机电一体化课设(十字滑台)说明书

目 录

1绪论 (1)

1.1课程设计的背景 (1)

1.2课程设计的目的和意义 (1)

1.3双坐标十字滑台的技术指标及主要内容 (1)

1.3.1技术指标 (1)

1.3.2主要内容 (1)

2双坐标十字滑台整体结构设计 (2)

2.1总体方案确定 (2)

2.2滚珠丝杠的设计 (3)

2.2.1计算载荷C F (3)

2.2.2计算额定动载荷a C ' (3)

2.2.3根据a C '选择滚珠丝杠副 (3)

2.2.4稳定性验算 (4)

2.2.5刚度验算 (5)

2.2.6效率验算 (6)

2.2.7丝杠的消隙 (6)

2.3滚珠丝杠的固定端选择 (6)

2.4滚动导轨 (6)

2.5步进电机的选择 (7)

2.5.1步距角的确定 (7)

2.5.2减速器传动比计算 (7)

2.5.3电动机轴上总当量负载转动惯量计算 (8)

2.5.4惯量匹配验算 (8)

2.5.5步进电动机负载能力校验 (8)

2.6减速器参数设计 (11)

2.6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (11)

2.6.2按齿面接触疲劳强度设计 (11)

2.6.3轴承的选择 (12)

2.6.4联轴器的选择 (12)

3双坐标十字滑台控制系统设计 (13)

3.1设计目的 (13)

3.2设计任务 (13)

3.3设计步骤 (14)

3.4数控编程及电气控制部分设计过程 (14)

3.4.1总体设计方案的选择及确定 (14)

3.4.2硬件控制电路设计 (14)

3.4.3软件设计 (15)

3.5程序清单 (21)

3.5.1显示子程序 (21)

3.5.2键盘子程序设计 (22)

3.5.3中断 (25)

3.5.4主程序设计 (27)

4心得体会 (28)

5参考文献 (30)

1绪论

1.1课程设计的背景

机电一体化系统是综合多个学科的系统,包括机械技术,传感器技术,测试技术,电子技术和控制技术,信息与计算机技术。它极大推动了机械工业,兵器行业及其他行业的发展。其技术结构,产品结构,技术功能与构成,生产方式和管理体系均发生了巨大的变化。使工业生产由机械电气化迈进到机电一体化为特征的数字化,自动化,高精度,微型化,多功能化,智能化的时代。

1.2课程设计的目的和意义

本课程设计的目的在于培养学生对典型机电一体化产品机械结构的设计能力和对机电伺服系统的设计能力，在学习有关专业课程的基础上，进行机电系统设计的初等训练，掌握手册、标准、规范等资料的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力，为以后的毕业设计打下良好的基础。

结合精密机械控制是现代机械的一个重要方向，它能使机械加工的精度又提高一个层次，主要技术是用微机、单片机等现代高科技仪器来控制步进电机，再通过步进电机来实现精密的工作台控制。这个由微机或单片机、或者运动控制卡、步进电机、机械工作机构组成的十字滑台运动控制系统就是一个很简单的机电一体化的系统。

1.3双坐标十字滑台的技术指标及主要内容

1.3.1技术指标

1）工作台面尺寸为600mm×500mm

2）脉冲当量δ=0.00664

3）工作载荷Fm=2400N

1.3.2主要内容

1）工作台进给运动采用滚珠丝杠螺母传动

2）滚珠丝杠支承方式：双推——简支型

3）驱动电机为混合式步进电机

4）步进电机与滚珠丝杠间采用齿轮降速、要求消除齿轮传动间隙

2双坐标十字滑台整体结构设计

2.1总体方案确定

数控工作台采用由步进电机驱动的开环控制结构，其单向驱动系统结构简图

图1

实际设计的工作台为X、Y双坐标联动工作台，工作台是由上拖板、中拖板、下拖板及导轨、滚珠丝杠等组成。其中下拖板与床身固联，它上面固定X向导轨，中拖板在下拖板的导轨上横向运动，其上固定Y向导轨，上拖板与工作台固联，在Y向导轨上移动。X、Y导轨方向互相垂直。

1）螺旋机构运动部件导向机构

由旋转运动转为直线运动可通过丝杠螺母副，要满足0.00664mm的脉冲当量和±0.04mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，故只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高，动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。

2）导轨副的选用

由于需承受载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

3）减速装置的选用

步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除

间隙机构。

4）电动机的选用

脉冲当量达到0.00664mm ，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2000mm/min 。因此，本例设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流电动机或直流伺服电动机等，可选用性能好的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。

5）检测装置的选用

选用开环系统，利用接近开开关设置原点和限位。

2.2滚珠丝杠的设计

滚珠螺旋传动按滚动体循环方式分为外循环和内循环两类，其中应用较广的是插管式和螺旋槽式，它们各有特点，其轴向间隙的调整方法主要有垫片调隙式和螺纹调隙式。

2.2.1计算载荷C F

由教材《机电一体化设计》表2-6、表2-7、表2-8分别取载荷系数2.1=F K ，硬度系数1=H K ，精度系数0.1=A K

所以，N F K K K F m A H F C 334224000.10.12.1=???=???=

2.2.2计算额定动载荷a C '

由已知条件：h 15000='h

L ，m in /100r n m = N L n F a C h

m C 3.1909810

67.11500010033421067.13434=???=?'?=' 2.2.3根据a C '选择滚珠丝杠副

假设选用FC1型号，按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca 等于或稍大于a C '的原则，查表2-9选以下型号规格：

