【正文】 ..................5 本次課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練對(duì)象及內(nèi)容 5 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求 6 第二章 機(jī)電伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖形繪制 8 步進(jìn)電機(jī)的選擇和齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算 8 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 8 傳動(dòng)比計(jì)算和步進(jìn)電機(jī)的選擇 6 13 X向齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 Z向齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 26 26 鍵 27 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)的選擇計(jì) 27 28 第三章 機(jī)電伺服系統(tǒng)微控制器電器線路及程序設(shè)計(jì) .............29 ....................................................30 PLC控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)電器接線圖設(shè)計(jì)...........................31................................33 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試........................................37 課程設(shè)計(jì)心得...........................................43 參考文獻(xiàn)...............................................44 附錄1 自制數(shù)控工作平臺(tái)設(shè)計(jì)題目及參數(shù)..................45第一章 概 述機(jī)械電子工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)，是對(duì)前階段機(jī)電課程教學(xué)的一次設(shè)計(jì)性的訓(xùn)練過(guò)程，其后三周的綜合訓(xùn)練則是將課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行物化的過(guò)程。PLC在工業(yè)控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，是無(wú)法取代的。主要參考文獻(xiàn)1．單片機(jī)（或PLC、插卡）編程控制方面的參考書；2．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面的參考書；3．AutoCAD繪圖方面的參考書。)：900104 空啟動(dòng)時(shí)間Δt (ms)：70 主切削力Fz(N)：1300 吃刀抗力Fy(N)：1000 走刀抗力Fx(N)：600 X向拖板質(zhì)量(N)：100 Z向拖板質(zhì)量(N)：3 00 設(shè)計(jì)要求： 選擇電機(jī)型號(hào)、制作接口電路、編制程序，使其能進(jìn)行兩方向伺服驅(qū)動(dòng)加工出所需要的零件設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量（兩周）：（1）根據(jù)給定任務(wù)參數(shù)選擇傳動(dòng)比、步進(jìn)電機(jī)型號(hào)，設(shè)計(jì)并繪制伺服傳動(dòng)系統(tǒng)AutoCAD傳動(dòng)圖一張；（2）繪圖工具繪制微控制器接線圖一張；（3）編制插補(bǔ)程序。JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)題目: 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控順圓弧插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練題目: 連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)第三象限順圓弧插補(bǔ)加工學(xué)院名稱： 江蘇理工學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級(jí)： 09機(jī)電1班W 姓 名： 姚露娟 指導(dǎo)教師姓名： 楊龍興 2013年01月課程設(shè)計(jì)與綜合訓(xùn)練任務(wù)書合訓(xùn)練題目課程設(shè)計(jì)綜設(shè)計(jì)題目：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控直線插補(bǔ)S7300PLC程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練題目：連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)第一象限直線插補(bǔ)加工主要設(shè)計(jì)參數(shù)及要求主要設(shè)計(jì)參數(shù)： 走刀長(zhǎng)度(mm)：40 X絲杠導(dǎo)程(mm)：3 Z絲杠導(dǎo)程(mm)：5 脈沖當(dāng)量δp (um)：5 步距角α（186。）： 最大進(jìn)給速度Vmax (r/min)：30 等效慣量(Jm+Je) (N/m178。綜合訓(xùn)練內(nèi)容及工作量（三周）：（1）利用設(shè)備及元?dú)饧谱魑⒖刂破骷捌浣涌诳刂齐娐?；?）調(diào)試所編制插補(bǔ)程序；（3）加工出任務(wù)書中要求的零件一只；（4）課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練說(shuō)明書1份：6000～8000字。課程設(shè)計(jì)題目:步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控直線 插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練題目:連接電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)加工摘要：PLC具有通用性強(qiáng)，使用方便，適應(yīng)性廣，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)即使根據(jù)自制的車數(shù)控平臺(tái)，運(yùn)用PLC的特點(diǎn)發(fā)出脈沖，從而控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，初步掌握伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，往常數(shù)控車加工平臺(tái)伺服系統(tǒng)零件的加工。整個(gè)過(guò)程應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的綜合應(yīng)用目的。 