專門化方向課程設(shè)計(jì)(機(jī)電一體化方向)指導(dǎo)書總結(jié)

1、專門化方向課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書機(jī)電一體化方向機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化機(jī)電工程系機(jī)械工程教研室2005 年 12 月專門化方向（機(jī)電一體化方向）課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)課。該課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立機(jī)電產(chǎn)品的一體化設(shè)計(jì)思想，把所學(xué)的電工學(xué)、傳感器技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)理論有機(jī)地結(jié)合起來，了解各項(xiàng)技術(shù)的相互接口關(guān)系。本課程設(shè)計(jì)是機(jī)電一體化系統(tǒng)課程重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，其基本目的是:1、通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生初步掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和綜合集成技巧，進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)和分

2、析。2、根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)， 對(duì)系統(tǒng)中的機(jī)電元部件的主要參數(shù)的匹配，進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算，以便適應(yīng)微機(jī)控制系統(tǒng)和控制軟件的要求。3、通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)設(shè)計(jì)的思路和基本技能。4、通過課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)生學(xué)科融合的思維能力和設(shè)計(jì)能力，引起對(duì)新概念、新技術(shù)濃厚的興趣。二、機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、從機(jī)電一體化系統(tǒng)功能出發(fā)，制定總體設(shè)計(jì)方案；2 、根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)特性要求，選取合適電機(jī)和傳動(dòng)部分；3 、進(jìn)行主要零部件的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算，合理選取材料，確定零部件的尺寸參數(shù)；按國(guó)標(biāo)要求，繪制機(jī)械裝置裝配圖與主要零部件圖；4 、選取控制系統(tǒng)，正確繪制出電

3、器控制系統(tǒng)原理圖。5 、正確編寫課程設(shè)計(jì)說明書，清楚表達(dá)設(shè)計(jì)思想和計(jì)算過程及結(jié)論。三、課程設(shè)計(jì)的步驟課程設(shè)計(jì)大致按以下步驟進(jìn)行：1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求，通過查閱資料了解設(shè)計(jì)對(duì)象。2、總體方案設(shè)計(jì)從機(jī)電一體化系統(tǒng)功能出發(fā)，制定總體設(shè)計(jì)方案。機(jī)電一體化產(chǎn)品總體方案的設(shè)計(jì)包括功能分析、資料積累、綜合研究和方案確定。3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇分析各類電機(jī)的特點(diǎn)、性能和應(yīng)用范圍；確定選用電機(jī)的類型、容量和調(diào)速方式。4、傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求應(yīng)使其具有所需要的各種運(yùn)動(dòng)，要求一定變速范圍的運(yùn)動(dòng)。5、主要零部件的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算以及機(jī)械裝置裝配圖和主要零部件圖的繪制。6、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選取控制

4、系統(tǒng)，正確繪制出電器控制系統(tǒng)原理圖；7、課程設(shè)計(jì)說明書的編寫8、總結(jié)和答辯四、課程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問題1、課程設(shè)計(jì)是在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，為了更好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的要求，提倡獨(dú)立思考、嚴(yán)肅認(rèn)真、精益求精的精神。嚴(yán)禁抄悉, 不求甚解。2、設(shè)計(jì)中應(yīng)學(xué)習(xí)正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。3、要注意掌握設(shè)計(jì)進(jìn)度，每一階段的設(shè)計(jì)都要認(rèn)真檢查，避免出現(xiàn)重大錯(cuò)誤，影響下一階段設(shè)計(jì)。五、設(shè)計(jì)題目本課程設(shè)計(jì)題目可以不同，基本上可歸納為以下幾個(gè)方面：1、數(shù)控銑床伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一套數(shù)控銑床伺服進(jìn)給系統(tǒng), 伺服進(jìn)給系統(tǒng)如表一，坐標(biāo)軸如表，行程范圍如表。序題目伺服系統(tǒng)控制類型坐標(biāo)軸行程范圍號(hào)步 進(jìn)直 流交 流XYZ500mm12

5、00mm驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸軸軸12345678數(shù)控銑伺服進(jìn)給機(jī)9電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1011121314151617182、數(shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一套車床伺服進(jìn)給系統(tǒng) , 伺服進(jìn)給系統(tǒng)如表一，坐標(biāo)軸如表，行程范圍如表。3、數(shù)控銑（車）床主軸設(shè)計(jì)4、數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)5、數(shù)控機(jī)床液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)7、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等8、PLC在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用；9、采用微型計(jì)算機(jī)（包括單片機(jī)）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和控制，主要考慮計(jì)算機(jī)的選擇或單片機(jī)構(gòu)成電路的選用。10、選用驅(qū)動(dòng)控制電路，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。主要考慮電機(jī)的選擇及驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算，控制電機(jī)電路的設(shè)計(jì)六、要求1、裝配圖

