机电传动单向数控
平台设计
专 业：机械电子 班 级：理工11-1 学生姓名：张茂乐 学 号： 22111614
2014年07月10日
目录
1设计任务
1.1 设计任务介绍及意义 1.2 设计任务及要求
2总体方案设计
2.1 设计的基本依据 2.2 总体方案的确定
3机械传动系统设计
3.1机械传动装置的组成及原理3.2主要部件的结构设计计算
4电气控制系统设计
4.1 控制系统的基本组成 4.2 电器元件的选型计算 4.3 电气控制电路的设计 4.4 控制程序的设计及说明
5 结束语
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1.设计任务
1.1设计任务介绍及意义 ? 课程设计题目
机电传动单向数控平台设计
? 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②机械传动方式③电气控制方式PLC控制 ④功能控制要求 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 ? 课程设计意义：
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。培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
1.2设计任务及要求
（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和评价，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图一张）。
（3）电气控制线路图：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制
电路原理图（A2图一张）。
（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，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为
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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。
步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。步进电动机不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响，可以直接用数字信号控制，与微机接口比较容易，而且控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”。
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，、由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、 的特点，同时可以实现微进给和高速进给，此外，滚珠丝杠副可以加予压, 进而得到较高的刚性。
单片机是一种可编程的集成芯片，系统设计要从底层开发，设计较繁琐。应用系统广泛，开发成本低，开发周期短，可靠性高。
2.2总体方案的确定 参数初设如下：
⑴电机驱动方式：步进电机 ⑵机械传动方式：滚珠丝杠 ⑶电气控制方式：单片机控制
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⑷功能控制要求：速度控制
⑸主要设计参数：单向最大工作行程——1200mm；工作台重量70kg 移动负载质量——100kg；
负载移动阻力——100N；移动速度控制——3m/min
选用矩形导轨；工作台滑动摩擦系数??0.15； 丝杠材料初选钢材为42CrMo，其HRC为5860。丝杠两端为固定支撑（F-F），每个支座安装两个25的接触角推力球轴承，面对面安装，进行预拉伸。
3.机械传动系统设计及核算
3.1 滚珠丝杠副的选用及核算 序号 计算项目 1 导轨摩擦力 单位 N 计算公式、参数选择说明 结果 F???(m1?m2)g?0.15?(100?70)?9.8 250 式中m1—工作台重量 m2—移动负载质量 ?=0.15 2 轴向载荷和FXmax和等效轴向载荷Fm Ｎ FXmax?KFX??(FZ?G) K=1.15 365 FX——负载移动阻力 FXmax?Fm 5