机电一体化课程设计报告
机电一体化课程设计指导书
机电一体化课程设计指导书一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机电一体化基本原理，包括机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系。
2. 学习并掌握常用传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用。
3. 掌握机电一体化系统的设计方法和步骤，能够运用相关知识进行简单的系统设计。
技能目标：1. 能够运用CAD软件进行简单的机械结构设计，并完成图纸绘制。
2. 能够运用编程软件对控制系统进行编程，实现对机电系统的基本控制。
3. 能够运用相关工具和仪器进行机电一体化系统的调试和故障排除。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、探索未知的精神，提高对机电一体化技术的兴趣和认识。
2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使他们在项目实践中能够主动承担责任，共同解决问题。
3. 培养学生具备安全意识、环保意识和质量意识，使其在设计过程中充分考虑这些因素，养成良好的职业素养。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握基本理论知识的基础上，提高实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师明确课程预期成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论联系实际，激发学生的创新思维，培养具备实际操作能力的机电一体化技术人才。
二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：1. 理论知识学习：- 机电一体化基本原理：讲解机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系，涉及课本第一章内容。
- 常用传感器：介绍各种传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用，对应课本第二章。
- 系统设计方法：学习机电一体化系统的设计方法和步骤，包括需求分析、方案设计、详细设计等，参考课本第三章。
2. 实践操作：- 机械结构设计：运用CAD软件进行简单机械结构设计，绘制图纸，结合课本第四章内容。
- 控制系统编程：使用编程软件进行控制系统编程，实现对机电系统的基本控制，涉及课本第五章。
机电一体化课程设计
自动化立体车库设计一、实验目的：1、了解立体车库的背景由来、概念、组成、原理及设计方法；2、掌握如何用PLC控制立体车库的运行；3、掌握机电一体化的原理和人机界面的含义。
二、实验资料：1、立体车库的组成：立体车库包括：通行架，其可允许车辆正常通行；固设于通行架上的车库群，其为多层结构，每层至少包括有两个或两个以上可存放车辆的单元车库；纵向升降机，其设于车库群及通行架中；横向移动架，其可在升降机与单元车库之间移动；推举式交换装置，其可将横向移动架上的车辆放置于单元车库上或可将单元车库上的车辆取回于横向移动架上；控制机构，其控制存放或取出车辆。
2、升降横移式立体车库定义：采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫做升降横移式立体车库。
3、升降横移式立体车库的类型：三、实验原理：1、立体车库的工作原理：升降横移停车库利用托盘移位产生垂直通道，实现高层车位升降存取车辆，全部逻辑过程均由PLC进行控制。
地面以上布置的升降横移立体车库结构特点：底层只能平移，顶层只能升降，中间层即可平移又可升降。
除顶层外，中间层和底层必须留一个空车位，供进出车升降之用。
当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车：中间层，顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降和进出车动作，进出车后再上升回到原位置。
其运动总则是；升降复位，平移不复位。
2、系统的控制原理：操作者要通过控制系统信息交流的平台把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。
主控程序按照进车优先的原则，每个载车板运动之前，需要判断目的地是否有空位，有空位才可以动作。
控制系统原理框图控制流程图立体车库机械图四、实验内容：1、设计原则：升降横移立体停车库结构为二维矩阵形式，可设计为多层、多列。
由于受收链装置及进出车时间的限制，一般为2—4层（国家规定最高为4层），以2、3层居多，可根据泊车的多少决定停车库的规模。
