机电传动单向数控平台设计策画
机电一体化课程设计 X-Y数控工作台机电系统设计
《机电一体化》课程设计X-Y数控工作台机电系统设计院系：专业：班级：姓名：学号：指导教师：目录目录 (1)前言 (2)第一章课程设计的目的 (3)第二章课程设计内容 (4)第三章数控系统总体方案确定 (4)第四章机械部分设计 (6)第五章系统控制软件设计 (14)第六章结束语 (18)参考文献 (18)前言课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。
通过课程设计可以初步树立正确的设计思想，了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际能力，并在教师的指导下，系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。
一种经济型数控机床的控制系统，包括机床伺服系统和对该伺服系统进行控制的ＰＬＣ；其特征在于，还包括通过通信接口与ＰＬＣ通信的触摸屏，所述触摸屏包括：数据输入模块，用于输入、修改被控参数的参数值和操作指令，读取触摸屏的操作界面；数据存储模块，用于存储输入、输出数据；数据处理计算模块，用于对输入、输出参数数据进行处理、计算；包括输入信号的编码运算；输出信号的解码运算；数据存储单元，用于存储移位单元传递来的数据；数据检测单元，用于实时检测坐标轴的当前运动状态参数值，包括距离、速度值，以及控制方式参数值；数据比较单元，用于将检测单元检测到的坐标轴当前运动状态参数值、控制方式参数值与触摸屏存储模块的设定值进行比较；X-Y数控工作台机电系统设计采用步进电机作为驱动装置。
步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。
其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。
由于旋转磁场对放入其中的通电导体既转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。
本题目是步进电机，微型计算机，插补原理，汇编语言的综合应用，本题目设计得到了老师的帮助和支持，最后在此表示感谢。
机电一体化系统设计课程设计--X-Y数控工作台机电系统设计
课程设计题目： X-Y数控工作台机电系统设计专业：姓名：学号：指导教师：完成时间： 2014-12-18机电一体化系统设计课程设计任务书1．总体方案1.1导轨副的选用1.2 丝杆螺母副的选用1.3 减速装置的选用1.4 伺服电动机的选用1.5 检测装置的选用2．工作台铣削力的计算3.直线滚动导轨副的计算与选型3.1滑块承受工作载荷Fmax的计算与型号选择3.2距离额定寿命L的计算4．滚珠丝杆螺母副的计算与选型4.1最大工作载荷Fm的计算的计算4.2最大动载荷FQ4.3初选丝杆型号4.4丝杆传动效率η的计算4.5丝杆刚度的验算4.6丝杆压杆稳定性的校核5.步进电机减速箱的选用6.步进电机的计算与选型6.1步进电机转轴上加载的总转动惯量Jeq6.2步进电机转动轴上总的等效负载转矩Teq6.3步进电机最大静转矩的选择6.4步进电机性能校核7.反馈检测装置的选用8.步进电机驱动器的选用9.设计总结参考文献[1]张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社[2]尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社目录设计任务................................... 错误!未定义书签。
一. 总体方案的确定 (2)1. 机械传动部件的选择 (2)1.1 导轨副的选用 (2)1.2 丝杠螺母副的选用 (2)1.3 减速装置的选用 (2)1.4 伺服电动机的选用 (2)1.5 检测装置的选用 (2)二. 控制系统的设计 (3)三. 绘制总体方案图 (3)四. 机械传动部件的计算与选型 (3)1. 导轨上移动部件的重量估算 (3)2. 铣削力的计算 (3)3. 直线滚动导轨副的计算与选型 (4)(1). 滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选取 (4)(2). 距离额定寿命的计算 (4)4. 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (4)(1). 最大工作载荷F m的计算 (4)(2). 最大动载荷F Q的计算 (5)(3). 初选型号 (5)(4). 传动效率η的计算 (5)(5). 刚度的验算 (5)5. 步进电动机减速箱的选用 (7)6. 步进电机的计算与选型 (7)7. 增量式旋转编码器的选用 (11)五. 工作台控制系统的设计 (12)六. 步进电机驱动电源的使用 (12)七. 设计总结 (13)目录 计算过程 结果设计任务题目：X-Y 数控工作台机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台，主要参数如下：1）立铣刀最大直径d=20mm ； 2）立铣刀齿数Z=3； 3）最大铣削宽度mm a e 20=； 4）最大背吃刀量mm a p 10=； 5）加工材料为碳钢； 6）X 、Y 方向的脉冲当量mmy x 005.0==δδ/脉冲；7）X 、Y 方向的定位精度均为mm 01.0±； 8）工作台导轨长度为1260mm ；9）工作台空载最快移动速度min /3000mm v v y x ==； 10）工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v f y f x ==； 11）丝杠的有效行程为330mm ；12）工作台尺寸200mmX200mm 加工范围230mmX230mm 。
