进给运动驱动系统课程设计方案说明书
数控车床纵向进给传动系统设计(含全套CAD图纸)
XXXX大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：数控车床纵向进给系统设计指导教师：职称:职称:20**年12月5日任务书学院专业班级学生：题目：数控车床纵向进给系统设计课程设计从20** 年12 月22 日起到20** 年1 月 5 日1、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：课程设计的内容：（1）设计数控车床纵向进给系统传动设计；结构设计；主要零件设计（选择一个主要零件轴或齿轮）（2）编写设计说明书主要内容包括：机床的用途及主要技术参数，数控车床纵向进给系统传动的方案设计、动力计算、结构设计、零件设计、结果分析、设计体会及今后的改进等设计过程设计要求：车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。
设计参数：最大加工直径为D max=400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2；行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.cm.s-2；主要参考资料：机床课程设计指导书，挂图，机床设计手册、数控机床等教材2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：（1）图纸进给系统装配图A1一张；消隙齿轮箱装配图A1 一张；（2）说明书方案设计、运动设计、结构设计、零件设计、结果分析、体会及今后的改进、参考资料3目录一、数控机床进给系统概述 (1)二、主要设计任务参数 (3)三、数控车床纵向进给系统传动的方案设计 (3)1、纵向进给系统设计的基本要求 (3)1、带有齿轮传动的进给运动................................... (3)2、经同步带轮传动的进给运动 (4)3、电机通过联轴器直接与丝杠联接 (5)四、运动设计 (5)1、降速比计算 (5)2、减速齿轮的确定 (6)五、丝杠螺母机构的选择与计算 (6)1、动载强度计算 (6)2、静强度计算 (7)3、临界转速校核 (8)4、额定寿命的校核 (8)六、动力计算 (8)1、传动件转动惯量的计算 (8)2、电动机力矩的计算 (9)七、丝杠螺母机构的传动刚度计算 (10)八、结构设计 (11)1、滚珠丝杠的支承 (11)2、滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 (12)九、主要结构性能及特点的分析 (12)十、总结与体会 (13)参考文献 (14)一、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性：（1） 提高生产率。
C650普通车床PLC控制系统设计_课程设计说明书
河南科技大学课程设计说明书课程名称电气控制与PLC应用技术题目 C650普通车床PLC控制系统设计学院车辆与动力工程学院班级农电101 日期2013年7月5日C650普通车床PLC控制系统设计摘要本次设计介绍了C650卧式车床电气控制系统的工作原理及其运动形式，编写了PLC控制梯形图程序和指令表程序。
利用PLC控制系统，实现了车床启动、正转反转、反接制动、刀架快速移动、冷却泵工作等一些列功能，改由PLC控制后，其控制系统大大的简单化,并且维修方便,易于检查，节省大量的继电器元件,机床的各项性能有了很大的改善，工作效率有了明显提高。
另外，本设计具有性能可靠，外围电路简单等优点，设计思路清晰，程序简单明了。
C650车床控制系统利用了西门子STC-200系列PLC的特点，对按扭、开关等其他一些输入/输出点进行控制，实现了车床过程的自动化。
此外PLC 可以重复使用，降低了测试经费。
它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。
PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。
关键词：卧式车床；PLC控制；目录第一章绪论 (1)1.1 C650型卧式车床简介 (1)1.2 PLC在电气控制系统中的应用 (3)1.3 C650型卧式车床发展趋势 (4)第二章系统总体方案设计 (6)2.1 C650卧式车床控制要求 (6)2.2 C650卧式车床控制原理分析 (6)2.2.1主电路分析 (6)2.2.2主电动机点动控制分析 (7)2.2.3主电动机的正反转控制分析 (7)2.2.4主电动机反接制动分析 (8)2.2.5快速电动机与冷却泵电动机控制分析 (8)2.3 辅助电路分析 (9)2.3.1照明电路和控制电源分析 (9)2.3.2电流表保护电路 (10)第三章PLC控制系统的设计 (11)3.1 PLC的选型 (11)3.2 I/O地址的分配 (12)3.3 I/O接线图 (13)3.4 PLC控制原理图 (14)3.5 元器件清单 (15)第四章系统软件设计 (16)4.1 控制系统的梯形图程序设计 (16)4.2 PLC控制程序流程图如下 (18)第五章系统调试 (19)5.1 硬件检查 (19)5.2 系统综合调试 (19)第六章结论 (21)参考文献 (22)第一章绪论本设计采用可编程控制器代替继电器对机床进行控制，因为可编程控制器组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面，不仅减少了工作量，而且减少了开支，缩减了成本，效益更高。
立式数控铣床进给传动系统设计说明书
