1.1.3课程设计意义：课程设计是培育学生综合运用所学知识和技术、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是成立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是依照所学课程进行的工程大体训练，通过课程设计能够达到以下目标：(1)培育学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电操纵系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
(2)培育学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各类标准和工具书籍和编写技术文件的能力，提高计算、画图等大体技术。
(3)培育学生把握机电产品设计的一样程序和方式，进行工程师大体素养的训练。
(4)树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
设计题目说明：●机电传动单向数控平台设计（1)电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；(2)机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；(3)电气操纵方式：单片微机操纵、PLC操纵；(4)功能操纵要求：速度操纵、位置操纵；(5)要紧设计参数：单向工作行程——1800、1500、1200 mm；移动负载质量——100、50 kg；移动速度操纵——0-3、0-6 m/min；负载移动阻力——50、100 N；设计的大体要求课程设计的大体要求：1）方案设计：依照课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的要紧功能，确信实现系统要紧功能的原理方案，并对各类方案进行分析和评判，进行方案选优。
机电一体化课程设计任务书机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合应用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练。
一、课程设计目的1.学习机电一体化系统总体设计方案的拟定。
2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件遇到像元件的工作原理与选用原则。
3.通过进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件接口回路和控制软件的设计思路。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，并培养系统设计的思想。
6.提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
二、课程设计的内容课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计设计内容由机械系统、控制系统、设计说明书三部分组成。
具体工作量要求如下：1、单轴数控工作台装配图（A3图1张）2、控制系统设计（电气原理图：A3图1张）完成硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程并编写程序。
条件允许时，尽可能进行调试试验。
3、设计任务书（一份）要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计流程和程序。
说明书字数不少于5000字，要求内容丰富，条理清晰，图文并茂，符合国标。
三、课程设计的时间安排课程设计时间为4周，进度安排如下：1．分析设计任务，总体方案论证：2-3天2．机械系统设计：5-6天3．控制系统设计：4-5天4．软件设计：1-2天5．编写说明书：2-3天四、设计任务设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，控制器选用：单片机任务分配：1、107040201班12位同学做第一组~第六组2、107040202班25位同学做第七组~第十九组3、107040203班7位同学做第十九组~第二十二组4、第十九组由2班的周伟同学（X轴）和3班的陈科龙（Y轴）同学完成5、任务分配按名单顺序。
重庆理工大学机电一体化课程设计单轴数控工作台机电系统设计说明书班级：113120110学号：11312011036专业：机械设计制造及其自动化姓名：刘畅教师：张晓宇时间：2016年8月29日-2016年9月19日目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计任务 (2)三、课程时间安排…………………………………………………………………………………四、设计任务要求……………………………………………………………………………………五、设计参数…………………………………………………………………………………………六、总体方案的确定 (5)1、机械传动部件的选择..........................................................................................................2、控制系统的设计..................................................................................................................