(完整版)XY数控工作台设计说明书.docx
一、总体方案设计1.1设计任务题目： X— Y 数控工作台的机电系统设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X—Y 数控工作台，主要参数如下：1）工作台面尺寸C×B× H＝【 200+（班级序号）× 5】 mm×【 200+（班级序号）× 5】mm×【 15+（班级序号）】mm；2）底座外形尺寸C1×B1× H1＝【 680+（班级序号）× 5】mm×【 680+（班级序号）×5】mm×【 230+（班级序号）× 5】 mm；3）工作台加工范围X=【 300+（班级序号）× 5】mm，Y=【300+（班级序号）× 5】mm；4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm/脉冲； X、 Y 方向的定位精度均为± 0.01mm；5）夹具与工件质量M=【15+（班级序号）】kg；6）工作台空载最快移动速度为3m/min；工作台进给最快移动速度为0.5m/min 。
7）立铣刀的最大直径d=20mm；8）立铣刀齿数Z=3；9）最大铣削宽度a e20mm ；10）最大被吃刀量a p10mm 。
1.2总体方案确定（1）机械传动部件的选择① 导轨副的选择② 丝杠螺母副的选择③ 减速装置的选择④ 伺服电动机的选择（2）控制系统的设计① 伺服电机启动、停止、调速、正反转的控制② PLC 控制电机的梯形图编程XY数控工作台结构Y 方向传动机构微机工作台电型步进电接动机减速器机驱滚珠丝杠口动电人机接口路减步进电速滚器珠动机X 方向传动机构丝杠系统总体方案结构框图1.3设计的基本要求（1）按照机械系统设计的步骤进行相关计算，完成手写设计说明书。
（2）计算结果作为装配图的尺寸和零部件选型的依据，通过 AutoCAD软件绘制 XY数控工作台的总装配图，并绘制 AO图纸。
机电工程学院机械电子方向课程设计：机电传动单向数控平台设计
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：机自07-2班学生姓名：。
学号: 03071004指导教师：XXCV目录第一章前言 (3)第二章课程设计的目的、内容、要求及具体任务 (3)第一节课程设计的目的 (3)第二节课程设计的内容 (4)第三节课程设计的要求 (4)第四节课程设计的具体任务 (4)第三章总体方案设计 (5)第四章机械部分设计 (6)第一节滑动导轨的简单选择 (6)第二节螺旋丝杠的计算 (6)第三节交流伺服电机的选择 (14)第五章电气控制系统设计 (15)第一节电气控制系统设计的基本原则和设计步骤 (15)第二节PLC控制系统具体设计 (16)第三节PLC程序：语句表和梯形图 (21)第六章结束语 (30)参考文献 (30)应该改动为：3.1.。
3.2.。
等等不用第几章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。
数控X-Y工作台设计精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版机电一体化课程设计说明书题目：X-Y数控工作台机电系统设计班级：11级机械2班姓名：xxq学号指导老师：日期：2014年6月30日X-Y 数控工作台机电系统设计任务书题目：X-Y 数控工作台机电系统设计设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求：1、每6人一组数据，要求独立完成。
2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1）3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数：1. 立铣刀最大直径的d=12mm ；2. 立铣刀齿数Z=2;3. 最大铣削宽度e a =10mm;4. 最大背吃刀量p a =8mm;5. 加工材料为碳钢。
