机电一体化机械系统设计论文

摘要：电子皮带称使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。今天小编为大家精心挑选了关于《机电一体化机械系统设计论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

机电一体化机械系统设计论文 篇1：

模具电火花加工成形机床纵向驱动机构设计

摘 要 本文针对电火花加工过程中影响加工精度的放电间隙进行研究，设计了一种纵向驱动机构，是现间隙的自动进给和调节，很好的消除了放电过程中间隙过大或者过小，提高了加工精度，为模具电火花机械设计制造奠定基础。

关键词 电火花 间隙 纵向进给 机械制造

一、引言

1870年，英国科学家普里斯特利（Priestley）最早发现电火花对金属的腐蚀作用直到1934年，前苏联科学家拉扎连柯（lazarenko）等把电火花的破坏作用利用起来从而创造了一种可控的金属加工方法。该方法就是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性火花放电，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来，通常称之为电火花加工。

电火花加工时，如果工具和工件的间隙过大，则不会产生放电；在放电过程中，电极工具工件不断补蚀除，间隙逐渐增大，必须使工具补偿进给，以维持所需的放电间隙；当工具工件间短路时，必须使工具反向离开，随即再重新进给调节到所必需的放电间隙。因此人工进给或恒速的“机动”进给很难满足要求，必须采用自动进给和调节装置。

二、纵向进给驱动方案的设计

目前电火花加工用的自动进给调节系统的种类很多，按执行元件，大致可分为：

电液压式；步进电机；宽调速力矩电机；直流伺服电机；交流伺服电机。

在本次设计中选用电-机械式自动调节系统。电-机械式自动调节系统在20世纪60年代是采用普通直流伺服电机的形式，由于其机械减速系统传动链长、惯性大、刚性差，因而灵敏度低，20世纪70年代为电液自动调节系统所替代。20世纪80年代以来，采用步进电机和力矩电机的电-机械式自动调节系统得到迅速发展。由于它们的低速性能好，可直接带动丝杠进退，因而传动链短、灵敏度高、体积小、结构简单，而且惯性小，有利于实现加工过程的自动控制和数字程序控制，因而在中、小型电火花机床中得到越来越广泛的应用。又考虑到经济因素及尺寸的大小，本设计采用步进电机自动调节系统。

纵向滚珠丝杠的设计：

为了提高数控机床的传动精度和灵敏度，在需要将回转运动转换为直径运动的场合，常采用滚珠丝螺母副。

基本传动方式的选择：

根据丝杠和螺母相对运动组合情况，其基本传动形式有四种：

（1）螺母固定，丝杠转动并移动；（2）丝杠转动，螺母移动；（3）螺母转动，丝杠移动；（4）丝杠固定，螺母转动并移动

选择丝杠转动、螺母移动的传动形式。

滚珠丝杠副主要技术参数的确定：

（1）基本导程P0的选择

基本导程：1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40

因此选用P0=4mm

（2）导程精度选择

根据机床定位精度10 m，确定滚珠丝杠副导程的精度等级。按下式估算

E ≤（）TD （2-1）

式中：E—累计代表导程偏差， m

TD—机床有效行程的定位精度

E ≤（）€？0=2.5～6 m （2-2）

由实用机床设计手册查得

选择精度等级C1

（3）丝杠长度的计算

①丝杠螺纹长度按下式计算

=++2 （2-3）

式中： ——机床工作台有效行程，mm

——余程（按表选取），mm

——螺母长度，mm

= 340 = 16 =11

丝杠螺纹长度：= 383mm。

②支撑跨距L1应略大于，取为L1=600mm。

（3）丝杠摩擦阻力矩的计算

由于丝杠受轴向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故滚珠丝杠副产生摩擦力，但由于其效率高其摩擦阻力矩相对于其它负载力矩小的多，因此忽略不计。

