机电一体化考试题.docx
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机电一体化考试题
机电一体化考试题
郑州大学现代远程教育《机电一体化技术》
课程作业要求
说明：
本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功。
一．作业要求
请任选一题，认真、独立完成。
二．作业内容
题目一送料小车运行控制系统设计
1.设计目的：
通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；
2.设计内容及要求：
下图为送料小车运行过程图。
当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。
小车运行过程图
设计要求：
能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：
（1）手动；
（2）自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；（3）自动连续，即小车起动后自动往复运行；（4）单步运行，即每步动作都要起动；（5）往复运行2次即小车往复运行2次后，回到后端停下，等待起动。
3.设计成果：
1）相关硬件电路图
2）相关程序
题目二机械手控制系统设计
1.设计目的：
通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；
2.设计内容及要求：
要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统
3.设计成果：
1）相关硬件电路图
2）相关程序
题目三数控加工中心刀具库的自动控制系统设计
1.设计目的：
通过对数控加工中心刀具库自动控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力；
2.设计内容及要求：
因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高，刀盘只能单向转动，效率较低并且指示灯设计不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。
针对原有功能的的不足提出自己的改进方法。
对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的刀时，系统能根据调取刀号的大小自动选择最佳刀盘转动方向，以提高取刀效率。
改进后的基本特征：
1）当机械手位置 = 程序调取刀号位，换刀成功指示灯闪烁3秒。
2）当机械手位置 > 程序调取刀号位，刀具盘逆转,调刀指示灯亮,到位后, 换刀成功指示灯闪烁3秒。
3）当机械手位置 < 程序调取刀号位，刀具盘顺转, 调刀指示灯亮,到位后,换刀成功指示灯闪烁3秒。
机械手位置与调取刀号位之间的偏差是选择正反转的根据。
3.设计成果：
1）相关硬件电路图
2）相关程序
题目四C6132普通车床的数控改造设计
1.设计目的：
通过C6132普通车床的数控改造，使学生们掌握普通机床改造的方法，具有灵活运用相关知识的能力；
2.设计内容及要求：
C6132型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。
本设计任务是对C6132普通车床进行数控改造。
利用微型计算机对纵、横向进给系统进行开环控制．纵向脉冲当量为0.01mm／脉冲．横向脉冲当量为0.005mm／脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。
3.设计成果：
1）电动机的选取
2）相关硬件电路图
题目五双坐标十字滑台设计及控制
1.设计目的：
加深理解和掌握机电一体化、计算机接口技术、计算机控制技术、数控技术等课程的基本知识，提高学生综合运用所学知识能力
2.设计内容及要求：
工作台行程：
工作台长度100mm；宽度100mm；
脉冲当量：
0.005～0.008mm/P
其它参数如下表所列
3.设计成果：
1）相关计算
2）相关硬件电路图
3）相关程序
题目六四工位组合机床PLC控制系统设计
1、设计目的：
学生通过四工位组合机床课程设计,对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高,并运用所学理论,,受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力。
2、设计内容及要求：
四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。
除了四个加工工位外，还有夹具、上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四部分。
工艺要求为由上料机械手自动上料，机床的四个加工动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件，通过下料机械手自动取走加工完的零件。
要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式。
3、设计成果：
1）相关机械系统元件选择
2）相关硬件电路图
题目七X-Y工作台机电一体化系统设计
1、设计目的：
通过X-Y工作台系统设计，使学生们掌握相关机电一体化系统机械系统设计、传感检测系统、执行系统、控制系统的设计方法，具有灵活运用相关知识的能力；
2、 设计内容及要求：
设计一套简易的微机控制X-Y工作台，固定在Z4012型12mm台式钻床的工作台上。
能批量加工最大面积为150×100mm2的印刷电路板上许多孔，最大孔径可达6mm。
3、设计成果：
1）相关设计计算
2）相关硬件电路图
题目八x向进给传动系统的滚珠丝杠
1.设计目的：
传动系统是机电一体化机械系统很重要的一部份内容，滚珠丝杠是高精传动的常用器件之一，通过学生对滚珠丝杠的设计，提高学生机械计算、查表和设计能力。
2.设计设计内容及要求：
根据给定条件，计算出所需滚珠丝杠的精度、载荷、所需直径等参数，结合相关手册，完成x向进给传动系统的滚珠丝杠，并完成相关校核。
工作台相关参数
工作台重量
（kg）
220
交流伺服电机额定转速
（min-1）
2000
夹具和工件重量
（kg）
350
减速比
1
最大工作行程
（mm）
600
支承面摩擦系数μ
0.003
最高速度
（m/min）
20
失动量
（mm）
0.01
加速时间
（s）
0.15
全行程定位精度
（mm）
±0.008
减速时间
（s）
0.15
重复定位精度
（mm）
±0.005
寿命
（h）
20000
丝杠螺母副等摩擦力（N）
15
设电机惯量矩
（kg
m2）
3.设计成果：
1）相关设计计算
2）滚珠丝杠设计图1份
题目九x向直线导轨设计
1.设计目的：
支撑导向是机电一体化机械系统关键性部件之一，直线导轨是高精加工设备常用导向支撑器件之一，通过学生对直线导轨的设计，提高学生机械计算、查表和设计能力。
2.设计设计内容及要求：
根据给定条件，计算出所需直线导轨的精度、载荷等参数，结合相关手册，完成x向支撑导向系统的直线导轨，并完成相关校核。
导轨工作条件参数
工件质量
（kg）
200
匀速行程
（mm）
575
夹具和工作台质量
（kg）
220
减速行程
（mm）
12.5
进给速度
（m/s）
0.17
导轨行程
（mm）
600
加速时间
（s）
0.15
X向切削力
（N）
800
匀速时间
（s）
3.38
Y向切削力
（N）
800
减速时间
（s）
0.15
Z向切削力
（N）
200
加减速度
、
（m/s2）
10
重力加速度
（m/s2）
9.8
加行程
（mm）
12.5
3.设计成果：
1）相关设计计算过程
2）直线导轨设计图1份
题目十电子钟设计及控制
1.设计目的：
掌握MCS－51定时/计数器、中断系统初始化的编程方法，以及中断服务子程序、总体程序设计及其调试方法。
2.设计内容及要求：
利用RAM/IO扩展8155联接键盘、显示器，利用定时器T0的模式1定时中断，控制电子钟走时，同时显示时、分、秒。
3.设计成果：
1）相关硬件电路图
2）相关程序
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