FC1-4008-2.5，Ca =20202N

考虑各种因素选用FC1-2505-2.5。由表2-9得丝杠副数据：

公称直径：mm D 400=

导 程：mm P 8=

螺 旋 角：933'?=λ

滚珠直径：mm 763.4d 0=

按表2-1中尺寸公式计算：

滚道半径：mm d R 477.2673.452.052.00=?== 偏 心 距：mm d R 067.0)2763.4477.2(707.0)2(707.0e 0=-?=-= 丝杠内径：mm R e D 18.35447.22067.024022d 01=?-?+=-+=

2.2.4稳定性验算

1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动机构允许安全系数[S]。

丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷cr F （N ）按下式计算：

2a 2)

(l EI F cr μπ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，GPa E 206=；l 为丝杠工作长度；a I 为丝杠危险截面的轴惯性矩（4m ）；μ为长度系数，见表2-10

484

4

1

1051.764)03518.0(64d m I a -?=?==ππ

由表2-10取μ=0.67，则

N l EI F cr 528922a 2104.3)

3.067.0(1051.710206)(?=?????==-πμπ 安全系数696.1411600

1057.55

m =?==F F S cr 查表2-10，[S]=2.5~3.3。S>[S]，丝杠是安全的，不会失稳。

2）高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速——临界转速cr n 。要求丝杠的最大转速cr n n

临界转速cr n （r/min ）可按下式计算：

212

)

(9910l d f n c

cr μ= 式中，c f 为临界转速系数，由表2-10，得c f =3.93，μ=0.67，则 min /82551）

3.067.0（03518.093.39910)(991022212

r l d f n c cr =???==μ

m in /10000max r n n cr =>。所以丝杠工作时不会发生共振。

3）此外滚珠丝杠副还受n D 0值的限制，通常要求min /10740r mm n D ??<。 m in /107m in /105.2m in /m m 10025430r mm r mm r n D ??

所以该丝杠副工作稳定。

2.2.5刚度验算

滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T （N ·m ）共同作用下引起每个导程的变形量)(L 0m ?为

c

GJ T p EA F π2p L 20±±=? 式中，A 为丝杠截面积，21d 41π=A （2m ）；41c 32

d J π=（4m ）；G 为丝杠切变模量，对钢G=83.3GPa ；T （N ·m ）为转矩。

）（ρλ+=tan 2

0D F T m 式中，ρ为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；m F 为平均工作负载。本次课设摩擦系数为0025.0tan =ρ，则得048'''=ρ。

m 32.1)048833tan(2

251600tan 20?='''+'???=+=N D F T m ）（ρλ 按最不利的情况取（其中m F F =）

m m G T p E F GJ T p EA F c μπππππ107.01007.1)02179.0(103.8332.1)105(16)02179.0(1020616001054d 16d p 42p L 74922329341

222120=?=??????+??????=+=+=?---

则丝杠在工作长度上的弹性变形量所引起的导程误差为

m p μ1710

5107.03.0L l L 30

=??=?=?- 通常要求丝杠的导程误差L ?应小于其传动精度的1/2，即

m mm μσ20020.004.02

121L ==?=

2.2.6效率验算

滚珠丝杠副的传动效率η为

%2.96)

048833tan()833(tan tan tan ='''+'?'?=+=）（ρλλη η要求在90%~95%之间，所以该丝杠副合格。

经上述计算验证，FC1-2505-2.5各项性能均符合题目要求，可选用。

2.2.7丝杠的消隙

采用垫片调隙式调整垫片的厚度使螺母产生微量的轴向位移，已达到消除轴向间隙和产生预紧力的目的。

2.3滚珠丝杠的固定端选择

由米思米官网选取固定座型号 BUN20 参数如下：

轴径d=20mm ，轴高h=64mm ，厚度l=42mm ，Cr=12800N ，轴承为深沟球轴承

2.4滚动导轨

由已知条件得，该导轨的额定工作时间寿命h T 为

h 900053006=??=h T h 由n

l T T s s 2103

h ?=得： km 432010/6044.09000210/233h =????==n l T T s s

因滑座数M=4，所以每根导轨上使用2个滑座，由表2-15~2-18确定81.0=C f ，98.0=H f ，1=T f ，2=W f 。则由式（2-9）：

3

??? ??=F C f f f f K T a W C T H s 得C T H W

a f f f f K F C 3s T =

其中N M F F 4004

1600===∑ N f f f f K F C C T H W

a 7.328281.0198.025********T 33s =????==

由米思米官网选取滚动导轨型号 SE2BL16G-400 参数如下： 组装高度H=16mm ，导轨宽度W1=15mm ，长度L=400mm ，Ca=3600N

2.5步进电机的选择

在选择步进电机时应主要考虑以下几个方面：

1）步距角是否适合系统脉冲当量的要求。

2）步进电机转距是否满足要求。

3）步进电机起动频率及运行频率是否满足要求。

2.5.1步距角的确定

p i ???=

δα360（度） 式中 δ——工作台脉冲当量 （mm/p ）

i ——传动系统传动比

t ——滚珠丝杠导程 （mm ）

α的确定应与i 和t 综合考虑，以满足工作台脉冲当量的要求。

所以，初设i =2.5，则

612.055.20034.0360i 360=???=???=

p δα 所以选取?=6.0α，初选电机型号 86BYG350CHSHKSNL-0301，Ts=7N ·m ，转动惯量241048.3m m kg J ??=-

2.5.2减速器传动比计算

45.20034.036056.0360=??==

b p i δα 减速器采用一级圆柱直齿轮传动

选取传动齿轮齿数分别为z1=20，z2=z1·i=20×2.45=49，模数m=2，齿宽

b1=25mm ，b2=20mm ，强度校核（后续）

2.5.3电动机轴上总当量负载转动惯量计算

按式（5-36）分别计算各传动件的转动惯量，其中齿轮的等效直径取为分度圆直径，丝杠的等效直径取为mm 23φ。

253

43341z 109.4321025)10220(108.732d m kg l

J ??=???????==---ππρ

233

43342z 1041.1321010)10249(108.7232d m kg l

J ??=????????==---ππρ

253

43341057.83210400)1023(108.732d m kg l

J s ??=??????==---ππρ

2623

21016.330)45

.22105()2(m kg m i p ??=????=--ππ 将各传动件转动惯量及工作台质量折算到电动机轴上，得总当量负载转动惯量。

2

4625352221d 1001.31016.345.21)1057.81041.1(109.4)2(1)

