机电一体化系统设计报告资料
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模板
机电一体化系统设计报告模板
1. 项目背景
简明扼要地介绍项目的背景信息，包括项目的目的、需求和约束条件等。
2. 系统架构设计
详细描述机电一体化系统的整体架构设计方案，包括各个子系统的模块组成和功能划分。
2.1 机械子系统设计
描述机械子系统的设计方案，包括机械结构、传动装置和运动控制等。
2.2 电子子系统设计
描述电子子系统的设计方案，包括电路设计、传感器选择和信号处理等。
3. 控制系统设计
详细介绍机电一体化系统的控制系统设计方案，包括控制算法、信号采集和实时控制等。
4. 可行性分析
对设计方案进行可行性分析，包括技术可行性、经济可行性和
环境可行性等方面的评估。
5. 实施计划
制定机电一体化系统设计的实施计划，包括工作进度、资源需
求和风险管理等。
6. 结论
在此部分总结机电一体化系统设计报告的关键信息，强调设计
方案的重要性和可行性。
参考文献
列出在报告中引用的所有参考文献的详细信息，包括作者、标题、出版日期和出版商等。
附录
提供与报告相关的补充信息，例如设计图纸、测试数据和计算结果等。
以上是机电一体化系统设计报告的基本模板，可根据具体项目需求进行适当的调整和修改。
希望对你的文档撰写有所帮助！。
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最终版
2024/3/13
电力拖动
19
第二节 机电一体化系统设计 的目标与方法
组合法
这种方法就是选用各种标准模块，像积木 那样组合成各种机电一体化系统。
利用此方法可以缩短设计与研制周期、节 约工装设备费用，有利于生产管理、使用 和维修。
2024/3/13
电力拖动
20
第三节 机电一体化的相关技术
机械技术（精密机械技术） 传感检测技术 信息处理技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术
2024/3/13
电力拖动
12
第二节 机电一体化系统设计 的目标与方法
改善操作性和实用性 减轻劳动强度，改善劳动条件 简化结构，减轻重量 降低价格 增强柔性应用功能
2024/3/13
电力拖动
13
第二节 机电一体化系统设计
的目标与方法
机电一体化技术方向
在原有机械系统的基础上采用微型计算 机控制装置，使系统的性能提高，功能 增强
2四节 机电一体化系统的 基本功能要素
接口
将各要素或子系统连接成为一个有机整体， 使各个功能环节有目的地协调一致运动， 从而形成机电一体化的系统工程。
其基本功能主要有三个：变换、放大、传 递
2024/3/13
电力拖动
39
第五节 本课程的目的和要求
本课程的目的和要求
用电子装置局部代替机械传动装置和机 械控制装置，以简化结构，增强控制灵 活性
2024/3/13
电力拖动
14
第二节 机电一体化系统设计 的目标与方法
用电子装置完全代的原来执行信息处理功 能的机构，即减化了结构，又极大地丰富 了信息传输内容，提高了速度。
用电子装置替代机械的主要功能，形成特 殊的加工能力
机电一体化系统设计报告
机电一体化系统设计报告
摘要：本报告旨在介绍机电一体化系统的设计内容，包括系统需求分析、系统设计原理、硬件选型、软件开发以及系统测试与验证。
通过详细
的阐述和分析，展现了我们团队在机电一体化技术领域的研究和实践成果。
1.引言
1.1背景介绍
1.2研究目的
2.系统需求分析
2.1功能需求
2.2性能需求
2.3可靠性需求
2.4安全性需求
3.系统设计原理
3.1机电一体化系统原理
3.2动力学分析
3.3控制策略选择
4.硬件选型
4.1电机选型
4.2驱动器选型
4.3传感器选型
4.4控制器选型
5.软件开发
5.1系统架构设计
5.2控制算法设计与实现
5.3数据处理与通信模块设计
5.4用户界面设计
6.系统测试与验证
6.1功能测试
6.2性能测试
6.3可靠性测试
6.4安全性测试
7.结果与讨论
7.1实验数据分析
7.2系统优化与改进
8.结论
附录：系统设计图纸、电气原理图、控制流程图等技术资料
总之，本报告涵盖了机电一体化系统设计的相关内容，从系统需求分析到系统设计原理、硬件选型、软件开发以及测试验证等方面，对系统设
计的全过程进行了详细的阐述和分析。
希望这份报告能为机电一体化技术的应用和研究提供一定的参考价值。
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免费范文
机电一体化系统课程设计一、概述机电一体化系统是指将机械、电子、控制等多学科有机地结合起来，形成一个具有机械、电气、电子等功能部分的新型产品或系统。
随着科学技术的不断发展，机电一体化系统在工业、交通、农业等领域的应用日益广泛。
为了培养学生的综合能力和实际操作能力，机电一体化系统课程设计成为一门重要课程。
本篇文章将介绍一篇免费的机电一体化系统课程设计范文，旨在帮助同学们更好地理解该课程的设计要求和实际操作过程。
二、课程设计内容1. 课程设计主题：基于PLC的自动化控制系统设计2. 设计要求：a. 选择一个具体的工业生产场景，例如流水线生产、自动包装、自动搬运等；b. 设计一个基于PLC的自动化控制系统，实现对该生产场景的自动控制和监测；c. 设计系统的硬件配置和接线图，包括传感器、执行器、PLC等设备的选型和连接方式；d. 编写PLC控制程序，实现对生产场景的自动化控制；e. 设计人机界面，实现对系统的监控和操作；f. 编写课程设计报告，包括设计思路、系统配置、程序代码等内容。
