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

《機(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計

五、心得體會

六、參考文獻(xiàn)

一、課程設(shè)計目的

機(jī)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(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械、電子、計算機(jī)和自動控制等方面的知識，獨立進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的設(shè)計訓(xùn)練，主要目的是：

1）學(xué)習(xí)機(jī)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(jī)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(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計，掌握常用伺服電動機(jī)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(jìn)伺服進(jìn)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(kuò)展、I/O接口擴(kuò)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)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(jī)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(dāng)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(jìn)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(jī)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(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

X-Y數(shù)控工作臺機(jī)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(kuò)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(jìn)行詳細(xì)編程，對伺服電動機(jī)進(jìn)行控制編程。條件允許時，盡量對所編軟件進(jìn)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(rèn)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(xì)的設(shè)計內(nèi)容，包括總體方案的分析、比較與確定，機(jī)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(biāo)。

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(jī)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(xiàn)等。3）參考文獻(xiàn)格式為：[序號]主要作者.文獻(xiàn)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(xiàn)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(jī)電一體化課程設(shè)計》任務(wù)書

《機(jī)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(yùn)動伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計

（注：這里的二維運(yùn)動指的是工作臺在水平面內(nèi)沿橫軸和縱軸的運(yùn)動）2.數(shù)控銑床工作臺三維運(yùn)動伺服進(jìn)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(yùn)動方向

2、能實時顯示當(dāng)前運(yùn)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(dāng)量，空載啟動時間，最大進(jìn)給速度，各個方向的運(yùn)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(jī)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(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計。（4）繪制進(jìn)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(jī)的選用、存儲器的選用與擴(kuò)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(zhǔn)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(jī)械系統(tǒng)設(shè)計計算、各部件類型選擇說明及進(jìn)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(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、電工電子技術(shù)、單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)電一體化等相關(guān)書籍，如：

[1] 尹志強(qiáng)等編著.機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2007.5 [2] 鄭堤主編.機(jī)電一體化設(shè)計基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1997 [3] 曾勵主編.機(jī)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(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計

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

5擦、低慣量、高強(qiáng)度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆?/p>

6、為達(dá)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(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動機(jī)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(qiáng)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)

（一）判斷題

1．在機(jī)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(jī)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(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品的定義和分類方法。

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

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

（四）分析題

例：已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機(jī)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(jī)的尾部，通過測量電機(jī)的轉(zhuǎn)角實現(xiàn)工作臺位移的間接測量。可選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。可選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(jī)和控制方案的選擇

可以使用工業(yè)PC機(jī)及或者單片機(jī)完成系統(tǒng)的控制。具體可有以下三種方案： a．工業(yè)PC機(jī)集中控制方案：用一臺工業(yè)PC機(jī)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(jī)、單片機(jī)分級控制方案：用一臺工業(yè)PC機(jī)與三個單片機(jī)通信，對三個單片機(jī)實現(xiàn)管理，每個單片機(jī)負(fù)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(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計實驗報告范文

機(jī)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(biāo)測量機(jī)實驗

一、實驗要求 ? 掌握三坐標(biāo)測量機(jī)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(biāo)測量機(jī)，掌握三坐標(biāo)測量機(jī)的工作原理。

? 2．掌握三坐標(biāo)測量機(jī)的測量方法。

三、實驗裝置：三坐標(biāo)測量機(jī)。

四、實驗內(nèi)容

（1）

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

（2）

進(jìn)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(jìn)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(biāo)測量機(jī)進(jìn)行精確測量。

實驗 2 2、PLC、變頻器、觸摸屏及電機(jī)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(jī)的內(nèi)部或外部變頻控制；熟悉觸摸屏的編程，并與 PLC 進(jìn)行聯(lián)接。

二、實驗?zāi)康?? 1．了解變頻器控制電機(jī)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(jī)實驗 電路圖 ? 變頻器內(nèi)部 PU 控制 設(shè)置方法。。

電機(jī)連接方法 ? 變頻器外部 EXT 控制 設(shè)置方法。。

電機(jī)連接方法（2）PLC 和變頻器的電機(jī)正反轉(zhuǎn)實驗

電氣連接方法

（2）觸摸屏、PLC 和變頻器的電機(jī)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(jìn)行工廠設(shè)備的改造升級，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)省能源。