机电一体化系统课程设计指导书
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指导书
机电一体化课程设计指导书一、前言《机电一体化系统设计》课程设计属于高等教育自学考试“机电一体化工程”本科专业中的课程设计，课程设计采取单独制定大纲。
设计题目可以不同，基本上可归纳为以下几个方面：1、PLC在机电一体化系统中的应用；2、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。
3、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。
4、精密执行机构设计。
主要考虑数控机床工作台传动装置的设计问题；弄清楚机构或机械执行的主要功能（如传递运动、动力、位置控制、微调、精密定位或高速运转等），进行力（力矩）、负载功率、惯性（转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。
提出装配图和零件加工图。
提出对电机驱动和计算机控制要求。
5、采用传感器进行反馈控制或作为测量敏感器件，构成传感检测系统。
课程设计时，并不一定要对上面的内容面面俱到，但要对学生进行全面训练，则尽可能多涉及一些。
二、课程设计参考书课程设计指导书临时没有自编教材，但供参考的书图书馆不少，以下列出：1．姜培刚编机电一体化系统设计机械工业出版社(2004年9月版)2．黄筱调等编机电一体化技术基础及应用机械工业出版社(第一版)3. 赵松年、张奇鹏主编《机电一体化系统设计》北京：机械工业出版社4.张建民《机电一体化原理与应用》北京：国防工业出版社5.魏俊民《机电一体化系统设计》北京：中国防织出版社6.周祖德《机电一体化控制技术与系统》华中理工大学出版社7.胡泓，姚伯威主编《机电一体化原理及应用》北京：国防工业出版社8.梁景凯主编《机电一体化技术与系统》北京：机械工业出版社9．华东纺织工学院主编机床设计图册上海科学技术出版社另外可根据学校图书馆的实际收藏来选择参考书。
三、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。
机电一体化系统设计课程设计指导书 第五章 机电一体化控制系统及其模块电路设计
集成稳压器的功能是将非稳定的直流电压变换成稳 定的直流电压。集成稳压器按工作方式可分为串联型 稳压器、并联型稳压器和开关型稳压器三种。其中开 关型稳压器的效率最高，可达70%以上，但其输出电 压的纹波较大；并联型稳压器输出电流小，但是电压 的稳定度高，主要用来作电压基准；串联型稳压器的 效率虽较低，但其输出电流范围较宽，主要用于低电 压、小电流的场合，比如，给控制系统的主机电路供 电等。
第五章：机电一体化控制系统及其模块电
路设计
尽管机电一体化控制系统的形式多种多样，应用 于不同被控对象的控制装置在原理和结构上也有差异， 但是从系统的组成来分析，其内部总是包含一些基本 的模块电路，从这些电路学习入手，是掌握机电一体 化控制系统设计方法的有效途径。本章内容主要包括： 机电一体化控制系统的选用原则，微控制器的选择， 系统电源的设计方法，光电隔离措施，开关量信号的 输入检测，开关量信号的输出控制，常用存储器与 I/O接口芯片的选用，A/D与D/A转换器的选用，键盘 与显示电路的设计等。
微型计算机简称μC或MC，它是以微处理器为核心，加上 ROM、RAM、I/O接口电路、系统总线以及其他支持逻辑电 路所组成的计算机。如果以上各部分均集成在一个芯片，那 么这个芯称MCS，一般将配有系统软件、外围设 备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统。
第一节 机电一体化控制系统的选择
设计机电一体化控制系统，通常有三种方案：一是选 用可编程序控制器（PLC），二是选用标准的工业控制计 算机，三是设计专用的微机控制系统。 一、可编程序控制器
机电一体化技术综合课程设计指导书
机电一体化技术综合课程设计指导书河南科技大学机械电子工程教研室2010年2月机电一体化技术综合课程设计指导书一、课程设计的目的：机电一体化技术综合课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课程学习后，进行综合性实践性的教学环节。
目的是在老师的指导下，使学生通过课程设计，对所学课程理论知识进行一次系统的回顾、综合和提高，并运用所学理论知识，通过分析和调研，设计一个机电控制方面的课题，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，具体有以下几点：1.通过查阅有关手册、标准及参考资料，培养学生检索查阅资料、使用资料的方法和能力。