6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲;7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm;8. 工作台导轨长度为900mm ;9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；目录1.引言： (5)2.设计任务 (5)3.总体方案的确定 (4)3.1 机械传动部件的选择 (4)3.1.1导轨副的选用3.1.2丝杠螺母副的选用3.1.3减速装置的选用3.1.4伺服电动机的选用3.1.5检测装置的选用3.2 控制系统的设计 (4)3.3 绘制总体方案图 (7)4.机械传动部件的计算与选型 (7)4.1 导轨上移动部件的重量估算 (7)4.2 铣削力的计算 (7)4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (8)F的计算及导轨型号的选取4.3.1 块承受工作载荷m ax4.3.2 距离额定寿命L的计算4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7)4.4.1 最大工作载荷Fm的计算4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算4.4.3 初选型号4.4.4 传动效率η的计算4.4.5 刚度的验算4.4.6 压杆稳定性校核4.5 步进电动机减速箱的选用 (10)4.6 步进电动机的计算与选型 (8)4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量Jeq4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定4.6.4 步进电动机的性能校核5.增量式旋转编码器的选用 (12)6. 绘制进给传动系统示意图 (12)7．工作台控制系统的设计 (12)8．步进电动机的驱动电源选用 (14)9.致谢 (15)参考文献 (15)1.引言：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。
数控平台课程设计机电传动单向数据平台设计
目录一设计任务 (1)设计任务介绍及意义 (1)设计题目说明： (1)●机电传动单向数控平台设计 (1)设计的大体要求 (2)课程设计时刻安排及设计进程的相关环节 (2)2 整体方案设计 (3)设计大体依据 (3)整体方案确信 (6)3 机械传动系统设计及核算 (7)滚珠丝杠、轴承的选用及核算 (7)步进电机选用及核算 (13)联轴器校核 (15) (15)联轴器校核 (16)增量式旋转编码器的选用 (16)4 电气操纵系统设计 (17)环形脉冲分派器CH250 (17)功率放大器 (19)PLC高速脉冲输出操纵 (20)一设计任务设计任务介绍及意义1.1.1课程设计题目机电传动单向数据平台设计1.1.2要紧内容包括(1)机械传动结构设计(2)电气测控系统1.1.3课程设计意义：课程设计是培育学生综合运用所学知识和技术、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是成立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是依照所学课程进行的工程大体训练，通过课程设计能够达到以下目标：(1)培育学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电操纵系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
(2)培育学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各类标准和工具书籍和编写技术文件的能力，提高计算、画图等大体技术。
(3)培育学生把握机电产品设计的一样程序和方式，进行工程师大体素养的训练。
(4)树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
设计题目说明：●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)电气操纵方式：单片微机操纵、PLC操纵；(4)功能操纵要求：速度操纵、位置操纵；(5)要紧设计参数：单向工作行程——1800、1500、1200 mm；移动负载质量——100、50 kg；移动速度操纵——0-3、0-6 m/min；负载移动阻力——50、100 N；设计的大体要求课程设计的大体要求：1）方案设计：依照课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的要紧功能，确信实现系统要紧功能的原理方案，并对各类方案进行分析和评判，进行方案选优。
X-Y数控钻床工作台设计 附带设计图纸
目录一、设计任务 (1)二、总体方案确定 (2)1.机械传动部件的选择 (2)2.控制系统的设计 (2)三、机械传动部件的计算与选型 (2)1.导轨上移动部件的重量估算 (2)2.切削力的计算 (3)3.直线滚动导轨副的计算与类型 (3)4.滚珠丝杆螺母副的计算与选型 (4)5.步进电动机减速箱的选用 (9)6.步进电动机的计算与选型 (10)四、绘制进给传动机构的装配图 (15)五、控制系统的设计 (16)（1）控制系统的原理框图 (16)（2）简介 (16)（3）应用 (19)六、步进电动机驱动电源的选用 (22)一、设计任务题目：Z3040钻床工作台Y向进给系统设计任务：设计一种供Z3040钻床使用的数控钻台主要参数如下：1）钻头最大直径d=40mm;2）加工材料为灰铸铁190HBW；3）Y方向的脉冲当量δ=0.005mm/step；4）Y方向的定位精度为±0.01mm；5）工作台面尺寸为400mm×360mm；υ=2000mm/min；6）工作台空载最快移动速度maxxυ=2000mm/min；7）加工时最快进给移动速度maxx f二、总体方案确定1.机械传动部件的选择1)导轨副的选用：要设计的工作台是与Z3040钻床配套使用的，因此，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，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。
