最新专门化方向课程设计机电一体化方向指导书
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。
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.......................................... 错误!未定义书签。
工业机械手的发展概况...................................... 错误!未定义书签。
工业机械手的应用.......................................... 错误!未定义书签。
工业机械手的组成及原理.................................... 错误!未定义书签。
第二章伸缩臂的设计方案 . (4)设计方案论证以及确定 (4)设计参数及要求 (4)设计方案的比较论证..................................... 错误!未定义书签。
机械手伸缩臂总体结构设计方案 (4)执行装置的设计方案 (5)滚珠丝杠的选择 (5)减速齿轮的有关计算...................................... 错误!未定义书签。
电动机的选择............................................ 错误!未定义书签。
第三章 PLC控制系统设计...................................... 错误!未定义书签。
PLC的构成及工作原理..................................... 错误!未定义书签。
选择PLC ................................................. 错误!未定义书签。
PLC外部I/O分配图....................................... 错误!未定义书签。
机电一体化专业 电气控制课程设计指导书
电气控制系统设计的要求和步骤要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。
课程设计正是为这一目的而安排的实践性教学环节，它是一项初步的工程训练。
通过课程设计的工作，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
本章主要讨论课程设计应达到的目的、要求、内容、深度及工作量。
并通过实例介绍，进一步说明课程设计的设计步骤。
电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。
电气控制系统课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。
设计的目的、要求、任务及方法一、设计目的电气设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
电气设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
二、设计要求为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：(1)在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2)在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导教师的帮助，同时要广泛讨论意见，依据充分。
在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
(3)所有电气图纸的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。
机电一体化系统设计课程设计指导书 第五章 机电一体化控制系统及其模块电路设计
集成稳压器的功能是将非稳定的直流电压变换成稳 定的直流电压。集成稳压器按工作方式可分为串联型 稳压器、并联型稳压器和开关型稳压器三种。其中开 关型稳压器的效率最高，可达70%以上，但其输出电 压的纹波较大；并联型稳压器输出电流小，但是电压 的稳定度高，主要用来作电压基准；串联型稳压器的 效率虽较低，但其输出电流范围较宽，主要用于低电 压、小电流的场合，比如，给控制系统的主机电路供 电等。
第五章：机电一体化控制系统及其模块电
路设计
尽管机电一体化控制系统的形式多种多样，应用 于不同被控对象的控制装置在原理和结构上也有差异， 但是从系统的组成来分析，其内部总是包含一些基本 的模块电路，从这些电路学习入手，是掌握机电一体 化控制系统设计方法的有效途径。本章内容主要包括： 机电一体化控制系统的选用原则，微控制器的选择， 系统电源的设计方法，光电隔离措施，开关量信号的 输入检测，开关量信号的输出控制，常用存储器与 I/O接口芯片的选用，A/D与D/A转换器的选用，键盘 与显示电路的设计等。
微型计算机简称μC或MC，它是以微处理器为核心，加上 ROM、RAM、I/O接口电路、系统总线以及其他支持逻辑电 路所组成的计算机。如果以上各部分均集成在一个芯片，那 么这个芯称MCS，一般将配有系统软件、外围设 备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统。
第一节 机电一体化控制系统的选择
设计机电一体化控制系统，通常有三种方案：一是选 用可编程序控制器（PLC），二是选用标准的工业控制计 算机，三是设计专用的微机控制系统。 一、可编程序控制器
机电一体化方向综合课程设计说明书 精品
机电一体化方向综合课程设计说明书学院嘉兴学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化一、绪论1.1家用自动发牌机国内研究现状随着时代的发展，我们的生活水平普遍有了很大提高，科技发展，作为一项重要的国家发展战略，逐渐取得了重大进步。
在过去的几十年里，科技发展多数都着重于社会建设、军事、工业等方面。
在人们对生活质量有了更大要求的时代，我们的社会将越来越需要“科技服务于生活”。
目前我们在家庭清洁、家具、家庭装饰等方面都已经有了很多突破，家居生活用品的科技上升空间越来越少，而家庭娱乐却存在着许多空白。
