机电一体化设计
机电一体化系统的设计方法
机电一体化系统的设计方法
机电一体化系统的设计方法包括以下几个方面：
1. 概念设计：在机电一体化系统的设计初期，需要进行概念
设计，明确系统的功能、性能和结构等需求。
这个阶段需要进行需求分析、方案比较和选优等工作，确定系统的整体框架和设计指标。
2. 结构设计：在概念设计确定后，需要进行具体的结构设计，包括机械结构和电气结构的设计。
机械结构设计要考虑系统的运动学和动力学要求，选择合适的传动方式、机构和零部件等。
电气结构设计要考虑系统的电力和信号传输等需求，选择合适的电源、驱动器和控制器等。
3. 控制设计：机电一体化系统的控制设计是整个系统的关键，需要针对系统的工作原理和特点进行控制算法的设计。
根据系统的动态响应和稳态性能要求，选择合适的控制方法和参数调节方式，设计控制系统的结构和参数。
4. 效能设计：机电一体化系统的效能设计包括能量利用和噪
声控制等。
要在设计过程中考虑到能量的损失和转化效率，提高系统的能效。
同时，要对系统的噪声产生和传播进行分析和控制，减少系统产生的噪声。
5. 可靠性设计：机电一体化系统的可靠性设计是确保系统正
常工作和长期稳定运行的关键。
要进行可靠性分析和评估，识别可能的故障模式和失效原因，并采取相应的设计措施，提高
系统的可靠性和可维护性。
综上所述，机电一体化系统的设计方法涉及概念设计、结构设计、控制设计、效能设计和可靠性设计等方面，需要综合考虑系统的功能需求、结构特点、控制要求和效能指标，以实现系统的整体一体化和优化设计。
简单阐述一下机电一体化的设计流程。
简单阐述一下机电一体化的设计流程。
机电一体化(Mechatronics，也叫机电集成)是一种融合机械、电子、控制、通信技术的系统工程方法，旨在通过融合各种技术实现更高的设计性能。
机电一体化是工业自动控制系统的基本设计思想，它有利于降低设计复杂度，提高产品性能和可靠性，使得设计人员可以更有效地实现目标。
机电一体化设计流程是机电设计过程中的一个重要环节，它包括需求分析、系统分析、技术分析、技术选择、设计调试和系统验证等步骤。
下面，简要介绍一下机电一体化的设计流程：一.需求分析需求分析是机电一体化设计中最重要的一步，它涉及几个方面，如需求文档、设计参数、设备选型、控制原理等。
需求分析的目标是成功构建一个满足客户需求的机电设计方案。
二.系统分析系统分析是机电系统设计的关键步骤，它旨在分析机电系统的机械、电子、控制和通信技术的关联及其关联性，从而确定机电系统的功能、参数和特性。
三.技术分析技术分析是机电系统设计过程中必不可少的一步，它涉及对机械、电子、控制和通信技术的分析，以便确定机电系统的性能、可靠性及经济性要求。
四.技术选择技术选择是机电设计的关键环节，它涉及对机械、电子、控制和通信技术的抉择，以确定最优的机电系统设计方案。
在此过程中，应该考虑到机电系统的性能、可靠性及经济性等要素。
五.设计调试设计调试是机电系统设计过程中的一个重要环节，它旨在通过数据调试和硬件调试等，为机电系统设计数据和硬件参数提供基础。
六.系统验证系统验证是确保机电系统性能可靠的关键环节。
它涉及对机电系统性能、可靠性及经济性进行验证，以保证机电系统设计是否正确、达到客户要求。
以上是机电一体化的设计流程，其中不仅包括需求分析、系统分析、技术分析、技术选择等重要步骤，还包括设计调试和系统验证等关键环节。
只有按照上述流程，才能确保机电系统能够满足客户的要求，实现机电一体化的设计目标。
机电一体化系统设计典型实例
1
优势
提高劳动效率，降低成本，增强品质和可靠性，利于维护和管理，并且有一定的 生态效益。
2
挑战
需要协调多个领域的专业技能和信息，需要对未来市场趋势和新技术有敏锐的洞 察力。
结论和总结
未来趋势
随着城市化进程加速，智慧城市崛起，机电一体 化技术将发挥更加重要的作用。
应用广泛
除了上述提到的几个行业，机电一体化技术还可 以广泛应用于医疗、农业、能源等领域。
利用机器视觉技术和高精度 地图，实现自动驾驶，减少 人为事故，提高交通规划的 效率。
智能设施
借助物联网技术和现代传感 器，交通设施变得更加智能 化，如自动收费、智慧路灯、 快速充电等。
流量管理
交通监测和分析系统可以帮 助城市管理者更好地解决交 通拥堵、路况状况和安全问 题。
机电一体化系统设计的优势和挑战
典型实例1：自动化生产线
质量控制
为了生产一致的高质量产品，生产线上使用了 各种传感器、机器视觉技术，以及即时数据处 理软件。
