机电一体化课程设计说明书
题目：旋转工作台的机电一体化设计
专业：机电一体化
姓名：好同学
指导教师：好老师
完成日期2013年 5 月20 日
目录
课程设计的目的 (2)
《机电一体化系统设计》课程设计任务及设计参数 (3)
一、系统总体改造方案的确定 (3)
二、工作台旋转机械部分的改进 (5)
三、工作台升降机械部分改进 (8)
四、最佳方案 (11)
五、其他机械部分改进 (12)
六、控制部分方案设计 (10)
小结 (21)
参考文献 (22)
课程设计的目的
1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、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、设计计算方法与
选用原则。齿轮同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。
3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。
4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电机的控制软件等。
5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思路。
6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
《机电一体化系统设计》课程设计任务及设计参数
课程设计名称
旋转工作台的机电一体化设计。
设计任务
机械部分
说明该机构的工作原理、传动支撑方式、导向方式、预紧方式等；若有必要，可在提供的CAD图中按自己认为合理的方式进行修改。
设计限位装置（如接近开关的安装支座）
控制部分
该装置由两台异步电动机驱动，其中一台电机控制工作台在90度范围内往复旋转，另一台电机控制工作台上的托辊转动，完成工件输入、停止和输出的动作。要求用继电器接触器控制系统、或PLC、或单片机完成上述动作的控制。
提交的设计文件
设计说明书（A4）。
相关电气参数
3.1电机
Y系列(IP44)小型三相异步电动机技术数据(380V、50Hz).
型号: Y801-2
额定功率/kW: 0.75
铁心长度/mm: 65
气隙长度/mm: 0.3
定子外径/mm: 120
定子内径/mm: 67
定子线规nc-dc: 1-0.63
每槽线数: 111
并联支路数: 3
绕组型式: 单层交叉
节距: 1～9/2～10/18～11
槽数Z1/Z2: 18/16
转动惯量/(kg·m^2): 0.00075
质量/kg: 16
PLC (参考)
FX2N-32MR-001
电源电压220V AC
输出电压220V AC
一、系统总体改造方案的确定
我这次课程设计主要针对旋转工作台机械部分的改造。将原方案中的由原来的通过电机带动涡轮蜗杆转动是工作台旋转，由液压缸伸缩控制工作台升降；改成由液压缸升降工作台使与工作台固定的轴在特制的套筒按一定的轨迹移动，已达到旋转特定角度且上升到指定高度的目的；工作台上升高度可以通过手动控制液压缸的电磁阀控制。这样不仅简化了转台整体结构，降低加工制造成本，而且提高了旋转角度的定位精度。
工作台传送工件由电机通过减速器和联轴器带动限力式辊轴的转动，辊轴间通过链条连接，已达到传送工件的目的，而工件的位置则由挡板控制。
二、工作台旋转机械部分的改进
1、原方案（图一）
图一
该方案的工作过程：电动机正转经联轴器带动蜗杆涡轮使工作转台旋转，当转到0
90后，电动机停转，电动机反转时，工作转台回到原来的位置。
分析不合理处：
A、该方案中采用三相异步电动机不合理。在工作中电机需频繁启动，很容易使电机损坏。
B、电动机与蜗杆直接用联轴器连接不合理。首先，三相异步电机转速都较快，而转台只需转半圈，则需要较大传动比的涡轮蜗杆，结构过大，明显不适合用在此处。其次，若工作过程中发生卡死故障，由于电动机与蜗杆直接用联轴器连接，很可能导致烧坏电机并且有可能引发安全事故。
C、轴承端没有挡油环，不利于润滑
改进方案
（1）针对A处改进方案
槽轮机构
该方案与方案一的类似，不同之处为联轴器后面加上了一个槽轮机构（图三），由槽轮带动涡轮蜗杆转动，从而转动工作台。其工作原理为拨销盘以不变的转速ω旋转，拨销转过
2β时，槽轮转过相邻两槽间的夹角为2?，在拨销转过其余的部分时，即2（β
π-），槽
轮静止不动，直到拨销进入下一个槽内，又重复以上循环，这样就将拨销盘的连续运动变为槽轮的间歇运动。
图二图三
槽轮传动机构分析：
采用槽轮机构具有结构简单，转速迅速，从动件能在较短的时间内转过的较大的角度，传动效率高，槽轮单位时间内与静止时间比值相等，由于槽轮的角速度不是常数，转速的开始和结束有一定大小的速度，从而产生了冲击，采用锁紧弧和定位弧定位，其定位精度不是很高，与方案一相比，避免了电机的频繁启动，直选首先设置好时间节拍即可，保护了电机的及电路，降低了事故发生的频率。
将三相异步电机换成液压马达，因为液压马达时将液压转换成机械能，不会因频繁启动而烧坏。
在电机与联轴器间增加一个离合器，当工作台达到指定位置时，松开离合器。而电机可以连续工作。
蜗形凸轮传动机构
蜗形凸轮传动机构（1、转盘2、滚子3、蜗形凸轮）
图四
、针对B处改进方案
①对于速度较快问题，可以在电机和联轴器之间加上减速器，降低输入轴速度。
②而为防止卡死时电机损坏，我们可以将刚性销连接改成安全销连接，其结构如下图。原理
当输
出轴
扭矩
过大
时，安
全销
会自
动切