滑动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。
3)减速装置的选用：选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消间隙机构。
为此，决定采用无间隙齿轮传动减速箱。
单轴数控工作台机电系统设计
重庆理工大学机电一体化课程设计单轴数控工作台机电系统设计说明书班级：113120110学号：11312011036专业：机械设计制造及其自动化姓名：刘畅教师：张晓宇时间：2016年8月29日-2016年9月19日目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计任务 (2)三、课程时间安排…………………………………………………………………………………四、设计任务要求……………………………………………………………………………………五、设计参数…………………………………………………………………………………………六、总体方案的确定 (5)1、机械传动部件的选择..........................................................................................................2、控制系统的设计..................................................................................................................四、机械传动部件的计算与选型 (6)1、导轨上移动部件的重量估算..............................................................................................2、铣削力的计算......................................................................................................................3、直线滚动导轨副的计算与选型..........................................................................................4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型..........................................................................................5、交流伺服电动机减速机构的计算与选用………………………………………………6、交流伺服电动机的计算与选择……………………………………………………7、减速器的选择与计算………………………………………………………………8、轴承的选择与计算………………………………………………………………9、控制方式的选择………………………………………………………………………五、工作台机械装配图的绘制 (19)六、工作台控制系统的设计 (19)七、结语 (21)参考文献 (21)参考课程设计指导书并自行查阅相关资料，设计一种供立式数控铣床使用的单轴数控工作台，要求实现功能： ①启动②停止 ③急停④正向/反向的快速/慢速点动 ⑤正向/反向的快速/慢速连续运动 ⑥软硬件限位 ⑦速度及位置信息反馈五、设计参数1）立铣刀最大直径d=20mm 2)立铣刀齿数z=33)最大铣削宽度e a =15mm 4)最大背吃刀量p a =12mm 5)加工材料为碳素钢或有色金属6)XY 方向的脉冲当量x δ=y δ=0.005/脉冲 7)XY 方向的定位精度为0.01mm ±8)工作台台面尺寸230mm 230mm ⨯，加工范围为mm mm 250250⨯9)工作台空载最快移动速度min /5000max max mm V V y x ==10)工作台进给最快移动速度min /800max max mm V V y x == 11)控制器：单片机 12)控制方式：全闭环 13)驱动方式：变频器+电机六、总体方案的确定1、机械传动部件的选择 选直线滚动导轨副（1）导轨副的选用要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(脉冲/005.0mm y x ==δδ)，定位精度高（min /800max max mm V V y x ==），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。
