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机电一体化 课程设计

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机电一体化

课程设计(论文)

题 目: 数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计

学生姓名 xx

专 业_ 机械设计制造及其自动化

学 号_ ***************

班 级_ 2008级3班

指导教师 谭老师

成 绩_

工程技术学院

2011 年 5月 西南大学工程技术学院课程设计（论文）

2 目 录

一、设计要求 ................................................................................................................................... 3

二、系统总体方案框图及分析说明 ............................................................................................... 3

2.1执行元件的选择 ................................................................................................................. 3

2.2传动机构方案的选择 ......................................................................................................... 3

2.3导轨的选择 ......................................................................................................................... 3

2.4控制系统方案的选择 ......................................................................................................... 3

2.5 系统总体方案框图： ........................................................................................................ 3

三、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

3.1 工作台的初步设计： ........................................................................................................ 4

3.2 滚珠丝杠计算、选择 ........................................................................................................ 5

3.3 齿轮设计，计算： ............................................................................................................ 6

3.4 步进电机等效负载计算 .................................................................................................... 7

3.5步进电机的选择 ................................................................................................................. 8

四、控制系统硬件电路设计 ........................................................................................................... 9

4.1 确定硬件电路总体方案: ................................................................................................... 9

4.2 主控制器CPU的选择： .................................................................................................. 9

4.3 存储器扩展电路的设计: ................................................................................................... 9

4.4 I/O口扩展电路设计: ....................................................................................................... 10

4.5 键盘、显示接口电路: ..................................................................................................... 10

4.6 步进电机驱动电路: ......................................................................................................... 10

4.7 其它辅助电路设计 .......................................................................................................... 12

4.8 系统控制软件的设计 ...................................................................................................... 14

4.8.1 系统控制软件的主要内容 ................................................................................... 14

4.8.2 程序设计技术 ....................................................................................................... 14

4.8.3 步进电机控制子程序的设计 ............................................................................... 14

4.8.4 汇编语言程序设计 ............................................................................................... 17

五、课程设计的心得和体会 ......................................................................................................... 19

六、参考资料 ................................................................................................................................. 20 西南大学工程技术学院课程设计（论文）

3 数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计

陈强

学号：222008322222164

工程技术学院，2008级机制3班

一、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。

二、系统总体方案框图及分析说明

2.1执行元件的选择

采用步进电机，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位目的。

2.2传动机构方案的选择

为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑，采用滚珠丝杠螺母传动副。

2.3导轨的选择

由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减小工作台的摩擦系数，提高运动平稳性。

2.4控制系统方案的选择

采用连续控制系统。考虑到运动精度要求不高，为简化结构，降低成本，宜采用步进电机开环伺服系统驱动。

2.5 系统总体方案框图：

西南大学工程技术学院课程设计（论文）

4 三、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：

3.1 工作台的初步设计：

（1）确定系统脉冲当量

脉冲当量dp是个进给指令时工作位移量，应小于等于工作台的位置精度。一般为0.01~0.005mm。

（2）工作台外形尺寸及重量初步估算。

载物台的尺寸：长 宽高= 200*140*30

X向拖板（上拖板）尺寸：长 宽高= 50150200；

重量：按重量=体积材料比重估算：

N117108.7105015020023

Y向拖板（下拖板）尺寸：长 宽高=50180200

重量：按重量=体积材料比重估算：

N140108.7105018020023

即：Wx=117N Wy=140N W=Wx+Wy=117+140=257N

(3) 滚动导轨副的计算、选择

工作载荷P=0.5(Fz+W)= N5.137825725005.0

又因为静安全系数fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；

fSL=1.0~3.0(一般运行状况)，3.0~5.0（运动时受冲击、振动）。在这里取fSL=4;

则NPfCSL55145.137840

根据计算结果查有关资料初选导轨：

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机电一体化课程设计指导书

机电一体化课程设计指导书

机电一体化课程设计指导书

一、课程目标

知识目标：

1. 理解并掌握机电一体化基本原理，包括机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系。

2. 学习并掌握常用传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用。

3. 掌握机电一体化系统的设计方法和步骤，能够运用相关知识进行简单的系统设计。

技能目标：

1. 能够运用CAD软件进行简单的机械结构设计，并完成图纸绘制。

2. 能够运用编程软件对控制系统进行编程，实现对机电系统的基本控制。

3. 能够运用相关工具和仪器进行机电一体化系统的调试和故障排除。

情感态度价值观目标：

1. 培养学生热爱科学、探索未知的精神，提高对机电一体化技术的兴趣和认识。

2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使他们在项目实践中能够主动承担责任，共同解决问题。

3. 培养学生具备安全意识、环保意识和质量意识，使其在设计过程中充分考虑这些因素，养成良好的职业素养。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握基本理论知识的基础上，提高实践操作能力。课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师明确课程预期成果，为后续的教学设计和评估提供依据。在教学过程中，注重理论联系实际，激发学生的创新思维，培养具备实际操作能力的机电一体化技术人才。

二、教学内容

根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：

1. 理论知识学习：

- 机电一体化基本原理：讲解机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系，涉及课本第一章内容。

- 常用传感器：介绍各种传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用，对应课本第二章。

- 系统设计方法：学习机电一体化系统的设计方法和步骤，包括需求分析、方案设计、详细设计等，参考课本第三章。

2. 实践操作：

- 机械结构设计：运用CAD软件进行简单机械结构设计，绘制图纸，结合课本第四章内容。

- 控制系统编程：使用编程软件进行控制系统编程，实现对机电系统的基本控制，涉及课本第五章。

(完整版)机电一体化毕业课程设计

(完整版)机电一体化毕业课程设计

1 引言

1.1 课题简介

本次毕业设计课题为“模块化生产控制系统设计”。其主要任务就是通过分析研究学校实验工作台系统，结合所学知识以及先进控制技术，对模块化生产线控制系统进行研究。

1.2 工业模块化系统发展现状

工业模块系统是一种以机电一体化为基础的自动化系统，其中控制的部分现今在我国大都是采用的是PLC控制。PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。 最终达到控制的目