(m kg m i p i J J J J s z z ??=?+??+?+?=+++=-----π 2.5.4惯量匹配验算

86.010

48.31001.344

m =??=--J J d 满足141m

≤≤J J d 要求，说明惯量匹配比较合理。 2.5.5步进电动机负载能力校验

步进电动机轴上的总惯量：

24441049.61048.31001.3m kg J J J d m ??=?+?=+=---

空载启动时，电动机轴上的惯性转矩：

机电一体化课程设计报告书

机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制

机电一体化系统设计基础课程形考作业

机电一体化系统 形成性考核作业1 一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（） 2.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（） 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（） 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（） 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（） 8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（） 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（） 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（） 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（） 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（） 二、单选题 1．以下产品属于机电一体化产品的是（）。 A．游标卡尺B．电话

《机电一体化技术》课程读书笔记资料

第一章绪论 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术（相关技术）？p1 答：机电一体化包括六大共性关键技术：（1）精密机械技术，（2）伺服传动技术，（3）检测传感技术，（4）信息处理技术，（5）自动控制技术，（6）系统总体技术。 2．一个较完善的机电一体化系统，应具有哪六个基本功能要素？p2 答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素：（1）机械本体，（2）动力部分，（3）传感检测部分，（4）执行机构，（5）驱动部分，（6）控制及信息处理、各要素和环节之间相联系的接口。 3．何谓机电一体化系统中的接口？接口的作用和基本功能是什么？p3 答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成为一个有机整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。接口的基本功能主要有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量的统一；二是放大，在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配；三是传递，变换和放大后的信号在环节间可靠、快速、精确地交换，必须遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息传递的逻辑控制功能，使信息按规定模式进行传递。 4．简述执行部分的功能和分类。P3 答：执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。 5．何谓机械本体？P2 答：机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。 6．何谓动力部分？p2 答：部分动力部分的功能是按照机电一体化技术系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。 7．何谓传感检测部分？p2 答：传感检测部分的功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境和各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。 8．机电一体化技术方向？p8

机电一体化系统课程设计报告

机电一体化系统课程设计 设计说明书 设计题目：X－Y数控工作台机电系统设计 院校： 班级： 姓名： 学号： 2011年 12 月 24 日

目录 机电一体化系统设计课程设计任务书1．总体方案 1.1导轨副的选用 1.2 丝杆螺母副的选用 1.3 减速装置的选用 1.4 伺服电动机的选用 1.5 检测装置的选用 2.控制系统的设计 3.机械传动部件的计算与选型 3.1导轨上移动部件的重量估算 3.2铣削力的计算 3.3直线滚动导轨副的计算与选型 3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型 3.5步进电动机减速箱的选用 3.6步进电动机的计算与选型 3.7增量式旋转编码器的选用 4．工作台机械装配图的绘制 5.工作台控制系统的设计 6.步进电动机驱动电源的选用 7.设计总结 参考文献 [1]张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社 [2]尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社

设 计 计 算 与 说 明 主要结果 设计任务： 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）立铣刀最大直径d=15mm ； 2）立铣刀齿数Z=3； 3）最大铣削宽度mm a e 15=； 4）最大背吃刀量mm a p 8=； 5）加工材料为碳钢； 6）X 、Y 方向的脉冲当量mm y x 005.0==δδ/脉冲； 7）X 、Y 方向的定位精度均为mm 01.0±； 8）工作台导轨长度为1260mm ； 9）工作台空载最快移动速度min /3000mm v v y x ==； 10）工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v f y f x ==； 11）移动部件总重量为800N ； 12）丝杆有效行程为920mm 。 一、总体方案的确定 1 机械传动部件的选择 1.1导轨副的选用 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 1.2丝杆螺母副的选用 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量mm 01.0±和的定位精度，滑动滑动丝杆副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高，预紧后可消除反向间隙。 1.3减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消

机电一体化系统综合课程设计说明书

机电一体化系统课程设计 X-Y数控工作台设计说明书 学校名称：湖北文理学院 班级学号：2013279129 学生姓名：张亮 班级：机电1321 2015年11月

一、总体方案设计 1.1 设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm ×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 1.2 总体方案确定 （1）系统的运动方式及伺服系统 由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。 （2）计算机系统 本设计采用了及MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。它的主要特点是集成度高，可靠性好，功能强，速度快，有较高的性价比。 控制系统由微机部分、键盘、LED、I/O接口、光电偶合电路、步进电机、电磁铁功率放大器电路等组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现。LED显示数控工作台的状态。

（3）X-Y工作台的传动方式 为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用预加负荷的结构。 由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。 考虑电机步距角和丝杆导程只能按标准选取，为达到分辨率的要求，需采用齿轮降速传动。 图1-1 系统总体框图

机电一体化课程设计说明书.