6、 1 張；2、零件圖 12 張；3、電氣控制圖 1 張；4、設(shè)計(jì)說明書 1 份。（說明書內(nèi)容的要求：）1、課題的來源及現(xiàn)實(shí)意義2、總體方案的確定3、系統(tǒng)框圖的分析4、電氣執(zhí)行元件的選用說明5、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算6、機(jī)械和電氣其它部分（如傳感器反饋、測(cè)量等）的說明。要求學(xué)生對(duì)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)能系統(tǒng)明確的表達(dá)，說明書一般不少于20 頁(yè)（ 8000 字）。七、參考資料1、機(jī)床零部件標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京機(jī)床研究所 . 機(jī)械電子工業(yè)部 .19902、成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本 . 機(jī)械傳動(dòng) . 化學(xué)工業(yè)出版社 .20043、趙松年 , 張奇鵬 . 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社 .19974、畢承恩

7、 . 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)（上、下）. 機(jī)械工業(yè)出版社 .19915、機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編. 機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)( 上、下冊(cè) ). 機(jī)械工業(yè)出版社 .1994機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目一、 CKA6150 數(shù)控臥式車床主要技術(shù)參數(shù)：行程： X 軸： 280mm/320mm/350mmZ 軸： 685， 935， 1435， 1935進(jìn)給速度： X 軸：工進(jìn)0.01 3000mm/min , 快進(jìn) 4000 mm/minZ 軸：工進(jìn)0.016000mm/min , 快進(jìn) 8000 mm/min工進(jìn)0.01 4000mm/min , 快進(jìn) 6000 mm/min （行程1930）主軸轉(zhuǎn)速： 452000

8、r/min( 普通型 ) ：25 2200r/min （變頻型）刀架：4 位6 位換刀時(shí)間2.4S2.0S設(shè)計(jì)內(nèi)容：（ 16 人）1、 X 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、 Z 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）3、 主軸系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（普通型、變頻型）4、 數(shù)控車床四工位自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)（最大車削直徑500mm）5、 數(shù)控車床六工位自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)（最大車削直徑400mm）6、 CKA6150 數(shù)控臥式車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（畫液壓原理圖、液壓臺(tái)尾圖、手動(dòng)臺(tái)尾 ）（機(jī)床液壓系統(tǒng)的主要功能：動(dòng)力卡盤的夾緊、松開；尾架的頂緊、松開）7、 X 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8、 Z 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)

9、設(shè)計(jì)9、 主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10、CKA6150 數(shù)控車床控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)二、 XK160C 數(shù)控銑床主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)西門子 802Cbaseline主軸0.37KW ,4000RPMX 軸 200mm/300mm ， 1500mm/minY 軸 150mm/200mm ， 1500mm/minZ 軸 180mm/200mm ，1500mm/min設(shè)計(jì)內(nèi)容：（ 12 人）1、 X 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、 Y 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、 Z 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、主軸系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5、 X 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、 Y 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7、 Z 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)

10、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8、 主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)9、 XK160C 數(shù)控銑床控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)三、 XH714 立式加工中心主要參數(shù)：工作臺(tái)面尺寸：（400x800 ）寬度 400mm，長(zhǎng)度800mm工作臺(tái)面左右行程（X 軸） 630mm/700mm工作臺(tái) T 型槽寬 x 槽數(shù)18mmX3工作臺(tái) T 型槽距離125mm工作臺(tái)面前后行程（Y 軸） 400mm/450mm主軸箱上下行程（Z 軸） 500mm/520mm主軸轉(zhuǎn)速60 8000r/min快速移動(dòng)速度X 、 Y 軸： 20000mm/min ; Z 軸： 15000 mm/min進(jìn)給速度： X 、Y 、 Z 軸： 1-5000mm/min ;電機(jī)額定轉(zhuǎn)

11、矩6N.M,轉(zhuǎn)速2000r/min工作臺(tái)容許負(fù)載：600 公斤定位精度0. 0 1 2 / 3mm00重復(fù)定位精度0. 0 0mm6設(shè)計(jì)題目 (12 人)1、 X 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、 Y 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、 Z 軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、 X 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6、 Y 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7、 Z 軸進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8、主軸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)9、加工中心控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)四、立式加工中心工作臺(tái)（3 人）主要參數(shù)：直線工作臺(tái)面的尺寸（長(zhǎng)寬高）： 900mm 500mm 50mm;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臺(tái)面尺寸（直徑高）： 320 mm 22

