机电一体化说明书Microsoft+Word+文档
机电一体化大作业设计说明书
机电一体化大作业便携式折叠电动车设计说明书农机一班第六小组成员：潘江20126901吴正凯20121100张韬20126906刘威20121098许沛东20126897目录一、前言 (1)二、部分国家标准 (1)三、外形设计 (3)四、折叠机构 (4)五、尺寸设计 (5)六、动力部分 (6)七、电路设计 (6)八、结语 (7)一、前言随着经济发展，节能与环保已经成为人们生活中不可缺少的一环，现在折叠自行车以及电动车已在日常生活中得到广泛使用。
虽然折叠自行车方便携带，但远不及电动车快捷，但电动车的缺点则是体积较大，在要换乘其他交通时会比较麻烦。
如果把电动车做成可折叠的，那既能集合两者优点，还可起到防盗的作用。
近年来国内外都有针对该问题的研究，并有一些折叠电动自行车已经投入生产和使用，但是经过我们的调研，市场上现存的折叠电动自行车折叠方式单一，基本上都是在中轴部位前后对折，折叠后形状很不规则，携带困难；也有一些产品，折叠后形状较为规则，但是折叠过程繁琐，且价格昂贵，不适合现在中国现在的消费群体。
在此基础上，我们团队设计了一款可折叠的便携式电动车，结构简单，折叠方便，同时在考虑安全性、实用性的基础上尽可能地降低成本，以满足大部分人的需求。
二、部分国家标准根据电动自行车通用技术条件（GB17761－1999），罗列部分电动车技术要求，为更进一步设计打好基础。
5.1 整车主要技术性能要求5.1.1 最高车速电动自行车最高车速应不大于20k m/h.5.1.2 整车质量（重量）电动自行车的整车质量（重量）应不大于40k g,5.1.3 脚踏行驶能力电动自行车必须具有良好的脚踏骑行功能，30m in的脚踏行驶距离应不小于7k m,5.1.4 续行里程电动自行车一次充电后的续行里程应不小于25k m,5.1.5 最大骑行噪声电动自行车以最高车速作电动匀速骑行时（电助动的以1 5k m/h-18k m/h速度电助动骑行）的噪声应不大于62 dB(A)。
机电一体化方向综合课程设计说明书 精品
机电一体化方向综合课程设计说明书学院嘉兴学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化一、绪论1.1家用自动发牌机国内研究现状随着时代的发展，我们的生活水平普遍有了很大提高，科技发展，作为一项重要的国家发展战略，逐渐取得了重大进步。
在过去的几十年里，科技发展多数都着重于社会建设、军事、工业等方面。
在人们对生活质量有了更大要求的时代，我们的社会将越来越需要“科技服务于生活”。
目前我们在家庭清洁、家具、家庭装饰等方面都已经有了很多突破，家居生活用品的科技上升空间越来越少，而家庭娱乐却存在着许多空白。
目前的与家庭娱乐有关的科技产品都有各自的限制，如家庭机器人，原理复杂、开发成本过高，虽然投入大并且已经发展多年但是娱乐效果很有限；健身器、跳舞毯，由于适用年龄层很低，在家庭中并不普遍，而且不够耐用；家庭影院、智能家电等，也都价格高昂，并非所有家庭都能拥有的。
从经济、技术上，我们国家与发达国家有着不小差距，因此在家庭娱乐上依然处于落后状态。
综合起来，现在国内市场上缺乏适合家庭的实用、低廉、娱乐效果明显的产品。
1.2家用自动发牌机的研究目标与意义在我们国家，最常见，最方便的家庭游戏便是纸牌游戏了。
针对我国家庭普遍都会参与并热衷的游戏——纸牌。
我们团队特地设计并制作了机械式家用发牌机，尽管现在市场上已经有了类似产品，目前，我们了解到，全自动发牌机和全自动麻将机类似,都是为了降低人的工作强度而产生的一种工具.发牌机主要由储牌室、分牌室、识牌装置、拨牌机构、传牌机构、分牌机构、牌套传送机构和控制电路组成，其中识牌装置主要由摄像头和照亮灯组成；本实用新型基于计算机图像识别技术，对要识别的扑克牌无特别要求，能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到指定位置，以实现高可靠性、高效率的发牌；自动推入和推出牌套盒，实现了真正意义上的连续自动发牌。
但普遍成本高，机构复杂，所受的限制较多，是专为赌场或棋牌社设计的，不适合家庭使用。
机电一体化综合实验平台实验说明书
机电一体化综合实验平台实验说明书机电一体化实验平台是机电一体化和测试技术的有机结合，系统集成了电机驱动技术，运动控制技术，计算机控制等。
1 概述1.1 运动控制系统简介运动控制起源于早期的伺服控制，简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制，使其按照预期的轨迹和规定的运动参数（如速度、加速度参数等）完成相应的动作。
实际应用中，运动控制系统是由运动控制器、功率放大驱动器、伺服电机、起反馈作用的传感器、加上一些传动机械系统部件组成。
运动控制器是以中央逻辑控制单元为核心、以传感器为信号元件，以电机/动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。
运动控制系统通常有开环控制和闭环控制两种方式。
如图1所示，为开环运动控制系统的典型构成。