（4）等效负载转矩

（2-4）

（5）启动惯性阻力矩（T惯）的计算以最不利于快进速度计算时，设启动加速时间为 t=0.3s，由于电机转速

（2-5）

取加速曲线为等加速梯形曲线，故角加速度为

（2-6）

则

（2-7）

步进电机输出轴上总负载转矩的计算如下：

（2-8）

三、总结

当然在设计中也暴露了许多问题，其中之一设计难以考虑细致周全。在商品社会发展的今天，一个商品所带来的经济效益是人们最关注的问题，因此我们在设计产品时不但要考虑它的使用性能，还要综合考虑它的工艺性能，价格，操作工人的习惯，安全和环境保护等多方面的因素。设计的产品应该在这些因素中取一个平衡点。如果这个平衡点找的好，那么我们所设计的产品不仅有良好的可用性，还有良好的经济性，这往往是我们所欠缺的。我们可能注重了使用性能而忽视了经济性，这将使我们的产品失去竞争力；我们可能注重了其它方面的性能而忽视了工艺性能，这可能性使我们难以制造和使用，甚至根本不能制造出来。再有，我们常常忽略一些小问题，正是这些小问题可以使整个产品不能使用，有时也可能发生灾难性的事故。其实在机械和电子设计中是不存在“小”问题的，只要我们能处理好设计中一个个“小”问题，那么我们所设计的产品在市场中就会具有强的竞争力，立于不败之地。

参考文献：

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[2]刘晋春，赵家齐，赵万生.特种加工[M].北京：机械工业出版社，1999.

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[4]林宋，田建军.现代数控机床[M].北京：化学工业出版社，2003.

[5]李楚，郑宏才.位移 长度 角度及速度传感器[M].武汉：湖北科学技术出版社，1980.

[6]宋孝先，苗振魁.新型测量放大器的研制，电测与仪表[Z].1994，10：11-12.

[7]熊茂华.基于8098单片机的直线式感应同步器位置测量装置，电测与仪表[Z].1998，12，55-57.

[8]赵松年，张奇鹏.机电一体化机械系统设计[M].北京：机械工业出版社，1996.

（作者单位：长江大学文理学院机电与信息工程系）

作者：聂双龙

机电一体化机械系统设计论文 篇2：

探析影响电子皮带秤准确性的原因及维护工作

摘要：电子皮带称使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。称重时，承重装置将皮带上物料的重力传递到称重传感器上，称重传感器即输出正比于物料重力的电压（mV）信号，经放大器放大后送模/数转换器变成数字量A，送到运算器；物料速度输入速度传感器后，速度传感器即输出脉冲数B，也送到运算器；运算器对A、B进行运算后，即得到这一测量周期的物料量。对每一测量周期进行累计，即可得到皮带上连续通过的物料总量。本文分析了影响其计量准确性的原因，并总结了提高其计量准确性的维护工作。

关键词：电子皮带秤 准确性 原因 维护工作

1 前言

电子皮带秤是烧结、球团散状物料连续计量的常用设备，对配料的准确性和生产过程的稳定性有很大的影响。弄清楚影响电子皮带秤准确性的因素，并找到切实可行的提高电子皮带秤准确性的措施，对于烧结、球团生产过程的稳定及成品产质量的提升都有着极其重要的作用。

2 电子皮带秤构成及工作原理

2.1 电子皮带秤的构成

电子皮带秤的主要构成部件有秤架、测重传感器、托辊（含称量托辊和承重托辊两种）、张紧装置、清扫器（含内清扫器和外清扫器两种）、保险栓、自动纠偏装置、十字支撑片、辊筒及环形皮带等。

2.2 电子皮带秤的工作原理

当皮带输送物料时，称量段上的物料质量通过皮带称量托辊载台作用于称量传感器，称量传感器将质量转换成电信号，送入运算器，经过放大、滤波、A/ D 转换等变换成数字信号，装在回程皮带上的测速传感器把皮带运行的速度信号转换成脉冲信号，送入运算器。运算器将两个信号进行乘积运算，从而得出物料的质量累计值及瞬时量并显示。

3 影响电子皮带秤准确性的因素及应对措施

3.1 设备本体因素

设备本体因素是电子皮带秤不准的根本因素。由皮带秤结构原理可知，皮带秤的计量准确性是由称量传感器与测速传感器所检测到的单位长度上的物料质量以及皮带运行速度决定的。因此，设备部件本身的选型就直接影响着电子皮带秤的准确性。设备本体因素主要包括如下几方面：

（1）设备的制造精度。设备制造精度的高低直接影响后期使用效果，所以在选型上一定要全面考虑其准确度、称量范围、秤体型式及功能等要素。

（2）备件的制造精度。备件制造精度也影响准确性的一大因素，特别体现在称量托辊和十字支撑片上。这类备件最好选择原秤厂家，称量托辊的同心度一定要好，十字支撑片的弹性必须保证。