目前的与家庭娱乐有关的科技产品都有各自的限制，如家庭机器人，原理复杂、开发成本过高，虽然投入大并且已经发展多年但是娱乐效果很有限；健身器、跳舞毯，由于适用年龄层很低，在家庭中并不普遍，而且不够耐用；家庭影院、智能家电等，也都价格高昂，并非所有家庭都能拥有的。
从经济、技术上，我们国家与发达国家有着不小差距，因此在家庭娱乐上依然处于落后状态。
综合起来，现在国内市场上缺乏适合家庭的实用、低廉、娱乐效果明显的产品。
1.2家用自动发牌机的研究目标与意义在我们国家，最常见，最方便的家庭游戏便是纸牌游戏了。
针对我国家庭普遍都会参与并热衷的游戏——纸牌。
我们团队特地设计并制作了机械式家用发牌机，尽管现在市场上已经有了类似产品，目前，我们了解到，全自动发牌机和全自动麻将机类似,都是为了降低人的工作强度而产生的一种工具.发牌机主要由储牌室、分牌室、识牌装置、拨牌机构、传牌机构、分牌机构、牌套传送机构和控制电路组成，其中识牌装置主要由摄像头和照亮灯组成；本实用新型基于计算机图像识别技术，对要识别的扑克牌无特别要求，能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到指定位置，以实现高可靠性、高效率的发牌；自动推入和推出牌套盒，实现了真正意义上的连续自动发牌。
但普遍成本高，机构复杂，所受的限制较多，是专为赌场或棋牌社设计的，不适合家庭使用。
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书
《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。
机电一体化课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书邓春岩编著UESTC 机电工程学院第一章绪论1.1 机电一体化课程设计的目的机电一体和课程设计是一个重要的实践教学环节。
学生需综合运用所学的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行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的分析、拟定和比较的方法。
2）对机械系统进行设计，掌握典型传动机构和导向机构等工作原理、设计计算方法和选用方法。
3）掌握控制用电机的工作原理，能够对控制用电机、驱动器进行计算与选用。
4）对控制系统进行设计，掌握典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。
5）根据系统的要求，掌握常用传感器的工作原理和选用方法。
6）培养学生独立分析问题、解决问题的能力，学习并初步建立“系统设计”的思想。
7）训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。
1.2 课程设计的内容与要求课程设计的内容应是典型的机电一体化系统或产品，如数控机床、工业机器人、三坐标测量仪、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。
设计的内容需包扩：机械系统的设计；执行元件的计算与选择；计算机控制系统的选择、电路的设计和软件的设计；传感检测的选择与电路的设计等，根据专业性质的差异，可以适当调整相应部分设计工作量。
本次设计任务是CNC二维工作台的设计，主要包括：机械系统的设计与计算、控制电机的计算与选择、驱动器的选择与接线图的设计。
1.3 课程设计的原始数据试设计一个用于在水平面内（XOY平面）进行切割的CNC二维工作平台。
切割刀位于Y方向工作台上面，其受力点（X、Y方向的轴向载荷）到Y方向丝杠轴心线的距离为100mm。
其它参数见下表：表1.1 大题目及其参数项目名称大题编号一二三四五六备注行程 mm 500³500500³400500³300400³400400³300300³300X*Y方向的行程X丝杠转速n1200 150 120 80 50 50 单位： r/minY丝杠转速n2200 150 120 80 50 50 单位： r/min理论定位精度δ30 25 20 15 10 5 单位：μm表1.2 小题目（方案）及其参数方案项目名称方案编号ⅠⅡⅢⅣV VIX方向轴向载荷(N)F15000 4500 4000 3500 2000 1200Y方向轴向载荷(N)F24000 3500 3000 2500 1500 1000X方向工作台滑板及组件重量(N) 1000 900 800 700 600 400Y方向工作台滑板及组件重量(N) 600 500 400 400 300 200表1.3 控制实现的轨迹方案项目名称方案编号１２３４二维平台编程控制的轨迹ＮＳＣＬ注：CNC二维工作平台设计题目共五个大题目，每个大题目下面又有三个小题目（即方案）。
机械电子工程专业机电一体化方向专业设计指导书
机电一体化方向专业设计指导书目录一、实践目的.............................................................................................................................. - 3 -二、实践目标.............................................................................................................................. - 3 -三、实践学时.............................................................................................................................. - 3 -四、实践地点.............................................................................................................................. - 3 -五、实践要求.............................................................................................................................. - 