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
机电一体化课程设计
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
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机电一体化课程设计
机电一体化课程设计是一个重要的实践教学环节，要求学生综合运用所学过的机械、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电路和控制软件的设计方法。 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、课程设计内容 1、课程设计题目：单轴数控工作台机电系统设计 2、设计任务： 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。 3、设计内容具体要求： ①单坐标数控工作台总体方案设计，要求绘制总体方案图（A3图纸1张） ②控制系统设计，包括控制器选型、I/O通道设计，操作台设计、软件流程设计，条件允许时，尽可能进行调试实验。 ③检测系统设计，按要求对检测元器件进行选型。 ④驱动系统设计，按要求对驱动元器件进行设计选型。任务2-4要求绘制电气/电路原理图（A2图1张） ⑤机械系统设计，按要求对传动部件、导向支承部件等进行计算和选型，绘制机构简图。（A3图1张） ⑥设计说明书（一份） 要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案设计分析，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统、检测系统、驱动系统的设计选型分析，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。 2
机电一体化课程设计
三、课程设计的时间安排 课程设计时间为3周，建议进度安排如下： 1.分析设计任务，总体方案论证：1-2天 2.检测系统设计：1-2天 3.驱动系统设计：1-2天 4.控制系统硬件设计：3-4天 5.控制系统软件设计：3-4天 6.机械系统设计：3-4天 7.编写说明书：2-3天 四、设计任务要求 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=3 3)最大铣削宽度ae=15mm 4)最大背吃刀量ap=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=?y=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250mm?250mm 3
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9)工作台空载最快移动速度Vxmax?Vymax?5000mm/min 10)工作台进给最快移动速度Vxmax?Vymax?800mm/min 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
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