2.通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课、专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际需求正确设计总体方案，分析具体问题、进行工程设计的能力。
二、课程设计的内容：选择内容、份量比较适当的课程设计的题目，要求学生在规定的时间内完成：1.根据设计设计要求，确定系统总体方案；学生根据设计任务书的具体要求，通过查阅资料和分析论证，确定较为合理的系统总体方案，其主要内容包括：（1）对任务书中的指标进行分析计算；（2）提出几种方案，进行论证、优化，合理规划软硬件资源，使整个系统达到最优化；（3）确定系统总体方案，画出系统电气原理图。
2.设备和器件选型（1）根据确定的总体方案，计算各部件的电气参数，并留有一定余量；（2）通过查阅手册和网络资源，选取性价比高的器件；（3）画出系统的硬件电路图和接线图。
3.构建硬件系统（1）根据硬件接线图，正确连接系统；（2）认真检查系统接线，尤其是电源部分，防止短路或极性接反而损坏设备；（3）设备通电，进行硬件调试。
系统通电无异常时，通过手动方式，并借助于仪器进行硬件的单一功能调试。
4.程序设计（1）根据系统功能要求，设计系统的软件流程，画出总体流程图，并划分为几个相对独立的功能模块；（2）画出各功能模块的流程图，编写各功能模块程序；（3）通过仿真方式模拟调试程序。
机电一体化课程设计
目录机电一体化系统设计课程设计任务书1.总体方案1.1 丝杆螺母副的选用1.2 减速装置的选用1.3 伺服电动机的选用1.4 检测装置的选用2．工作台切削力的计算3.直线滚动导轨副的计算与选型3.1滑块承受工作载荷Fmax的计算与型号选择3.2距离额定寿命L的计算4．滚珠丝杆螺母副的计算与选型4.1最大工作载荷Fm的计算的计算4.2最大动载荷FQ4.3初选丝杆型号4.4丝杆传动效率η的计算4.5丝杆刚度的验算4.6丝杆压杆稳定性的校核5.步进电机减速箱的选用6.步进电机的计算与选型6.1步进电机转轴上加载的总转动惯量Jeq6.2步进电机转动轴上总的等效负载转矩Teq6.3步进电机最大静转矩的选择6.4步进电机性能校核7.反馈检测装置的选用8.步进电机驱动器的选用9.设计总结参考文献[1]张建民.《机电一体化系统设计》第三版.高等教育出版社[2]尹志强.《系统设计课程设计指导书》.机械工业出版社普通车床（如C616,C618,C620,CA6140，C630）是金属切削加工常用的一类机床。
总体设计方案（1）卧式车床数控化改造后应具有单坐标定位，两坐标直线插补、圆弧插补以及螺纹插补的功能。
因此，数控系统应设计成连续控制型。
（2）卧式车床经数控化改造后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下，应简化结构，降低成本。
（3）根据普通车床的最大加工尺寸、加工精度、控制速度、以及经济性要求一般采用8位微机——MCS-51。
（4）根据系统的功能要求，需要扩展程序存储器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A 转换电路、串行接口电路等。
还要选择步进电动机的驱动电源以及主轴电动机的交流变频器等。
（5）设计自动回转刀架及其控制电路。
（6）纵向和横向是两套独立的传动链，他们由步进电机、齿轮副、丝杆螺母组成，其传动比应满足机床所要求的分辨。
（7）采用滚珠丝杆螺母副，并有预紧机构（8）采用贴塑导轨，以减少导轨摩擦2、设计参数最大加工直径：床面上：630mm；床鞍上：350mm；最大加工长度：1400mm；快进速度：纵向：2.0横向：1.0最大切削进给速度：纵向：0.5m/min，横向：0.25 m/min；溜板板和刀架的重力：纵向：1200N横向：800N主电动机功率：10KW；代码ISO脉冲分配方式：逐点比较法，定位精度： 0.015启动加速时间：35ms；输入方式：增值式、绝对式控制坐标数：2刀具补偿是0-99mm进给传动链间隙补偿是： 纵向：横向：进给伺服系统机械部分设计与计算（1） 进给系统机械结构改装设计1、进给系统机械设计需要改动主要部件有挂轮架、溜板箱、溜板、刀架等。
《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。
机电一体化系统课程设计设计说明书模版
Part Seven
课程设计过程 中，对机电一 体化系统的理 解和掌握得到
了提升
提高了解决问 题的能力和团
队协作能力
学会了如何将 理论知识应用
于实际项目
对未来在机电 一体化领域的 发展有了更清 晰的认识和规
划
课程设计成果的优缺点分析
课程设计过程中存在的问题 和困难