在开环控制系统中，系统的输出量对控制作用没有影响，既不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统的输入端与输入量进行比较。
采用步进电机的位置控制系统就是开环控制系统的例子。
步进驱动与控制器只是按照指令位置运动，不必对输出信号（即实际位置）进行测量。
在闭环控制系统中，作为输入信号与反馈信号之差的作业误差信号被传送到控制器，以便减小误差，并且使系统的输出达到希望的值。
闭环控制系统的优点是采用了反馈，因而使系统的响应对外部干扰和内部系统的参数变化均不敏感。
这样，对于给定的控制对象，有可能采用不太精密且成本较低的元件构成精确的控制系统，采用交流伺服电机的位置控制系统（图2所示）就是闭环控制系统的一个例子，安装在电机轴上的编码器不断检测电机轴的实际位置（输出量）并反馈回伺服驱动器与参考输入位置进行比较，PID 调节器根据位置误差信号，控制电机正转或反转，从而将电机位置保持在希望的参考位置上。
1.2 运动控制器运动控制器是以中央逻辑控制单元为核心、以传感器为信号元件，以电机/动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置，主要用于对机械传动装置的位置、速度进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。
《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。
机电一体化课程设计说明书
机电一体化课程设计班级：08级专二姓名：陈欣学号：1指导教师：杜辉日期：2010年12月24日机电一体化毕业课程设计题一、目的与要求机电专业课程设计是在学完了《机电一体化系统设计》课程之后进行的一个设计性和实践性教学环节。
通过本课程设计，使学生受到一次较为全面地综合运用所学课程知识进行机械系统及电气系统软、硬件设计的基本训练。
通过训练能够达到以下目的：1.能够正确运用数控技术、微机控制技术、机电一体化系统设计等课程的基本理论和有关知识，学会进行机电一体化系统设计时的方案分析、比较、拟订；掌握进行机电设备设计的设计步骤；掌握机电系统设计的设计方法。
2.通过对数控设备的机械部分设计，掌握数控设备工作原理、学会机械系统设计步骤、学会典型零件的设计计算方法或选型计算方法、提高结构分析能力和设计能力。
3.通过对数控设备控制系统硬件和软件的设计，掌握系统工作原理、熟悉数控系统硬件设计的基本方法、掌握元器件的选用原则、提高应用计算机进行电气原理图设计的能力、提高编制控制软件的能力。
4．通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。
5.提高学生查阅手册、使用图表、应用标准以及编写技术文件资料的能力。
二、课程设计内容课程设计的内容一般是一个简单的数控装置或是对现有旧机床进行数控化改造的机械和电气系统的设计及其控制软件的设计。
1.数控装置总体方案的确定：（1）数控装置设计参数的确定或机床改造部分及现存设备总体情况的描述。
（2）总体方案的分析、比较、论证及最终确定。
2．机械系统设计：（1）机械脉冲当量确定。
（2）机械部分的总体尺寸及重量的估算。
（3）切削力计算。
（4）传动元件及导向元件的设计、计算和选用。
（5）步进电机选型计算。
（6）机械系统结构设计及部件装配图绘制。
3．微机数控系统设计：（1）微机数控系统总体控制方案设计（2）主芯片选型分析（3）存储器扩展电路设计（4）I/O接口电路及外接电路的设计（5）伺服控制电路设计（6）系统控制软件设计4. 课程设计说明书编制：（1）说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容。
机电一体化岗位说明书
机电一体化岗位说明书岗位名称：机电一体化工程师一、岗位职责作为机电一体化工程师，您将承担以下主要职责：1. 负责机电一体化项目的规划、设计、开发和实施，确保项目在质量、成本和时间等方面的顺利完成；2. 根据项目需求，进行机械设计、电气设计和控制系统设计的工作，并与相关部门协调合作；3. 完成机电一体化系统的集成与调试工作，确保系统能够正常运行；4. 负责机电设备的选型、采购和安装调试等工作，并进行设备的维护与保养；5. 参与机电设备故障排除与维修工作，确保设备的可靠性和稳定性；6. 进行机电一体化项目的技术文档编写，包括设计方案、操作手册和维护手册等；7. 关注机电一体化领域的新技术和新产品，并进行技术研究和应用。
二、岗位要求1. 拥有机电一体化或相关专业的本科及以上学历，具备工程师职称者优先考虑；2. 具备扎实的机械、电气和自动化控制基础知识，熟悉机电设备的原理和工作机制；3. 熟练掌握相关设计软件和工具的应用，如AutoCAD、SolidWorks、PLC等；4. 具备良好的团队合作精神和沟通协调能力，能够有效参与跨部门工作；5. 具备良好的学习能力和问题解决能力，能够独立分析和解决机电一体化项目中的技术难题；6. 具备较强的责任心和工作抗压能力，能够适应一定的加班和出差需要。