（3）环形皮带质量。环形皮带与称量托辊直接接触，其均匀性和柔韧度直接带来皮带秤称量的波动。所以环形皮带的均匀性和柔韧度必须保证。

因此，要根除这类因素就需要从进货和验收质量上下功夫，一般选对型、选好厂并严把进厂质量关基本能够根除。

3.2 环境因素

设备安装的环境是影响电子皮带秤准确性的客观因素。环境因素短期一般很难改变，所以设备安装环境的选择很重要，适宜的环境是保障电子皮带秤准确性的基础。这类因素主要是由温度、湿度、振动和电磁干扰等引起的。温度对皮带的刚度有直接影响，影响皮带的张力从而对皮带秤准确性产生影响；另外温度对称重传感器和速度检测仪器的计量特性也有影响。湿度高将会影响检测部件的可靠性和寿命，甚至引起皮带打滑，影响计量精度。振动和电磁干扰直接影响仪器仪表的工作，对计量准确度产生影响。

要消除这类因素，需要对安装环境进行全面的预分析，适宜或者改进后适宜了再进行安装，否则这类影响很难根除，将持续影响称量的准确性。

3.3 人为因素

人为因素是影响电子皮带秤准确性的主要因素，指电子皮带秤使用过程中因使用和管理不到位影响计量准确性的因素。主要有以下几个方面：

3.3.1 皮带跑偏。皮带跑偏造成皮带对称重传感器的压力发生变化，产生误差。导致皮带跑偏的原因一般有如下几种：

（1）两侧张紧装置受力不均衡。就是指皮带秤两侧的拉紧螺杆调整不一致，一侧松，一侧紧，人工在线调整即可解决；

（2）尾轮辊筒局部粘料。物料进入到皮带反面，在尾轮滚筒处富集，极易引起这种跑偏，可以采取及时清理积料、检修内清扫器、检修挡料板及降低物料落料高差等措施解决；

（3）物料落料点不正。落料点不正极易造成皮带跑偏，可以通过改变下料点位置解决。

3.3.2 皮带粘料。粘性物料在输送过程中极易粘结在皮带上，如果没有及时清理，就会大片粘结在皮带上导致皮带秤空秤重量不断变化，进而引起皮带秤不准。这种情况主要通过检修外清扫器解决，条件允许也可以通过优化配料降低物料粘性解决。

3.3.3 皮带秤配件损坏。这类主要有十字簧片老化或者断裂、信号线路故障、皮带托辊磨损、皮带托辊运转不畅等方面。这类因素一般有瞬间反映的特点，出现这种数据瞬间有很大变化的情况，应立即逐一排查，发现问题及时更换备件即可消除。

3.3.4 校零和斜率系数修正不及时。电子皮带秤是一种动态秤，在运送物料过程中难免产生变化，皮带秤的零点、斜率系数等参数也会随着变化，所以应该及时修正零点和斜率系数确保称量的准确性。一般可以采取定期系统修正和零星个体修正相结合的方法进行。定期系统修正是指参照设备计划检修周期制定配料秤校验计划，确保每个设备检修周期对皮带秤进行一次系统校验；零星个体修正主要针对发生临时失准事故的电子秤而言，如果失准原因是由皮带秤关键计量部件引起的，必须及时对相关参数修正才能恢复使用。

4、电子皮带秤的维护和检测

因为皮带秤是动态称重，现场工作状态经常变化，实际上是皮带在不断变化。尽管皮带输送机都装有恒定皮带张力的自动调节装置，但这种自动调节装置只能减少皮带张力变化而不能使之不变。所以电子皮带秤必须定期检验才能维持称量准确度。

秤架上积尘，传递部分不灵活也能造成零点变化。所以，必须加强现场维护。电力系统规定电子皮带秤实物检验周期，各地区不统一。有10天、15天、30天这种不切实际的硬规定迫使人们弄虚作假。现场调查结果是，规定10天检验一次的单位基本是一个月检验二次做假报表一份。规定15天检验一次的是一个月检验一次，做假报表一份。遇上雨雪天气或状态性检修也就不检验了。既要维持电子皮带秤称重准确度，又要结合现场实际情况，不调整系数（量程）周期为30～40天。笔者认为这一指标比较适合皮带秤使用周期的实际情况。如果是采用模拟载荷检验装置（滚动链码、循环链码等）检验，必须经实物检验修正后进行检验，修正后的使用周期为3～6个月，没有通过修正的检验装置不能作为标准器具。检验时标准物料不得超过三个转换点。转换点太多不能保证标准物料不多不少地经过皮带秤称量段。且秤架的安装位置也不合适。给循环链码提供一个准确的修正系数都困难。

