专门化方向课程设计机电一体化方向指导
书
专门化方向课程设计指导书
机电一体化方向
机械设计制造及其自动化
华北科技学院
机电工程系
机械工程教研室
2005 年12月
专门化方向（机电一体化方向）课程设计指导书
一、机电一体化系统课程设计的目的
机电一体化系统是机械设计制造及其自动化专业学生必修的一门专业课。
该课程具有较强的实践性和综合性。
通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把所学的电工学、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械设计理论有机地结合起来，了解各项技术的相互接口关系。
本课程设计是机电一体化系统课程重要的实践环节，其基本目的是:
1、通过课程设计，使学生初步掌握系统设计的原理和综合集成技巧，进行机电一体化系统的总体方案的设计和分析。
2、根据系统动力学观点，对系统中的机电元部件的主要参数的匹配，进行协调设计计算，以便适应微机控制系统和控制软件的要求。
3、通过课程设计，学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料，培养设计的思路和基本技能。
4、通过课程设计，强化训练学生学科融合的思维能力和设计能力，引起对新概念、新技术浓厚的兴趣。
二、机电一体化系统课程设计的内容：
1、从机电一体化系统功能出发，制定总体设计方案；
2、根据结构参数和运动特性要求，选取合适电机和传动部分；
3、进行主要零部件的选择和设计计算，合理选取材料，确定零部件的尺寸参数；按国标要求，绘制机械装置装配图与主要零部件图；
4、选取控制系统，正确绘制出电器控制系统原理图。
5、正确编写课程设计说明书，清楚表达设计思想和计算过程及结论。
三、课程设计的步骤
课程设计大致按以下步骤进行：
1、设计准备
阅读设计任务书，明确设计要求，通过查阅资料了解设计对象。
2、总体方案设计
从机电一体化系统功能出发，制定总体设计方案。
机电一体化产品总体方案的设计包括功能分析、资料积累、综合研究和方案确定。
3、驱动电机的选择
分析各类电机的特点、性能和应用范围；确定选用电机的类型、容量和调速方式。
4、传动部分的设计
根据总体设计要求应使其具有所需要的各种运动，要求一定变速范围的运动。
5、主要零部件的选择和设计计算以及机械装置装配图和主要零部件图的绘制。
6、控制系统的设计
选取控制系统，正确绘制出电器控制系统原理图；
7、课程设计说明书的编写
8、总结和答辩
四、课程设计中应注意问题
1、课程设计是在教师指导下进行，为了更好地达到培养学生设计能力的要求，提倡独
立思考、严肃认真、精益求精的精神。
2、设计中应学习正确使用标准和规范。
3、要注意掌握设计进度，每一阶段的设计都要认真检查，避免出现重大错误，影响下
一阶段设计。
五、设计题目
1、数控铣床纵向进给伺服系统的设计与计算
2、数控铣床横向进给伺服系统的设计与计算
3、数控铣床Z轴伺服系统的设计与计算
4、数控铣床主运动伺服系统的设计与计算
2、数控车床自动转位刀架的设计
4、数控车床纵向进给伺服系统的设计与计算
5、数控车床横向进给伺服系统的设计与计算
6、数控车床主运动伺服系统的设计与计算
7、数控车床X-Y工作台机电一体化系统设计
8、数控磨床修整机构的设计
9、数控磨床Z轴伺服系统的设计与计算
注：鼓励学生自选课程设计题目。
六、要求
1、装配图1张；
2、零件图1～2张；
3、电气控制图1张；
4、设计说明书1份。
七、参考资料
1、机床零部件标准汇编.北京机床研究所.机械电子工业部.1990
2、成大先.机械设计手册单行本.机械传动.化学工业出版社.2004
3、赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计.机械工业出版社.1997
4、毕承恩.现代数控技术（上、下）.机械工业出版社.1991
5、机电一体化技术手册编委会编.机电一体化技术手册(上、下册).机械工业出版
社.1994
附：
题目一：
1：设计任务和内容
设计任务为立式加工中心工作台，工作台承担运动功能为纵向（X）轴和横向（Y）轴两个方向的移动及一个绕Z轴的转动。
涉及内容包括总体结构方案拟定、进给系统的设计计算，伺服系统和检测装置的选择计算、控制系统的设计及装配图的绘
制。
2：总体结构方案拟定
方案拟定为工作台是纵向、横向轴两个方向的移动直线工作台，上面叠加一个回转工作台。
3：主要参数设定
直线工作台面的尺寸（长×宽×高）：900mm×500mm×50mm;
回转工作台台面尺寸（直径×高）：Φ320 mm×220 mm；
纵向工作台行程750 mm，横向工作台行程500 mm；
切削力为纵、横、垂直方向分别为：1715N、4410N、2573N；
工作进给速度为1~1500mm/min,快速进给速度15m/min。
题目二：
设计一个X-Y数控工作台及其控制系统。
该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。
设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C×B×H＝145mm×160mm×12mm；底座外形尺寸C1×B1×H1＝210mm×220mm×140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。
题目三：
设计一台六工位的卧式自动回转刀架。
要求绘制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编制刀架的控制软件。
推荐刀架所用电动机的额定功率为90w ，额定转速为1440r/min ，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min
设计一台四工位的立式自动回转刀架，适用于c6132经济型数控车床。
要求绘制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编制刀架的控制软件。
推荐刀架所用电动机的额定功率为90w ，额定转速为1440r/min ，换刀时要求刀架转动的速度为30r/min
题目四：
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a e =15mm
4）最大背吃刀量a p =8mm
5）加工材料为碳素钢或有色金属
6）X 、Y 方向的脉冲当量/005.0mm y x ==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230x230mm ，加工范围为250mmx250mm
9）工作台空载最快移动速度min /3000max max mm v v y x ==
工作台进给最快移动速度min /400max max mm v v f y f x ==。