智能机械
生产线使用了各类高效率的机械装备，如机器 人和自动化部件来执行重复性工作。
实时监控
使用先进仪表和监控系统来跟生产量、质量， 及时发现和解决问题。
典型实例2：智能家居系统
提高质量
优秀的系统设计可以增加 可靠性和一致性，减少错 误率，提高产品质量。
机电一体化系统设计的基本原则
1
综合考虑
根据具体需求和环境条件，综合考虑
高效稳定
2
机械、电气、控制等因素。
设计系统要注重功能稳定性，保证机
电作用的高效协同。
3
安全实用
系统设计要符合安全要求，具有便于 维修、保养和更新升级的特点。
机电一体化系统设计原则
机电一体化系统设计原则主要包括以下几个方面：1. 整体性原则：机电一体化系统的设计应从整体出发，将整个系统作为一个有机的整体进行综合考虑，包括系统的功能、性能、约束条件、成本等多个方面，以实现系统的最优性能。
2. 可靠性原则：机电一体化系统的设计应遵循可靠性原则，确保系统的稳定性和安全性。
在设计过程中，应充分考虑系统的硬件和软件，以及系统的维护和故障排除等方面，以提高系统的可靠性和稳定性。
3. 可维护性原则：由于机电一体化系统可能经常需要维护和检修，因此在设计时应遵循可维护性原则。
系统应具有简单易懂的界面和易于理解的故障模式，以便于维护人员进行故障排查和修复。
4. 标准化和模块化原则：为提高系统开发效率和质量，机电一体化系统的设计应遵循标准化和模块化原则。
系统中的硬件和软件应遵循统一的标准和规范，以便于系统的集成、调试和维护。
同时，系统中的各个功能模块应具有通用性和可替换性，以提高系统的灵活性和可扩展性。
5. 安全性原则：在任何情况下，安全性都是机电一体化系统设计的重要原则。
在设计过程中，应充分考虑系统的安全保护措施，包括硬件和软件两个方面。
硬件方面应选择安全性能较高的元器件，软件方面应设计安全可靠的控制算法和程序，以确保系统在运行过程中不会出现安全事故。
6. 经济性原则：在满足系统功能和性能要求的前提下，机电一体化系统的设计应遵循经济性原则。
在系统开发过程中，应合理配置资源、降低成本、提高效益，以达到最佳的经济效益和社会效益。
根据这些原则，在进行机电一体化系统设计时，应该根据具体的项目需求和约束条件进行综合分析和考虑。
下面列举一些具体的设计原则和建议：7. 系统分析：在开始设计前，应对系统的功能、性能、约束条件、成本等进行全面的分析和评估，以确定系统的总体设计方案。
8. 模块化设计：将系统划分为若干个功能模块，每个模块具有相对独立的功能和属性，以便于模块的独立开发和维护。
9. 优化控制算法：根据系统的实际需求，选择合适的控制算法，并进行优化设计，以提高系统的控制精度和效率。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计机电一体化系统设计是一种将机械结构、电气控制、传感器及计算机信息技术整合在一起，以实现自动化和智能化生产的工程设计。
机电一体化系统设计与传统的机械设计、电气设计有所不同，它要求设计人员具备广泛的专业知识，从机械、电气、传感器、控制、计算机等多个方面考虑，才能实现系统的各项性能指标。
机电一体化系统的设计过程通常包括系统需求分析、系统结构设计、电气控制设计、机械设计及系统软件编程等几个方面。
其中，系统需求分析是整个系统设计的关键，需要通过对用户需求、功能要求和性能指标等进行分析，来确定系统的技术方案和设计目标。
系统结构设计是机电一体化系统设计的第二个重要环节。
在系统结构设计阶段，设计人员需要考虑机械、电气、传感器、控制及计算机等相关因素，以确定最佳的系统结构和指标要求。
为了达到这个目标，设计人员通常需要运用多学科知识和专业技能，才能找到最佳的解决方案。
电气控制设计是机电一体化系统设计的关键部分，能够直接影响系统的性能指标和工作效率。
设计人员需要考虑不同的电气控制器和传感器，以实现针对不同工作条件和环境的多功能控制。
在进行电气控制设计时，设计人员需要先制定控制策略，然后选择适合的电气控制器和传感器设备，并设计相应的电路和软件程序，来实现系统的自动化、智能化和高效化。
机械设计是机电一体化系统设计的另一个重要环节。
在进行机械设计时，设计人员需要考虑机械结构的稳定性、刚度、精度、寿命等因素，并与电气控制和计算机等相关组成部分进行整合，以满足系统的各项性能指标。
设计人员还需要运用CAD软件等工具，完成机械结构的三维建模和分析等工作。
系统软件编程是机电一体化系统设计的最后一个环节。
