《机电综合创新设计》课程设计题库2015秋 (1)

《机电综合创新设计》课程设计题库说明：1.每位同学限选一题；2.选题结果表由各班班长统计后发回公共邮箱。

1. 数控回转工作台的设计1) 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2) 设计要求包括：回转角度0～360°正反旋转；最大回转半径100㎜；最大承载重量20㎏；工作台旋转输出精度2mrad,主要用于定位，转速低，具备自锁功能。

3) 机械部分的设计：装配工作图1张（ 1号 ）；4) 电器控制的设计：控制系统接口图1张；5) 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51单片机或PLC控制系统，转角由键盘输入实现开环控制。

2. 数控摆动工作台的设计1) 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2) 设计要求包括：回转角度0～90°正反方向旋转；最大承载重量20㎏；工作台旋转输出精度2mrad, 主要用于定位，转速低，具备自锁功能。

3) 机械部分的设计：装配工作图1张（ 1号 ）；4) 电器控制的设计：控制系统接口图1张；5) 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51单片机或PLC控制系统，转角由键盘输入实现开环控制。

3. 数控移动工作台设计1) 设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2) 设计要求包括：；最大承载重量20㎏；工作台旋转输出精度0.01mm, 具备自锁功能。

3) 机械部分的设计：装配工作图1张（ 1号 ）；4) 电器控制的设计：控制系统接口图1张；5) 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51单片机或PLC 控制系统，位移由键盘输入实现开环控制。

4.机械手运动控制系统设计1)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2)课题内容简介或设计要求：机械手运动控制系统的总体方案如下图所示，机械手运动范围0-200mm，机械手移动步距0.01mm,步进电机驱动，完成：（1）机械本体结构方案设计（绘制 A3 幅面机械结构草图一张） ;（3）控制器的控制程序设计（绘制 A3 幅面程序流程框图一张） ;（4）机械本体结构部分的设计包括：丝杠导程选择、丝杠支承结构选择、螺旋机构运动部件导向机构选择、步进电机的安装结构以及与丝杠的连接结构设计。

（5）控制器采用 MCS 一 51 单片机。

程序流程框图尽量详细，图框中用文字说明。

程序代码用 C 语言或汇编语言编写，每行都要添加文字注释。

（6）控制程序的功能是实现机械手的匀速循环动作：开始控制之前机械手的运动部件处于运动范围内的随机位置上，开始控制后，运动部件向任意方向移动。

当位置传感器检测到运动部件到达运动范围的极限位置时，运动部件停止1 秒，然后反向移动，在运动范围的中点停下，该位置作为机械手的初始位置。

机械手的运动部件到达初始位置后停 2 秒，以初始位置为中心，在±5mm 的位置之间移动，移动到±15 mm时停 1 秒。

5.自动门PLC控制装置1)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2)课题内容简介或设计要求：A.自动门控制装置的硬件组成：自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。

B.控制要求：（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

（4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

3)机械部分的设计：装配图；4)计算机控制的设计：画出实物模型与控制系统的硬件连接图，按图接线，编制控制程序，并画出逻辑图。

6.自动门单片机控制装置1)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2)课题内容简介或设计要求：A.自动门控制装置的硬件组成：自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。

B.控制要求：（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

（2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

（4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

3)机械部分的设计：装配图；4)计算机控制的设计：画出实物模型与控制系统的硬件连接图，按图接线，编制控制程序，并画出逻辑图。

7.键盘按键寿命测试台设计1)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2)需要测试键盘的有效使用次数，设计一个设备:模拟人的按键，可以测试其按键次数并显示,当按下键而电气上没有接通,则认为键盘失效,停止按键盘,发出报警声音通知测试结束。

3)完成机构设计4)完成电器控制硬件图和流程图及相应程序8.全自动洗衣机控制系统设计1.设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2.课题内容简介或设计要求：1）控制装置的硬件组成：2）控制要求：（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水（2）2秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5）开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍（6）清洗完成，报警3秒并自动停机（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入点：输出点：启动、低水位检测、启动洗衣机、停止、手动排水、进水阀、高水位、手动脱水、正转及脱水、中水位、反转、低水位、排水、排空检测、报警、高水位检测、中水位检测3.机械部分的设计：装配图；4.计算机控制的设计：画出全自动洗衣机运行框图及控制程序的编制，并画出硬件接线图。

9.饮料罐装生产流水线的控制设计1.设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2.课题内容简介或设计要求：1）控制装置的硬件组成：2）控制要求：（1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作（2）当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止并不再显示报警（3）一旦系统启动，记录罐装瓶数，设最多不超过9999瓶（4）可以手动对计数值清零（复位）3.机械部分的设计：装配图；4.计算机控制的设计：饮料罐装生产流水线控制程序设计并画出硬件接线图10.十字路口交通信号灯控制系统设计1．设计内容包括：总体设计，计算机控制系统设计（若采用PLC,则需要画出端子接线图、控制梯形图），编写设计说明书；2.控制要求包括：1）系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。

2）控制对象有八个：东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。

3）根据控制规律画出时序图4)硬件连接图和相应程序11.车辆出入库管理1.设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2.课题内容简介或设计要求：编制一个控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。

2）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库内车辆的实际数量。

3当满时放下横杆禁止车辆再进入,但不能影响车辆出库。

4)横杆可以手动控制3.机械部分的设计：4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。

画出I/O端口接线图，并按图接线。

编制控制程序，并画出梯形逻辑图。

12.X Y运动工作台控制系统设计1.设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；2.负载重量150N,定位精度0.01m,加工范围50mm*50mm,最快移动速度1m/min3.课题内容简介或设计要求：完成XY坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完成电机启停的电气控制系统设计。

包括键盘操作、单片机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。

4.机械部分的设计：装配图5.控制系统的设计：单片机控制系统电路原理图的设计；利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动；实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警；工作台运动控制装置采用步进电机驱动。

13.机械手及控制系统设计1)利用滚珠丝杆、滑杆气缸、步进电机、驱动模块电磁阀等器件设计一个机械手模型装置,如下图所示,动作包含:垂直轴转动、上下Z方向、横向X方向运动、机械手转动和夹紧。

垂直轴转动和机械手转动转动由直流电机控制，上下Z方向、横向X方向运动由步进电机控制,夹紧由气动完成。

2)设计内容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书；14.数控两轴旋转工作台设计工作1)课题内容简介或设计要求：完成如图所示两轴步进电机驱动运动工作台及控制系统的设计；要求工作台旋转输出精度2mrad，工作台重20Kg,具备锁住功能，步进电转速<300rpm，有手动控制旋转角度功能和角度显示功能2)包括步进电机及驱动器的选择、减速器的设计、单片机控制、输入电路、控制电路、等主要组成部分。