《机电一体化系统课程设计》.doc

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1、.课程设计X-Y数控工作台机电系统设计教学单位:机电工程学院专业:机械设计制造及其自动化班级:13机电b学号:姓名:指导教师:何伟完成时间:2017年1月10日电子科技大学学院机电工程学院..课程（产品）设计任务书题目名称X-Y数控工作台机电系统设计设计目的机电一体化系统课程设计是重要的实践教学环节，它的主要目的是掌握机电一体化系统的基本设计方法，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。设计条件学号：工作台尺寸：220mm*240mm设计容及要求设计数控铣床用X-Y工作台机电系统，对总体方案进行设计，对零部件进行设计计算和选择，画

2、出装配图。设计步骤1.总体方案设计。2.零部件的计算和选型。3.绘制装配图。4.撰写设计说明书。成果形式1.装配图。2.设计说明书。参考文献志强.机电一体化系统设计课程设计指导书,机械工业，2007.指导教师2017年1月10日..目录1.总体方案设计11.1.设计目的11.2.设计任务11.3.总体方案的确定12.机械传动部件的计算与选型22.1.导轨上移动部件的重量估算23.总结34.附录44.1.机械装配图4(注意：目录容宋体小四)..1.总体方案设计1.1.设计目的机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学

3、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，主要目的是：1.学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。2.通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。3.通过对尽给伺服系统的设计，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，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型

4、硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则，CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。6.锻炼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。1.2.设计任务设计任务和参数。题目：X-Y数控工作台机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：1）立铣刀最大直径d=15mm；2）立铣刀齿数Z=3；3）最大铣削宽

5、度；4）最大背吃刀量；5）加工材料为碳素钢或者有色金属；6）X、Y方向的脉冲当量/脉冲；7）X、Y方向的定位精度均为；..8）工作台面尺寸为220mm*240mm，加工围为240mm*260mm；9）工作台空载最快移动速度；10）工作台进给最快移动速度；1.1.总体方案的确定系统整体方案的确定。1机械传动部件的选择1.1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的，需要承受的载荷不大，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、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。丝

6、杆螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和的定位精度，滑动滑动丝杆副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。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。减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，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，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。为此，决定采用无间隙齿轮传动减速箱。伺服电动机的选用任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级，

7、空载最快速度也只有3800mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。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，也可选闭环控制。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到X、Y两个

8、方向的加工围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杆螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。2.控制系统的设计1)设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与