【摘要】：先進(jìn)而適用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是培育高素質(zhì)的機(jī)電一體化技能人才的需要。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)高素質(zhì)機(jī)電一體化技術(shù)人才的需求越來(lái)越大，客觀上要求我們加強(qiáng)此類人才的培養(yǎng)。 本文探析了我國(guó)當(dāng)前機(jī)電類專業(yè)的教學(xué)狀況及其對(duì)機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)在很多學(xué)校的一體化教學(xué)設(shè)備注重理論實(shí)驗(yàn)缺少實(shí)戰(zhàn)性的問(wèn)題，提出了一種面向?qū)嶒?yàn)教學(xué)并能夠很好的應(yīng)用于實(shí)際，接近實(shí)際機(jī)電產(chǎn)品的組裝調(diào)試過(guò)程的機(jī)電一體化MHD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并加以研制。 首先，本文根據(jù)當(dāng)前我國(guó)中等職業(yè)學(xué)校機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了具有實(shí)用性、開(kāi)放型特點(diǎn)的MJD機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并對(duì)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。 其次，本文對(duì)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的加工中心(MC)機(jī)械本體和開(kāi)放式電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。文中詳細(xì)分析了機(jī)電一體化四軸工作臺(tái)、加工中心主軸、轉(zhuǎn)盤式刀庫(kù)和液壓換刀機(jī)械手的工作原理，按照模塊化方法逐一對(duì)它們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。接著，本文對(duì)系統(tǒng)中信息處理單元—FX_(2N)-80MT可編程控制器(PLC)的性能進(jìn)行探討，對(duì)其控制功能的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了PLC基本輸入輸出控制電路；值得指出的是此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中配備了一個(gè)附加的兩軸連動(dòng)控制，在研究了兩軸聯(lián)動(dòng)控制的原理后，利用兩軸聯(lián)動(dòng)位置控制模塊及其它有關(guān)設(shè)備，自主設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)兩軸聯(lián)動(dòng)控制電路，這使得多面加工可以執(zhí)行；然后，在對(duì)步進(jìn)電機(jī)的分頻控制原理作進(jìn)一步的研究，設(shè)計(jì)了帶頻率細(xì)分功能的步進(jìn)電機(jī)控制電路，提高了該系統(tǒng)的控制精度；此外，作者還在課題中分析了交流伺服電機(jī)的控制方法以及變頻調(diào)速原理，設(shè)計(jì)了伺服控制電路和變頻調(diào)速控制電路。 再次，在課題里對(duì)PLC與PC通信技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)加工中心選刀和換刀動(dòng)作控制的實(shí)例基礎(chǔ)上，具體提出了PLC通信技術(shù)在兩級(jí)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用以及兩級(jí)系統(tǒng)的控制原理和方法。 最后，作者在文章中列舉了數(shù)個(gè)典型的機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)演示該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能，并對(duì)MJD機(jī)電一體化四軸工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了初步研究。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH-39
【圖文】：

飛飛介沙{幾子華 華圖2一1機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成，如圖2一1所示。(1)機(jī)械本體機(jī)電一體化產(chǎn)品中一定有運(yùn)動(dòng)機(jī)械，包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)械本體。采用電子技術(shù)使運(yùn)動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)柔性化和智能化，實(shí)現(xiàn)在重載條件下的微小運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)是機(jī)電一體化追求的目標(biāo)。(2)驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械動(dòng)作。有氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓等不同驅(qū)動(dòng)方式。(3)檢測(cè)元件檢測(cè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其他需要監(jiān)測(cè)的物理量，并將信息送回信息處理與控制部分，作為發(fā)送控制信息的依據(jù)。(4)信息處理與控制部分進(jìn)行信息處理與控制的核心，猶如人的大腦。其

基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)電一體化系統(tǒng)的探析模塊組成，整體上相當(dāng)于一個(gè)微型教學(xué)實(shí)驗(yàn)加工中心(MC)，系統(tǒng)原理如圖2一2所示。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用與工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際機(jī)電系統(tǒng)相一致的結(jié)構(gòu)模式和元件，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2一3所示。例如，系統(tǒng)采用微機(jī)和PLC兩級(jí)控制模式，硬件由微機(jī)、控制柜和微加工中心組成;電氣元件包括:繼電器、接觸器、斷路器、直流電源、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、變頻器等常用器件;機(jī)械部件包括:滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、行程開(kāi)關(guān)以及齒輪泵、液壓缸、電磁閥等常用部件。l|習(xí)廣|||||||Ji|主主抽抽抽刀產(chǎn)豐豐豐機(jī)械手手圖2一 2MJD機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)原理圖總的說(shuō)來(lái)，作者設(shè)計(jì)的MJD機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):(1)綜合性。覆蓋面廣，綜合性強(qiáng)。MJD系列機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及機(jī)械、電氣、液壓、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等方面的知識(shí)，綜合性強(qiáng)。如:機(jī)械工作臺(tái)的基本組成結(jié)構(gòu)、工作原理及控制方法;基本繼電器接觸器控制電路、PLC及其應(yīng)用、PLC與Pc通訊、變頻調(diào)速控制、交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制、兩軸聯(lián)動(dòng)控制、各機(jī)械坐標(biāo)軸的控制以及主軸控制等等。(2)開(kāi)放性。模塊化結(jié)構(gòu)適合創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。MJD系列機(jī)電一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電氣控制實(shí)驗(yàn)柜在設(shè)計(jì)上采用模塊化結(jié)構(gòu)，而且按功能進(jìn)行分塊。如:PLC區(qū)、繼電器接觸器區(qū)、x軸控制區(qū)、Y軸控制區(qū)、Z軸控制區(qū)、C軸控制區(qū)、按鈕指示燈區(qū)等。這些模塊既相對(duì)獨(dú)立

基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)電一體化系統(tǒng)的探析再由滾珠絲杠帶動(dòng)滑臺(tái)作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。X軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3一2所示。滑臺(tái)與三個(gè)直線軸承套聯(lián)結(jié)，由兩根相互平行的直線軸承支撐，每根直線軸承由兩個(gè)支承固定;滑臺(tái)垂直方向上所受的力通過(guò)直線軸承傳遞給支承，再傳遞到底座上;直線軸承不僅承受了X軸滑臺(tái)垂直方向上的力，還對(duì)滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用。為了限定工作臺(tái)在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在X向?qū)к壍膬蓚�(gè)極限位置設(shè)置兩個(gè)接近開(kāi)關(guān)作為限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)工作臺(tái)接近限位開(kāi)關(guān)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)發(fā)出極限位置報(bào)替信號(hào)，由控制系統(tǒng)進(jìn)行處理;同樣，還設(shè)置了另一個(gè)接近開(kāi)關(guān)作為工作臺(tái)X軸向的原位檢測(cè)開(kāi)關(guān)。Z軸和Y軸上的位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)的設(shè)置跟X軸是相同的。同時(shí)

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本文編號(hào)：2750764