三、发展前景机电一体化领域是当前和未来的热门行业，其技术应用广泛涉及制造业、能源、交通等领域。
作为机电一体化工程师，您将有机会参与各类行业的重要项目，并提供专业技术支持与解决方案。
在未来的职业发展中，您有机会晋升为项目经理、技术专家甚至是部门负责人，成为公司的中坚力量。
四、福利待遇1. 具有竞争力的薪资待遇，根据个人能力和履职表现进行绩效评估；2. 提供完善的社会保险和福利制度，包括养老保险、医疗保险、失业保险、工伤保险和住房公积金等；3. 提供良好的培训和学习机会，支持员工个人职业发展和技能提升；4. 提供舒适的工作环境和优秀的团队氛围，注重员工的工作与生活平衡。
机电一体化系统课程设计设计说明书模版
Part Seven
课程设计过程 中，对机电一 体化系统的理 解和掌握得到
了提升
提高了解决问 题的能力和团
队协作能力
学会了如何将 理论知识应用
于实际项目
对未来在机电 一体化领域的 发展有了更清 晰的认识和规
划
课程设计成果的优缺点分析
课程设计过程中存在的问题 和困难
改进方向：如何提高课程设 计的质量和效果
设计内容：包括机械、电子、控制、 软件等多个方面
设计时间：根据课程安排，一般在几 周内完成
设计工具：可以使用CAD、 SolidWorks等软件进行设计
设计限制：需要考虑成本、安全性、 环保等因素
设计成果：需要提交设计报告、图纸、 实物模型等
Part Three
机电一体化系 统由机械、电 子、控制、软 件等多个子系
展望未来：对课程设计的发 展趋势和前景的预测
机电一体化技术的发展趋势 课程设计的改进方向 学生能力的培养与提升 课程设计的实际应用与推广
汇报人：
能要求
机电一体化系统的组成和功能
机电一体化系统的控制策略和 算法
机电一体化系统的稳定性和可 靠性
机电一体化系统的安全性和环 保性
机电一体化系统设计：包括机械、电子、控制、软件等多个方面的设计 硬件设计：包括传感器、执行器、控制器等硬件设备的选择和设计 软件设计：包括控制算法、人机界面、通信协议等软件的设计和实现 系统集成：将硬件和软件集成为一个完整的机电一体化系统，并进行调试和优化
电源设计：选 择合适的电源 类型，如交流 电源、直流电
源等
安全保护装置 设计：设计安 全保护装置， 如过载保护、
短路保护等
选型原则：根 据系统需求选 择合适的电源 与安全保护装
机电一体化创新平台设计说明书
机械电子综合课程设计题目：机电一体化创新平台设计学部：工程技术学部专业班级：机械电子工程学生姓名：指导教师：2018年1月20日摘要：机电一体化技术的出现，是我国现代工程技术水平的重要体现，更是工程机械主要的发展趋势。
而这一技术无论是对工程施工质量，还是工程机械的使用性能好坏，都有着关键的影响与意义，是当代大学生及研究生应掌握的一种实用技术。
机电一体化创新平台根据当今先进的机电一体化技术，结合本科及研究生的教学经验，以小型化的机床工作台为基础，通过添加不同的附件来模拟相应的设备，让学生广泛开展相关专业的综合实验。
综合应用了现代机械设计、测控技术、电气自动化技术、计算机技术，提高实验教学水平。
创新台由许多的功能单一的模块组成，学生可以充分发挥想象力，选取不同模块组合来完成不同的实验功能，能更好的完成本科相关专业的多种综合性实验，还能够为研究生的实验教学和科研工作提供理想的实验环境。
关键字：机电一体化；创新平台；综合实验目录第一章绪论 (4)1.1机电一体化的内容及意义 (4)1.2数控机床的发展历史 (4)1.3机电一体化创新平台的设计意义 (5)第二章机电一体化创新平台系统设计 (5)2.1机电一体化创新平台的构成 (5)2.2机械部分 (6)2.2.1 x轴分析及方案 (7)2.2.2 导轨工作台参数校核 (8)2.2.3 丝杠的选用 (8)2.2.4 机械总爆炸图 (10)2.3 电气部分 (11)2.3.1 整体接线图 (11)2.3.2 系统电气原理图 (12)2.3.3 电机的选择 (13)2.3.4 变频器的选择 (13)2.3.5 传感器 (14)2.3.6 接口含义及定义 (15)2.3.7 数控系统的确定 (18)2.4 成本核算 (18)第三章综合应用实例3.1 模拟小型平面抛光机 (18)3.1.1 抛光机的原理 (18)3.1.2 执行机构 (19)3.1.3抛光头运动原理 (19)3.1.4冷却润滑系统 (20)3.2 模拟写字机 (20)3.2.1模拟刻字机原理 (20)3.2.2 Fanuc写字编程举例 (21)第四章优缺点分析 (21)4.1优点分析 (21)4.1.1 整体设计单元化 (21)4.1.2 机械系统模块化 (21)4.1.3 系统设计开放化 (21)4.1.4 实验过程趣味化 (22)4.1.5 思维拓展创新化 (22)4.2缺点分析及改进 (22)第五章总结 (22)参考文献： (23)附录： (24)第一章绪论1.1机电一体化的内容及意义机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术，而我们的综合性创新平台就是标准的机电一体化设备。