机电一体化课程设计实例-全自动洗衣机
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2.洗衣桶
洗衣桶内强制循环毛絮过滤结构如图8-3所示。
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脱水桶 波轮 波轮一般采用聚丙烯塑料或ABS塑料注塑成形，如图8-4所示。
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传动结构 传动结构中，波轮轴总成是关键部件，如图8-5所示。
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密封圈的结构如图8-6所示。
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电动机 洗涤电动机 洗涤电动机接线图如图8-7所示。
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脱水电动机 脱水系统的刹车机构如图8-9所示。
洗衣机
按洗衣机自动化程度分类：普通洗衣机、半自动洗衣机、全自动洗衣机。 按照洗涤方式分类：波轮式、滚筒式、搅拌式。 按照结构型式分类：普通型单桶、双桶、半自动双桶、波轮式全自动、滚筒式全自动洗衣机。
概述
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洗衣机的型号与规格 定时器指示误差 振动性能 噪声 制动性能
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2.水位开关
水位开关结构及水压传递系统如图8-21所示。
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水位开关的动作示意图如图8-22所示。
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水位开关的电路连接如图8-23所示。
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3.排水电磁阀
排水电磁阀由磁铁与排水阀组成，如图8-24所示。
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电气控制系统
全自动洗衣机的电气控制系统主要包括程控器、水位开关、安全开关及其他功能选择开关等，防振型安全开关如图8-25所示。
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洗净度和损衣率：
滚筒洗衣机可以加热，损衣率比较小（<0.10%)，洗净率高（>0.75)。采用的是摔打式的洗法，相当于是我们的手洗方式，所以衣服不会缠绕，不会打结。 波轮式洗衣机采用摩擦式的洗涤，洗净度比较高（>0.7)，但是磨损率较高（<0.15%)。 搅拌式洗衣机的洗净率一般是大于0.7。
我对机电一体化课程设计的总结与反思
我对机电一体化课程设计的总结与反思机电一体化是现代工业化生产中不可或缺的一项技术。
在学习机电一体化课程设计期间，我充分认识到这个课程对于我的专业知识和工作技能的提升是非常重要的。
在这篇文章中，我将分享我对机电一体化课程设计的总结与反思，希望能对其他学生在学习本课程时提供一些帮助和借鉴。
总结在机电一体化课程设计中，我学会了如何设计和操作机电一体化系统。
我掌握了如何使用CAD软件进行图形设计，在机电一体化系统运行中的各个方面都有了更深入的了解。
在课程设计中，我学习了如何设计和建模机械结构，并实现了该模型的自动化控制。
通过完成实际的机电一体化课程设计项目，我能够更加深入地理解课程内容，并将知识应用到实践中。
此外，在机电一体化课程设计中，我了解到了如何面对复杂的问题，在遇到问题时不要轻易放弃，要有耐心和恒心。
在课程设计过程中，我遇到了许多挑战和困难，例如模型建立、编程调试和硬件安装。
但是，我认为解决这些问题的过程同样重要，因为它能够帮助我们提高解决问题的能力，更加熟悉机电一体化系统。
反思在机电一体化课程设计中，我认为我对于计算机编程这部分知识掌握还不够深入。
虽然我了解了如何使用编程语言来编写自动化控制代码，但在实践过中遇到的问题使我认识到需要更进一步地加强计算机编程的学习。
因此，我计划在未来的学习中更加专注于计算机编程，并更加深入使用各种编程工具和软件。
此外，我还需要更加深入了解机电设备和自动化系统方面的知识，以便更好地运用机电一体化系统的相关技术。
机电一体化作为现代工业化生产中不可或缺的技术，学习课程设计需要更加扎实的础知识，需要更加全面地了解相关行业的技术发展和应用趋势。
