机械电子方向课程设计题目：机电传动单向数控平台设计学院：机电工程学院班级：机自07-2班学生姓名：。
学号: 03071004指导教师：XXCV目录第一章前言 (3)第二章课程设计的目的、内容、要求及具体任务 (3)第一节课程设计的目的 (3)第二节课程设计的内容 (4)第三节课程设计的要求 (4)第四节课程设计的具体任务 (4)第三章总体方案设计 (5)第四章机械部分设计 (6)第一节滑动导轨的简单选择 (6)第二节螺旋丝杠的计算 (6)第三节交流伺服电机的选择 (14)第五章电气控制系统设计 (15)第一节电气控制系统设计的基本原则和设计步骤 (15)第二节PLC控制系统具体设计 (16)第三节PLC程序：语句表和梯形图 (21)第六章结束语 (30)参考文献 (30)应该改动为：3.1.。
3.2.。
等等不用第几章第一章前言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。
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围覆盖很多领域。
X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、电子元件表面贴装设备等。
模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。
其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠或螺旋丝杠，丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。
导轨副、丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。
控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
第二章课程设计的目的、意义、要求及具体任务第一节课程设计的目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和能力、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计时建立的专业基础课程和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统产品的初步设计工作，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、培养学生搜索、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍一集编写技术文件的能力、提高计算、绘图等基本能力。
3、培养学生掌握机电产品设计的一半程序和方法，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。
第二节课程设计的内容专业课程设计内容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其内容包括机械传动机构和其电气控制系统设计，基本内容如下：1) 总体方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析材料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案。
针对具体的原理方案进行总体设计，给出机电系统的工作示意图一张。
2) 机械传动系统的设计：通过对动力和传动参数的选择计算，设计机械传动系统，完成机械传动系统装配图一张。
3) 电气控制系统设计：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图一张。
第三节课程设计的要求课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘的设计图纸上，量化要求如下：1) 每位同学采用不同方案独立完成；2) 每位同学独立完成课程设计说明书一份，A4纸30页左右，计算机打印并提交电子稿；3) 每位同学应完成设计图纸不少于三张，计算机绘图并提交电子稿。
第四节课程设计的具体任务1) 题目：机电传动单向数控平台设计2) 方案选择：电机驱动方式：步进电机●机械传动方式：螺旋丝杠●电气控制方式：PLC控制●功能控制要求：位置控制3) 主要设计参数：●单向工作行程：800 mm●移动负载质量：100kg●负载移动阻力：100N●移动速度控制：3m/s第三章总体方案设计本次设计所做的机电传动单向数控系统要求工作台沿单一坐标轴方向有精确的运动，可以对其进行速度和位置的控制。
我所设计的是用交流伺服电机直接驱动螺旋丝杠，通过丝杠将电机的转动转换成工作台的直线运动，达到数控平台的工作要求。
但是这里也存在着一些问题，因为此次课程设计要求每位同学都采用不同的方案，所以我们有几个人不得不选用螺旋丝杠，但螺旋丝杠摩擦系数大，造成其传动效率很低，与滚珠丝杠相比，实在不是最优的选择；它的优点可能就是具有自锁功能，但在现实的设计中还是选用滚珠丝杠的较多。
至于对速度和位置的控制，我选用的是PLC控制，由于在学习PLC课程时学的是西门子的PLC，故在此选用西门子S7200系列的产品，通过具体的电路设计和相关计算，可得出S7224即可达到设计要求。
而且本系统选择PLC来作控制器，与其它工控产品相比，有以下优点：1、PLC控制器适应恶劣环境，抗电磁干扰能力强，能够较好适应井下环境，系统稳定。
