第一篇：《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計任務(wù)書2010級

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》

課程設(shè)計任務(wù)書

學(xué)

院：

班

級：

學(xué)

號：

指導(dǎo)教師：朱紅萍

二0一一年十二月

目 錄

一、課程設(shè)計目的

二、設(shè)計題目及參數(shù)

三、設(shè)計內(nèi)容

四、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

五、心得體會

六、參考文獻

一、課程設(shè)計目的

機電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。要求學(xué)生綜合運用所學(xué)過的機械、電子、計算機和自動控制等方面的知識，獨立進行一次機電結(jié)合的設(shè)計訓(xùn)練，主要目的是：

1）學(xué)習(xí)機電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計方案擬定、分析與比較的方法。

2）通過對機械系統(tǒng)的設(shè)計，掌握幾種典型傳動元件與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計計算方法與選用原則。如齒輪/同步帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌副等。

3）通過對進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電動機的工作原理、計算選擇方法與控制驅(qū)動方式，學(xué)會選用典型的位移/速度傳感器；如交流、步進伺服進給系統(tǒng)，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，直線光柵等。

4）通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計方法和控制軟件的設(shè)計思路；如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A配置、鍵盤與顯示電路設(shè)計等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電動機的控制軟件等。

5）培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并初步樹立“系統(tǒng)設(shè)計”的思想。

6）鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。

二、設(shè)計題目及參數(shù)

設(shè)計題目：X-Y數(shù)控工作臺機電系統(tǒng)設(shè)計

任務(wù)：設(shè)計一種供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺，主要參數(shù)如下，1）立式銑刀最大直徑d?15mm； 2）立銑刀齒數(shù)z?3； 3）最大銑削寬度ae?15mm； 4）最大背吃刀量ap?8mm； 5）加工材料為碳素鋼或有色金屬；

6）X、Y方向的脈沖當量?x??y?0.005mm/脈沖； 7）X、Y方向的定位精度均為±0.01mm；

8）工作臺面尺寸為230mm?230mm，加工范圍為250mm?250mm； 9）工作臺空載最快移動速度vxmax?vymax?3000mm/min； 10)工作臺進給最快移動速度vxmax

f?vymaxf?400mm/min。

三、設(shè)計內(nèi)容

設(shè)計內(nèi)容由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和設(shè)計說明書三部分組成。具體工作量要求如下。

1、機械系統(tǒng)設(shè)計

X-Y數(shù)控工作臺機械結(jié)構(gòu)裝配圖：A0圖一張，零件圖：選2-3個零件

2、控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)一般包括系統(tǒng)電源配置、CPU電路、RAM與ROM擴展、鍵盤與顯示、A/D與D/A接口、I/O通道接口、通訊接口等。要求完成1張A1圖紙的硬件電路設(shè)計工作，設(shè)計控制系統(tǒng)的主要軟件流程，對RAM和I/O接口芯片進行詳細編程，對伺服電動機進行控制編程。條件允許時，盡量對所編軟件進行調(diào)試實驗。

3、設(shè)計說明書

設(shè)計說明書是課程設(shè)計的總結(jié)性文件，認真地寫好說明書可以鍛煉科技論文的寫作能力。設(shè)計說明書要求清楚地敘述整個設(shè)計過程和詳細的設(shè)計內(nèi)容，包括總體方案的分析、比較與確定，機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要零部件的計算與選型，控制系統(tǒng)的電路原理分析，軟件設(shè)計的流程圖以及相關(guān)程序等。說明書的撰寫內(nèi)容不應(yīng)少于7000字（不少于15頁），要求內(nèi)容豐富、條理清晰、圖文并茂、符合國標。

4、格式要求：

1）頁面設(shè)置：上邊距：3.0cm；下邊距：2.5cm；左邊距：2.8cm；右邊距2.5cm。頁碼設(shè)置在右下角/頁腳居中。說明書正文部分的頁眉必須注明“班級_《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計說明書”字樣，頁眉的文字用宋體五號。正文部分文字字號小四。

2）課程設(shè)計要求用A4紙張，包括封面、目錄、設(shè)計內(nèi)容，參考文獻等。3）參考文獻格式為：[序號]主要作者.文獻名稱.刊名，年（期）：起止頁碼。例如：[1] 陶仁驥．密碼學(xué)與數(shù)學(xué)[J]．自然雜志，1984，7（7）：527-529．參考文獻不少于5篇。