3 -六、组织形式.............................................................................................................................. - 3 -七、实践内容.............................................................................................................................. - 4 -八、进度安排.............................................................................................................................. - 4 -九、考核依据.............................................................................................................................. - 4 -十、实验设备.............................................................................................................................. - 4 - 十一、注意事项.......................................................................................................................... - 5 - 附录一：焊接工具清单.............................................................................................................. - 5 - 附件二：单片智能机寻迹机器人材料清单.............................................................................. - 6 - 附录三：万用表的使用.............................................................................................................. - 7 - 附件四：电烙铁的使用方法...................................................................................................... - 8 - 附件五：智能寻迹机器人介绍.................................................................................................. - 8 - 附件六：程序状态指示灯演示验证程序................................................................................ - 10 - 附件七：流水灯演示验证程序................................................................................................ - 12 - 附件八：数码管演示验证程序................................................................................................ - 14 - 附件九：数码管及跑马灯演示验证程序................................................................................ - 16 - 附件十：按键中断查询演示验证程序.................................................................................... - 19 - 附件十一：话筒声音识别演示验证程序................................................................................ - 21 - 附件十二：光敏电阻与蜂鸣器演示验证程序........................................................................ - 23 - 附件十三：红外反射与直流电机驱动演示验证程序............................................................ - 24 - 附件十四：串口通信程序演示验证程序................................................................................ - 28 - 实验十五：综合功能演示验证程序........................................................................................ - 30 -在学习了电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及接口技术、测试技术与信号分析等专业先修课程的基础上，进一步培养学生机电综合应用技能，为后续的毕业设计打好基础。
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专门化方向课程设计机电一体化方向指导
书
专门化方向课程设计指导书
机电一体化方向
机械设计制造及其自动化
华北科技学院
机电工程系
机械工程教研室
2005 年12月
专门化方向（机电一体化方向）课程设计指导书