断，已达到保护电机的效果。还可以在电动机后加一个带传动机构，当发生卡死时，带轮会出现打滑。
原方案改进后
对比分析：
与前两种方案相比，只是在联轴器的后面加上一个蜗形凸轮传动机构，就能得到如下特点：（1）能得到任意转位时间和静止时间之比，其工作时间系数K比槽轮机构小；（2）能实现转盘所要求的各种运动规律;(3)与槽轮机构相比，能够用于工作位数较多的设备上，而且不需要加入其它的传动机构；（4）在一般情况下，凸轮棱边的定位精度已满足要求，而不需要其它定位装置；（5）有足够的刚度和韧性、装拆方便；而不足之处为成本较高，与前两种方案相比，造价是最昂贵的，其效果也是最好的，避免了电机的频繁启停，保护了电路和电机，更加安全可靠。
三、工作台升降机械部分改进
1、原方案（图七）
图七
工作原理：
液压缸工作使工作台上升，直至超过挡板后，电动机的启动带动涡轮蜗杆，使工作台旋转0
90，该方案用液压缸与驱动工作台上升，太复杂且液压缸精度要求高，造价昂贵，工作效
90，较复杂且涡率不高，耗能大，转动部分采用电动机带动涡轮蜗杆，从而使工作台旋转0
轮蜗杆造价高，不经济。
2、改进方案一的设计（图八）
本方案的工作原理：
液压缸工作使杆支撑工作太上升，到曲槽刚好到达工作台高于挡板，杆沿曲槽上升旋转到曲
90。
槽顶时，刚好旋转0
与原方案相比：
都用了液压缸，但缺少了电动机带动涡轮蜗杆使工作台旋转，用曲槽代替，结构简单，节约成本，相比第一种方案好。
改进方案二设计（图九）
此方案的工作原理：丝杆轴的旋转可使其在水平方向的移动，使支撑杆伸张和收缩，从而使工作台的上下移动。
图九
方案比较：
与前两种方案相比较，用丝杆代替液压缸，结构简单，节约成本，操作方便。
综合考虑：
第三种方案最经济，前两种方案都用了液压缸，第二种方案比第一种方案好，液压缸精度高，
但效率很低，成本不经济。第三种方案升降部分用丝杆轴的旋转，旋转部分用电机带动涡轮
90，没方案二的旋转部分经济，但整体考虑，方案三比方案蜗杆，从而地使工作台旋转0
二更好。
四、最佳方案
将工作台的旋转和升降设计成由一个系统控制如图，工作原理：当液压缸上升时，工作台带动轴上升，而轴由于被限制在套筒中，只能按照套筒上所开的槽的轨迹移动。套筒上的槽形轨道是螺旋上升且只旋转90度。这样不仅简化了系统结构，减少成本；而且满足旋转精度。
五、其他机械部分改进
1、润滑密封
原方案中轴的轴承部分（图十）
图十
分析：
该方案轴承的下端没有挡油环，故润滑脂很容易漏出来，且会有杂质进入润滑脂中影响软化效果。
改进后的方案（图十一）
图十一
对比分析：
改进后，下端面加挡油环，润滑时将润滑油滴入轴承，影响轴承的运转和寿命，左端增加了一个隙缝密封，在密封隙里加入润滑脂，在提高密封效果的同时防止了杂质进入轴承，以免损坏轴承。
2、导轨部分（图十二）
图十二
分析：
该方案沟槽内部不方便能润滑，且旋转是摩擦较大。加工业不经济，所以得改进。
改进后的方案（图十三）
图十三
分析对比：
与原方案相比，导轨槽位V型槽，可储存润滑剂，加工方便，结构简单，加工成本低，降低了摩擦阻力，方向精度高，对温度变化不敏感，工艺性好。
升降导轨的设计
考虑到工作台是竖直方向移动，所以，选用闭式矩形导轨或燕尾槽式导轨，由于这里对导向精度没有较高要求，我这里选择闭式矩形导轨如图
闭式矩形导轨
传送部分机械改进
原方案
有三相异步电动机通过减速机构再带动辊筒转动，使工件达到指定位置，有挡板定位。如图
这个方案中有挡板定位不够精确，并且会对挡板产生较大冲击力，当工件到达挡板后电机还会转动，使辊筒与工件之间则会产生较大摩擦力。
改进方案
将辊筒用限力式辊筒，当工件到达挡板后，电机转动但辊筒外表面不会转动。
六、控制部分方案设计
工件传送控制
工件传送只需控制电机正反转即可，采用接触器联锁的正反转控制。电气图如下
控制原理：
当按下正转启动按钮SB1后，电源相通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB3的动断
接点、正转启动按钮SB1的动合接点、反转交流接触器KM2的常闭辅助触头、正转交流接触器线圈KM1，使正转接触器KM1带电而动作，其主触头闭合使电动机正向转动运行，并通过接触器KM1的常开辅助触头自保持运行。反转启动过程与上面相似，只是接触器KM2动作后，调换了两根电源线U、W相（即改变电源相序），从而达到反转目的。
互锁原理：
接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合，否则造成两相电源短路事故。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时，串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断，切断了反转控制电路，保证了KM1主触头闭合时，KM2的主触头不能闭合。同样，当接触器KM2得电动作时，KM2的常闭触头分断，切断了正转控制电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。这种在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头（或互锁触头）。
工作台升降和旋转控制
工作台升降和旋转采用三位四通电磁阀控制液压回路，如图
工作原理：
当有压力油进入时，回油路的单向阀被打开，压力油进入工作液压缸。但当三位四通电磁换向阀（Y型）处于中位或液压泵停止供油时，两个液控单向阀把工作液压缸内的油液密封在里面，使液压缸停止在该位置上被锁住。（如果工作液压缸和液控单向阀都具有良好的密封性能，即使在外力作用下，回路也能使执行元件保持长期锁紧状态）。
