机电装备设计(10)
机电系统设计范文
机电系统设计范文机电系统设计是指在机电设备中使用机械、电气、电子、自动控制等多种技术手段，对机电设备进行全面的设计和优化。
机电系统设计是整个机电系统工程设计的核心环节，对于提高机电设备的性能、节能减排、提高生产效率等都起到至关重要的作用。
下面将从机电系统设计的流程、设计要点和应用实例等方面进行详细阐述。
机电系统设计的流程一般包括需求分析、方案设计、系统集成和优化、系统验证和调试等步骤。
首先，在需求分析阶段，设计师需要了解用户的需求和预期目标，明确设计的功能和性能要求。
然后，通过方案设计，设计师将根据需求分析的结果，确定机电系统的整体设计方案，并进行详细设计。
在系统集成和优化阶段，将对系统中的各个组件进行选型、配置和布局，确保各个组件之间的协调和同步，以实现系统的正常运行。
最后，在系统验证和调试阶段，设计师需要对整个机电系统进行验证测试，识别和解决可能存在的问题，最终完成整个机电系统的设计和交付。
在机电系统设计过程中，需要注意一些关键要点。
首先是选材和选型，根据实际应用和设计要求，选择合适的材料和组件，确保其性能和可靠性。
其次是布局和结构设计，在机电系统设计中，合理的布局和结构设计能够提高系统的性能和可维护性。
同时，还需要考虑设备的节能性能，选择合适的节能技术和手段，减少能源的消耗。
另外，还要注重系统的安全设计，采取适当的安全措施和防护设施，保障操作的安全性和可靠性。
机电系统设计在实际应用中有着广泛的应用领域。
例如，在工业生产中，机电系统设计可以应用于生产线上的自动化设备、机械手臂和输送设备等，提高生产效率和质量。
在建筑工程中，机电系统设计可以应用于楼宇自动化系统、空调系统和给排水系统等，提供舒适的工作和生活环境。
此外，机电系统设计还可以应用于交通运输领域，如地铁、高铁和航空器等，提供快速、安全和可靠的交通运输服务。
总之，机电系统设计是一项综合性的工作，要求设计师具备丰富的专业知识和设计经验。
通过科学的设计流程和关键要点，可以实现机电系统的高效运行和优化，提高机电设备的性能和可靠性。
机电装备设计
3 动力参数
动力参数包括电动机的功率、液压缸的牵引力、液 压马达或步进电机的额定转矩等。
机床各传动件的结构参数是根据动力参数设计计 算的。
如果动力参数定得过大，将使机床过于笨重，浪费 材料和电力：如果定得过小，又将影响机床的性能。
计算方法在现阶段只能做为参考，原因为： 通用机床使用情况复杂，切削用量的变化较大； 对某些加工过程中切削力和进给力的规律还没有很
(6) 操作方便和安全 。
6.3.2 类型
按照安装刀具的数目
①单刀架 ②多刀架
按结构形式
①方刀架 ②转塔刀架
③回轮式刀架
①手动转位刀架 按驱动刀架转位的动力分
②自动(电动和液动)转位刀架
数控车床常用的自动换刀装置方式
加工中心的刀库和换刀装置方式
加工中心刀库的类型及特点
（1）盘形刀库 应用较广，结构简单紧凑，因刀具 单环排列、定向利用率低，大容量刀库的外径将较 大，转动惯量大，选刀运动时间长。这种形式的刀 库容量较小， 一般不超过32把刀具。 （2）链式刀库 容量较大 ，当采用多环链式刀库时， 刀库外形较紧凑，占用空间较小，适用于大容量的 刀库。 （3）格子箱刀库 容量较大，结构紧凑，空间利用 率高，但布局不灵活，通常将刀库安放于工作台上。 （4）直线式刀库 结构简单，刀库容量较小，应用 于数控车床、数控钻床或个别加工中心。
1） 液压（或气动）驱动的活塞齿条齿轮转位机构 液压驱动特点：
● 调速范围大，缓冲制动容易，转位速度可调； ● 运动平稳，结构尺寸较小，制造容易，因而应用较 为广泛； ● 转位角度的大小可由活塞杆上的限位挡块来调整； 气动驱动特点：
● 结构简单、速度可调，但运动不平稳，有冲击； ● 结构尺寸大，驱动力小。
机电系统设计-20220409180257
机电系统设计20220409180257机电系统设计是当今工程领域的一个重要分支，它将机械工程与电子工程相结合，通过精确的控制系统实现机械装置的高效、稳定运行。
本文档将围绕机电系统设计的基本概念、设计流程、关键技术和应用实例展开，旨在为读者提供全面、深入的指导。
一、基本概念机电系统设计涉及到机械、电子、控制等多个学科领域，其核心是利用电子技术对机械装置进行精确控制。