改进方向：如何提高课程设 计的质量和效果
设计内容：包括机械、电子、控制、 软件等多个方面
设计时间：根据课程安排，一般在几 周内完成
设计工具：可以使用CAD、 SolidWorks等软件进行设计
设计限制：需要考虑成本、安全性、 环保等因素
设计成果：需要提交设计报告、图纸、 实物模型等
Part Three
机电一体化系 统由机械、电 子、控制、软 件等多个子系
展望未来：对课程设计的发 展趋势和前景的预测
机电一体化技术的发展趋势 课程设计的改进方向 学生能力的培养与提升 课程设计的实际应用与推广
汇报人：
能要求
机电一体化系统的组成和功能
机电一体化系统的控制策略和 算法
机电一体化系统的稳定性和可 靠性
机电一体化系统的安全性和环 保性
机电一体化系统设计：包括机械、电子、控制、软件等多个方面的设计 硬件设计：包括传感器、执行器、控制器等硬件设备的选择和设计 软件设计：包括控制算法、人机界面、通信协议等软件的设计和实现 系统集成：将硬件和软件集成为一个完整的机电一体化系统，并进行调试和优化
电源设计：选 择合适的电源 类型，如交流 电源、直流电
源等
安全保护装置 设计：设计安 全保护装置， 如过载保护、
短路保护等
选型原则：根 据系统需求选 择合适的电源 与安全保护装
机电一体化系统综合课程设计说明书
课程设计内容： 包括机械设计、 电气控制、计算 机编程等方面
课程设计成果： 完成了一个具体 的机电一体化系 统设计
课程设计收获： 提高了实践能力， 加深了对机电一 体化系统的理解
机电一体化系统发展趋势与展望
网络化：机电一体化系统将 更加网络化，实现远程监控、 远程诊断等功能。
绿色化：机电一体化系统将 更加绿色化，实现节能减排、
软件设计：根据系统需求，设计出满足功能要求 的软件程序
设计原则：可靠性、实时性、可移植性、可维护 性等
设计方法：模块化设计、分层设计、面向对象设 计等
设计工具：C语言、C++、Java等编程语言，以 及相应的开发工具和调试工具
设计流程：需求分析、系统设计、详细设计、编 码实现、测方案设计
系统功能需求分析
机电一体化系统功能需求分析 系统功能需求分析的目的和意义 系统功能需求分析的方法和步骤 系统功能需求分析的结果和结论
系统总体结构方案
系统组成：硬件、软件、 网络、接口等
硬件结构：处理器、存储 器、输入输出设备等
软件结构：操作系统、应 用软件、数据库等
保护装置： 负责保护 系统在异 常情况下 的安全， 如过载保 护、短路 保护等
传感器和执行器选型与设计
传感器类 型：温度、 湿度、压 力、流量 等
传感器选 型原则： 精度、稳 定性、可 靠性、成 本等
执行器类 型：电动、 气动、液 压等
执行器选 型原则： 响应速度、 精度、稳 定性、成 本等
传感器和 执行器的 安装位置 和连接方 式
机械结构设计原则：满足功能要求、易于制造、便于维护 机械结构设计方法：采用模块化设计、标准化设计、优化设计等方法 机械结构设计内容：包括传动系统、执行机构、控制系统等 机械结构设计注意事项：考虑人机工程学、安全性、可靠性等因素
机电一体化系统设计课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书本课程设计指导书详细介绍了机电一体化系统的设计过程，通过本课程的学习，能够掌握机械设计、电气控制、程序编写等方面的技能，从而实现对机电一体化系统的全方位掌握。
第一部分：课程设计的背景和意义。
机电一体化系统是现代制造业中的重要技术，它将机械设计和电气控制有机地结合起来，通过计算机程序控制，从而实现自动化生产。
机电一体化系统能够提高生产效率，降低人工成本和生产成本，减少生产过程中的事故发生率等。
因此，掌握机电一体化系统设计技术对于现代制造业来说具有重要的意义。
第二部分：课程设计的教学目标。
本课程设计的教学目标主要包括以下方面：熟悉机电一体化系统的基本原理和设计流程、掌握机械设计和电气控制的技能、学会利用电气软件和编程语言进行系统的设计和控制、培养学生的计算机编程能力以及团队协作和创新能力等。
第三部分：课程设计的教学内容及要求。
本课程设计的教学内容主要包括以下几个方面：机电一体化系统的概述与原理、机械传动系统的设计、电气控制系统的设计、编程语言的基础知识、控制系统的软件设计、系统测试与调试等。
同时，对于学生，需要满足以下要求：1.能够独立完成机电一体化系统的设计与调试；2.掌握机械设计和电气控制的基础知识；3.了解编程语言和控制系统的软件设计；4.具备独立思考和解决问题的能力；5.能够合理地分工合作，完成项目中自己的任务。
第四部分：课程设计的考评方法。
本课程设计考核主要由课程设计报告和现场演示两个环节组成。
课程设计报告应包括系统设计流程、系统组成部分的详细设计、系统测试与调试等内容。