在进行系统软件编程时，设计人员需要运用不同的编程语言，如C、C++、Java等，来实现系统的各种功能要求。
为了达到系统的高可靠性和高效率，设计人员还要进行功能测试和调试等相关工作，确保系统在生产环境下能够正常运行。
总之，机电一体化系统设计是一项复杂且综合性能强的工程设计，需要设计人员具备广泛的专业知识和多学科技能，以实现高效、精确、智能化的生产过程和产品。
机电一体化系统设计
1、先进制造技术
先进制造技术（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先进制造 技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理 等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、 使用Байду номын сангаас服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产， 并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
系统的五个子系统及其功能
• 1 计算机（微机） • 2 执行元件 • 3 机构 • 4 传感器 • 5 动力源
控制功能 操作功能 构造功能 检测功能 动力功能
2、机电一体化相关技术
机械技术、微电子技术、信息技术、 控制技术、传感器技术、驱动技术、 计算机技术、软件技术
等多种学科的技术融合在一起，紧密结合在一起。
机电一体化系统设计步骤：
• 1明确任务 • 2调研 • 3方案拟定（设计） • 4机械部件设计 • 5电气控制硬件设计 • 6控制软件设计 • 7组织生产、调试 • 8改进设计 • 9整理资料
机电一体化机械系统（特点）要求
• 1低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件。 • 2缩短传动链，提高传动与支承刚度。 • 3最佳传动比，减少系统等效转动惯量，提高加
• 1)单推一单推式 • 2)双推一双推式 • 3)双推一简支式 • 4)双推一自由式
1)单推一单推式
• 止推轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧 力。其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时， 预紧力较大，但轴承寿命比双推一双推式低。
2)双推一双推式
• 两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加 预紧力，其轴向刚度最高。该方式适合于高刚度、高 转速、高精度的精密丝杠传动系统。但随温度的升高 会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不 对称。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计一、引言机电一体化系统是指将机械和电气控制系统相结合，实现自动化控制和监测，以提高生产效率和产品质量。
在现代制造业中，机电一体化系统已经成为不可或缺的重要部分。
本文将探讨机电一体化系统设计的重要性、原则和实施步骤。
二、机电一体化系统设计的重要性1.提高生产效率机电一体化系统可以实现自动化生产，减少人为操作，提高生产效率。
通过优化机械和电气系统的配合，可以实现更高的生产速度和稳定性。
2.优化产品质量机电一体化系统可以实现精准控制和监测生产过程，减少因人为因素引起的错误，提高产品质量和一致性。
3.节约能源资源机电一体化系统可以实现能源的合理利用和分配，优化能源消耗结构，降低生产成本。
4.提升生产安全性机电一体化系统可以实现安全监测和自动报警，减少生产过程中的安全隐患，提高生产操作的安全性。
5.降低维护成本机电一体化系统可以实现在线监测和故障诊断，及时发现和排除问题，减少维护和维修成本。
三、机电一体化系统设计的原则1.整体性原则机电一体化系统设计要以整体性为原则，全面考虑机械和电气系统之间的协调和配合，确保系统各部分之间的一致性和稳定性。
2.可靠性原则机电一体化系统设计要考虑到系统的可靠性，选择高品质的机械和电气元器件，确保系统长期稳定运行。
3.灵活性原则机电一体化系统设计要具有一定的灵活性，能够根据生产需求进行调整和改进，适应市场的变化。