三、课程设计步骤1. 选择工业生产场景根据实际情况，选择一个具体的工业生产场景作为课程设计的基础，例如流水线生产。
2. 系统需求分析分析所选生产场景的具体要求，包括自动控制的功能需求、安全性要求、生产效率要求等。
3. 硬件配置和接线图设计根据系统需求，选择合适的传感器、执行器和PLC等硬件设备，并设计它们之间的连接方式。
4. PLC控制程序设计根据系统需求，编写PLC控制程序，实现对生产场景的自动化控制。
5. 人机界面设计设计一个直观简洁的人机界面，实现对系统的监控和操作。
6. 系统调试和实验验证将硬件设备和控制程序进行组装和调试，验证系统在实际场景中的性能和稳定性。
7. 课程设计报告撰写撰写课程设计报告，包括系统设计思路、硬件配置、程序代码、系统调试结果等内容。
四、课程设计范文（此处省略具体的课程设计范文，仅列出课程设计内容的大纲）1. 课程设计主题：基于PLC的自动化控制系统设计2. 设计要求：a. 选择流水线生产场景；b. 设计一个基于PLC的自动化控制系统，实现对流水线的自动控制和监测；c. 设计系统的硬件配置和接线图，包括传感器、执行器、PLC等设备的选型和连接方式；d. 编写PLC控制程序，实现对流水线的自动化控制；e. 设计人机界面，实现对系统的监控和操作；f. 编写课程设计报告，包括设计思路、系统配置、程序代码等内容。
机电一体化生产系统总体设计
机电一体化系统应用于智能工厂， 实现生产过程的自动化和智能化。
机电一体化生产系统带来的经济效益 和社会效益
1 经济效益
降低生产成本、提高生产效率和产品质量，增加企业和国家的经济效益。
2 社会效益
减少人力操作，改善工作环境，提高工作效率和安全性，推动制造业的升级和发展。
机电一体化生产系统的重要性和优势
1 提高生产效率
通过自动化和智能化技术，减少人力操作，提高生产效率，降低生产成本。
2 提高产品质量
减少人为因素对产品质量的影响，提高生产精度和一致性，保证产品的稳定质量。
3 提升生产灵活性
通过先进的控制系统，能够快速适应不同产品的生产需求，提高生产线的灵活性和适应 性。
2
可靠性
确保系统的稳定性和可靠性，减少故障率，提高生产效率和产品质量。
3
安全性
考虑到系统操作人员的安全和Fra bibliotek备的安全性，采取相应的安全措施和防护措施。
机电一体化生产系统的实施步骤
需求分析
明确生产系统的需求和目标，分析生产流程和 工艺。
系统集成
将各个部分进行整合和集成，确保系统的各个 组成部分能够协同工作。
机电一体化生产系统的主要组成部分
机械部分
• 生产设备 • 物料输送系统 • 机械手臂
电气部分
• 电机和控制器 • 传感器和执行器 • 电气控制系统
自动化控制部分
• PLC和SCADA系统 • 编程控制 • 监控和数据收集
机电一体化生产系统的设计原则
1
灵活性
设计系统时考虑到生产线的灵活性和扩展性，以适应未来的变化和需求。
机电一体化生产系统总体 设计
机电一体化生产系统凭借其高效性和灵活性，在现代制造领域扮演着重要的 角色。本演示将介绍该系统的设计原则和应用案例。
机电一体化系统设计
1、先进制造技术
先进制造技术（AMT－Advanced Manufacturing Technology）先进制造 技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理 等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、 使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产， 并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。
2.1.2 丝杠螺母机构传动机构形式
作用：主要用来将旋转运动变换为直线运动或 将直线运动变换为旋转运动。
1按摩擦类型分
滑动摩擦机构和滚动摩擦机构
• 滑动丝杠螺母机构
结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但 其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％～40％)。
• 滚珠丝杠螺母机构
结构复杂、制造成本高，但其最大优点是摩擦阻力矩小 、传动效率高(92％～98％)，因此在机电一体化系统中得到广 泛应用。
4、以“自动化”技术为发展前提
“自动化”从自动控制、自动调节、自动补偿、自动辨识等发展到自学习、 自组织、自维护、自修复等更高的自动化水平。
5、以“成化集”为发展的方法
“集成化”，一是技术的集成，二是管理的集成，三是技术与管理的集成。
6、以“网络化”为发展道路
利用网络，进行产品设计、制造与生产管理等活动。
• 3、六轴以上联动-----加工任意曲面
数控设备
• 除了制造业的数控设备外： • 1 焊接设备 • 2激光切割机（刻字机） • 3数控雕刻机 • 4数控绕线机 • 5数控鞋楦机
焊接机器人
焊接机器人
焊接机器人
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。
机电一体化课程设计报告书