现场演示应展示课程设计的系统实现效果，并结合实验环节进行现场演示和讲解。
学生将按照报告的质量和现场演示的表现情况分数。
第五部分：总结。
机电一体化系统设计是一个综合性强，涉及面广的学习课程，需要学生熟练掌握机械设计、电气控制、编程语言等方面的知识，才能达到理论与实践相结合的目的。
因此，在课程设计中，需要教师根据学生的实际情况，采取不同的授课方式，增强学生的学习兴趣和参与度，从而提高学生的学习效果。
机电一体化课程设计指导书
机械工程及自动化专业专业课程设计指导书学时/学分：3周/ 3适用对象：机械工程及自动化专业课程类型：学科专业必修课先修课程：电工电子技术、微机原理与接口技术、测试技术、液压传动、机电传动控制、PLC控制技术、机电一体化系统设计一、教学目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统(产品)的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
2、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。
3、培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。
4、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
二、教学内容及基本要求：1、设计内容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其主要内容包括：1）机械传动结构设计；2）电气测控系统；设计内容必须包括一个模拟量控制。
课程设计题目：机电传动单向数控平台设计（1）电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；（2）机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；（3）电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；（4）功能控制要求：速度控制、位置控制；（5）主要设计参数：单向工作行程——1800、1500、1200 mm；移动负载质量——100、50 kg；负载移动阻力——100、50 N；移动速度控制——3、6 m/min；2、课程设计的基本要求：（1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案进行分析和评价，进行方案选优。
（2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图或主要部件图（A2一张）。
机电一体化系统设计课程设
机电一体化系统课程设计
设计说明书
前言
本说明书是我对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好实践，课程设计是我对所学知识理论检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。
资料个人收集整理，勿做商业用途本说明书融合了机械设计、机电一体化、机械制图等学科知识。
对X-Y轴数控工作台进给系统分析，包括机械传动部分、电气控制部分以及程序的设计。
让我们做到理论联系实际，培养我们分析问题、解决问题的的能力。
资料个人收集整理，
勿做商业用途
原理框图。
机电一体化系统课程设计指导书
附一：题目一：——自动分拣工件机械手的设计要求：1。
机械手将传送带A上的大号物品传送到传送带B上，其他小号的物品让其流走.机械手的结构和各部分动作过程的示意如图1所示。
机械手所有的动作均由液压驱动，上升，下降，左移，右移均由(双线圈)三位四通电磁阀控制，夹紧，放松用一个(单线圈)二位四通电磁阀控制，通电夹紧，断电放松。
所有电磁线圈驱动电源：直流，电压24V，电流1A,位置检测用：行程开关，光电开关，压力继电器。
2．系统操作可实现单循环，自动循环功能。
3．设计PLC(PLC(单片机))的控制系统和输入/输出信号调理电路及功率驱动电路原理图。
4．设计控制系统程序流程图并用汇编语言编写其中的某一段程序。
5．设计操作台面板布置示意图。
6．编写设计说明书和使用说明书。
7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。
题目二：——自动搬运工件机械手的设计要求：1．工件在左工作台上加工完第一道工序后机械手将其搬到右工作台上进行第二道工序加工.请设计机械手将左工作台上的工件搬到右工作台上的控制系统。
机械手的结构和各部分动作过程如示意图1所示。
