机电一体化95917new

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1、机电一体化技术课程设计姓名：秦帅班级：09机本一（2）小班学号：200901701113机电一体化技术的应用——数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计一、机电一体化技术的概念、组成及应用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。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结

2、合而成。机械本体（结构组成要素）是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。测试传感部分（感知组成要素）对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分（职能组成要素）将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的

3、指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）
；根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。机电一体化系统一般由机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分构成。机电一体化技术的主要应用领域有：　　（一）数控机床。　　1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。　　2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。　　3、智能化设计。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三

4、维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。　　4、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。　　5、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。　　（二）计算机集成制造系统。计算机集成制造系统打破原有部门之间的界线，以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。企业集成度的提高可以使各种生产要素

5、之间的配置得到更好的优化，各种生产要素的潜力可以得到更大的发挥。　　（三）柔性制造系统。柔性制造系统是计算机化的制造系统，主要由计算机、数控机床、机器人、料盘、自动搬运小车和自动化仓库等组成。特别适于多品种、中小批量、设计更改频繁的离散零件的批量生产。　　（四）工业机器人。目前，被广泛应用的为第3代机器人即智能机器人，具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断和决策，在作业环境中独立行动，与第5代计算机关系密切。二、设计任务题目：数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计任务：设计一种供应式数控铣床使用的

6、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=15mm;4.最大背吃刀量=8mm;5.加工材料为碳素钢活有色金属。6.X、Y方向的脉冲当量=0.01mm;7.X、Z方向的定位精度均为0.04mm;8.重复定位精度为0.02mm;9.工作台尺寸250×250㎜;10.X坐标行程300mm;11.Y坐标行程120mm;12.工作台空载进给最快移动速度：Vxmaxf=Vzmaxf=1500mm/min;工作台进给最快移动速度:三、总体方案确定3.1机

7、械传动部件的选择3.1.1导轨副的选用要设计数控车床X-Z工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度不是很高，因此选用直线滑动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、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mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，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伺服电动机的选用任务书

8、规定的脉冲当量尚未达到0.01mm，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此1500mm/min，故本设计不必采用高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。3.1.4减速装置的选用为了圆整脉冲当量，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，需要设置减速装置，且应有消间隙机构。因此决定采用无间隙齿轮传动减速箱。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，