目录1.概述 (1)1.1技术要求 (1)1.2总体设计方案 (1)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (1)2.1主切削力及其切削分力计算 (1)2.2导轨摩擦力的计算 (2)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (2)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (3)3.工作台部件的装配图设计 (7)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (7)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (7)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (7)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (8)5.计算机械传动系统的刚度 (8)5.1机械传动系统的刚度计算 (8)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (9)6.驱动电动机的选型与计算 (9)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。
(9)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (10)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (11)6.4选择驱动电动机的型号 (12)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (12)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (12)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (13)8. 课程设计总结 (13)9.参考文献 (13)1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。
切削状况如下：数控铣床的切削状况1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。
机械系统设计课程设计说明书
分级变速主传动系统设计摘要本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。
在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。
本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。
关键词分级变速；传动系统设计；传动副；结构网；结构式；齿轮模数，传动比目录摘要. (I)第1 章绪论. (1)课程设计的目的. (1)课程设计的内容. (1)理论分析与设计计算. (1)图样技术设计. (1)编制技术文件. (1)课程设计题目、主要技术参数和技术要求. (2)课程设计题目和主要技术参数 (2)技术要求. (2)第2 章运动设计. (3)运动参数及转速图的确定. (3)转速范围. (3)转速数列. (3)确定结构式. (3)确定结构网. (3)绘制转速图和传动系统图. (3)确定各变速组此论传动副齿数. (4)核算主轴转速误差. (4)第3 章动力计算. (5)带传动设计. (5)计算转速的计算. (6)齿轮模数计算及验算. (7)主轴合理跨距的计算. (11)第4 章主要零部件的选择. (12)电动机的选择. (12)轴承的选择. (12)变速操纵机构的选择. (13)第5 章校核. (14)轴的校核. (14)轴承寿命校核. (15)第6 章结构设计及说明. (16)结构设计的内容、技术要求和方案. (16)展开图及其布置. (17)结论. (18)参考文献. (19)致谢. (20)第1章绪论1.1 课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
基于PLC的两轴进给控制系统设计
中北大学课程设计说明书学生姓名：杜宝林学号：0902014128学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计——基于PLC的两轴联动进给控制系统设计指导教师：马维金职称: 教授张吉堂职称: 教授2012年12月28日中北大学课程设计任务书2012/2013 学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：杜宝林学号：0902014128 题目：数控技术课程设计——基于PLC的两轴联动进给控制系统设计起迄日期：12 月22日～12月28日课程设计地点：教学二号楼指导教师：马维金教授系主任：王彪下达任务书日期: 2012年12月21日课程设计任务书课程设计任务书基于PLC的两轴联动进给控制系统的设计目录1.基本模块组成---------------------------------------------------------------------------61.1.运动控制模块简介-----------------------------------------------------------------62.交流伺服电机选型---------------------------------------------------------------------73.硬件系统设计---------------------------------------------------------------------------104.软件系统设计---------------------------------------------------------------------------125.三菱FX2N-20GM硬件与编程--------------------------------------146.