机电一体化课程设计学生自我总结

1 / 19 机电一体化课程设计学生自我总结 机电一体化课程设计 一、选题背景 机电一体化课程设计作为机械电子专业的实践教学环节 ,考察学生综合运用所学专业知识进行分析问题和解决问题的能力 .科学合理地安排课程设计的内容 .使学生即能在有限的时间内掌机电一体化设备的设计过程 ,培养学生的工程设计能力和解决实际问题能力 ,又能训练学生抓住问题的主要矛盾有针对性的加以深入的研究是课程设计成功与否的关键所在 .本文针对课程设计教学过程中实际遇到的问题 ,探索机电一体化课程设计的内容设置 ,对于提高课程设计的教 学质量具有重要意义 . 二、设计要求 设计一电路板控制系统，检测液压油油、压油温检测系统，其中压力 P =15 MPa，油温 T =80，绘制电路原理图和电路板图。 三、选题目的 当代数学信号处理的发展趋势之一是在通用的硬件上借助软件实现复杂的功能，伴随对软件依赖性的增加，软件的开发成本也相应提高，甚至出现赶超硬件投入的趋势。 机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子2 / 19 设备以及软件等有机的结合起 来所构成的系统的总称。也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、计算机技术、及信息处理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求，也就是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。 机电一体化的关键技术有：机械技术，计算机及信息处理技术，系统技术，自动控制技术，传感检测技术，侍服传动技术。在新的历史背景下，同时因也是个知识爆 炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展 ，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。 而这次课程设计，一方面让我们从理论到实践的一个联系，另一方面也是温习和巩固所学的专业知识特别是单片机方面的知识，对于单片机系统能够从整体上认识和把握，能够从整体的高度上根据实际需求设计出有效的系统。接触和学习一种相当有效的电路设计软件 PROTEL99，熟悉和了解基本的操作，能够根据设计需求独立设计和布局出合理的电路原理图和电路板图。系统化针对实际问题的解决和设计思路，掌握独立解决问题的方法，为即将面临的社会实践打好基础，都是非常必要的。 四、方案论证 3 / 19 1、 单片机控制的液压油温检测系统中，其要检测的指标有油压和油温两个。油 压的检测要用压力传感器，而油温的检测要用温度传感器。传感器一般由敏感元件，转换元件和基本转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并以确定的关系输出某一物理量。转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电量。 2、 电量通过整流电路的输出电压不是理想的平滑直流，而是单方向的脉动直流，即除了直流分量以外还有许多交流分量。所以要针对电源的负 载特性选择合适的滤波电路。滤波电路就是使单向脉动直流变成平滑直流的电路，常用电阻，电容和电感组合而成。 3、 由于传感器检测到的信号经整流，滤波放大电路后输出的是模拟信号，。这些信号计算机是识别不了的，所以要进行 A/D 转换。 A/D 转换电路的功能是将连续变化的模拟信号转换成数字信号，以适应计算机处理。 4、 通过 A/D 转换电路输出数字信号，该信号进入MCS-51单片机，通过单片机来实现检测和控制功能。本系统中要控制油温和油压，还要在油温和油压超过设定的额定值时，系统发出报警。所以要通过 显示器，键盘和报警电路来实现。 4 / 19 其中： 1、液压压力传感器采用油压传感器选型为应变式压力传感器 2、油温传感器选型为 AD590 油温传感器。 3、A/D转换芯片采用 ADC0809。 4、单片机采用 8031。 5、 I/0扩展采用 8155。 6、键盘、显示接口采用 8279。 五、 电路分析 1、 变压电源： 由于电路电压为 6v，故需把 220V交流变成低压直流，由四个组成部分 :降压 整流 滤波 稳压。 2、油压、油温感测及放大 电路： 以油压检测及放大电路为例，插座 J 外接一应变式压力、检测传感器，插座上的 1、 2 脚将控制板中的 +6V及 -6V电源引出向传感器供电， 3、 4 脚为传感器输出的差动信号。三个运算放大器组成差动放大电路，对传感器输出信号进行放大，其中 R36 用于调节零点， R37 用于调整放大倍数。油温检测系统采用相同系统，两套系统分别接在 AD0809 的 p01和 p06两个输口。 2、 A/D转换： ADC0809是典型的 8位 8通道逐次逼近式 A/D转换器，CMOS工艺，可实现 8 路模数信号的分时采集，片 内有 8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码器电路，其转5 / 19 换时间为 100us左右。 