在课程设计中还有很多调试和安装方面的问题需要解决，需要更加深入了解硬件和系统软件之间的联系。
因此，我打算学习更多关于硬件和系统软件的知识，以解决在课程设计中遇到的问题。
结论在机电一体化课程设计中，我学习到了很多知识和技术，比如机械结构设计、自动控制程序编写、数据库设计和电路设计。
机电一体化实验报告
机电一体化实验报告一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师XX 年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。
实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成，其之间的关系如图1、1所示。
工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器，由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。
实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。
①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可以通过VC、VB、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。
②DC24V开关电源：对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。
③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。
④XY向运动平台：分别传输X、Y两个方向的运动。
⑤光栅尺：光栅尺是一种位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。
⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。
机电一体化系统项目教程课程设计
机电一体化系统项目教程课程设计1. 课程介绍该课程旨在培养学生综合运用机械、电子、控制等学科知识，完成机电一体化系统项目的设计与实现。
通过实际操作项目，加强学生的实践能力和综合素质，培养学生开发和创新能力。
2. 课程目标本课程的主要目标是：1.掌握机电一体化系统的设计方法和实现技能；2.熟悉机械、电子、控制等学科知识的应用；3.提高学生的实践能力和团队合作能力；4.激发学生的创新和发展动力。
3. 课程大纲本课程的学习内容包括以下几个部分：3.1 预备知识•机械原理•电子技术基础•控制原理•编程基础3.2 课程设计•选题与方案设计•机械部分设计与加工•电子控制部分设计与调试•系统集成与测试3.3 团队合作•建立团队合作意识•分工合作•有效沟通•解决问题3.4 创新与发展•学术研究•产品实践•创业方向探索4. 教学方法本课程采用以下教学方法：4.1 课堂讲授介绍机电一体化系统的设计方法和实现技能，讲解机械、电子、控制等学科知识的应用。
4.2 课程设计及实践操作通过课程设计的实践，引导学生掌握机械部分和电子控制部分的设计方法和技能，包括物理原理、CAD绘图、工程制图、机械加工、电路设计、单片机和传感器应用等方面。
4.3 实验室操作组织学生到机电设备实验室进行设备操作与实验，指导学生如何进行系统测试和诊断故障。
4.4 团队合作学生组成小组进行设计和实践操作，每个小组要有明确的分工，通过团队合作，提高学生的实践能力和团队合作能力。
4.5 学术研究提供机电一体化系统相关研究文献，鼓励学生对机电一体化系统进行进一步研究，培养学生创新与发展能力。
5. 课程考核本课程的考核包括以下几个方面：5.1 课堂考核平时考核包括听课情况、课堂圈子等。
5.2 课程设计根据课程设计进行课程成果评估。
5.3 实验室操作根据实验操作的完成情况进行考核。
5.4 课题论文根据完成的课题论文进行评估。
6. 课程参考书目•《机械原理》•《电子技术基础》•《控制原理》•《C语言程序设计》7. 结语机电一体化系统项目教程课程设计旨在培养学生综合运用机械、电子、控制等学科知识，完成机电一体化系统项目的设计与实现，并提高学生实践能力和团队合作能力，培养学生创新和发展能力，为学生未来的发展提供有力支持。
机电一体化系统设计课程设计
机电一体化系统设计课程设计机电一体化系统设计是一门涉及多个学科领域的课程，需要学生综合应用机械设计、电气工程、控制工程等知识，将机械和电子相结合，实现系统自动化控制和优化。
以下是一些可能的课程设计主题和步骤，供参考：
设计一个自动化生产线：学生可以根据一定的生产任务要求，设计一个包含多个工作站的生产线，要求实现自动化控制、物料输送、零部件加工、质量检测等功能。
学生需要考虑机械部分的设计和制造，电气控制系统的设计与编程，以及整个系统的优化调试。