4.通用性原则机电一体化系统设计要具有一定的通用性，可以适用于不同的生产场景和环境，提高系统的适用性和可扩展性。
5.安全性原则机电一体化系统设计要考虑到系统的安全性，确保生产过程中的操作安全和人员安全，防止事故的发生。
四、机电一体化系统设计的实施步骤1.需求分析首先进行生产需求分析，明确机电一体化系统的功能和性能要求，确定系统的基本架构和设计方案。
2.系统设计根据需求分析的结果，进行系统设计，包括机械结构设计、电气控制系统设计、传感器和执行器的选择等。
机电一体化毕业设计范文
机电一体化毕业设计范文一、引言。
大家好！今天我要给大家讲讲我的机电一体化毕业设计——智能物料搬运机器人。
在现代工业生产中，物料搬运可是个大活儿，又累人又容易出错。
所以呢，我就想设计一个聪明的机器人来干这个活儿。
二、设计目标。
1. 精准定位：它得知道自己在哪儿，要去哪儿，不能像个没头的苍蝇到处乱撞。
2. 安全可靠：在工厂里有很多人和设备，机器人可不能到处乱撞，得稳稳当当、安安全全的。
3. 高效搬运：毕竟是来干活儿的，要是慢吞吞的，那可不行，得快速准确地把物料从一个地方搬到另一个地方。
三、总体设计方案。
# （一）机械结构设计。
1. 底盘。
底盘就像是机器人的脚，我选择了四轮驱动的底盘结构。
四个轮子能够提供更好的稳定性和机动性。
轮子采用了特殊的橡胶材质，有很好的摩擦力，这样机器人在行驶过程中就不容易打滑。
为了实现转向功能，我在底盘上安装了转向机构。
这个转向机构就像汽车的方向盘一样，可以控制机器人的行驶方向。
2. 机械臂。
机械臂是用来抓取和搬运物料的关键部件。
我设计的机械臂有三个关节，可以灵活地伸展和弯曲。
每个关节都由一个电机驱动，通过精确的控制算法，能够实现机械臂在三维空间中的精确定位。
在机械臂的末端，我安装了一个特制的夹具。
这个夹具可以根据不同物料的形状和大小进行调整。
对于方形的物料，可以使用夹板式夹具；对于圆形的物料，可以使用环抱式夹具。
# （二）控制系统设计。
1. 硬件部分。
控制器：我选用了一款功能强大的单片机作为机器人的大脑。
这个单片机可以处理各种传感器传来的信息，并且根据预先编写的程序控制机器人的行动。
传感器：为了让机器人能够感知周围的环境，我安装了多种传感器。
比如说，安装了激光雷达传感器，它就像机器人的眼睛一样，可以扫描周围的环境，构建出环境地图，这样机器人就能知道哪里有障碍物，哪里是安全的通道。
还安装了红外传感器，用于近距离检测障碍物，起到一个辅助的作用。
另外，在机械臂上安装了力传感器，当夹具抓取物料时，力传感器可以检测到抓取的力度，避免用力过大损坏物料或者用力过小抓不住物料。
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书一、课程设计的目的机电一体化系统设计是一门综合性很强的课程，通过本次课程设计，旨在让我们将所学的机电一体化相关知识进行综合运用，培养我们独立设计和解决实际问题的能力。
具体来说，课程设计的目的包括以下几个方面：1、加深对机电一体化系统概念的理解，掌握系统设计的基本方法和步骤。
2、熟悉机械、电子、控制等多个领域的知识在机电一体化系统中的融合与应用。
3、培养我们的工程实践能力，包括方案设计、图纸绘制、参数计算、器件选型等。
4、提高我们的创新思维和团队协作能力，为今后从事相关工作打下坚实的基础。
二、课程设计的任务和要求本次课程设计的任务是设计一个具有特定功能的机电一体化系统，具体要求如下：1、确定系统的功能和性能指标，包括运动方式、精度要求、速度范围等。
2、进行系统的总体方案设计，包括机械结构、驱动系统、控制系统等的选择和布局。
3、完成机械结构的详细设计，绘制装配图和零件图。
4、选择合适的驱动电机、传感器、控制器等器件，并进行参数计算和选型。
5、设计控制系统的硬件电路和软件程序，实现系统的控制功能。
6、对设计的系统进行性能分析和优化，确保满足设计要求。
三、系统方案设计1、功能需求分析经过对任务要求的仔细研究，确定本次设计的机电一体化系统为一个小型物料搬运机器人。
该机器人能够在规定的工作空间内自主移动，抓取和搬运一定重量的物料，并放置到指定位置。
2、总体方案设计（1）机械结构采用轮式移动平台，通过直流电机驱动轮子实现机器人的移动。
机械手臂采用关节式结构，由三个自由度组成，分别实现手臂的伸缩、升降和旋转，通过舵机进行驱动。
抓取机构采用气动夹爪，通过气缸控制夹爪的开合。