本次課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練對(duì)象及內(nèi)容本次設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)自制的車數(shù)控平臺(tái)，進(jìn)行伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及圖形繪制、微控制器（單片機(jī)、可編程序控制器PLC、微機(jī)插卡）的接口電路設(shè)計(jì)、控制程序的編寫、切削加工調(diào)試，初步掌握伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（可采用開環(huán)或閉環(huán)），完成數(shù)控車加工平臺(tái)伺服系統(tǒng)零件的加工。 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及要求 課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練任務(wù)書及其格式見(jiàn)附錄，其主要內(nèi)容有：設(shè)計(jì)訓(xùn)練題：分別給出課程設(shè)計(jì)和綜合訓(xùn)練的題目，如課程設(shè)計(jì)的題目為“步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)控直線插補(bǔ)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)”，綜合訓(xùn)練的題目為“連接自制電路和機(jī)床進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)第一象限直線插補(bǔ)加工”。設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量：如課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求“根據(jù)給定的任務(wù)參數(shù)，計(jì)算齒輪箱傳動(dòng)比，選擇驅(qū)動(dòng)中使用的步進(jìn)電機(jī)，使用AUTOCAD繪制數(shù)控系統(tǒng)傳動(dòng)圖形；繪制微控制器接線圖。”設(shè)計(jì)具體任務(wù)書由指導(dǎo)老師下達(dá)， 要求每個(gè)學(xué)生完成的內(nèi)容：(1)根據(jù)給定的脈沖當(dāng)量選擇傳動(dòng)比、電機(jī)后，設(shè)計(jì)并繪制伺服傳動(dòng)系統(tǒng)AutoCAD傳動(dòng)圖一張；（2）繪制微控制器電器接線圖一張；（3）利用自制數(shù)控加工平臺(tái)，編程插補(bǔ)加工出零件一個(gè)；（4）課程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練說(shuō)明書1份：6000～8000字?？傮w設(shè)計(jì)是否合理將對(duì)后面幾步的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響，也將影響機(jī)器的尺寸大小、性能、功能和設(shè)計(jì)質(zhì)量。當(dāng)伺服系統(tǒng)的負(fù)載不大、精度要求不高時(shí)，可采用開環(huán)控制。 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，典型的開環(huán)控制位置伺服系統(tǒng)是簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床（本實(shí)驗(yàn)室自制數(shù)控平臺(tái)）及XY數(shù)控工作臺(tái)等，其結(jié)構(gòu)原理如圖21所示。 圖21 開環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖執(zhí)行元件的選擇 選擇執(zhí)行元件時(shí)應(yīng)綜合考慮負(fù)載能力、調(diào)速范圍、運(yùn)行精度、可控性、可靠性及體積、成本等多方面要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是執(zhí)行元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)以輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩為主，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則多為直線運(yùn)動(dòng)。前者可獲得較大的傳動(dòng)比和較高的傳動(dòng)效率，所能傳遞的力也較大，但高精度的齒輪齒條制造困難，且為消除傳動(dòng)間隙而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，后者因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易而廣泛使用。執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)是伺服系統(tǒng)中的被控對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作的機(jī)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)具體操作對(duì)象及其特點(diǎn)來(lái)選擇和設(shè)計(jì)。控制系統(tǒng)方案的選擇控制系統(tǒng)方案的選擇包括微控制器、步進(jìn)電機(jī)控制方式、驅(qū)動(dòng)電路等的選擇。步進(jìn)電機(jī)控制方式有硬件環(huán)行分配器控制和軟件環(huán)行分配器控制之分，對(duì)多相電機(jī)還有X相單X拍、X相2X拍、X相雙X拍和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等控制方式，如三相步進(jìn)電機(jī)有3相單3拍、3相6拍、3相雙3拍和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等控制方式，對(duì)于控制電路有單一電壓控制、高低壓控制、恒流斬波控制、細(xì)分控制等電路。執(zhí)行元件選用功率步進(jìn)電機(jī)，但步進(jìn)電機(jī)的功率需要通過(guò)計(jì)算后選定電機(jī)的型號(hào)（其網(wǎng)址是：：//）；傳動(dòng)方案選擇帶有降速齒輪箱的絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，但在已知絲杠導(dǎo)程和步進(jìn)電機(jī)步距角的情況下，必須計(jì)算降速齒輪箱傳動(dòng)比、查詢絲杠的型號(hào)，以滿足脈沖當(dāng)量的要求；執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用拖板導(dǎo)軌；控制系統(tǒng)中微控制器采用單片機(jī)、PLC、微機(jī)插卡、微機(jī)并行口、串行口和下位機(jī)通訊控制等方式均可，步進(jìn)電機(jī)控制方式采用帶有硬件環(huán)行分配器的驅(qū)動(dòng)器，在共地的情況下，給該驅(qū)動(dòng)器提供一路進(jìn)給脈沖、另一路高（低）電平方向控制電位即可。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接受外部的信號(hào)時(shí)方向信號(hào)（DIR）和脈沖信號(hào)（CP）。其原理如圖25脈沖信號(hào)方向信