设计一个自动驾驶小车：学生可以选择一个现有的小车平台，通过搭载各种传感器和控制电路，实现自动驾驶功能。
学生需要学习机器视觉、Lidar雷达等技术，掌握小车路径规划和控制算法，以及电子电路设计和调试技巧。
设计一个智能家居系统：学生可以设计一个包含多个智能设备的家居系统，例如温度控制器、照明系统、智能锁等，实现远程控制和
智能联动。
学生需要学习无线通信技术、物联网协议、嵌入式系统设计等知识，掌握电子电路和程序设计技能。
设计一个机器人系统：学生可以设计一个具有自主导航和自主控制能力的机器人系统，例如巡检机器人、拾取机器人等。
学生需要学习机器人动力学、路径规划、机器视觉等技术，掌握机械设计和电子控制技能，以及编写机器人控制程序的能力。
在进行课程设计时，建议采用分组或个人完成的形式，根据课程要求和时间安排，确定任务目标、分工协作、进度管理等方面的具体内容。
同时，需要注意安全问题，加强实验室安全教育和管理，保证学生人身安全和设备安全。
机电一体化综合实训报告[全文5篇]
机电一体化综合实训报告[全文5篇]第一篇：机电一体化综合实训报告《机电一体化》综合实训报告姓名学号年级专业分校教学部实训题目一、实训目的二、实训要求三、实训内容四、主要实训设备五、典型实训作品1、系统图型2、基本任务（1）初始位置（2）动作顺序（3）操作要求a、设计并连接气动回路图，按规范操作；b、根据所开放的硬件资源进行接线,达到功能要求;c、按以下要求编写PLC控制程序；将程序下载至PLC中，并调试运行（硬件调试和软件调试）；3、设计调试要求（1）气路图、PLC（I/O）接线图；（2）输入输出元件与PLC地址对照表；（3）梯形图设计；（4）将程序输入PLC机；（5）调试。
六、实训心得体会(1000)说明：正文：小四号字宋体 1.5字间距段前、段后间距为0第二篇：机电一体化系统综合实训报告机电一体化系统综合实训报告时光匆匆，岁月如梭!转眼为期四周的机电一体化系统综合实训实习结束了。
在实习期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐!因为我们在学到了作为一名数控技术专业学生所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。
而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人—李白那一名言：只要功夫深，铁杵磨成针的真正内涵!在这四周里，我们先进行了PLC应用技术的实训。
通过两周的实训，使我认识自己还有很多的不足。
而具有良好的职业素质和较高的职业技能是构成二十一世纪，面向现代化企业生产、管理一线的高素质技术人员的两个基本要素。
职业素质的提高与职业技能的掌握都应是学习与实践统一的特征，应该贯穿到学习的整个过程。
电子工艺实训是根据电子信息类高级人才所需的能力结构而规划的，是技术基础能力的训练，也就是为了培养学生基础能力而开设的。
而PLC实训目标就是：“培养学生的职业素质和培训学生的职业技能。
”职业技能培养的内容包括：1、控制对象的工作原理、运动与动作特征2、PLC的选型与配置3、系统连接与调试4、控制程序的编制与调试实训进行了两个课题：自动送料专车控制系统的设计和应用plc实现机床液压及主轴的设计，安装与调试。
机电一体化课程设计说明书
机电一体化课程设计说明书机电一体化是现代制造业的重要组成部分，其涉及到机械工程、电气工程、计算机技术、控制工程等多个学科领域。
为了培养适应现代制造业需求的高素质人才，不少高校开设了机电一体化课程，而机电一体化课程设计则是学生在课程学习中的一项重要内容。
一、目的与意义机电一体化课程设计的目的是为了让学生在理论学习的基础上，通过实践掌握机电一体化原理、设计方法和实践技能，并培养解决实际问题的能力。
课程设计能够促进学生综合运用所学知识，掌握设计和制造的技能，提高科学研究和工程实践的水平。
二、设计内容机电一体化课程设计的内容主要包括以下几个方面：1.课程设计的选题选题的过程需要从市场需求、生产实际等方面进行全面考虑，将理论与实际相结合，确保课程设计的实用性和先进性。
学生可以从课程学习的重点内容或自己感兴趣的领域中选择选题。
2.课程设计方案的制定制定课程设计方案是课程设计的关键，应包括课程设计的目的、任务、具体步骤和实验条件等内容，同时还需要对项目分工和时间进度进行规划和安排。
3.实行课程设计方案课程设计的实施需要学生掌握一定的技能，包括制图、计算、加工及调试等技能。
学生应严格按照课程设计方案，展开实验与制作。
4.试验结果的分析和评价课程设计完成后，需要对试验结果进行全面评价。
学生要认真分析实验中的问题，总结出有关经验，发现不足之处并对试验结果加以评价。
三、设计要求与注意事项课程设计是提高学生综合素质、实践能力和创新能力的重要途径，需要具备以下要求：1.选题合理。
选题应符合实际需求，并能使学生深入了解机电一体化学科领域的主要问题和发展趋势。
