机电一体化系统设计课程.docx

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1、机电一体化系统设计课程机电一体化系统设计课程设计任务书编制：丁宇宁江西冶金职业技术学院机电工程系二O年十月目录1课程设置目的、课程设计要求及注意事项1.1 课程设置目的1.2 课程设计要求13课程设计注意事项2课程设计题目2.1 课程设计题目2.2 设计参数内容及要求2.3 3提交材料3课程设计说明书要求4设计计算说明书封面5考核方式6参考资料1 课程设置目的、课程设计要求及注意事项1.1 课程设置目的机电一体化系统设计课程设计是大学生在完成机电一体化系统设计等专业课学习后,进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下,使学生通过课程设计,对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习与提

2、高，并运用所学理论,通过调研,设计一个机电操纵方面的课题，受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力,具体有下列几点:1）通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、使用资料的方法与能力。2）通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课,专业技术课与专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案，分析具体问题、进行工程设计的能力。课程设计将机电专业课程的有关内容有机结合起来，学生受到完整的设计训练过程，使学生掌握机电工程设计的基本方法，提高其分析与解决实际工程问题的能力，培养学生的整体观念，并将整个课程内容有机而系统地结合起来。通过拟定的设

3、计方案、结构方案到结合生产与使用条件，独立完成精密机构部件的设计，全面考虑设计内容及过程，熟悉与运用设计资料，如国家及行业标准、设计规范等，加深对机电一体化系统设计的认识。12课程设计要求1、综合地考虑使用、经济、工艺等方面的设计要求，确定合理设计方案；2、通过分析比较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的制造性;3、认真计算与认真作图，力求设计图纸与计算说明书达到实际生产水平。1.3课程设计注意事项1、设计开始之前应认真研究题目，明确设计要求，参阅有关资料；2、设计方案确定后，将确定的结构方案用A4的图纸绘制成正式的设计图纸;3、按规定编制课程设计计算说明书，将设计计算说明书与图纸交老

4、师查阅;4、认真做好准备进行答辩。2课程设计说明书的内容编写课程设计说明书是学生对课程设计的总结，要紧内容包含：课程设计题目（包含设计条件与要求），设计与运动方案的确定，系统框图的分析、机械运动分析，动力分析及传动设计计算、电气执行元件的选用说明及计算，画出程序框图，写出自编程序，对机械与电气其它部分（如传感器反馈、测量等）的说明，表格列出必要的计算式与计算结果，绘出要紧的曲线对结果进行分析与讨论列出要紧的参考资料并编号等。课程设计说明书简明扼要，文理通顺，内容完整，由于要求学生对所进行的设计能系统明确的表达，说明书通常很多于10页。2.1课程设计题目简易数控X-Y工作台机电系统的设计2. 2

5、.设计参数内容及要求设计一个数控X-Y工作台及其操纵系统。该工作台可用于铳床上坐标孔的加工与腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为0.0Imm,定位精度为0025mm。设计参数如下：负载重量G=150N;台面尺寸CXBXH=I45mmX160mmX12mm；底座外形尺寸C1B1H1=210mm220mm140mm；最大长度1=388mm;工作台加工范围X=55mm,Y=50mm;工作台最大快移速度为Im/min。3. 3提交材料整理课程设计说明书，准备答辩。3课程设计说明书要求课程设计说明书是项目设计的理论根据，是设计计算的整理与总结，是审核设计的技术文件之一，编写设计计算说明是

6、课程设计的一个重要构成部分，它按次序包含下列几个方面内容：D目录（标题及页次）；2）摘要与前言3）课程设计的目的及意义4）课程设计的要求5）课程设计的内容6）课程设计总体方案的设计7）机械传动部分设计计算8）步进电动机的选择计算9）系统硬件接口电路设计10系统软件件电路设计ID个人总结与结论12）结束语与致谢13）参考文献4设计计算说明书封面为便于统一整理与储存，设计计算说明书使用A4纸撰写，字体为宋体小四。规定设计计算说明书的封面如图（1）机电一体化系统设计课程设计说明书设计题目设计者考生号班级指导老师完成时间江西冶金职业技术学院机电工程系图15考核方式考核方式详见机电一体化系统设计考核要求

7、。6课程设计参考书1郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用.清华大学出版社,20032李广弟,朱月秀，王秀山.单片机基础.北京航空航天大学出版社,20013房小翠.单片微型计算机与机电接口技术.国防工业出版社,20024王小明.电动机的单片机操纵.北京航空航天大学出版社,20025李建勇.机电一体化技术.科学出版社.20046王爱玲，白恩远，赵学良.现代数控机床.国防工业出版社,20017徐激.机械设计手册（3）.机械工业出版社,20038张建民.机电一体化系统设计.北京理工出版社,20049徐潮等.机械设计手册M.北京:机械工业出版社,200010濮良贵，记名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社

