2025年机电传动单向数控平台设计.doc

机械工程及自動化专业

机械電子方向专业課程设计阐明書

设计題目：机電传動單向数控平台设计

设计者：Afan

班级：

學号：

指导教師：

中国矿业大學

机電工程學院

年11月

目录

1.设计任务 1

1.1设计任务简介及意义 1

1.2设计任务明细 2

2.总体方案设计 3

2.1设计的基本根据 3

2.2可行性方案的比较 3

2.3总体方案确实定 4

3.机械传動系统设计 5

3.1机械传動装置的构成及原理 5

3.2重要部件的构造设计计算 5

4.電气控制系统设计 14

4.1控制系统的基本构成 14

4.2電气元件的选型计算 15

4.3電气控制電路的设计 17

4.4控制程序的设计及阐明 18

5.总結 25

参照文献 26

1.设计任务

1.1设计任务简介及意义

（1）任务简介

设计内容為机電控制系统（經典机電产品）设计，其重要内容包括：①机械传動构造设计；②電气测控系统。设计内容必须包括一种模拟量控制。

課程设计題目：机電传動單向数控平台设计

①電机驱動方式：步進電机、直流伺服電机、交流伺服電机；

②机械传動方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传動等；

③電气控制方式：單片微机控制、PLC控制；

④功能控制规定：速度控制、位置控制；

⑤重要设计参数：

單向工作行程——1800、1500、1200mm；

移動负载质量——100、50kg；

负载移動阻力——100、50N；

移動速度控制——3、6m/min；

（2）課程设计意义

本次专业課程设计是培养我們综合运用所學知识和技能、提高分析和处理实际問題能力的一种重要环节，专业課程设计是建立在专业基础課和专业方向課的基础上的，是根据所學課程進行的工程基本训练，課程设计的意义在于：

①培养我們综合运用所學的基础理论和专业知识，独立進行机電控制系统(产品)的初步设计工作的能力，并結合设计或试验研究課題深入巩固和扩大知识领域。

②培养我們搜集、阅讀和综合分析参照资料，运用多种原则和工具書籍以及编写技术文献的能力，提高计算、绘图等基本技能。

③培养我們掌握机電产品设计的一般程序和措施，進行工程師基本素质的训练。

④树立對的的设计思想及严厉认真的工作作風。

设计任务明细

①方案设计：根据課程设计任务的规定，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的重要功能，确定实現系统重要功能的原理方案，并對多种方案進行分析和评价，進行方案选优。

②总体设计：针對详细的原理方案，通過對動力和总体参数的选择和计算，進行总体设计，最终給出机械系统的控制原理图或重要部件图（A2一张）。

③根据控制功能规定，完毕電气控制设计，給处電气控制電路原理图（A2图一张）。

④課程设计的成果最终集中表目前課程设计阐明書和所绘制的设计图紙上，每個學生应独立完毕課程设计阐明書一份，字数為3000字以上，设计图紙不少于两张。

⑤用计算机绘图或手工绘图，打印阐明書。

设计选題分组進行，每位同學应采用不一样的方案（或参数）独立完毕；

2.总体方案设计

2.1设计的基本根据

机電传動單向数控平台是机電一体化的經典产品，是集机床、计算机、電動机及拖動控制、检测等技术為一体的自動化设备。其基本构成包括机械传動装置和電气控制系统，本次设计重要就是围绕這两個方面進行的。

2.2可行性方案的比较

（1）電机驱動方式的选择。

伺服電机与步進電机在控制系统应用中均使用广泛，两者在驱動控制方式上也相似，均為脉冲与方向信号来控制，步進電机的控制方式為開环控制，伺服驱動系统為闭环控制，控制精度更高，但系统构造也较步進電机复杂。步進電机完全可以满足本次设计所规定的控制精度以及响应速度，故选择步進電机较為合适。

步進電机具有如下特點：①工作状态不易受多种原因的影响，只要在它們的大小未引起步進電机产生“丢步”現象之前，就不影响其正常工作；②转動一转後，累积误差变為零，不會長期累积；③控制性能好，在启動、停止、反转時不易丢步。

（2）机械传動方式的选择

有多种机械传動方式可供选择，包括滚珠丝杆、同步皮带、链传動等。每种方式各有其优缺陷。由于本次设计规定每人参数不一样样，故选择同步皮带传動。

同步皮带传動原理如下图所示，其有如下長处：传動比精确，传動效率高（可达0.98）、能吸振、噪音低、传動平稳、能高速传動、维护保养以便。同步带构造及类型如下图所示。

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（3）電气控制方式的选择

電气控制方式可选择單片微机控制或PLC控制。

單片机体积小，价格低，但编程复杂，程序设计繁琐