机电系统设计课程设计任务

机电系统设计课程设计一、课程简介本门机电系统设计课程是一个综合性的课程，主要介绍了机电系统设计的基本原理和方法，包括机械设计、电气设计、控制设计等方面的内容。

通过本课程的学习，学生将掌握机电系统设计的基本技能，能够独立进行机电系统的设计和实施。

二、课程设计要求本课程的设计要求学生进行一项机电系统的设计项目。

项目要求如下：项目背景一家工厂需要设计一台自动化生产线，该生产线需要完成以下功能：•自动上下料•自动送料•自动成型•自动分拣设计内容学生需要按照以下步骤进行生产线的设计：1.进行调研和分析，确定生产线的设计需求和目标；2.进行机械设计，包括传动设计、结构设计等；3.进行电气设计，包括电气控制设计、电气元件选型等；4.进行控制设计，包括PLC程序设计、传感器选型等；5.进行系统集成和优化，测试并调整系统性能。

设计成果要求学生提交以下设计成果：1.设计报告：包括项目背景、设计目标、设计思路、设计方案、设计理论和试验分析等内容；2.设计图纸：包括机械设计图纸、电气设计图纸和控制系统框图等；3.产品参数：包括生产线的主要参数和性能指标，满足设计要求和市场需求；4.系统测试报告：包括生产线系统测试的结果和总结，以及发现的问题和改进方案。

5.演示视频：展示生产线的运行效果和性能指标。

三、评分标准1.设计报告：包括设计思路、方法、分析等内容的完整性和逻辑性，语言表达的准确性和清晰性。

占总分的40%；2.设计图纸：包括设计图纸的准确性和完整性，设计的可行性和经济性。

占总分的20%；3.产品参数：包括主要参数和性能指标的准确性，满足设计要求和市场需求。

占总分的10%；4.系统测试报告：包括系统测试的结果分析和总结，发现的问题和改进方案。

占总分30%；5.演示视频：展示生产线的运行效果和性能指标，对于演示视频的清晰度和明确度进行评分，占总分10%。

四、实践计划1.第一周：调研分析，确定需求；2.第二周：机械设计，完成机械图纸；3.第三周：电气设计，完成电气图纸和电气元件选型；4.第四周：控制设计，完成PLC程序设计和传感器选型；5.第五周：系统集成和优化，测试并调整系统性能，完成设计报告和产品参数的编写；6.第六周：完成系统测试报告和演示视频的制作；7.第七周：提交最终设计成果，并进行评分。

课程设计课程名称：机电系统设计课程设计学院：机械学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：李加华学号：**********年级：机电094 任课教师：蔡家斌2012年 12 月 30日贵州大学本科课程设计诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

课程论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：日期：贵州大学本科课程设计任务书目录摘要 (7)第一章绪论 (8)第二章总体方案的确定 (9)2.1、课程设计的任务 (9)2.2 X—Y十字工作台的设置的总体方案的确定 (9)2.2.1、系统运动方式和伺服系统 (9)2.2.2、控制系统 (9)2.2.3、X-Y工作台的传动方式 (9)2.2.4、机械系统的设计 (10)第三章机械结构设计 (11)3.1 X-Y工作台的结构简图 (11)3.1.1 工作台草图的设计 (11)3.1.2 机械系统的机械结构草图及简图 (11)3.1.3 开环控制系统 (14)3.2 步进电机系统 (15)3.2.1 步进电机的工作原理及特点 (15)第四章电路控制设计 (17)4.1 驱动电路的设计 (17)4.2 控制电路面板线路的设计 (18)4.2.1 电路的接线分析 (18)4.2.2控制电路简图 (18)4.2.3 电气接线简图 (19)4.3 操作控制面板 (19)第五章程序 (21)第六章心得体会 (28)机电系统设计课程设计摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。

