机电一体化系统设计报告
机电一体化系统设计
一．电气控制系统与电气控制系统图电器与电气的区别？电气就是以电能、电器设备和电气技术为研究内容，是一门技术，也指相应的系统。
电器泛指所有用电的器具。
一方面指用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设备和元件，另一方面也指具体的产品，如家用电器。
机电一体化生产机械的运动需要执行元件（电动机）的拖动，但执行元件（电动机）的启动、调速、正反转、制动等需要一定的电器装置进行电气控制。
电气控制系统：实际的生产机械系统用继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定的接线方式组织而成的系统。
电气控制系统的主要元件都安装在电控柜内。
电气控制系统图：指根据国家电气制图标准，用规定的电气符号、图线来表示系统中各电气设备、装置、元器件的连接关系的电气工程图。
电气控制系统图包括：1）电气原理图2）电器安装图3）电气接线图1 电气原理图：用图形符号（～）和文字符号（KM）表示电路各个电器元件连接关系和工作原理的图，而不考虑各电器元件实际安装的位置和实际连线情况。
便于阅读和设计较复杂的控制电路。
它是生产机械电气设备设计的基本和重要的技术资料。
电气原理图绘制原则1）电气原理图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。
电源电路用水平线画出，电源相序自上而下排列，中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。
2）主电路用粗线条垂直画在左边；控制电路用细线条垂直画在右边。
3）电器元件，采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。
耗电元件（如继电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接。
4）需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。
电路的连接点用“实心圆”表示。
5）将图分成若干图区，上方为该区电路的用途和作用，下方为图区号。
6）同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。
若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字符号来区别，如KM1、KM2等。
机电一体化系统设计实验报告模板
机电一体化系统设计实验报告模板
实验目的：
本实验旨在培养学生机电一体化系统设计的能力，通过设计实现对机电一体化系统实
现控制，提高学生的实践能力和创新能力。
实验原理：
机电一体化系统由机械部件、电子元件、电气部件、计算机等多种组成形式，在机械
加工、控制技术、电路设计等方面有较高的技术要求。
实验内容：
1、机电一体化系统的结构设计
2、机械部件的加工制作
3、电气控制系统的设计
4、步进电机的控制
5、控制算法和程序的设计编写
6、系统性能测试
实验过程：
1、机电系统结构设计
首先对机电一体化系统的结构进行设计，包括机械部件、电子元件和电气部件的布局，确定控制模块的位置和互联关系，保证系统结构合理性和可维护性。
2、机械部件的加工制作
根据系统结构设计，制作机械部件，包括底座、支架、导轨、工作台等，保证机械结
构的精度和可靠性。
3、电气控制系统的设计
根据系统结构设计，设计电气控制系统，包括供电电路、传感器电路、控制电路等，
保证控制系统的可靠性和精度。
4、步进电机的控制
对系统中的步进电机进行控制，设计电子线路和程序，保证步进电机的精度和稳定性。
5、控制算法和程序的设计编写
设计控制算法，编写控制程序，保证系统的可控性和稳定性。
6、系统性能测试
对设计的机电一体化系统进行测试，测试系统的性能和可靠性，反馈出可能存在的问题，进一步优化设计方案。
实验结果：
实验数据表明，所设计的机电一体化系统具有较高精度和稳定性，能够满足实际使用需求。
经过反复测试和改进，实验过程得到了较好的改进，为以后相关工作的开展带来了更好的基础。
机电一体化实验报告
机电一体化实验报告一体化系统设计实验报告学院专业班级学号姓名指导教师XX 年1月12日实验一机电一体化系统的组成实验目的：以XY简易数控工作台为例，说明机电一体化系统的基本组成和各模块的特点。
实验设备：1台式PC机一台1标准XY工作台一套1运动控制卡一块1游标卡尺一把实验内容：XY简易数控工作台是一典型的机电一体化系统，是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，XY数控工作台主要由运动控制卡、DC24V 开关电源、步进电机及其驱动器、XY向运动平台、光栅尺和霍尔限位开关组成，其之间的关系如图1、1所示。
工作原理大致为：运动控制卡接受PC机发出的位置和轨迹指令，进行规划处理（插补运算），转化成步进电机驱动器可以接受的指令格式（速度脉冲和方向信号）发给驱动器，由驱动器进行脉冲环行分配和功率放大从而驱动步进电机，步进电机经过联轴器、滚动丝杠推动工作台按指定的速度和位移运动。
实验步骤：（1）在XY数控工作台系统中分别找到上述各个模块，并指出各模块在机电一体化系统中实现哪一模块的功能。
①运动控制卡：运动控制卡是PCL、CPCL、PXL等总线形成的板卡，通俗地讲我们可以把它看成一个单片机，有自己的算法，可以通过VC、VB、labview. BCB等语言实现其功能，数控系统即通过运动控制卡来实现对机床运动轨迹的控制。
②DC24V开关电源：对供电要求质量比较高的控制设备提供纯净、稳定、没有杂波的直流电源。
