【正文】 和計算，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生具有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力；2. 通過機(jī)械部分設(shè)計，掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)典型機(jī)械零部件和執(zhí)行元件的計算、選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和步驟；3. 通過測試及控制系統(tǒng)方案設(shè)計，掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件組成、工作原理，和軟件編程思想；4. 通過課程設(shè)計提高學(xué)生應(yīng)用手冊、標(biāo)準(zhǔn)及編寫技術(shù)說明書的能力，促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新精神、專業(yè)技能等方面綜合素質(zhì)的提高。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品。(2)、發(fā)展策略。（三）、對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考(1) 、戰(zhàn)略考慮。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進(jìn)技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立起國產(chǎn)化體系階段。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點(diǎn)。為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化 ,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等。但過去因 5 軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因 ,其價格要比 3 軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍 ,加之編程技術(shù)難度較大 ,制約了 5 軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。目前世界上許多汽車廠 ,包括我國的上海通用汽車公司 ,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 ,他對國計民生的一些重要行業(yè) IT、汽車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用。關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢目 錄第一章 前言 4第二章 課程設(shè)計的目的、意義及要求 6第一節(jié) 課程設(shè)計的目的、意義 6第二節(jié) 課程設(shè)計的要求 6第三章 課程設(shè)計的內(nèi)容 7第一節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容 7第二節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容 7第四章 數(shù)控系統(tǒng)總體方案的確定 8第五章 機(jī)械部分設(shè)計 9第一節(jié) 確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量 9第二節(jié) 工作臺外形尺寸及重量初步估算 9第三節(jié) 滾動導(dǎo)軌副的計算、選擇 9第四節(jié) 滾珠絲杠計算、選擇 11第五節(jié) 齒輪計算、設(shè)計 13第六節(jié) 步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計算 14第七節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的計算選擇 15第六章 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 17第一節(jié) 設(shè)計內(nèi)容 17第二節(jié) 設(shè)計步驟 17第三節(jié) 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 21第七章 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計 22第八章 結(jié)束語與致謝 29第九章 參考文獻(xiàn) 30第一章 前言一、當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀在我國對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。 謝伯玉學(xué) 號: 093404002 專 業(yè)： 機(jī)械制造與維修學(xué)習(xí)層次： 函 授 學(xué)習(xí)層次： 專 科 指導(dǎo)教師： 郎永峰 審核簽字： 完成時間： 20109 摘 要 當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動作用。一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分?！　⊙b備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看 ,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個方面:(1)、 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。在加工精度方面 ,近 10 年來 ,普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm提高到 5μm ,精密級加工中心則從 3～5μm ,提 高到 1～ 。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn) ,使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化 ,其制造難度和成本大幅度降低 ,數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求 ,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。在此階段 ,由于改革開放和國家的重視 ,以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善 ,我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。我國是制造大國 ,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移 ,所以 ,我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題。從我國基本國情的角度出發(fā) ,以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向 ,以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。沒有規(guī)模就不會有價值低廉而富有競爭力的產(chǎn)品。第二節(jié) 課程設(shè)計的要求：1. 課程設(shè)計應(yīng)在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成，嚴(yán)格地要求自己，不允許相互抄襲；2. 認(rèn)真閱讀《課程設(shè)計指導(dǎo)書》，明確題目及具體要求；3. 認(rèn)真查閱題目涉及內(nèi)容的相關(guān)文獻(xiàn)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)；4. 大膽創(chuàng)新，確定合理、可行的總體設(shè)計方案；5. 機(jī)械部分和驅(qū)動部分設(shè)計思路清晰，計算結(jié)果正確，選型合理；6. 微機(jī)控制系統(tǒng)方案可行，硬件選擇合理，軟件框圖正確；7. 手工或電腦繪制機(jī)械系統(tǒng)裝配圖一張（A1），控制系統(tǒng)電氣原理一張（A1），圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)，布圖合理，內(nèi)容完整表達(dá)清晰； 8. 課程設(shè)計說明書一份（不少于8000字），包括：目錄，題目及要求，總體方案的確定，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計，控制系統(tǒng)設(shè)計，參考文獻(xiàn)等。滾珠絲杠及導(dǎo)軌使用壽命：T=15000h，中等沖擊工作臺的有效行程為 快速進(jìn)給速度 和工作載荷第二節(jié) 課程設(shè)計的內(nèi)容 (1).數(shù)控裝置設(shè)計參數(shù)的確定； (2).方案的分析，比較，論證。要求視圖基本完整，符合標(biāo)準(zhǔn)。2. 伺服系統(tǒng)的選擇 ，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。MCS51單片機(jī)的主要特點(diǎn)是集成度高，可靠性好，功能強(qiáng)，速度快，性價比高。4. X—Y工作臺的傳動方式為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。系統(tǒng)總體框圖如下:計算機(jī)光電隔離功率放大步進(jìn)電機(jī)X向工作臺光電隔離功率放大步進(jìn)電機(jī)Y向工作臺第五章 機(jī)械部分設(shè)計機(jī)械部分設(shè)計內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動部件慣性的計算，選擇步進(jìn)電機(jī)，傳動及導(dǎo)向元件的設(shè)計、計算與選擇，繪制機(jī)械部分裝配圖等。根據(jù)計算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌：因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取根據(jù)計算額定靜載荷初選導(dǎo)軌:選擇漢機(jī)江機(jī)床廠HJGD系列滾動直線導(dǎo)軌,其型號為:HJGD25基本參數(shù)如下:額定載荷/N靜態(tài)力矩/N*M滑座重量導(dǎo)軌重量導(dǎo)軌長度動載荷靜載荷L(mm)1750026000198198288760滑座個數(shù)單向行程長度每分鐘往復(fù)次數(shù)M44導(dǎo)軌的額定動載荷N依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導(dǎo)軌的基本動額定載荷 (kN)驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命Ln：額定行程長度壽命: 導(dǎo)軌的額定工作時間壽命: 導(dǎo)軌的工作壽命足夠.第四節(jié) 滾珠絲杠計算、選擇初選絲杠材質(zhì)：CrWMn鋼，HRC58~60，導(dǎo)程：l0=5mm（1） 強(qiáng)度計算絲杠軸向力：(N)其中：K=，滾動導(dǎo)軌摩擦系數(shù)f=~0005；在車床車削外圓時：Fx=(~)Fz，F(xiàn)y=(~)Fz，可取Fx=，F(xiàn)y=。（3） 穩(wěn)定性驗(yàn)算絲杠兩端采用止推軸承時不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。取小齒輪齒數(shù) 則大齒輪齒數(shù)因傳遞的扭距較小,取模數(shù)m=1mm則:分度圓直徑: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: 齒寬: 取 中心距: 分度圓壓力角: 大小齒輪均采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪小齒輪采用兩片薄齒輪錯齒排列以消除間隙.雙片齒輪錯齒消隙結(jié)構(gòu)圖如下:2薄齒輪, 3—彈簧, 8—凸耳, 5—調(diào)節(jié)螺釘, 7—螺母雙片齒輪錯齒消隙結(jié)構(gòu)圖第六節(jié) 步進(jìn)電機(jī)慣性負(fù)載的計算根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，有：（1）等效轉(zhuǎn)動慣量的計算折算到步進(jìn)電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量為：式中：為折算到電機(jī)軸上的慣性負(fù)載；為步進(jìn)電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動慣量；為齒輪１的轉(zhuǎn)動慣量；為齒輪２的轉(zhuǎn)動慣量；為