【正文】 機電傳動單向數(shù)控平臺設(shè)計 ——機械工程及自動化專業(yè)專業(yè)課程設(shè)計說明書 專 業(yè)：機械工程及其自動化 班 級：機自118班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師：2014年12月12日目錄1設(shè)計任務(wù) 設(shè)計任務(wù)介紹及意義 設(shè)計任務(wù)明細 設(shè)計的基本要求2總體方案設(shè)計 設(shè)計的基本依據(jù) 總體方案的確定3機械傳動系統(tǒng)設(shè)計4電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)的基本組成 電器元件的選型 電氣控制電路的設(shè)計 控制程序的設(shè)計及說明5 結(jié)束語6參考文獻機械部分CAD圖紙下載：電控部分CAD圖紙下載：1. 設(shè)計任務(wù)u 課程設(shè)計題目機電傳動單向數(shù)控平臺設(shè)計u 主要設(shè)計內(nèi)容(1)機械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 (2)電氣控制系統(tǒng)u 課程設(shè)計意義：⑴培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨立進行機電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品)的初步設(shè)計工作。 ⑵培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計算、繪圖等基本技能。⑶培養(yǎng)學(xué)生掌握機電產(chǎn)品設(shè)計的一般程序和方法，進行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。⑷樹立正確的設(shè)計思想及嚴(yán)肅認真的工作作風(fēng)。：機電傳動單向數(shù)控平臺設(shè)計： 電機驅(qū)動方式：步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機； 機械傳動方式：螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動等； 電氣控制方式：單片微機控制、PLC控制； 功能控制要求：速度控制、位置控制； 主要設(shè)計參數(shù)：單向工作行程——1800、1500、1200 mm；移動負載質(zhì)量——100、50 kg；負載移動阻力——100、50 N；移動速度控制——6 m/min；（1）方案設(shè)計：根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ)上，明確系統(tǒng)的主要功能，確定實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案，并對各種方案進行分析和評價，進行方案選優(yōu)。（2）總體設(shè)計：針對具體的原理方案，通過對動力和總體參數(shù)的選擇和計算，進行總體設(shè)計，最后給出機械系統(tǒng)的控制原理圖或主要部件圖（A2圖一張）。（3）電氣控制線路圖：根據(jù)控制功能要求，完成電氣控制設(shè)計，給處電氣控制電路原理圖（A2圖一張）。（4）成果展示：課程設(shè)計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計說明書和所繪制的設(shè)計圖紙上，每個學(xué)生應(yīng)獨立完成課程設(shè)計說明書一份，字?jǐn)?shù)為3000字以上，設(shè)計圖紙不少于兩張。（5）繪圖及說明書：用計算機繪圖，打印說明書；（6）設(shè)計選題：分組進行，每位同學(xué)采用不同方案（或參數(shù)）獨立完成。2．總體方案設(shè)計步進電機又稱脈沖電機。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。每當(dāng)輸入一個電脈沖時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。步進電動機具有以下特點：工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電壓波動、電流大小與波形變化、溫度等)的影響； 2 、步進電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?；由于可以直接用數(shù)字信號控制，與微機接口 比較容易；控制性能好,在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步”；不需要傳感器進行反饋，可以進行開環(huán)控制；缺點是能量效率較低。同步帶是一種綜合了帶、鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。如圖所示，它在帶的工作面及帶輪外圓周上均制成齒形，通過帶輪與帶齒相嚙合，作無滑移的嚙合傳動。同時，帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料作強力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主、從帶輪作無滑差的同步運動。圖1 同步帶 與一般傳動帶相比，同步帶傳動具有以下特點： 1．工作時無滑動，有準(zhǔn)確的傳動比同步帶傳動是一種嚙合傳動，雖然同步帶是彈性體，但由于其中承受負載的承載繩具有在拉力作用下不伸長的特性，故能保持帶節(jié)距不變，使帶與輪齒槽能正確嚙合，實現(xiàn)無滑差的同步傳動，獲得精確的傳動比。 2．傳動效率高，節(jié)能效果好 由于同步帶作無滑動的同步傳動，故有較高的傳動效率。它與三角帶傳動相比，有明顯的節(jié)能效果。 3．傳動比范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊 同步帶傳動的傳動比一般可達到10左右，而且在大傳動比情況下，其結(jié)構(gòu)比三角帶傳動緊湊。因為同步帶傳動是嚙合傳動，其帶輪直徑比依靠摩擦力來傳遞動力的三角帶帶輪要小得多，此外由于同步帶不需要大的張緊力，使帶輪軸和軸承的尺寸都可減小。所以與三角帶傳動相比，在同樣的傳動比下，同步帶傳動具有較緊湊的結(jié)構(gòu)。 4．維護保養(yǎng)方便，運轉(zhuǎn)費用低 由于同步帶中承載繩采用伸長率很小的玻璃纖維、鋼絲等材料制成，故在運轉(zhuǎn)過程中帶伸長很小，不需要像三角帶、鏈傳動等需經(jīng)常調(diào)整張緊力。此外，同步帶在運轉(zhuǎn)中也不需要任何潤滑，所以維護保養(yǎng)很方便，運轉(zhuǎn)費用比三角帶、鏈、齒輪要低得多。 5．惡劣環(huán)境條件下仍能正常工作盡管同步帶傳動與其它傳動相比有以上優(yōu)點，但它對安裝時的中心距要求等方面極其嚴(yán)格，同時制造工藝復(fù)雜、制造成本高。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機。單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。硬件特性:主流單片機包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM 、2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；單片機可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時無故障；處理功能強，速度快。低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品控制功能強環(huán)境適應(yīng)能力強。 本平臺主要用于小巧靈活且精度不高的場合，可以使用步進電機和伺服電機，由于步進電機相對價格較低，且控制容易所以選步進電機。滾珠絲杠雖然精度高，但價格貴，不如同步帶合適。達到簡單控制功能的前提下，PLC的價格比單片微機高很多，所以選單片機。參數(shù)初設(shè)如下：(1)電機驅(qū)動方式：步進電機⑵機械傳動方式：同步皮帶⑶電氣控制方式：單片機控制⑷功能控制要求：位置控制、速度控制⑸主要設(shè)計參數(shù)：單向最大工作行程——1200mm； 移動負載質(zhì)量——10kg； 負載移動阻力——0N；移動速度控制——6 選用矩形導(dǎo)軌；工作臺滑動摩擦系數(shù)； 本平臺設(shè)計用于便攜式火焰