一个典型的机电系统通常包括机械结构、传感器、执行器、控制器和电源等组成部分。
其中，机械结构是系统的主体，负责执行具体的物理任务；传感器用于检测系统的状态和性能；执行器根据控制器的指令对机械结构进行操作；控制器则是整个系统的核心，负责接收传感器信号、处理数据并控制指令；电源则为系统提供所需的能量。
二、设计流程1. 需求分析：明确系统的功能、性能、成本等要求，确定设计目标和约束条件。
2. 方案设计：根据需求分析的结果，提出多种设计方案，并进行比较和选择。
3. 详细设计：对选定的方案进行详细设计，包括机械结构设计、电路设计、控制算法设计等。
4. 模型建立：建立系统的数学模型，以便进行仿真分析和性能评估。
5. 仿真分析：利用仿真软件对系统进行仿真分析，验证设计的合理性和可行性。
6. 系统集成：将各个模块集成在一起，进行调试和测试。
7. 性能优化：根据测试结果对系统进行性能优化，提高系统的稳定性和可靠性。
8. 文档编写：编写设计文档、用户手册等，为系统的使用和维护提供指导。
三、关键技术机电系统设计涉及到许多关键技术，包括：1. 机械设计：根据系统的功能要求，设计合理的机械结构，确保其强度、刚度和精度。
2. 传感器技术：选择合适的传感器，提高系统的检测精度和可靠性。
3. 执行器技术：根据系统的控制要求，选择合适的执行器，确保其响应速度和精度。
4. 控制算法设计：设计合理的控制算法，实现系统的稳定、快速、准确的控制。
5. 仿真技术：利用仿真软件对系统进行仿真分析，提高设计的效率和质量。
机电装备设计
美国“别动队”无人 机
法国“红隼”无人机
特种机器人
微型无人机
迎宾机器人
导盲机器人
跳舞机器人
医疗机器人
足球机器人
AIBO机器狗
特种机器人
指挥机器人
消防机器人
室外保安机器人
德国排爆机器人
防暴机器人
管内机器人
大型喷浆机器人
特种机器人
隧道凿岩机器人
注塑成型机
液压机
冲床
瓶奶灌装流水线
• 20世纪70年代以来，微型计算机和微电子 技术应
械系
统、液压、气动系统、检测部件、微电子自动控 制系统
和驱动装置以及信息处理技术按系统工程和整体 优化的
方法组成满足特定功能要求的有机整体。
特点：
◆ 机电装备的结构明显区别于传统的机械装备；
◆ 传感器和微电子控制系统成为现代机电装备重
1.1.3 机电装备组 成由四个部分组成。
1 机械系统
是机电装备中的传动机构和工作执行机构。
4 自动控制与信息处理系统 通过该部分传递信息流，进行决策，保证全 系统
的协调工作。 包括：高精度定位控制，速度控制，力控制， 自
适应控制及自诊断、仿真、校正、补偿、再现 检索
等。
研究的问题有： □ 自适应控制研究； □ 柔性自动化仿真技术的研究； □ 自诊断监控技术及容错技术的研究； □ 智能控制系统研究；
• 详细设计：通常用工程图学、机械零件、 机械
原理、理论力学、材料力学、电子、电工 等的基
础知识，完成产品的设计、计算，画出零 件图、
部件装配图和总装图，亦称常规设计。
通常是以古典力学为基础、大量采用经 验数
据或半经验性的设计方法。按常规、传统
《机械制造装备设计》课程教学大纲(本科)
机械制造装备设计(Design of Machine Manufacturing Equipment)课程编号：03410132学分：2学时：32 （其中：讲课学时：30实验学时：2上机学时：0）先修课程：工程图学、工程力学、公差与技术测量、机械设计、机械制造技术基础等适用专业：机械制造及其自动化专业教材：《机械制造装备设计》，关慧贞、冯辛安主编，机械工业出版社，2009 年11月第3版一、课程性质与课程目标（一）课程性质《机械制造装备设计》本课程是机械制造及其自动化专业的主干专业课程之一。
主要任务是使学生了解机械制造装备在国民经济中的作用及其技术现状和发展趋势；掌握机械制造装备的设计原理和方法；具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计能力；为学生能够设计出具有自主知识产权的机械产品打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:掌握机床的成形原理，根据加工对象的几何特征，分析机床的所需的运动，确定机床的传动方案。