基于plc的x-y数控工作台的梯形图
工作台的自动循环往返移动。
1、PLC的I/O分配：
（1）2、PLC接线图：
2、梯形图设计：
采用PLC控制的体形图如图。
点控制和自动控制由CJ指令实现。
自动循环控制程序中，采用传送指令，控制工作前进和后退及限位，6次循环控制采用加1指令和比较指令配合实现。
将S1、S2打开，实现自动循环控制过程如下：当S1打开时，X0动断触点闭合，程序跳到标号P0处。
按下前进按钮SB2，则X2闭合，将二进制数0传送给M0、M1、M2、M3，于是，M1动断触点闭合，Y2动断触点是闭合的，MOV指令将十进制数2自动转换成二进制数0010传送给Y3、Y2、Y1、Y0，于是Y1闭合，电动机正转，工作台前进，当碰到由前进转后退的行程开关SQ1时，X5闭合，MOV(P)将K0(0000)传送给K1Y0，则Y1断开，Y1动断触点闭合，继而MOV(P)将K4（0100）传送给K1Y0，则Y2闭合，电动机反转，工作台后退，当碰到由后退转前进的行程开关SQ2时，X6闭合，INC(P)指令使D0加1，
MOV(P)将K0(0000)传送给K1Y0，则Y2断开，Y2动断触点闭合，继而MOV(P)将K2(0010) )传送给K1Y0，则Y1闭合，电动机正转，如此循环。
当循环6次以后，CMP指令将M1接通，M1动合触点闭合，MOV指令使Y1、Y2置0，Y1、Y2闭合，使M1置1导电，使D0清0。
将S1闭合，实现电动。
X0动断触点断开，执行点动操作。
机电传动单向数控平台设计 姚安
机电传动单向数控平台设计姚安机电传动单向数控平台设计——机械工程及自动化专业专业课程设计说明书专业：机械工程及其自动化班级：机自09-8班学生姓名：姚安学号：03091131 指导老师：杨雪峰 20XX年11月29日目录1设计任务设计任务介绍及意义设计任务明细设计的基本要求2总体方案设计设计的基本依据总体方案的确定3机械传动系统设计机械传动装置的组成及原理主要部件的结构设计计算4电气控制系统设计控制系统的基本组成电器元件的选型计算电气控制电路的设计控制程序的设计及说明5 结束语 62. 控制功能强为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。
低电压，低功耗，便于生产便携式产品为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为～，而工作电流仅为数百微安。
3. 易扩展片内具有计算机正常运行所必需的部件。
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。
4. 优异的性能价格比单片机的性能极高。
为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。
单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。
于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。
总体方案的确定参数初设如下：(1)电机驱动方式：直流伺服电机⑵机械传动方式：滚珠丝杠⑶电气控制方式：单片机控制⑷功能控制要求：速度控制⑸主要设计参数：单向最大工作行程——1500mm；移动负载质量——50kg；负载移动阻力——100N；移动速度控制——6m/min;选用矩形导轨，工作台滑动摩擦系数μ=；丝杠材料初选钢材为42CrMo，其HRC为58～60。
丝杠两端为固定支撑，每个支座安装两个25°的接触角推力球轴承，面对面安装，进行预拉伸。
机电传动单向数控平台设计
机电传动单向数控平台设计引言在现代工业制造中，数控技术在机电传动系统中扮演着重要角色。
数控技术通过引入计算机控制，可以实现高精度、高效率的运动控制，提升生产线的自动化水平。
本文将介绍一种机电传动单向数控平台的设计方案。
设计目标设计目标是开发一种机电传动的数控平台，该平台能够实现单向运动，并且通过数控系统控制运动的速度和位置。
平台需要具备以下特点：•高精度：平台的运动精度需要达到微米级别，以满足精密加工的需求。
•高速度：平台的运动速度需要快速响应，以提高生产效率。
•稳定性：平台需要具备良好的机械结构和控制算法，以保证平稳的运动。
•可扩展性：平台设计应考虑后续的扩展，支持更多的功能和工艺需求。
设计概述平台设计基于机电传动系统和数控系统的集成。
机电传动部分主要由电机、传动装置和运动轨道组成，用于实现平台的运动。
数控系统则负责控制机电传动系统，实现精确的位置和速度控制。
机电传动系统机电传动系统是平台设计中的核心部分，主要负责实现平台的运动。
以下是机电传动系统的主要组成部分：1.电机：选择合适的电机可以根据平台运动的要求，包括速度和扭矩。
一般选择无刷直流电机或步进电机。
2.传动装置：传动装置用于将电机的旋转转换为平台的线性运动。
常见的传动装置包括丝杠和导轨组合、齿轮传动等。
3.运动轨道：运动轨道是平台的运动基准，需要具备高精度和稳定性。
可选择线性导轨或空气浮动轨道。
数控系统数控系统是平台设计中的关键部分，用于对机电传动系统进行精确的控制。
