1、 1 机电一体化系统课程设计机电一体化系统课程设计 设计说明书设计说明书 前言 本说明书是我对学校所学知识的全面总结和综合应用， 又为今后走向社会的 实际操作应用铸就了一个良好实践，课程设计是我对所学知识理论检验与总结， 能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。 本说明书融合了机械设计、机电一体化、机械制图等学科知识。对 X-Y 轴数 控工作台进给系统分析，包括机械传动部分、电气控制部分以及程序的设计。让 我们做到理论联系实际，培养我们分析问题、解决问题的的能力。 原理框图 2 设 计 计 算 与 说 明 设计任务：设计任务： 题目：专用电焊机机电系统设计 任务：设计一种专用电焊机，主要
2、参数如下： 1）用步进电机定位，工作台等距离进给 9 次； 2）工件质量m1=50kg，工作台质量m2=150kg； 3）每次进给距离 L=50mm，丝杠直径 10-50mm； 4）丝杠导程 Ph=10mm； 5）进给时间 T=4s； 6）每次停留时间 T1=1s； 7）手动回位； 9）工作台空载最快移动速度min/1200 mmv ； 一、总体方案的确定一、总体方案的确定 1 机械传动部件的选择 1.1 导轨副的选用 要设计系统是用来配套轻型的电焊机的，需要承受的载 荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，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
3、便等优点。 1.2 丝杆螺母副的选用 滚珠丝杆副的传动精度高、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。 1.3 伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到 0.001mm， 定位精度 也未达到微米级，空载最快速度也只有 1200mm/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。 1.4 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。电焊机的精度不是很高，故可以采用开环控制 2.控制系统的设计 1)对于步进电动机的
4、开环控制，采用运动控制卡控制 2)要设计一台完整的控制系统，在选择 CPU 之后，还需要扩展程序储存器、数 据存储器、键盘与显示电路、I/O 接口电路、D/A 转换电路、串行接口电路等。 3)选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用。 三、机械传动部件的计算与选型三、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 按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算。包括工件、夹具、工作平台、上 层电动机、 减速箱、 滚珠丝杠副、 直线滚动导轨副、 导轨座等， 估计重量约为 2000N。 3 设 计 计 算 与 说 明 2.直线滚动导轨副的计算与选型 （1）滑块承受工作载荷 max F 的计算及导轨
5、型号的选取 工作载荷是影响直线 滚动导轨副使用寿命的重要因素。本设计中的工作台为水平布置，采用双导轨、四 滑块的支承形式。 考虑最不利的情况， 即垂直于台面的工作载荷全部由一个滑块承 担，则单滑块所受的最大垂直方向载荷为： F G F 4 max (2) 其中，移动部件重量 G=2000N，外加载荷0F，代入式（2） 得最大工作载荷kNNF5.0500 max 。 查附录表， 根据工作载荷kNNF5.0500 max ， 初选直线滚动导轨副的型号为 DB-LBB25RB 型，其额定动载荷kNG a 9.17，额定静载荷kNG a 44.30 0 。 （2）距离额定寿命 L 的计算 上述选取的
6、DB-LBB25RB 型导轨副的滚道硬度为 60HRC，工作温度不超过 100 摄氏度，每根导轨上配有两只滑块，精度为 4 级，工 作速度较低，载荷不大。查表 3-36表 3-40，分别取硬度系数 0.1 H f 、温度系数 00.1 T f、接触系数 81.0 C f 、精度系数 9.0 R f 、载荷系数 .1 W f ，代 入式（3-33） ，的距离寿命： km F G f ffff L a W RCTH 8879550 3 max 远大于期望值 50km，故距离额定寿命满足要求。 4.滚珠丝杠螺母副的计算与选型 （1） 最大工作载荷 m F 的计算 ， 工作台受到进给方向的载荷 （与丝杠轴线平行） NFx50。 已知移动部件总重量 G=2000N，按矩形导轨进行计算，查表得，取颠覆力矩影 响系数 K=1.1，滚动导轨上的摩擦因数 =0.005 。求得滚珠丝杠副的最大工作载 荷： NN GFFKFF yzxm 65)200000(005.0501.1 )(