IN-7IN-0是模数输入通道， ADC0809对输入信号的电压要求是 05V，若信号过小还需要进行放大。另外，模拟输入量在 A/D转换过程中其值不应该有变化，对变化快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路，本课题中的油压及油温的变化不会很快，所以不必采用采样保持电路。 A、 B、 C是地址线，设置 口经过地址锁存后接 A、 B、 C地址线。 ALE 地址锁存允许信号， A、 B、 C 地址状态进入地址锁存器中，由及 WR控制地址锁存。 START 转换启 动信号，上跳沿时，所有内部寄存器清零，下跳沿时，开始进行 A/D转换，在转换过程中应保持低电平，由及 WR控制转换信号。D7D0数据输出线，和单片机的 P0口直接连接。 EOC 输出允许信号，用于控制三态门。 4、单片机： 单片机采用型号为 89cs51， 89S51单片机的内部 4KB片内程序存储器， 128字节片内数据存储器， 2个定时器和 1个全双工异步串通讯接口。其外部电路包括时钟电路和复位电路。 机电一体化专业课程设计 一、选题背景 机电一体化课程设计作为 机械电子专业的实践教学环节 ,考察学生综合运用所学专业知识进行分析问题和解决问题的能力 .科学合理地安排课程设计的内容 .使学生即能6 / 19 在有限的时间内掌机电一体化设备的设计过程 ,培养学生的工程设计能力和解决实际问题能力 ,又能训练学生抓住问题的主要矛盾有针对性的加以深入的研究是课程设计成功与否的关键所在 .本文针对课程设计教学过程中实际遇到的问题 ,探索机电一体化课程设计的内容设置 ,对于提高课程设计的教学质量具有重要意义 . 二、设计要求 设计一电路板控制系统，检测液压油油、压油温检测系统，其中压力 P =15 MPa，油温 T =80，绘制电路原理图和电路板图。 三、选题目的 当代数学信号处理的发展趋势之一是在通用的硬件上借助软件实现复杂的功能，伴随对软件依赖性的增加，软件的开发成本也相应提高，甚至出现赶超硬件投入的趋势。 机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子设备以及软件等有机的结合起来所构成的系统的总称。也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、计算机技术、及信息处 理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求，也就是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。 7 / 19 机电一体化的关键技术有：机械技术，计算机及信息处理技术，系统技术，自动控制技术，传感检测技术，侍服传动技术。在新的历史背景下，同时因也是个知识爆炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。 而这次课程设计，一方面让我们从理论到实践的一个联系，另一方面也是温习和 巩固所学的专业知识特别是单片机方面的知识，对于单片机系统能够从整体上认识和把握，能够从整体的高度上根据实际需求设计出有效的系统。接触和学习一种相当有效的电路设计软件 PROTEL99，熟悉和了解基本的操作，能够根据设计需求独立设计和布局出合理的电路原理图和电路板图。系统化针对实际问题的解决和设计思路，掌握独立解决问题的方法，为即将面临的社会实践打好基础，都是非常必要的。 四、方案论证 1、 单片机控制的液压油温检测系统中，其要检测的指标有油压和油温两个。油 压的检测要用压力 传感器，而油温的检测要用温度传感器。传感器一般由敏感元件，转换元件和基本转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并以确定的关系输出某一物理量。转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成8 / 19 电路参数量。基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电量。 2、 电量通过整流电路的输出电压不是理想的平滑直流，而是单方向的脉动直流，即除了直流分量以外还有许多交流分量。所以要针对电源的负载特性选择合适的滤波电路。滤波电路就是使单向脉动直流变成平滑直流的电路，常用电阻，电容和电感组合而成。 3、 由于 传感器检测到的信号经整流，滤波放大电路后输出的是模拟信号，。这些信号计算机是识别不了的，所以要进行 A/D 转换。 A/D 转换电路的功能是将连续变化的模拟信号转换成数字信号，以适应计算机处理。 4、 通过 A/D 转换电路输出数字信号，该信号进入MCS-51单片机，通过单片机来实现检测和控制功能。本系统中要控制油温和油压，还要在油温和油压超过设定的额定值时，系统发出报警。所以要通过显示器，键盘和报警电路来实现。 其中： 1、液压压力传感器采用油压传感器选型为应变式压力传感器 2、 油温传感器选型为 AD590 油温传感器。 3、A/D转换芯片采用 ADC0809。 4、单片机采用 8031。 5、 I/0扩展采用 8155。 