机电一体化系统设计--课程设计说明书--模版
所用的设备有：CA6140、立式铣床、摇臂钻床、清洗机、检验台、外圆磨床。
4.2
传感器的选择等
零件规定孔在轴线64mm圆周上，左边孔距离轴线，右边孔距离轴线，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。经计算误差不超过允许误差。
4.3
零件规定孔在轴线64mm圆周上，左边孔距离轴线，右边孔距离轴线，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体与钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。经计算误差不超过允许误差。
任务分配
总体方案设计：XXX XXX
传动系统设计：XXX XXX
动力电机系统设计：XXX
控制电路设计：XXX
软件编程：XXX
电力供电系统：XXX
附上整体效果图【图片】
千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行
……
……
这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。
最后，我要衷心的感谢……
附录
结构图纸（A4时放在此附录中，其他均单独打印）
附录
硬件电路图（Leabharlann 接线图）附录软件控制程序
参考文献
[1]《金属机械加工工艺人员手册》修订组修订。《金属机械加工工艺人员手册》。上海科学技术出版社，1996
[2]成大先主编。《机械设计手册》1～5卷。化学工业出版社2000
[7]徐灏主编，机械设计手册，第一卷。机械工业出版社
改成自己的参考文献
千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。
课程设计心得
机电一体化实用手册说明书
O riginal Japanese languag e edition Handybook M echa tronics（Kaitei２Han）Supervised by Hirofumi M iuraWrit ten by Kajirou Watanabe et al．Copyright槪２００５by Kajirou Watanabe Publis hed by Oh msha，L td．T his Chinese versio n published by Science P ress，Beijing Under license from Oh ms ha，Ltd．Copyright槪２００６All rights reserved机电一体化 〔日〕三浦宏文 主编 杨晓辉 译北 京 图字：01 2006 2188号内 容 简 介 本书为“O H M h a ndb o ok”系列之一。
该系列共４册，分别对电工、电子、机械及机电一体化等专业领域的基础理论知识、典型应用及最新发展动态进行介绍。
本系列特点是内容丰富但精练，重点突出，插图丰富，有重点名词提示，并在书末附有中文索引。
本书共１０章１２６节，主要以机器人为主线来介绍机电一体化技术，主要内容包括机电一体化的基础知识、机械零件与机构、传感器技术、执行装置技术、计算机技术、机械电子系统控制技术，以及机器人技术、机电一体化的实践和机器人竞赛等。
为便于读者理解，书中引用约６４０幅插图，内容循序渐进，叙述精练，易读易懂。
本书既可以作为机电一体化的实用工具书，也可以作为机器人的入门书，同时也是机器人竞赛参考书。
读者对象主要为从事或学习机电一体化和机器人技术的读者即企事业单位的科研、技术人员，以及大专院校的师生。
图书在版编目（CIP）数据 机电一体化实用手册／（日）三浦宏文主编；杨晓辉译．—２版．—北京：科学出版社，２００７ （O H M handbook） ISB N９７８ ７０３０１７９８４５ Ⅰ．机… Ⅱ．①三…②杨… Ⅲ．机电一体化 技术手册Ⅳ．T H ３９ 中国版本图书馆CIP数据核字（２００６）第１０４０６５号责任编辑：刘红梅 崔炳哲／责任制作：魏 谨责任印制：刘士平／封面设计：李 力北京东方科龙图文有限公司 制作ht tp：／／w w w．o kb oo k．c om．c n 出版北京东黄城根北街１６号邮政编码：１００７１７ht tp：／／w w w．scie nce p．com源海印刷责任有限公司 印刷科学出版社发行 各地新华书店经销２００１年８月第一版 开本：A５（８９０×１２４０）２００７年１月第二版 印张：１８１／２２００７年１月第七次印刷 字数：４６１０００印数：２１００１—２６０００定 价：42．00元（如有印装质量问题，我社负责调换枙环伟枛） 机电一体化是涉及机械、电工、电子、控制、信息和计算机等多学科的综合技术。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《机电一体化》 课程设计(论文)
题 目: X-Y数控工作台机电系统设计
学生姓名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 班 级 2005级2班 指导教师 成 绩