在图示位置时，由于Y型三位四通电磁换向阀处于中位，A、B、T口连通，P口不向工作液压缸供油，保持压力，缸两腔连通。此时，液压泵输出油液经溢流阀流回油箱，因无控制油液作用，液控单向阀A，B关闭，液压缸两腔均不能进排油，于是，活塞被双向锁紧。要使活塞向上运动，则需使换向阀1DT通电，左位接入系统，压力油经液控单向阀A进入液压缸，同时也进入液控单向阀B的控制油口K，打开阀B，使液压缸右腔回油经阀B及换向阀流回油箱，同时工作液压缸活塞向右运动。当换向阀右位接通，液控单向阀B开启，压力油打开阀A的控制口K，工作液压缸向下行，回油经阀A和换向阀T口流回油箱。当工件在工作台上定位后，液压缸上升带动工作台旋转上升，当转到90度后，
可以通过液压缸控制工作台高度。工件加工完后，液压缸回油带动工作台下降且旋转。
全自动控制方案
在按加工需要工作台首尾两端各安装一个传感器脉冲开关SB1、SB2和导轨上下各安装一个传感器脉冲开关SB3、SB4，且每个开关均有手动控制装置。用PLC控制，其接线图如图
图中接触器KM1控制电机正转；接触器KM2控制电机反转；接触器KM3控制三位四通电磁阀左位得电，即液压缸上升；接触器KM4控制三位四通电磁阀右位得电，即液压缸下降。
工作原理：
按下启动按钮SB1，线圈KM1得电，KM1主触头闭合，电机正转；当工件接触到工作台尾端传感器，SB2闭合，延时1秒，线圈KM2得电，KM2主触头闭合，电磁阀左位得电，液压缸上升；当导轨滑块接触导轨上端传感器，SB3闭合，延时50秒，等待工件加工后，线圈KM3得电，KM3主触头闭合，电磁阀右位得电，液压缸下降；当导轨滑块接触导轨下端传感器，SB4闭合，延时一秒，线圈KM4得电，KM4主触头闭合，电机反转；当工件接触到工作台首端传感器，SB5闭合，延时5秒，返回前面操作。
其梯形图如图
小结
在设计的过程中，我深刻地体会到机电一体化系统的设计，是多学科的交叉与综合，涉及了大学课程里的大部分知识，是对过去所学知识的一次复习、巩固和实际的操作，强化训练了我们的学科融合的思维能力，进一步加强了我们对机电一体化系统设计技术总体思想，初步了解到了设计一个机电一体化系统的方法，培养了一个机电工程师应具备的思维能力。在设计中我学到了很多从书本上无法体会的东西。学习实践技能得到明显的提高，使自己的综合能力得到进一步的提高，从而为自己毕业后更快地适应社会工作打下良好的基础。但我们还需要在实践中不断的学习，提高，掌握新概念、新技术、将来才能成为机电一体化的复合人才。
参考文献
张建民等，机电一体会系统设计（第三版）高等教育出版社，2010
王信义，机电一体化技术手册（第二版）机械工业出版社，2000
机械设计委员会，机械设计手册，机械工业出版社2004
李建勇.机电一体化技术.科学出版社.2004
徐灏.机械设计手册（3）.机械工业出版社,2003
张建民.机电一体化系统设计.北京理工出版社,2004
杨入清.现代机械设计—系统与结构[M].上海:上海科学技术文献出版社,2000
引言 对数控回转工作台的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。 使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。 培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。 培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。 使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。 本次毕业设计主要是解决数控回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。 目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是： 1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台； 2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力； 3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。 数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年600台左右。
内容摘要 本课题中三工位旋转工作台是钻孔加工中在工作台三个不同工位分别同时完成上料、钻孔、卸料等工艺过程的工艺技术，这大大提高了机械加工的效率、提高了生产率。但是新的问题接踵而至：三个工位同时动作就要要求操作工人完成上料、装夹工件、钻孔、卸工件。这样高强度的工作工人是否能承受的了，怎样降低工人的劳动强度呢？提高自动化程度就成了我们面临的首要课题。 随着科技的发展，继电器控制已经逐步被可编程控制器(PLC)控制所代替。PLC是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的使用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。 在PLC的支持下，怎样实现操作流程的自动化这个问题迎刃而解。于是在机加工过程中我们可以选择各种控制机制去简化工人操作以及降低工人劳动强度、提高效率等。 关键词：三工位旋转工作台；可编程控制器；提高效率；自动化