（2）驱动系统移动平台的驱动电机选择直流无刷电机，通过减速器与轮子连接，以提供足够的扭矩和速度。
机械手臂的关节驱动选择舵机，舵机具有控制精度高、响应速度快等优点。
抓取机构的气缸由气泵提供气源，通过电磁阀控制气缸的动作。
机电一体化系统设计与控制策略
机电一体化系统设计与控制策略机电一体化系统是将机械和电气两个系统进行无缝集成的一种工程设计模式。
它的优点在于提高了系统运行的效率和稳定性，满足了现代工业对智能化、自动化和高效能的需求。
本文将重点探讨机电一体化系统的设计和控制策略。
一、机电一体化系统的设计1. 系统功能分析机电一体化系统的设计首先要进行功能分析，明确系统需要完成的任务和所需达到的效果。
在分析中，考虑到系统所处的环境条件和工作要求，确立系统的主要功能和次要功能。
2. 系统结构设计系统结构设计是机电一体化系统设计的核心环节。
在设计过程中，需要将机械和电气部分进行有机地结合，并考虑系统的整体布局、各部分之间的连接方式以及稳定性。
通过合理的结构设计，可以使机电一体化系统具有更好的工作效率和稳定性。
3. 控制系统设计在机电一体化系统设计中，控制系统是非常关键的一部分。
控制系统的设计包括了信号采集、信号处理、控制器选择与设计等方面。
根据系统的实际需求，选择合适的控制器，制定控制策略，并实施控制系统的设计和调试。
4. 故障监测与维修设计为了确保机电一体化系统的可靠性和稳定性，需要对系统进行故障监测和维修设计。
通过合理的故障监测手段和维修策略，可以及时发现和排除系统中的故障，提高系统的可靠性和可维护性。
二、机电一体化系统的控制策略1. 多级控制策略机电一体化系统中常常需要采用多级控制策略来进行操作和监测。
多级控制策略可以更好地实现系统的控制和监控，提高系统的自适应能力。
例如，在一个机电一体化生产线上，可以将整个系统划分为多个功能模块，每个模块都有相应的控制策略，通过多级控制实现对整个生产线的管理。
2. 开关状态控制策略机电一体化系统中，开关状态的控制策略非常重要。
通过合理的开关状态控制策略，可以实现系统的高效能运行。
例如，在一个智能家居系统中，可以根据用户的需求和实际情况，通过控制电机的开关状态，实现对灯光、窗帘、门窗等多个设备的控制。
3. 模糊控制策略在机电一体化系统设计中，模糊控制策略可以用来解决系统中存在的非线性和模糊性问题。
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数控铣床X-Y工作台设计机电一体化系统综合课程设计目录设计任务 (3)一.系统总体方案设计 (3)(一)机械系统 (3)(二)接口设计 (3)(三)伺服系统设计 (3)(四)控制系统设计 (3)二.机械系统的设计计算 (4)(一) 滚珠丝杠的选型与计算 (4)(二) 滚动直线导轨的选型与计算 (6)(三) 电机的选择 (7)(四)光电开关的选择 (9)(五)接近开关的选择 (10)三控制系统设计 (10)1.面板的布置图 (10)2.操作面板功能介绍 (11)3.电动机控制原理 (13)4、键盘、显示器接口电路分析 (13)四程序 (14)五结语 (16)六参考文献 (16)设计任务: X方向行程:300mm Y方向行程:200mm工作台面的参考尺寸:500⨯ 300mm平均切削力:1500N平均切削进给速度:600mm/min最高运动速度:6m/min定位精度:mm±.02工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年一.系统总体方案设计由设计任务书知,本次设计可采用如下方案(一)机械系统1.传动机构采用滚珠丝杠副2.导向机构采用滚动直线导轨3.执行机构采用步进电机(二)接口设计1.人机接口(1)采用键盘作为输入(2)采用LED作为指示标志(3)采用数码管作为显示器2.机电接口采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离.(三)伺服系统设计采用开环控制(四)控制系统设计二.机械系统的设计计算(一)滚珠丝杠的选型与计算由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm, 工作寿命8250816000h L h =⨯⨯=,传动精度要求0.02mm σ=±设导程P=5 mm ,则m ax 600120/m in560001200/m in5m n r n r ====(1) 求计算载荷1.21.01.016001C F H A M F K K K K N==⨯⨯⨯= 由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取F K =1.2, 查表2-6取H K =1.2,查表2-6取A K =1.0,(2)计算额定动载荷计算值Ca19209336ccC a F N'===(3)根据Ca '选择滚珠丝杠副 假设选用FC1型号,按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于Ca '的原则。