机电一体化系统综合课程设计 课题名称：Ｘ－Ｙ数控工作台设计说明书 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 设计成员： 指导老师：季国顺金成柱聂欣 日期： 2013年1月7日 设计组号： 7 课题号： 14

目录 1、总体方案设计 (3) 1.1 设计任务 (4) 1.2 总体方案确定 (4) 2、机械系统设计 (5) 2.1 工作台外形尺寸及重量估算 (6) 2.2 导轨参数确定 (7) 2.3 滚珠丝杆的设计计算 (8) 2.4 步进电机的选型与计算 (10) 2.5 机械系统结构设计 (12) 3、控制系统硬件设计 (13) 3.1 控制系统硬件组成 (13) 3.2 控制系统硬件选型 (15) 3.3 控制系统硬件接口电路设计 (17) 3.4 驱动系统设计 (18) 4、控制系统软件设计 (19) 4.1 控制系统软件总体方案设计 (21) 4.2 主流程设计 (22) 4.3 中断服务流程设计 (23) 4.4 软件调试 (25) 5、总结 (26) 参考文献 (27)

1、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：两坐标X-Y 数控工作台设计 任务：设计两轴联动的数控X-Y 运动平台，完成机械系统设计、控制系统设 计与相应软件编程，根据试验条件进行调试，完成整个开发系统；每组一题，分别由3～4位同学合作完成。其主要技术指标如下： 1）工作台型号为HXY-4030； 2）行程要求X=400mm ，Y=300mm ； 3）工作台面尺寸为C 3B 3H ＝240mm 3254mm 315mm ； 4）底座外形尺寸为C13B13H1＝650mm 3550mm 3184mm ； 5）工作台最大长度L=778mm ； 6）工作台负载重量N=500N ； 7）工作台最快移动速度v xmax =v ymax =1m/min 8）X,Y 方向的重复定位精度为±0.02mm ； 9）X,Y 方向的定位精度为0.04mm ； 10）工作台切削负载小、运动灵敏度高、低速无爬行； 11）定位精度高； 12）结构轻便，建议机座和滑台采用铝合金； 13）标准组件，独立产品； 14）可直接应用于小型钻、铣床。 1.2 总体方案确定 1.2.1 方案确定思想 该工作台设计主要分为机械系统部件和控制系统部件，其中机械系统部件主 要包括导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机和检测装置等，控制系统部件则包括CPU 控制电路、电源设计电路、输入信号电路、输出信号电路、步进电机驱动控制电路等。 因X 向和Y 向机械结构基本相同，故只绘制X 向机械系统部分的结构简图，

机电一体化课程设计-中国地质大学

机电一体化课程设计 学院：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 指导老师：吴来杰付先成 2014年2月27日

一、选题背景 (3) 二、设计要求 (3) 三、选题目的 (3) 四、方案论证 (4) 五、系统工作原理： (5) 六、电路分析 (5) 1、单片机选择 (5) 2、单片机复位电路 (7) 3、传感器选择 (7) 5、油压、油温检测及放大电路 (9) 6、A/D转换 (10) 7、外接键盘 (11) 8、并行I/0的扩展 (12) 9、报警系统： (13) 10、LED显示电路 (13) 七、电路原理图转化PCB板 (14) 八、参考文献： (18) 九、课程设计心得体会 (18)

一、选题背景 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子设备以及软件等有机的结合起来所构成的系统的总称。也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、计算机技术、及信息处理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求，也就是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。当前数字信号处理的发展趋势之一是在通用的硬件上借助软件实现复杂的功能，伴随对软件依赖性的增加，软件的开发成本也相应提高，甚至出现赶超硬件投入的趋势。 机电一体化的关键技术有：（1）机械技术（2）计算机及信息处理技术（3）系统技术（4）自动控制技术（5）传感检测技术（6）侍服传动技术。在新的历史背景下，同时因也是个知识爆炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。 二、设计要求 设计一基于单片机的液压系统油温油压检测系统，其中：压力P=0-15 MPa，油温T=0-80℃。要求设计并绘制电路原理图和印刷电路板（PCB图）。内容包括： 1、绘制电路原理图； 2、绘制印刷电路板图； 3、撰写设计报告书。 三、选题目的 机电一体化课程设计作为机械电子专业的实践教学环节，考察学生综合运用所学专业知识进行分析问题和解决问题的能力。科学合理地安排课程设计的内容。使学生即能在有限的时间内掌机电一体化设备的设计过程，培养学生的工程设计能力和解决实际问题能力，又能训练学生抓住问题的主要矛盾有针对性的加以深入的研究是课程设计成功与否的关键所在。 因此这次课程设计，一方面让我们从理论到实践的一个联系，另一方面也是温习和巩固所学的专业知识特别是单片机方面的知识，对于单片机系统能够从整

机电一体化技术专业课程标准

数控编程加工课程标准 课程名称： 数控编程加工 适用专业： 机电一体化、电气专业 1、前言 课程的性质《数控编程与加工实训》是机电一体化技术专业的课程，主要是数控加工工艺、数控编程、零件加工、CAD/CAM技术应用的内容，是一门综合性和实践性很强的课程。前续理论课程：在学习本课程之前应学习《机械制图》、《机械基础》。 设计思路 教学过程采用工学结合，任务驱动，校企合作的方式，以实际产品中的典型零件为主线，将数控加工工艺及编程分为数控工艺与编程理论+仿真+实操，通过学习能够使学生能够将数控加工工艺、数控编程。 本课程建议学时为56 学时，其中理轮26 学时，操作30 学时。 2、课程目标 本课程其任务是采用工学结合，任务驱动，校企合作与实际生产相结合、同过实践加强对课程内容的理解，培养学生的理论基础和实际操作技能，最终形成的数控技术的应用能力。 知识与能力： 熟悉掌握数控车床、数控铣床和数控加工中心的数控加工工艺编制要点及数控加工编程方法；熟练掌握数控车床、数控铣床和数控加工中心的操作的基本方法； 过程与方法； 认识本实训实践操作的一般过程，进而不断加深对事物的理解过程；认识本实训实践操作的基本方法，善于从不同的角度发现问题，积极探索解决问题的方法；养成独立思考的学习习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、概括和阐释。 情感态度与价值观：培养学生能主动参与数控加工的基本理论探究。 培养学生具备辩证思维的能力。培养学生具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。 让学生加强职业道德意识。

