l刘盼盼 机电控制设计

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1、《机电综合实训》课程设计说明书题目：小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统院系：高职院专业：机电一体化班级：机电091姓名：刘盼盼学号：0911282038指导教师：徐巧完成日期：2011-12-21摘要机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物

2、质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。，机电一体化发展日新月异，作为学这门专业的我们，更要重视这方面，小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统设计就是我的课题。关键词：小幅平板式，机电一体化模块化的小幅面平板式单坐标画笔驱动系统，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠副，以及伺服电动机等部件组成。其外观形式如图1-1所示。其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作平台仔导

3、轨上运动，完成工作台在X方向的直线移动，调动画笔的高度从而实现直线的生成。导轨副、滚珠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，可以选用标准的工业控制计算机，也可以设计专门的微机控制系统第一章任务书一、设计题目：小幅面平板式绘图仪画笔驱动系统的实训二、设计的目的：1、运用并巩固所学机电一体化产品设计知识；熟悉典型数控型执行机构设计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

4、的工作原理、计算选择方法。4、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。5、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。三、设计内容：平板式绘图仪画笔驱动系统由X驱动机构、Y驱动机构、笔架装置、机架及纸张放置平台，电机及其驱动电路等部分组成。本课程设计许完成上述各部分的设计。四．设计要求：1、画笔移动精度0.1mm/0.2mm/0.5mm2、绘图幅面：A4/A5/A6/A73、画笔尺寸如图：4、机架用板金/铸铝/注塑件5、外壳采用注塑件6、传动系统采用：同步齿形带/钢丝/其他7、X、Y电机采用步进电机8、用Pro/E做出所有零件的三维造

5、型及二维工程图9、用Pro/E做出三维装配造型图，并生成符合国际的二维装配图10、书写设计说明书11、设计上交内容：包含8、9项的磁盘、二维装配图的打印图纸、两个典型零件的二维图纸、设计说明书设计步骤：1、理解并确定设计要求2、确定整体传动方案3、选择步进电机并选择或设计驱动电路4、各部分的详细设计5、绘图6、写说明书第二章机械受控模块2.1滚珠丝杆螺母副普通的螺旋传动早已在将回转运动变为直线运动的场合得到广泛的应用。丝杆螺母副传动在普通滑动摩擦、滚动摩擦、液浮摩擦型和电螺母丝杆型。由于螺杆和螺母之间为滑动摩擦，在磨损和精度等方面不能满足一些高精度机电一体化的系统的要求。滚珠丝杆螺母副

6、克服了普通螺旋传动的缺点，已发展成为了一种高精度的传动装置。它采用了滚动摩擦代替滑动摩擦，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温度低等优点。滚珠丝杆螺母副分为外循环插管式和内循环反向器式两种类型综合比较本课程设计选择前一种，如下图所示。传动刚度是机械传动部件的一个重要性能指标，它直接影响整体机械结构的振动模态和机电一体化系统的性能。一般滚珠丝杆比较细长，它的刚度应该给予充分重视。滚珠螺母副传动刚度可由下式计算：我选择丝杆直径20mm，滚珠直径3.17mm，每个螺母单元有三个滚珠环道，可由滚珠螺母副传动刚度计算表的。假设外轴向力为200N，轴向预载荷力为50N，则由滚珠螺母

7、副传动刚度计算表因此，可计算传动刚度为采用单螺母变位导程自预紧结构的方法消除间隙及达到预紧，并采用两端均为单向推力的支承结构形式如图示本设计由于精度不高所以采用圆形滑动导轨结构第三章测量模块传感器通常是将非电物理转换为与之有确定对关系的电量输出的器件或装置。在机电一体化系统中，被测量的主要是一些机械量，如位移、速度、力等。在绘图中主要是对位置的确定，所以我们要选择位移传感器，确定画笔有没有走到需要的位置。光栅是一种新型的位移检测元件，可分透射光