專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)

1、江西理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械電子教研室江西理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械電子教研室CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)2 總體方案的確定總體方案的確定 引言引言CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 具體設(shè)計(jì)具體設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) CNC二維工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本二維工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車(chē)床的縱部件，如數(shù)控車(chē)床的縱-橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的數(shù)控鉆床的X-Y工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備

2、等。子元件表面貼裝設(shè)備等。CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)組成：完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)組成：機(jī)械本體機(jī)械本體動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳感測(cè)試部分傳感測(cè)試部分控制及信息處理部分控制及信息處理部分CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模塊化的模塊化的CNC二二維工作臺(tái)，通常由維工作臺(tái)，通常由導(dǎo)導(dǎo)軌座、移動(dòng)滑塊、工軌座、移動(dòng)滑塊、工作平臺(tái)、滾珠絲杠螺作平臺(tái)、滾珠絲杠螺母副以及伺服電動(dòng)機(jī)母副以及伺服電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成。等部件構(gòu)成。CNC二維工作臺(tái)外形機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體

3、化系統(tǒng)設(shè)計(jì)CNC二維工作臺(tái)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠件用來(lái)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺母帶動(dòng)滑塊和工作絲杠的螺母帶動(dòng)滑塊和工作平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工平臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，完成工作臺(tái)在作臺(tái)在X、Y方向的直線移方向的直線移動(dòng)。動(dòng)。 導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已標(biāo)導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動(dòng)機(jī)等均已標(biāo)準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選準(zhǔn)化，由專(zhuān)門(mén)廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可。控制系統(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以設(shè)計(jì)專(zhuān)用的微機(jī)控制系統(tǒng)。制計(jì)算機(jī)，也可以

4、設(shè)計(jì)專(zhuān)用的微機(jī)控制系統(tǒng)。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目題目：CNC二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì) 任務(wù)任務(wù)： 1、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)、二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的機(jī)械部分設(shè)計(jì) 包括計(jì)算選型、二維、三維圖紙的繪制包括計(jì)算選型、二維、三維圖紙的繪制 2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算、控制電路的包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算、控制電路的 設(shè)計(jì)及電路圖的繪制，控制程序的編寫(xiě)。設(shè)計(jì)及電路圖的繪制，控制程序的編寫(xiě)。 （可分別用單片機(jī)和（可分別用單片機(jī)和PLC進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)）進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)）一、設(shè)計(jì)任務(wù)一、設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：試

5、設(shè)計(jì)一個(gè)用于在水平面內(nèi)（試設(shè)計(jì)一個(gè)用于在水平面內(nèi)（XOY平面）進(jìn)行切割平面）進(jìn)行切割的的CNC二維工作平臺(tái)。切割刀位于二維工作平臺(tái)。切割刀位于Y方向工作臺(tái)上面，其受力方向工作臺(tái)上面，其受力點(diǎn)（點(diǎn)（X、Y方向的軸向載荷）到方向的軸向載荷）到Y(jié)方向絲杠軸心線的距離為方向絲杠軸心線的距離為100mm。其它參數(shù)見(jiàn)下面分組情況：。其它參數(shù)見(jiàn)下面分組情況：第第1組：組：行程：行程：500mmx500mm；X絲杠轉(zhuǎn)速絲杠轉(zhuǎn)速n1：200r/min；Y絲杠轉(zhuǎn)速絲杠轉(zhuǎn)速n2:200r/min；理論定位精度：；理論定位精度：30m；X方向軸向載荷：方向軸向載荷：F1=5000N；Y方向方向軸向載荷軸向載荷F2=4

6、000N；X方向工作臺(tái)滑板及組件重量：方向工作臺(tái)滑板及組件重量：1000N；Y方向工作臺(tái)方向工作臺(tái)滑板及組件重量：滑板及組件重量：600N；分別采用分別采用PLC控制和單片機(jī)控制，控制運(yùn)動(dòng)軌跡為控制和單片機(jī)控制，控制運(yùn)動(dòng)軌跡為N型。型。一、設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）導(dǎo)軌副的選用）導(dǎo)軌副的選用二、總體方案的確定1機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）絲杠螺母副的選用）絲杠螺母副的選用二、總體方案的確定機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 選擇了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副以后，為了和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電

7、動(dòng)圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)。例構(gòu)。例無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。速箱。（3）減速裝置的選用）減速裝置的選用二、總體方案的確定機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）伺服電動(dòng)機(jī)的選用）伺服電動(dòng)機(jī)的選用根據(jù)定位精度選擇合適的根據(jù)定位精度選擇合適的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要有直流伺驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主要有直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)等。二、總體方案的確定機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（5