目录 第1章引言 (1) 第2章设计方案 (2) 2.1总体方案说明 (2) 2.1.1控制要求 (2) 2.1.2制定控制方案 (2) 2.2 控制方式选择 (2) 第3章P L C控制系统设计 (3) 3.1 动作特性 (3) 3.2 液压控制部分设计 (4) 3.3 控制流程图 (4) 3.4I/O地址分配表 (6) 3.5I/O接线图 (6) 3.6梯形图 (7) 3.7语句表 (12) 结论 (16) 设计总结 (17) 谢辞 (19) 参考文献 (20)
第1章引言 随着科学技术的不断发展，机械加工的方法和手段也逐渐变得丰富起来，各种先进技术被人们引入机械行业中来形成各种新兴学科，机电一体化就是其中一门。机电一体化是以电子技术特别是微电子技术为主导、多种新兴技术和机械技术交叉、融合而成的综合性高技术，是机械和电子的有机结合产物。其目的是不断提高劳动生产率，减轻人们的体力劳动，逐步代替部分脑力劳动。机械一体化的机械加工比传统机械加工有很大的优越性。在本课题中，机电一体化的好处显得尤为突出。 三工位工作台旋转机床设备在机加工等自动化机床设备中得到广泛引用，通过控制工作台旋转，可以实现在加工过程中同时完成上料和卸料工作，并能实现流水作业，大大提高了工作效率,降低工人劳动强度。若在上料和卸料工位设计合适的机械手，则可实现无人上料和卸料工作。 ＰＬＣ的处理器速度和功能在不断增加，已发展成具有逻辑控制功能过程控制功能运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能等的多功能控制器，加上它的价格低廉、操作简便、改变功能灵活易用、维护工作量小等优势，使PLC在工业生产过程自动化中获得广泛使用。 目前ＰＬＣ已经在工业生产过程中得到广泛使用，它具有结构简单易于编程、性能优越、可靠性能高、维修方便和使用方便的一系列优点。根据课程设计要求，以西门子S7-200系列PLC来实现控制钻床三工位工作台旋转控制设计。 钻床加工三工位工作台是由送料、钻孔、卸载三部分组成。工作台每旋转120°完成一个工位，循环运行。来实现工件的快速送料、钻孔、卸载的流水作业系统。 第2章设计方案 2.1总体方案说明 从我们入大学开始接触机械设计开始起，老师就教导我们任何设计都要先从整体上对要做的设计内容要构想一下。只有对整体设计做出全局的把握，设计才会有所针对。拿到课程设计题目后，我并没有直接进入主题开始着手设计，而是逐步先将设计要求研究了一遍，认真对设计思路做了一个规划然后才开始了设计。 2.1.1 控制要求 （1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。 （2）手动调整采用按钮点动的控制方式。包括上料进、退操作、工件夹紧、放松操作，钻头下降、上升操作，卸料进、退操作，工作台旋转操作。 （3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个启动按钮
目录 一、总体 (2) 二、机械结构设计 (3) 1、脉冲当量和传动比的确定 (3) 2、机械部件(工作台)总体尺寸 (3) 3、工作载荷分析及计算 (4) 4、滚珠丝杠螺母副的选型和校核 (5) 5、导轨的选型和计算 (10) 6、联轴器的选择及计算 (11) 7、传动系统等效转动惯量计算 (12) 8、步进电机的选用 (13) 三、控制系统设计 (18) 1、控制系统硬件的基本组成 (18) 2、接口程序初始化及步进电机控制程序 (19) 3、直线圆弧插补程序设计 (22) 参考文献 (30) 一、总体 1、总体参数 设计一个数控XY工作台及其控制系统。该工作台可安装在铣床上，用于铣削加工。已知的设计参数如下： 开环伺服系统——步进电机驱动——没有检测装置 半闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——脉冲编码器——速度反馈 闭环伺服系统——交流或直流伺服电机驱动——位置检测装置——位置反馈
本设计采用开环步进电机驱动。 3、传动初步设计 电动机——联轴器——滚珠丝杠——工作台 4、系统组成框图 大致确定为：控制、接口、驱动、传动再到执行。 即为 XY →→→→控制器接口电路驱动装置传动机构工作台 5、机械传动系统简图 X 轴与Y 轴的传动系统简图都如图所示 二、机械结构设计 1、脉冲当量和传动比的确定 1.1、脉冲当量的确定 根据机床或工作 台进给系统所需要的定位精度来选定脉冲当量。考虑到机械传动系统的误差存在，脉冲当量值必须小于定位精度值。本次设计给定脉冲当量 为0.01mm 。 1.2、传动比的确定 传动比计算公式：P b L i δθ3600 = 专业课课程设计指导书（2－1） 其中：为步进电机的步距角，为滚珠丝杠导程，为系统脉冲当量。根据传动设计，采用联轴器，初选电机步距角?=9.0b θ，丝杠导程mm L 40=，mm P 01.0=δ。 则其传动比101 .03604 9.03600=??== P b L i δθ 2、机械部件(工作台)总体尺寸 由于工作台的加工范围为X ＝200mm ，Y ＝150mm 。工作台尺寸一般为工作台加工范围的1.1倍。所以：X ＝200×1.1＝220mm, Y ＝150×1.1＝165mm ，其厚度初定为30mm 。 选择工作台的型槽为T 型槽，查电子版《袖珍机械设计师手册》中的T 型槽和相应螺栓(摘自 GB/T158-1996) 表
第46届世界技能大赛xx省选拔赛机电一体化项目技术文件
