机电系统设计课程设计

课程设计

课程名称：机电系统设计课程设计

学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：李加华学号：**********

年级：机电094 任课教师：蔡家斌

2012年 12 月 30日

贵州大学本科课程设计

诚信责任书

本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。课程论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

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日期：

贵州大学本科课程设计任务书

目录

摘要 (7)

第一章绪论 (8)

第二章总体方案的确定 (9)

2.1、课程设计的任务 (9)

2.2 X—Y十字工作台的设置的总体方案的确定 (9)

2.2.1、系统运动方式和伺服系统 (9)

2.2.2、控制系统 (9)

2.2.3、X-Y工作台的传动方式 (9)

2.2.4、机械系统的设计 (10)

第三章机械结构设计 (11)

3.1 X-Y工作台的结构简图 (11)

3.1.1 工作台草图的设计 (11)

3.1.2 机械系统的机械结构草图及简图 (11)

3.1.3 开环控制系统 (14)

3.2 步进电机系统 (15)

3.2.1 步进电机的工作原理及特点 (15)

第四章电路控制设计 (17)

4.1 驱动电路的设计 (17)

4.2 控制电路面板线路的设计 (18)

4.2.1 电路的接线分析 (18)

4.2.2控制电路简图 (18)

4.2.3 电气接线简图 (19)

4.3 操作控制面板 (19)

第五章程序 (21)

第六章心得体会 (28)

机电系统设计课程设计

摘要

当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。机电一体化技术和产品基本上已经席卷了整个工业领域，新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

关键字：机电一体化的基础发展趋势滚珠丝杠滚动导轨步进电机

第一章绪论

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。

《机电一体化》课程设计是一个重要的而且十分必要的教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：

1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。

2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式

3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式

4、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想

5、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。

第二章总体方案的确定

2.1、课程设计的任务

弄清楚XY十字工作台的运动方式和整个工作台的总体结构，对电气部分进行合理的设计，调试出程序清单。

2.2 X—Y十字工作台的设置的总体方案的确定

根据设计要求，采用的是单片机控制的步进电机驱动的多用XY工作台。具体系统的运动方式和设备的选型按标准选取。

2.2.1、系统运动方式和伺服系统

采用连续控制系统。考虑到运动精度不高，行程较短，简化机械结构，降低设备成本，而且要求系统的负载不大，故采用步进电机开环伺服系统作为系统的驱动元件，这样可以使维修简便。具体步进电机的选型参考步进电机的选型和设计。

2.2.2、控制系统

采用MCS-51系列中的8051单片机控制系统。MCS-51的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，性价比高。控制系统由微机部分、键盘及显示器和步进电机功率放大器电路等组成。系统的工作程序和控制命令通过键盘操作和鼠标操作实现，显示器采用数码管加工数据和工作状态等信息。

2.2.3、X-Y工作台的传动方式

为保证一定的传动精度和稳定性以及结构的紧奏，采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动精度和消除间歇，采用有预加载荷的结构。

由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故采用滚动直线导轨副，这样可以减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。在设计的同时，还要考虑缩短传

动链，因为缩短传动链可以提高系统的传动刚度，这样可以减少系统的误差。考虑电机步距角和丝杠导程只能够按标准来选取，为达到分辨率的要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用电机减速传动。系统总体框图如下

2.2.4、机械系统的设计

机械系统的设计内容包括：确定系统的脉冲当量，运动部件惯性的计算，选择步进电机，传动及导向元件的设计计算及选择。

支承座采用的是固定支承式用的是深沟球轴承和向心轴承；

因为工作台作为实验用运动部件重量和工作载荷都很小载荷几乎没有,实验台用的是直线滚动导轨副提高运动平稳性和减少工作台的摩擦系数;