普通车床数控化改造.ppt

第一节 机电一体化系统设计的目的 第二节 设计的内容 第三节 设计的一般过程与要点 第四节 机电一体化系统设计实例1 第一节 机电一体化系统设计的目的 机电一体化系统设计是一个重要的实践性环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是： 1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。 2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗轮蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。 3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统、增量式旋转编码器、直线光栅等。 4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。 5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。 6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 第二节 设计的内容 设计的对象有典型的机电一体化系统（产品），如微机数控机床、工业机器人、三坐标测量机、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。 设计内容由机械系统、控制系统和设计说明书三部分组成。 1．机械系统设计 2. 控制系统设计 3．设计说明书 是设计的总结性文件，应清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析、比较与确定，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路分析，软件设计的流程图以及相关程序等。 第三节 设计的一般过程与要点 机电一体化系统设计的内容非常广泛，不同的专业、方向会有不同的侧重点，每个学校也有自己的专业特点。因此，设计的一般过程和基本方法也会有所不同。但总的来说，大体上可分为七个阶段，如下图所示。 一、设计准备工作 首先，要认真研究设计任务书，明确要完成的设计内容和具体要求，备齐设计过程所必需的各种工具书和相关标准； 其次，要大量查阅文献资料、学习研究有关产品的图纸与样本。为了提高工作效率，学生要学会充分利用互联网这一快捷工具，指导教师也要充分使用互联网和多媒体教学。有条件的话，指导教师最好带领学生参观实物或模型，使学生获得感性认识。 针对毕业设计，每位同学应完成开题报告一份，主要内容包括：结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述；选题依据、主要研究内容、研究思路及方案；工作进度及具体安排 ；参考文献。 二、总体方案设计要点 总体方案直接影响到机电一体化系统的最终运行结果，是设计工作的基础。一般满足设计要求的总体方案往往有多个，这时要根据具体情况进行分析比较，确定一个最佳方案。设计总体方案时应注意以下几个要点： 1、在继承的基础上充分发挥个人的创新能力 设计的选题大多都是已成型的机电产品，在长期的设计和生产实践中，已积累了大量可供借鉴的资料和经验，大都有详细的设计资料供学习参考。作为学生，首先要学习和继承这些经验成果，这样不但可以加快设计进度，减少原则性错误，而且对设计质量也有可靠的保证。但同时对设计过程中出现的疑问要勤思考、多比较，不要盲目抄袭，对现有方案中存在缺陷的地方，应发挥个人创新能力予以改进和提高。如果在结构上有重大的改进设计，应该与指导教师和同学多讨论。 2、抓住关键零部件的原理分析和设计 无论是机电一体化设备的改造，还是新产品设计，都需要抓住关键零部件的分析和设计，这是机电一体化系统设计的重要方法。例如，在微机数控机床和Ｘ-Y数控工作台设计中，进给传动机构是整个设备的关键所在。其中，作为执行元件的伺服电动机，在计算与选型方面，本书第四章有详细介绍。在波轮式全自动洗衣机的传动系统中，减速器是关键部件；而自动回转刀架的关键部件则是蜗杆-蜗轮副与螺杆-螺母副。只有清楚了关键零部件的功能和工作原理，才有可能顺利完成设计工作。 3、要重视并正确使用标准 遵守并采用标准，是降低产品成本的重要因素之一，也是评价设计质量的一项主要指标。熟悉并正确使用标准是机电一体化系统课程设计的重要任务之一。 许多标准件可以直接外购，如电动机、滚动轴承、传动带、链、密封件、紧固件、键等。有些零件虽然需要自己设计制造，如齿轮、带轮、蜗杆蜗轮等，但其主要尺寸参数一般仍要按标准确定。所以设计时准备一些标准件手册是很重要的。