FC1-2505-2.5 Ca=9610公称直径025D mm = 导程5P mm = 螺旋角'338λ=︒ 滚珠直径0 3.175d mm = 滚道半径 R=0.520d =0.52⨯3.175=1.651mm 偏心距0 3.1750.07()0.07(1.651)0.004422d e R m m=-=-=丝杠内径10222520.00442 1.65121.71d D e R mm =+-=+⨯-⨯=(4)稳定性验算 〈1〉由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳,所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷22()acr E I F l πμ=其中 E=206Gpa L=0.3m 448410.021711.09106464a d I mππ-===⨯取23μ=则2985220610 1.09105.53102(0.3)3cr F Nπ-⨯⨯⨯==⨯⨯安全系数535.5310368.981.510cr mF S F ⨯===⨯[S]=2.5-3.3 S>[S] 丝杠是安全的,不会失稳〈2〉高速长丝杠工作时可能发生共振,因此需验算其不会发生共振的最高转速临界转速cr n ,要求丝杠的最大转速max cr n n <221223.9270.02821991099108293328/m in2()(0.3)3c cr f d n r l μ===⨯max cr n n <所以丝杠不会发生共振〈3〉此外滚珠丝杠副还受0D n 值的限制,通常要求min/107min /103min /12025min/10743040r mm r mm r mm n D r mm n D ⋅⨯<⋅⨯=⋅⨯=⋅⨯<(5)刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T(m N ⋅)共同作用下引起每个导程的变形量0()L m ∆为202CpF p T L EAG J π∆=±±式中,A 为丝杠截面积,A=2211();4C d m J π为丝杠的极惯性矩, 4411();32C J d m π=G 为丝杠切变模量,对钢G=83.3GP a;T(m N ⋅)为转矩.0tan()2mD T F λρ=+式中, ρ为摩擦角,其正切函数值为摩擦系数; m F 为平均工作载荷.取摩擦系数为tan 0.0025ρ=,则得840ρ'''=3'25150010tan(338840) 1.252T N m N m-'''=⨯︒+≈按最不利的情况取(F=m F )则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为2039.84100.35.9510L L lm m pμμ--∆⨯∆==≈⨯通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2,即110.020.011022L m m mσμ∆<=⨯==该丝杠的L ∆满足上式,所以其刚度可满足要求. (6)效率验算''tan tan 3380.947tan()tan(338840)ληλρ︒==='''+︒+η要求在90%---95%之间,所以该丝杠副合格.