机械手所有的动作均由液压驱动，上升，下降，左移，右移均由(双线圈)三位四通电磁阀控制，夹紧，放松用一个(单线圈)二位四通电磁阀控制，通电夹紧，断电放松。
所有电磁线圈驱动电源：直流，电压24V，电流1A,位置检测用：行程开关，光电开关，压力继电器。
2．系统操作可实现单循环，自动循环功能。
3．设计PLC(PLC(单片机))的控制系统和输入/输出信号调理电路及功率驱动电路原理图。
4．设计控制系统程序流程图并用汇编语言编写其中的某一段程序。
5．设计操作台面板布置示意图。
6．编写设计说明书和使用说明书。
7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。
进程安排:(共周)题目三：——自动往返定位加料上料小车的设计要求: 1. 小车结构及工作示意图如图1所示:小车左右行驶及车门开关操作均由三相交流异步电动机驱动，功率为3KW.电动机的主控制电器为接触器，其接触器的电磁线圈驱动电压：交流220V，电流0.5A加料呼叫由按钮发出,加料定位由行程开关检测。
《机电一体化系统设计》课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制
《机电一体化系统设计》课课程设计指导书双坐标十字滑台设计及控制前言本课程设计指导书是根据长春工业大学机电工程学院2003年最新修订的专业课程教学大纲并结合本专业实际教学情况而编写的，根据《机电一体化系统设计》这门专业课，配套的本课程设计的基本要求、主要内容及相关技术资料。
本课程设计指导书包括课程设计内容、设计要求和有关设计步骤，尽可能使学生对于本课程设计有一个清晰的思路。
由于篇幅的限制，为避免重复，对于本课程相关教材中已有详细叙述的基本理论知识，本指导书仅做概要提示，具体内容请参考相关教材。
另外，本指导书后附有关设计资料，供同学参考。
希望同学们在课程设计之前，一定要通读本指导书，做好预习，避免设计中的盲目。
同时在课程设计过程中，提倡大家在独立思考的前提下，互相探讨，积极钻研，勇于提出创新的见解和方案。
对书中不足之处，敬请提出宝贵意见。
-------------------------------------------------------------------------- 学院教学院长（签字）：年月日系主任（签字）：年月日执笔人（签字）：年月日目录前言 (1)第一章绪论 (3)§1-1 课程设计的目的和要求 (3)§1-2 课程设计的实施规则 (3)§1-3 课程设计过程及方式 (5)§1-4 时间安排及考核方法 (7)第二章课程设计内容 (10)§2-1 设计方案的确定 (10)§2-2 本次设计的主要内容 (11)§2-3设计步骤 (11)§2-3-1总体设计方案的选择及确定 (12)§2-3-2硬件设计 (12)§2-3-3软件设计 (13)附录 (22)第一章绪论§1--1课程设计的目的和要求1、课程设计的目的课程设计是重要的教学环节之一，是学生将课堂教学知识用于实践的有效途径。
《机电一体化系统课程设计》
课程设计X-Y数控工作台机电系统设计教学单位: 机电工程学院专业: 机械设计制造及其自动化班级: 13机电b学号:姓名:指导教师: 何伟完成时间: 2017年1月10日电子科技大学中山学院机电工程学院课程（产品）设计任务书目录1. 总体方案设计 (1)1.1. 设计目的 (1)1.2. 设计任务 (1)1.3. 总体方案的确定 (2)2. 机械传动部件的计算与选型 (3)2.1. 导轨上移动部件的重量估算 (3)3. 总结 (12)4. 附录 (14)4.1. 机械装配图 (14)(注意：目录内容宋体小四)1. 总体方案设计1.1. 设计目的机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。
要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：1.学习机电一体化系统总体设计方案拟定、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、设计计算方法与选用原则。
如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。
3.通过对尽给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。
4.通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则，CPU 选择、存储器扩展、I/O 接口扩展、A/D 与D/A 配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。