3、课程内容和要求 4、实施建议 教材编写 (I )必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务驱动、项目导向的课程设计思想。 (2 )以工作项目为主线设计教材结构，结合职业资格鉴定中、高级标准的要求，将本课程涉及的职业活动，分解成若干典型的工作任务，按完成工作任务的需要组织教材内容。 (3 )通过典型零件的数控加工，加强实践内容，强调在操作中理解与应用理论。 (4 )教材应以学生为本，文字通俗、表达简练，内容展现应图文并茂，图例与案例应引起学生的兴趣，重在提高学生学习的主动性和积极性。 (5 )教材内容应有所拓展，在教材中应充分体现新技术、新工艺、新设备、新材料， 使教材更贴近本专业的发展和实际需要。 (6 )活动设计要具有可操作性。 教学建议 (I )在教学过程中，育人为先，加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，以任务驱动提高学生学习兴趣。 (2 )本课程的教学关键是现场教学，“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学 生提问，教师解答、指导。选用典型两件的典型加工方法，由教师讲解，示范操作，学生进行分组操作训练，让其在操作过程中，了解工艺的制定、程序的编制。

机电一体化课程设计说明书

机电一体化课程设计 任务书 一、课程设计的目的 把在机电一体化课程及其它有关先修课程中所学到的知识在实际设计中综合地加以应用,使这些知识得到巩固、加深和扩展。 二、课程设计题目 CA6140车床经济型数控改装设计 三、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 四、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） 五、设计参数 （1）系统分辨率纵向为0.01mm，横向为0.005mm （2）最大加工直径：在床面上为400mm，在床鞍上为210mm （3）最大加工长度为1000mm （4）快进速度：纵向为2.4m/min，横行为1.2m/min

（5）最大切削进给速度：纵向为0.5m/min，横行为0.25m/min 课程设计正文 1.系统总体方案设计 对于普通车床的经济型数控改造，在考虑总体方案时应遵行的基本原则是：在满足设计要求的前提下，对机床的改造应尽可能的少，以降低成本。 数控系统总体方案设计内容包括：系统运动方式的确定；伺服系统的选择；执行机构传动方式的确定；计算机系统的选择等内容。应根据设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析、比较、论证，最后确定总体方案并绘制系统总体方案框图。1.1数控系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位/直线系统和连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机控制（MNC）系统采用连续控制系统。 1.2伺服进给系统的选择 数控机床的进给系统有开环、半闭环、闭环之分。 采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差、传动间隙及干扰等对加工精度的影响。但他的结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价高。本设计的精度要求不是很高，采用闭环控制系统的必要性不大。 采用直流或交流伺服电机驱动的半闭环控制，其性能介于开环和闭环之间。由于调速范围宽过载能力强，有具有反馈控制，因此性能远优于以步进电机驱动的开环控制。由于反馈环节不包括大部分机械传动元件，调试比闭环简单，系统的稳定性容易保证，所以比闭环容易实现。但是采用半闭环控制调试比开环控制要复杂，设计上有其自身的特点，技术难度较大。本设计任务的要求不高，是经济型数控改造，通常情况下均采用以步进电机驱动的开环控制。因为开环控制具有结构简单，设计制作容易，控制精度较好，容易调试，价格便宜，使用维修方便等优点；缺点是步进电机没有过载能力，启动频率低，工作频率也不高等。开环控制多用于负载变化不大或要求不高的经济型数控设备中。 经过上述比较，决定采用开环控制系统。 1.3执行机构传动方式的确定 为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常提出低摩

机电一体化系统设计课程设计范本

机电职业技术学院 毕业设计 设计课题___________________________ 系部___________________________ 专业___________________________ 班级___________________________ 姓名___________________________ 学号___________________________ 指导老师___________________________ 任务书发给日期______________________ 预定完成日期________________________

课程设计完成的技术文件 1.课题的目的和意义 (1) 2.课题任务的控制要求 (2) 3.PLC外部硬件连接图 (2) 4.输入输出点地址分配 (4) 5.梯形图程序 (5) 5.1符号表 (5) 5.2梯形图 (6) 6.指令语句表 (12) 7.模拟调试的过程和出现问题的分析 (16) 7.1系统调试及解决的问题 (16) 7.2结果分析 (16) 8.调试程序所用的试验设备 (17) 9.设计体会 (20) 10. 参考文献 (21)

自动售货机的模拟控制 1.课题的目的和意义 PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC 得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。 自动售货机能够充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果、方便面、照相机等。这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业

《机电一体化》课程标准

《机电一体化系统》课程标准 课程名称：机电一体化 适用专业：机电技术应用 一、前言 （一）课程性质 《机电一体化系统》是机电一体化技术三年制中职专业设置的核心课程之一，是一门高度“机电”结合的课程，将学生所学“机”与“电”的知识与技能，在微电子的控制手段下高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。本课程开设一学期，教学时数为64学时，周学时4节。 （二）设计思路 本课程的设计思路是：通过实践，强化理论教学，使学生掌握岗位技能。为此，在教学中主要采取以下方式： 1、理论与实践相结合 将理论知识与实际应用相结合，每节课的知识点都通过实际应用案例进行讲解，分析应用环境，演示操作方法，再辅导学生练习。 2、理论与实习相结合 以小组的形式进行辅导，让学生3-5人为一个学习小组，以小组为单位安排学生到公司和企业去参加实践活动。 3、教学与工程实际相结合 利用学校、公司和企业资源，为学生安排岗位培训和训练，使学生的理论知识与实际应用相结合，提高了学生的学习积极性，同时也检验了学生的学习效果。 从近几届毕业生反馈的情况来看，采用以上方式，效果较好，基本上达到了实践教学的设计目的。 二、课程目标 1、知识目标 （1）了解机电一体化系统所代表的产品范围，分类及发展趋势。 （2）掌握模块化机电一体化产品装配、调试、维护、维修的基本理论和基本方法。