6、键盘、显示接口采用 8279。 9 / 19 五、 电路分析 1、 变压电源： 由于电路电压为 6v，故需把 220V交流变成低压直流，由四个组成部分 :降压 整流 滤波 稳压。 2、油压、油温感测及放大电路： 以油压检测及放大电路为例，插座 J 外接一应变式压力、检测传感器，插座上的 1、 2 脚将控制板中的 +6V及 -6V电 源引出向传感器供电， 3、 4 脚为传感器输出的差动信号。三个运算放大器组成差动放大电路，对传感器输出信号进行放大，其中 R36 用于调节零点， R37 用于调整放大倍数。油温检测系统采用相同系统，两套系统分别接在 AD0809 的 p01和 p06两个输口。 2、 A/D转换： ADC0809是典型的 8位 8通道逐次逼近式 A/D转换器，CMOS工艺，可实现 8 路模数信号的分时采集，片内有 8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码器电路，其转换时间为 100us左右。 IN-7IN-0是模数输入通道， ADC0809对输入信号的电压要求是 05V，若信号过小还需要进行放大。另外，模拟输入量在 A/D转换过程中其值不应该有变化，对变化快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路，本课题中的油压及油温的变化不会很快，所以不必采用采样保持电路。 A、 B、 C是地址线，设置 口经过地址锁存后接 A、 B、 C10 / 19 地址线。 ALE 地址锁存允许信号， A、 B、 C 地址状态进入地址锁存器中，由及 WR控制地址锁存。 START 转换启动信号，上跳沿时，所有内部寄存器清零，下跳沿时，开始进行 A/D转换，在转换过程中应保持低电平，由及 WR控制转换信号。D7D0数据输出线，和单片机的 P0口直接连接。 EOC 输出允许信号，用于控制三态门。 4、单片机： 单片机采用型号为 89cs51， 89S51单片机的内部 4KB片内程序存储器， 128字节片内数据存储器， 2个定时器和 1个全双工异步串通讯接口。其外部电路包括时钟电路和复位电路。 机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业班级： 机电 0912班 课题名称： BX0 密封槽数控机床设计 指导教师：刘云 、柯江岩 2016 年 1 月 18 日 目录 第一节 绪论 . 3 11 / 19 课 程 设 计 目 的 意义 . 3 课程设计概述 . 3 1 ） 法 兰 密 封 槽 的 结 构 特点 . 3 2 ） 密 封 槽 数 控 机 床 的 在 线 修复 . 4 第 二 节 密 封 槽 数 控 机 床 总 体 方 案 设计 . 5 技 术 要求 . 5 12 / 19 总体方案设计 . 5 密 封 槽 数 控 机 床 的 主 要 设 计 参数 . 8 第三节 传 动 控 制 系 统 设计 . 9 切削力的分析与计算 . 10 1 ） 车 削 抗 力 分析 . 10 2 ） 拖 板 工 作 栽 荷 的 分析 .13 / 19 . 11 3 ） 用 单 位 切 削 力 计 算 住 切 削 力Fz . 12 机械模块的设计计算 . 12 1 ） 切 削 力 的 计算 : . 12 2 ） 导 轨 摩 擦 力 的 计算 . 13 3）滚珠螺母丝杆螺母传动副的轴向负载力计算 . 13 4）确定进给传动链的传动比以及传动级数 . 13 14 / 19 5）滚珠螺母丝杆的动载荷计算与直径估计 . 14 6 ） 滚 珠 螺 母 丝 杆 其 他 参 数 的 确定 . 15 7 ） 滚 珠 螺 母 丝 杆 计 算 简 图 的 确定 . 15 8）滚珠螺母丝杆螺母传动副承载能力的校核 . 15 9 ） 滚 珠 螺 母 丝 杆 拉 压 刚 度 的 计算 . 17 10）滚珠螺母丝杆螺母传动副的其他性能验证 . 17 机床驱动模块的设计 . 19 15 / 19 1 ） 密 封 槽 数 控 机 床 液 压 驱 动 原理 . 20 2 ） 主 要 液 压 元 件 的 选 择 与 动作 . 21 3 ） 计 算 这 算 到 电 机 轴 上 的 加 速 转矩 . 23 4 ） 确 定 最 大 静 转矩 . 23 密 封 槽 数 控 机 床 控 制 模 块 的 设计 . 24 1 ） 密 封 槽 数 控 机 床 系 统 的 基 本 功 能 如下 . 24 2 ） 密 封 槽 数 控 机 床 控 制 系 统 的 控 制 结构 .16 / 19 . 24 3 ） 密 封 槽 数 控 机 床 控 制 系 统 的 方案 . 25 第 四 节 电 气 系 统 设计 . 28 主 要 电 路 图 的 说明 . 28 1 ） PLC 控 制 电 路 简图 . 28 2 ）液压系统控制电路 . 28 3 ） 密 封 槽 数 控 机 床 电路 .17 / 19 . 28 4 ） PLC 程 序 设 计 的 软 件 选用 . 28 第五节 手 提 操 作 盒 设计 . 29 第六节 心得体会 . 31 参考文献 . 32 附录 .18 / 19 . 33 附 录 一 、 主 要 电 子 器 件 清单