编写定位程序---------------------------------------------------------------------------157.操作命令表------------------------------------------------------------------------------168.双轴伺服控制系统电气原理图------------------------------------169.运行与仿真----------------------------------------------------1710.总结---------------------------------------------------------1811.参考资料-----------------------------------------------------18基于PLC的两轴联动进给控制系统设计1基本模块组成在当代工业控制领域中，PLC一直拥有不可比拟的优越性，而工业控制水平的日趋提高也给 PLC提出了更高的控制要求。
2024版特种电机原理及应用第二版教学设计
2024/1/28
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03 常见特种电机类型及其 应用领域
2024/1/28
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永磁同步电机（PMSM）
工作原理
利用永磁体产生磁场，通过控制电流实现电 机转矩和转速的调节。
应用领域
电动汽车、风力发电、航空航天、机器人等。
2024/1/28
优点
高效率、高功率密度、宽调速范围、低噪音 等。
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开关磁阻电机（SRM）
2024/1/28
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课程设计选题建议及指导原则
强调理论与实践相结合
鼓励学生将所学的理论知识应用于实际课题中， 通过实践验证理论，加深对知识的理解。
注重创新性和实用性
鼓励学生发挥想象力和创造力，提出新颖的设计方案， 同时注重方案的实用性和可行性。
培养团队协作和沟通能力
鼓励学生分组进行课程设计，通过团队协作和 沟通，共同完成设计任务，提高学生的团队协 作和沟通能力。
02
人工智能、大数据等技术在特种电机设计、控制及优化方面的
应用前景
特种电机在新能源、智能制造等新兴产业的潜在应用及市场机
03 遇
41
感谢您的观看
THANKS
2024/1/28
42
2024/1/28
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07 总结回顾与拓展延伸
2024/1/28
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关键知识点总结回顾
特种电机的定义、分类及基 本工作原理
特种电机的控制策略，包括 矢量控制、直接转矩控制等
2024/1/28
永磁同步电机、开关磁阻电 机等特种电机的结构、工作 原理及性能特点
特种电机在新能源汽车、航 空航天等领域的应用案例
航天伺服机构
航天伺服机构是实现航天器姿态控制、轨道调整等功能的执行机构， 要求具有高精度、高稳定性、快速响应等特性。
《伺服控制系统课程设计》
《伺服控制系统课程设计》指导书⾃动化与电⼦⼯程学院⼆零⼀⼋年⼗⽉⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序 (3)⼆、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5)三、考核⽅式和报告要求 (11)⼀、伺服控制系统课程设计的意义、⽬标和程序（⼀）伺服控制系统程设计的意义伺服控制系统课程设计是⾃动化专业⼈才培养计划的重要组成部分，是实现培养⽬标的重要教学环节，是⼈才培养质量的重要体现。
通过伺服控制系统课程设计，可以培养考⽣⽤所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的⼯程问题的综合能⼒。
本次课程设计要求考⽣在指导教师的指导下，独⽴地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及⼯程实践中常⽤的设计⽅法，具有实践性、综合性强的显著特点。
因⽽对培养考⽣的综合素质、增强⼯程意识和创新能⼒具有⾮常重要的作⽤。
伺服控制系统课程设计是考⽣在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考⽣学习、研究与实践成果的全⾯总结；是考⽣综合素质与⼯程实践能⼒培养效果的全⾯检验；也是⾯向⼯程教育认证⼯作的重要评价内容。
（⼆）课程设计的⽬标课程设计基本教学⽬标是培养考⽣综合运⽤所学知识和技能，分析与解决⼯程实际问题，在实践中实现知识与能⼒的深化与升华，同时培养考⽣严肃认真的科学态度和严谨求实的⼯作作风。
使考⽣通过综合课程设计在具备⼯程师素质⽅⾯更快地得到提⾼。
对本次课程设计有以下⼏⽅⾯的要求:1.主要任务本次任务在教师指导下，独⽴完成给定的设计任务，考⽣在完成任务后应编写提交课程设计报告。
2.专业知识考⽣应在课程设计⼯作中，综合运⽤各种学科的理论知识与技能，分析和解决⼯程实际问题。
通过学习、研究和实践，使理论深化、知识拓宽、专业技能提⾼。
3.⼯作能⼒考⽣应学会依据课程设计课题任务进⾏资料搜集、调查研究、⽅案论证、掌握有关⼯程设计程序、⽅法和技术规范。
X6132铣床——进给箱_课程设计说明书