（3）掌握电气设备安装调试的应知、应能的知识和技能。 （4）使学生能够系统地学习与掌握机电一体化产品中相关技术的联系和接口关系，了解产品开发的方法。 2、能力目标 （1）具有机电一体化设备拆装、调试和操作的基本技能； （2）了解机电一体化技术的系统思维体系，学会用系统的观点分析问题的能力。 （3）了解机电一体化前沿技术，学会探索性学习和终身学习的方法。 3、素质目标 （1）掌握机电一体化技术行业操作规范，具有良好的职业素养； （2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。 三、内容标准与要求

机电一体化课程设计

机电工程学院 课程设计（项目设计）说明书（2014 /2015学年第一学期） 课程名称：机电一体化课程设计 题目：机械手伸缩臂设计 专业班级： 学生姓名： 学号：110200408 指导教师： 设计周数：2周 设计成绩：

目录 第1章概论 1.1 我国机器人的发展状况 (3) 1.2工业机械手的组成及原理 (4) 1.3机械手的应用 (5) 第2章机械手伸缩臂机械部分设计计算 2.1设计方案论证以及确定 (6) 2.1.1设计参数 (6) 2.2机械手伸缩臂总体结构设计方案 (6) 2.3 执行装置的设计方案 (7) 2.3.1 滚珠丝杠的选择 (7) 2.3.2减速齿轮的有关计算 (13) 2.3.3 电动机的选择 (18) 第3章液压控制系统的设计与计算 3.1 设计方案 (20) 3.2 液压回路设计 (20) 3.3 油泵的选择设计 (21) 3.3.1油泵的选择设计 (21) 3.3.2泵驱动电机的选择设计 (22)

第一章概论 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。业机器人机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操纵的自动装置，它是机械化、自动化的重要手段。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 工业机械手可以在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣的环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，代替人的工作，具有重要的意义。在机械加工中，冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面，也已愈来愈引起人们的重视。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 1.1我国机器人的发展状况 我国工业机器人发展于20世纪70年代，经过30多年的发展，大致经历了三个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的适用化期。 20世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星，世界范围内工业机器人的应用掀起了一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种情况下，我国于1972开始研究制造自己的机器人。 进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高科技浪潮的冲击下，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机械人及其零部件进行攻关，完成了工业机械人的成套技术的开发，研制出了喷漆取得了

机电一体化系统综合实训课程标准112课时

《机电一体化系统综合实训》课程标准 二、课程性质和任务 《机电一体化系统综合实训》是机电一体化技术三年制高职专业设置的核心课程之一，是一门实践课程，全面提升学生机电一体化技能。本课程开设一学期，教学时数为112学时，4学分。 《机电一体化系统综合实训》的主要任务是以自动生产线为载体，以机电一体化产品的运动控制、逻辑控制、检测技术为核心，对所学的专业课程进行知识与技能的综合实训，提升学生的机电一体化的综合技能，同时培养培养学生协作、敬业等职业素养。 三、课程教学目标 通过机电一体化系统综合实训，使学生在学完专业理论课程的基础上，对自动生产线这一典型的机电一体化系统，能拆卸、测绘、按照测绘图纸进行装配，并在装配过程中，发现问题，解决问题，对装配好的系统进行调试及诊断，全面提升学生的机电一体化综合技能。并在实训的过程中，通过协作与沟通，锻炼学生的与人相处的能力，提高规范操作、安全生产等职业素养。 （一）知识目标 1）机电一体化系统信息、功能的分析方法； 2）机械绘图、电气原理图等的识读及测绘； 3）自动生产线电气原理图及安装接线图； 4）装配的工艺制定； 5）液压气动、传感检测、电机控制等机电一体化系统中核心知识； 6）机电协调的方法及步骤。 （二）能力目标 1）具备使用常用电工仪表工具能力； 2）有规范的拆卸工艺，能安全操作规范； 3）有电气控制、传感检测、PLC控制等机电一体化系统的各功能部件的组装、连接、检测及故障排除能力； 4）具备自动生产线性能检测分析及功能介绍能力； 5）能进行机电一体化系统的维护及调试。 （三）素质目标 1）掌握机电一体化技术行业操作规范，具有良好的职业素养； 2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。 3）能利用书籍网络等资源进行机电一体化核心技术的学习及交流。 4）能利用已有的经验及资源进行创新设计。 四、课程内容与要求

