目錄TOC\o"1-3"\u第一部分課程設(shè)計(jì)前言································2一、課程設(shè)計(jì)目的···································2二、設(shè)計(jì)任務(wù)········································2三、設(shè)計(jì)內(nèi)容········································2第二部分傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)·························3一、傳動(dòng)方案········································3二、電動(dòng)機(jī)的選擇····································4三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)····················5四、傳動(dòng)裝置的選擇與校核····························5第三部分控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)··············7一、控制裝置的選擇··································7二、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)····································11第四部分心得體會(huì)····································17第五部分參考文獻(xiàn)····································17第一部分課程設(shè)計(jì)前言一、課程設(shè)計(jì)目的1．學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定。2．通過機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法與選用原則。通過進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、計(jì)算選擇方法與控制驅(qū)動(dòng)方式。通過控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握一些典型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和控制軟件的設(shè)計(jì)思路。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，并培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想。提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫科技論文的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一種供帶式運(yùn)輸機(jī)使用的傳動(dòng)系統(tǒng)。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1，電動(dòng)機(jī)選型2，PLC和變頻器選擇3.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：機(jī)械部分設(shè)計(jì)：傳動(dòng)系統(tǒng)與運(yùn)輸機(jī)的聯(lián)接設(shè)計(jì)控制部分設(shè)計(jì)：控制裝置及控制設(shè)計(jì)第二部分傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案1．主要設(shè)計(jì)參數(shù)（1）運(yùn)輸帶工作拉力:2300(N)（2）運(yùn)輸帶傳輸速度:1.8~2.0(m/s)（3）卷筒直徑:290(mm)（4）運(yùn)輸機(jī)工作條件：在不同速度下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，兩班制工作，使用期5年。運(yùn)輸帶速度允許誤差5%.電動(dòng)機(jī)直接與皮帶輪連接，皮帶輪與卷筒連接。3、方案簡(jiǎn)圖如下：圖1傳動(dòng)方案圖二、電動(dòng)機(jī)的選擇1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y型2、選擇電動(dòng)機(jī)的功率由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：（分別是帶傳動(dòng)、軸承和卷筒的傳動(dòng)效率）分別取=0.96、=0.98、=0.96=0.9所以確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速:卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為按指導(dǎo)書表取V帶的傳動(dòng)比，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍根據(jù)轉(zhuǎn)速和功率，取電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y160M2-8電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)如下表：計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、計(jì)算軸轉(zhuǎn)速計(jì)算軸輸入功率計(jì)算軸輸入轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)裝置的選擇與校核1、軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料：選取40Cr鋼,調(diào)質(zhì)處理。2、初步計(jì)算軸的最小直徑用初步估算的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑d，計(jì)算公式：，選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼，查機(jī)設(shè)書P370表15-3，得故初選3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案，經(jīng)分析比較，選用如下方案：圖2卷筒軸4、確定滾動(dòng)軸承因軸承受徑向力和軸向力作用大，轉(zhuǎn)速較小，載荷大，故選用角接觸球軸承7212AC，，故。5、確定V帶和帶輪直徑（1）工作情況系數(shù)：（2）計(jì)算功率：（3）選帶型號(hào)：B型（4）小帶輪的直徑：查表得。，取大帶輪，由于傳動(dòng)比所以取,圓整為D=800mm。驗(yàn)證帶速V因?yàn)椋蕩俸线m。（5）計(jì)算帶長(zhǎng)初取中心距 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為計(jì)算實(shí)際中心距中心距的變化范圍為646mm-788mm。