专业课程设计说明书课程名称：机械设计方向课程设计题目：X6132铣床——进给箱机械工程学院（系）机械设计专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2013年9月《现代机械CAD》课程设计任务书一.设计目的和要求《现代机械CAD》课程设计是机械设计专业方向课程中实践性较强、综合性突出的重要教学环节，使该专业方向的学生在校期间最后一次（除毕业设计外）进行的较长时间、较系统、较全面的工程设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有特别重要的地位。
对于树立学生的创新精神，培养学生设计的系统性、可靠性、完整性意识，激发学生用依据理论结合计算机技术解决工程实践问题的兴趣，加深同学对课程所学内容的综合理解和掌握具有举足轻重的作用和十分重要的意义。
本教学环节的实施目的是：1、通过课程设计实践，树立正确的现代的机械设计思想，培养综合运用《机械设计》、《现代设计方法学》、《自动机械设计》课程和《计算机辅助设计/辅助分析/辅助制造（CAD/CAE/CAM）》、《有限元分析》、《优化设计》、《可靠性设计》等其他先修课程的理论与生产实践知识来分析和解决用计算技术对现代机械的进行完整设计所涉问题的能力。
2、学习用计算机技术进行现代机械设计的一般方法，掌握计算机辅助现代机械设计的一般规律和所需技术和软件。
3、用计算机进行现代机械设计基本技能的训练：例如计算（Matlab）、分析（UG/Scinario、有限元分析、机构运动分析、结构分析和参数化设计模块）、修正、绘图（UG/Drafting/Assembly/FreeForm）、查阅资料和手册、运用标准和规范。
4、有条件的话，可熟悉现代设计中涉及的计算机技术（计算机辅助制造UG/Manufacturing）和其他流行CAD软件（ANSYS、ADAMS、Pro/E）的使用操作，全面掌握现代计算机辅助机械设计的全过程。
课程设计教学的基本要求是：1、能从机器功能要求出发，制定或分析设计方案，合理的选择电动机、传动机构和零件。
立式铣床PLC控制系统设计
机电工程学院课程设计说明书设计题目：X52K立式铣床PLC控制系统设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2011年12月5日2011-2012学年第1学期机电控制综合设计课程设计设计题目名称：X52K立式铣床PLC控制系统设计院系名称专业班级：学生姓名：学号：指导老师：材料目录序号名称数量备注1 课程设计任务书 12 课程设计说明书 13 图纸 24内容摘要可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上，逐渐发展起来的以微处理器为核心，集微电子技术、自动化技术、计算机技术通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。
它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富。
它的功能主要是：控制功能、数据采集、储存与处理功能、通信、联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能。
在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。
本次设计的内容主要是利用PLC对X52K型铣床的电器部分进行改造。
首先我对本设计进行总体的分析，使自己有一个大致的总体概念，然后仔细分析铣床，对车床主运动和进给运动还有其它的辅助运动，进行分析。
最后根据控制电路的线路图，编译PLC的梯形图，编译通过后，利用PLC实验台进行实验仿真。
因此使X52K铣床在完成原有的功能特点外，还具有安装简便、稳定性好、易于维修、扩展能力强等特点。
关键词：可编程控制器，X52K立式铣床，梯形图，电气控制目录第一章引言 (5)1.1 X52K立式铣床改造主要内容 (1)第二章电气控制原理 (2)2.1 主电路分析 (2)2.2控制电路分析 (3)第三章X52K万能铣床电气控制线路的PLC改造措施 (6)第四章系统元器件的选择 (7)3.1 PLC 类型的简介 (7)3.2 PLC型号的选择 (7)3.3 电动机选择 (8)3.4 其它元器件的选择 (8)3.4.1 交流接触器的选择 (8)3.4.2 中间继电器的选择 (9)3.4.3 保护电器的选择 (9)3.4.4 控制开关电器的选择 (9)第五章 PLC控制电路设计 (12)4.1 PLC的硬件电路框图 (12)4.2 车床控制PLC输入/输出接口分配表及电气原理图 (12)4.2.1 PLC控制原理电路设计 (13)第六章调试 (18)第七章设计总结及其致辞 (18)参考文献 (19)第一章引言随着社会生产力的发展，传统的继电器控制系统已经不能满足当今迅猛发展的社会的现代化生产要求，于是我们在选毕业设计课题之际，选定了课程设计课题——铣床PLC控制系统设计。
横向进给系统设计三维设计
F 杠设计计算：
由《数控技术》可知，采用燕尾导轨，导轨铣床丝杠的轴向力：
采用矩型导轨:
式中K=1.1 =0.15
则有：
1）强度计算：
寿命值：
式中：n---为丝杆转速（r/min）
式中： ---为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量（
---为电机最大角加速度（ ）
---为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速（ ）
t---为运动部件从静止启动加速到最大快进进给速度所需时间（s）,取t=0.025s
则有：
空载摩擦力矩：
式中：G---运动部件总重力（N）
---为导轨摩擦系数，取0.2
2）效率计算：
根据《机械原理》的公式，丝杠螺母副的传动效率 为：
式中： ---为丝杆螺旋升角，查得：
---为摩擦角，丝杆副的滚动摩擦系数f=0.003～0.004,其摩擦角约等于
则有：
3）刚度验算：
丝杠受工作负载F 引起的导程的变化量，丝杆的拉压变形量
式中： mm=0.6cm;
E---为材料弹性模量，对钢
3.3齿轮箱的设计
齿轮箱主要把齿轮装入，通过轴连接电动机和丝杠。主要结构是一个方形的箱，然后要加工出一些孔装轴、丝杠、端盖等等。在右侧内壁也要加工一个孔来支承轴承。同时还要通过两个凸耳用螺栓与导轨联接。
