机电一体化系统设计

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1、机电一体化系统设计课程设计学生姓名：学号：专业名称：机械设计制造及其自动化班级：机械0811指导教师：第一章前言4第二章课程设计的目的、意义及要求6第一节课程设计的目的、意义6第二节课程设计的要求6第三章课程设计的内容7第一节课程设计的内容7第二节课程设计的内容7第四章数控系统总体方案的确定8第五章机械部分设计9第一节确定系统脉冲当量9第二节工作台外形尺寸及重量初步估算9第三节滚动导轨副的计算、选择9第四节滚珠丝杠计算、选择11第五节齿轮计算、设计13第六节步进电机惯性负载的计算14第七节步进电机的计算选择15第六章机床数控系统硬件电路设计17第一节设计内容

2、17第二节设计步骤第三节机床数控系统硬件电路设计21第七章系统控制软件设计22第八章结束语与致谢29第九章参考文献30第一章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。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程工业的渗透，从而使机械工业的技术结构、产品、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大的变化，工业生产已由“机械电气化”迈出了“机电一体化”时代的发展阶段。机电一体化是指从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、信息变换技术以及软件编程技术等群

3、体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能的价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。一个较完整的机电一体化系统应该包括以下几个要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的数控系统这类典型的机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型

4、化方向发展。第二章课程设计的目的、意义及要求第一节课程设计的目的,意义《机电一体化系统设计》课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一，是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。主要目的是：1、能够正确运用课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统（产品）的功能构成、特点和设计思想、设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；2、通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；通过控制系统方案设计

5、，掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；3、通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。第二节课程设计的要求：l课程设计应在教师的指导下由学生独立完成，严格地要求自己，不允许相互抄袭；l认真阅读《课程设计指导书》，明确题目及具体要求；l认真查阅题目涉及内容的相关文献资料、手册、标准；l大胆创新，确定合理、可行的总体设计方案；l机械部分和驱动部分设计思路清晰，计算结果正确，选型合理；l微机控制系统方案可行，硬件选择合理，软件框图正确；l课程设计说明书一份，包括：

6、目录，题目及要求，总体方案的确定，机械系统设计，控制系统设计，参考文献等。设计说明书应叙述清楚、表达正确、内容完整、技术术语符合标准。、第三章课程设计的内容第一节课程设计的内容设计一台微机控制XY两坐标工作台，供立式数控铣床使用。具体内容如下：1、机械系统设计：通过计算,正确选择传动机构、导向机构、执行机构、驱动电机等，根据计算说明，绘制机械系统装配图。2、控制系统设计：根据系统要求，选择正确的控制策略，设计合理的控制系统，并绘制控制系统电路图。3、主要程序设计：在机械系统设计与控制系统设计的基础上，进行控制系统的主程序设计，列出程序清单。4、设计说明书撰写

7、。第二节课程设计的内容系统主要参数：1)立铣刀最大直径d=15mm2)立铣刀齿数Z=33)最大铣削宽度4)最大背吃刀量5)加工材料为碳素钢或有色金属6)X,Y方向的脉冲当量7)X,Y方向的定位精度均为±0.025mm8)工作台面尺寸为230mm×230mm，加工范围为300mm×200mm9)工作台空载最快移动速度10)工作台进给最快移动速度第四章数控系统总体方案的确定1、机械传动部件的选择（1）导轨副的选用要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小()，定位精度高（），因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、

8、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。