数控系统的主要功能包括以下几个方面：1.运动控制：数控系统负责控制电机的转速和方向，实现平台的单向运动。
2.位置控制：数控系统监测平台的位置，并根据设定值进行调整，实现精确的位置控制。
3.速度控制：数控系统可以根据需要调整平台的运动速度，以满足不同的工作要求。
4.界面与操作：数控系统通过人机界面与操作人员进行交互，实现参数设置和监测。
设计细节机电传动单向数控平台的设计细节如下：1.选择合适的电机和传动装置，以满足平台的运动要求。
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机电传动单向数控平台设计——机械工程及自动化专业专业课程设计说明书专业：机械工程及其自动化班级：机自06-3班学生姓名：学号：指导老师：2010年01月22日目录1.设计任务1.1设计任务介绍及意义1.2设计任务明细1.3设计的基本要求2．总体方案设计1.设计任务1.1设计任务介绍及意义◆课程设计题目机电传动单向数控平台设计◆主要设计内容(1)机械传动结构设计 (2)电气控制系统◆课程设计意义：⑴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。
⑵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。
⑶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。
⑷树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
1.2设计任务明细：机电传动单向数控平台设计：1.21电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；1.22机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；1.23电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；1.24功能控制要求：速度控制、位置控制；1.25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——100、50 N；移动速度控制——3、6 m/min；1.3设计的基本要求⑴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。
⑵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）。
⑶电气控制线路图：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图一张）。
⑷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，不少于30页，设计图纸不少于两张。
⑸绘图及说明书：用计算机绘图，打印说明书。
2．总体方案设计2.1设计基本依据步进电机又称脉冲电机。
它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。
每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。
转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。
只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。
步进电动机具有以下特点：1、工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响；2 、步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”；3、由于可以直接用数字信号控制，与微机接口比较容易；4、控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”；5、不需要传感器进行反馈，可以进行开环控制；6、缺点是能量效率较低。
滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。
由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点：1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。
与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。
在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。
4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。
5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