一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。

机电一体化系统设计课程设计.doc机电一体化系统设计是机械工程、电子信息工程等工科专业的重要课程之一，主要涉及机电系统的设计、分析、优化和实现等方面的知识。

在课程设计中，学生需要综合运用所学知识，对一个具体的机电一体化系统进行全面、系统的设计。

机电一体化系统设计需要从系统的角度出发，综合考虑机械部分和电子控制部分的设计。

在机械部分，需要根据系统的功能和要求，设计机械结构，包括传动机构、导向机构、支撑机构、制动机构等。

在电子控制部分，需要根据系统的控制要求和传感器测量的数据，选择合适的控制器和传感器，设计控制电路和程序，实现系统的自动化控制。

机电一体化系统设计需要考虑系统的性能指标和优化设计。

系统的性能指标包括系统的精度、稳定性、响应速度、工作效率等。

在设计过程中，需要通过优化设计来提高系统的性能指标。

例如，可以通过优化机械结构的设计来提高系统的精度和稳定性，通过优化控制算法和控制参数来提高系统的响应速度和工作效率。

另外，机电一体化系统设计还需要考虑系统的可维护性和可扩展性。

系统的可维护性包括系统的维修性和可靠性，即系统发生故障时能够快速维修并恢复正常工作状态。

系统的可扩展性包括系统功能的可扩展性和升级性，即系统能够根据用户需求进行功能扩展和升级。

机电一体化系统设计的实现需要借助计算机辅助设计和电子电路设计等工具。

学生需要使用CAD软件进行机械结构的设计，使用电路设计软件进行电子电路的设计。

同时，还需要使用模拟仿真软件进行系统的模拟和调试，验证系统的性能和功能是否满足设计要求。

机电一体化系统设计课程设计是培养学生综合运用所学知识进行机电系统设计和分析的重要环节。

通过课程设计，学生可以加深对机电一体化系统的理解，提高解决实际问题的能力。

同时，课程设计还可以培养学生的创新意识和团队协作精神，为将来的就业和科研奠定坚实的基础。

机电一体化系统设计课程设计机电一体化系统设计是一门涉及多个学科领域的课程，需要学生综合应用机械设计、电气工程、控制工程等知识，将机械和电子相结合，实现系统自动化控制和优化。

以下是一些可能的课程设计主题和步骤，供参考：
设计一个自动化生产线：学生可以根据一定的生产任务要求，设计一个包含多个工作站的生产线，要求实现自动化控制、物料输送、零部件加工、质量检测等功能。

