《机电一体化系统设计》课程设计任务书2010级

第一篇：《机电一体化系统设计》课程设计任务书2010级

《机电一体化系统设计》

课程设计任务书

学

院：

班

级：

学

号：

指导教师：朱红萍

二0一一年十二月

目 录

一、课程设计目的

二、设计题目及参数

三、设计内容

四、机电一体化系统设计

五、心得体会

六、参考文献

一、课程设计目的

机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：

1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。

2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。

3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。

4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。

5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。

6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。

二、设计题目及参数

设计题目：X-Y数控工作台机电系统设计

任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下，1）立式铣刀最大直径d15mm； 2）立铣刀齿数z3； 3）最大铣削宽度ae15mm； 4）最大背吃刀量ap8mm； 5）加工材料为碳素钢或有色金属；

6）X、Y方向的脉冲当量xy0.005mm/脉冲； 7）X、Y方向的定位精度均为±0.01mm；

8）工作台面尺寸为230mm230mm，加工范围为250mm250mm； 9）工作台空载最快移动速度vxmaxvymax3000mm/min； 10)工作台进给最快移动速度vxmax

fvymaxf400mm/min。

三、设计内容

设计内容由机械系统、控制系统和设计说明书三部分组成。具体工作量要求如下。

1、机械系统设计

X-Y数控工作台机械结构装配图：A0图一张，零件图：选2-3个零件

2、控制系统设计

控制系统一般包括系统电源配置、CPU电路、RAM与ROM扩展、键盘与显示、A/D与D/A接口、I/O通道接口、通讯接口等。要求完成1张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM和I/O接口芯片进行详细编程，对伺服电动机进行控制编程。条件允许时，尽量对所编软件进行调试实验。

3、设计说明书

设计说明书是课程设计的总结性文件，认真地写好说明书可以锻炼科技论文的写作能力。设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析、比较与确定，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。说明书的撰写内容不应少于7000字（不少于15页），要求内容丰富、条理清晰、图文并茂、符合国标。

4、格式要求：

1）页面设置：上边距：3.0cm；下边距：2.5cm；左边距：2.8cm；右边距2.5cm。页码设置在右下角/页脚居中。说明书正文部分的页眉必须注明“班级_《机电一体化系统设计》课程设计说明书”字样，页眉的文字用宋体五号。正文部分文字字号小四。

2）课程设计要求用A4纸张，包括封面、目录、设计内容，参考文献等。3）参考文献格式为：[序号]主要作者.文献名称.刊名，年（期）：起止页码。例如：[1] 陶仁骥．密码学与数学[J]．自然杂志，1984，7（7）：527-529．参考文献不少于5篇。

★该课程设计说明书于1月7日（该课程统考时交）

第二篇：《机电一体化课程设计》任务书

《机电一体化课程设计》任务书

一、课程设计题目

1.数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计

（注：这里的二维运动指的是工作台在水平面内沿横轴和纵轴的运动）2.数控铣床工作台三维运动伺服进给系统设计 3．自拟题目

二、设计要求

1、能用键盘输入命令控制工作台的运动方向

2、能实时显示当前运动位置

3、具有越程指示报警及停止功能

4、参照工具书，结合实际，自己设定系统定位精度，脉冲当量，空载启动时间，最大进给速度，各个方向的运动范围，切削用量等参数

三、设计内容

1、总体方案确定

（1）总体方案设计（2）绘制总体方案图

2、机械系统设计

（1）执行元件参数及规格的确定；（2）传动机构的具体结构及参数设计；（3）执行机构的具体结构及参数设计。（4）绘制进给传动系统示意图。

3、控制系统硬件电路设计

（1）微机的选用、存储器的选用与扩展、译码电路设计、接口电路设计等（2）绘制控制系统原理框图

4、传感器的选择（适用于半闭环控制方式和全闭环控制方式）

四、课程设计报告书内容（不少于3000字，要求计算准确、文字通顺、书写工整。

要求图纸、图面布置合理、正确清晰。）

1． 设计题目和要求

2． 系统总体方案框图及分析说明

3． 机械系统设计计算、各部件类型选择说明及进给传动系统的示意图与说明 4． 控制系统工作原理框图与设计说明

5． 传感器的选择与设计说明（适用于半闭环控制方式和全闭环控制方式）6． 课程设计总结与心得体会 7． 参考资料

五、主要参考书目

机械原理、机械设计、电工电子技术、单片机原理与系统设计、机电一体化等相关书籍，如：

[1] 尹志强等编著.机电一体化系统课程设计指导书.北京:机械工业出版社.2007.5 [2] 郑堤主编.机电一体化设计基础.北京:机械工业出版社.1997 [3] 曾励主编.机电一体化系统设计.北京:高等教育出版社，2004.4 [4] 张建民等编著.机电一体化系统设计（第二版）.北京:高等教育出版社.2001.8