工程技术学院 2009年1月3日 西南大学《机电一体化》课程论文
1 目录 1.引言： ........................................................... 3 2.设计任务 ......................................................... 3 3.总体方案的确定 ................................................... 3 3.1 机械传动部件的选择 .......................................... 3 3.1.1导轨副的选用 ........................................... 4 3.1.2丝杠螺母副的选用 ....................................... 4 3.1.3减速装置的选用 ......................................... 4 3.1.4伺服电动机的选用 ....................................... 4 3.1.5检测装置的选用 ......................................... 4 3.2 控制系统的设计 .............................................. 4 3.3 绘制总体方案图 .............................................. 5 4.机械传动部件的计算与选型 ......................................... 5 4.1 导轨上移动部件的重量估算 .................................... 5 4.2 铣削力的计算 ................................................ 5 4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） .......................... 6
4.3.1 块承受工作载荷maxF的计算及导轨型号的选取 ............... 6 4.3.2 距离额定寿命L的计算 ................................... 6 4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 ................................. 6 4.4.1 最大工作载荷Fm的计算 .................................. 6 4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算 ................................ 7 4.4.3 初选型号 ............................................... 7 4.4.4 传动效率η的计算 ....................................... 7 4.4.5 刚度的验算 ............................................. 7 4.4.6 压杆稳定性校核 ......................................... 8 4.5 步进电动机减速箱的选用 ...................................... 8 4.6 步进电动机的计算与选型 ...................................... 9 4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq ................ 9 4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq ............. 9 西南大学《机电一体化》课程论文 2 4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定 ............................ 11 4.6.4 步进电动机的性能校核 .................................. 11 5.增量式旋转编码器的选用 .......................................... 13 6. 绘制进给传动系统示意图 ......................................... 13 7．控制系统硬件电路设计 ........................................... 13 9.致谢 ............................................................ 15 参考文献 .......................................................... 15 西南大学《机电一体化》课程论文