一、机电一体化系统课程设计的目的
机电一体化系统是机械设计制造及其自动化专业学生必修的一门专业课。
该课程具有较强的实践性和综合性。
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，把所学的电工学、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械设计理论有机地结合起来，了解各项技术的相互接口关系。
本课程设计是机电一体化系统课程重要的实践环节，其基本目的是:
1、通过课程设计，使学生初步掌握系统设计的原理和综合集成技巧，进行机电一体化系统的总体方案的设计和分析。
2、根据系统动力学观点，对系统中的机电元部件的主要参数的匹配，进行协调设计计算，以便适应微机控制系统和控制软件的要求。
3、通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料，培养设计的思路和基本技能。
4、通过课程设计，强化训练学生学科融合的思维能力和设计能力，引起对新概念、新技术浓厚的兴趣。
二、机电一体化系统课程设计的内容：
1、从机电一体化系统功能出发，制定总体设计方案；
2、根据结构参数和运动特性要求，选取合适电机和传动部分；
3、进行主要零部件的选择和设计计算，合理选取材料，确定零部件的尺寸参数；按国标要求，绘制机械装置装配图与主要零部件图；
4、选取控制系统，正确绘制出电器控制系统原理图。
5、正确编写课程设计说明书，清楚表达设计思想和计算过程及结论。
三、课程设计的步骤
课程设计大致按以下步骤进行：
1、设计准备
阅读设计任务书，明确设计要求，通过查阅资料了解设计对象。
2、总体方案设计
从机电一体化系统功能出发，制定总体设计方案。
机电一体化产品总体方案的设计包括功能分析、资料积累、综合研究和方案确定。
3、驱动电机的选择
分析各类电机的特点、性能和应用范围；确定选用电机的类型、容量和调速方式。
4、传动部分的设计
根据总体设计要求应使其具有所需要的各种运动，要求一定变速范围的运动。
5、主要零部件的选择和设计计算以及机械装置装配图和主要零部件图的绘制。
6、控制系统的设计
选取控制系统，正确绘制出电器控制系统原理图；
7、课程设计说明书的编写
8、总结和答辩
四、课程设计中应注意问题
1、课程设计是在教师指导下进行，为了更好地达到培养学生设计能力的要求，提倡独
立思考、严肃认真、精益求精的精神。
2、设计中应学习正确使用标准和规范。
3、要注意掌握设计进度，每一阶段的设计都要认真检查，避免出现重大错误，影响下
一阶段设计。
五、设计题目
1、数控铣床纵向进给伺服系统的设计与计算
2、数控铣床横向进给伺服系统的设计与计算
3、数控铣床Z轴伺服系统的设计与计算
4、数控铣床主运动伺服系统的设计与计算
2、数控车床自动转位刀架的设计
4、数控车床纵向进给伺服系统的设计与计算
5、数控车床横向进给伺服系统的设计与计算
6、数控车床主运动伺服系统的设计与计算
7、数控车床X-Y工作台机电一体化系统设计
8、数控磨床修整机构的设计
9、数控磨床Z轴伺服系统的设计与计算
注：鼓励学生自选课程设计题目。
六、要求
1、装配图1张；
2、零件图1～2张；
3、电气控制图1张；
4、设计说明书1份。
七、参考资料
1、机床零部件标准汇编.北京机床研究所.机械电子工业部.1990
2、成大先.机械设计手册单行本.机械传动.化学工业出版社.2004
3、赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计.机械工业出版社.1997
4、毕承恩.现代数控技术（上、下）.机械工业出版社.1991
5、机电一体化技术手册编委会编.机电一体化技术手册(上、下册).机械工业出版
社.1994
附：
题目一：
1：设计任务和内容
设计任务为立式加工中心工作台，工作台承担运动功能为纵向（X）轴和横向（Y）轴两个方向的移动及一个绕Z轴的转动。
涉及内容包括总体结构方案拟定、进给系统的设计计算，伺服系统和检测装置的选择计算、控制系统的设计及装配图的绘
制。
2：总体结构方案拟定
方案拟定为工作台是纵向、横向轴两个方向的移动直线工作台，上面叠加一个回转工作台。
3：主要参数设定
直线工作台面的尺寸（长×宽×高）：900mm×500mm×50mm;
回转工作台台面尺寸（直径×高）：Φ320 mm×220 mm；
纵向工作台行程750 mm，横向工作台行程500 mm；
切削力为纵、横、垂直方向分别为：1715N、4410N、2573N；
工作进给速度为1~1500mm/min,快速进给速度15m/min。
题目二：
设计一个X-Y数控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。
题目三：
设计一台六工位的卧式自动回转刀架。
要求绘制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编制刀架的控制软件。
推荐刀架所用电动机的额定功率为90w ，额定转速为1440r/min ，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min
设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于c6132经济型数控车床。
要求绘制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编制刀架的控制软件。
推荐刀架所用电动机的额定功率为90w ，额定转速为1440r/min ，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min
题目四：
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a e =15mm
4）最大背吃刀量a p =8mm
5）加工材料为碳素钢或有色金属
6）X 、Y 方向的脉冲当量/005.0mm y x ==δδ脉冲
7）X 、Y 方向的定位精度均为mm 01.0±
8）工作台面尺寸为230x230mm ，加工范围为250mmx250mm
9）工作台空载最快移动速度min /3000max max mm v v y x ==
工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v f y f x ==。