机电装备设计(7)
机电装备设计
3 动力参数
动力参数包括电动机的功率、液压缸的牵引力、液 压马达或步进电机的额定转矩等。
机床各传动件的结构参数是根据动力参数设计计 算的。
如果动力参数定得过大，将使机床过于笨重，浪费 材料和电力：如果定得过小，又将影响机床的性能。
计算方法在现阶段只能做为参考，原因为： 通用机床使用情况复杂，切削用量的变化较大； 对某些加工过程中切削力和进给力的规律还没有很
(6) 操作方便和安全 。
6.3.2 类型
按照安装刀具的数目
①单刀架 ②多刀架
按结构形式
①方刀架 ②转塔刀架
③回轮式刀架
①手动转位刀架 按驱动刀架转位的动力分
②自动(电动和液动)转位刀架
数控车床常用的自动换刀装置方式
加工中心的刀库和换刀装置方式
加工中心刀库的类型及特点
（1）盘形刀库 应用较广，结构简单紧凑，因刀具 单环排列、定向利用率低，大容量刀库的外径将较 大，转动惯量大，选刀运动时间长。这种形式的刀 库容量较小， 一般不超过32把刀具。 （2）链式刀库 容量较大 ，当采用多环链式刀库时， 刀库外形较紧凑，占用空间较小，适用于大容量的 刀库。 （3）格子箱刀库 容量较大，结构紧凑，空间利用 率高，但布局不灵活，通常将刀库安放于工作台上。 （4）直线式刀库 结构简单，刀库容量较小，应用 于数控车床、数控钻床或个别加工中心。
1） 液压（或气动）驱动的活塞齿条齿轮转位机构 液压驱动特点：
● 调速范围大，缓冲制动容易，转位速度可调； ● 运动平稳，结构尺寸较小，制造容易，因而应用较 为广泛； ● 转位角度的大小可由活塞杆上的限位挡块来调整； 气动驱动特点：
● 结构简单、速度可调，但运动不平稳，有冲击； ● 结构尺寸大，驱动力小。
机械制造装备设计课程设计
2024/7/28
机电工程学院
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三、设计的内容及步骤
一、专用夹具设计的基本要求
（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定 位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注 意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的 加工精度要求。
（2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采 用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产 效率。
5．绘制夹具零件工作图
▪ 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制
零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图 应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整， 尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总 图要求，加工精度及表面粗糙度应选择合理。
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机电工程学院17来自三、设计的内容及步骤2024/7/28
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四、设计成绩的考核
▪ 课程设计的全部图样及说明书应有设计者的签字。 ▪ 由指导教师对学生进行答辩。设计者本人应首先对自
己的设计进行 讲解 ，然后进行答辩。每个学生的答辩 总时间 , 一般为5 ~ 10min。
▪ 课程设计成绩根据平时的工作情况、设计说明书的编
制、图样的质与量、独立工作能力以及答辩情况综合 衡量 。
▪ 答辩成绩定为五级 : 优秀、良好、中等、及格和不及
格。
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一、设计的目的
▪ 机械制造装备设计课程设计是在学完了机械制
造装备、进行了生产实习之后的下一个教 学环 节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运 用过去所学过的全部课程进行结构设计的基本 能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次 综合训练和准备。学生通过机械制造装备设计 课程设计，应在下述各方面得到锻炼：
机电一体化系统设计第7章机电一体化系统总体设计
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9.1 系统原理方案设计
一、功能分析设计法