③步进电机及其驱动器：步进电机用于驱动数控工作台的X、Y两个方向的移动；步进电机通过驱动器细分，可减小步距角，从而提髙步进电机的精确率，实现脉冲分配和功率驱动放大，此外还可以消除电机的低频振荡、提高电机的输出转矩。
④XY向运动平台：分别传输X、Y两个方向的运动。
⑤光栅尺：光栅尺是一种位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。
⑥霍尔限位开关：用于限制工作台的运动超出导轨的有效长度。
机电一体化系统设计报告
机电一体化系统设计报告一、引言二、设计目标本设计的目标是开发一种智能家居系统，实现家庭电器和设备的远程自动化控制。
该系统能够根据用户需求进行智能调整，提高家庭的舒适度和能源利用效率。
三、系统组成1.硬件部分硬件部分主要包括各种传感器、执行器、控制器和通信模块等。
传感器用于感知环境的温度、湿度、光照等参数，执行器用于控制家电设备的开关、调节等动作，控制器用于数据处理和决策，通信模块用于与用户远程交互和传输数据。
2.软件部分软件部分包括嵌入式系统的开发和云端平台的搭建。
嵌入式系统负责实时数据采集、处理和控制执行器，云端平台负责用户界面的设计、数据分析和远程控制指令的传输。
四、系统功能1.环境感知与自动调节系统通过传感器感知室内的温度、湿度和光照等参数，根据预设的调节策略自动调节空调、加湿器、照明等设备，提供舒适的生活环境。
2.节能和安全控制系统根据室内外环境的变化调节电器设备的运行状态，达到节能的目的。
同时，系统还能够通过云端平台进行远程监控和控制，保障家庭安全。
3.远程操控用户可以通过手机等移动终端实时监控家庭环境和设备状态，并远程操控家电设备。
用户可以随时随地调整温度、湿度、照明等参数，提高生活便利性。
五、系统优势本设计的机电一体化系统具有以下优势：1.高效智能：系统能够根据用户需求智能调节设备，提高能源利用效率和居住舒适度。
2.远程操控：用户可以通过移动终端实时监控和操控家电设备，提高生活便利性。
3.节能环保：系统通过预设策略和远程监控实现节能控制，减少能源浪费和环境污染。
六、系统应用本系统可广泛应用于家庭、办公室、酒店等场所，满足人们对生活环境的需求，提高生活品质和工作效率。
七、结论通过机电一体化系统的设计和开发，可以实现家庭电器和设备的智能控制，提高能源利用效率和生活舒适度。
该系统具有远程操控、节能环保等优势，可应用于家庭、办公室等场所。
在未来的发展中，还可进一步完善系统功能，提升系统的性能和可靠性。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计机电一体化系统设计是一种将机械结构、电气控制、传感器及计算机信息技术整合在一起，以实现自动化和智能化生产的工程设计。
机电一体化系统设计与传统的机械设计、电气设计有所不同，它要求设计人员具备广泛的专业知识，从机械、电气、传感器、控制、计算机等多个方面考虑，才能实现系统的各项性能指标。
机电一体化系统的设计过程通常包括系统需求分析、系统结构设计、电气控制设计、机械设计及系统软件编程等几个方面。
其中，系统需求分析是整个系统设计的关键，需要通过对用户需求、功能要求和性能指标等进行分析，来确定系统的技术方案和设计目标。
系统结构设计是机电一体化系统设计的第二个重要环节。
在系统结构设计阶段，设计人员需要考虑机械、电气、传感器、控制及计算机等相关因素，以确定最佳的系统结构和指标要求。
为了达到这个目标，设计人员通常需要运用多学科知识和专业技能，才能找到最佳的解决方案。
电气控制设计是机电一体化系统设计的关键部分，能够直接影响系统的性能指标和工作效率。
设计人员需要考虑不同的电气控制器和传感器，以实现针对不同工作条件和环境的多功能控制。
在进行电气控制设计时，设计人员需要先制定控制策略，然后选择适合的电气控制器和传感器设备，并设计相应的电路和软件程序，来实现系统的自动化、智能化和高效化。
机械设计是机电一体化系统设计的另一个重要环节。
在进行机械设计时，设计人员需要考虑机械结构的稳定性、刚度、精度、寿命等因素，并与电气控制和计算机等相关组成部分进行整合，以满足系统的各项性能指标。
设计人员还需要运用CAD软件等工具，完成机械结构的三维建模和分析等工作。
系统软件编程是机电一体化系统设计的最后一个环节。
在进行系统软件编程时，设计人员需要运用不同的编程语言，如C、C++、Java等，来实现系统的各种功能要求。
为了达到系统的高可靠性和高效率，设计人员还要进行功能测试和调试等相关工作，确保系统在生产环境下能够正常运行。
总之，机电一体化系统设计是一项复杂且综合性能强的工程设计，需要设计人员具备广泛的专业知识和多学科技能，以实现高效、精确、智能化的生产过程和产品。
机电一体化系统总体设计
总结
总结机电一体化系统总体设计的重点和关键要点，并强调设计的成功和应用 前景。
机电一体化系统总体设计
机电一体化系统总体设计是将机电设备与系统设计结合起来，从多个维度考 虑，以满足设计需求。本演示将介绍机电一体化系统总体设计的重要性和方 法。
问题陈述
分析市场需求和现有问题，确定设计中需要解决的关键问题。
市况。
机电一体化系统简介
介绍机电一体化系统的定义、特点和应用范围。
总体设计方法
阐述采用的总体设计方法，包括需求分析、方案选择和设计评估。
总体设计过程
详细讲解机电一体化系统总体设计的步骤和流程，包括系统需求分析、系统选型和系统架构设计。
总体设计结果
展示机电一体化系统总体设计的结果，包括系统结构图、关键技术参数和性能指标。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计
1、机电一体化系统（产品）由机械系统（机构）、电子信息处理系统（计算机）、
动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。