机电一体化主修课程

1：电工技术: 电工技术是研究电磁现象在工程中如何应用的一门科学，它包括电磁能量在产生、输送、变换、控制、分配以及应用过程中所涉及到的各种手段和活动。作为一门现代科学，他的基础理论是电工原理。 （什么是电工原理?电工原理是电工技术的基础理论,它主要讲述包括电路,磁路电磁场的基本理论,及其在工程应用中的基本概念.电工原理实际上是应用特理） 2：模拟电子技术 模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。 3：数字电子技术 数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。555定时器等。 4：机械设计 机械设计制造及其自动化是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。 5：机械制图 机械制图是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成，是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件，常被称为工程界的语言。 6：液压与气动 主要内容包括概述，流体力学基础，液压动力元件，液压执行元件，液压控制阀，液压辅助元件，液压基本回路，典型液压传动系统及系统设计，液压传动系统的安装、调试及故障分析，气源装置及气动辅助元件，气动执行元件，气动控制元件及基本回路，气压传动系统实例和气压传动系统的安装调试、使用及维护。 7：PLC应用技术 可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 8：传感器 传感器:是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 （传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏原件等十大类。）9：机床故障检修 主要内容有：三相异步电动机单向连续运行及正反转运行控制电路的故障排除和方法，典型的机床线路有T68镗床型车床、237摇臂钻床、M7130平面磨床、X62W型卧式万能铣床控制电路的原理、故障分析及排除方法，工作原理及调试方法。 10：自动化生产线安装与调试 自动生产线是由工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统，简称自动线。

机电一体化专业课程介绍

1. 机械制图与AUTOCAD：投影知识；基本体、组合体三视图的画法及读图；机件的表达方法；常用件、标准件的画法；零件图的画法及读图、技术要求，零件测绘；装配图的画法及读图；计算机绘图软件的使用。通过学习，学生应当能够：正确绘制基本体、组合体三视图；掌握常有机件的表达方法；理解技术要求的重要性，掌握尺寸公差与形位公差的基本知识，能正确绘制常用件、标准件、零件图和装配图，掌握零件、装配体的测绘方法和步骤；会使用有关标准、手册，索取有关信息；能使用AUTOCAD软件绘制机械图。 2. 电工与电子技术：电路的基本定律；电路的分析方法；正弦交流电路；三相电路；半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器、反馈放大电路、波形发生电路、功率放大电路、直流稳压电源、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、波形产生和整形电路、A/D 与D/A转换。通过学习，学生应当能够：了解电工安全常识，掌握电工电子技术的基本知识，熟练使用常用的电工电子仪器仪表，具备分析、解决基本电子线路问题的能力，掌握必备的电子线路设计与调试技术。 3. 机械设计基础：常用机构和传动装置的结构、工作原理、应用特点；通用机械零件及相关的构件受力分析、构件强度校核及通用零件的选择。通过学习，学生应当能够：掌握常用机构的结构、工作原理、应用特点，初步具有分析和选用常用机构的能力；具备机械通用零件、机械传动装置和简单机械设计的基本计算能力和标准选用能力；能查阅图表、标准、规范、手册、图册等有关技术资料；初步具备分析和解决生产实际中有关机械设备故障的能力。 4. 机械制造工艺：金属切削加工的基本知识；“六点定位原则”及定位误差的计算方法；常用机床夹具的基本知识；刀具的结构与选择、常用夹具的设计方法、典型零件加工工艺的编制及常用工艺装备的设计。通过学习，学生应当能够：掌握机床夹具的基本知识和一般的设计方法；掌握常用刀具基本知识，能根据加工条件正确选择刀具；掌握工艺路线拟订的基本知识、原则及零件加工工艺规程编制的一般方法；具备查阅切削加工过程中的各种工艺参数和图册的基本能力，具备选择正确方法进行装配的能力。 5. 金属工艺学：金属工艺学是机械类、材料类及其他近机类各专业学生必修的一门综合性的专业基础课，是研究工程材料加工方法的一门学科。1.主要内容包括：铸造、塑性成型、焊接和金属切削加工四大部分的基础知识，涉及工程材料加工工艺的各个方面。通过本课程的学习，可以后为续课程的学习及毕业后从事相关工作打下坚实的基础。 6.电动与拖动：它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科，又可以作为一门独立的技术应用课，直接为工农业生产服务。本课程的理论性与实践性都很强，通过本课程学习，使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理，独立分析电力拖动系统各种运行状态，掌握有

机电一体化课程设计说明书

机电工程学院 课程设计（专业方向设计）说明书（2014 /2015 学年第一学期） 课程名称：机电一体化课程设计 题目：工业机械手设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：三周 设计成绩： 2015年12月31日

目录 第一章工业机械手综述 (1) 1.1工业机械手的发展概况 (1) 1.2工业机械手的应用 (1) 1.3工业机械手的组成及原理 (1) 第二章伸缩臂的设计方案 (4) 2.1 设计方案论证以及确定 (4) 2.1.1 设计参数及要求 (4) 2.1.2 设计方案的比较论证 (4) 2.2 机械手伸缩臂总体结构设计方案 (4) 2.3 执行装置的设计方案 (5) 2.3.1 滚珠丝杠的选择 (5) 2.3.2减速齿轮的有关计算 (10) 2.3.3电动机的选择 (15) 第三章 PLC控制系统设计 (18) 3.1 PLC的构成及工作原理 (18) 3.2 选择PLC (18) 3.3 PLC外部I/O分配图 (19) 3.4 软件设计 (20) 3.5 硬件设计 (28) 总结 (29) 参考文献 (30)

第一章工业机械手综述 1.1工业机械手的发展概况 工业机械手在先进制造技术领域中扮演着极其重要的角色，是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 工业机械手即工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代化制造业重要的自动化装备。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 1.2工业机械手的应用 机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛广泛。 在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。 广泛采用工业机械手，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样，工业机械手的广泛应用正在日益改善着人类的生产和生活方式。 1.3工业机械手的组成及原理 工业机械手一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测系统和人工智能系统等组成。机械系统是完成抓取工件实现所需运动的执行机构；驱动系统的作用是向执行机构提供动力，执行元件驱动源的不同，驱动系统的传动方式有液动式、气动式、电动式和机械式四种，采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便；控制系统是工业机械手的指挥系统，它控制工业机器人按规定的程序运动；检测传感系统主要检测工业机械手执行系统的运动位置、状态，并反馈给控制系统进而及时比较调整。

