下载文档原格式
机电一体化系统设计大作业重切削数控钻铣床设计说明书学校名称：西安工业大学设计者：X X X学号：XXXXXXX指导教师：XXX二〇一〇年六月十日目录一：系统总体方案设计 (3)1.1设计参数 (3)1.2总体方案确定 (4)1.2.1 机械系统 (4)1.2.2 伺服系统设计 (4)二：机械系统的设计 (4)2.1 滚动直线导轨计算与选型 (4)2.2 主轴选型与计算 (6)2.3滚珠丝杆计算与选型 (7)2.4电机计算与选型 (9)2.5 位移测量选型 (10)2.6 数控系统选型 (10)三：装配图 (10)四：参考文献 (12)一：系统总体方案设计1.1：设计参数表11.2总体方案确定1.2.1 机械系统（1）传动机构采用滚珠丝杠副（2）导向机构采用滚动直线导轨（3）执行机构采用伺服电机1.2.2 伺服系统设计采用半闭环控制二：机械系统的设计2.1 滚动直线导轨计算与选型表2由下表3可知：在重切削的机床上选用滚柱直线导轨表3由所给条件得,该导轨的额定工作时间为12000h L h = 计算导轨的额定动载荷0.81,1,1,2c h T W f f f f ==== ，h T cCa =其中F F M∑=，32/10s h s T T l n =。
代入数据得到：X 方向导轨7563.2Ca N =；Y 方向导轨13262.1Ca N =；Z 方向导轨10286Ca N =。
在网上搜寻到交叉导轨如下图所示由上图查看得知： 选用满足要求的导轨如下表表42.2 主轴选型与计算选用铣削用电主轴， 表5冷却方式为水冷；换刀方式：手动换刀；电源电压为AC380V ；加上表3的各参数选用德国GMN 高频CNC 铣削、钻削主轴HSP 100-51000/5 。
各参数如下：○1电主轴 – 手动换刀； ○2内藏异步电机，液冷前端轴承及定子； ○3超精密混合陶瓷球轴承； ○4油气润滑或是脂润滑轴承； ○5原理示意图如下：2.3滚珠丝杆计算与选型计算载荷1.2 1.0 1.016001920C F H A M F K K K F N ==⨯⨯⨯=查手册知F K =1.2,H K =1.2, A K =1.0估算额定动载荷计算值Ca10336Ca F N =≈ X/Y/Z 轴滚珠丝杆型号DFV04010-4.8 公称直径40 导程10 动额定负荷4372 静额定负荷11264DFV05010-4.8 公称直径50 导程10 动额定负荷4823静额定负荷14080DFV04010-4.8 公称直径40 导程10 动额定负荷4372 静额定负荷11264 丝杆支撑轴承 EF40 内径： d1 40 BF50内径：d1 50 EF40 内径： d1 40 刚度验算滚珠丝杠受工作负载P 引起的导程0L 的变化量1PL L EF∆=±Y 向所受牵引力大，故应用Y 向参数计算P Ca ≈01L =6220.610(/)E N cm =⨯ ()材料为钢2F R π=所以 61.2100.2L um -∆=±⨯=丝杠因受扭矩而引起的导程变化量2L ∆很小，可以忽略。
《机电一体化系统设计》教学大纲一、课程名称1、中文名称：机电一体化系统设计2、英文名称：Mechatronics System Design二、学时总学时：90学时，其中，理论学时：72学时，实践学时：18学时学分：4学分三、开课学期第7学期四、课程考核要求考查，平时成绩占总成绩的30％，实验成绩占总成绩的20％，考试成绩占总成绩的50％。
五、课程概述本课程是机械电子工程专业的专业必修课。
本课程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。
课程性质：机械电子工程专业必修课。
六、适用专业机械电子工程、机械制造及其自动化等。
先行、后续课程情况：先行课：机械原理，机械设计，电工学，数字电子技术，模拟电子技术，控制工程基础，微机原理，电气控制技术，数控技术；后续课：无。
七、课程的目的与任务1、课程目的本课程是机械电子工程专业的专业必修课，通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。
培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力。
2、课程的基本要求1）学习机电一体化基本概念，理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。
2）了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。
3）熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发技术路线。
4）掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。
5）了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。
3、课程教学内容第1章概述（6学时）1．基本要求：了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。
机电一体化系统设计设计内容：自动售货机控制系统的设计姓名：院系：物理与机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：学号：一、设计题目 (3)二、设计要求 (4)1、设计要求 (4)2.设计内容描述 (4)三、设计作用与目的 (5)四、所用设备及软件 (5)五、系统设计方案 (5)1、系统总体设计 (5)六、系统硬件设计 (6)1.系统整体设计 (6)2.I/O分配 (7)七、系统软件设计 (8)1.主程序流程设计 (8)2.各子程序设计 (9)计币部分 (10)比较部分 (10)选择和饮料供应部分 (11)余额计算部分 (11)退币部分 (12)报警部分 (11)八、实验调试结果 (11)九、设计心得 (12)十、参考文献 (13)自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。