2、系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移
动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。
3、广义接口功能有两种，一种是输入∕输出；另一种是变换、调整。
根据接口
的变换、调整功能，可将接口分成四种：1）零接口；2）无源接口；3）有源接口；4）智能接口。
4、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、结合（融合）法和结
合法。
5、为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出无间隙、低摩
擦、低惯量、高强度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。
6、为达到上述要求，主要从以下几个方面采取措施：
1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。
2）缩短传动链，提高传动和支承刚度，如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动和支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构；丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。
3）选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效动惯量，尽可能提高加速能力。
4）缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的措施。
5）改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声。
如选用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量、缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性化。
机电一体化系统设计实验报告
实验一三相异步电动机正反转控制实验专业年级：学号：姓名：评分：一、实验目的：1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法；2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。
二、实验内容及步骤：本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。
图中：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。
继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y23、Y24。
其基本工作原理为：合上QF1、QF5，PLC运行。
当按下正向按钮，控制程序使Y23有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y24有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。
实验步骤：1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）；2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5 ；3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图；4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC；5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控制。
在PC 机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确；6。
记录运行结果。
图2-1 主控电路～3～图2-2 控制电路接线图三．实验说明及注意事项1．本实验中，继电器KA5、KA6的线圈控制电压为24V DC，其触点5A 220V AC（或5A 30V DC）；接触器KM5、KM6的线圈控制电压为220V AC，其主触点25A 380V AC。
2．三相异步电动机的正、反转控制是通过正、反向接触器KM5、KM6改变定子绕组的相序来实现的。
机电一体化系统设计报告
机电一体化系统设计报告机电一体化系统是指机械结构、电气控制和计算机软件三者相互协调、相互约束、相互补充的系统，它集机械设计、电气控制和计算机技术于一体，实现对工业设备的全面控制和管理。
本报告主要介绍机电一体化系统设计的相关内容。
一、系统设计原则1.开放性原则：系统设计应该尽可能采用通用性的设计，能够兼容和集成各种不同厂家的设备和系统。
2.模块化原则：系统设计应将机械、电气和计算机控制分模块进行设计，每个模块都有特定的功能和接口，并且可以独立测试和维护。
3.可拓展性原则：系统设计应考虑到未来的技术发展和应用需求，具备可扩展性，可以方便地增加新的功能和设备。
4.可靠性原则：系统设计应具备高可靠性，能够在恶劣环境下稳定工作，并能及时处理各种异常情况。
5.安全性原则：系统设计应满足安全性要求，包括设备自身的安全性和对操作人员的安全保护。
二、系统设计流程1.需求分析：通过与用户沟通了解用户的需求、技术要求和性能指标，明确系统设计的目标。