一切从系统的功能出发， 将设计任务抽象化 1、为什么要抽象化？
复杂的设计 分析 抽象 简单的模式
突出基本的、必要的 要求，摈弃偶然情况 和枝节问题，便于抓 住设计问题核心
避免构思方案前形成 的条条框框，放开视 野，寻求更为理想的 设计方案
此外还有一些原则，如：合理力流原则、变形协调原则、 变形最小原则、平均效应原则、稳定性原则等。
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9.3 机电一体化系统的评价
机电一体化的一个主要目的是提高产品的附加 价值，因而附加价值就成为机电一体化系统的综 合评价指标。 机电一体化系统的评价内容 ：
机电一体化系统
高附加价值化
主功能
高性能化
样机的试验分为实验室试验和实际工况试 验，通过试验考核样机的各种性能指标是否 满足设计要求，考核样机的可靠性。如果样 机的性能指标和可靠性不满足设计要求，则 要修改设计，重新制造样机，重新试验。如 果样机的性能指标和可靠性满足设计要求， 则进入产品的小批量生产阶段。
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五、小批量生产
产品的小批量生产阶段实际上是产品的试生产试销 售阶段。这一阶段的主要任务是跟踪调查产品在市场 上的情况，收集用户意见，发现产品在设计和制造方 面存在的问题，并反馈给设计、制造和质量控制部门。
总功能
分功能
分功能的原理方案
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Ⅰ层
总功能
1
23
Ⅱ层 1.1 1.2 1.3
3.1 3.2
Ⅲ层 1.2.1 1.2.2
3.1.1 3.1.2
功能结构示意图
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最小的基本分功能或满足功能要求的最小单位称之为功能元。
机电一体化系统基本功能元 物理功能元：变换、合并分离、传导隔阻、储存 逻辑功能元：与、或、非 数学功能元：加、减、乘、除、乘方、开方、微分、积分
机电一体化毕业设计范文
机电一体化毕业设计范文一、引言。
大家好！今天我要给大家讲讲我的机电一体化毕业设计——智能物料搬运机器人。
在现代工业生产中，物料搬运可是个大活儿，又累人又容易出错。
所以呢，我就想设计一个聪明的机器人来干这个活儿。
二、设计目标。
1. 精准定位：它得知道自己在哪儿，要去哪儿，不能像个没头的苍蝇到处乱撞。
2. 安全可靠：在工厂里有很多人和设备，机器人可不能到处乱撞，得稳稳当当、安安全全的。
3. 高效搬运：毕竟是来干活儿的，要是慢吞吞的，那可不行，得快速准确地把物料从一个地方搬到另一个地方。
三、总体设计方案。
# （一）机械结构设计。
1. 底盘。
底盘就像是机器人的脚，我选择了四轮驱动的底盘结构。
四个轮子能够提供更好的稳定性和机动性。
轮子采用了特殊的橡胶材质，有很好的摩擦力，这样机器人在行驶过程中就不容易打滑。
为了实现转向功能，我在底盘上安装了转向机构。
这个转向机构就像汽车的方向盘一样，可以控制机器人的行驶方向。
2. 机械臂。
机械臂是用来抓取和搬运物料的关键部件。
我设计的机械臂有三个关节，可以灵活地伸展和弯曲。
每个关节都由一个电机驱动，通过精确的控制算法，能够实现机械臂在三维空间中的精确定位。
在机械臂的末端，我安装了一个特制的夹具。
这个夹具可以根据不同物料的形状和大小进行调整。
对于方形的物料，可以使用夹板式夹具；对于圆形的物料，可以使用环抱式夹具。
# （二）控制系统设计。
1. 硬件部分。
控制器：我选用了一款功能强大的单片机作为机器人的大脑。
这个单片机可以处理各种传感器传来的信息，并且根据预先编写的程序控制机器人的行动。
传感器：为了让机器人能够感知周围的环境，我安装了多种传感器。
比如说，安装了激光雷达传感器，它就像机器人的眼睛一样，可以扫描周围的环境，构建出环境地图，这样机器人就能知道哪里有障碍物，哪里是安全的通道。
还安装了红外传感器，用于近距离检测障碍物，起到一个辅助的作用。
另外，在机械臂上安装了力传感器，当夹具抓取物料时，力传感器可以检测到抓取的力度，避免用力过大损坏物料或者用力过小抓不住物料。
机电一体化总体设计
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(3)安全性指标
包括操作指标、自身保护指标和人员安全指标等保证 产品在使用过程中不致因误操作或偶然故障而引起产品损 坏或人身事故方面的技术指标。对于自动化程度较高的机 电一体化产品，安全性指标尤为重要。
产品零、部件或元、器件的可靠性对整机可靠性的影 响是“与”的关系，只有在全部零、部件或元、器件都有 效时，整机才能有效，一个高可靠性的零、部件或元、器 件不能补偿其它零、部件或元、器件的低可靠性。