机电一体化课程设计机设

《机电一体化课程设计》 课程设计说明书 题目数控两轴旋转工作台设计工作 机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业0804班41号学生姓名曾斌斌. 指导教师黄中华刘玉松. 完成日期2012年12月29日. 湖南工程学院机械工程系

湖南工程学院 课程设计任务书 数控两轴旋转工作台设计工作 设计题目： 姓名曾斌斌系别机械专业机械设计制造及自动化班级JS0804 学号41 指导老师黄中华刘玉松教研室主任陈小异 一、基本任务及要求 1．设计任务 1) 课题内容简介或设计要求：完成如图所示两轴步进电机驱动运动工作台及控制系统的设计； 要求工作台旋转输出精度2mrad，工作台重20Kg, 具备锁住功能，步进电转速<300rpm，有 手动控制旋转角度功能和角度显示功能； 2) 包括步进电机及驱动器的选择、减速器的设计、单片机控制、 输入电路、控制电路、等主要组成部分。 3) 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机 控制系统设计，编写设计计算说明书； 2．要求 1) 机械部分的设计：零件图，装配图； 2）计算机控制系统的设计：控制系统接口图。 二、进度安排及完成时间 1．设计时间二周（从2011年11月14日至2011年11月25 日） 2．进度安排 第1周 第2周 整理设计资料；按格式撰写设计说明书；上交设计作业；并参加答辩。

目录 摘要………………………………………………………………………. . . . . . .1 1.任务与分析……………………………………………………………... . . .2 2.总体方案的设计…………………………………………………………. . .3 2.1总体方案的设计…………………………………………………. .3 2.2机械部分的设计 (4) 2.2.3步进电机的选择…………………………………………………. .5 2.3控制面板的布局及按钮的功能设计 (6) 2.4控制系统的设计 (7) 3. 程序编写…………………………………………………………………. . .13 3.1流程图 (13) 3.2键盘子程序 (13) 结论………………………………………………………………. . . . . . . .20 参考文献……………………………………………………………….. . . 21

机电一体化技术专业课程标准

数控编程加工课程标准 课程名称: 数控编程加工 适用专业: 机电一体化、电气专业 1、前言 1、1课程的性质 《数控编程与加工实训》就是机电一体化技术专业的课程,主要就是数控加工工艺、数控编程、零件加工、CAD/CAM技术应用的内容,就是一门综合性与实践性很强的课程。前续理论课程:在学习本课程之前应学习《机械制图》、《机械基础》。 1、2设计思路 教学过程采用工学结合,任务驱动,校企合作的方式,以实际产品中的典型零件为主线,将数控加工工艺及编程分为数控工艺与编程理论+仿真+实操,通过学习能够使学生能够将数控加工工艺、数控编程。 本课程建议学时为56学时,其中理轮26学时,操作30学时。 2、课程目标 本课程其任务就是采用工学结合,任务驱动,校企合作与实际生产相结合、同过实践加强对课程内容的理解,培养学生的理论基础与实际操作技能,最终形成的数控技术的应用能力。 知识与能力: 熟悉掌握数控车床、数控铣床与数控加工中心的数控加工工艺编制要点及数控加工编程方法;熟练掌握数控车床、数控铣床与数控加工中心的操作的基本方法; 过程与方法; 认识本实训实践操作的一般过程,进而不断加深对事物的理解过程;认识本实训实践操作的基本方法,善于从不同的角度发现问题,积极探索解决问题的方法;养成独立思考的学习习惯,能对所学内容进行较为全面的比较、概括与阐释。 情感态度与价值观: 培养学生能主动参与数控加工的基本理论探究。 培养学生具备辩证思维的能力。 培养学生具有热爱科学、实事求就是的学风与创新意识、创新精神。 让学生加强职业道德意识。 3、课程内容与要求

4、实施建议 4、1 教材编写 ( l )必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务驱动、项目导向的课程设计思想。 ( 2 )以工作项目为主线设计教材结构,结合职业资格鉴定中、高级标准的要求,将本课程涉及的职业活动,分解成若干典型的工作任务,按完成工作任务的需要组织教材内容。 ( 3 )通过典型零件的数控加工,加强实践内容,强调在操作中理解与应用理论。 ( 4 )教材应以学生为本,文字通俗、表达简练,内容展现应图文并茂,图例与案例应引起学生的兴趣,重在提高学生学习的主动性与积极性。 ( 5 )教材内容应有所拓展,在教材中应充分体现新技术、新工艺、新设备、新材料,使教材更贴近本专业的发展与实际需要。 ( 6 )活动设计要具有可操作性。 4、2教学建议 ( l )在教学过程中,育人为先,加强学生实际操作能力的培养,采用项目教学,以任务驱动提高学生学习兴趣。 ( 2 )本课程的教学关键就是现场教学,“教”与“学”互动,教师示范,学生操作,学生提问,教师解答、指导。选用典型两件的典型加工方法,由教师讲解,示范操作,学生进行分组操作训练,让其在操作过程中,了解工艺的制定、程序的编制。 ( 3 )在教学过程中,要创设工作情景,同时应加强操作训练,要紧密结合职业技能考核模块,使学生掌握常用夹具,能选用合理刀具、提高学生的实践能力。 ( 4 )在教学过程中,对于有些加工过程较复杂的零件,以挂图、多媒体、仿真等辅助教学,帮助学生理解。 ( 5 )在教学过程中,要关注本专业领域新技术、新工艺、新设备、新材料的发展趋势,更贴近生产现场。 4、3教学评价 ( l )改革考核手段与方法,加强实践性教学环节的考核,过程考核与结果考核相结合。