1.1 本项目的简要技术描述 (1) 1.2 考核目的 (1) 1.3 相关文件 (1) 2. 选手的能力要求 (1) 3. 竞赛项目 (2) 3.1 竞赛任务模块 (2) 3.2 任务简述及要求 (3) 3.2.1 任务A（已知单元安装、编程、调试及运行） (3) 3.2.2 任务B(已知单元和未知模块组成的生产线安装、编程、调试、运行) (3) 3.3 命题方式 (3) 4. 评分标准及排名 (3) 4.1 评价分（主观分） (4) 4.2 测量分（客观分） (4) 4.3 评分流程说明 (4) 4.3.1 评分流程 (4) 4.3.2 评分说明 (5) 4.4 统分方法 (5) 4.5 参赛队排名 (6) 4.6 裁判员和选手 (6) 4.6.1 裁判组 (6) 4.6.2 裁判任职条件及组成 (6) 4.6.3 选手的条件和要求 (7) 5. 竞赛相关设施设备 (7) 5.1 竞赛设备及要求 (7) 5.3 竞赛准备要求 (8) 5.3.1 PLC控制器 (8) 5.3.2 PLC编程电脑 (9) 5.3.3 触摸屏 (9) 5.4 赛场每个比赛工位所需设施 (10) 5.5 现场设施工具清单 (11) 5.6 工具仪器清单 (12) 5.7 耗材清单 (12) 6. 项目特殊规定 (12) 6.1 选手安全防护措施要求 (12) 6.2 有毒有害物品的管理和限制 (13) 6.3 选手其他约定 (13) 6.3 裁判要求及约定 (14)
7.1 场地面积要求 (15) 7.2 场地照明要求 (15) 7.3 场地消防和逃生要求 (15) 7.4 医疗设备和措施 (16) 8. 健康要求和绿色环保 (16) 8.1 环境保护 (16) 8.2 循环利用 (16) 9. 开放现场的要求 (16) 9.1 对于公众开放的要求 (16) 10. 相关文件 (17)
毕 业 论 文（设 计） 论文（设计）题目： 系 别：机电系 专 业: 机电一体化 完成时间: 目 录 一．毕业设计的目的 (3) 二．加工零件的分析……………………………………………… 三．加工工艺的编排与分析………………………………………
四．结构设计……………………………………………………… 五．各部件的计算与校核………………………………………… 六．整体的液压设计……………………………………………… 七．整体的电气控制设计………………………………………… 八．毕业设计总结………………………………………………… 九．主要参考资料………………………………………………… 一．毕业设计的目的 毕业设计是学生综合运用所学过的基本理论，基本知识与基本技 能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练， 其主目 的： （1） 培养学生综合分析的解决本专业的一般工程技术问题的独立 工作能力，拓宽和深化学过的知识 （2）培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握 工程设计的一般程序规范和方法。 （3）培养学生正确使用技术资料，国家标准，有关手册图册等工 具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 （4）培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，面向工作和 工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
二．法兰盘加工的回转工作台设计 （一）加工零件的分析 如此法兰盘为一个式厂常用件，加工精度要求不太高，但年需求量较大。 因此，加工此法兰盘时，首先，需要考虑的问题就是加工的生产效率。 1、采用通用机床夹加工此法兰盘时，加工的范围可以进行扩大，可以加工 出一系列的法兰盘，但通用机床的调整时间较长，装央与拆卸工件的时间较工， 使得法兰盘的加工效率无法进行提高。 2、专门化机床的工艺范围较窄，只能加工一尺寸范围内的某一类零件，完 成某一种特定工序，但生产效率较通用的机床高。 3、专用机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序，但 专用机床的加工效率是这三类机床中最高的。 因此专用机床较为适用了加工此类 法兰盘。 4、组合机床作为专用机床中的一种与通用机床的专门化机床相比较。 （1）组合机床由 70-90％的通用零部件组成，可以缩短设计和制造周期， 而且在需要的时候，还可以部分或全部改装。以组成适应新加工要求的设备就是 说组合机床有重新改装的优越性，其通用零部件可以多次重复利用。 （2）组合机床是按具体加工对象专门设计的，中以按最佳工艺方案进行加 工。 （3）在加工零件时，组合机床可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工 件进行加工，是实现集中工序，提高生产效率的最好途径，这也正是加工法兰盘 所需要的。 （4）组合机床是在工件一次装夹下用的轴实现多孔同时加工，有利保证各 孔相互之间的精度要求，提高产品质量，减少了工件工序间的搬运，改善了劳动
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
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
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。