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可靠性指标对成本、价格和销量的影响与精度指标类 似，因此也需要在确定了可靠性与成本、价格与销量两个 基本函数关系后，才能对可靠性指标作出最优决策。应当 指出，当由于产品可靠性的增高使得“规定的时间”超过 产品市场寿命期(即产品更新换代周期)时，继续提高可靠 性是没有意义的。 4· 维修性指标
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在设计阶段降低成本的主要方法有：
①合理选择各零、部件和元、器件的工作原理和结构，注 意避免“大才小用”、“大马拉小车”的现象发生。
②充分考虑产品的加工和装配工艺性，在不影响工作性能 的前提下，尽可能简化结构，力求用最简单的机构或装置 取代非必需的复杂机构或装置，去实现同样的预期功能和 性能。 ③采用标准化、系列化和通用化的方法，缩短设计和制造 周期，降低成本。
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1．功能范围 任何产品所能实现的功能都有一定范围，例如一台通 用性较强的打印机可以使用不同幅宽的打印纸及普通纸张 ，而微型打印机只能使用单一专用打印纸。一般来讲，产 品的适用范围较窄，其结构可较简单，相应的开发周期较 短，成本也较低，但由于适用范围窄，市场覆盖面就小， 产品批量也小，使单台成本增加。相反地，如扩大适用范 围，虽然产品结构趋于复杂，成本增加，但由于批量的增 加又可以使单台成本趋于下降。
机电系统设计-20220409180257
机电系统设计20220409180257机电系统设计是当今工程领域的一个重要分支，它将机械工程与电子工程相结合，通过精确的控制系统实现机械装置的高效、稳定运行。
本文档将围绕机电系统设计的基本概念、设计流程、关键技术和应用实例展开，旨在为读者提供全面、深入的指导。
一、基本概念机电系统设计涉及到机械、电子、控制等多个学科领域，其核心是利用电子技术对机械装置进行精确控制。
一个典型的机电系统通常包括机械结构、传感器、执行器、控制器和电源等组成部分。
其中，机械结构是系统的主体，负责执行具体的物理任务；传感器用于检测系统的状态和性能；执行器根据控制器的指令对机械结构进行操作；控制器则是整个系统的核心，负责接收传感器信号、处理数据并控制指令；电源则为系统提供所需的能量。
二、设计流程1. 需求分析：明确系统的功能、性能、成本等要求，确定设计目标和约束条件。
2. 方案设计：根据需求分析的结果，提出多种设计方案，并进行比较和选择。
3. 详细设计：对选定的方案进行详细设计，包括机械结构设计、电路设计、控制算法设计等。
4. 模型建立：建立系统的数学模型，以便进行仿真分析和性能评估。
5. 仿真分析：利用仿真软件对系统进行仿真分析，验证设计的合理性和可行性。
6. 系统集成：将各个模块集成在一起，进行调试和测试。
7. 性能优化：根据测试结果对系统进行性能优化，提高系统的稳定性和可靠性。
8. 文档编写：编写设计文档、用户手册等，为系统的使用和维护提供指导。
三、关键技术机电系统设计涉及到许多关键技术，包括：1. 机械设计：根据系统的功能要求，设计合理的机械结构，确保其强度、刚度和精度。
2. 传感器技术：选择合适的传感器，提高系统的检测精度和可靠性。
3. 执行器技术：根据系统的控制要求，选择合适的执行器，确保其响应速度和精度。
4. 控制算法设计：设计合理的控制算法，实现系统的稳定、快速、准确的控制。
5. 仿真技术：利用仿真软件对系统进行仿真分析，提高设计的效率和质量。
机电装备设计
美国“别动队”无人 机
法国“红隼”无人机
特种机器人
微型无人机
迎宾机器人
导盲机器人
跳舞机器人
医疗机器人
足球机器人
AIBO机器狗
特种机器人
指挥机器人
消防机器人
室外保安机器人
德国排爆机器人
防暴机器人
管内机器人
大型喷浆机器人
特种机器人
隧道凿岩机器人
注塑成型机
液压机
冲床
瓶奶灌装流水线
• 20世纪70年代以来，微型计算机和微电子 技术应
械系
统、液压、气动系统、检测部件、微电子自动控 制系统
和驱动装置以及信息处理技术按系统工程和整体 优化的
方法组成满足特定功能要求的有机整体。
特点：
◆ 机电装备的结构明显区别于传统的机械装备；
◆ 传感器和微电子控制系统成为现代机电装备重
1.1.3 机电装备组 成由四个部分组成。
1 机械系统
是机电装备中的传动机构和工作执行机构。
4 自动控制与信息处理系统 通过该部分传递信息流，进行决策，保证全 系统
的协调工作。 包括：高精度定位控制，速度控制，力控制， 自
适应控制及自诊断、仿真、校正、补偿、再现 检索
等。
研究的问题有： □ 自适应控制研究； □ 柔性自动化仿真技术的研究； □ 自诊断监控技术及容错技术的研究； □ 智能控制系统研究；
• 详细设计：通常用工程图学、机械零件、 机械
