机电一体化课程说明书
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。
机电一体化系统设计说明书
机电⼀体化系统设计说明书课程设计说明书课程设计名称：机电⼀体化系统设计专业班级：机械电⼦⼯程XXX 学⽣姓名： X X X 学号： 09143413 指导⽼师： XXX机电⼀体化系统设计摘要：本次系统设计是完成典型机电⼀体化装置，该装置有车体和电路两个模块，车体有三个轮⼦，车体宽度可调，⽤齿轮齿条传动⽅式来实现左右轮距的调节范围为200mm到250mm。
该⼩车能够以光控⽅式启动，从起点出发，并沿“L”形路线运⾏，最终停靠在指定的终点位置。
将⼩车整体车形设计成“凸”形，⽤直流继电器输出稳定电压来控制⼩车驱动电机转动，⽤时控复位开关来控制由555定时器够成的单稳态电路，输出⼀个1S低电平脉冲波来实现⼩车转弯。
转弯后⽤另⼀个时控复位开关，响应时间继电器（E模式），来实现⼩车车轮距从200mm变到250mm，从⽽完成设计任务。
关键词：齿轮齿条、车轮轴、光控、555定时器、直流继电器、时间继电器Abstract:The system design is complete typical electromechanical device, this device has a body and two module circuit, the hull has three wheels, car body width can be adjusted, with gear rack drive ways around the adjustment range between 200 mm to 250 mm. The car to start, from control way start, and the "L" type line operation, at the end of the final designated location. Will the car whole car shape design into "convex" form, with ordinary relay stable output voltage to control the car drive motor rotation and use control switch to control by 555 reset timers enough of a single state circuit, output a 1 S low level pulse wave to realize the turning of the car. After turning with another possession in reset switch, response time relay (E mode), to realize the car wheels from 200 mm changed from 250 to mm, thus completing design task.Keyword:Super-modulus gear, electric, car wheel, 555 timer, Dc relay, time relay⼀、课程设计的⽬的要求和简介设计⽬的：通过典型机电⼀体化装置的设计，进⼀步加深对机械电⼦专业知识和理论知识学习的认识和理解，使⾃⼰的设计⽔平和对所学知识的应⽤能⼒以及分析问题、解决问题的能⼒得到全⾯提⾼。
机电一体化课程设计说明书
机电一体化课程设计说明书目录一、设计的目的 (1)二、设计任务 (1)三、总体方案的确定 (1)四、机械传动部件的计算与选型 (3)五、控制系统设计 (14)六、总结 (17)7 七、附录 (1)一、设计的目的课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的:1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其想怪知识，学习总体的方案拟定、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、设计计算及选用的方式3培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想4锻炼提高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二、设计任务题目:X—Y数控工作台机电系统设计任务: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)立铣刀最大直径d=20mm;2)立铣刀齿数Z=4;3)最大铣削宽度; a,15mme4)最大背吃刀量; a,12mmp5)加工材料为碳素钢;6)X、Y方向的脉冲当量/脉冲; ,,,,0.005mmxy,0.01mm7)X、Y方向的定位精度均为;8)工作台尺寸230mmX230mm,加工范围为250mmX250;9)工作台空载最快移动速度; v,v,2000mm/minxy10)工作台进给最快移动速度; v,v,300mm/minxmaxfymaxf11)移动部件总重量为800N;12)每齿进给量 f,0.1mmz13)铣刀转速n=300r/min三、总体方案的确定1 机械传动部件的选择1.1导轨副的选用要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床的，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。
1.2丝杆螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杆螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和的定位精度，滑动滑动丝,0.01mm 杆副无能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到。
《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。
机电一体化说明书
目录目录 0一、总体方案设计 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 总体方案确定 (1)（1）系统的运动方式与伺服系统 (1)（2）计算机系统 (1)（3）X轴进给系统的传动方式 (1)（4）X轴进给传动系统示意图 (2)2.1工作台外形尺寸及重量估算 (2)2.2滚动导轨的参数确定 (2)⑴导轨型式： (3)⑵导轨长度： (3)⑶直线滚动轴承的选型 (3)⑷滚动导轨刚度及预紧方法 (3)2.3滚珠丝杠的设计计算 (3)⑴、最大动负载Q的计算 (4)⑵滚珠丝杠螺母副几何参数计算 (4)⑶传动效率计算 (5)⑷刚度验算 (5)⑸稳定性验算 (6)2.4步进电机的选用 (6)⑴步进电机的步距角 (6)⑵步进电机启动力矩的计算 (6)⑶步进电机的最高工作频率 (7)2.5确定传动比 (8)2.6步进电机惯性负载的计算 (8)三、附录 ................................. 错误！未定义书签。