2、编程简单、安装简便、调试方便，响应速度快结果简单、组态方便。
3、造价比较便宜，系统扩展方便。
4、维修工作量小、维护方便，且体积小、能耗低。
综上所述，即可得出系统的工作原理图为：该图可直观的反映出此次设计平台的简单工作原理。
第四章 机械部分设计第一节 滑动导轨的简易选择1、已知条件单向行程长度：l s ＝1000mm ＝1m移动速度 ：6m/min负载质量 ：100kg寿命要求 ：每天开机8h ，一年按300个工作日，寿命5年以上2、动载荷计算寿命： 8300512000h h T =⨯⨯=行程长度寿命：3210h s s n l T T =其中，n 为每分钟往返次数：63221s V n l ===⨯次/min 所以：212000601343201000S km T ⨯⨯⨯⨯== 所设计的平台上共有滑块数M=4，所以每根导轨上使用2个滑块。
故：3()H T c a Swk F f f f c T f = 查表c f =0.81，H f =1，T f =1，w f =2，k 为寿命系数，一般取k=50km 。
因为250mg F N M==，可得： 动载荷2729a H T c N C === 通过以上计算，我们查阅相关手册，最后选用海宁金贸金属制品有限公司生产的HGH20CA 型矩形直线滑动导轨副， 其摩擦系数f=0.15。
第二节 螺旋丝杠的计算1、工作载荷F 的计算通过查阅相关资料，工作载荷Fm 是指丝杠副在驱动工作台时承受的轴向力，也叫做进给牵引力，它包括丝杠的走刀方式及与移动体重力作用在导轨上的其他切削分力相关的摩擦力，计算公式如下：矩形导轨 ： '()m L V C F KF f F F G =+++燕尾槽导轨; '(2)mL V C F KF f F F G =+++ 三角形或综合导轨：'()m L V F KF f F G =++ 其中，L F V F C F 分别为工作台进给方向载荷、垂直载荷和横向载荷（N ）；G 为移动部件的重力；k 和'f 分别为考虑颠覆力矩影响的试验参数和导轨上的摩擦系数，岁导轨形式不同而不同 对于矩形导轨： K=1.1 'f =0.15对于燕尾导轨：K=1.4 'f =0.2对于三角形或综合导轨：K=1.15 'f =0.15—0.18选取梯形导轨 所以：'()m L V F KF f F G =++ =1.15*100+0.15*100*9.8= 2622、动载荷Q 计算动载荷的计算公式为：M M Q f F =其中，L 为丝杠的寿命系数，单位为1×610转,660/10L nT =;M f 为载荷系数 ，无冲击取1—1.2 一般情况取1.2—1.5本设计中受轻度冲击，M f 故取=1.1；T 为使用寿命时间,数控机床，一般取T=15000h;n 为丝杠转速：/n v s =；s 为导程； 取s=6mm ，v=6m/min ，故n=1000r/min ；得66075015000/10675L =⨯⨯=1.12622528.11Q N =⨯=根据Q 值对丝杠进行选择，并进行行管计算。
3、滑动螺旋计算滑动螺旋副工作时主要承受转矩、轴向拉压力，设计时应根据具体工作情况，判定其失效形式，确定相应的计算准则。
滑动螺旋副的主要失效形式是磨损，故螺杆的直径和螺母的高度通常是按耐磨性计算确定的。
传力较大或受冲击载荷的传力螺旋，应校核螺杆危险截面的强度及螺母螺纹牙的剪切和弯曲强度。
对精度要求较高的受压螺杆，因其易产生侧向弯曲，需校核其稳定性。
长径比较大，转速又较高的螺杆，可能发生横向振动，应校核其临界转。
对有自锁要求的螺旋传动，要验算其能否满足自锁条件。
在进行滑动螺旋计算之前，要先选择螺纹，螺纹有梯形、锯齿形、圆形、矩形、三角形等，各有各的特点，在这里选用比较常用的梯形螺纹，其特点为：牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好；如用剖分螺母，还可以调整间隙。
下面开始计算：一、耐磨性(1) 螺杆中径2d(mm)2d≥其中，ε为螺纹形式系数(梯形螺纹)，取ε=0.8；F为轴向力，即为Q；ψ为螺母长度L与螺杆中径2d之比，选整体式螺母，故ψ=1.5；[]P为许用压强，通过查表选择：螺杆螺母材料为钢—耐磨铸铁，得[]P=8MPa故211.6d mm≥=(2) 公称直径d和螺距P根据上式算出的2d按螺纹的标准基本尺寸系列选取相应的d和P，经查表可选出：公称直径：d=16mm，螺距：p=4mm，取2d=d-0.5*P=14mm材料选择：丝杠材料45钢(不淬火)加工性能好。
轴颈处可局部热处理淬硬至40—50HRC。
用于一般传动螺母采用耐磨铸铁？(3) 导程S选取线数Z=1，因为螺距P=4mm，故导程S=Z×P=4mm。
(4) 螺母旋合长度L螺母旋合长度L=ψ2d=1.5×14=21mm。
(5) 旋合圈数m/m L P ==21/4=5.25(6) 螺纹工作高度1H因为是梯形螺纹，所以1H =0.5P=2mm(7) 螺纹相关参数 ：341c h H H a ==+=2.25 332d d h =-=11.5 Z=0.25P=1H /2 =1 1max R =0.5c a =0.125 2max R =c a =0.25 42c D d a =+ =16.5 1D d P =-=12 c a --牙顶间隙 牙顶间隙P=1.5, c a =0.15; P=2—5, c a =0.25; P=6--12c a =0.5; P=14—40, c a =121/()P F d H m π==2588.11/(3.14×14×2×5.25)=5.6 Mp(8) 压强校核：因为[]P P ≤=8，即校核合格，所以说设计正确。