可编程序控制器PLC可靠性高、抗干扰能力强，能抗诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰，能抗1000V、1s 脉冲的干扰，能在高温、高湿以及空气中存有各种强腐蚀物质粒子的恶劣环境下可靠地工作，PLC能够承受电网电压的变化，即使在电源瞬时断电的情况下，仍可以正常工作。
另外PLC是通过软件实现控制的，其控制程序编在软件中，实现程序软件化，因而对于不同的控制对象都可以采用相同的硬件配置。
PLC 提供标准通信接口，可以方便地进行网络通信。
而且PLC体积小、能耗低、便于机电一体化。
通过PLC可以实现对步进电动机的控制，实际上控制时电动机的转动受脉冲控制。
利用PLC产生高速脉冲串，调节脉冲频率，从而实现步进电动机启动加速、恒速运行、减速停止过程。
2.2总体方案确定，参数初设如下：⑴电机驱动方式：步进电机⑵机械传动方式：滚珠丝杠⑶电气控制方式：PLC控制⑷功能控制要求：速度控制⑸主要设计参数：单向最大工作行程——1200mm；工作台重量70kg移动负载质量——100kg；负载移动阻力——100N；移动速度控制——3/minm选用矩形导轨；工作台滑动摩擦系数0.15μ=； 丝杠材料初选钢材为42r o C M ，其HRC 为5860:。
丝杠两端为固定支撑（F-F ），每个支座安装两个25o 的接触角推力球轴承，面对面安装，进行预拉伸。
3.机械传动系统设计及核算α=o的角接触球轴承，采用面对面安装，其轴向载荷分析如下初选轴承为25图：序号 计算名称 单位 计算公式、参数选择说明 结果 1 径向外载荷r F N 1666 2 轴向外载荷a F 365 3 轴承支反力833 4轴承派生轴向力查表10.7（机械设计），得583.15 轴承所受的轴向载荷因为12a S F S +>，则948.1 583.16 计算轴承所受当量动载荷r P因为轴承工作时有中等冲击，查表载荷系数 1.4p f = 因为1122/0.70.68/ 1.140.68A R e A R e =>==>=且21A A >，所以221()r p P P f xR yA ==+查表10.5 得x=0.41，y=0.871632.927基本额定动载荷C '式中,h L ——轴承预期计算寿命ε——寿命指数t f ——温度系数13586.5,h L =16000步进电机是一种特殊的机电元件,不能直接接到交直流电源上工作,必须使用专用的驱动器。
步进电动机转速的高低、升速或降速、启动或停止都完全取决于CP脉冲的有无或频率。
环形分配器用来接受来自控制器的CP脉冲信号，并按步进电动机工作方式要求的各相脉冲信号状态顺序产生各相导通或截止的信号，但是环形分配器的输出电流很小，不能直接驱动步进电动机，因此需要功率放大器实现对脉冲分配回路输出的弱信号进行放大，产生电机脉冲信号工作所需的激磁电流。
其控制流程如下图所示：4．1环形脉冲分配器CH250由于用软件环形分配器需要编写复杂的程序，而且占用计算机运行时间，故一般使用硬件或软硬件结合来实现。
硬件环形分配器的种类很多，有专用的集成电路，可以用JK触发器或D触发器构成，还可以用通用的可编程逻辑器件组成。
在这里，通常我们采用集成电路CH250。
CH250是国产的三相反应式步进电机环形分配器的专用集成电路芯片，通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍的不同工作方式。
⑴CH250管脚图如下所示: ⑵CH250主要管脚的作用： J3r 、J3L 两端子是三相双三拍的控制端，J6r 、J6L 是三相六拍的控制端，三相双三拍工作时，若J3r ＝“1”，而J3L ＝“0”，则电机正转；若J3r ＝“0”，J3L ＝“1”，则电机反转；三相六拍供电时，若J6r ＝“1”，J6L ＝“0”，则电机正转；若J6r ＝“0”，J6L ＝“1”，电机反转。
R2是双三拍的复位端，R1是六拍的复位端，使用时，首先将其对应复位端接入高电平，使其进入工作状态，然后换接到工作位置。
CL 端是时钟脉冲输入端，EN 是时钟脉冲允许端，用以控制时钟脉冲的允许与否。
当脉冲CP 由CL 端输入，只有EN 端为高电平时，时钟脉冲的上升沿才起作用。
CH250也允许以EN 端作脉冲CP 的输入端，此时，只有CL 为低电平时，时钟脉冲的下降沿才起作用。
A0、B0、C0为环形分配器的三个输出端，经过脉冲放大器（功率放大器）后分别接到步进电动机的三相线上。
⑶CH250的三相双三拍接线原理图如下所示：4.2 功率放大器单电压功率放大电路 是步进电动机一相的驱动电路如下图所示，L 是电动机绕组，晶体管VT 可以认为是一个无触点开关，它的理想工作状态应使电流流过绕组L 的波形尽可能接近矩形波。
但是由于电感线圈中的电流指数规律上升，其时问常数τ=L/r，须经过3rl 的时间后才能达到稳态电流。
由于步进电动机绕组本身的电阻很小，所以，时间常数很大，从而严重影响电动机的启动频率。
为了减小时问常数，在励磁绕组中串以电阻R ，这样时间常数就大大减小，缩短了绕组中电流上升的过渡过程，从而提高了工作速度。
在电阻R 两端并联电容c ，是由于电容上的电压不能突变，在绕组由截止到导通的瞬间，电源电压全部降落在绕组上，使电流上升更快，所以，电容c 又称为加速电容。