第1章设计背景 今天的办公空间正向着信息化、高效化发展，科技和人文的含量日益增多，表现在办公家具的功能上已不仅仅是物质上的，也包括精神上的。新世纪的上班族，走在时代的前端，他们追求个性和时尚，渴望拥有良好的办公环境和人性化的办公家具。对于很多企业来讲，也希望通过优质的办公家具，营造高效、舒适、便捷的现代办公氛围，激增员工的信赖感和归属感，树立企业形象，体现文化品质。 另外，从办公家具的消费市场看，消费者的选购倾向也发生了许多变化，中高档市场和低端市场的分化越来越明显，中高档市场的规模越来越大，很多国际著名的办公家具公司如美国的STEEL-CASE、日本的内田洋行纷纷以高格调、高品位的精品打入国内市场。这说明，消费者的选择层面不断提高，开始追求高品质的办公家具， 这也对办公家具的设计提出了新的要求。 第2章办公家具设计的四大要素 家具由功能、色彩、材料、结构等方面组成一定的形态，给人一种整体视觉形象。家具形态是信息的载体，设计师通过特有的造型语言进行家具的形态设计，传达思想理念，消费者通过家具的特有形态，寻求一种文化、身份的体现。因此要确定办公家具的形态必须先从四大要素的研究开始。 2.1 功能设计 办公家具设计的任务是为人们的工作创造便利、舒适的物质条件，功能要在家具构成的形态中得以实现，离开功能去谈家具的美感是毫无意义的。既然家具是为人所用的，研究家具产品的功能要素，其出发点必然要满足人的各种心理、生理和行为
要求。 通常单人的办公空间包括以下五大办公家具：办公桌、办公椅、访客椅、储物柜、 接待用的沙发和茶几。 多人办公空间主要包括三大办公家具：工作台、办公椅、储物柜。 2.2 色彩设计 1．功能要求：办公家具的色彩设计应服从功能的要求。如黑、棕色向来给人凝重感，用它们装点会议室，会促使人集中思考，用于老板椅和会客室桌椅，凸显权利、地位、档次和品位。可以用色彩变化技术与造型细节点、功能延伸处结合，来突出家具使用功能的识别。如多功能的组合家具，用色彩的区分加以“标识”，可以使消费者充分利用组合家具的任一种功能，实现物尽其用，也是辩证理解节约的一个方面。2．室内环境：对于具体的办公环境而言，家具应与室内环境的色彩相适应，使整个房间的色调和谐统一。室内空间较小，墙面为冷色调时，选用冷色调的家具，可以使家具隐退到墙壁中，与墙壁浑然一体，形成一个同一的背景，以扩大空间感；室内空间较大，家具也不多的情况下，家具色彩可以与墙面色彩成补色关系，突出家具的前景位置，使墙面起衬托的背景作用，减少空旷感；采光较好的室内采用浅色调或中等深浅色调的家具：采光较差则应采用纯度较高的家具，以便突出家具形体。3．人的心理、生理要求：近年来医学研究表明，家具色彩能“左右”人的心理，从而影响身体健康。如白色对易动怒的人可起调节作用，这样有助于保持血压正常；蓝色具有调节神经、镇静安神的作用；绿色具有镇静神经、降低眼压、解除眼疲劳、改善肌肉运动能力等作用；黑色具有镇静、安定的作用。
附件1 2019年度机械行业职业教育技能大赛 “三向杯”机电一体化系统设计与装调技术项目 竞赛样题(高职组） 选手须知： 1.任务书共 27 页，附页图纸 31 页，故障排查表 1 页，如出现任 务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相 关的器件手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹下。 3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中 创建的程序文件必须存储到“E:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。 4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则 成绩无效。 5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业 机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。 6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。 场次：工位号：日期：
机电一体化系统设计与装调技术项目任务书(高职组) 一、竞赛设备说明 竞赛平台由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能仓储单元5个工作单元组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、产品分拣、机器人搬运合格产品入盒、盒盖包装、贴标、入库等自动生产全过程。 系统每个工作单元都配有独立的控制PLC 和人机交互的按钮板，系统可以联机运行，同时各单元也可以单站运行。5台PLC 通过RS485进行通讯，可以任意选择其中一个工作单元作为主站，触摸屏与主站进行串口通讯。 二、工作过程概述 本系统工作过程概述如下： (一)颗粒上料单元上料输送带逐个将空瓶输送到主输送带；上料检测传感器检测到有空物料瓶到位，上料输送带停止；同时循环输送带机构将供料机构的物料推出，根据物料颗粒的颜色进行分拣；当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主输送带停止；填装机构将分拣到位的颗粒物料吸取放到空物料瓶内；物料瓶内填装物料到达设定的颗粒数量后，填装定位气缸松开，主输送带启动，将物料瓶输送到下一个工位。如图0-2所示。 图0-1 SX-815Q 机电一体化综合实训设备
《机电一体化系统设计》课程设计说明书题目数控回转工作台的设计 机械工程学院机械电子工程专业机电1302班201302170225号学生姓名肖鹏飞. 指导教师刘军安陈小异. 完成日期2016年12月09日.