5.培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。
6.锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
1.2. 设计任务设计任务和参数。
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=15mm ；2）立铣刀齿数Z=3；3）最大铣削宽度mm a e 15=；4）最大背吃刀量mm a p 8=；5）加工材料为碳素钢或者有色金属；6）X 、Y 方向的脉冲当量mm y x 005.0==δδ/脉冲；7）X 、Y 方向的定位精度均为mm 01.0±；8）工作台面尺寸为220mm*240mm ，加工范围为240mm*260mm ；9）工作台空载最快移动速度min /3000mm v v y x ==；10）工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v f y f x ==；1.3. 总体方案的确定系统整体方案的确定。
机电一体化系统课程设计指导书
机电一体化系统设计》课程设计指导书（2012-2013-1学期）（起止时间：第19 周~第20 周）一、课程设计总体思路机电一体化系统课程设计，将机电专业理论课程的相关内容有机结合起来，使学生受到完整的设计过程训练，使学生对机械本体和电子、电气控制的软硬件的设计过程有全面的了解，使学生掌握机电工程设计的基本方法，提高其分析问题和解决实际工程问题的能力，培养学生的工程观念，将整个课程内容有机而系统地结合起来。
工业机器人是一种典型的机电一体化产品，机器人技术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
本课程设计将以移动工业机器人为研究对象，开展机器人结构设计、制作和控制，初步掌握机械系统、环境识别系统和运动控制系统的设计方法，训练如何查资料及图表、数据处理、自动控制以及创新能力，使学生具备独立设计机电一体化产品的能力，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养机电一体化专业学生的专业技术能力和综合素质。
二、课程设计培养目标课程设计不仅使学生掌握机电一体化相关的基本理论和技术技能，还要使学生“做中学”以熟练运用系统的有机集成技术进行工程设计，同时加强团队协作能力的培养，促进交流与合作，拓展视野，勇于创新，提高思考与决策水平，形成解决实际问题的能力和终身学习的能力。
1、发挥主体，培养学生自主学习能力机电一体化技术，操作性强，更新速度非常快，内部也变化多端，光靠老师、光靠课堂上的一点时间并不能讲全其中的变化，在课程设计教学实践环节中，尤其要注意自主性学习、学生学习方法的指导，爱护和保护学生的好奇心和求知欲，帮助学生自主学习，独立思考。
让学生边看书、边查阅相关资料、边自己动手实践，积极主动地去获取知识、获取信息，逐步掌握千变万化的机电技术，适应信息社会飞速发展的需要。
2、加强整合，培养学生的系统设计能力机电一体化技术与很多学科有着千丝万缕的联系，在课程设计中，要注重学科之间的有机融合，通过合理的构建课程设计教学团队，请具有丰富的机械设计、机电控制、电路设计实际经验的教师参与课程设计的具体指导。
机电一体化课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书邓春岩编著UESTC 机电工程学院第一章绪论1.1 机电一体化课程设计的目的机电一体和课程设计是一个重要的实践教学环节。
学生需综合运用所学的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行机电结合的设计训练，主要目的是：1）学习机电一体化系统总体设计方案的分析、拟定和比较的方法。
2）对机械系统进行设计，掌握典型传动机构和导向机构等工作原理、设计计算方法和选用方法。
3）掌握控制用电机的工作原理，能够对控制用电机、驱动器进行计算与选用。
4）对控制系统进行设计，掌握典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。
5）根据系统的要求，掌握常用传感器的工作原理和选用方法。
6）培养学生独立分析问题、解决问题的能力，学习并初步建立“系统设计”的思想。
7）训练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。
1.2 课程设计的内容与要求课程设计的内容应是典型的机电一体化系统或产品，如数控机床、工业机器人、三坐标测量仪、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。