原理、理论力学、材料力学、电子、电工 等的基
础知识，完成产品的设计、计算，画出零 件图、
部件装配图和总装图，亦称常规设计。
通常是以古典力学为基础、大量采用经 验数
据或半经验性的设计方法。按常规、传统
机电装备设计--机电装备创新设计方法 ppt课件
PPT课件
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20世纪初的制造车间
拥挤、昏暗、嘈杂
由集中动力源驱
动的架空天轴
带传动
工人劳动强度大
变速用的 多级带轮
工作环境不安全
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工人操作车床
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“奔驰”汽车博物馆的车间模型
将动力分配 到不同设备
架空天轴
铣床
带传动
锯床
砂轮机
车床
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直流发电机 --电动1机1 组
械工业出版社,1999.
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课程的目的与任务
本课程是机械设计制造及其自动化专业与机械电子工程专 业的一门重要且实践性较强的专业课，是研究如何利用系 统设计原理和综合集成技巧，将机械系统、驱动装置、传 感检测部件、自控和信息处理系统等机电一体化要素组成 各种性能优良、可靠的机电装备。
内容以机为主，机电结合。学习相关的设计理
PPT课件
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1.2 设计类型
机电装备设计可分为：创新设计、变型设计和组合
设计等类型。
创新设计：依据市场需求发展预测，在无样机可供
参考的条件下，根据对新产品预期的功能要求和性能指
标，发挥设计者的创造力，利用已有技术成果进行创新
构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机电装备
的一种实践活动。
包含两部分：
◆ 高性能直线电动机的研制。
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3 传感与检测部件
装置在机械的各敏感部位，实时采集温度、速度、
力、振动、声学与光学信号，及时反馈给控制系统，实
现对机械工作的实时控制以及对工作状态的监控。
研究的问题有：
★ 提高各种敏感材料和元件的灵敏度和可靠性；
机电装备设计ppt课件
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满足，C＞0.7(d1+d2)=0.7×2×161.78＝226.49(mm),同时， C＜2(d1+d2)=2×2×161.78＝647.12(mm)中心距合格。 所选同步带轮及带型为： 40-H-200-AF
宁波伏龙同步带
3.2 高速带传动
特点： 高速带传动又称高速平型带传动，指带速v＞30 m/s，高
同步带轮普通与同步带一同购买，可选用厂家提供的规 范带轮，也可单独定购。
3.1.5 设计计算
1、失效方式 同步带的传动主要失效方式：同步带疲劳断裂，带齿的
剪切和挤压破坏及带两侧边和带齿磨损等。
在正常的任务条件下，带传动设计准那么主要是在不打滑 的条件下限制其单位宽度拉力，以保证同步带的抗拉强度， 保证同步带具有一定的疲劳强度和运用寿命。
常用的资料有聚氯酯橡胶和氯丁橡胶。
2、型号、主要参数和标注方法
1〕型号
同步带型号如表所
示。
齿型 代号
型号
名称
MXL(minimal extra light) 最轻型
XXL（ extra extra light ） 超轻型
英制 梯型
齿
XL （ extra light ） L （ light ）
H （ heavy ）
(2) 玻璃纤维 与基体资料的粘结性好，柔韧性和 耐腐蚀性较好。多用于以氯丁橡胶为基体的同步 带中。
(3) 芳香族聚酸胺纤维 韧性远高于钢丝和玻璃纤 维，抗拉强度与钢丝一样，耐腐蚀和高温稳定性 好，价钱较高。
2〕基体
同步带的基体包括带齿和带背，在氯丁橡胶为 基体的同步带中增设用尼龙或锦纶丝织成布层， 以添加耐磨性。基体资料应具有良好的柔韧性、 耐磨性、耐热性、抗弯强度高、抗老化以及与 强力层的粘合性好。
机电装备设计
Transmission Part Design for Electro-
mechanical Equipment
此次课讲授内容
3.5 轴系 3.5.1 概述 3.5.2 主轴轴系旳基本要求 3.5.3 主轴轴承选择 3.5.4 主轴滑动轴承 3.5.5 主轴组件布局 3.5.6 轴系组件初步计算 3.5.7 主轴滚动轴承旳预紧 3.5.8 主轴组件旳润滑和密封
主轴旳温升梯度不要大，要温度场对称.