参考文献 (10)一、总体方案设计1.1 设计任务设计一个数控X-Y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1.5m/min。
1.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。
定位方式采用增量坐标控制。
为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y 工作台。
（2）计算机系统本设计采用了与MCS-51系列兼容的AT89S51单片机控制系统。
机电一体化课程设计说明书
机电一体化课程设计班级：08级专二姓名：陈欣学号：1指导教师：杜辉日期：2010年12月24日机电一体化毕业课程设计题一、目的与要求机电专业课程设计是在学完了《机电一体化系统设计》课程之后进行的一个设计性和实践性教学环节。
通过本课程设计，使学生受到一次较为全面地综合运用所学课程知识进行机械系统及电气系统软、硬件设计的基本训练。
通过训练能够达到以下目的：1.能够正确运用数控技术、微机控制技术、机电一体化系统设计等课程的基本理论和有关知识，学会进行机电一体化系统设计时的方案分析、比较、拟订；掌握进行机电设备设计的设计步骤；掌握机电系统设计的设计方法。
2.通过对数控设备的机械部分设计，掌握数控设备工作原理、学会机械系统设计步骤、学会典型零件的设计计算方法或选型计算方法、提高结构分析能力和设计能力。
3.通过对数控设备控制系统硬件和软件的设计，掌握系统工作原理、熟悉数控系统硬件设计的基本方法、掌握元器件的选用原则、提高应用计算机进行电气原理图设计的能力、提高编制控制软件的能力。
4．通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力。
5.提高学生查阅手册、使用图表、应用标准以及编写技术文件资料的能力。
二、课程设计内容课程设计的内容一般是一个简单的数控装置或是对现有旧机床进行数控化改造的机械和电气系统的设计及其控制软件的设计。
1.数控装置总体方案的确定：（1）数控装置设计参数的确定或机床改造部分及现存设备总体情况的描述。
（2）总体方案的分析、比较、论证及最终确定。
2．机械系统设计：（1）机械脉冲当量确定。
（2）机械部分的总体尺寸及重量的估算。
（3）切削力计算。
（4）传动元件及导向元件的设计、计算和选用。
（5）步进电机选型计算。
（6）机械系统结构设计及部件装配图绘制。
3．微机数控系统设计：（1）微机数控系统总体控制方案设计（2）主芯片选型分析（3）存储器扩展电路设计（4）I/O接口电路及外接电路的设计（5）伺服控制电路设计（6）系统控制软件设计4. 课程设计说明书编制：（1）说明书是课程设计的总结性技术文件，应叙述整个设计的内容。
机电一体化课程设计说明书
机电一体化课程设计说明书机电一体化是现代制造业的重要组成部分，其涉及到机械工程、电气工程、计算机技术、控制工程等多个学科领域。
为了培养适应现代制造业需求的高素质人才，不少高校开设了机电一体化课程，而机电一体化课程设计则是学生在课程学习中的一项重要内容。
一、目的与意义机电一体化课程设计的目的是为了让学生在理论学习的基础上，通过实践掌握机电一体化原理、设计方法和实践技能，并培养解决实际问题的能力。
课程设计能够促进学生综合运用所学知识，掌握设计和制造的技能，提高科学研究和工程实践的水平。
二、设计内容机电一体化课程设计的内容主要包括以下几个方面：1.课程设计的选题选题的过程需要从市场需求、生产实际等方面进行全面考虑，将理论与实际相结合，确保课程设计的实用性和先进性。
学生可以从课程学习的重点内容或自己感兴趣的领域中选择选题。
2.课程设计方案的制定制定课程设计方案是课程设计的关键，应包括课程设计的目的、任务、具体步骤和实验条件等内容，同时还需要对项目分工和时间进度进行规划和安排。
3.实行课程设计方案课程设计的实施需要学生掌握一定的技能，包括制图、计算、加工及调试等技能。
学生应严格按照课程设计方案，展开实验与制作。
4.试验结果的分析和评价课程设计完成后，需要对试验结果进行全面评价。
学生要认真分析实验中的问题，总结出有关经验，发现不足之处并对试验结果加以评价。
三、设计要求与注意事项课程设计是提高学生综合素质、实践能力和创新能力的重要途径，需要具备以下要求：1.选题合理。
选题应符合实际需求，并能使学生深入了解机电一体化学科领域的主要问题和发展趋势。
2.方案制定合理。
制定方案时应注意前后任务之间的时间差，确定完成任务的能力和实践经验，保证制定的方案语言通俗易懂，可行性高。
3.实验准确和系统。
实验应尽量准确地进行，注意实验的规范、安全、环保、效率等问题，在进行实验的同时要注意记录数据，方便后期数据分析等。
四、总结机电一体化课程设计是机电一体化课程学习中的一个重要环节，对学生的综合素质和实践能力的提高具有重要意义。
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课前预习，课上听讲、记笔记，课后复习、浏览教学网站。
五、实践教学（含课程实验、课程论文、读书报告、文物考察、野外实习、写生等）
无
六、成绩考核
平时成绩
占总成绩10%。其中，作业质量和上课出席参与占10%。
期末成绩
占总成绩90%，闭卷（时间为120分钟，满分为100分）。
题目类型有名词解释、简答题、判断题、计算题(携带计算器)、填空题等。
第15周
§5.2.2电磁干扰的形式和途径
§5.2.3常用的干扰抑制技术
第16周
第六章机电一体化系统设计
§6.1概述
§6.2机电一体化的产品规划
§6.3机电一体化系统的概念设计
周一9、10节补课
§6.4机电一体化系统的详细设计
§6.5机电一体化系统的评价与决策
周三9、10节补课
教学方法
与手段
通过教材进行基本内容讲解，理论联系实际，并辅以多媒体辅助教学手段。
四、教学信息
教学目标
本课程旨在通过机电一体化系统设计的教与学，使学生掌握机电一体化技术基本知识和技能，掌握测系统分析和设计的基本方法，为进一步学习、研究和处理机械工程技术问题打下基础。
教学进度
（以周为单位）
课堂讲授
实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等
教学内容摘要
（章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等）
三、教学资源
指定教材
《机电一体化技术》(第二版).孙卫青、李建勇主编,科学出版社,2010年.