2.方案制定合理。
制定方案时应注意前后任务之间的时间差，确定完成任务的能力和实践经验，保证制定的方案语言通俗易懂，可行性高。
3.实验准确和系统。
实验应尽量准确地进行，注意实验的规范、安全、环保、效率等问题，在进行实验的同时要注意记录数据，方便后期数据分析等。
四、总结机电一体化课程设计是机电一体化课程学习中的一个重要环节，对学生的综合素质和实践能力的提高具有重要意义。
光机电一体化课程设计
光机电一体化课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光机电一体化的基本概念、原理和应用，培养学生对光机电一体化技术的兴趣和好奇心，提高学生的创新能力和实践能力。
具体来说，知识目标包括了解光机电一体化系统的基本组成、工作原理和应用领域；掌握光电传感器、执行器和控制器的选型和应用方法；理解光机电一体化系统的设计和优化方法。
技能目标包括能够运用光电传感器、执行器和控制器进行简单的光机电一体化系统设计和调试；具备运用现代设计方法和工具进行光机电一体化系统设计和优化能力。
情感态度价值观目标包括培养学生对新技术的敏感性和接受能力，使学生认识到光机电一体化技术在现代社会中的重要性和应用前景，培养学生的创新意识和团队协作精神。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括光机电一体化系统的基本概念、原理和应用。
具体包括以下几个方面：1. 光机电一体化系统的基本组成和工作原理；2. 光电传感器、执行器和控制器的选型和应用方法；3. 光机电一体化系统的设计和优化方法；4. 光机电一体化技术在现代社会中的应用案例。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。
通过讲授法，我们将向学生介绍光机电一体化系统的基本概念、原理和应用；通过案例分析法，我们将分析光机电一体化技术在现代社会中的应用案例，使学生更好地理解和掌握相关知识；通过实验法，我们将让学生亲自动手进行光机电一体化系统的设计和调试，提高学生的实践能力；通过讨论法，我们将激发学生的思考和创造力，培养学生的团队协作精神。
四、教学资源为了支持教学内容的实施和教学方法的应用，我们将准备以下教学资源：1. 教材：《光机电一体化技术》；2. 参考书：相关的专业书籍和论文；3. 多媒体资料：相关的教学视频和图片；4. 实验设备：光机电一体化实验套件。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问和回答问题的积极性等，占总评的20%。
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机电一体化系统设计基础课程设计报告专业：机械电子工程班级：机电0811学号： 2008716022姓名：陈智建指导教师：刘云、柯江岩2012 年 1 月 13 日目录第一节绪论 (3)1.1课程设计目的意义 (3)1.2课程设计任务描述 (3)1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3)第二节总体方案设计 (4)2.1主轴驱动系统设计方案 (4)2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4)2.3电气系统设计方案 (4)第三节传动系统设计 (5)3.1主轴传动系统的设计 (5)3.1.1主轴电机选择 (5)3.1.2变频器的选择 (5)3.1.3主轴传动系统设计 (5)3.2伺服驱动系统设计 (6)3.2.1伺服传动机构设计 (6)3.2.2伺服电机选择 (6)3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6)3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (7)3.3设计验算校核 (8)3.3.1惯量匹配验算 (8)3.3.2伺服电机负载能力校验 (8)3.3.3系统的刚度计算 (9)3.3.4固有频率计算 (10)3.3.5死区误差计算 (10)3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11)第四节电气系统设计 (11)后附6张系统框图和元器件图。
(14)第五节心得体会 (15)参考文献 (16)第一节绪论1.1课程设计目的意义机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。
机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。
1.2课程设计任务描述本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。