学生需要考虑机械部分的设计和制造，电气控制系统的设计与编程，以及整个系统的优化调试。

设计一个自动驾驶小车：学生可以选择一个现有的小车平台，通过搭载各种传感器和控制电路，实现自动驾驶功能。

学生需要学习机器视觉、Lidar雷达等技术，掌握小车路径规划和控制算法，以及电子电路设计和调试技巧。

设计一个智能家居系统：学生可以设计一个包含多个智能设备的家居系统，例如温度控制器、照明系统、智能锁等，实现远程控制和
智能联动。

学生需要学习无线通信技术、物联网协议、嵌入式系统设计等知识，掌握电子电路和程序设计技能。

设计一个机器人系统：学生可以设计一个具有自主导航和自主控制能力的机器人系统，例如巡检机器人、拾取机器人等。

学生需要学习机器人动力学、路径规划、机器视觉等技术，掌握机械设计和电子控制技能，以及编写机器人控制程序的能力。

在进行课程设计时，建议采用分组或个人完成的形式，根据课程要求和时间安排，确定任务目标、分工协作、进度管理等方面的具体内容。

同时，需要注意安全问题，加强实验室安全教育和管理，保证学生人身安全和设备安全。

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 丝杆螺母副的选用1.2 减速装置的选用1.3 伺服电动机的选用1.4 检测装置的选用2．工作台切削力的计算3.直线滚动导轨副的计算与选型3.1滑块承受工作载荷Fmax的计算与型号选择3.2距离额定寿命L的计算4．滚珠丝杆螺母副的计算与选型4.1最大工作载荷Fm的计算的计算4.2最大动载荷FQ4.3初选丝杆型号4.4丝杆传动效率η的计算4.5丝杆刚度的验算4.6丝杆压杆稳定性的校核5.步进电机减速箱的选用6.步进电机的计算与选型6.1步进电机转轴上加载的总转动惯量Jeq6.2步进电机转动轴上总的等效负载转矩Teq6.3步进电机最大静转矩的选择6.4步进电机性能校核7.反馈检测装置的选用8.步进电机驱动器的选用9.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》.机械工业出版社普通车床（如C616,C618,C620,CA6140，C630）是金属切削加工常用的一类机床。

总体设计方案（1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。

因此，数控系统应设计成连续控制型。

（2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。

（3）根据普通车床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度、以及经济性要求一般采用8位微机——MCS-51。

（4）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A 转换电路、串行接口电路等。

还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。

（5）设计自动回转刀架及其控制电路。

（6）纵向和横向是两套独立的传动链，他们由步进电机、齿轮副、丝杆螺母组成，其传动比应满足机床所要求的分辨。

（7）采用滚珠丝杆螺母副，并有预紧机构（8）采用贴塑导轨，以减少导轨摩擦2、设计参数最大加工直径：床面上：630mm；床鞍上：350mm；最大加工长度：1400mm；快进速度：纵向：2.0横向：1.0最大切削进给速度：纵向：0.5m/min，横向：0.25 m/min；溜板板和刀架的重力：纵向：1200N横向：800N主电动机功率：10KW；代码ISO脉冲分配方式：逐点比较法，定位精度： 0.015启动加速时间：35ms；输入方式：增值式、绝对式控制坐标数：2刀具补偿是0-99mm进给传动链间隙补偿是： 纵向：横向：进给伺服系统机械部分设计与计算（1） 进给系统机械结构改装设计1、进给系统机械设计需要改动主要部件有挂轮架、溜板箱、溜板、刀架等。

《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书一、课程设计的目的机电一体化系统设计是一门综合性很强的课程，通过本次课程设计，旨在让我们将所学的机电一体化相关知识进行综合运用，培养我们独立设计和解决实际问题的能力。

具体来说，课程设计的目的包括以下几个方面：1、加深对机电一体化系统概念的理解，掌握系统设计的基本方法和步骤。

2、熟悉机械、电子、控制等多个领域的知识在机电一体化系统中的融合与应用。

3、培养我们的工程实践能力，包括方案设计、图纸绘制、参数计算、器件选型等。

4、提高我们的创新思维和团队协作能力，为今后从事相关工作打下坚实的基础。

二、课程设计的任务和要求本次课程设计的任务是设计一个具有特定功能的机电一体化系统，具体要求如下：1、确定系统的功能和性能指标，包括运动方式、精度要求、速度范围等。