经上述计算验证,FC1-2505-2.5各项性能均符合题目要求,可选用. (二)滚动直线导轨的选型与计算 (1)Y 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯= 由3102S h s T T l n⨯=得32160000.24602/1015361000s h s T T l n km km⨯⨯⨯⨯===0.81112c h T W f f f f ====则3)(FCa f f f f K T wc r h s =得h T cC a f f f =17004254F F NM∑===X 方向导轨由所给条件得,该导轨的额定工作时间为8250816000h L h =⨯⨯= 由3102S h s T T l n⨯=得32160000.34602/1023041000s h s T T l n km km⨯⨯⨯⨯===因滑座数M=4,所以每根导轨上使用2个滑座,由表2-15确定0.81112c h T W f f f f ====则3)(FCa f f f f K T wc r h s =得h T cC a f f f =17004254F F NM∑===3762.20.8111C a N==⨯⨯选用汉江机床厂的HJG-D 系列滚动直线导轨,其中HJG-D26型号的导轨的Ca 值为17600,能满足八年的使用要求. (三)电机的选择 1. 电机类型选择在开环控制的中小型伺服系统中,可以采用步进电机。
减速器传动比计算1.5523603600.01ppi αδ⨯===⨯选各传动齿轮齿数分别为1z =20, 2z =40,模数m=2mm,齿宽b=20mm.。
大齿轮采用双圆柱薄片齿轮错齿调整。
强度强度检验略。
2. 电动机轴上总当量负载转动惯量计算 初选步进电机75BF001, m j =30.61710-⨯2m kg ⋅25243109.33202.004.0108.7mkg mkg j ⋅⨯≈⋅⨯⨯⨯⨯=-π242432103.63202.008.0108.7mkg mkg j z ⋅⨯≈⋅⨯⨯⨯⨯=-π将各传动惯量及工作台质量折算到电动机轴上，得总当量负载转动惯量。
j24224522211012.2)100)22005.0(103.641109.3()2(1mkg mkg m ip j ij j z z d ⋅⨯≈⋅⨯⨯+⨯⨯+⨯=+=---ππ惯量匹配验算432.12100.340.61710d mj j --⨯=≈⨯，满足要求。
3步进电机负载能力校验 步进电动机轴上得总惯量：242431029.8)1012.210617.0(mkg mkg j j j d m ⋅⨯=⋅⨯+⨯=+=---空载启动时，电动机轴上得惯性转矩：mN m N tpi jj T j ⋅≈⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆∈==--33.860110256005.0221029.8234m ax πωπ电动机轴上得当量摩擦转矩：mN m N mg ip F ip T ⋅≈⋅⨯⨯⨯⨯⨯===10.02.08.910028.02005.022πμπηπημμ设滚动丝杠螺母副得预紧力为最大轴向载荷得13,则因预紧力而引起的、折算到电动机轴上的附加摩擦转矩为mN m N F ip T ⋅≈⋅-⨯⨯⨯⨯=-=078.0)9.01(3248028.02005.0)1(222000πηπη工作台上的最大轴向载荷折算到电动机轴上的负载转矩为mN m N F ip T w w ⋅≈⋅⨯⨯⨯==23.1248028.02005.02m ax ππη于是空载启动时电动机轴上的总负载转矩为mN m N T T T T j q ⋅=⋅++=++=508.8)078.010.033.8(0μ在最大外载荷下工作时，电动机轴上的总负载转矩为mN m N T T T T w l ⋅=⋅++=++=408.1)078.010.023.1(0μ得空载启动时所需电动机最大静转矩为18.5089.820.8660.866q s T T ==≈可求得在最大外载荷下工作时所需电动机最大静转矩为mN T T l s ⋅≈=69.4~816.25.0~3.0219.82,s s T T >=所取步进电机能正常启动（四）光电开关的选择产品简介E3R 型放大器内置型光电传感器，低成本，小型光电传感器，采用了耐药品、耐油性都很优秀的特氟龙（PFA ）能够民晶圆片洗净槽的硫酸等高温液体的检测相对应。
（-40+200℃），实现了0.5mm 的高重复精度。
采用了防止液体的结构。
应用范围能为制造过程提供高性能的目标探测、定位和高分辨率检测,适用于半导体工业中的目标检测等应用产品性能说明检测方式：对射型检出距离：5M 动作模态：遮光时ON ，入光时ON （可切换） 选择的产品型号：E3R-5E4 2M BY OMC（五）接近开关的选择选用CLJ-A系列M8*1非埋入式三、控制系统设计该控制系统采用的微型机为80C51单片机。