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机电一体化课程设计
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学号：
： 邹垒
指导教师：甘彬老师 成绩：
日期：2015.07.12
重庆理工大学
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目录
重庆理工大学专业课程设计任务书 .......................................................................... 错误!未定义书签。 一、总体方案的确定 ..........................................................................................................................................3
1、机械传动部件的选择 .........................................................................................................................3 2、控制系统的设计 ...................................................................................................................................4 二、机械传动部件的计算与选型...................................................................................................................4
1、导轨上移动部件的重量估算............................................................................................................4 2、直线滚动导轨副的计算与选型 .......................................................................................................5 3、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 .......................................................................................................6 4、步进电机的选用... ...................................................................................................10 5、步进电动机的计算和选型 ............................................................................................................ .10 6、增量式旋转编码器的选用 ........................................................................................................... . 16
7、联轴器的选型及校核..........................................................................................................16 8、轴承的选用及校核.............................................................................................................17 9、各传动部件的预紧...........................................................................................................20 三、驱动器、单片机及电源..................................................................................................21 1 、驱动器的选择..................................................................................................................21 2、单片机........................................................................................................................ 24 3、82C55和74LS373
4、驱动器电源及单片机电源选择.................................................................................24 四、单片机VC源程序............................................................................................................25 五、参考文献.................................................................................................................................29
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重庆理工大学专业课程设计任务书
一、教学目的
通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：
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。 二、课程设计题目：机电传动单向数控平台设计
（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、链传动等； （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2100mm，移动负载质量175kg，负载移动阻力150N，空载最快移动速度 6000mm/min，进给最快移动速度1200mm/min。速度控制精度±0.5%，或实现行程（位置）控制，控制精度0.01mm。 三、课程设计的基本要求：
（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，绘制工作台进给传动机构装配图一张 （A2一张）；
（3）根据控制功能要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图（A2图一张）； （4）根据电气控制原理图编写相关的控制程序；
（5）每个学生应独立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；
（6）用计算机绘图或手工绘图，打印说明书；
（7）设计选题分组进行，每位同学采用不同方案（或参数）独立完成；
四．推荐参考资料
1． 机械原理与机械设计； 2． 微机原理与接口技术； 3． 测试技术；
4． 机电传动控制； 5． PLC控制技术；
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6． 机电一体化系统设计； 7． 机电控制及自动化；
8． 机械设计手册； 机电一体化技术手册 一、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择 （1）导轨副的选用 要设计的工作台是用来配套轻型的数控机床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(0.005mm/p)，定位精度高（±0.01mm），因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 （2）丝杠螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 选直线滚动导轨副 选滚动丝杠螺母副 （3）伺服电动机的选用 任务书规定的空载最快移动速度6000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。 伺服电机选步进电机 .
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（5）检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给检测装置的选精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电用：增量式旋转网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码编码器 器，用以检测电动机的转角与转速。 2、控制系统的设计 （1）设计的工作台准备用在数控机床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线连续控制型 插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。 （2）对于步进电动机的半闭环控制，选用单片机，应该能够满足任务书给定的相关指标。 单片机 步进电机驱动电源 （3）选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。 系统总体框图 二、机械传动部件的计算与选型 1、导轨上移动部件的重量估算 按照导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工作平台、滑块等，估计重量约为 G=500N .
单向滑台设计说明书