课程目标2：能根据机械制造装备设计的三种不同类型的特点，针对特定的设计对象，选择相应的设计手段，制定出合理的产品设计总体方案。
能够根据加工对象的技术特征合理的选择加工机床。
课程目标3：能根据机床的精度、刚度，振动、热变形的相关理论，设计与分析机床的传动结构，分析与处理机床常见的机械缺陷与故障。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求3、毕业要求6和毕业要求11：1.毕业要求指标点3-3：能够设计满足特定需求的机械系统、部件和工艺流程，并能够体现创新意识。
该指标点占该要达成度的10%;2•毕业要求指标点6-2：能正确认识机械制造过程和装备对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。
该指标点占该要求达成度的30%；3.毕业要求指标点11-1：理解机械工程活动中涉及的重要经济与管理因素。
该指标点占该达成度的15%o二、课程内容及要求第1章绪论(一)教学内容(1)机械制造装备在国民经济中的地位、作用及其技术现状和发展趋势。
机电装备设计(DOC)
2.1 主传动系统设计定义：运用转速图的基本原理，拟定满足转速数列的经济、合理的传动系统方案，确定主要传动件的空间布置。
内容：★选择变速组及其传动副数；★确定各变速组中的传动比；★计算齿轮齿数和皮带轮直径；★设计主要传动件的空间布置、轴向定位及其结构尺寸。
组成：由动力源、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台)，开停、换向和制动机构等部分组成。
动力源给执行件提供动力，变速装置传递动力以及变换运动速度，执行件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。
2.1.2 分类和布局形式1、分类1）按动力源的类型，分为交流电动机驱动、直流电动机驱动和液压驱动。
○交流电动机驱动：单速交流电动机、调速交流电动机和交流伺服电动机驱动。
调速交流电动机驱动：多速交流电动机和变频调速交流电动机驱动。
2）按变速的连续性，分为有级变速传动和无级变速传动。
○有级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速，变速级数不超过20～30级。
有级变速方式:滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速。
优点:除摩擦片式离合器外，传递功率较大，变速范围广，传动比准确，工作可靠，应用于各种普通机床。
缺点:有速度损失，不能在运转中变速。
摩擦片离合器：可在运转过程中变换转速，操纵方式为机械的、电磁的或液压的，便于实现自动化。
但传动比不准确，发热量大。
无级变速传动：可在一定的变速范围内连续变速，以得到最有利的速度，能在运转中变速，便于实现变速自动化。
构成：由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和无级变速电动机实现。
特点：机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠，常用在中小型车床、铣床等的主传动中。
液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小，易于实现直线运动，常用于主运动为直线运动的机床，如磨床、拉床、刨床等机床的主传动中。
※无级变速电动机：直流电动机或交流变频调速电动机，可大大简化机械结构，便于实现自动变速、连续变速和负载下变速，广泛应用在数控机床上。
机电装备设计--机电装备创新设计方法 ppt课件
PPT课件
9
20世纪初的制造车间
拥挤、昏暗、嘈杂
由集中动力源驱
动的架空天轴
带传动
工人劳动强度大
变速用的 多级带轮
工作环境不安全
PPT课件
工人操作车床
10
“奔驰”汽车博物馆的车间模型
将动力分配 到不同设备
架空天轴
铣床
带传动
锯床
砂轮机
车床
PPT课件
直流发电机 --电动1机1 组
械工业出版社,1999.