8、）檢測(cè)裝置的選用）檢測(cè)裝置的選用二、總體方案的確定用于半閉環(huán)或閉環(huán)控制中檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速或工作臺(tái)用于半閉環(huán)或閉環(huán)控制中檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速或工作臺(tái)的定位及速度。的定位及速度。常用的有編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺等。常用的有編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵尺等。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、總體方案的確定 可以選用單片機(jī)控制，可以選用單片機(jī)控制，也可以選擇也可以選擇PLC控制，相控制，相應(yīng)的需要設(shè)計(jì)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)應(yīng)的需要設(shè)計(jì)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制電路，編寫(xiě)控制程序控制電路，編寫(xiě)控制程序。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、總體方案的確定機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系

9、統(tǒng)設(shè)計(jì)二、總體方案的確定1.電機(jī)選擇電機(jī)選擇2.單片機(jī)（型號(hào)、引腳的分配）單片機(jī)（型號(hào)、引腳的分配）3.按鍵按鍵4.電機(jī)運(yùn)行（啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)）電機(jī)運(yùn)行（啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)）5.電機(jī)調(diào)速（加減速）電機(jī)調(diào)速（加減速）6.顯示（位置、速度、方向）顯示（位置、速度、方向）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械部分機(jī)械部分（一）機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型（一）機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型1、導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型、導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型2. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型3、減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算、減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇計(jì)算5、編碼器的選擇計(jì)算、編碼器的選擇計(jì)

10、算（二）零件圖紙及裝配圖的繪制（二）零件圖紙及裝配圖的繪制包括三維圖。包括三維圖。三、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程及計(jì)算步驟三、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程及計(jì)算步驟機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程及計(jì)算步驟三、詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程及計(jì)算步驟控制部分控制部分（一）硬件設(shè)計(jì)（一）硬件設(shè)計(jì)1、各功能器件的選型及電路設(shè)計(jì)、各功能器件的選型及電路設(shè)計(jì)2、電路連接圖的繪制、電路連接圖的繪制3、電路、電路PCB板圖的設(shè)計(jì)（單片機(jī)）板圖的設(shè)計(jì)（單片機(jī)）（二）軟件程序設(shè)計(jì)（二）軟件程序設(shè)計(jì) 1、分析功能畫(huà)出程序流程圖（包括主程序流、分析功能畫(huà)出程序流程圖（包括主程序流程和各子程序流程）程和各子程序流程）2、程序的編寫(xiě)與調(diào)試、程序

11、的編寫(xiě)與調(diào)試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、整理撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告四、整理撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式要求二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式要求設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要內(nèi)容包括以下設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要內(nèi)容包括以下4大部分：大部分：1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 包括設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)要求等包括設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)要求等2、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)過(guò)程 包括包括 （1）課題分析）課題分析 （2）方案設(shè)計(jì)及論證）方案設(shè)計(jì)及論證 包括多種設(shè)計(jì)方案比較，及選取該方案的分析過(guò)程，最后得出系統(tǒng)總體結(jié)包括多種設(shè)計(jì)方案比較，及選取該方案的分析過(guò)程，最后得出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。構(gòu)框圖。 （3）方案實(shí)現(xiàn)）方案實(shí)現(xiàn) 1）硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，包括各器件的選型過(guò)程介紹、

12、各子功能部分電路設(shè)計(jì)及）硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，包括各器件的選型過(guò)程介紹、各子功能部分電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程，各子電路圖的繪制，最后完成系統(tǒng)總電路圖。相關(guān)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程，各子電路圖的繪制，最后完成系統(tǒng)總電路圖。2）軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，包括系統(tǒng)總體程序流程分析介紹、主程序流程圖、主程）軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，包括系統(tǒng)總體程序流程分析介紹、主程序流程圖、主程序代碼，各子程序流程分析介紹、子程序流程圖及子程序代碼。最后給出序代碼，各子程序流程分析介紹、子程序流程圖及子程序代碼。最后給出完整的總體程序代碼。完整的總體程序代碼。3、總結(jié)：寫(xiě)明設(shè)計(jì)過(guò)程碰到的問(wèn)題、解決的方法、本設(shè)計(jì)的心得體會(huì)及改、總結(jié)：寫(xiě)明設(shè)計(jì)過(guò)程碰到的問(wèn)題、解決的方法、本設(shè)計(jì)的心得體會(huì)及改進(jìn)措施。進(jìn)措施。4、參考文獻(xiàn)、參考文獻(xiàn) 不少于不少于5篇，參考文獻(xiàn)書(shū)寫(xiě)格式如下所示：篇，參考文獻(xiàn)書(shū)寫(xiě)格式如下所示：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、整理撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告四、整理撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 潘永雄新編單片機(jī)原理與應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社，潘永雄新編單片機(jī)原理與應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20022 張良張良. 用用MAX813L設(shè)計(jì)單片機(jī)看門(mén)狗與電源監(jiān)控電路設(shè)計(jì)單片機(jī)看門(mén)狗與電源監(jiān)控電路單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用用, 2001,(05)5、附錄：附上所