二极管V 在晶体管VT 截止时起续流和保护作用，以防止U D J 3L J 3r CBAR1R 2J 6r J 6L ENCL U SCH25012345678161514131211109晶体管截止瞬间绕组产生的反电势造成管子击穿，串联电阻Ro使电流下降更快，从而使绕组电流波形后沿变陡。
这种电路的缺点是R上有功率消耗。
为了提高快速性，需加大R的阻值，随着阻值的加大，电源电压也势必提高，功率消耗也进一步加大。
正因为这样，单电压限流型驱动电路的使用受到了限制。
4.3 PLC高速脉冲输出控制⑴PLC接线图输入端：输出端：蜂鸣器、报警指示灯输出Q0.2⑶PLC控制程序主程序Main:Network 1 // Network Title// Network CommentLD SM0.1R Q0.0, 2R S0.0, 3Network 2 // 当物体处在初始位置行程开关且启动按钮启动时，电动机正转LD I0.0A I0.3AN I0.1AN I0.2EUS S0.1, 1Network 3LSCR S0.1Network 4LD SM0.1CALL SBR3Network 5LD SM0.0= Q0.1 //启动标志Network 6LD SM0.1CALL SBR0 //正向输出//正向标志//Q0.0脉冲输出Network 7LD I0.4SCRT S0.2Network 8SCRENetwork 9LSCR S0.2Network 10 // 延时100ms后，电动机反转LD SM0.0TON T37, +100Network 11LD T37R Q0.1, 1 //启动标志Network 12LD T37A SM0.1AN I0.3CALL SBR0 //反向输出//反向标志//Q0.0脉冲输出Network 13SCRENetwork 14 // 电动机立即停止LD I0.1AN I0.2S M0.1, 1CALL SBR1Network 15 // 电动机正常停止LD I0.2AN I0.1R S0.0, 3Network 16LD SM0.1A M0.1MOVW SMW68, VW200 //将此时的脉冲周期存入VW200 R S0.0, 3Network 17 // 电动机调整零点LD I0.0AN I0.3AN I0.1AN I0.2AN Q0.1S S0.0, 1Network 18LSCR S0.0Network 19LD SM0.1AN I0.3CALL SBR0Network 20LD I0.3S S0.1, 1 //到零点后，正常行驶MOVD +0, SMD48Network 21SCRENetwork 22LD SM0.0TON T32, +100Network 23LD T32CALL SBR2R T32, 8子程序SBR_0 ；PLC发射高速脉冲Network 1 // Network Title// Network CommentLD SM0.0MOVB 16#E7, SMB67 //PTO工作于多段工作模式MOVW 100, SMW168MOVB 3, VB100MOVW +667, VW101 //第1段的初始周期，周期单位s MOVW -1, VW103 //第1段的周期增量MOVD +524, VD105 //第1段的脉冲个数MOVW +143, VW109 //第2段的初始周期MOVW 0, VW111 //第2段的周期增量MOVD +28000, VD113 //第2段的脉冲个数MOVW +667, VW117 //第3段的初始周期MOVW +2, VW119 //第3段的周期增量MOVD +262, VD121 //第3段的脉冲个数PLS 0Network 2LD I0.3O I0.4S SM66.5, 1子程序SBR_1 ；紧急停车时脉冲控制Network 1 // Network Title// Network CommentLD SM0.0MOVW +50, VW202-I VW200, VW202MOVW VW202, VW204/I +50, VW204MOVB 16#88, SMB67 //PTO工作于一段工作模式MOVW VW200, VW400 //该段初始周期MOVW VW204, VW402 //周期增量MOVD +262, VD404 //脉冲个数PLS 0子程序SBR_2 ；编码器检测到的脉冲与PLC产生的脉冲数的比较，超过报警值报警Network 1 // Network Title// Network CommentLD SM0.0MOVD SMD72, VD520Network 2LD SM0.0-R SMD48, VD520Network 3LDR>= VD520, 50.0O Q0.2S Q0.2, 1子程序SBR_3 ;接收增量式旋转编码器发出的高速脉冲并计数Network 1 // Network Title// Network CommentLD SM0.0MOVB 16#F8, SMB47HDEF 1, 9MOVD +0, SMD48MOVD +30000, SMD52HSC 15.结束语本次课程设计使我基本掌握了如何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的初步设计的方法，学会了如何查找资料进行系统方案的选择、确定，提高了自己独立分析问题、解决问题的能力，自己获益匪浅。