3.4床身及导轨
对于数控机床来说，作为主要支承件的床身至关重要，其结构性能的好坏直接影响着机床的各项性能指标。它支承着数控车床的床头箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受着切削力、重力、摩擦力等静态力和动态力的作用。其结构的合理性和性能的好坏直接影响着数控车床的制造成本；影响着车床各部件之间的相对位置精度和车床在工作中各运动部件的相对运动轨迹的准确性，从而影响着工件的加工质量；还影响着车床所用刀具的耐用度，同时也影响着机床的工作效率和寿命等。因此，床身特别是数控车床的床身具有足够的静态刚度和较高的刚度/质量比；良好的动态性能；较小的热变形和内应力；并易于加工制造，装配等，才能满足数控车床对床身的要求。
机电一体化系统设计课程设计报告车床经济型数控改装设计
《机电一体化系统设计》课程设计题目一一、任务分析1．设计题目：CA6140车床经济型数控改装设计2．设计内容与要求：将CA6140普通车床改造成经济型数控车床。
要求该车床具有切削螺纹的功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。
系统分辨率纵向：0.01mm，横向：0.005mm。
设计参数如下：最大加工直径：在床面上400mm在床鞍上210mm最大加工长度：1000mm快进速度纵向 2.4m/min横行 1.2m/min最大切削进给速度纵向0.5m/min横行0.25m/min代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值、绝对值通用控制坐标数 2最小指令值纵向0.01mm/pulse横行0.005mm/pulse刀具补偿量0~99.99mm进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm横行0.075mm自动升降速性能有二、总体方案设计接到数控装置的设计任务以后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。
现以机电一体化的典型产品经济型数控机床为例，分析总体方案的拟定的内容和应该考虑的问题。
机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，微型计算机数控系统的选择、设计等。
应根据毕业设计任务书及要求提出系统总体方案，对方案进行分析比较和论证，最后确定总体方案。
1．总体设计方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵守的基本原则是：在满足设计要求的前提下，对机床的改造应尽可能少，以降低成本。
1)数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续（轮廓）控制系统。
由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控（MNC）系统采用连续控制系统。
2)伺服进给系统的选择数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。
采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差、传动间隙及干扰等对加工精度的影响。
机械原理课程设计说明书-牛头刨床的运动分析与设计
机械原理课程设计说明书-牛头刨床的运动分析与设计一、设计目标本机械原理课程设计的目标是对牛头刨床进行运动分析与设计，通过分析刨床的运动原理和结构特点，设计出合理的刨床结构，确保刨床的运动稳定性和工作效率。
二、刨床的运动分析1. 刨床的基本运动牛头刨床的基本运动包括主轴转动、工作台进给运动和刀架进给运动。
主轴转动通过电动机驱动刨刀进行旋转，实现刨削工作。
工作台进给运动使工件在水平平面上进行进给运动，供刀架进行刨削。
刀架进给运动使刀架在垂直于工作台的方向上进行进给，并在工件刨削时左右平移，调整刨削的位置。
2. 刨床的运动传动刨床的运动传动主要通过齿轮传动和导轨传动实现。
主轴转动通过电动机通过齿轮传动带动主轴实现。
工作台进给运动通过齿轮和导轨的组合实现，工作台在导轨上进行水平移动。
刀架进给运动通过螺杆和导轨的组合实现，螺杆带动刀架进行垂直平移，并在导轨上进行水平移动。
三、刨床结构设计基于上述运动分析，对牛头刨床进行结构设计如下：1. 主轴结构：主轴采用直径大、刚度高的优质轴承，保证刨床的稳定性和工作效率。
主轴和电动机通过齿轮传动连接，确保刨床主轴的转动平稳。
2. 工作台结构：工作台采用结实的铸铁材料，设计为可拆卸结构，方便工件的放置和取出。
工作台通过导轨和齿轮传动实现水平进给运动，导轨和齿轮选用耐磨材料，减小运动阻力。
3. 刀架结构：刀架采用铸铁材料，设计为可调节结构，方便调整刨削位置。
刀架通过螺杆和导轨的组合实现垂直进给运动和水平进给运动，确保刀具与工件的接触面平整。
四、设计流程1. 进行刨床的运动分析，确定刨床的基本运动和运动传动方式。
2. 根据运动分析结果，进行刨床的结构设计，包括主轴结构、工作台结构和刀架结构。
3. 设计刨床各部件的尺寸和连接方式，确保结构的牢固性和可拆卸性。
4. 进行刨床的总体装配和调试，确保刨床的运动平稳和工作效率。
5. 测试刨床的性能和稳定性，进行必要的调整和改进。
五、安全注意事项1. 在使用刨床时，应仔细阅读操作指南，并按照操作规程进行操作。
XY双坐标联动数控工作台课程设计说明书
目录1。
课程设计目的 (1)2.课程设计任务 (1)2。
1设计题目： (1)2.2技术数据 (1)2。
3技术要求 (1)3。
总体结构设计 (1)3。
1滚珠丝杠设计 (2)3。
2滚珠丝杠副的选取 (3)3.3稳定性运算 (4)3。
4压杆稳定性计算 (5)4。
滚动导轨 (6)4。
1计算行程长度寿命 Ts (6)4。
2计算动载荷 (6)5。
步进电机的选择 (8)5。
1步距角的确定 (9)5。