驗(yàn)算小帶輪上的包角計(jì)算帶的根數(shù)查表得于是計(jì)算V帶的根數(shù)，故取3根第三部分控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)一、控制裝置的選擇 1、變頻器的選擇由電動(dòng)機(jī)的功率，并且運(yùn)輸帶屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，根據(jù)變頻器型號(hào)表可以選出，所需變頻器型號(hào)為EV1000-4T0055G.變頻器具體參數(shù)如下：變頻器型號(hào)額定容量（KVA）額定輸入電流（A）額定輸出電流（A）適配電機(jī)（KW）EV1000-4T0055G8.914.613.05.5圖3變頻器的外形圖圖4變頻器安裝示意圖2、PLC的選擇PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。綜合以上選型基本原則，選擇的PLC為EC10-1614BTA圖5EC10-1614BTA主模塊外形結(jié)構(gòu)及端口分布EC10-1614BTA的具體參數(shù)如下表型號(hào)電源電壓Vac輸入/輸出點(diǎn)數(shù)數(shù)字量輸入信號(hào)電壓數(shù)字量輸出類型數(shù)字量輸入端/公共端數(shù)字量輸出端/公共端EC10-1614BTA85-26416/1424Vdc晶體管16/114/4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1，PLC與變頻器自由口協(xié)議通訊組網(wǎng)方式：?jiǎn)螜C(jī)RS485連接圖6PLC與變頻器組網(wǎng)方式（2）關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置變頻器功能碼名稱設(shè)定范圍最小單位設(shè)定值F0.00頻率給定通道選擇0：數(shù)字給定1，LED鍵顯示1：數(shù)字給定2，端子UP/DN調(diào)節(jié)2：數(shù)字給定3，串行口給定3：VCI模擬給定（VCI-GND）4：CCI模擬給定（CCI-GND）5：端子脈沖（PULSE）給定6：LED鍵盤顯示單元電位計(jì)給定

12F0.03運(yùn)行命令通道選擇0：LED鍵盤顯示單元運(yùn)行命令通道1：端子運(yùn)行命令通道2：串行口運(yùn)行命令通道12FF.00通訊配置LED個(gè)位：波特率選擇0：300BPS1：600BPS2：1200BPS3：2400BPS4：4800BPS5：9600BPS6:19200BPS

7：38400BPSLED十位：數(shù)據(jù)格式0：1-8-1格式，無校驗(yàn)1：1-8-1格式，偶校驗(yàn)2：1-8-1格式，奇校驗(yàn)LED百位：虛擬輸入端0：無效1：有效LED千位：接線方式0：直接電纜連接（RS485）1：MODEM連接方式(需RS485-RS232適配器轉(zhuǎn)換)10015FP.01參數(shù)寫入保護(hù)0：全部參數(shù)允許被改寫；1：除設(shè)定頻率（F0.02）和本功能碼外，其它功能碼參數(shù)禁止改寫2：除本功能碼外，全部禁止改寫10FP.02參數(shù)初始化0：無動(dòng)作1：清除故障記錄（FL.14~FL.19）2：恢復(fù)出廠設(shè)定值10PLC在Controlstar“系統(tǒng)塊”的“通訊口”選項(xiàng)卡中設(shè)置相應(yīng)的通訊參數(shù)，包括波特率，起始位，數(shù)據(jù)位,停止位，校驗(yàn)位和PLC站地址。（3）PLC與變頻器通過RS485接口連接。圖7電氣原理圖根據(jù)所需的速度分配變頻器控制電動(dòng)機(jī)的頻率。傳送帶速度m/s大帶輪轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)頻率HZ1.8118.60593.0239.531.84121.24606.1940.411.88123.87619.3741.291.92126.51632.5542.171.96129.15645.7343.052131.78658.9143.93(5)連接按鈕與PLC的輸入端并分配各按鈕的功能。按鈕SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7PLC輸入端口X0X1X2X3X4X5X6功能正轉(zhuǎn)速度1正轉(zhuǎn)速度2正轉(zhuǎn)速度3正轉(zhuǎn)速度4正轉(zhuǎn)速度5停止反轉(zhuǎn)速度1在Controlstar編程環(huán)境中編寫課程設(shè)計(jì)程序。圖8Controlstar主界面編寫的程序如下：第四部分心得體會(huì)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)機(jī)電一體化方向?qū)W習(xí)當(dāng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計(jì)與我們的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)聯(lián)系在一起，在做課程設(shè)計(jì)期間，我們同時(shí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)操作及對(duì)課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了驗(yàn)證。本次課程設(shè)計(jì)，完成了傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，電機(jī)選擇，PLC選擇，變頻器選擇以及PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型，IO端口數(shù)確定，地址分配，變頻器基本參數(shù)設(shè)定以及程序調(diào)試等一系列的工作。在設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程，機(jī)電傳動(dòng)控制及其他課程的理論知識(shí)和應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，通過這次設(shè)計(jì)再次熟悉了AUTOCAD繪圖軟件和microsoftword文字處理軟件，在設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)中，我們五個(gè)人為一組，大家互相幫助，集思廣益，互補(bǔ)缺點(diǎn)，共同解決很多難題。在這些過程中我們深刻地認(rèn)識(shí)到了自己在知識(shí)的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會(huì)更加努力和團(tuán)結(jié)。第五部分參考文獻(xiàn)【１】《愛默生PLC使用手冊(cè)》【２】《EC系列小型PLC編程參考手冊(cè)》【３】《愛默生EV1000變頻器說明書》【４】濮良貴、紀(jì)名剛《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）高等教育出版社2006年【５】孫桓、陳作模、葛文杰《機(jī)械原理