2.总体设计：根据需求分析结果，确定系统的模块划分、功能分配和接口设计。
3.详细设计：对系统的每个模块进行详细设计，包括机械结构设计、电气控制设计和软件设计。
4.系统集成：将各个模块进行集成，进行功能联调和性能测试。
5.系统验收：对集成的系统进行全面测试，满足用户需求后进行验收。
三、系统设计的关键技术1.机械结构设计：根据用户需求和功能要求，设计机械部分的结构和传动装置。
2.电气控制设计：设计电气控制系统的硬件结构和软件逻辑，包括传感器的选型和布置、执行器的选择和控制算法的设计。
3.计算机软件设计：编写控制和管理系统的软件程序，实现对机械和电气系统的全面控制和管理。
四、案例分析以工业机器人为例，机电一体化系统设计的具体流程如下：1.需求分析：了解用户对机器人的工作任务、工作环境和性能需求。
2.总体设计：根据需求分析结果，将机器人分为机械结构、电气控制和软件系统三个模块，并确定各个模块之间的接口和功能划分。
机电一体化系统设计实验报告样例
西华大学实验报告〔理工类〕开课学院及实验室：机械学院机械工程专业实验中心实验时间： 2021年 4 月 27 日一、实验目的1、了解ABB机器有由哪些局部组成以及各个局部的主要功能；2、了解机器人统所使用的各种传感器及其工作原理；3、了解机器人系统的各种执行机构。
二、实验原理模拟生产现场的机器人工作过程系统三、实验设备、仪器及材料ABB机器人系统一套四、实验步骤现场讲解、演示五、实验过程记录(画出机器人系统构造框图，并简单说明各个局部的主要功能)机器人控制系统的组成1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成根本功能操作。
4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。
5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。
6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。
7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。
8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。
9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。
10、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。
11、网络接口1〕Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows库函数进展应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，通过Ethernet接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
2〕Fieldbus接口：支持多种流行的现场总线规格，如Devicenet、ABRemoteI/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
机电一体化系统课程设计报告
机电一体化系统课程设计设计说明书设计题目：X－Y数控工作台机电系统设计院校：班级：姓名：学号：2011年12 月24 日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导轨副的选用1.2 丝杆螺母副的选用1.3 减速装置的选用1.4 伺服电动机的选用1.5 检测装置的选用2.控制系统的设计3.机械传动部件的计算与选型3.1导轨上移动部件的重量估算3.2铣削力的计算3.3直线滚动导轨副的计算与选型3.4滚珠丝杠螺母副的计算与选型3.5步进电动机减速箱的选用3.6步进电动机的计算与选型3.7增量式旋转编码器的选用4．工作台机械装配图的绘制5.工作台控制系统的设计6.步进电动机驱动电源的选用7.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》.机械工业出版社五、工作台控制系统的设计X-Y数控工作台的控制系统设计，可以参考本章第一节的车床数控系统，但在硬件电路上需要考虑步进电动机（编码器）反馈信号的处理，在软件上要实现半闭环的控制算法。
六、步进电动机驱动电源的选用本例中X、Y向步进电动机均为90BYG2602型，生产厂家为常州宝马集团与公司。
查表4-14选择与之配套的驱动电源为BD28Nb型，输入电压100VAC，相电流4A，分配方式为二相八拍。
该驱动电源与控制器的接线方式如图6-25所示。
七、增量式旋转编码器的选用本设计所选步进电动机采用半闭环控制，可在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检验电动机的转角与转速。
增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配。
由步进电动机的步距角α=0.75°，可知电动机转动一转时，需要控制系统发出360/α=480个步进脉冲。
考虑到增量式旋转编码器输出的A、B相信号，可以送到四倍频电路进行电子四细分（见第四章第五节相关内容），因此，编码器的分辨力可选120线。
这样控制系统每发一个步进脉冲，电动机转过一个步距角，编码器对应输出一个脉冲信号。
机电一体化系统设计实验报告完整版
机电一体化系统设计实验报告完整版
实验目的：通过对机电一体化系统的设计，对机电一体化技术有进一步的认识，学习
机械、电气、控制等知识，提高综合能力。
实验要求：
1.设计一个包括机械、电气、控制等部分的机电一体化系统。