由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。
为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。
根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。
考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。
1.3数控铣床的性能指标设计要求（1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm）（2）主轴电机功率：30/37 kw（3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min（4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。
第二节总体方案设计2.1主轴驱动系统设计方案（1）根据主轴功率，主轴转速范围，选择主轴电机（2）根据电机转速与主轴转速，设计主轴传动链，选择传动级数，每级传动比，各级齿轮齿数；（3）根据选定的主轴电机功率、转速范围，选择变频器型号，（三菱FRS-520SE-0.4-CH变频器作为参考），并设计变频器的电气控制线路图；2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计（1）根据各个轴的功率，调速范围，运动精度要求，设计X/Y/Z轴传动链，选择传动级数，每级传动比；（2）根据各个轴的功率，调速范围，运动精度要求，选择伺服驱动器和交流伺服电动机型号，（FANUC Series oi-TC系列的作为参考），设计伺服驱动器的电气控制线路；（3）根据导程与载荷选择滚珠丝杠型号，并确定其支承方式；（4）根据选定驱动器的型号和电动机的参数，机械运动部件的参数，进行惯量匹配验算，电动机负载能力的校核，各轴的刚度校核，固有频率计算，死区误差计算，由刚度变化引起的定位误差计算。
2.3电气系统设计方案电气系统的设计参照已有数控铣床电气系统的电路及其连接方式。
数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。
根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。
在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。
所选用的驱动器和电机之间电器接口要相互匹配，第三节传动系统设计3.1主轴传动系统的设计3.1.1主轴电机选择根据主轴电机功率要求，查询机械设计手册[3]后选择三相异步交流电动机，型号为JO2-72-2，其具体参数为：额定功率P=30kW,额定转速3000rpm，额定电流56A，效率η=89.5%,功率因素为0.91。
3.1.2变频器的选择根据选定的三相交流异步电机参数，查询参考文献[5]选择变频器型号为三菱FR-V540-30K，其具体参数为：适用电机功率：30 kw；额定容量：43.8 kVA；额定电流：126.5 A；调速范围:0~3600rpm；控制方式：闭环矢量控制；调速比：1:1500；速度响应频率：800rad/s3.1.3主轴传动系统设计主轴最高转速为24000rpm,故传动比i=24000/3000=8，按最小惯量条件，从图5-33、5-34[1]查得主轴传动机构应采用2级传动，传动比可分别取i1=2.2,i2=3.6。
选各传动齿轮齿数分别为Z1=20，Z2=44 ，Z3=20，Z2=72，模数m=2mm，齿宽b=20mm，强度校验略。
3.2伺服驱动系统设计3.2.1伺服传动机构设计本系统采用半闭环伺服系统，从参考文献[4]中查得伺服电机的最高转速n max可选1500r/min或2000r/min。
如果伺服电机通过联轴器与丝杠直接连接，即i=1，X、Y、Z轴快速进给速度要求达到V max=15m/min.取伺服电机的最高转速n max=1500r/min，则丝杠的最高转速n max也为1500r/min。
则滚珠丝杠的导程p===10 mm根据要求，数控铣床的脉冲当量δ=0.0005 mm/脉冲。
伺服电机每转应发出的脉冲数达到b===20000该伺服系统的位置反馈采用脉冲编码器方案，选用每转5000脉冲的编码器，则倍频器的倍数为4.3.2.2伺服电机选择伺服电机的最高转速n max=1500r/min，查询参考文献[4]，选定伺服电机规格为A06B-0084-Bxyz，型号为β22/1500,其具体参数为：额定功率：1.4kw，最高转速n max=1500r/min，最大转矩T S=20N.m，转动惯量=0.0053 kg.，性能满足系统要求。
3.2.3 滚珠丝杠的选择选择。