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2）热位移 定义：使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生旳位移。
热线位移可在笛卡尔坐标中产生三个坐标轴方向旳分量。 3）轴系主要热特征参数 主要特征参数：热源强度、温升和工作部分旳热位移。 热源强度： 轴系旳热源有轴承、传动件、密封件等单位时间 内发烧量旳总和。
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3.5.9 提升主轴组件性能旳措施
3.5.1 轴系概述
定义：轴系由轴、轴承和安装于轴上旳传动体、密 封件及定位件构成。 功能：支承旋转零件、传递转矩和运动。 构成：轴系按其在传动链中所处旳地位不同可分为 传动轴轴系和主轴轴系，一般对传动轴旳要求不 高，对主轴有较高旳要求。
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3.5.2 对主轴（spindle)轴系旳要求
整体要求：确保在一定旳载荷与转速下，主轴组件 精确而稳定地绕其轴心旋转，并长久地保持这种性 能。从下列五方面分析： 1 回转精度 2 静刚度 3 动态特征 4 热特征与热变形 5 精度保持性
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1 回转精度 定义：指主轴装配后，在无载荷、低转速条件下，主轴前端 旳径向和轴向跳动量。 回转中心线：轴件作回转运动时线速度为零旳点旳连线。
置形式和预紧、滑动轴承旳油膜刚度、支承距离，主轴前端悬伸
量，组件旳装配等。
机电设备安装工程施工方案设计(3篇)
第1篇一、工程概况本项目为XX工厂机电设备安装工程，主要包括设备基础施工、设备安装、管道安装、电气安装、调试与试运行等环节。
工程地点位于XX市XX区，工程总投资约XXX万元。
工程工期为XX个月，确保按期完成。
二、施工准备1. 技术准备（1）组织施工人员认真学习设计图纸、技术规范和施工方案，确保施工人员掌握施工工艺和操作要领。
（2）对施工人员进行技术交底，明确施工要求和注意事项。
（3）对施工人员进行安全教育和培训，提高施工人员的安全意识。
2. 材料准备（1）根据工程量清单，提前采购各类设备、材料，确保材料质量符合要求。
（2）对采购的设备、材料进行验收，确保其质量、规格、型号等符合设计要求。
3. 人员准备（1）组织施工队伍，明确各工种人员配置，确保施工力量充足。
（2）对施工人员进行技术考核，选拔技术过硬、经验丰富的施工人员担任关键岗位。
4. 施工设备准备（1）提前准备各类施工设备，如吊车、叉车、钻机、电焊机等，确保施工过程中设备需求。
（2）对施工设备进行检查和维护，确保设备运行正常。
三、施工方案1. 设备基础施工（1）按照设计图纸和规范要求，进行设备基础施工。
（2）严格控制基础混凝土的浇筑质量和养护，确保基础强度达到设计要求。
（3）对设备基础进行验收，确保基础平整、坚实、无裂缝。
2. 设备安装（1）根据设备安装工艺要求，进行设备安装。
（2）确保设备安装位置准确、牢固，满足设备运行要求。
（3）对安装的设备进行调试，确保设备运行正常。
3. 管道安装（1）按照设计图纸和规范要求，进行管道安装。
（2）严格控制管道焊接质量和防腐处理，确保管道安全运行。
（3）对安装的管道进行验收，确保管道连接牢固、无泄漏。
4. 电气安装（1）按照设计图纸和规范要求，进行电气安装。
（2）严格控制电气设备安装质量和线路敷设，确保电气系统安全可靠。
（3）对安装的电气设备进行调试，确保电气系统运行正常。
5. 调试与试运行（1）对安装完成的设备进行单机调试，确保设备性能达到设计要求。