《机电一体化创新设计项目》实验教学大纲(一)一、课程简介课程名称：机电一体化创新设计项目Creative Design of Electromechanical Integration课程代码： 112010学分和总学时： 3学分 72学时实验（上机）学时： 30学时开课单位：机电工程学院选课对象：机械设计制造及其自动化专业二、课程内容与实验目的：本项目课程以德国慧鱼公司生产的机电产品模型为对象，学生通过装配机电设备模型，对设备进行较为细致的观察和分析，从而完成综合性的设计训练过程。
虽然用模型学生可装配出各种各样的产品，但学生学习的重点是选定其中一个产品进行分析研究；对产品进行编程运行，检验其功能、性能等效果；初步掌握开发、设计一个产品的有关过程；学习查阅资料，为自己的设计和分析提供理论依据。
加强实践教学，培养学生的动手能力，在一定程度上改变工科教学重理论教学，轻实践环节的现状，使学生生动活泼地进行学习，较全面地掌握各类机械机构，机电一体化机构、计算机编程等基本知识。
本课程的任务是，在简明扼要的介绍各类装置之后，对指定装置进行测绘，学生完成所有零件图、部件图、最后完成总装图设计。
根据学生的能力，还可进行相关的改进设计、动画设计等。
在设计过程中，学生还可接触到机械装备的控制、驱动、传动的技术，学习机械制造中的工艺、工装、测量等知识。
三、实验教材与实验考核本课程通过对指定的装置或模型进行测绘和设计，设计时采用三维设计软件，使学生对设备的结构和组成等获得较为丰富的感性认识，对机械装置的设计过程和设计要点有基本概念，为完成后面的设计任务，以及完成将来的学习任务提供思维源泉。
实验教材有实验指导书、实验设备供学生使用。
项目过程中学生要自学Solidworks等三维设计软件，独立的完成课程内容。
实验考核评分参考平时成绩和实验报告成绩，设计图纸的质量，以及答辩的情况给定。
比例基本参考如下：平时成绩10%，实验报告成绩10%，设计图纸的质量40%，答辩的情况40%。
机电一体化系统设计
机电一体化系统设计
机电一体化概要
机电一体化基本特征：
机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微 电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测 控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件 编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标， 合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、 低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的 系统工程技术。
<<返回
机电一体化系统设计
典型机电一体化产品
——自动售货机 自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货 机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能 节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称 为24小时营业的微型超市。主要分为三种：饮料自动售货机、 食品自动售货机、综合自动售货机。 下面以应用最多的饮料自动售货机为对象来介绍自动售货 机。自动售货机上装备的机电一体化装置有硬币机构、纸币 确认机构、主控制箱等。另外为了促进商品销售，还配有机 电一体化的供顾客选用装置、语音合成装置(可发出“欢迎光 临”、“谢谢”等声音)和节能装置。
机电一体化系统设计
机电082 苏厚帅 08908040
机电一体化系统设计
目录
一、机电一体化概要 二、机电一体化的未来发展 三、典型机电一体化产品 四、我的总结
机电一体化系统设计
机电一体化概要
现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉 与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领 域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工 业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产 品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化， 使工业生产迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