自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。
是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。
能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。
随收入水平的提高，人们追求灵活、方便、快捷以及自助式服务是自动售货机得以如此迅猛发展的主要原因。
在发达国家自动售货机已经成为零售业一个不可分割的部分，特别是对青年一代，这种伴随其成长的前卫零售方式更可谓是一种新的消费时尚。
自动售货机具有技术含量高、销售方式新、市场潜力大、商品货真价实等优点，决定了它广阔的发展前景。
一、设计题目自动售货机控制系统的设计二、设计要求1、设计要求（1）、根据控制要求，所需输入信号、输出信号的点数，选择适当型号的PLC；（2）、I/O地址分配，设计PLC外部接线图；（3）、根据系统的工作过程，画出工作流程图或时序图；（4）、根据工作流程图或时序图，设计满足控制要求的梯形图；（5）、根据梯形图编写程序，并在实验室模拟调试。
2、设计内容描述PLC控制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器，六个按钮开关(分别为启动按钮、停止按钮、退币按钮、汽水选择按钮、花茶选择按钮和咖啡选择按钮）三个指示灯,(分别为汽水指示灯，花茶指示灯和咖啡指示灯），和两个七段数码管。
机电一体化系统课程设计一、概述机电一体化系统是指将机械、电子、控制等多学科有机地结合起来，形成一个具有机械、电气、电子等功能部分的新型产品或系统。
随着科学技术的不断发展，机电一体化系统在工业、交通、农业等领域的应用日益广泛。
为了培养学生的综合能力和实际操作能力，机电一体化系统课程设计成为一门重要课程。
本篇文章将介绍一篇免费的机电一体化系统课程设计范文，旨在帮助同学们更好地理解该课程的设计要求和实际操作过程。
二、课程设计内容1. 课程设计主题：基于PLC的自动化控制系统设计2. 设计要求：a. 选择一个具体的工业生产场景，例如流水线生产、自动包装、自动搬运等；b. 设计一个基于PLC的自动化控制系统，实现对该生产场景的自动控制和监测；c. 设计系统的硬件配置和接线图，包括传感器、执行器、PLC等设备的选型和连接方式；d. 编写PLC控制程序，实现对生产场景的自动化控制；e. 设计人机界面，实现对系统的监控和操作；f. 编写课程设计报告，包括设计思路、系统配置、程序代码等内容。
三、课程设计步骤1. 选择工业生产场景根据实际情况，选择一个具体的工业生产场景作为课程设计的基础，例如流水线生产。
2. 系统需求分析分析所选生产场景的具体要求，包括自动控制的功能需求、安全性要求、生产效率要求等。
3. 硬件配置和接线图设计根据系统需求，选择合适的传感器、执行器和PLC等硬件设备，并设计它们之间的连接方式。
4. PLC控制程序设计根据系统需求，编写PLC控制程序，实现对生产场景的自动化控制。
5. 人机界面设计设计一个直观简洁的人机界面，实现对系统的监控和操作。
6. 系统调试和实验验证将硬件设备和控制程序进行组装和调试，验证系统在实际场景中的性能和稳定性。
7. 课程设计报告撰写撰写课程设计报告，包括系统设计思路、硬件配置、程序代码、系统调试结果等内容。
四、课程设计范文（此处省略具体的课程设计范文，仅列出课程设计内容的大纲）1. 课程设计主题：基于PLC的自动化控制系统设计2. 设计要求：a. 选择流水线生产场景；b. 设计一个基于PLC的自动化控制系统，实现对流水线的自动控制和监测；c. 设计系统的硬件配置和接线图，包括传感器、执行器、PLC等设备的选型和连接方式；d. 编写PLC控制程序，实现对流水线的自动化控制；e. 设计人机界面，实现对系统的监控和操作；f. 编写课程设计报告，包括设计思路、系统配置、程序代码等内容。
机电一体化系统设计第一章概论1 试说明较为人们所接受的机电一体化的含义机电一体化乃是在机械的主功能，动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2 机电一体化的目的提高系统的附加价值，即多功能，高效率，高可靠性，省材料，省能源，并使产品结构向短小，轻，薄化方向发展，从而满足人们生活的多样化和生产的省力化，自动化需求。
3机电一体化系统由哪些基本要素组成？分加实现哪些功能？1控制器：控制2检测传感器：计测3执行元件：驱动4动力源：提供动力5机构：构造4 工业三大要素指的是什么？物质，能量，信息5说明机电一体化系统（产品）设计步骤1根据目的功能确定产品规格，性能指标2系统功能部件，功能要素的划分3接口设计4综合评价5可靠性检查6试制与调试6机电一体化系统的主要评价内容是什么？对其实现目的功能的性能，结构进行评价7机电一体化的接口功能有哪两种？1是变换，调整2输出，输入8根据不同的接口功能说明接口的种类1变换调整：零接口，无源接口，有源接口，智能接口2 输入/输出：机械接口，物理接口，信息接口，环境接口第二章机械系统部件的选择与设计1滚珠丝杠副中滚珠的基本循环方式有哪些？各有何种特点？内循环：滚珠在循环过程上始终与丝杠表面接触。
优点：滚珠循环回路短，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小。