2.系统要求能够实时监测、控制和调整系统的工作状态。
3.设计一份完整的实验报告，包括系统的实现原理、系统软硬件环境以及测试结果等
内容。
实验步骤：
1.设计机械结构：本实验采用的是一种简单的小型输送带机械结构，由电机、减速机、皮带、导轨等组成。
2.设计电气部分：电气部分包括电源、电动机启停控制、传感器信号处理、电机驱动
器等，采用PLC控制。
3.设计控制部分：控制部分采用数字PID控制算法，通过对传感器信号的采集，实时
调整输送带速度，达到对输送带运行状态的监测和控制。
4.软硬件环境的设计：系统的软硬件环境采用LabVIEW 2016版本和SIEMENS S7-300 PLC进行设计，实现软硬件的有机融合，高效稳定地完成了系统的控制。
5.测试结果：经过实验测试，本系统实现了对输送带运行状态的实时监测和控制，具
备了一定程度的自动化操作能力，满足了以第二、第三产业为主的工业自动化生产环境下
对智能机电一体化系统的需求。
实验总结：
本实验通过对机电一体化系统的设计，综合应用了机械、电气、控制等多学科知识，
以及PLC、PID控制和LabVIEW编程等技术，对机电一体化技术有了较深入的认识和理解。
通过实验，不仅使我们掌握了智能机电一体化技术的基本原理和应用方法，同时也提高了
实践操作能力和综合解决问题的能力。
智能机电一体化系统设计-全自动空气净化器研究报告
智能机电一体化系统设计-全自动空气净化器研究报告1. 引言随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高，室内空气质量问题日益引起关注。
空气净化器作为一种有效的改善室内空气质量的设备，市场需求不断扩大。
本报告主要研究了一种全自动空气净化器的设计，该净化器采用了智能机电一体化系统，能够实现自动化的净化功能。
2. 系统设计2.1 系统架构全自动空气净化器采用了模块化的设计，主要包括以下几个部分：1. 传感器模块：包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器等，用于实时监测室内空气质量。
2. 控制模块：采用微控制器作为核心，对传感器数据进行处理和分析，并根据预设的净化策略控制净化器的运行。
3. 执行模块：包括风机、滤网、紫外线消毒灯等，根据控制模块的指令进行相应的净化操作。
4. 用户交互模块：通过触摸屏或手机APP等途径，向用户提供净化器的状态信息和控制指令。
2.2 净化策略根据传感器模块收集到的室内空气质量数据，控制模块会自动调整执行模块的工作状态，以实现最佳的净化效果。
净化策略主要包括：1. 风机控制：根据PM2.5传感器的数据，调节风机的转速，以实现室内空气的循环净化。
2. 滤网更换提示：根据滤网的使用时间或PM2.5传感器的数据，判断滤网是否需要更换，并及时向用户发出提示。
3. 紫外线消毒灯控制：根据传感器模块的数据，判断室内空气质量是否需要紫外线消毒，并控制紫外线消毒灯的开关。
2.3 用户交互全自动空气净化器配备了触摸屏或手机APP等用户交互途径，向用户提供净化器的状态信息和控制指令。
用户可以通过触摸屏或手机APP查看室内空气质量数据、设置净化策略、控制净化器的运行等。
3. 结论本报告研究了一种全自动空气净化器的设计，该净化器采用了智能机电一体化系统，能够实现自动化的净化功能。
通过模块化的设计，该净化器能够根据室内空气质量数据自动调整净化策略，以实现最佳的净化效果。
用户可以通过触摸屏或手机APP等途径与净化器进行交互，方便快捷地了解净化器的状态和控制净化器的运行。
机电一体化系统设计课程设计报告车床经济型数控改装设计
《机电一体化系统设计》课程设计题目一一、任务分析1．设计题目：CA6140车床经济型数控改装设计2．设计内容与要求：将CA6140普通车床改造成经济型数控车床。
要求该车床具有切削螺纹的功能，纵向和横向具有直线和圆弧插补功能。
系统分辨率纵向：0.01mm，横向：0.005mm。
设计参数如下：最大加工直径：在床面上400mm在床鞍上210mm最大加工长度：1000mm快进速度纵向 2.4m/min横行 1.2m/min最大切削进给速度纵向0.5m/min横行0.25m/min代码制ISO脉冲分配方式逐点比较法输入方式增量值、绝对值通用控制坐标数 2最小指令值纵向0.01mm/pulse横行0.005mm/pulse刀具补偿量0~99.99mm进给传动链间隙补偿量纵向0.15mm横行0.075mm自动升降速性能有二、总体方案设计接到数控装置的设计任务以后，必须首先拟定总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分机械部分和电气部分进行设计计算。
现以机电一体化的典型产品经济型数控机床为例，分析总体方案的拟定的内容和应该考虑的问题。
机床数控系统总体方案的拟定应包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，微型计算机数控系统的选择、设计等。
应根据毕业设计任务书及要求提出系统总体方案，对方案进行分析比较和论证，最后确定总体方案。
1．总体设计方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在考虑总体设计方案时，应遵守的基本原则是：在满足设计要求的前提下，对机床的改造应尽可能少，以降低成本。
1)数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续（轮廓）控制系统。
由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控（MNC）系统采用连续控制系统。
2)伺服进给系统的选择数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。