四、机械传动部件的计算与选型 (6)1、导轨上移动部件的重量估算..............................................................................................2、铣削力的计算......................................................................................................................3、直线滚动导轨副的计算与选型..........................................................................................4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型..........................................................................................5、交流伺服电动机减速机构的计算与选用………………………………………………6、交流伺服电动机的计算与选择……………………………………………………7、减速器的选择与计算………………………………………………………………8、轴承的选择与计算………………………………………………………………9、控制方式的选择………………………………………………………………………五、工作台机械装配图的绘制 (19)六、工作台控制系统的设计 (19)七、结语 (21)参考文献 (21)参考课程设计指导书并自行查阅相关资料，设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，要求实现功能： ①启动②停止 ③急停④正向/反向的快速/慢速点动 ⑤正向/反向的快速/慢速连续运动 ⑥软硬件限位 ⑦速度及位置信息反馈五、设计参数1）立铣刀最大直径d=20mm 2)立铣刀齿数z=33)最大铣削宽度e a =15mm 4)最大背吃刀量p a =12mm 5)加工材料为碳素钢或有色金属6)XY 方向的脉冲当量x δ=y δ=0.005/脉冲 7)XY 方向的定位精度为0.01mm ±8)工作台台面尺寸230mm 230mm ⨯，加工范围为mm mm 250250⨯9)工作台空载最快移动速度min /5000max max mm V V y x ==10)工作台进给最快移动速度min /800max max mm V V y x == 11)控制器：单片机 12)控制方式：全闭环 13)驱动方式：变频器+电机六、总体方案的确定1、机械传动部件的选择 选直线滚动导轨副（1）导轨副的选用要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(脉冲/005.0mm y x ==δδ)，定位精度高（min /800max max mm V V y x ==），因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
机电一体化课程设计学号：1１2040２023８姓名: 邹垒指导教师:甘彬老师成绩:日期：２015.07.12重庆理工大学目录重庆理工大学专业课程设计任务书............................................................... 错误!未定义书签。
一、总体方案的确定 (3)1、机械传动部件的选择ﻩ32、控制系统的设计ﻩ4二、机械传动部件的计算与选型ﻩ４１、导轨上移动部件的重量估算ﻩ４2、直线滚动导轨副的计算与选型....................................................................................... ５3、滚珠丝杠螺母副的计算与选型ﻩ64、步进电机的选用。
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1０5、步进电动机的计算和选型........................................................................................... 。
106、增量式旋转编码器的选用ﻩ。
１６7、联轴器的选型及校核.．。
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168、轴承的选用及校核。
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179、各传动部件的预紧．。
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单轴数控工作台机电系统设计
一、简介
单轴数控工作台机电系统是一种采用单轴驱动实现机电联动与控制的
系统。
它是一种集控制、传动、运动控制和自动操纵于一体的完整系统，
它能实现的主要功能是给被加工物体设定相应的加工参数，经过计算后，
通过数控系统控制驱动机构，从而实现机电一体化的联动控制和加工过程，从而实现自动加工。
二、单轴数控工作台机电系统的工作原理
数控工作台机电系统的工作原理如下：首先，系统会根据加工参数和
加工物体设定，生成相应的数控程序，该程序按照指令运行，驱动驱动机
构让机械手触碰被加工物体，然后按照数控程序指令运行，控制机械手运
动的轴和速度，从而实现加工过程，这个过程是持续不断的，实现加工的
过程中不断控制机械手的位置和速度来达到最终的加工要求。
三、单轴数控工作台机电系统的特点
1.节约能源：采用单轴驱动实现的机电系统，不仅可以减少能源消耗，而且操作起来更加稳定；
2.精准控制：采用数控系统控制机械手，可以实现更加精准的控制，
有效提高加工效率。
1 设计任务1.1设计任务介绍及意义1、课程设计题目机电传动单向数控平台设计2、课程设计内容（1）机械传动结构设计（2）电气测控系统3、课程设计意义（1）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，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
（2）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。
（3）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。