2、进行系统的总体方案设计，包括机械结构、驱动系统、控制系统等的选择和布局。

3、完成机械结构的详细设计，绘制装配图和零件图。

4、选择合适的驱动电机、传感器、控制器等器件，并进行参数计算和选型。

5、设计控制系统的硬件电路和软件程序，实现系统的控制功能。

6、对设计的系统进行性能分析和优化，确保满足设计要求。

三、系统方案设计1、功能需求分析经过对任务要求的仔细研究，确定本次设计的机电一体化系统为一个小型物料搬运机器人。

该机器人能够在规定的工作空间内自主移动，抓取和搬运一定重量的物料，并放置到指定位置。

2、总体方案设计（1）机械结构采用轮式移动平台，通过直流电机驱动轮子实现机器人的移动。

机械手臂采用关节式结构，由三个自由度组成，分别实现手臂的伸缩、升降和旋转，通过舵机进行驱动。

抓取机构采用气动夹爪，通过气缸控制夹爪的开合。

（2）驱动系统移动平台的驱动电机选择直流无刷电机，通过减速器与轮子连接，以提供足够的扭矩和速度。

机械手臂的关节驱动选择舵机，舵机具有控制精度高、响应速度快等优点。

抓取机构的气缸由气泵提供气源，通过电磁阀控制气缸的动作。

机电一体化系统设计课程设计一、课程概述1.1课程背景1.2课程目标1.3课程内容1.4教学方法1.5考核方式二、课程背景2.1机电一体化系统概述2.2机电一体化系统在工业生产中的应用2.3机电一体化系统在日常生活中的应用2.4机电一体化系统的发展趋势三、课程目标3.1了解机电一体化系统的基本概念和原理3.2掌握机电一体化系统的设计方法3.3能够应用机电一体化系统解决实际问题3.4培养学生的团队合作能力和创新能力四、课程内容4.1机电一体化系统的基本概念和原理4.1.1机电一体化系统的定义4.1.2机电一体化系统的组成4.1.3机电一体化系统的工作原理4.2机电一体化系统的设计方法4.2.1机电一体化系统的需求分析4.2.2机电一体化系统的结构设计4.2.3机电一体化系统的控制设计4.2.4机电一体化系统的传感器和执行机构设计4.3机电一体化系统的应用案例分析4.3.1工业生产中的机电一体化系统应用4.3.2日常生活中的机电一体化系统应用4.4机电一体化系统的实验设计4.4.1机电一体化系统实验的设计原则4.4.2机电一体化系统实验的搭建方法4.4.3机电一体化系统实验的数据分析五、教学方法5.1理论教学5.1.1讲授5.1.2讨论5.1.3案例分析5.2实践教学5.2.1实验教学5.2.2项目设计5.3网络教学5.3.1在线课程5.3.2远程协作六、考核方式6.1平时表现6.2实验报告6.3课堂讨论6.4期末考试6.5项目设计成果七、机电一体化系统设计课程的意义与发展7.1对于学生的意义7.1.1增强对机电一体化系统的理解7.1.2培养创新能力和团队合作能力7.1.3提升就业竞争力7.2对于专业发展的意义7.2.1推动机电一体化系统相关课程的设置7.2.2加强学校与企业的合作7.2.3增强学校在机电领域的影响力7.3机电一体化系统设计课程的未来发展7.3.1结合人工智能和大数据技术7.3.2强化实践教学和创新创业教育八、结语8.1总结课程设计的重点8.2展望机电一体化系统设计课程的未来发展以上就是机电一体化系统设计课程设计的内容，通过对课程背景、目标、内容、教学方法和考核方式的详细规划，可以有效地帮助学生掌握机电一体化系统的基本概念和设计方法，培养学生的实践能力和团队合作能力，提升学校在机电领域的影响力，推动机电一体化系统设计课程的发展。

《机电一体化系统设计》课程设计任务书学院：班级：学号：姓名:指导教师：***二零一五年十一月目录一、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、设计题目及参数题目一：自拟题目课程设计具体内容可以结合自己的工作情况，如企业有相关自动化生产线，可以将机械部分+控制部分完整的通过说明书的形式展示。

（可适当加分） 题目二：X-Y 数控工作台机电系统设计如果单位没有合适的内容则可设计——X-Y 数控工作台机电系统设计（参照书本P185）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mm d 15=；2）立铣刀齿数3=z ；3）最大铣削宽度mm a e 15=；4）最大背吃刀量mm a p 8=；5）加工材料为碳素钢或有色金属；6）X 、Y 方向的脉冲当量脉冲/005.0mm y x ==δδ；7）X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ；8）工作台面尺寸为mm mm 230230⨯，加工范围为mm mm 250250⨯；9）工作台空载最快移动速度min /3000max max mm 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 ==。