3 X-Y数控工作台机电系统设计
姓名 西南大学工程技术学院，重庆400716
1.引言： 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。 2.设计任务 题目：X-Y数控工作台机电系统设计 任务：设计一种供应式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下： 1. 立铣刀最大直径的d=15mm； 2. 立铣刀齿数Z=3; 3. 最大铣削宽度ea=15mm; 4. 最大背吃刀量pa=7mm; 5. 加工材料为碳素钢活有色金属。 6. X、Y方向的脉冲当量xy=0.004mm; 7. X、Z方向的定位精度均为01.0mm; 8. 工作台面尺寸为230mm230mm，加工范围为250mm250mm; 9. 工作台空载进给最快移动速度：maxmax3000mm/minxzVV; 10. 工作台进给最快移动速度:maxmax400mm/minxfzfVV; 3.总体方案的确定
3.1 机械传动部件的选择 西南大学《机电一体化》课程论文 4 3.1.1导轨副的选用 腰设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此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，安装预紧方便等优点。 3.1.2丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足0.004mm冲当量和01.0mm的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。 3.1.3减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构，选用无间隙齿轮传动减速箱。 3.1.4伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此3000mm/min，故本设计不必采用高档次的私服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。 3.1.5检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。 考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采用相同的型号与规格。 3.2 控制系统的设计 1）设计的X-Z工作台准备用在数控车床上，其控制系统应该具有单坐标定位，两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统设计成连续控制型。 2）对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S52作为控西南大学《机电一体化》课程论文 5 制系统的CPU，能够满足任务书给定的相关指标。 3）要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还要扩展程序存储器，键盘与显示电路，I/O接口电路，D/A转换电路，串行接口电路等。 4）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。 3.3 绘制总体方案图 总体方案图如图3.1所示。
微型机
接口电路
功放电路
执行元件
机械传动机构
机械执行机构
图3.1 总体方案图 4.机械传动部件的计算与选型
4.1 导轨上移动部件的重量估算 按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杠副、导轨座等,估计重量约为800N. 4.2 铣削力的计算 设零件的加工方式为立式铣削，采用硬质合金立铣刀，工件的材料为碳钢。则由表3-7查得立铣时的铣削力计算公式为： 0.850.750.731.00.13cezp118afdanZF (6-11)
今选择铣刀的直径为d=15mm，齿数Z=3,为了计算最大铣削力，在不对称铣削情况下，取最大铣削宽度为ea15mm，背吃刀量pa=7mm ，每齿进给量zf0.1mm，铣刀转速n300r/min=。则由式（6-11）求的最大铣削力： 0.850.750.731.00.13c118150.11573003N1280NF
采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由表3-5查得，结合图3-4a，考虑逆铣时的情况，可估算三个方向的铣削力分别为：
fcF1.1F1408N,ecF0.38F486N，fncF0.25F320N。图3-4a为卧铣情况，