2步进电机转矩校核 (10)5。
3频率校核 (12)6。
总结 (12)7.参考文献 (13)1.课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力，在学习有关专业课程设计的基础上，进行机电系统设计的初等训练,掌握手册、标准、规范等资料的使用方法,培养分析问题和解决问题的能力,为以后的毕业设计打下良好的基础。
2。
课程设计任务2。
1设计题目:X-Y双坐标联动数控工作台设计2.2技术数据工作台长×宽（mm):450×310工作台重量（N）：3300行程（mm）:ΔX=60－100;ΔY=50－100脉冲当量：0.05-0.08mm/p2.3技术要求（1)工作台进给运动采用滚珠丝杠螺旋结构(2）滚珠丝杠支撑方式：双锥-简支型（3）驱动电机为反应式步进电机（4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速要求消除齿轮间隙3.总体结构设计数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构，其单向驱动系统结构简图如图所示：实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成。
其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动,其上固定Y向导轨，上拖板与工作台固联，在Y向导轨上移动。
X、Y导轨方向互相垂直。
3。
1滚珠丝杠设计滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式,它们各有特点,其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式.3。
数控机床课程设计说明书
广西科技大学《数控机床》课程设计说明书课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级学号姓名指导教师2015年 6 月 25 日数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
X-Y数控工作台是数控机床的重要组成部分，其制造精度对数控机床的精度有着重要的影响。
X-Y数控工作台通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副以及伺服电动机等部件构成。
本次课程设计内容主要是对数控铣床的X-Y数控工作台的滚珠丝杠螺母副、步进电机、导轨副的计算和选用。
关键词：数控机床开环控制滚珠丝杠步进电动机滚动导轨一、设计的目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计主要步骤 (1)（一）确定设计总体方案 (1)1. 机械传动部件的选择。
(1)2. 控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。
.. 2（二）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. 计算切削力。
(3)（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。
(4)1. 最大工作载荷的计算。
(4)2. 最大计算动载荷的确定。
(4)3. 规格型号的初选。
(5)4. 传动效率的计算。
(6)5. 刚度的验算。
(7)6. 稳定性的验算。
(7)7. 临界转速的验算。
(8)8. 滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。
(9)（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。
(12)1.传动计算 (12)2.步进电动机的计算及选型。
(12)3. 步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。
(15)（五）滚动导轨的设计计算 (18)1.工作载荷的计算。
(18)2. 小时额定工作寿命的计算。
进给运动课程设计的意义
进给运动课程设计的意义一、课程目标知识目标：1. 学生能理解进给运动的基本概念，掌握进给运动的基本类型及其在机械加工中的应用。
2. 学生能描述进给运动对工件加工精度和表面质量的影响，解释相关因素如切削速度、进给量和切削深度等。
3. 学生能运用相关公式计算简单机械加工过程中的进给速度和加工时间。
技能目标：1. 学生能够操作简单的机械加工设备，进行进给运动的实际操作，并合理选择切削参数。
2. 学生能够分析实际加工过程中出现的问题，提出调整进给运动的策略，以优化加工效果。
3. 学生能够通过实例，设计简单的进给运动方案，并进行模拟或实际操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械加工的兴趣，激发其探索机械原理和工艺创新的热情。
2. 增强学生团队合作意识，通过小组讨论和实践操作，培养学生协同解决问题的能力。
3. 强化学生的工程意识，理解机械加工在生产中的实际意义，认识到技术发展对社会进步的重要性。
课程性质分析：本课程为中职机械加工技术专业基础课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，让学生掌握进给运动的基本知识与操作技能。
学生特点分析：学生为中职一年级学生，具备一定的机械加工基础知识，动手能力强，但理论知识相对薄弱。
教学要求：1. 结合实际加工案例，注重理论与实践的紧密结合。
2. 创设情境，引导学生主动参与，激发学习兴趣。
3. 强化操作练习，注重学生技能培养，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 进给运动的概念与分类：介绍进给运动的定义，区分不同类型的进给运动（如直线进给、旋转进给等），并阐述其在机械加工中的应用场景。