★該課程設(shè)計說明書于1月7日（該課程統(tǒng)考時交）

第二篇：《機電一體化課程設(shè)計》任務(wù)書

《機電一體化課程設(shè)計》任務(wù)書

一、課程設(shè)計題目

1.數(shù)控車床工作臺二維運動伺服進給系統(tǒng)設(shè)計

（注：這里的二維運動指的是工作臺在水平面內(nèi)沿橫軸和縱軸的運動）2.數(shù)控銑床工作臺三維運動伺服進給系統(tǒng)設(shè)計 3．自擬題目

二、設(shè)計要求

1、能用鍵盤輸入命令控制工作臺的運動方向

2、能實時顯示當前運動位置

3、具有越程指示報警及停止功能

4、參照工具書，結(jié)合實際，自己設(shè)定系統(tǒng)定位精度，脈沖當量，空載啟動時間，最大進給速度，各個方向的運動范圍，切削用量等參數(shù)

三、設(shè)計內(nèi)容

1、總體方案確定

（1）總體方案設(shè)計（2）繪制總體方案圖

2、機械系統(tǒng)設(shè)計

（1）執(zhí)行元件參數(shù)及規(guī)格的確定；（2）傳動機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計；（3）執(zhí)行機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計。（4）繪制進給傳動系統(tǒng)示意圖。

3、控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

（1）微機的選用、存儲器的選用與擴展、譯碼電路設(shè)計、接口電路設(shè)計等（2）繪制控制系統(tǒng)原理框圖

4、傳感器的選擇（適用于半閉環(huán)控制方式和全閉環(huán)控制方式）

四、課程設(shè)計報告書內(nèi)容（不少于3000字，要求計算準確、文字通順、書寫工整。

要求圖紙、圖面布置合理、正確清晰。）

1． 設(shè)計題目和要求

2． 系統(tǒng)總體方案框圖及分析說明

3． 機械系統(tǒng)設(shè)計計算、各部件類型選擇說明及進給傳動系統(tǒng)的示意圖與說明 4． 控制系統(tǒng)工作原理框圖與設(shè)計說明

5． 傳感器的選擇與設(shè)計說明（適用于半閉環(huán)控制方式和全閉環(huán)控制方式）6． 課程設(shè)計總結(jié)與心得體會 7． 參考資料

五、主要參考書目

機械原理、機械設(shè)計、電工電子技術(shù)、單片機原理與系統(tǒng)設(shè)計、機電一體化等相關(guān)書籍，如：

[1] 尹志強等編著.機電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京:機械工業(yè)出版社.2007.5 [2] 鄭堤主編.機電一體化設(shè)計基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社.1997 [3] 曾勵主編.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計.北京:高等教育出版社，2004.4 [4] 張建民等編著.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（第二版）.北京:高等教育出版社.2001.8

第三篇：機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

1、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機）等五個子系統(tǒng)組成。

2、系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換（加工、處理）功能；②傳遞（移動、輸送）功能；③儲存（保持、積蓄、記錄）功能。

3的變換、調(diào)整功能，可將接口分成四種：1）零接口；2）無源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法通常有：機電互補法、結(jié)合（融合）法和結(jié)合法。

5擦、低慣量、高強度、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜鹊纫蟆?/p>

6、為達到上述要求，主要從以下幾個方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件，如采用滾珠絲杠副、滾動導(dǎo)向支承、動（靜）壓導(dǎo)向支承等。

2如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌副的傳動和支承剛度；采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動機構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。

3的等效動慣量，盡可能提高加速能力。

5如選用復(fù)合材料等來提高剛度和強度，減輕重量、縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性化。

第四篇：機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)

（一）判斷題

1．在機電一體化系統(tǒng)驅(qū)動裝置中，反饋通道上環(huán)節(jié)的誤差與輸入通道上環(huán)節(jié)的誤差對系統(tǒng)輸出精度的影響是相同的。（＋）

2．通常，采用STD總線的工業(yè)控制機與外部設(shè)備的電氣接口均為TTL電平接口。

（－）

（二）選擇題

1．在機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動要滿足伺服控制的三個主要要求是（A）。

A．傳動精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性

B．傳動精度、穩(wěn)定性、低噪聲C．傳動精度、高可靠性、小型輕量化D．傳動精度、高可靠性、低沖擊振動

2．在機電一體化系統(tǒng)中，通過（B、C、E）可有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

