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中国矿业大学

机械工程及自动化专业 机械电子方向专业课程设计说明书

设计题目：机电传动单向数控平台设计设 计 者：班 级：学 号：指导教师：

Afan 中国矿业大学 机电工程学院 2014 年11月

目录

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1.设计任务 ................................................................. 1

1.1设计任务介绍及意义 ........................................... 1 1.2设计任务明细.................................................... 2 2.总体方案设计 ........................................................... 3

2.1设计的基本依据 ................................................. 3 2.2可行性方案的比较 .............................................. 3 2.3总体方案的确定 ................................................. 4 3.机械传动系统设计...................................................... 5

3.1机械传动装置的组成及原理 ........................ 5 3.2主要部件的结构设计计算 .......................... 5 4.电气控制系统设计...................................................... 14

4.1控制系统的基本组成 ........................................... 14 4.2电气元件的选型计算 ........................................... 15 4.3电气控制电路的设计 ........................................... 17 4.4控制程序的设计及说明 ........................................ 18 5.总结 ...................................................................... 25 参考文献 ................................................................... 26

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1. 设计任务

1.1设计任务介绍及意义 （1）任务介绍

设计内容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其主要内容包括：①机械传动结构设计；②电气测控系统。设计内容必须包括一个模拟量控制。

课程设计题目：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电气控制方式：单片微机控制、PLC控制； ④功能控制要求：速度控制、位置控制； ⑤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；

（2）课程设计意义

此次专业课程设计是培养我们综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的意义在于：

①培养我们综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制

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系统(产品)的初步设计工作的能力，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

②培养我们搜集、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。

③培养我们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。

④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

①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。

②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（A2一张）。

③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）。

④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，每个学生应独立完成课程设计说明书一份，字数为3000字以上，设计图纸不少于两张。

⑤用计算机绘图或手工绘图，打印说明书。

⑥?? 设计选题分组进行，每位同学应采用不同的方案（或参数）独立完成；

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2. 总体方案设计 2.1 设计的基本依据

机电传动单向数控平台是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动控制、检测等技术为一体的自动化设备。其基本组成包括机械传动装置和电气控制系统，本次设计主要就是围绕这两个方面进行的。 2.2可行性方案的比较

（1）电机驱动方式的选择。

伺服电机与步进电机在控制系统应用中均使用广泛，两者在驱动控制方式上也相似，均为脉冲与方向信号来控制，步进电机的控制方式为开环控制，伺服驱动系统为闭环控制，控制精度更高，但系统结构也较步进电机复杂。步进电机完全可以满足本次设计所要求的控制精度以及响应速度，故选择步进电机较为合适。

步进电机具有以下特点：① 工作状态不易受各种因素的影响，只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；② 转动一转后，累积误差变为零，不会长期累积；③ 控制性能好，在启动、停止、反转时不易丢步。

（2）机械传动方式的选择

有多种机械传动方式可供选择，包括滚珠丝杆、同步皮带、链传动等。每种方式各有其优缺点。由于本次设计要求每人参数不一样，故选择同步皮带传动。

同步皮带传动原理如下图所示，其有以下优点：传动比准确，传动效率高（可达0.98）、能吸振、噪音低、传动平稳、能高速传动、维护保养

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