【2017年整理】机电传动单向数控平台设计.doc

目录 ——机械工程及自动化专业课程设计说明书 1 1、设计任务 4 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 4 2.1设计的基本依据 4 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 6 3.1机械传动装置的组成及原理 6 3.2主要部件的结构设计计算 7 4、电器控制系统设计 20 4.1控制系统基本组成 20 4.2电器元件的选型计算 22 4.3电气控制电路的设计 24 4.4控制程序的设计及说明 27 5、结论 35 参考书目 36 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。导轨副、丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 图 一轴数控平台 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）主要设计内容：机械传动结构设计和电气控制系统 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 ⑤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 （3）课程设计意义： 通过课程设计，培养综合运用所学知识和能力，提高分析和解决实际问题的能力。专业课程设计是建立在专业基础课程和专业方向课的基础之上，根据所学课程进行工程基本训练。 1.2设计任务明细 （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（A2 图纸一张）； （3）电气控制线路图：根据控制功能的要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图 （A2 图纸一张）； （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，应 保证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）设计分组：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设计的基本依据 机电传动单向数控平台是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动控制、检测等技术为一体的自动化设备。其基本组成包括机械传动系统、数控装置、伺服系统、反馈系统等。 机械传动系统的主传动在数控平台上一般采用丝杆螺母机构。它是将旋转运动变换为直线运动，也可以将直线运动变换为螺旋运动。丝杆螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。滑动摩擦机构结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁功能，但其摩擦阻力打，传动效率低。滚珠丝杆机构虽然结构复杂，制造成本高，但最大优点是摩擦阻力小，传动效率高。 数控装置是数控平台的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及