12、0 mm；縱向工作臺(tái)行程750 mm，橫向工作臺(tái)行程500 mm；切削力為縱、橫、垂直方向分別為：1715N、 4410N、 2573N；工作進(jìn)給速度為11500mm/min,快速進(jìn)給速度15m/min。設(shè)計(jì)任務(wù)：為立式加工中心工作臺(tái)，工作臺(tái)承擔(dān)運(yùn)動(dòng)功能為縱向（X）軸和橫向（ Y）軸兩個(gè)方向的移動(dòng)及一個(gè)繞Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。涉及內(nèi)容包括總體結(jié)構(gòu)方案擬定、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，伺服系統(tǒng)和檢測(cè)裝置的選擇計(jì)算及裝配圖的繪制。 方案擬定為工作臺(tái)是縱向、橫向軸兩個(gè)方向的移動(dòng)直線工作臺(tái)，上面疊加一個(gè)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。五設(shè)計(jì)一個(gè)X-Y 數(shù)控工作臺(tái)及其控制系統(tǒng)。（ 3 人）該工作臺(tái)可用于銑床上坐標(biāo)孔的加工和臘摸、塑料、鋁合

13、金零件的二維曲線加工，重復(fù)定位精度為0.01mm，定位精度為0.025mm。設(shè)計(jì)參數(shù)如下： （ 1）負(fù)載重量 G=150N；臺(tái)面尺寸 C B H145mm 160mm 12mm；底座外形尺寸 C1 B1 H1210mm220mm 140mm；最大長(zhǎng)度 L=388mm；工作臺(tái)加工范圍 X=55mm， Y=50mm；工作臺(tái)最大快移速度為 1。5m/min 。（ 2）負(fù)載重量 G=170N；臺(tái)面尺寸 C BH 145mm 160mm 12mm；底座外形尺寸C1 B1 H1 210mm 220mm 140mm；最大長(zhǎng)度 L=400mm；工作臺(tái)加工范圍 X=60mm， Y=55mm；工作臺(tái)最大快移速度為

14、 1m/min 。（ 3）負(fù)載重量 G=200N；臺(tái)面尺寸 C BH 145mm 160mm 12mm；底座外形尺寸 C1 B1 H1 210mm 220mm 140mm；最大長(zhǎng)度L=350mm；工作臺(tái)加工范圍X=50mm， Y=50mm；工作臺(tái)最大快移速度為 1m/min 。六、自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架（2 人）1、設(shè)計(jì)一臺(tái)六工位的臥式自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架。要求繪制自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，推薦刀架所用電動(dòng)機(jī)的額定功率為90w ，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min ，換刀時(shí)要求刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為30r/min2、設(shè)計(jì)一臺(tái)四工位的立式自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，適用于c6132 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。要求繪制自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖， 推薦

15、刀架所用電動(dòng)機(jī)的額定功率為90w，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min ，換刀時(shí)要求刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為 30r/min七、淬火機(jī)床底座的設(shè)計(jì)（2 人）1、 2.5 米淬火機(jī)床底座的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)環(huán)形連續(xù)淬火機(jī)床的底座，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外表面的連續(xù)淬火。具體參數(shù)：進(jìn)給行程為1200mm，進(jìn)給速度為 2-1200mm/min ，快速進(jìn)給速度為 3.6m/min 。2、 6.5 淬火機(jī)床底座的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)環(huán)形連續(xù)淬火機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外表面的連續(xù)淬火。具體參數(shù)：進(jìn)給行程為 1000mm，進(jìn)給速度為 1-1500mm/min，快速進(jìn)給速度為 15m/min。八、淬火機(jī)床立柱的設(shè)計(jì)（ 2 人）1、 2.5 淬火機(jī)床立柱的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)環(huán)形連續(xù)淬火機(jī)床的立柱進(jìn)給機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外表面的連續(xù)淬火。具體參數(shù)：進(jìn)給行程為 1000mm，進(jìn)給速度為 2-1200mm/min ，快速進(jìn)給速度為 3.6m/min 。2、 6.5 淬火機(jī)床立柱的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)環(huán)形連續(xù)淬火機(jī)床的立柱機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外表面的連續(xù)淬火。具體參數(shù)：進(jìn)給行程為 800mm，進(jìn)給速度為1-1500mm/min，快速進(jìn)給速度為15m/min。九、大型數(shù)控立式車床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（2 人）具體參數(shù)：進(jìn)給行程為2400mm，進(jìn)給速度為1-1500mm/min ，快速