湖南工程学院机械工程系
湖南工程学院 课程设计（论文）任务书 设计题目：数控回转工作台机电系统设计 姓名：肖鹏飞系别：机械工程专业：机械电子工程班级：1302 学号25 指导老师: 刘军安陈小异教研室主任谭季秋 一、设计要求及任务 1．设计任务 （1）总体设计 （2）机械系统的设计与计算； （3）控制系统设计：采用51单片机或FX2N PLC控制，步进电机驱动，转角输入与显示； （4）编写设计说明书。 2．设计要求 （1）正反旋转，回转角度0~360o；最大回转半径100mm, 最大承载重量20kg;工作台输出精度2mrad,具备自锁功能； （2）机械部分：A1装配图1张； （3）控制部分：硬件设计，程序设计。 二、进度安排及完成时间 1．设计时间：三周，2015年12月14日至2016年01月1日。 2．进度安排 第一周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，提出设计方案，进行设计。第二、三周：整理资料，撰写设计说明书，上交设计图纸、说明书（要求手写稿）。
目录 绪论 (6) 第一章数控回转工作台的原理与应用 (7) 1.1 数控回转工作台 (7) 1.2 设计准则 (8) 1.3 主要技术参数 (8) 1.4 本章小结 (8) 第二章数控回转工作台的部分原理及结构设计 (9) 2.1 步进电机的原理 (9) 2.2 传动方案传动时应满足的要求 (9) 2.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 (10) 2.4 轴承的选用 (10) 2.5 轴承的游隙及轴上零件的调配 (11) 2.6滚动轴承的配合 (11) 2.7 滚动轴承的润滑 (11) 第三章控制系统设计 (12) 3.1 系统方案设计构成 (12) 3.2 单片机 (13) 3.3 光电耦合 (15) 3.4 环形分配器 (15) 3.5 功率放大器 (18) 3.6 程序 (20) 总结 (23)
任务书 课题十二、设计一个3工位旋转工作台的控制系统 1.动作特性 其工作示意如图所示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。 工位1：上料器推进，料到位后退回等待。 工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。 工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。 2.控制要求 工位2 工作台示意图 1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。 2）手动调整采用按钮点动的控制方式。 3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。
4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。 5）系统运动不很复杂，采用4台电机。 6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。 7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。 3.时间安排 第1-2天：根据设计任务查阅相关文献； 第3-6天：选择一种合适的设计方法，制定详细的设计方案，设计出满足要求的电器控制系统并验证其正确性； 第7-8天：编写课程设计报告；绘制相关电气图纸。 第9-10天：提交课程设计报告；进行课程设计答辩。 4.所需提交的材料 1）编写输入输出对照表。包括信号名称、外部元件号、内部继电器号 2）绘制PLC外部接线图 3）绘制功能流程图； 4）编写、调试梯形图或语句表程序
目录 任务书 ..................................................................... 错误！未定义书签。第1章课程设计任务说明 ................................... 错误！未定义书签。 1.1 课题简介........................................................ 错误！未定义书签。 1.2 系统总体方案设计概述................................ 错误！未定义书签。第2章课程设计任务分析 ................................... 错误！未定义书签。 2.1 设备机构组成分析........................................ 错误！未定义书签。 2.2 设备工作过程分析........................................ 错误！未定义书签。第3章控制方案设计 ........................................... 错误！未定义书签。 3.1 总体方案设计................................................ 错误！未定义书签。 3.2 电气系统设计 (4) 3.3 电气控制系统设计 (4) 3.3.1 系统控制与信号分析 (4) 3.3.2 I/O分配表 (5) 3.3.3 I/O端子接线图 (6) 第4章控制流程分析 (7) 4.1 功能图 (7) 4.2 梯形图 (8) 4.3 语句表 (11) 课程设计心得 (14) 参考文献 (15)
机电一体化课程设计报 告
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
目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)
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
2016年中国技能大赛——第44届世界技能大赛机电一体化项目全国选拔赛技术工作文件 1.本项目的技术描述 1.1本项目的简要技术描述 机电一体化技术涉及机械、电子、气动和计算机技术。集机械、气压工程、编程、机器人技术及系统开发等技能于一体。机电一体化技术人员能满足自动化行业的各种需求，能搭建工业自动化系统，能够设计、制造、维护和修理自动化设备及对设备控制系统编程。 1.2选手的竞赛能力和要求 竞赛以实际操作技能为主。为全面考查参赛选手的职业综合素质和技术技能水平，选手能力要求包括：工作的组织与管理，交流与人际沟通，机电一体化系统开发，使用工业控制器，软件编程，电路设计，分析、运行和维修七大部分，具体要求内容及说明见表1。 表1 竞赛能力要求及说明
2.裁判员和选手 2.1裁判长 裁判长应具有较强的组织协调能力，处理问题公平、公正。从事本职业（项目）技术工作15年以上。具有本职业（项目）高级技师职业资格或副高级及以上专业技术职务，且在本职业（项目）领域具有一定的影响力。参与过省级以上职业技能竞赛相关技术工作，具备国家职业技能竞赛裁判员资格或世界技能大赛执裁经验者。 2.2裁判员的条件和组成 2.2.1裁判员基本条件 参加全国选拔赛技术工作的裁判人员，应具备以下条件： ⑴热爱祖国，遵纪守法，诚实守信，具有良好的职业道德，身体健康； ⑵裁判员应具有团队合作、秉公执裁等基本素养，具有本职业（项目）技师及以上职业资格或中级及以上专业技术职务。有省级以上职业技能竞赛技术工作经历且在省级选拔活动中担任技术专家，或具备国家职业技能竞赛裁判员资格者优先。 2.2.2裁判员的组成 裁判员由每个参赛地区或行业（以下简称各参赛代表队）依据
机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制