采用直流或交流伺服电机驱动的闭环控制方案的优点是可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差、传动间隙及干扰等对加工精度的影响。
国开《机电一体化系统设计基础》 专题报告
机电一体化产品（设备）——全自动波轮洗衣机分析研究报告一、主要用途全自动洗衣机就是在电脑板上预先设定好某个程序,洗衣时选择其中一个程序, 只需打开水龙头, 启动洗衣机开关。
洗衣机就会自动识别控制水位, 并精准完成寖泡、漂洗、脱水、自动排水等功能, 洗衣完成时自动停止并由蜂鸣器发出响声。
所以全自动洗衣机的好处就在于方便。
全自动波轮洗衣机有如下优点:(1）节电:波轮洗衣机的功率一般在400瓦左右, 耗电量不到0.5度电。
滚筒洗衣机洗涤功率一般在1200-2500瓦左右, 加上滚筒式洗衣机洗涤时需要电加热器把水温升高才能达到较好的洗涤效果, 如果水温加到60摄氏度, 耗电在1.5度左右。
(2）洗衣时间短:波轮洗衣机一般洗涤时间为40分钟, 如果自定义程序则需更少的时间;滚筒洗衣机一般洗涤时间为1-2个小时, 虽然现在有的机型具备快洗功能, 但也仅是在衣物较少的情况下使用, 而且快洗功能仍需30分钟。
(3）洗净率高:根据实际测试显示, 滚筒洗衣机的洗净率大概是75%、而波轮的则高达95%。
波轮洗衣机只需要常温的水就可以将衣物洗得干净, 而滚筒洗衣机需要加热洗才能把衣服干净。
(4）操作方便:即使老年人, 也能轻松使用。
如果在洗涤过程中发现有衣服遗落, 可以随时添加。
(5）清洗简单方便:波轮洗衣机相对于滚筒洗衣机, 使用空间相对开放, 架构较为简单, 方便拆卸清洗和维护。
海尔洗衣机于2014年推出了免清洗的波轮洗衣机。
(6）移动方便:波轮洗衣机一般重量较轻, 可轻松移动。
(7）价格低:市场价格相对于滚筒洗衣机普遍偏低, 可以满足中国绝大的数的普遍家庭用户。
二、基本结构（应包括产品结构示意图）三、工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下, 将污垢拉入水中来实现洗净的目的。
首先充满于波轮叶片间的洗涤液, 在离心力的作用下被高速甩向桶壁, 并沿桶壁上升。
在波轮中心处, 因甩出液体而形成低压区, 又使得洗涤液流回波轮附近。
机电一体化技术实验报告
实验设备
数控机床
伺服电机
用于加工和制造各种机械零件，具备高精 度和高效率的特点。
用于精确控制机械运动的位置、速度和加 速度，具有高动态响应和高精度的特点。
传感器
可编程逻辑控制器（PLC）
用于检测和测量各种物理量，如温度、压 力、位移和速度等，为控制系统提供反馈 信息。
用于自动化控制系统的逻辑控制，能够实 现复杂的控制算法和逻辑控制。
05 结论与建议
结论
实验目标达成
实验不足之处
通过本次实验，我们成功实现了机电 一体化系统的搭建和测试，验证了系 统的可行性和稳定性。
在实验过程中，我们也发现了一些问 题和不足之处，如部分硬件设备的兼 容性、软件控制算法的优化等方面仍 需改进。
系统性能评估
实验结果表明，所搭建的机电一体化 系统在速度、精度和稳定性方面均达 到了预期要求，能够满足实际生产的 需求。
拓展实验内容与范围
为了更好地了解机电一体化技术的应用场景和效 果，建议在今后的实验中进一步拓展实验内容与 范围，引入更多的实际应用案例，提高实验的实 用性和针对性。
06 参考文献
参考文献
学术期刊
作者，文章标题，期刊名，年份，卷号，期号，页码。
学术书籍
作者，书名，出版社，年份。
专利
申请人，专利名称，专利号，授权日期。
结果分析
数据分析
通过对实验数据的分析，我们发现了一 些有趣的规律和现象。例如，在电机性 能测试中，我们发现随着电流的增加， 电机的转速和力矩也相应增加。这表明 电流对电机性能具有重要影响。
VS
结果验证
除了对实验数据的分析，我们还通过对比 已知的理论公式和实验结果，验证了实验 的准确性和可靠性。这有助于我们更好地 理解机电一体化技术的原理和应用。
机电一体化系统设计报告
机电一体化系统设计报告院系：机电学院专业：机械电子1202班指导教师：史丽晨小组成员：蒋友列120740216景军军120740217刘琪120740219卢科峰120740220目录§1.机电一体化系统概述§2.机电一体化的系统构成一、动力能源单元二、传感与检测单元三、机械本体四、执行与驱动单元五、控制与信息处理单元任务分配●蒋友列——汇总、传感与检测单元●景军军——执行与驱动单元、控制与信息处理单元●刘琪——动力能源单元●卢科峰——机械本体机电一体化系统设计报告——家用全自动洗衣机的系统设计分析§1.机电一体化系统概述“机电一体化”的英文名词是“mechatronics”，20世纪70年代初起源于日本，由机械学（mechanics）和电子学（electronics）两个次组合而成，表示机械学与电子学两种学科的综合。
机电一体化含有产品与技术两个方面的内容。
机电一体化技术是指其技术原理，即机电一体化系统（产品）得以实现、使用和发展的技术。
其次是机电一体化产品，该产品主要是机械系统与电子系统用相关软件有机结合而构成的新的系统，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。
机电一体化系统（或产品）的形式多种多样，功能也各不相同。
一个较完善的机电一体化系统，包括以下几个基本要素：机械本体、动力能源、传感与检测、执行与驱动、控制与信息处理等，各要素之间通过接口相联系，也可以说这些基本要素构成了机电一体化系统的多个子系统。
这些基本要素的功能实例如下图：机电一体化的关键技术有：机械技术、计算机信息处理技术、传感检测技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总成技术。
