专门化方向课程设计机电一体化方向指导书.docx

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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

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。

严禁抄悉,不求甚解。

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

本课程设计题目可以不同，基本上可归纳为以下几个方面：

1、数控铣床伺服进给系统设计

设计一套数控铣床伺服进给系统,伺服进给系统如表一①，坐标轴如表②，行程范围如表③。

序号

题目

伺服系统控制类型①

坐标轴②

行程范围③

步进驱动

直流驱动

交流驱动

X轴

Y轴

Z轴

500mm

1200mm

数控铣伺服进给机电一体化系统设计

★

2、数控车床伺服进给系统设计

设计一套车床伺服进给系统,伺服进给系统如表一①，坐标轴如表②，行程范围如表③。

3、数控铣（车）床主轴设计

4、数控车床自动回转刀架设计

5、数控机床液压控制系统设计

6、机器人机械系统设计

7、数控机床控制系统设计等

8、PLC在机电一体化系统中的应用；

9、采用微型计算机（包括单片机）进行数据采集、处理和控制，主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用。

10、选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。

主要考虑电机的选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计

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。

（说明书内容的要求：

）

1、课题的来源及现实意义

2、总体方案的确定

3、系统框图的分析

4、电气执行元件的选用说明

5、机械传动设计计算

6、机械和电气其它部分（如传感器反馈、测量等）的说明。

要求学生对所进行的设计能系统明确的表达，说明书一般不少于20页（8000字）。

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

机电一体化系统设计题目

一、CKA6150数控卧式车床

主要技术参数：

行程：

X轴：

280mm/320mm/350mm

Z轴：

685，935，1435，1935

进给速度：

X轴：

工进0.01—3000mm/min,快进4000mm/min

Z轴：

工进0.01—6000mm/min,快进8000mm/min

工进0.01—4000mm/min,快进6000mm/min（行程1930）

主轴转速：

45—2000r/min（普通型）：

25—2200r/min（变频型）

刀架：

4位6位

换刀时间2.4S2.0S

设计内容：

（16人）

1、X轴进给伺服系统机械结构设计

2、Z轴进给伺服系统机械结构设计（4）

3、主轴系统机械结构设计（普通型、变频型）

4、数控车床四工位自动转位刀架的设计（最大车削直径500mm）

5、数控车床六工位自动转位刀架的设计（最大车削直径400mm）

6、CKA6150数控卧式车床液压系统设计（画液压原理图、液压台尾图、手动台尾）

（机床液压系统的主要功能：

动力卡盘的夹紧、松开；尾架的顶紧、松开）

7、X轴进给伺服驱动控制系统设计

8、Z轴进给伺服驱动控制系统设计

9、主轴控制系统设计

10、CKA6150数控车床控制系统总体设计

二、XK160C数控铣床

主要技术参数：

系统西门子802Cbaseline

主轴0.37KW,4000RPM

X轴200mm/300mm，1500mm/min

Y轴150mm/200mm，1500mm/min

Z轴180mm/200mm，1500mm/min

设计内容：

（12人）

1、X轴进给伺服系统机械结构设计

2、Y进给伺服系统机械结构设计

3、Z轴进给伺服系统机械结构设计

4、主轴系统机械机构设计

5、X轴进给伺服驱动控制系统设计

6、Y轴进给伺服驱动控制系统设计

7、Z轴进给伺服驱动控制系统设计

8、主轴控制系统设计

9、XK160C数控铣床控制系统总体设计

三、

XH714立式加工中心

主要参数：

工作台面尺寸：

（400x800）宽度400mm，长度800mm

工作台面左右行程（X轴）630mm/700mm

工作台T型槽宽x槽数18mmX3

工作台T型槽距离125mm

工作台面前后行程（Y轴）400mm/450mm

主轴箱上下行程（Z轴）500mm/520mm

主轴转速60—8000r/min

快速移动速度X、Y轴：

20000mm/min;Z轴：

15000mm/min

进给速度：

X、Y、Z轴：

1---5000mm/min;

电机额定转矩6N.M,转速2000r/min

工作台容许负载：

600公斤

定位精度

重复定位精度

设计题目（12人）

1、X轴进给伺服系统机械结构设计

2、Y进给伺服系统机械结构设计

3、Z轴进给伺服系统机械结构设计

4、主轴传动系统及结构设计

5、X轴进给伺服驱动控制系统设计

6、Y轴进给伺服驱动控制系统设计

7、Z轴进给伺服驱动控制系统设计

8、主轴控制系统设计

9、加工中心控制系统总体设计

四、立式加工中心工作台（3人）

主要参数：

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）：

Φ320mm×220mm；

纵向工作台行程750mm，横向工作台行程500mm；

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。

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及装配图的绘制。

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。

五设计一个X-Y数控工作台及其控制系统。

（3人）

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：

（1）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。

（2）负载重量G=170N；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=400mm；工作台加工范围X=60mm，Y=55mm；工作台最大快移速度为1m/min。

（3）负载重量G=200N；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=350mm；工作台加工范围X=50mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。

六、自动回转刀架（2人）

1、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，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

2、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，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

七、淬火机床底座的设计（2人）

1、2.5米淬火机床底座的设计

设计环形连续淬火机床的底座，用于实现对回转支承的内外表面的连续淬火。

具体参数：

进给行程为1200mm，进给速度为2-1200mm/min，快速进给速度为3.6m/min。

2、6.5淬火机床底座的设计

设计环形连续淬火机床的进给机构，用于实现对回转支承的内外表面的连续淬火。

具体参数：

进给行程为1000mm，进给速度为1-1500mm/min，快速进给速度为15m/min。

八、淬火机床立柱的设计（2人）

1、2.5淬火机床立柱的设计

设计环形连续淬火机床的立柱进给机构，用于实现对回转支承的内外表面的连续淬火。

具体参数：

进给行程为1000mm，进给速度为2-1200mm/min，快速进给速度为3.6m/min。

2、6.5淬火机床立柱的设计

设计环形连续淬火机床的立柱机构，用于实现对回转支承的内外表面的连续淬火。

具体参数：

进给行程为800mm，进给速度为1-1500mm/min，快速进给速度为15m/min。

九、大型数控立式车床的进给系统设计。

（2人）

具体参数：

进给行程为2400mm，进给速度为1-1500mm/min，快速进给速度为15m/min。

具体参数：

进给行程为6000mm，进给速度为1-1500mm/min，快速进给速度为15m/min。

十、机电一体化实验台机械结构的设计（5人）

设计参数：

行程：

200×200mm

台面：

230×230mm

定位精度<20µm

重复定位精度<15µm

配原点、限位开关（霍尔开关）

进口滚珠丝杠：

瑞士施尼博格

直线导轨：

台湾上银

带可控制升降笔架

设计任务：

1、X轴进给伺服系统机械结构设计

2、Y进给伺服系统机械结构设计

3、工作转台的结构设计

4、主轴系统的设计

5、X轴控制系统设计

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