设计的内容需包扩：机械系统的设计；执行元件的计算与选择；计算机控制系统的选择、电路的设计和软件的设计；传感检测的选择与电路的设计等，根据专业性质的差异，可以适当调整相应部分设计工作量。
本次设计任务是CNC二维工作台的设计，主要包括：机械系统的设计与计算、控制电机的计算与选择、驱动器的选择与接线图的设计。
1.3 课程设计的原始数据试设计一个用于在水平面内（XOY平面）进行切割的CNC二维工作平台。
切割刀位于Y方向工作台上面，其受力点（X、Y方向的轴向载荷）到Y方向丝杠轴心线的距离为100mm。
其它参数见下表：表1.1 大题目及其参数项目名称大题编号一二三四五六备注行程 mm 500³500500³400500³300400³400400³300300³300X*Y方向的行程X丝杠转速n1200 150 120 80 50 50 单位： r/minY丝杠转速n2200 150 120 80 50 50 单位： r/min理论定位精度δ30 25 20 15 10 5 单位：μm表1.2 小题目（方案）及其参数方案项目名称方案编号ⅠⅡⅢⅣV VIX方向轴向载荷(N)F15000 4500 4000 3500 2000 1200Y方向轴向载荷(N)F24000 3500 3000 2500 1500 1000X方向工作台滑板及组件重量(N) 1000 900 800 700 600 400Y方向工作台滑板及组件重量(N) 600 500 400 400 300 200表1.3 控制实现的轨迹方案项目名称方案编号１２３４二维平台编程控制的轨迹ＮＳＣＬ注：CNC二维工作平台设计题目共五个大题目，每个大题目下面又有三个小题目（即方案）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《机电一体化系统设计》课程设计指导书
（2012-2013-1学期）（起止时间：第19 周~第20周）
一、课程设计总体思路
机电一体化系统课程设计，将机电专业理论课程的相关内容有机结合起来，使学生受到完整的设计过程训练，使学生对机械本体和电子、电气控制的软硬件的设计过程有全面的了解，使学生掌握机电工程设计的基本方法，提高其分析问题和解决实际工程问题的能力，培养学生的工程观念，将整个课程内容有机而系统地结合起来。
工业机器人是一种典型的机电一体化产品，机器人技术是综合了计算机、控制、机构学、传感技术等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
本课程设计将以移动工业机器人为研究对象，开展机器人结构设计、制作和控制，初步掌握机械系统、环境识别系统和运动控制系统的设计方法，训练如何查资料及图表、数据处理、自动控制以及创新能力，使学生具备独立设计机电一体化产品的能力，提高综合应用已有知识解决问题的能力，更好地培养机电一体化专业学生的专业技术能力和综合素质。
二、课程设计培养目标
课程设计不仅使学生掌握机电一体化相关的基本理论和技术技能，还要使学生“做中学”以熟练运用系统的有机集成技术进行工程设计，同时加强团队协作能力的培养，促进交流与合作，拓展视野，勇于创新，提高思考与决策水平，形成解决实际问题的能力和终身学习的能力。
1、发挥主体，培养学生自主学习能力
机电一体化技术，操作性强，更新速度非常快，内部也变化多端，光靠老师、光靠课堂上的一点时间并不能讲全其中的变化，在课程设计教学实践环节中，尤其要注意自主性学习、学生学习方法的指导，爱护和保护学生的好奇心和求知欲，帮助学生自主学习，独立思考。
让学生边看书、边查阅相关资料、边自己动手实践，积极主动地去获取知识、获取信息，逐步掌握千变万化的机电技术，适应信息社会飞速发展的需要。
2、加强整合，培养学生的系统设计能力
机电一体化技术与很多学科有着千丝万缕的联系，在课程设计中，要注重学科之间的有机融合，通过合理的构建课程设计教学团队，请具有丰富的机械设计、机电控制、电路设计实际经验的教师参与课程设计的具体指导。
指导合作学生完成机电项目的系统设计，熟练掌握项目所涉及的相关内容，而且在实际操作中通过不断的探究获得新的知识，进而培养学生的系统设计能力。
3、开放交流，培养学生的团队协作能力
在整个课程设计过程中，尝试以学生为主体，教师起引导作用。
根据学生自愿组成若干小组，每组完成一个项目，组内成员各自有不同的分工，由小组长负责牵头。
由学生自发组织相关资源自行去学习、收集素材。
遇到问题，由小组成员商讨解决，解决不了的提请老师帮忙。
通过这样的形式，不但培养了自己获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，而且也培养了自己与他人合作的能力。
4、注重应用和实践，培养学生的创新能力