- 教材章节：第二章第二节- 内容列举：进给运动的基本定义、进给运动的分类及特点、应用实例分析。
2. 进给运动参数及其影响：讲解切削速度、进给量、切削深度等参数对工件加工精度和表面质量的影响，引导学生掌握参数选择的原则和方法。
- 教材章节：第二章第三节- 内容列举：切削参数的定义、参数对加工质量的影响、切削参数的选择方法。
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课程设计与综合训练说明书课程设计：进给运动驱动系统设计综合训练：数控第三象限直线插补PLC设计和插补加工学院名称：专业：班级：姓名：指导教师姓名：2018 年 12 月I / 37课程设计与综合训练任务书700向拖板质量：300NII / 37课程设计题目：进给运动驱动系统设计综合训练题目：数控第三象限直线插补PLC设计和插补加工摘要：机械电子工程专业的课程设计，是对前阶段机电课程教案的一次设计性的训练过程，其后二周的综合训练则是将课程设计的设计成果进行物化的过程。
首先，根据指导老师给定的设计参数,选择系统所用步进电机，计算传动机构相关参数；然后，画出基于三菱PLC的步进控制系统接线图，设计第三象限直线插补PLC程序，其次，将三菱PLC、步进电机驱动器和步进电机按照接线图要求完成接线；最后在GX-Developer中进行程序调试，模拟达到第三象限直线插补加工轨迹要求。
关键词：第三象限插补,plc程序,步进电机3 / 37目录第一章进给运动驱动系统设计 (5)1.1 系统方案设计 (5)1.2传动比计算和步进电机的选择 (7)1.3齿轮的设计 (13)1.4丝杠的选择 (22)第二章连接电路和机床进给电机驱动器实现第三象限直线PLC插补程序设计和插补加工…………………………………………………………282.1 PLC控制步进电机时电器接线图设计 (29)2.2数控插补PLC程序设计 (30)2.2.1逐点比较法直线插补实例 (30)2.2.2PLC硬件组态及程序设计及调试 (31)参考文献 (40)4 / 37第一章进给运动驱动系统设计系统总体设计非常重要，是对一部机器的总体布局和全局的安排。
总体设计是否合理将对后面几步的设计产生重大影响，也将影响机器的尺寸大小、性能、功能和设计质量。
所以，在总体设计时应多花时间、考虑清楚，以减少返工现象。
当伺服系统的负载不大、精度要求不高时，可采用开环控制。
一般来讲，开环伺服系统的稳定性不成问题，设计时主要考虑精度方面的要求，通过合理的结构参数设计，使系统具有良好的动态响应性能。
1.1 系统方案设计在机电一体化产品中，典型的开环控制位置伺服系统是简易数控机床<本实验室自制数控平台）及X-Y数控工作台等，其结构原理如图1-1所示。
各种开环伺服系统在结构原理上大同小异，其方案设计实质上就是在图1-1的基础上选择和确定各构成环节的具体实现方案。
图1-1 开环伺服系统结构原理框图5 / 371、执行元件的选择选择执行元件时应综合考虑负载能力、调速范围、运行精度、可控性、可靠性及体积、成本等多方面要求。
开环系统中可采用步进电机、电液脉冲马达等作为执行元件，其中步进电机应用最为广泛，一般情况下优先选用步进电机，当其负载能力不够时，再考虑选用电液脉冲马达等。
2、传动机构方案的选择传动机构实质上是执行元件与执行机构以输出旋转运动和转矩为主，而执行机构则多为直线运动。
用于将旋转运动转换为直线运动的传动机构主要有齿轮齿条和丝杠螺母等。
前者可获得较大的传动比和较高的传动效率，所能传递的力也较大，但高精度的齿轮齿条制造困难，且为消除传动间隙而结构复杂，后者因结构简单、制造容易而广泛使用。
在步进电机与丝杠之间运动的传递有多种方式，可将步进电机与丝杠通过联轴器直接连接，其优点是结构简单，可获得较高的速度，但对步进电机的负载能力要求较高；还可以通过减速器连接丝杠，通过减速比的选择配凑脉冲当量、扭矩和惯量；当电动机与丝杠中心距较大时，可采用同步齿形带传动。
3、执行机构方案的选择执行机构是伺服系统中的被控对象，是实现实际操作的机构，应根据具体操作对象及其特点来选择和设计。
一般来讲，执行机构中都包含有导向机构，执行机构的选择主要是导向机构的选择。
4、控制系统方案的选择控制系统方案的选择包括微控制器、步进电机控制方式、驱动电路等的选择。
常用的微控制器有单片机、PLC、微机插卡、微机并行口、串行口和下位机等，其中单片机6 / 37由于在体积、成本、可靠性和控制指令功能等许多方面的优越性，在伺服系统中得到广泛的应用。
步进电机控制方式有硬件环行分配器控制和软件环行分配器控制之分，对多相电机还有X相单X拍、X相2*X拍、X相双X拍和细分驱动等控制方式，如三相步进电机有3相单3拍、3相6拍、3相双3拍和细分驱动等控制方式，对于控制电路有单一电压控制、高低压控制、恒流斩波控制、细分控制等电路。
5、本次课程设计和综合训练方案的选择执行元件选用功率步进电机，传动方案选择带有降速齿轮箱的丝杠螺母传动机构，执行机构选用拖板导轨；控制系统中微控制器采用微机并行口，步进电机控制方式采用带有硬件环行分配器的现有步进电机驱动器，在共地的情况下，给该驱动器提供一路进给脉冲、另一路高<低）电平方向控制电位即可，另一路使能信号。
1.2 传动比计算和步进电机的选择一．X轴<纵向）：1.减速器传动比计算其中：表示步进电机步距角 p：表示丝杠导程：表示脉冲当量2.步进电机所需力矩计算选择步进电机应按照电机额定输出转矩T 电机所需的最大转矩的原则，首先计算电机所需的负载转矩。
作用在步进电机轴上的总负载转矩T可按下面简化公式计算：7 / 378 / 37式中：为启动加速引起的惯性力矩，为拖板重力和拖板上其它折算到电机轴上的当量摩擦力矩，为加工负载折算到电机轴上的负载力矩，为因丝杠预紧引起的力折算到电机轴上的附加摩擦转矩；为电机转动惯量。
为折算到电机轴上的等效转动惯量；为启动时的角加速度。
有参数知；由空载启动时间和最大进给速度计算得到；p ：为丝杠导程。
