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編號：
桂林電子科技大學信息科技學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目： 三自由度工作臺設計
院 （系）： 機電工程系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學生姓名：
學 號：
指導教師單位：桂林電子科技大學信息科技學院
姓 名：
職 稱： 工程師
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題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ■工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā) ¨應用研究
2014年3月3日
畢業(yè)設計（論 文）開題報告
1．本課題的目的及研究意義
數(shù)控工作臺的技術是用數(shù)控指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它廣泛應用于機械制造和自動化領域，數(shù)控工作臺的應用不但給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控工作臺的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，所以數(shù)控工作臺設計對國計民生的一些重要行業(yè)（IT 汽車 輕工 醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用。
目前國內中小企業(yè)加工速度慢、編程復雜、人機界面不友好，因此生產(chǎn)效率低、工人勞動強度大。因此研制和開發(fā)一套數(shù)控工作臺，用于簡單裝配線上的傳送帶，能夠有效的改善人機界面、提高加工速度、方便操作人員編寫用戶加工程序，對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、改善工人的工作環(huán)境有很大的實際意義,工作臺是機器設備上必不可少的部件，工作臺的自動化能大大減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機械行業(yè)的許多普通機器設備和閑置設備，經(jīng)過數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和生產(chǎn)率，而且能有效的適應多種品種，小批量的市場需求，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟效益和設計效益。
目前，數(shù)控工作臺的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅動化、網(wǎng)絡化、極端化、綠色化以成為數(shù)控工作臺發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制作大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的優(yōu)勢，而在產(chǎn)品的技術創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應該抓住機會不斷發(fā)展，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。
2．本課題的國內外的研究現(xiàn)狀
一個國家的繁榮與其先進制造業(yè)密切相關，然而制造是離不開先進機器作為輔助，工作臺作為數(shù)控機器設備的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設計的直線運動的工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位工作臺作為簡單裝配線上的傳送帶。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，一作臺的驅動裝置從原來的機械驅動變?yōu)橐簤候寗?，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護了環(huán)境，節(jié)約了資源。由于工作臺是一臺機器設備的關鍵配套部件，因此世界各國都有對其進行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進步。
目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機器設備上，伴隨著科技的與時俱進，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的多功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺，。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此我們要借助時代的步伐，與時俱進，開拓創(chuàng)新，使我國成為具有領先技術的綜合性強國。
3．本課題的研究內容
1、論述目前國內外三自由度工作臺的研究現(xiàn)狀，針對相設計要求設計出出符合要求的天線的基本框架，校核其可行性；
2、按照畢業(yè)設計課題的任務和要求，明確研究思路和方向；在廣泛調研、收集資料后，完成三自由度工作臺多種方案設計（兩種以上設計方案）。通過分折、比較、論證，選出最佳設計方案。