8、,200311吴振彪.机电综合设计指导M.湛江:湛江海洋大学，199912 .杨入清.现代机械设计一系统与结构M.上海:上海科学技术文献出版社，200013 .张立勋,孟庆鑫,张今瑜.机电一体化系统设计M.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2000不要写机电一体化系统设计课程设计说明书设计题目：简易铳床X-Y工作台机电系统的设计设计者：考生号：班级：指导老师：完成时间:江西冶金职业技术学院机电工程系目录一、总体方案设计二、机械系统设计三步进电动机的选择设计四、操纵系统软件设计五、总结六、参考文献一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y工作台及其操纵系统。该工作台可用于铳床上坐标孔的加工与

9、腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为0.01mm,定位精度为0.025mm。设计参数如下：负载重量G=I50N；台面尺寸CXBXH=I45mmXI60mmX12mm；底座外形尺寸C1B1XH1=210mm220mm140mm；最大长度1=388mm;工作台加工范围X=55mm,Y=50mm;工作台最大快移速度为1mmin1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位操纵系统。定位方式使用增量坐标操纵。为了简化结构，降低成本，使用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。（2）计算机系统本设计使用了与MCS-51系列兼容的AT89S5

10、1单片机操纵系统。它的要紧特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。操纵系统由微机部分、键盘、1ED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等构成。系统的加工程序与操纵命令通过键盘操作实现。1ED显示数控工作台的状态。（3） X-Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度与平稳性，又要求结构紧凑，因此选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度与消除间隙，使用预加负荷的结构。由于工作台的运动载荷不大，因此使用有预加载荷的双V形滚珠导轨。使用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。考虑电机步距角与丝杆导程只能按标准选取,为达到分辨率的要

11、求,需使用齿轮降速传动。41EDHgg8盘IH电气部分I_II,I,1J硬件IIATi9S5”IJI步当电机H驱场电路I驱可电路2I执行1件I-I一11电磁铁卜:.I齿鼐副I传动部件II机械产分I_!传感检测部分一T滚珠丝杠副II1滚动导轨副J导向支承部件HI-J轴承II行程开关I图1-1系统总体框图二、机械系统设计设计计算与说明要紧结果2.1、 工作台外形尺寸及重量估算X向拖板(上拖板)尺寸：长X宽X高145X160X50重量：按重量=体积X材料比重估算145160501037.810290NY向拖板(下拖板)尺寸：145x160x50重量：约90N。上导轨座(连电机)重量：(2201403

12、8+215582)7.810-2103+1.110107(N)夹具及工件重量：约150NoX-Y工作台运动部分的总重量：约287N。2.2、 滚动导轨的参数确定(1)、导轨型式：圆形截面滚珠导轨(2)、导轨长度上导轨(X向)取动导轨长度=100动导轨行程/=55支承导轨长度1=%+/=155下导轨(Y向)/=50=100=150选择导轨的型号：GTAI6(3)、直线滚动轴承的选型上导轨GX=240(V)下导轨G=287(V)由于本系统负载相对较小，查表后得出1miouuop型直线滚动轴承的=1001=551=225mmPx=3.39NPy=4.06N=0.0ImmZstep4=1577=45i

13、=0.6BP=0.01wwnstepTq=4.42N.kmJd-O.4kg.m2额定动载荷为370N,大于实际动负载；但考虑到经济性等因素最后选择1M16UU0P型直线滚动轴承。并使用双排两列4个直线滚动轴承来实现滑动平台的支撑。(4)、滚动导轨刚度及预紧方法当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置【时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置II或者IH时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，则在自重与载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下

14、凹(有的时候还可能出现波浪形)，影响导轨的精度。2.3、滚珠丝杠的设计计算滚珠丝杠的负荷包含铳削力及运动部件的重量所引起的进给抗力。应按铳削时的情况计算。(1)、最大动负载Q的计算Q=i1ff1iP查表得系数以=1,=b寿命值,60T1=-IO6查表得使用寿命时间T=15000h,初选丝杠螺距t=4mn,得丝杠转速IOOOVnm1000x1、n=-=250(r/min)t41Ur6025015000因此1=225mmIO6X向丝杠牵引力Px=1414启GXC4当量摩擦系数)=1.4140.01240=3.39(N)Y向丝杠牵引力4=1.414AGy=1.4140.01287=4.06(/V)因此最大动负荷X向Q，=x1x1x3.39=20.6(MY向Qy=班aIx1x4.06=24.7(N)查表，取滚珠丝杠公称直径=IOww,选用滚珠丝杠螺母副的型号为SFK1004,其额定动载荷为390N,足够用。(2)、滚珠丝杠螺母副几何参数计算螺纹滚道:公称直径痣=IOmm螺距t=4mm,接触角=45,钢球直径dq=2mm螺纹滚道法面半径R