長度尺寸測量裝置設計【8張CAD高清圖紙、文檔所見所得】

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現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉和滲透，導致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化使機械工業(yè)的技術(shù)改造，產(chǎn)品機構(gòu)，功能與構(gòu)成，生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化。使工業(yè)生產(chǎn)有“機械電氣化”邁入“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。1.1機電一體化的發(fā)展史20世紀60年代以來，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果，來完善機械產(chǎn)品的性能后，刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，再后來計算機技術(shù)，控制技術(shù)，通信技術(shù)的發(fā)展，為機電一體化的發(fā)展更進一步奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，大約到20世紀80年代末期世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認：機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展，各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持，20世紀90年代后期開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁向的新階段機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支，另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設計，分析和集成方法，機電一體化的科學體系和發(fā)展趨勢都進行深入研究。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。許多大專院校，研究機構(gòu)及一些大中形企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應用做了大量的工作，取得了一定成果，但與歐美，日本等先進國家相比仍有相當大差距。機電一體化是集機械，電子，光學，控制，計算機，信息等多學科的交叉綜合。它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進步。機電一體化發(fā)展至今也成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。1.2 機電一體化的內(nèi)容1） 機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點出發(fā)，應用機械，電子等有關(guān)技術(shù)，使機械，電子有機結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)或產(chǎn)品整體最優(yōu)的綜合性技術(shù)。機電一體化技術(shù)主要包括技術(shù)原理和使用機電一體化產(chǎn)品（或系統(tǒng)）得以實現(xiàn)使用和發(fā)展的技術(shù)。機電一體化技術(shù)是一個技術(shù)群的總稱。2） 機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）由若干具有特定功能的機械和電子要素組成的有機整體，具有滿足人的使用功能，機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）主要是指機械系統(tǒng)（或部件）與微電子系統(tǒng)（或部件）相互置換和有機結(jié)合，從而賦予新的功能和性能的新一代產(chǎn)品，有良好的人機協(xié)作關(guān)系。一個機電一體化的系統(tǒng)主要有機械裝置，執(zhí)行裝置，動力源，傳感器，計算機5個要素構(gòu)成。3） 機電一體化工程是機械工程和電子工程的綜合集成，即給定機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）“目的功能”與“規(guī)格”后，機電一體化技術(shù)人員利用機電一體化技術(shù)進行設計，制造的過程體系。機電一體化工程是系統(tǒng)工程在機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）中的具體應用。4） 機電一體化思想體現(xiàn)了“系統(tǒng)設計原理”和“綜合集成技巧”。系統(tǒng)工程，控制論和信息論是機電一體化技術(shù)的方法論。從某種意義上講，機電一體化思想相當于“一體化”思想。它帶來了諸如光電機一體化，機電液一體化，科工貿(mào)一體化，人機一體化等技術(shù)及其產(chǎn)品。1.3 機電一體化的優(yōu)點機電一體化是指機構(gòu)的主要功能，動力功能，信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱，其涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面，是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)，微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合，拼湊，這是機電一體化與機械+電氣形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別，機械工程技術(shù)由純機械發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的能力，但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測，自動處理信息，自動顯示記錄，自動調(diào)節(jié)與控制，自動診斷與保護等，即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸。機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別是智能化，機電一體化產(chǎn)品的典型例子有，數(shù)控加工中心，機器人以及具有檢測控制性能的數(shù)碼相機等?？傊?，一個機電一體化的系統(tǒng)主要由機械裝置，執(zhí)行裝置，動力源，傳感器，計算機這五個要素構(gòu)成。歸納如下：1） 具有記憶，運籌，控制，信息處理等功能，從而達到產(chǎn)品的高性能，多功能和智能化；2） 結(jié)構(gòu)簡化。使產(chǎn)品向著輕 薄 細 巧的方向迅速發(fā)展，易采用標準化，模塊化的方法進行設計，制造；3） 可以根據(jù)負荷及運行情況進行調(diào)整與控制，具有節(jié)能的特點；4） 具有自動監(jiān)視，診斷功能及其某些智能使安全可靠性大幅度提高。 2 數(shù)控機床數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。數(shù)控機床的控制單元：數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。2.1 與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高 （一般為普通機床的35倍）；機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。2.2 數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成：主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。 自從1952年美國麻省理工學院研制出世界上第一臺數(shù)控機床以來，數(shù)控機床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。 3 伺服控制系統(tǒng)3.1 概述 用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。又稱隨動系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移（或轉(zhuǎn)角）準確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角）。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。伺服控制系統(tǒng)最初用于船舶的自動駕駛、火炮控制和指揮儀中，后來逐漸推廣到很多領(lǐng)域，特別是自動車床、天線位置控制、導彈和飛船的制導等。采用伺服系統(tǒng)主要是為了達到下面幾個目的：以小功率指令信號去控制大功率負載?；鹋诳刂坪痛婵刂凭褪堑湫偷睦?。在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠處的輸出軸，實現(xiàn)遠距同步傳動。使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。衡量伺服控制系統(tǒng)性能的主要指標有頻帶寬度和精度。頻帶寬度簡稱帶寬，由系統(tǒng)頻率響應特性來規(guī)定，反映伺服系統(tǒng)的跟蹤的快速性。帶寬越大，快速性越好。伺服系統(tǒng)的帶寬主要受控制對象和執(zhí)行機構(gòu)的慣性的限制。慣性越大，帶寬越窄。一般伺服系統(tǒng)的帶寬小于15赫，大型設備伺服系統(tǒng)的帶寬則在12赫以下。自20世紀70年代以來，由于發(fā)展了力矩電機及高靈敏度測速機，使伺服系統(tǒng)實現(xiàn)了直接驅(qū)動，革除或減小了齒隙和彈性變形等非線性因素，使帶寬達到50赫，并成功應用在遠程導彈、人造衛(wèi)星、精密指揮儀等場所。伺服系統(tǒng)的精度主要決定于所用的測量元件的精度。因此，在伺服系統(tǒng)中必須采用高精度的測量元件，如精密電位器、自整角機和旋轉(zhuǎn)變壓器等。此外，也可采取附加措施來提高系統(tǒng)的精度，例如將測量元件（如自整角機）的測量軸通過減速器與轉(zhuǎn)軸相連，使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角得到放大，來提高相對測量精度。采用這種方案的伺服系統(tǒng)稱為精測粗測系統(tǒng)或雙通道系統(tǒng)。通過減速器與轉(zhuǎn)軸嚙合的測角線路稱精讀數(shù)通道，直接取自轉(zhuǎn)軸的測角線路稱粗讀數(shù)通道。伺服控制系統(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型可分為機電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和氣動伺服系統(tǒng)。3.2 伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),類型繁多,但從自動控制理論的角度來分析,伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器,被控對象,執(zhí)行環(huán)節(jié),檢測環(huán)節(jié),比較環(huán)節(jié)等五部分 1）比較環(huán)節(jié);比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進行比較,以獲得輸出與輸入間的偏差信號的環(huán)節(jié),通常由專門的電路或計算機來實現(xiàn). 2）控制器;控制器通常是計算機或PID控制電路,其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理,以控制執(zhí)行元件按要求動作. 