机电一体化系统设计综合作业安排一、课程设计的目的本次课程设计是机电一体化机械系统设计和机械系统计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性与实践性教学环节，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基本方法，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、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、标准和规范，编写技术文件（说明书）等。

二、任务及要求回转工作台的设计11．设计内容包括：总体设计（包括成本分析、方案论证），机械系统的设计与计算，控制系统设计，编写设计计算说明书；2．设计要求包括：回转角度0～360°,回转精度0． 1°；最大回转半径520㎜；最大承载重量100㎏；检测工作台所处方位，并调整到按键指定的方位。

3．机械部分的设计：装配工作图1张（ 3号）；零件工作图1-2张（4号）；4．控制部分的设计：系统工作原理图1张；各部分控制线路图；5．编写设计计算说明书1份。

6．进度：①方案设计（电路、程序）、分工：第1周②电路设计、机械系统设计：第2，3周③程序设计；第4周④设计报告。

第5周步进电机为驱动元件:正反转、步距、速度。

2工作平台自动调平系统设计1．设计内容包括：总体设计（包括成本分析、方案论证），机械系统的设计与计算，控制系统设计，编写设计计算说明书；2．设计要求包括：工作台单腿承重4吨（四条撑腿），距地800mm，在规定的时间内（3分钟）把工作平台调平到规定的水平度范围内（±10分）；3．机械部分的设计：装配工作图1张（ 3号）；零件工作图1-2张（4号）；4．控制部分的设计：系统工作原理图1张；各部分控制线路图；5．编写设计计算说明书1份。

6．进度：①方案设计（电路、程序）、分工：第1周②电路设计、机械系统设计：第2，3周③程序设计；第4周④设计报告。

一、概述机电一体化系统是指在机械与电气领域的融合中，通过智能化、自动化技术手段的应用，实现机械和电气控制及驱动一体化。

机电一体化系统的设计是一个复杂而又重要的课题，涉及到机械、电子、自动控制、传感器、软件等多个领域的知识。

在现代工业生产中，机电一体化系统已经得到广泛应用，因其具有高性能、高效率、高灵活性和可靠性等优点，因此对其设计的研究与应用愈发受到重视。

二、机电一体化系统设计的基本原理1. 机电一体化系统的定义机电一体化系统是指在机械、电子、计算机、自动控制等多个领域知识的基础上，将各种设备或系统组合成一个整体，在保证各子系统之间具有联动性、互补性和协调性的基础上，使之实现协同工作，其目的是提高系统的集成度、稳定性和可靠性，降低能源消耗和材料的浪费。

2. 机电一体化系统设计的基本原理（1）需求分析：根据客户需求以及系统使用环境等，对机电一体化系统的功能和性能进行详细的分析和界定，确定系统的基本要求和指标。

（2）功能设计：在明确了系统的需求后，根据系统的功能和性能要求，进行系统的结构设计、模块设计、软硬件设计等。

（3）控制系统设计：设计和实现机电一体化系统的控制策略，选择合适的传感器、执行器和控制器，并设计相应的控制算法。

（4）通信网络设计：建立合适的通信网络，实现不同设备之间的数据交换和信息传递。

（5）安全性设计：设计系统的安全控制系统，保证系统在运行过程中的安全性。

（6）可靠性设计：考虑系统的故障预防、故障检测和故障诊断手段。

（7）试验验证：通过实验验证，检验系统的各项指标是否符合设计要求。

三、机电一体化系统设计的主要挑战1. 多学科交叉：机电一体化系统设计需要涉及到机械、电子、计算机、自动控制等多个学科的知识，需要具备全面的知识背景和跨学科的综合能力。

2. 复杂性：机电一体化系统设计需要考虑到各种不同的因素，如机械结构、传感器、执行器、控制算法等，使得系统设计变得极为复杂。

3. 故障预防：机电一体化系统工作环境复杂，系统工作稳定性要求高，需要考虑到各种故障可能性，并提出相应的预防措施。