滚珠丝杠导程p=10mm，滚珠丝杠的直径应按当量动载荷Cm假设最大进给力F=5000N,工作台质量为200kg，工件与夹具的最f大质量为300kg，贴塑导轨的摩擦因数μ=0.04,故丝杠的最小载荷（即摩擦力）F min =fG=0.04（200+300）9.8=196 N丝杠的最大载荷Fmax=5000+196=5196 N轴向工作载荷（平均载荷）Fm===3529.3 N其中，Fmax 、Fmin分别为丝杠最大、最小轴向载荷；当载荷按照单调式规律变化，各种转速使用机会相同时，Fm=丝杠的最高转速为1500r/min,工作台最小进给速度为1mm/min，导程p=10mm，故丝杠的最低转速为0.1r/min，可取为0，则平均转速n=（1500+0）/2=750 r/min。
故丝杠工作寿命为L===675式中 L——工作寿命，以r为1个单位T——丝杠使用寿命，对数控机床可取T=15000h，本例取T=15000h。
计算当量动载荷Cm为Cm= ==46.4 kN式中——载荷性质系数，无冲击取1~1.2，一般情况取1.2~1.5，有较大冲击振动时取1.5~2.5，本例取=1.5；——精度影响系数，本例中取=1。
查表2-9[1]滚珠丝杠产品样本中与Cm 相近的额定动载荷Ca，使得Cm<Ca,然后由此确定滚珠丝杆副的型号和尺寸。
选择系列代号为4010-5，直径d=40mm，导程为10mm，每个螺母滚珠有5列。
额定动载荷为 Ca=55 kN，Cm<Ca，符合设计要求。
3.2.4滚珠丝杠支承的选择本传动系统丝杠采用一端轴向固定，另一端浮动的结构形式，丝杆长度取1200mm，丝杠最小拉压长度=150 mm, 最大拉压长度=900 mm,故工作台行程范围为750 mm。
3.3设计验算校核3.3.1惯量匹配验算（1）电动机轴上总当量负载转动惯量计算丝杠转动惯量J S === 2.35 kg.式中ρ——丝杠材料钢的密度，取ρ=7.8×103 kg/m3l ——滚珠丝杠长度，l=1200 mm(2) 工作台与刀架折算到电机轴上惯量J1=m=m(p/2π)2 =500(0.01/2π)2 =1.2610-3 kg.(3) 联轴器加上锁紧螺母等效惯量可直接取J2=0.001 kg.（4）负载总惯量J d = J1+J2+JS=1.2610-3 +2.35+0.001=4.6110-3 kg.（5）惯量匹配验算==0.86<0.86<1，满足式5-41[1],故惯量匹配合理。
3.3.2伺服电机负载能力校验（1）伺服电机轴上的总惯量J= +Jd=0.0053+4.6110-3=9.9110-3 kg.（2）空载启动时，电动机轴上的惯性转矩TJ=J=J=9.9110-3=15.56 N.m 式中——启动时间，取=0.1 S(3)电动机轴上的当量摩擦转矩=== N.m 式中——伺服进给传动链的总效率，取=0.85设滚动丝杠螺母副的预紧力为最大轴向载荷的1/3.则因预紧力引起的、则算到电动机轴上的附加摩擦转矩为T===0.59 N.m式中——滚珠丝杠的的传动效率，取=0.9(4)空载启动时电动机轴上的总负载转矩T q =TJ +Tμ+T0 =15.56++0.59=16.514 N.m因为 Tq < TS=20N.m 故可正常启动。
3.3.3系统的刚度计算本传动系统丝杠采用一端轴向固定，另一端浮动的结构形式，按表5-8[1]所列公式可求得丝杠最大、最小拉压刚度为K Lmax ===1.76N/mK Lmin ===2.93N/m式中 E——拉压弹性模量，E=N/m2假定丝杠轴向支撑轴承经过预紧并忽略轴承座和螺母座刚度的影响，按表5-9[1]所列公式可求得丝杠螺母机构的综合拉压刚度== m/N 得=1.44N/m== m/N 得=2.2N/m按式5-45[1]可计算出丝杠最低扭转刚度为KTmin===2.26 N.m/rad 式中 G——材料切边模量，G=N/m23.3.4固有频率计算丝杠质量为ms===11.8 kg 丝杠-工作台纵振系统的最低固有频率为ωnc= = =534.5 rad/s 折算到丝杆轴上系统的总当量转动惯量为J sd=Ji2=9.9110-3 kg.如果忽略电动机轴及减速器中的扭转变形，则系统的最低扭振固有频率为ωnt= ==477.5 rad/sωnc 和ωnt都较高，说明系统动态特性好3.3.5死区误差计算设丝杠螺母机构采取了消隙和预紧措施，则按式5-59[1]可求得由摩擦力引起的最大反向死区误差为max===0.0027 mmmax约为5个脉冲当量，说明该系统较难满足单脉冲进给的要求3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算按式5-60[1]可求得由丝杠螺母机构综合拉压刚度的变化所引起的最大定位误差δKmax==500=0.0005mm由于系统的定位精度为0.02 mm，δKmax=0.0005<δ=0.004 mm,因而，系统刚度满足定位精度要求。