机电一体化-回转工作台的设计 二、设计任务及要求 设计题目：数控回转工作台的设计 1. 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400㎜；最大承载重量50㎏； 3. 机械部分的设计：装配工作图1张（ 1号）； 4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一张； 5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51或单片机FX2N-PLC控制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。 三、机械系统设计 在数字回转工作台机械传动部分选用蜗轮蜗杆传动,因为蜗杆传动平稳,振动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回转工作台所要求的分度的实现.故选用蜗轮蜗杆传动. （一）、蜗杆类型的选择: 蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精密传动中应用较为广泛. （二）、蜗杆蜗轮材料的选择: 由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆精确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以及抗胶合性能。所以蜗轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。故选择:蜗杆材料为：渗碳钢，表面淬硬56-62HRC 牌号为20GrMnTi.蜗轮材料为：铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1
（三）、蜗杆蜗轮参数计算： 1. 蜗杆传动尺寸的确定： 由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50千克. 由《齿轮手册》（上）表6.2-3取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm; 估取蜗杆分度圆直径: 为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90 估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4 q=d /m=80/4=20 6 tanγ= z /q 则γ=2.86° 2. 确定蜗轮蜗杆各参数值 蜗杆尺寸“ 1) 蜗杆轴向齿距:p =πm=3.14×4=12.56 2) 螺旋线导程:p =p ×z =15.4×4=12.56 3) 法向齿形角:对于ZI蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15° 4) 直径系数:q= d /m=80/4=20 5) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=80 6) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86° 渐开线蜗杆: 基圆柱导程角: γcosγ =cosαncosγγ =15.264° 7) 基圆直径:d d = z m/tanγ =14.16 8) 法向基节:p =πm cosγ =12.12 9) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=4 10 蜗杆齿根高:h =1.2m=4.8 11) 蜗杆全齿高:h = h + h =4+4.8=8.8 12) 顶隙:c =0.2m=0.8 13) 齿根圆半径:ρ =0.3m=1.2 14) 蜗杆齿顶圆直径:d =d +2 h =88 15) 蜗杆齿根圆直径:d = d -2 h =70.4 16) 蜗杆齿宽:b =95
回转工作台设计说明书 论文题目四工位回转工作台设计 学院机械工程学院 学号 姓名何凯星 教师杨岩 2014年1月
摘要 本次课程设计的题目是回转工作台设计。通过对回转工作台的设计，使大学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。本课题研究的主要内容包括：确定回转工作台的传动方案；驱动力计算及其他相关计算；步进电机的选型；零件设计；零件图的绘制与三维模型建立；绘制装配图及运动仿真。 对于回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿不完全轮传动、槽轮传动或者直接采用步进电机实现分度；然后进行各零件的设计与校核；偏心轮与机架采用螺钉连接固定不动；工作台的平衡通过止推轴承来保证；采用直线导轨以实现夹紧与工件的定出；直线导轨端部用滚动轴承；工作太平面上设计了圆孔；最后，对各零件进行装配。 关键词：回转工作台；步进电机；直线导轨；滚动轴承；建模 目录 一、课程设计任务书 1、概述 (3) 2、回转工作台设计要求 (3) 3、设计任务 (5) 二、设计步骤 1、夹紧机构的设计 (5) 2、定位装置的设计 (6) 3、偏心轮设计 (7) 4、直线导轨的选型 (8)
5、轴承的选择 (8) 6、转动圆盘的设计 (8) 7、装配图 (9) 8、零件图的绘制 (10) 三、心得体会 (13) 四、参考文献 (15) 一、课程设计任务书 1、概述 回转工作台是检测仪器的主体部件，同时，它也是诸多设备如万能工具显微镜、坐标测量机、坐标镗、铣、磨、加工中心等重要部件或附件。 检测仪主要由一个四工位回转工作台和一个显微镜组成。显微镜固定在机架上部的竖直杆上，回转工作台主要由回转平台、回转台主轴及夹紧定位装置组成。工作台水平安置，台上装夹加工对象，回转运动由步进电机直接驱动。传动部分要能自锁，消除侧隙以保证精度要求，并有一定的传动精度和刚度，工作台上亦要有圆孔，以减轻工作台质量及材料成本。 2、回转工作台设计要求 1、性能参数 （1）主参数 工件质量：小于10g。 工件为塑料。
专业：机电一体化 班级： 08—1班 老师：刘顺东 学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月
XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)
1.序言 据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
1 、设计任务 (2) 2、总体方案的确定 (2) 2.1 机械传动部件的选择 (2) 2.2 控制系统的设计 (3) 2.3 绘制系统组成框图 (3) 2.4 绘制机械传动系统简图 (3) 3、机械传动部件的计算与选型 (4) 3.1 脉冲当量的确定 (4) 3.2 导轨上移动部件的重量估算 (4) 3.3 传动部件、导向部件的设计、计算和选用 (4) 3.3.1 铣削力的计算 (4) 3.3.2 直线滚动导轨副的计算与选型 (4) 3.3.3 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (5) 3.4 步进电动机减速箱的选用 (7) 3.5 步进电动机的计算与选型 (7) 3.5.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J eq (7) 3.5.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩T (8) eq 3.5.3 步进电动机最大静转矩的选定 (10) 3.5.4 步进电动机的性能校核 (10) 4、控制系统硬件设计 (11) 4.1 根据任务书的要求，设计控制系统的时主要考虑以下功能： (11) 4.2 数控系统的组成 (11) 4.3 CPU 的选择 (11) 4.4 驱动系统 (12) 4.4.1 步进电机驱动电路和工作原理 (12) 4.4.2 步进电机驱动电源选用 (13) 4.5 其它辅助电路设计 (14) 5、控制系统的软件设计 (15) 5.1 接口程序初始化 (15) 5.2 步进电机驱动程序 (15) 5.2.1 电机的控制电路原理及控制字 (15) 5.2.2 电机正反转及转速控制程序 (15) 5.3 圆弧插补程序的设计 (17) 5.3.1 逐点比较法 (17) 5.3.2 程序设计 (17) 参考文献 (20)