PPT课件
2
课程的目的与任务
本课程是机械设计制造及其自动化专业与机械电子工程专 业的一门重要且实践性较强的专业课，是研究如何利用系 统设计原理和综合集成技巧，将机械系统、驱动装置、传 感检测部件、自控和信息处理系统等机电一体化要素组成 各种性能优良、可靠的机电装备。
内容以机为主，机电结合。学习相关的设计理
PPT课件
32
1.2 设计类型
机电装备设计可分为：创新设计、变型设计和组合
设计等类型。
创新设计：依据市场需求发展预测，在无样机可供
参考的条件下，根据对新产品预期的功能要求和性能指
标，发挥设计者的创造力，利用已有技术成果进行创新
构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机电装备
的一种实践活动。
包含两部分：
◆ 高性能直线电动机的研制。
PPT课件
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3 传感与检测部件
装置在机械的各敏感部位，实时采集温度、速度、
力、振动、声学与光学信号，及时反馈给控制系统，实
现对机械工作的实时控制以及对工作状态的监控。
研究的问题有：
★ 提高各种敏感材料和元件的灵敏度和可靠性；
机电装备设计ppt课件
2
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满足，C＞0.7(d1+d2)=0.7×2×161.78＝226.49(mm),同时， C＜2(d1+d2)=2×2×161.78＝647.12(mm)中心距合格。 所选同步带轮及带型为： 40-H-200-AF
宁波伏龙同步带
3.2 高速带传动
特点： 高速带传动又称高速平型带传动，指带速v＞30 m/s，高
同步带轮普通与同步带一同购买，可选用厂家提供的规 范带轮，也可单独定购。
3.1.5 设计计算
1、失效方式 同步带的传动主要失效方式：同步带疲劳断裂，带齿的
剪切和挤压破坏及带两侧边和带齿磨损等。
在正常的任务条件下，带传动设计准那么主要是在不打滑 的条件下限制其单位宽度拉力，以保证同步带的抗拉强度， 保证同步带具有一定的疲劳强度和运用寿命。
常用的资料有聚氯酯橡胶和氯丁橡胶。
2、型号、主要参数和标注方法
1〕型号
同步带型号如表所
示。
齿型 代号
型号
名称
MXL(minimal extra light) 最轻型
XXL（ extra extra light ） 超轻型
英制 梯型
齿
XL （ extra light ） L （ light ）
H （ heavy ）
(2) 玻璃纤维 与基体资料的粘结性好，柔韧性和 耐腐蚀性较好。多用于以氯丁橡胶为基体的同步 带中。
(3) 芳香族聚酸胺纤维 韧性远高于钢丝和玻璃纤 维，抗拉强度与钢丝一样，耐腐蚀和高温稳定性 好，价钱较高。
2〕基体
同步带的基体包括带齿和带背，在氯丁橡胶为 基体的同步带中增设用尼龙或锦纶丝织成布层， 以添加耐磨性。基体资料应具有良好的柔韧性、 耐磨性、耐热性、抗弯强度高、抗老化以及与 强力层的粘合性好。