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机电一体化系统设计基础
课程设计报告
专 业： 机械电子工程 班 级： 机电0811 学 号： 2008716022 姓 名： 陈智建 指导教师： 刘云 、柯江岩
2012 年 1 月 13 日
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目录
第一节 绪论 .......................................... 3
1.1课程设计目的意义 ..................................................... 3
1.2课程设计任务描述 ..................................................... 3 1.3数控铣床的性能指标设计要求 ........................................... 3
第二节 总体方案设计 .................................. 4
2.1主轴驱动系统设计方案 ................................................. 4
2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 ............................................. 4 2.3电气系统设计方案 ..................................................... 4
第三节 传动系统设计 .................................. 5
3.1主轴传动系统的设计 ................................................... 5
3.1.1主轴电机选择 ................................................... 5 3.1.2变频器的选择 ................................................... 5 3.1.3主轴传动系统设计 ............................................... 5 3.2伺服驱动系统设计 ..................................................... 6
3.2.1伺服传动机构设计 ............................................... 6 3.2.2伺服电机选择 ................................................... 6 3.2.3 滚珠丝杠的选择 ................................................. 6 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 ............................................. 8 3.3设计验算校核 ......................................................... 8
3.3.1惯量匹配验算 ................................................... 8 3.3.2伺服电机负载能力校验 ........................................... 9 3.3.3系统的刚度计算 ................................................. 9 3.3.4固有频率计算 .................................................. 10 3.3.5死区误差计算 .................................................. 11 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 ................................ 11
第四节 电气系统设计 ................................. 12 第五节 总结 ......................................... 15 参考文献 ............................................ 15
附：6张系统框图和元器件图
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第一节 绪论
1.1课程设计目的意义
机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。
1.2课程设计任务描述
本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。
1.3数控铣床的性能指标设计要求
（1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw
（3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min
（4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。
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