3、完成三自由度工作臺總裝配圖設計, 主要零、部件的設計與強度校核。
4、完成部分零件工作圖（公差,形位公差等）。（具體由指導老師指定）。
5、完成2萬字符的原版英文文獻翻譯、完成兩萬字的畢業(yè)設計論文。
6、完成三自由度工作臺的單片機控制系統(tǒng)硬件配置圖。
7、完成三自由度工作臺的使用和維護說明書。
4．本課題的實行方案、進度及預期效果
實行方案：
設計方案比較
①數(shù)控機床導軌類型分為：滑動導軌、滾動導軌、靜壓導軌等類型。
在本設計中采用滾動導，其原因是：
a.靈敏度高，運動平穩(wěn)，低速移動時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；
b.定位精度高；
c.摩擦阻力小，移動輕便，磨損小，精度保持性好，壽命長。
②在傳動方面有齒輪傳動和滾珠絲桿傳動等類型。
在本設計中采用滾珠絲桿傳動，因為采用滾珠絲桿有一下優(yōu)點：
a.承載??；
b.移動速度快；
c.噪音低；
d.定位精度高等。
③驅動系統(tǒng)有直線電動機、伺服電動機、步進電動機、開關磁阻電動機等，在經(jīng)濟數(shù)控機床上，考慮其成本和性能，通常采用開環(huán)步進電機，所以在本設計中選擇步進電機。
④在控制系統(tǒng)方面，可采用單片機和PLC進行控制，在本設計中采用的是MCS-51系列單片機，因為它價格低廉、性能優(yōu)越，完全能滿足本設計的要求。
選型分析
①系統(tǒng)運動方式的確定
該系統(tǒng)要求工作臺沿各坐標軸的運動有精確的運動關系因此采用連續(xù)控制方式。
②伺服系統(tǒng)的選擇
開環(huán)伺服系統(tǒng)在負載不大時多采用功率步進電機作為伺服電機.開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋部件，因而不能糾正系統(tǒng)的傳動誤差。但開環(huán)系統(tǒng)結構簡單，調整維修容易，在速度和精度要求不太高的場合得到廣泛應用。
閉環(huán)伺服系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的傳動誤差。因而伺服控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電動機或交流伺服電動機驅動。閉環(huán)系統(tǒng)造價高，結構和調試較復雜，多用于精度要求高的場合。
考慮到運動精度要求不高，為簡化結構，降低成本，宜采用步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)驅動。
③計算機系統(tǒng)的選擇
采用MCS-51系列中的8031單片機擴展控制系統(tǒng)。MCS-51單片機的主要特點是集成度高，可靠性好，功能強，速度快，性價比高。控制系統(tǒng)由微機部分、鍵盤及顯示器、I/O接口及光電隔離電路、步進功率放大電路等組成。系統(tǒng)的工作程序和控制命令通過鍵盤操作實現(xiàn)。
④三自由度工作臺的傳動方式
為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性以及結構的緊湊，采用滾珠絲杠螺母傳動副。為提高傳
動剛度和消除間隙，采用有預加載荷的結構。
由于工作臺的運動部件重量和工作載荷不大，故選用滾動直線導軌副，從而減小工作臺
的摩擦系數(shù)，提高運動平穩(wěn)性。
考慮電機步距角和絲杠導程只能按標準選取，為達到分辨率0.01mm的要求，以及考慮步進電機負載匹配，采用齒輪減速傳動。
實行進度：
1 2013.12.17—12.23 熟悉畢業(yè)設計課題內容，明確選題的方向
2 2013.12.24—12.30 廣泛收集、查閱相關文獻資料，完成開題報告
3 2013.12.31-2014.1.6 查找外文資料，并選擇4萬字符的原版外文資料或文獻，并開始翻譯
4 2014.1.7-1.13 基本完成翻譯4萬字符的原版外文資料
5 3.4-3.10 總體方案的構思，設計多種方案，從中選擇最合適的一種設計方案
6 3.11-3.17 各單元結構選型設計，進行必要理論分折與計算
7 3.18-3.24 繼續(xù)進行各單元結構設計、分析計算
8 3.25-3.31 基本完成主要單元結構設計、分析計算
9 4.01-4.07 繪制總裝配圖
10 4.08-4.14 完成部分機構、零件工作圖
11 4.15-4.21 整理資料，開始撰寫畢業(yè)設計論文
12 4.22-4.28 撰寫畢業(yè)設計論文
13 4.29-5.05 初步完成畢業(yè)設計論文
14 5.06-5.12 進行畢業(yè)設計論文的審核
15 5.13-5.19 論文的修改、定稿、打印、裝訂畢業(yè)論文
16 5.20-5.26 完成畢業(yè)設計，提交論文，準備畢業(yè)答辯
畢業(yè)設計（論 文）開題報告
5、已查閱參考文獻：（10篇以上中文，至少1篇英文）
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畢業(yè)設計（論 文）開題報告
指導教師意見
指導教師：
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開題小組意見
開題小組組長（簽字）：
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系審查意見
系領導（公章）：
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