课程设计-机电传动单向数控平台设计.doc

中国矿业大学 机械电子方向课程设计 题目：机电传动单向数控平台设计 学 院： 机电工程学院 班 级： 学生姓名： 学 号: 指导教师： 完成时间： 目 录 第一章、前言 1 第二章、课程设计具体任务 1 2.1设计任务介绍及意义 1 2.2 设计任务明细 2 2.3 设计的基本要求 2 第三章、总体方案设计 2 3.1 设计基本依据 2 3.2 总体方案确定 3 第四章、机械部分设计 4 4.1 导轨的选择 4 4.2 导轨设计程序及内容 4 4.3 机械传动系统设计与核算 6 4.4 联轴器和电机选型 12 第五章、电气控制系统设计 15 5.1 电气控制系统设计的基本原则 15 5.2 步进电机简介 15 5.3 单片机的选择 15 5.4 放大电路高耐压、大电流复合晶体管IC—ULN2003 简介 16 5.5 人机接口设计 18 第六章、设计总结 21 参考文献 22  第一章、前言 　　　现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 　　　数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠或螺旋丝杠，丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 第二章、课程设计具体任务 2.1设计任务介绍及意义 （1）课程设计题目 机电传动单向数据平台设计 （2）主要内容包括 ①机械传动结构设计 ②电气测控系统 （3）课程设计意义 ①培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。 ②培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。 ③培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。 ④树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。 2.2 设计任务明细 （1）电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机； （2）机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动； （3）电气控制方式：单片微机控制、PLC 控制； （4）功能控制要求：速度控制、位置控制； （5）主要设计参数：单向工作行程——1800、1500、1200 mm； 移动负载质量——100、50 kg； 负载移动阻力——50、100 N；（估算值） 移动速度控制——3、6 m/min； 速度控制精度±0.5%或实现行程（位置）控制，控制精度±0.01mm、 ±0.1mm。 2.3 设计的基本要求 （1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。 （2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A1一张）。 （3）电气原理图：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制电路原理图（A2一张）。 （4）成果展示：课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘制的设计图纸上，完成课程设计说明书一份，字数为3000 字以上，设计图纸不少于两张。 （5）绘图及说明书：用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。 第三章、总体方案设计 3.1 设计基本依据 （1）步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或位移的控制电机。它的直线位移量或角位移量与电