第三篇：机电一体化系统设计

机电一体化系统设计

1、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。

2、系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。

3的变换、调整功能，可将接口分成四种：1）零接口；2）无源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、结合（融合）法和结合法。

5擦、低惯量、高强度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

6、为达到上述要求，主要从以下几个方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。

2如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动和支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构；丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。

3的等效动惯量，尽可能提高加速能力。

5如选用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量、缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性化。

第四篇：机电一体化系统设计基础

（一）判断题

1．在机电一体化系统驱动装置中，反馈通道上环节的误差与输入通道上环节的误差对系统输出精度的影响是相同的。（＋）

2．通常，采用STD总线的工业控制机与外部设备的电气接口均为TTL电平接口。

（－）

（二）选择题

1．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（A）。

A．传动精度、稳定性、快速响应性

B．传动精度、稳定性、低噪声C．传动精度、高可靠性、小型轻量化D．传动精度、高可靠性、低冲击振动

2．在机电一体化系统中，通过（B、C、E）可有效提高系统的稳定性。

A．提高驱动元件的驱动力

B．增大执行装置的固有频率 C．提高系统的阻尼能力

D．减小机构的传动误差 E．消除传动系统的回程误差

（三）简答题

例：试述机电一体化产品的定义和分类方法。

解答：机电一体化产品是新型机械与微电子器件，特别是与微处理器、微型计算机相接合而开发的新一代电子化机械产品。

按用途可分为信息机电一体化产品、产业机电一体化产品和家庭用机电一体化产品。

（四）分析题

例：已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统中的哪个基本要素？

解：（1）依题意有两种测量方案 a.高速端测量方案：

传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。

b.低速端测量方案： 传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移传感器、感应同步器或者电位计式位移传感器。

(2)控制计算机和控制方案的选择

可以使用工业PC机及或者单片机完成系统的控制。具体可有以下三种方案： a．工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制系统原理图如下：

b．工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下：

第五篇：机电一体化系统设计实验报告范文

机电一体化系统设计

实 验 报告

院

校：

系

别：

专

业：

班

级：

姓

名：

学

号：

实验 1 1、三坐标测量机实验

一、实验要求  掌握三坐标测量机的组成、工作原理、应用领域以及测量方法。

二、实验目的  1．通过观摩学习三坐标测量机，掌握三坐标测量机的工作原理。

 2．掌握三坐标测量机的测量方法。

三、实验装置：三坐标测量机。

四、实验内容

（1）

对瑞士 FARO 便携式三坐标测量机的原理结构和测量方法进行深入的探讨和掌握，FARO 软件的基本操作也进行了学习。FARO 便携式三坐标测量机的精度可以达到 20um。

（2）

进行了零件平面度的测量方法，零件圆度的测量方法，测量误差小于0.032mm（3）

对零件表面和工作台表面两个平面的平行度也进行了测量，平行度误差约为 0.68mm，原因：这主要是工件的放置不太平整，工作台表面有杂质颗粒导致平面度的误差偏大。

五、实验心得

通过本次试验，学习了。，知道了。用途。在以后的工作中，如果遇到。。情况下，可以考虑采用三坐标测量机进行精确测量。

实验 2 2、PLC、变频器、触摸屏及电机控制实验 一、实验要求  会写简单的 PLC 梯形图语言；能够实现变频器对三相异步电机的内部或外部变频控制；熟悉触摸屏的编程，并与 PLC 进行联接。

二、实验目的  1．了解变频器控制电机的基本原理。

 2．掌握 PLC 的简单编程方法。

 3．了解工业触摸屏的编程和通讯。

三、实验装置：工业控制实验装置。

四、实验内容

图 1 整体电气回路图

（1）变频器控制电机实验 电路图  变频器内部 PU 控制 设置方法。。

电机连接方法  变频器外部 EXT 控制 设置方法。。

电机连接方法（2）PLC 和变频器的电机正反转实验

电气连接方法

（2）触摸屏、PLC 和变频器的电机正反转实验

电气连接方法

五、实验心得

通过本次试验，学习了。，知道了。用途。在以后的工作中，如果遇到。。

情况下，可以考虑工业的自动化设备，如变频器、PLC、触摸屏等设备进行工厂设备的改造升级，提高劳动生产率，节省能源。