机电一体化技术与相关学科、技术、行业的结合关系图如下：§2.机电一体化的系统构成一．动力能源单元（一）机电一体化系统中的动力源概述机械运动是将其他形式的能量转换成机械能，动力能源单元的功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力，克服各种载荷去驱动执行机构，完成信息处理使系统正常运行，能源包括电能、气能以及液能等。
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机电一体化系统设计报告院专业学生姓名学号指导教师完成日期《龙门式数控钻床机械结构设计分析与综合》摘要近些年来，国内外机床工业的发展分迅速，以数控为特征的现代化机床在生产中广泛应用。
在工农业生产中，经常会碰到一些大型回转体类零件，其上需加工很多孔。
用普通机床对其加工往往会遗漏，而小型数控加工中心则难以对其进行加工。
本课题就是针对这一问题，设计一台龙门式数控钻床，专门适合对这一类零件进行钻削加工。
它不仅大大减轻了操作者的劳动强度，而且大大提高了劳动生产率。
本次设计包括了数控钻床的主要机械结构，其中包括：主轴箱中的主传动系装配；进给系统中的工作台装配和传动系统中的丝杠螺母等设计。
同时，将各项相关技术合理运用，以达到最优化设计的目的。
机械制造工业是国民经济的基础。
机床工业则是机械制造工业的基础，它在国民经济中起着至关重要的作用，但我国机床工业与发达国家相比还有较大差距，我们必须奋发图强，努力工作，以便早日赶上世界先进水平。
关键词数控钻床导轨工作台滚珠丝杠目录一、绪论11、1国内外发展现状11、2方案论证11、3数控系统总体方案确定2二、结构设计22、1主机部分总体方案确定22、1、1床身22、1、2 工作台22、1、3主要参数2三、实体建模3、43、1 Solidworks三维建模4四、滚珠丝杠设计计算44、1 动载强度计算44、2滚珠丝杠轴向负荷F的计算5 4、2、1摩擦力的计算54、2、2惯性力计算54、2、3丝杠螺母长度估算54、2、4确定最大动载荷54、3确定滚珠丝杠型号64、4滚珠丝杠副的几何参数64、5传动效率计算6五、机械部分设计计算75、1 轴承的选择与校核75、2等效力矩计算85、3 电机的选择85、3、1步进电机的选择85、3、2直线电机的选择8设计小结9致谢9参考文献10一、绪论1、1国内外发展状况1、1、1 国内数控机床现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。
在这些数控机床中，除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。
1、1、2国外数控机床现状况（1）、国际机床市场的消费主流是数控机床。
1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70%，我国为60%。
目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。
（2）、国外数控机床的网络化。
以西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。
在这些系统中，除了传统的RS232接口外，还备有以太网接口，为数控机床联网提供了基本条件。
由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。
1、2方案论证数控钻床按其布局形式及功能特点可分为数控立式钻床、钻削中心、印刷线路板数控钻床，数控深孔钻床及其它大型数控钻床等。
数控立式钻床是在普通立式钻床的基础上发展起来的，可以完成钻，扩，铰，攻丝等多道工序。
适用于孔间距离有一定精度要求的零件的中小批量生产。
它一般带有两坐标数控字型工作台，被加工零件装夹在工作台上可进行两坐标移动，其控制系统一般是点位控制系统。
属于经济型数控，价格便宜。
数控钻床一般包括以下几个部分：（1）主机包括床身，立柱，工作台，和主轴箱等机械部件；（2）数控系统；（3）驱动装置；（4）其它辅助装置，如冷却系统，防护罩，排屑器。
1、3数控系统总体方案确定1、3、1系统运动方式的确定数控系统的运动方式可分为点位控制系统，连续控制系统。
点位控制系统只能够实现由一个位置到另一个位置的精确移动，在移动过程中不进行任何加工。
连续控制系统要求工作台或刀具沿各个坐标轴的运动有精确的运动关系。
数控钻床在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，因此数控装置可采用点位控制方式。
点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。
1、3、2伺服系统的选择开环控制系统没有检测反馈部件，不能纠正系统的传动误差。
但其结构简单，调整维修方便，在速度和精度要求不太高的场合广泛应用。
闭环控制系统在机床移动部件上装有检测反馈元件来检测实际位移，能补偿系统的传动误差，伺服控制精度高，调试复杂，系统造价高。
由于该机床是加工敢距精度有要求但不太高的零件，采用开环控制系统。
精度要求满足，结构简单，调整维修容易，可降低机床造价。
并采用步进电机作为伺服电机。
1、3、3执行机构传动方式确定为确保数控系统的传动精度和工作台平稳性，通常提出低摩擦，低质量，高刚度，无间隙，高谐振，以及由适宜阻尼比的要求。
为满足低摩擦，尽量消除传动间隙的要求。
本设计竖直方向的切削加工传动采用滚珠丝杠螺母传动副。
由于本机床设计要求精度不高，所以丝杠支撑为一端轴向固定，一端自由并加预拉伸的结构。
横梁采用直线电机直接驱动，横梁导轨采用直线导轨。
二、结构设计2、1主机部分总体方案确定2、1、1床身采用龙门式结构。