：为拖板重力和主切削力引起丝杠上的摩擦力，，拖板重量由参数给定，在计算纵向力时<选择纵向电机），拖板重量为两个拖板的重量之和，在计算横向力<选择横向电机）时，为小拖板重量，刚与刚的摩擦系数可查资料，一般为0.05~0.2；：在选择横向电机时，为工作台上的最大横向载荷，通过给定吃刀抗力得到；在选择纵向电机时，为工作台上的最大纵向载荷，通过给定吃刀抗力得到；：为丝杠螺母副的预紧力，设取的1/3~1/5；：为伺服进给系统的总效率，取为0.8；：为减速器传动比。
取0.8 取0.059 / 37一般启动是为空载，于是空载启动时电机轴上的总负载转矩为：在最大外载荷下工作时，电动机轴上的总负载转矩为：计算出的总负载转矩根据驱动方式，选择电机时还需除以一系数，设为X 相2*X 拍驱动方式，则总负载转矩取为：T 取根据求出的负载转矩，和给定的步距角，上网查询步进电机型号。
图1-2 步进电机外形及技术特点10 / 37图1-3 矩频特性曲线图1-4 外形尺寸二．同理Z 轴<横向）：取0.8 取0.0511 / 37一般启动是为空载，于是空载启动时电机轴上的总负载转矩为：在最大外载荷下工作时，电动机轴上的总负载转矩为：计算出的总负载转矩根据驱动方式，选择电机时还需除以一系数，设为X 相2*X 拍驱动方式，则总负载转矩取为：T 取根据求出的负载转矩，和给定的步距角，上网查询步进电机型号。
12 / 37图1-5 步进电机外形及技术特点图1-6 矩频特性曲线图1-7 外形尺寸图1-81．3齿轮的设计一．X方向的齿轮传动件设计计算：1.选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr<调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢<调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
2）精度等级选用7级精度；3）试选小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数z2＝35的；传动比为1.67.2.按齿面接触强度设计按公式计算，即dt≥2.32a）确定公式内的各计算数值（4）试选＝1.3（4）由机械设计书表10－7选取尺宽系数φd＝1（4）由机械设计书表10－6查得材料的弹性影响系数＝189.8Mpa（4）由机械设计书图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝13 / 3714 / 37600MPa ；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa ； （4） 由公式计算应力循环次数<6）由机械设计书图10－19查得接触疲劳寿命系数＝0.90；＝0.95<7）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1％，安全系数S ＝1，由式<10－12）得 [σH]1＝＝0.90×600MPa ＝540MPa [σH]2＝＝0.95×550MPa ＝522.5MPa b ）计算试算小齿轮分度圆直径d1td1t ≥==23.9mm计算圆周速度v===1.88m/s计算齿宽b 及模数b=φd1t=1×23.9mm=23.9mm ===1.195h=2.25=2.25×1.195mm=2.69mmb/h=23.9/2.69=8.88计算载荷系数K已知载荷平稳，所以取KA=1；根据v=1.88m/s,7级精度，由机械设计书图10—8查得动载系数=1.07；直齿轮由机械设计书表10—3查得==1；由机械设计书表10—4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置时，=1.413。
由b/h=8.88，=1.413由书表10—13查得=1.35故载荷系数：K=KA=1×1.07×1×1.413=1.51191按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式<10—10a）得d1==mm=25.13mm 计算模数mm =mm=1.263.按齿根弯曲强度设计由式确定计算参数<1）计算载荷系数15 / 37K= KA=1×1.07×1×1.35=1.4445<2）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σF1=500Mpa，查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限σF2=380MPa。
<3）由图10-18取弯曲疲劳强度寿命系数=0.85，=0.88<4）查取齿型系数由表10－5查得Yfa1=2.80；Yfa2=2.45<5）查取应力校正系数由表10－5查得Ysa1=1.55；Ysa2=1.65<6）计算弯曲疲劳许用应力(7>计算大、小齿轮的并加以比较==大齿轮的数值大。
(8>设计计算m≥n对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强16 / 3717 / 37度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得模数0.79并就近圆整为标准值m=0.8mm ，按接触强度算得的分度圆直径d1=15.13mm ，算出小齿轮齿数大齿轮齿数4.几何尺寸计算 <1）计算中心距a=33.2mm<2）计算大、小齿轮的分度圆直径d1=24.8mm d2=41.6mm<3）计算齿轮宽度 b=φd1b=24.8mmB 2=24.8mm ，B 1=29.8mmZ 方向的齿轮传动件设计计算： 1.选精度等级、材料及齿数 4） 材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr<调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45钢<调质），硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。