不足：反向器加工困难装配不方便外循环：螺旋槽式：工艺简单，径向尺寸小，易于制造，但是挡珠器刚性差，易磨损插管式：结构简单，容易制造，但径向尺寸大，挡珠器容易磨损端盖式：结构简单，工艺性好，但滚道吻接和弯曲处圆角不易准备制造而影响其性能2滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整与预紧方式有几种？各有何特点？1双螺母螺纹预紧调整式：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整2 双螺母齿差预紧调整式：可实现定量调整，即可进行精密微调，使用调整较方便3 双螺母垫片调整预紧式：结构简单，，刚度高，预紧可靠，但使用中调整不方便4 弹簧式自动调整预紧式：能够消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂，轴向刚度低，适用于轻载场合5单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式：结构简单，紧凑，但使用中不能调整，，制造困难3滚珠丝杠副中支承方式有哪几种？各有何特点？1单推—单推式：轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推—双推式低2 双推—双推式：轴向刚度最高，适合于高刚度，高转速，高精度的精密丝杠传动系统，但温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两瑞支承的预紧力不对称3 双推—简支式：预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速，传动精度较高的长丝杠传动系统4 双推—自由式：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载，低速的垂直安装的丝杠传动系统4 滚珠丝杠副中的公称直径根据啥选择？基本导程根据什么选取？公称直径d0应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择基本导程ph应按承载能力，传动精度及传动速度选取5伺服电机驱动负载的传动系统中，常采用什么方法选择最佳传动比常采用使负载加速度最大的方法第三章执行元件的选择与设计1 控制用电机有哪些种类，特点及应用？1 一般的动力用电动机（感应式异步电动机，同步电动机）2 控制用的电动机（力矩电动机，脉冲电动机）特点：前者1 转角与控制脉冲数成比例2有定位转矩3可构成廉价的开环控制系统后者高响应特点，特性高功率密度，可实现高精度数字控制，接触换向部件应用：前者计算机外围设备办公机械后者NC机械，机器人等2 直流伺服电机的主要技术参数有哪些？额定电压，额定电流，额定转速，额定转矩，调速比3 直流伺服电机的驱动方式有几种？晶体管脉宽调理驱动，晶闸管直流调整驱动两种方式4 旋转式步进电机按其构成可分为几种？各有何特点？1）可变磁阻型：电动机的转子结构简单，转子直径小，有利于高速响应2）永磁型：励磁功率小，效率高，造价高，因此需求量也大3）混合型：步距角小，响应频率高的优点，励磁功率小，效率高的优点5步进电机有哪几种通电方式？步距角与通电是否有关？三相单三拍，三相双三拍，三相六拍通方式。
国家开放大学电大本科《机电一体化系统设计基础》2023-2024期末试题及答案关建字摘要：步进，预紧，传感器，系统，机电，校准，电动机，脉冲，电机，精度竭诚为您提供优质文档，本文为收集整理修正，共5页，请先行预览，如有帮助感谢下载支持国家开放大学电大本科《机电一体化系统设计基础》2023-2024期末试题及答案（试卷代号：1118）2021年7月一、单选题（每小题3分，共24分）io以下不属于机电一体化系统主要功能的是（）。
A.控制功能B.检测功能C.计算功能D.动力功能2.为了提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应该（）oA.增大系统刚度B.增大系统转动惯量C.增大系统的驱动力矩D.减小系统的摩擦阻力3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm,当经四倍细分后记数脉冲为400时，光栅位移是（）mm。
A.1B.2C.3D.4）。
4.以下不能实现交流异步伺服电动机调速的方法是（A.改变电动机的转差率B.改变供电电压的大小C.改变电动机的供电频率D.改变电动机定子极对数5.在机电一体化系统设计开发过程中，需要根据系统功能要求编写（），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
A.平台软件B.开发软件C.系统软件D.应用软件6.机电一体化产品设计的第一道工序和概念设计的出发点是（）。
A.结构分析B.功能分析C.工艺分析D.流程分析7.含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（）oA.零接口B.被动接口C.主动接口D.智能接口8.HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（）。
A.能源部分B.测试传感部分C.驱动部分D.执行机构二、判断题（正确的打"，错误的打X,每题3分，共30分）9.机电一体化产品具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。
（J）10.产品的零部件和装配精度高，系统的精度一定就高o（X）11.采用虚拟样机代替物理样机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，提高而向客户与市场需求能力。
