整理电子试验台的设计总体设计Word格式.docx

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摘要

当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。

一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。

新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。

关键字：

机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势

Abstract

Nowtheworldelectronictechnologyrapidlyexpand,themicroprocessor,themicrocomputerobtainthewidespreadapplicationinvariousareaoftechnology,tovariousdomainstechnologydevelopmentenormouspromotioneffect.Aperfectintegrationofmachinerysystem,shouldcontainthefollowingseveralbaseelements:

Basicmachine,powerandactuationpart,implementingagency,sensingmeasurementcomponent,controlandinformationprocessingpart.Theintegrationofmachineryisthesystemtechnology,thecomputerandtheinformationprocessingandmanagementtechnology,theautomaticcontroltechnology,theexaminationsensingtechnology,theservodrivetechnologyandthemechanicalskillandsoonmulti-disciplinaryareaoftechnologysynthesisoverlappingtechnology-intensivesystemsengineering.Newgeneration'

sCNCsystemthiskindofmodelintegrationofmachineryproducttowardthehighperformance,theintellectualization,thesystematizationaswellasthefeatherweight,themicrominiaturizeddirectiondevelops.

keywords:

Integrationofmachineryfoundationbasiccomponentelementscharacteristictrendofdevelopment.

前言...........................................................1

第1章设计概论...............................................2

第2章系统的设计.............................................3

第2章其他辅助机构设计.......................................22

2.1行走机构.................................................22

2.2固定支撑机构.............................................22

前言

移动式试验台是专门提供动力的机械，它能根据不同机械的压力和流量要求，调节压力和流量，并且可以同时为几台设备提供动力。

它具有自己独立的油箱，相关的控制系统，行走机构等。

由于试验台的作用越来越大，但是现在国内对移动式试验台的设计还没有统一的标准，在这些方面还比较欠缺相关的经验，于是本课题就应运而生。

本课题主要设计形式，以及其他附属辅助装置。

第1章设计概论

装置按其总体配置分为分散配制型和整体配置型两种主要结构类型，而集中配置型即为通常所说的试验台[2]。

集中配置变装置通常是将系统后执行器安放在主机上，而将泵及驱动电动机，辅助元件等独立安装在主机之外，即集中设置试验台，按照操作执行器的控制装置（控制阀及其安装的路板式油路块等连接体的统称）的安装位置及试验台的功能，又可进一步将试验台分为动力型试验台和复合型试验台两种结构类型。

执行器及操纵控制阀等散装在主机各适当位置上的动力型试验台，其形态较为简单。

它主要由泵及其驱动电动机，油箱及其附件。

少数必要的压力控制阀等组成，因此经常称之为试验台，主要的功能是为执行器提供一定压力的流量的油液，而系统的控制任务主要由散装在主机各处的控制阀来提供[3]。

系统是试验台的最主要系统，系统的设计也就是我们设计的关键，它包含了控制回路形式的设计，元件的选择等。

动力系统是试验台的重要系统，它是系统的辅助，为系统提供动力源。

移动式试验台由于在野外作业，电力供应肯定不方便，所以肯定考虑使用功率大，移动方便的柴油机。

除了这两大系统之外，还要一些辅助设备需要设计，为了系统和传动系统的放置何安装，需要设计机架。

还有，为了方便试验台的移动，需要设计行走系统等。

移动式试验台的设计主要是以下几个方面：

1.系统的总体方案、回路形式的设计。

2.动力系统的总体设计、传动形式的设计。

3.机架以及行走机构的设计。

第2章机构设计

2.1行走机构

试验台工作地点是不固定的，需要经常移动，所以加上行走机构是必须的。

试验台的行走机构只是辅助，方便移动，是手动驱动的，不需要加上另外的驱动装置。

显而易见，滚动行走是唯一的选择。

对于滚动行走，采用传统的四个轮子滚动。

前面的为了方便转向，选择使用万向转轮。

后面的两个轮子则采用轴连接在一起。

结合日常所见的行走机构，一般由两种形式：

一种是两轮固定在同一轴上，轴通过轴承连接在轴承座和机架上，实现同轴传动。

即：

轮子随轴动。

这种机构一般由于重要的行走机械，并且都有动力源装置驱动的，比如汽车等。

另一种是轴焊接在机架上，两个轮子通过轴承连接在轴上，即：

轮子动，轴不动。

这种一般用于人力机械。

如三轮车，板车等。

通过比较，第二种形式比较适合试验台，并且第二种形式加工比较简单。

轴不需要专门加工定制，只要满足强度要求，采用壁厚较大的无缝钢管即可。

2.2固定支撑机构

在作业的时候，由于振动比较大，试验台使用过程中如果是只采用轮子支撑，会由于振动的导致试验台移动，所以必须设计固定支撑机构。

一般的大型行走机械往往都是设计的是自动支撑机构，但是移动

式试验台，由于体积和重量的限制，不必要设计成自动支撑，肯定只能

设计成手动支撑。

总体设计装配图

第三章:

数控试验台发展趋势

3.1性能发展方向

（1）高速高精高效化　速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。

由

于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

（2）柔性化　包含两方面：

数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；

群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

（3）工艺复合性和多轴化　以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。

数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。

数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。

（4）实时智能化　早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。

而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。

科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。

在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：

自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。

例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

3.2功能发展方向

（1）用户界面图形化　用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。

由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。

当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。

图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

（2）科学计算可视化　科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。

可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。

在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

（3）插补和补偿方式多样化　多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。

多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

（4）内装高性能PLC　数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。

编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

（5）多媒体技术应用　多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。

在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

3.3体系结构的发展

（1）集成化　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。

应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。

平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。

应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。

通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

（2）模块化　硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。

根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

（3）网络化　机床联网可进行远程控制和无人化操作。

通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

（4）通用型开放式闭环控制模式　采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。

闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。

由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。

加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

3.4智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。

智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

结论

试验台在国内的发展还是比较短的，在国内还没有统一的标准。

在整个设计过程中，很多环节都没有太多的标准可以参考，是通过自己对移动式泵站的工作条件和所需功能的分析，结合固定站和其他设备来完成总体方案的设计和结构的计算。

当然，也存在一些问题，系统的功能还不是十分完善，一些附属的功能还不健全。

如因体积和布局的限制，没有在移动式泵站上设置在野外作业很重要的发电机。

希望站的功能越来越完善，国内能制定

一整套完整的标准。

结束语

毕业设计是对我们大学期间所学知识的一次总结与运用，是对以前每门课程设计的综合，是对所学知识的彻底检验。

刚开始选择课题的时候，我因为对比较感兴趣，所以选择了关于方面的课题，我主要对其中的纵向进给工作台进行设计。

开始设计之前，我首先上网搜索了有关车床方面的知识，对的发展现状和发展趋势有了进一步的了解，也让我学习到了很多新的知识。

设计的时候，我们对学校的进行了观察，我主要观察了机床的纵向工作台部分，同时并结合自己的课题对机床的总体布局做了进一步的研究，并通过查阅资料和相关图册，设计出了满足需要的纵向工作台。

毕业设计是我们走向工作岗位的最后一次练兵，是一次理论和实践完美结合的过程。

在近三个月的毕业设计当中，使我更加认识到理论联系实际的重要性，只有理论而不去进行实践是不行的。

在设计过程中，我参考了一些图纸，在参考的基础上，理解并分析其优缺点，取长补短，对自己其中不合理的部分进行了充分改进。

通过这次设计，自己在查阅资料、运用资料、中英文翻译、运用专业知识及CAD，Proe绘图等方面的能力有了较大地提高，弥补了原来学习中的很多不足之处，为以后从事机械方面的工作打下了一定的基础，积累了一定的经验，对设计工作有了一定的认识。

总之，这次设计顺利完成使我受益匪浅，不但巩固了我以前学习的东西，而且学到了很多新东西，为我走向社会打下了深厚的基础。

同时也使我懂得了一个真正设计的步骤以及方法。

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华中科技大学出版社

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[17]关雄飞主编.数控加工技术综合训练.北京：

机械工业出版社，2006.1

致谢

眨眼间，大学生活就在本论文的完成之际即将宣告结束。

不断学习，不仅是为了今天的毕业设计，也是为今后走上工作岗位作了准备。

在几个多月的毕业设计中，在孙老师的严格要求及悉心指导下，按时完成了设计任务，并在此过程中巩固了本专业的知识，分析解决问题的能力也得到了进一步的提高。

在此，谨向孙新国老师表示衷心的感谢和崇高的敬意！

此外，在毕业设计过程中，也得到了其他老师和同学的帮助，设计任务一直在很好的氛围中进行，在这里，也向他们表示真诚的感谢！

再次向设计中所有提供过帮助的人表示感谢！