（4）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）电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；（2）机械传动方式：螺旋丝杠、滚珠丝杠、同步皮带、链传动等；（3）电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；（4）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；（估算值）移动速度控制——0～3、0～6 m/min；速度控制精度±0.5%或实现行程（位置）控制，控制精度±0.01mm,±0.1mm1.3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。
（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（A1一张）。
（3）根据控制功能要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图（A3一张）。
（4）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）用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。
（6）设计选题分组进行，每位同学采取不同方案（或参数）独立完成。
2 总体方案设计2.1设计的基本依据步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移（或线位移）的执行元件。
只要控制输入脉冲的数量、频率和电动机绕组的通电顺序，便可获得所需的转角、速度以及转动方向，而不受负载变化的影响，所以很容易用微机控制。
当无脉冲输入时，在绕组电流的激励下，步进电动机可以锁相。
（1）步距值不受各种干扰因素（如电压的波动、电流的数值和波形、温度的变化等）的影响，只要在它们的大小未引起步进电动机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作。
（2）步进电动机的步距角有误差，转子转过一定的步数，也会有一定的累积误差，但是每转一圈的累积误差为零，所以步距误差不长期积累。
（3）控制性能好，转子转动惯量小、动态响应快、易于启停、正反转和变速控制。
（4）低速时转矩大、速度控制比较简单、外形尺寸小，所以广泛应用于打印机、绘图机、复印机等机电一体化产品及各类机床、切割机、轻工、包装、医疗器械、机器人等自动控制设备中。
滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动的常用装置。
它以滚珠的滚动代替丝杠螺母副中的滑动，摩擦力小，具有良好的性能。
滚珠丝杠的主要工作原理是在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当它们套装在一起时便形成螺旋管道，并在滚道内装满滚珠。
而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管道作周而复始的循环运动。
回珠管道两端还起挡滚珠的作用，以防止滚珠沿滚道掉出。
特点如下：（1）传动效率高，滚珠丝杠的传动效率高达95%~98%。
（2）运动平稳滚珠丝杠副在工作过程中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦系数几乎与运动速度无关，启动摩擦力矩与运动时的摩擦力矩的差别很小。
所以滚珠丝杠副运动平稳，启动时无颤动，低速时无爬行。
（3）传动可逆性与滑动丝杠副相比，滚动丝杠副突出的特点是具有运动的可逆性。
（4）可以预紧通过对螺母施加预紧力能消除滚珠丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度，但摩擦力矩却增加不大。
（5）定位精度和重复定位精度高由于滚珠丝杠副具有传动效率高、运动平稳、可以预紧等特点，所以滚珠丝杠副在工作过程中温升较小，无爬行。
并可以消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热膨胀，能获得较高的定位精度和重复定位精度。
（6）同步性好用几套相同的滚珠丝杠副同时驱动相同的部件或装置时，由于反应灵敏，无阻滞，无滑移，其启动的同时性、运行中的速度和位移等，都具有准确的一致性，这就是所谓同步性好。
（7）使用寿命长滚珠丝杠和螺母的材料均为合金钢，螺纹滚道经过热处理，并淬硬到HRC58~62，经磨削达到所需的精度和表面粗糙度。
实践证明，滚珠丝杠副的使用寿命比普通滑动丝杠副高5~6倍。
（8）使用可靠，润滑简单，维修方便与液压传动相比，滚动丝杠副在正常使用条件下故障率低，维修保养也极为方便；通常只需进行一般的润滑与防尘。
在特殊使用场合，如核反应堆中的滚珠丝杠副，可在无润滑状态下正常工作。
89C51单片机价格低廉，系统扩展方便，可以使用C语言编写程序，内部有可电改写的存储器FlashROM，给开发及应用带来了很大的方便。
单片机是典型的嵌入式系统，能很好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行，且响应速度快，提高控制的实时性，具有较强的灵活性，可以处理多种可能发生的情况。
滚动导轨的特点（1）摩擦系数小（0.003~0.005），动、静摩擦系数基本相同，因而启动阻力小，且不易发生爬行（2）可以预紧，刚度高；（3）抗振和抗冲击能力差，对灰尘屑末较敏感，寿命长；（4）精度高，定位精度可达0.1~0.2μm，重复精度可达0.2μm2.2总体方案的确定综上所述，总体方案及参数初步设置如下：（1）电机驱动方式：步进电机（2）机械传动方式：滚珠丝杠（3）电气控制方式：单片机（4）功能控制要求：速度控制（5）主要设计参数：单向工作行程——1200mm移动负载质量——100kg负载移动阻力——50N(估算值)移动速度控制——0～6m/min；速度控制精度±0.5% 丝杠两端为固定支撑（E-F），每个支座安装角接触球轴承。
3 机械传动系统设计3.1机械传动装置的组成3.2主要部件的结构设计计算 1、导轨的选择（1）根据长度需求暂选直线滚动导轨副GGA40参数如下（2）直线运动滚动支承的摩擦力计算2、滚珠丝杠的选择计算3、步进电机的选择计算f=n×36060×θ=500×36060×0.36=8333.3Hz从图上可以看出，此速度时的电动机的输出最大转矩大于T eq4 电气控制系统设计4.1控制系统的基本组成机电传动数控平台的速度控制，可通过控制步进电机的运行速度控制。