机电一体化技术其特有的实践性决定了课程设计过程不宜单靠设计图纸来完成，让学生边动脑边动手，把原先设计与思考的东西展示出来，通过不断的对比和修改，把原先思考与设计环节预料不合理、不充分、不完善的地方纠正过来，对自己的设计作不断的修改和完善，从而达到创新的目的。
总之，课程设计教学作为教学的一个重要组成部分，要努力让学生得到多方面能力的发展，为孩子们全面素质的发展打下良好的基础，实现人的可持续发展，为学生一生的发展奠基。
三、课程设计主要任务及技术参数
1.主要任务
具体要求：在课程研究项目智能移动小车的基础上，自主设计一个灌篮的机械臂，并装配或安装到原有的小车上，完成灌篮机器人的设计、制作，进行机器人运动控制规划，控制机器人完成一系列复杂的动作，如手爪张合、车体回转、智能循迹和避障、协同作业等任务。
工件的形状为球形，直径38-40mm，重量<500g。
灌篮车主要完成：沿规定轨迹自动行驶——实现智能避障——工件夹取——车体或机械臂旋转——手爪张开——将工件放到指定位置这一系列动作，最后灌篮。
2.车体技术参数
负载能力2kg
外形尺寸参照抓持物体
重量2kg
3.手爪技术参数
负载能力（含执行器）1kg
定位精度1cm
外形尺寸能够完成送料、灌篮并与车体和谐
重量5kg 以内
手爪张合30-150 度
机械臂最大展开半径0.4-0.5m
四、课程设计主要内容
（1）资料分析；
查阅相关文献资料，对资料进行分析总结。
（2）机器人总体设计；
确定机器人的具体任务要求，根据任务初步拟定机器人的技术参数、运动形式、驱动方案、传动方案、控制方案等。
（3）机器人机械结构设计；
将机器人分解为车身结构、机械臂、手爪和传动结构等若干部分，分别对各个结构的关键部件进行详细设计并校核，绘制机器人总装图和关键零部件图。
（4）运动控制方案设计；
基于单片机完成机器人控制系统硬件和软件的设计。
（5）编制课程设计说明书
五、课程设计进度要求（共10 天）
1 资料查阅、设计准备0.5 天
2 资料分析、总结0.5 天
3 总体方案设计1 天
4 机械结构设计1 天
5 绘制总装图和关键零件图2 天
6 运动控制系统的设计1 天
7 绘制电路图1 天
8 绘制硬件接线图1天
9 编制课程设计说明书1 天
10 答辩考核、演示1 天
六、课程设计说明书与图纸要求
1.说明书
课程设计应独立完成，说明书叙述简明扼要，文理通顺、字迹端正，内容完整。
注意设计说明书必须包括方案论证、所用方案成本分析，必要的设计计算，市场前景分析与预测，设备的使用说明书，程序清单等。
2.图纸：包括机械图纸一套，电路原理图一套。
七、研究小组的主要分工
每4 个同学一组，相互协作完成所规定的研究内容，内容可以包括但并不限于这些内容。
每个小组要在标明每个人在总体工作中的贡献和工作比例或者每个人负责的内容。
研究内容的多少会影响到每组的最终成绩，鼓励学生自己选取感兴趣的研究内容进行创新设计和深
入研究。
八、考核方式
指导教师根据学生出勤情况、智能车的设计制作及测试、研究报告等方面情况综合评定每个学生的项目成绩。
注：不参加课程设计的学生课程设计为零分。
九、课程说明书：具体格式见任务书
项目报告主要包括以下主要内容：
1. 封面：
2. 摘要：简明、确切地记述报告的重要内容，150 字左右。
3. 前言：前言简要说明项目研究报告的目的和范围，介绍相关领域所做的工作和研究的概况，研究报告的意图、预期的结果。
4. 研究报告正文：包括介绍相关开展的研究内容的基本原理、所采用的研究方法及相关工具；详细说明项目的方案设计；给出研究结果并讨论等。
主要提纲如下：
（1）方案论证（包括各功能单元方案的详细论证）
（2）硬件设计（包括硬件系统框图、各单元电路设计与硬件电路原理图）
（3）软件设计（包括程序框图与源代码两部分）
（4）具体测试情况（包括项目测试与要求、测试结果）
5. 结论：研究报告的总结简要总结你的主要工作、主要结果、心得感受主要发现以及下一步应当开展的主要工作等。
6. 主要参考文献
注意：
（1）设计说明书总字数要求3000 字以上，字迹工整，图文规范。
（2）各组报告所选取内容要独立完成，若严重雷同，将会严重影响
成绩；同时各个小组成员也要有明确的分工和合作。
（3）要在项目汇报前一天提交研究报告电子版、成本分析包该单和
纸质设计说明书文档。
十、答辩与成绩评定
1.由指导教师根据学生出勤、平时表现、图纸完成质量及其调
试情况给学生打分，指导教师评分（30分）。
2. 本组学生自评分（20分）
3. 由本组学生相互打分，最后由组长签字后上交给指导教师，每组学生平均分不
本页为著作的封面，下载以后可以删除本页！
超过16分，最高分与最低分的分差不小于5分。
重点考察学生在整个项目完
成过程中的贡献大小。
【最新资料Word版可自由编辑！！】。