典型(机器人)机电一体化系统实例分析汇编.pdf

第 7 章 典型机电一体化系统设计及应用举例 本章教学重点 ：机电一体化系统设计要点，数控机床及典型机器人系统设计方法。 本章教学难点 ：数控机床及典型机器人系统设计方法。 本章教学方式 ：多媒体教学、动画演示。 7.1 机电一体化系统设计要点 7.1.1 基本开发思路 机电一体化系统设计是根据系统论的观点，运用现代设计的方法构造产品结构、赋予产 品性能并进行产品设计的过程。 图 7-1 所示为机电一体化产品设计的典型流程图。 机电一体 化产品设计过程可划分为四个阶段： （一）准备阶段 在这个阶段中首先对设计对象进行机理分析，确定产品的规格、性能参数；然后进行技 术分析， 拟定系统总体方案， 划分组成系统的各功能要素和功能模块， 最后对各种方案进行 可行性研究对比，确定最佳总体方案。 （二）理论设计阶段 在这个阶段中首先根据设计目标、功能要素和功能模块，画出机器工作时序图和机器传 动原理图； 计算各功能模块之间接口的输入输出参数， 确定接口设计的任务归属。 然后以功 能模块为单元，根据接口参数的要求对信号检测与转换、机械传动及工作机构、控制微机、 功率驱动及执行元件等进行功能模块的选型、 组配、 设计； 最后对所进行的设计进行整体技 术经济评价、设计目标考核和系统优化，挑选出综合性能指标最优的设计。 （三）产品的设计实施阶段 在这一阶段中首先根据机械、 电气图纸， 制造和装配各功能模块； 然后进行模块的调试； 最后进行系统整体的安装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性。 （四）设计定型阶段 该阶段的主要任务是对调试成功的系统进行工艺定型，整理出设计图纸、软件清单、零 部件清单、 元器件清单及调试纪录等； 编写设计说明书， 为产品投产时的工艺设计、 材料采 购和销售提供详细的技术档案资料。 纵观系统的设计流程，设计过程的各阶段均贯穿着围绕产品设计的目标所进行的。 1 开始 需求抽象： 确定产品规格、 性能参数 准 备 拟定总体方案、划分功能模块 阶 段 方案论证、确定模块设计目标和人员组织 接口和功能模块细部设计 理 论 设 计 理论设计总体评价 阶 段 满意否 功能模块制作与调试 设 计 实 满意否 施 阶 段 系统整体安装调试与可靠性、抗干扰性复核 满意否 工艺定型 定 型 阶 段 编写技术文档资料 结束 图 7.1 机电一体化产品设计流程图 “基本原理 —总体布局 — 细部结构”三次循环设计，每一阶段均构成一个循环体，即以 2 产品的规划和讨论为