而控制步进电机的运行速度，实际上就是控制系统发出的CP脉冲的频率或者换相的周期。
这里采用89C51单片机定时器产生中断的方法，控制驱动器的输出脉冲和方向来控制步进电机运行速度和方向。
因为专门厂家生产的驱动器包括环形分配器和功率放大器，运行平稳，可靠性高，所以选择北京和利时电机技术有限公司生产的SH50806B。
具体如下：4.2电气控制电路的设计五相混合式步进电机驱动器SH50806B简介如下：拨下第6位开关选择0.36°的步距角，拨下第7为开关选择单脉冲控制模式，脉冲信号端输入的脉冲信号控制电机运行，方向信号端输入端输入的电平信号的高低控制电机转向。
4.3控制程序的设计及说明系统启动，需按下开始键，由AT89C51单片机定时器0中断控制步进电机加速启动，初始方向为正方向。
通过滑块压下行程开关，实现不停地往返运动。
启动后，运行指示灯亮。
停止键按下后，会自动回到原点并停止。
主程序流程图定时器0中断5 结论综上所述，主要零件选型为：步进电机：90BYG550B-0301型五相混合式步进电机滚珠丝杠：南京工艺装备制造厂FFZD3210-3型内循环浮动式垫片预紧滚珠丝杠单片机：AT89C51单片机联轴器：凸缘联轴器YL1轴承：7602020TVP导轨：滚动导轨设计感想：本次课程设计，由于时间仓促，在各个步骤可能存在不足甚至是错误，望老师包涵。
在前期方面，我主要进行了资料整理，包括从网络、图书馆、教材、请教同学等方面，进行了初步的方案设定，同时相应复习以前相关专业知识；中期主要进行说明书的编写等工作；后期方面，主要进行机械图和电气图的绘制，在此期间，机械方面通过应用了CAD、电子机械设计手册等设计软件进行设计，单片机编程则主要通过查资料与询问同学的方式。
这次课程设计再次锻炼了我的分析处理问题的能力。
最后，感谢指导老师和同学在此次课程设计中给予我的巨大帮助！6 参考文献1、杨黎明主编，机电一体化系统设计手册，国防工业出版社，19972、李爱军、曾维鑫主编，画法几何及机械制图，中国矿业大学出版社，20083、程志红主编,机械设计，东南大学出版社,2006；4、程志红、唐大放主编，机械设计课程上机与设计，东南大学出版社，20065、张建民等主编，机电一体化系统设计（修订版），北京理工大学出版社，20076、于永，戴佳，刘波主编，51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲（第2版），电子工业出版社，20087、李朝青主编，单片机原理及接口技术（第3版），北京航空航天大学出版社，20057 附录#include<reg51.h>sbit P2_1=P2^1;sbit P2_0=P2^0;unsigned char mode=0;int point=0;unsigned char speedtable[]={0xf7,0x52,//f=900Hz0xf8,0x30,//f=1000Hz0xf9,0x7d,//f=1200Hz0xfa,0x6b,//f=1400Hz0xfb,0x1e,//f=1600Hz0xfb,0xa9;//f=1800Hz0xfc,0x18;//f=2000Hz0xfc,0x73;//f=2200Hz0xfc,0xbf;//f=2400Hz0xfc,0xff;//f=2600Hz0xfd,0x36;//f=2800Hz0xfd,0x65;//f=3000Hz0xfd,0x8f;//f=3200Hz0xfd,0xb4;//f=3400Hz0xfd,0xd4;//f=3600Hz0xfd,0xf2;//f=3800Hz0xfe,0x0c;//f=4000Hz0xfe,0x24;//f=4200Hz0xfe,0x39;//f=4400Hz0xfe,0x4d;//f=4600Hz0xfe,0x5f;//f=4800Hz0xfe,0x70;//f=5000Hz0xfe,0x7f;//f=5200Hz0xfe,0x8e;//f=5400Hz0xfe,0x9b;//f=5600Hz0xfe,0xa7;//f=5800Hz0xfe,0xb3;//f=6000Hz0xfe,0xbd;//f=6200Hz0xfe,0xca;//f=6400Hz0xfe,0xd2;//f=6600Hz0xfe,0xda;//f=6800Hz0xfe,0xe2;//f=7000Hz0xfe,0xea;//f=7200Hz0xfe,0xf2;//f=7400Hz0xfe,0xf9;//f=7600Hz0xff,0x00;//f=7800Hz0xff,0x06;//f=8000Hz0xff,0x0c;//f=8200Hz0xff,0x12;//f=8400Hz0xff,0x17;//f=8600Hz0xff,0x1d;//f=8800Hz0xff,0x22;//f=9000Hz0xff,0x27;//f=9200Hz0xff,0x2b;//f=9400Hz0xff,0x30;//f=9600Hz0xff,0x34;//f=9800Hz0xff,0x38;//f=10000Hz };void time_0() interrupt 1{P2_0!=P2_0;if(point==0){TR0=0;}switch(mode){case 1:point+=2;break;case 2:case 3:case 4:point-=2;break;default:;}TH0=speedtable[point];TL0=speedtable[point+1];if(point==0){TR0=0;}}void main(){TMOD=1;TH0=speedtable[0];TL0=speedtable[1];ET0=1;switch(P1&0x0F){case 14:mode=1;P2_1=1;TR0=1;break;case 13:mode=2;P2_1=0;TR0=1;break;case 11:mode=3;P2_1=1;TR0=1;break;case 7:mode=4;P2_1=0;TR0=1;break;default:break;}}。