由两立柱，顶梁，横梁，工作台，主轴箱等组成。
其钻孔的位置定们分别由主轴箱沿横梁的横向移动和工作台的转动来实现。
横梁可沿两个立柱的导轨上下调整位置，以适应不同高度的加式需要。
这种布局形式由两个立柱，顶梁和床身构成龙门框架式结构，主轴中心线的悬身距离也很小，所以刚度较高，可提高加工精度。
2、1、2工作台工作台是数控机床的重要部件，其形式尺寸往往表现机床的规格和性能。
工作台有矩形，回转形式，以及倾斜成各种角度的万能工作台等三种。
由于该机床是加工大型盘形零件。
故采用回转工作台。
并采用开环控制。
其定们精度由控制系统决定。
2、1、3主要参数工件为的盘形零件钻孔大小为工件高度为查表：最大钻孔直径确定主轴圆锥孔莫氏号数为4主轴端面到工作台的最大距离主轴端面到底座工作台面的最大距离三、实体建模3、1 Solidworks三维建模根据已知数据和求出的数据用solidworks建模如图3-1。
基于机构图解法和解析法的设计思路，设计出了纵横两个方向不同的传动方式，此机械运动示意图，反映了机械从原动件到执行机构之间的运动转换功能及分功能解的定性描述，不能定量地确定出执行机构的运动参数，因为必须对机构进行尺度综合。
此图形象直观地展示了龙门式数控钻床的各个执行机构以及动力传动机构的运动形式，清晰地表达出了机床的工作路线和工作原理。
图3-1 solidworks建模四、滚珠丝杠设计计算4、1 动载强度计算额定动负荷是指当一批规格相同的滚珠丝杠螺母副，在一负荷力的测试运转下，能通过运动，而有不产生疲劳损伤时所能承受的最大轴向载荷。
当时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的疲劳点蚀，因此要进行动载荷强度计算，其计算动载荷应小于或等于滚珠丝杠螺母副的额定动负荷，有公式：式中，动载荷系数，从《数控机床系统设计》[15]可查得：硬度影响系数，同上，查表可得：当量动负荷，单位N滚珠丝杠螺母副的额定动负荷，单位N寿命，以为1个单位。
式中，使用寿命，h;循环次数；滚珠丝杠的当量转速，。
式中，、滚珠丝杠螺母副所承受的轴向载荷，N；、与、相对应的转速，；、相对应的工作时间，4、2滚珠丝杠轴向负荷F的计算4、2、1摩擦力的计算初估算主轴箱重量为1000N，知；4、2、2惯性力计算有公式：显然惯性力很小，可忽略，所以。
轴向负荷4、2、3丝杠螺母长度估算由公式：查表得，使用推荐寿命，初选丝杠螺距由此可以算出丝杠转速：所以：4、2、4 确定最大动负荷：式中，滚珠丝杠轴向负荷；负荷性质系数；查《数控机床机器人机械系统设计指导》[6]中表4-2得=1、2温度系数；同上书中在表4-3中可得：=1;硬度系数；同上书中表4-4中得到：=1;精度系数；同上书中表4-5中得到：=1;可靠性系数；同上在表4-6中可得：=1；将查得数值：=1、2; =1; =1; =1; =1;代入公式得：4、3 确定滚珠丝杠型号额定动负荷应满足的条件为：额定动负荷最大动负荷查书《数控机床设计实践指南》[7]表F-8可得：取公称直径滚珠丝杠螺母副的型号为：FF3204-3；其基本额定动负荷为96000N，足够用。
4、4 滚珠丝杠副的几何参数公称直径螺距螺旋升角滚珠直径滚道半径偏心距丝杠外径丝杠内径螺母配合外径螺母装配总长度4、5 传动效率计算式中，为摩擦角；为丝杠螺旋升角。
3、6 刚度检验滚珠丝杠受工作负载引起的导程L的变化量P=100N； L=0、45cm;E= (材料为钢)所以丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。
所以导程总误差为：查标志B级精度的丝杠允许误差为50故刚度足够。
五、机械部分设计计算5、1 轴承的选择与校核由上面滚珠丝杠的设计中可知，轴承处的轴颈，转速，两支承的径向载荷，。
轴向外载荷（《切削用量简明手册》[10]表2-19查得）试选角接触球轴承7211AC，查《机械设计课程设计手册》可知：，。
对于70000AC型轴承，按《机械设计》[12]表9-9，轴承内部轴向力，并由表9-7可知判断系数。
因为所以，轴承的轴向载荷为：计算轴承的当量载荷和，由于在该结构中，用的是3个轴承支承则受力按均分计算，各力除以3得：由表9-7可查得径向动载荷系数和轴向载荷系数对于轴承1 对于轴承2 由于载荷平稳，查《机械设计》[12]表9-8，，取则由于按计算轴承应具有的额定动载荷根据公式（9-5）由于机床在一般工作条件下工作，取，则它比所选轴承的额定动载荷小。
因此所选轴承强度满足。
其余也可以按上述方法进行校核。
5、2 等效力矩计算由公式：式中：为转动件所受力矩（Nm） , 转动件的速度为移动件所受力（N）移动件的速度转动件所受力矩为蜗杆磨擦力距，润滑良好可忽略。
移动件所受力，无切削力，可忽略。
故工作台旋转所克服的转矩很小，但考虑到工件较大，故取电机转矩。
5、3 电机的选择5、3、1步进电机的选择步进电动机每走一步的步距角，按理论设计是圆周的等分值。
但是实际的步距角与理论值有误差。
在数控机床中常见的反应式步进电动机的步距角一般为。
步距角越小，数控机床的控制精度越高。
但是，必须保证步进电动机的输出转矩大于负载所需要的转矩。
通常。
其中为步进电动机最大静态转矩，为负载转矩。
初取由《数控机床设计实践指南》[7]表F-9（P154）可以查得：110BF003型步进电动机。
相数为三相，最大静转矩7、84N、m，最大启动频率1500Hz,最大运行频率7000Hz。
步距角。
外形尺寸：外径，长度轴径，质量。
5、3、2 直线电机的选择根据最大推力和持续推力选择电机，安全系数为20-30%以便将摩擦力和外界应力消除。
选择外部驱动式电机，43000系列，1、8度，固定轴式，每步移动0、00096英寸5VDC 出轴长度290mm（256mm）配丝母。