【正文】 1 第一章、前言 現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工 程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋 很多領(lǐng)域。模塊化的 XY數(shù)控工作臺，通常由導軌座、移動滑塊、工作、絲杠螺母副，以及伺服電動機等部件構(gòu)成。導軌副、絲杠螺母副和伺服電動機等均已標準化，由專門廠家生產(chǎn)，設計時只需根據(jù)工作載荷選取即可。 第二章、 課程設計具體任務 （ 1）課程設計題目 機電傳動單向數(shù)據(jù)平臺設計 （ 2）主要內(nèi)容包括 ①機械傳動結(jié)構(gòu)設計 ②電氣測控系統(tǒng) （ 3）課程設計意義 ①培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論和專業(yè)知識，獨立進行機電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品 )的初步設計工作，并結(jié)合設計或試驗研究課題進一步鞏固和擴大知識領(lǐng)域。 ③培養(yǎng)學生掌握機電產(chǎn)品設計的一般程序和方法，進行工程師基本素質(zhì)的訓練。 設計任務明細 （ 1）電機驅(qū)動方式：步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機； （ 2）機械傳動方式：螺旋絲桿、滾珠絲桿、同步皮帶、鏈傳動； （ 3）電氣控制方式：單片微機控制、 PLC 控制； （ 4）功能控制要求：速度控制、位置控制； （ 5）主要設計參數(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 —— 50、 100 N；（估算值） 移動速度控制 —— 6 m/min； 速度控制精度177。 、 177。 設計的基本要求 （ 1）方案設計：根據(jù)課程設計任務的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎上，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)。 （ 3）電氣原理圖：根據(jù)控制 功能要求，完成電氣控制設計，給處電氣控制電路原理圖（ A2一張）。 （ 5）繪圖及說明書：用計算機繪圖或手工繪圖，打印說明書。它的直線位移量或角位移量與電脈沖數(shù)成正比，所以電機的線速度或轉(zhuǎn)速也與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻 率的高低就可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，并能快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)，同時電機的運動方向取決于控制繞組的通電順序?；旌鲜讲竭M電動機步距角小，啟動和運行頻率較高，消耗功率小。它以滾珠的滾動代替絲桿螺母副中的滑動，摩擦力小，具有良好的性能。而滾珠則沿滾道滾動，并經(jīng)回珠管道作周而復始的循環(huán)運動。特點：①摩擦阻力小，傳動效率高（一般在 90%以上）；②運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，啟動時不顫動，低速時不爬行； ③ 螺母和螺桿經(jīng)調(diào)整預緊，可以得到很高的定位精度（ 5 μ m / 300mm）重復定位精度，并可以提高軸向剛度；④工作壽命長，不易發(fā)生故障。 （ 3） 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 /計時器 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)域的廣泛應用。而可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 ； 選用矩 形導軌，工作臺滑動摩擦系數(shù) μ =； 絲杠兩端為固定支撐（ EF），每個支座安裝圓錐滾子軸承， 安裝時進行預拉伸。所以，導軌要滿足以下基本要求：結(jié)構(gòu)簡單 ,有良好的導向精度、精度保持性、低速運動平穩(wěn)性和工藝性好。數(shù)控機床的導軌比普通機床的導軌要求要高 :高速進給時不發(fā)生振動，低速進給時不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，靈敏度高，耐磨性好，可在長期重載下連續(xù)工作，精度保持性好等。 （ 2）選擇導軌的截面形狀，以保證導向精度（如表 1中圖示）。 （ 4）選擇導軌的補償及調(diào)整裝置，經(jīng)長期使用后，通過調(diào)整能保持需要的導向精度。 （ 6）制訂保證導軌所必須的技術(shù)條件 ，如選擇適當?shù)牟牧希约盁崽幚?、精加工和測量方法等。 2W W 177。m a x m a x1142 46 21 8022tF F F? ? ? ? ? 因為 0F 1/3 0F =1779N 由軸承負載計算公式校核 nKCFK? ? ? 進給方向是可變的，負載可能是? ?tmFF? 也可能是 ? ?tmFF? ，取 其平均 值 4246N，因為初選7602020TVP型軸承的額定動負載小于 20960N,所以改用7603020TVP型軸承，參數(shù)如下： 02 0 , 5 2 ,1 5 , 1 3 ,7 .1 4 4 , 2 4 5 0 0 ,2900wad m m D m mB m m ZD m m C NFN?????預 緊 力 5336 符合要求 20960 滿足壽命要求 機電傳動單向數(shù)控平臺設計 10 13 定位精度校核 （ 1）絲杠在拉壓載荷下最大彈性位移maxsσ （ 2）絲杠與螺母間的接觸變形 cб μm μm 6m a x62 1 11042 . 1 104 0 . 0 2 7 2 2 . 1 1 040 . 0 0 4 3sFlAEFF?????? ? ? ??б 快移時 s m ax1 8 0 = 7F ?? ， 強力銑削時 s m a x2 1 8 0 = 7F ?? ， 精密銑削時 m a x6 8 0 , 2 .9 2sFN ??? c cFK?б 查表 32 6 3FFZD ??滾珠絲杠的接觸剛度： 1150cK ? 所以得 快移時 1801150ccFK??σ 強力銑削時 21801150c cFK??σ 精密銑削時 6801150c cFK??σ 機電傳動單向數(shù)控平臺設計 11 （ 3）軸承的接觸變形 bб （ 4）絲杠系統(tǒng)的總位移 б （ 5）定位精度 μm 1125 3302 3 .6 s inBwZ D F??? ??K α 125 3132 3 .6 1 3 s i n 6 0 0 .0 0 7 1 4 42900??????? 282 mN? μ 快移時 180282b bFK??б 強力銑削時 2180282bbFK??б 精密銑削時 680282bbFK??б maxb c s??б =б б б 快移時 0 64+0 16+ 7б = . . 強力銑削時 7 73+ 0+ 7б =. 精密銑削時 1+ 9+ 2. 92б = maxsσ 發(fā)生在螺母處于絲杠種部處， cб 和 bб 與螺母位置無關(guān)，所以以上求得的位移均為650б mm,查表 ，取絲杠的精度為 1級，任意 300mm的行程公差為 6μm 。 %的要求