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课程设计(说明书)龙门式数控钻床机械结构设计学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十分迅速，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 01.1国内外发展现状 01.2方案论证 (1)1.3数控系统总体方案确定 (2)二、结构设计 (2)2.1主机部分总体方案确定 (2)2.1.1床身 (2)2.1.2 工作台 (2)2.1.3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 (4)4.1 动载强度计算 (4)4.2滚珠丝杠轴向负荷F的计算 (5)4.2.1摩擦力的计算 (5)4.2.2惯性力计算 (5)4.2.3丝杠螺母长度估算 (5)4.2.4确定最大动载荷 (5)4.3确定滚珠丝杠型号 (6)4.4滚珠丝杠副的几何参数 (6)4.5传动效率计算 (6)五、机械部分设计计算 (7)5.1 轴承的选择与校核 (7)5.2等效力矩计算 (8)5.3 电机的选择 (8)5.3.1步进电机的选择 (8)5.3.2直线电机的选择 (8)设计小结 (9)致谢 (9)参考文献 (10)1 / 14一、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十字型工作台，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。
1 / 142.1.3主要参数工件为m 5.1Φ的盘形零件 钻孔大小为mm 305Φ-Φ 工件高度为mm 500查表：最大钻孔直径mm 30Φ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mm 600=H主轴端面到底座工作台面的最大距离mm 14001=H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。
3 / 14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r F 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r 106运动，而有%90不产生疲劳损伤时所能承受的最大轴向载荷。
当r/min 10>n 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)N (c C 应小于或等于滚珠丝杠螺母副的额定动负荷，有公式：req H d 3/c F F f f T C ≤=式中，d f 动载荷系数，从《数控机床系统设计》[15]可查得：0.1d =f H f 硬度影响系数，同上，查表可得：56.1H =feqF 当量动负荷，单位Nr F 滚珠丝杠螺母副的额定动负荷，单位N/T 寿命，以r 610为1个单位。
K 10106066eq /-==T n T 式中，T 使用寿命，h; K 循环次数； eqn 滚珠丝杠的当量转速，r/min 。
3221122231113eq KK K K ++++=t n t n t n F t n F F式中，1F 、ΛΛ2F 滚珠丝杠螺母副所承受的轴向载荷，N ； 1n 、ΛΛ2n 与1F 、ΛΛ2F 相对应的转速，r/min ；1t 、ΛΛ2t 相对应的工作时间，min4.2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 ， 1.0=μ知； N 100N 10001.01=⨯==N F μ4.2.2惯性力计算有公式：a Mm 1G 30t T n T T =∑-⨯=+=)m K (1044.0)(2g 42mj j k m ϖV J J J显然惯性力很小，可忽略，所以。
轴向负荷N 1001==F F4.2.3丝杠螺母长度估算由公式：6h 1060nL L =查表得，使用推荐寿命 h L 15000h =，5 / 14初选丝杠螺距mm t 5=由此可以算出丝杠转速：r/min1000551000=⨯=n所以： mm 90010150001000606=⨯⨯=L4.2.4 确定最大动负荷：k a h t w3f f f f f PL Q =式中，P 滚珠丝杠轴向负荷； wf 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 wf =1.2 t f 温度系数；同上书中在表4-3中可得：t f=1; h f 硬度系数；同上书中表4-4中得到：h f =1; af 精度系数；同上书中表4-5中得到：af =1;k f 可靠性系数；同上在表4-6中可得：k f =1；将查得数值：w f =1.2; t f =1; h f =1; a f=1; k f =1;代入公式得：N2.116821.11009003ka h t w3=⨯⨯==f f f f f P L Q4.3 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 mm320=D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 mm320=D 螺距 mm 5=t螺旋升角 /23︒=λ滚珠直径 mm30=d滚道半径 mm 65.1=R 偏心距 mm 045.0=e 丝杠外径 mm 1.31 丝杠内径 mm 9.28螺母配合外径 mm 76=D 螺母装配总长度 mm 47=L4.5 传动效率计算95.0)1023tan(23tan )tan(tan ///=+︒︒=+=ϕλλη式中，ϕ为摩擦角；λ为丝杠螺旋升角。
3.6 刚度检验滚珠丝杠受工作负载F 引起的导程L 的变化量EA PLL ±=∆1P=100N ； L=0.45cm;E=Pa 102009⨯ (材料为钢))m (106.655)29.28(14.32622-⨯===R A π所以)um (0031.0106.655102001041006931±=⨯⨯⨯⨯⨯±=∆--L丝杠因受扭矩而引起的导程变化量很小，可以忽略。