参考文献
《机电一体化系统设计》，赵松年编著，机械工业出版社，2011年.
《机电一体化系统设计》，张建民编著，高等教育出版社，2009年.
《机电一体化系统设计》，姜培刚编著，机械工业出版社，2011年.
教学网站
4．修读本课程的同学均应准时到课，若无法准时前来，应有请假条。
运动会放假
周二9、10节补课
第9周
§2.4.3电气伺服驱动系统
第10周
§2.4.4液压/气压伺服系统
作业：P127
2-1、2-2、2-3、2-6、2-9、2-10、2-11
第三章机电一体化的计算机控制技术
§3.1概述
§3.2计算机在控制系统的应用
§3.3工业PC总线控制计算机
第11周
§3.4可编程逻辑控制器PLC概述
内容及时间、地点
第2周
第一章绪论
§1.1机电一体化系统的基本组成和分类
§1.2机电一体化的理论基础与关键技术
§1.3机电一体化的发展
作业：P25 1-1、1-2
第二章机电一体化单元技术
§2.1概述
§2.2精密机械技术
§2.2.1机械系统概述
第3周
§2.2.2机械传动机构
第4周
§2.2.3机械导向机构
高等数学、电工学
英文
Mechatronics System Design
课程性质
专业核心课
学时/学分
48 /3
授课范围
2011级1、2班
授课时间
和地点
周一7、8节5C-203；周三3、4节5C-102（双）
人数
限制
120
课程简介
机电一体化系统是微电子技术向传统机械工程渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机科学、信息技术等学科为一体的新兴交叉学科。该课程系统介绍机电一体化系统的设计过程。主要涵盖机电一体化系统的建模和仿真，传感器的基本理论和操作原理，软硬件要求、控制和设计，以及计算机接口和实时数据采集与控制的理论的实践应用等。
第12周
§3.5可编程逻辑控制器PLC的编程语言
§3.6可编程逻辑控制器PLC的梯形图描述
作业：3-1、3-2、3-3、3-5、3-12
第13周
第四章机电一体化系统的建模与仿真
§4.1概述
第14周
§4.2机电一体化系统的建模
补充作业3题
第五章电磁兼容技术
§5.1机电一体化系统的电磁兼容技术
§5.2.1电磁兼容技术的有关定义
§2.2.4机械执行机构
第5周
§2.3传感与检测技术
§2.3.1传感器及其组成
第6周
§2.3.2传感器的分类及其特性
§2.3.3机电一体化中常用的传感器
清明节放假
周三9、10节补课
第7周
§2.3.4传感器的选择和使用
第8周
§2.4伺服驱动技术
§2.4.1伺服系统概述
§2.4.2伺服驱动系统中的执行元件
考试说明
缺席1/3学时者，取消考试资格，重修；总成绩不及格者，补考；补考不及格者，重修；补考或重修时，期末考试占100%。
备注
1．开学一周内，班长或课代表将其姓名、联络电话、手机以e-mail传送给任课老师。
2．若以e-mail与老师联络时，请于主题处注明您的班级、姓名及事由等。
3．本课程答疑时间、地点为：每周二14:00-15:50、5C406。
《机电一体化系统设计》课程说明书
一、主讲教师信息
姓名
孙群
性别
男
学历
博士
职称
副教授
研究向
机械电子工程
工作单位
汽车与交通工程学院
讲授课程
测试技术、计算机控制系统、面向对象程序设计
联系电话
0635-8239272
电子信箱
sunqun＠
二、课程信息
课程名称
中文
机电一体化系统设计
先修课程