5 结束语

通过以上分析，影响电子皮带秤准确性的因素是多方面的，要想电子皮带秤在使用过程中稳定、准确需做好以下几个方面工作：（1） 确保电子皮带秤的设计制造水平；（2） 确保电子皮带秤安装在适宜的环境；（3） 加强电子皮带秤的日常点检、维护，并做好定期校验工作。

参考文献

[1]柴振民.影响电子皮带秤计量准确度的原因分析.工业计量 2006年增刊2，59-61

[2]蒋冬青.提高电子皮带秤应用准确度的措施.生产与应用技术《广东建材》1998.NO.10，19-21

[3]周德胜.电子皮带秤使用误差的原因分析与对策.《自动化仪表》第20卷第10期 1999年10月，25-29

[4]赵松年，张奇鹏. 机电一体化机械系统设计.北京：机械工业出版社，1996.

[5]齐卫红 林春丽 王永红《过程控制系统》 北京 电子工业出版社出版2007.5

作者：唐彦昆

机电一体化机械系统设计论文 篇3：

针对机械发展方向的研究

摘 要：把以前的自动化和机设做对比，可以得出智能化是两者的本质不同。自动化应用在各行各业，它的多功能等优点满足了人们的各种需求。从系统层次上讲，可以把机械技术等众多技术综合起来为化工生产服务。并且表明了自动化在以后的奋斗目标，同时也提出了机械的发展方向。

關键词：设计机械；自动化；完善方向

1机械自动化的起源及发展

日本的杂志在1971年就提出了把机电开始一体化的构思。之后，它不断的被完善。在1984年，美国给现代机械做了定义，它是用于完成众多动力学方面的任务，并由计算机控制和机电有一定关联的系统。它跟上面提到的机电可以一体化的构思大致是相同的。由此可以得出，两者是互通的。上世纪90年代，有关国际机构对其做了定义：机电的一体化是设计产品和制造产品的过程中，利用机械、电子等方面的思想协调完成的。由此也可以得出一体化是以机械为基础发展起来的。

它是以机械和电子两方面的技术做为主体，并且多门其他学科技术为辅，不断结合完善的产物，也是一门新兴的学科。机械设计结构、生产方式、产品结构和管理体系都因为自动化发生了重大变化，同时它也令工业由‘电气化’进去了“自动化”时代。

自动化现在已经成了一门拥有完整体系的学科。随着时代的进步，它也将被赋予不同的任务。但是不管时代如何进步，它的最基本特征是不会变化的，可以将其概括为：从系统层次讲，自动化是把机械技术、信息技术、接口技术等众多技术综合作用，依据系统和组织目标，在质量、可靠性、功能以及能耗等方面实现其相对应的价值并且优化系统的一门技术。

值得强调的是，机械的电气化和现代机械最根本的不同之处在于，前者是把机械技术和其他的众多技术简单的拼凑在一起，而后者则是把他们有机的融合在一起并且加以完善。现代机械生产出来的产品，不仅仅像是人的双手和其他的肢体，更加像是人的眼睛等感官和大脑，更加人性化。传统机械与现在机械一脉相承，但是两者在功能上却有很大的不同，其最本质的不同就是智能化的程度。

2按照设计原则去制造机械

当谈及设计原则时，首先要按照功能要求生产机器，毕竟先是有了人们各种各样的需求，而后才出现相对应的产品。因为需求是不同的，所以不同产品的功能也是不尽相同的。综合众多产品功能不难得出自动化也一定具备着同其他系统相同的主功能，即把输入的信息、能量以及物质转化成人们所需求的信息、能量以及物质。

其次应该考虑的是吸取先进的经验并进行创新，各种产品的主功能不同，所以可以以此为依据进行分类，主要类别如下：第一类，如数据、图像等，它们把信息和能量主要转化成某种信息；第二类，如电动机等它们把外界输入其中的能量和信息主要转化成能量；第三类，如各种机床，它们把能量、信息和物质主要转化成某种物质的系统，也叫加工机。

鉴于以上的功能原理，它不仅仅能更方便的生产产品，还能帮助人们开拓思维，创造出更多的新发明。另外，主功能不同的加工机构，它的运动方式也不同，同样它所构成的机械的用途也就不同了。由此可以看出，自动化未来的发展空间有多么的广大，它的未来由我们去书写。