3）執(zhí)行環(huán)節(jié);執(zhí)行環(huán)節(jié)的作用是按控制信號的要求,將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機械能,驅(qū)動被控對象工作.機電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機或液壓,氣動伺服機構(gòu)等. 4）被控對象;機械參數(shù)量包括位移，速度，加速度，力，和力矩為被控對象。 5）檢測環(huán)節(jié);檢測環(huán)節(jié)是指能夠?qū)敵鲞M行測量并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置,一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路. 3.3 伺服控制系統(tǒng)的分伺服系統(tǒng)的分類方法很多,常見的分類方法有以下三種. 1)按被控量參數(shù)特性分類. 2)按驅(qū)動元件的類型分類. 3)按控制原理分類. 參考文獻 1 石美峰. 機電一體化技術(shù)的發(fā)展與思考J. 山西焦煤科技, 2007,(03) .2 李軍. 機電一體化的發(fā)展及趨勢J. 科技信息(科學教研), 2007,(15) . 3 楊榮. 我國機電一體化發(fā)展趨勢研究J. 科技咨詢導報, 2007,(05) . 4 唐偉利. 機電一體化技術(shù)及其應用J. 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學院學報, 2007,(02) . 5 王鐵. 機電一體化技術(shù)及其應用研究J. 科技信息, 2007,(07) . 6 楊春光. 我國機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢J. 科技促進發(fā)展, 2007,(03) . 7 徐科力. 淺談機電一體化技術(shù)的應用和發(fā)展趨勢J. 中國高新技術(shù)企業(yè), 2007,(03) . 8 李衛(wèi)民. 談談機電一體化技術(shù)J. 職業(yè), 2007,(02) . 9 田永成,劉廣昱. 論機電一體化的發(fā)展及現(xiàn)狀J. 科技信息(科學教研), 2007,(17) . 10 黃靜,齊建林,畢延剛,王秀嶺. 機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢J. 煤礦現(xiàn)代化, 2007,(01)11 孫亦詮. 機電一體化促進了微特電機的發(fā)展J. 電工電能新技術(shù), 1988,(01)12 成宇. 數(shù)控機床的創(chuàng)新J. 百科知識, 2006,(23) 13 董怡. 論當前數(shù)控機床的發(fā)展趨向J. 機械設計, 1995,(08) 14 張國勇. 重視數(shù)控機床的有效使用J. 大眾標準化, 2001,(03) 15 胡亞波, 吳玉文. 我國數(shù)控機床的狀況與發(fā)展J. 機床與液壓, 2004,(07) 16 楊紹奎. 數(shù)控機床進口、使用與管理中存在的問題J. 制造技術(shù)與機床, 1996,(11) 17 烏國卿. 數(shù)控機床的故障診斷和維修J. 機電一體化, 1996,(03) 18 陳光明, 吳洪彬. 如何科學使用數(shù)控機床J. 機床與液壓, 2000,(06) 19 王金平. 影響數(shù)控機床有效使用的因素與對策(續(xù))J. 設備管理與維修, 2000,(12) 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告一、課題的目的與意義二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 機電一體化的概念機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù),將機械裝置與電子化設計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總和。它涵蓋了“技術(shù)”“產(chǎn)品”兩個方面。只是機電一體化技術(shù)是基于機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電子電力技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)等有機融合的一種綜合技術(shù),而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊,這是機電一體化與機械、電氣形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。三、課題主要內(nèi)容和要求 1、主要內(nèi)容： 1）總體方案設計：明確設計任務，確定總體結(jié)構(gòu)方案。畫出系統(tǒng)框圖。 2）伺服系統(tǒng)設計：驅(qū)動電路設計計算，電機選擇。 3）機械傳動部分設計：繪制總裝圖。零件校核計算及主要零件圖。 4）控制系統(tǒng)硬件設計：硬件電路原理圖（帶數(shù)顯）。 5）控制系統(tǒng)軟件設計：主要軟件設計。機電傳動系統(tǒng)可靠性分析。 6）編寫設計說明書。 2、要求：簡易測量裝置是計算機數(shù)控（CNC）機床系統(tǒng)的配套設備。主要用于測量零件的外長度尺寸和內(nèi)長度尺寸。1）測量范圍0100mm。 2）測量誤差不大于0.01mm。3）測量裝置帶數(shù)字顯示。畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1對“文獻綜述”的評語：2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結(jié)果的預測： 指導教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日