A．提高驅(qū)動元件的驅(qū)動力

B．增大執(zhí)行裝置的固有頻率 C．提高系統(tǒng)的阻尼能力

D．減小機構(gòu)的傳動誤差 E．消除傳動系統(tǒng)的回程誤差

（三）簡答題

例：試述機電一體化產(chǎn)品的定義和分類方法。

解答：機電一體化產(chǎn)品是新型機械與微電子器件，特別是與微處理器、微型計算機相接合而開發(fā)的新一代電子化機械產(chǎn)品。

按用途可分為信息機電一體化產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)機電一體化產(chǎn)品和家庭用機電一體化產(chǎn)品。

（四）分析題

例：已知數(shù)控機床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機電一體化系統(tǒng)中的哪個基本要素？

解：（1）依題意有兩種測量方案 a.高速端測量方案：

傳感器安裝在電機的尾部，通過測量電機的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)工作臺位移的間接測量?？蛇x用光電編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。

b.低速端測量方案： 傳感器安裝在工作臺上，直接測量工作臺的位移?？蛇x用光柵式位移傳感器、感應(yīng)同步器或者電位計式位移傳感器。

(2)控制計算機和控制方案的選擇

可以使用工業(yè)PC機及或者單片機完成系統(tǒng)的控制。具體可有以下三種方案： a．工業(yè)PC機集中控制方案：用一臺工業(yè)PC機對三個自由度實現(xiàn)集中控制，包括任務(wù)管理和三個自由度的伺服控制系統(tǒng)原理圖如下：

b．工業(yè)PC機、單片機分級控制方案：用一臺工業(yè)PC機與三個單片機通信，對三個單片機實現(xiàn)管理，每個單片機負責(zé)一個自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下：

第五篇：機電一體化系統(tǒng)設(shè)計實驗報告范文

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

實 驗 報告

院

校：

系

別：

專

業(yè)：

班

級：

姓

名：

學(xué)

號：

實驗 1 1、三坐標測量機實驗

一、實驗要求 ? 掌握三坐標測量機的組成、工作原理、應(yīng)用領(lǐng)域以及測量方法。

二、實驗?zāi)康?? 1．通過觀摩學(xué)習(xí)三坐標測量機，掌握三坐標測量機的工作原理。

? 2．掌握三坐標測量機的測量方法。

三、實驗裝置：三坐標測量機。

四、實驗內(nèi)容

（1）

對瑞士 FARO 便攜式三坐標測量機的原理結(jié)構(gòu)和測量方法進行深入的探討和掌握，F(xiàn)ARO 軟件的基本操作也進行了學(xué)習(xí)。FARO 便攜式三坐標測量機的精度可以達到 20um。

（2）

進行了零件平面度的測量方法，零件圓度的測量方法，測量誤差小于0.032mm（3）

對零件表面和工作臺表面兩個平面的平行度也進行了測量，平行度誤差約為 0.68mm，原因：這主要是工件的放置不太平整，工作臺表面有雜質(zhì)顆粒導(dǎo)致平面度的誤差偏大。

五、實驗心得

通過本次試驗，學(xué)習(xí)了。，知道了。用途。在以后的工作中，如果遇到。。情況下，可以考慮采用三坐標測量機進行精確測量。

實驗 2 2、PLC、變頻器、觸摸屏及電機控制實驗 一、實驗要求 ? 會寫簡單的 PLC 梯形圖語言；能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器對三相異步電機的內(nèi)部或外部變頻控制；熟悉觸摸屏的編程，并與 PLC 進行聯(lián)接。

二、實驗?zāi)康?? 1．了解變頻器控制電機的基本原理。

? 2．掌握 PLC 的簡單編程方法。

? 3．了解工業(yè)觸摸屏的編程和通訊。

三、實驗裝置：工業(yè)控制實驗裝置。

四、實驗內(nèi)容

圖 1 整體電氣回路圖

（1）變頻器控制電機實驗 電路圖 ? 變頻器內(nèi)部 PU 控制 設(shè)置方法。。

電機連接方法 ? 變頻器外部 EXT 控制 設(shè)置方法。。

電機連接方法（2）PLC 和變頻器的電機正反轉(zhuǎn)實驗

電氣連接方法

（2）觸摸屏、PLC 和變頻器的電機正反轉(zhuǎn)實驗

電氣連接方法

五、實驗心得

通過本次試驗，學(xué)習(xí)了。，知道了。用途。在以后的工作中，如果遇到。。

情況下，可以考慮工業(yè)的自動化設(shè)備，如變頻器、PLC、觸摸屏等設(shè)備進行工廠設(shè)備的改造升級，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)省能源。