的。

工业模块与智能系统是六十年代以来在信号处理、人工智能、控制论、计算机技术等学科基础上发展起来的新型学科。该学科以各种传感器 为信息源，以信息处理与模式识别的理论技术为核心，以数学方法与计算 机为主要工具，探索对各种媒体信息进行处理、分类、理解并在此基础上 构造具有某些智能特性的系统或装置的方法、途径与实现，以提高系统性 能。工业模块与智能系统是一门理论与实际紧密结合，具有广泛应用价值 的控制科学与工程的重要学科分支。

机电一体化技术课程设计

机电一体化技术课程设计

1 机电一体化技术课程设计

引言

机电一体化技术是一种新兴的技术，已经得到广泛的应用。机电一体化技术能够有效解决机械工程的自动化问题，并且有效降低了生产成本。在当前工业中，机电一体化技术已经成为了制造业的基础。本文将详细介绍机电一体化技术的课程设计。

课程目标

本课程设计旨在培养学生对机电一体化技术的理解，学生在本课程中将会了解机电一体化技术的原理、应用、以及实现方法。此外，本课程还旨在培养学生解决机械制造过程中自动化问题的能力，以及掌握机电一体化控制系统的设计、实现、和维护技术。

课程内容

第一部分：机电一体化技术原理

本部分将会介绍机电一体化技术的原理，包括机电一体化系统的构成、自动化技术、传感器和执行器、以及机电一体化系统的硬件和软件架构等等。学生需要掌握机电一体化技术的原理，以及机电一体化系统的构成和工作原理。

第二部分：机电一体化技术应用

本部分将会介绍机电一体化技术的应用，包括机床、自动化生产线、以及工业机器人等等。学生需要掌握机电一体化技术在实际应用中的情况。 2 第三部分：机电一体化控制系统

本部分将会介绍机电一体化控制系统的设计、实现、和维护技术。学生需要掌握机电一体化控制系统的设计方法、控制方法、软件和硬件平台等等。

课程作业

学生将会数次完成小组课程作业。学生需要组成小组，根据实际问题设计和实现机电一体化控制系统，例如控制一台简单的继电器控制电机的系统，或者控制一台工业机器人的系统，或者控制一条自动化生产线的系统等等。

期末项目

学生将会在本学期结束时完成期末项目。学生可以自选实现一个机电一体化控制系统，包括问题定义、方案设计、系统实现、以及系统测试和优化等等。

课程评估

学生的评估将会根据学生在课堂作业和期末项目中的表现来评估。学生需要达到一定的水平才能获得课程学分，在学生的评估中学生的主动学习和创造性的应用将会得到充分的认可。

结论

本文介绍了机电一体化技术的课程设计内容和评估方式。希望通过本课程的学习，学生将能够掌握机电一体化技术的原理、应用和控制系统的设计、实现、和维护技术，为未来从事机械工程、控制工程和自动化工程等等方面的研究和应用奠定基础。

机电一体化系统项目教程课程设计

机电一体化系统项目教程课程设计

1 机电一体化系统项目教程课程设计

1. 课程介绍

该课程旨在培养学生综合运用机械、电子、控制等学科知识，完成机电一体化系统项目的设计与实现。通过实际操作项目，加强学生的实践能力和综合素质，培养学生开发和创新能力。

2. 课程目标

本课程的主要目标是：

1. 掌握机电一体化系统的设计方法和实现技能；

2. 熟悉机械、电子、控制等学科知识的应用；

3. 提高学生的实践能力和团队合作能力；

4. 激发学生的创新和发展动力。

3. 课程大纲

本课程的学习内容包括以下几个部分：

3.1 预备知识

• 机械原理

• 电子技术基础

• 控制原理

• 编程基础

3.2 课程设计

• 选题与方案设计

• 机械部分设计与加工 2 • 电子控制部分设计与调试

• 系统集成与测试

3.3 团队合作

• 建立团队合作意识

• 分工合作

• 有效沟通

• 解决问题

3.4 创新与发展

• 学术研究

• 产品实践

• 创业方向探索

4. 教学方法

本课程采用以下教学方法：

4.1 课堂讲授

介绍机电一体化系统的设计方法和实现技能，讲解机械、电子、控制等学科知识的应用。

4.2 课程设计及实践操作

通过课程设计的实践，引导学生掌握机械部分和电子控制部分的设计方法和技能，包括物理原理、CAD绘图、工程制图、机械加工、电路设计、单片机和传感器应用等方面。

4.3 实验室操作

组织学生到机电设备实验室进行设备操作与实验，指导学生如何进行系统测试和诊断故障。 3 4.4 团队合作

学生组成小组进行设计和实践操作，每个小组要有明确的分工，通过团队合作，提高学生的实践能力和团队合作能力。

4.5 学术研究

提供机电一体化系统相关研究文献，鼓励学生对机电一体化系统进行进一步研究，培养学生创新与发展能力。

5. 课程考核

本课程的考核包括以下几个方面：

5.1 课堂考核

平时考核包括听课情况、课堂圈子等。

5.2 课程设计

根据课程设计进行课程成果评估。