3在生产的过程中使用自动化

在生产的过程当中，每一个工艺过程当中的物理量都有着一定程度的限制，有的物理量甚至对该产品的质量和数量起到了决定性作用。

首先针对控制锅炉汽包水位的相关研究，锅炉汽包不仅仅是生产蒸汽的一件设备，更是工业生产过程中必不可少的设备。把它的液位的高度保持在条例规定的范围内是十分重要的。无论水位过低还是过高，都是十分危险的。如果要采取相应的措施就要对以下系统进行认识，第一，对汽包水位系统的控制，在这里“冲量”指的就是变量，而单冲量就是汽包水位。这是一种常见的普通的控制系统。但是这种系统并不能适应大型锅炉，然而却十分适应小型锅炉，并配上一些安全操作，所以用这种系统就能满足生产要求；第二，对双冲量系统的控制，蒸汽负荷变化是在控制汽包水位过程中最主要的扰动。在本质上来看，一个前馈控制的系统以及单方面回合的反馈控制系统，二者糅合而成的复合型的控制系统就是双冲量控制的系统。第三，对三冲量系统的控制，要使工作更准确，必须使控制阀的一些工作特性按照线性特性发现，但由双冲量的系统很难做到这一点，还有它也不能克服给水系统自身的扰动，这两点成为了双冲量系统控制的致命弱点，但是在其基础上再加上一个引入给水流量的信号的装置就完美了，这也构成了由三个冲量控制的系统。

其次就是研究如何控制冷却器，在工业上常常采用液态氨等物质，利用他们蒸发吸热这一特性，吸收工艺物料释放出来的热量，是工艺物料符合工艺要求，它们被称为冷却剂，同时也是以热载体的身份服务于冷却器。对于冷却器的控制主要包括以下几种思路：第一，如何调整冷却器的流速，控制流速有多种方案，应该择优而选；第二，如何对气态氨的排量进行控制，完全自动控制的装置以及被人操控进行的工艺设备，二者组成了一个不需要人直接动手的自动化的系统。而人只需要坐在操控室里面监视着防止出现故障即可，这能更大程度的保障人的安全。

近年来，工业污染越来越严重，严重损害了人类的生产环境，减少工业污染势在必行。

4自动化的系统有哪些优点和效益

时代在不断的进步，传统模式上的机电产品越来越无法满足人类的需求，将逐渐被自动化的产品所取代。而机器的自动化无可非议的具有多种优势。第一，从节能环保方面而言，机器的自动化对于能源利用率的提升以及对原材料消耗的减少做出了极大贡献；第二，从改善生产环境、提高工作质量而言，把人们从劳务中解放出来；第三，从功能范围广以及适用面的全面性而言，对于不同的场合和领域都适用且范围广；第四，对于机器的二次维护和修理变得简单，大大提高了使用的高性能；第五，随着机械的自动化，不仅生产的速度和质量还有操作者的工作质量都大大提高。这也就导致了，机器自动化在全球范围内的风靡。

5有关机器设计的自动化未来的发展趋势

我国由于机器设计的自动化开始较晚，大致是起源于上世纪八十年达，所以尽管发展迅速但是同发达国家的差距仍然很大。所以，未来我国机器自动化的发展要从以下几个方面出发。第一点，机器和人有机结合，即为人格化；第二点，机器生产与环境有机结合，即为绿色化；第三点，机器的精简便利发展；第四点，机器和网络的有机结合即为网络化；第五点，机器生产应该分批分组规模生产即为模块化；第六点，机器本身的能力的提升最终达到智能的程度；第七点，机器和电路有机统一，完成最终进化。

6结论

现代我国的机器自动化仍然有很多不足和需要改进的地方，所以机器的设计发明都是以机器自动化为首要目标来工作的，广大工作者必须明白机器自动化和机器电路一体化是息息相关的，更需要有创造精神、创新精神，而不应该只作国外技术的生产者，要成为创造者。

参考文献：

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[2]杨世明，腾献银，赵镇宏，等. 机械设计.北京：电子工业出版社2007.

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[4]赵松年，张奇鹏. 机电一体化机械系统设计.北京：机械工业出版社1996.

[5]齐卫红，林春丽，王永红.过程控制系统.北京：电子工业出版社，2007.

[6]刘巨良.过程控制仪表.北京：化学工业出版社.1998.

[7]温希东.自动控制原理及其应用.西安：西安电子科技大学出版社2004.

[8]王树青.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社.2003.

[9]孙虎章.自动化控制原理.北京：中央广播电视大学出版社.1994.

[10]蒋慰孙.过程控制工程.北京：化学工业出版社.

[11]陆德民.石油化工自动化控制设计手册.北京：化学工业出版社2000.

作者：冀向阳 武勇