1、 1 第一章第一章 绪论绪论 课程设计是机电一体化系统设计课程的重要实践环节，其目的是使学生能在传统的 机电产品更新换代和新的机电一体化产品研制开发领域掌握必要的实验技能， 目的在于培养 学员对机电一体化产品的设计能力，另外还包括： 1）通过课程设计，理解机电一体化系统设计的基本知识。 2）掌握元部件的正确选择方法和特性参数的实验方法。 机电一体化系统的硬件一般由机械主体部分、传感器、信息处理、计算机及电路部分和 执行元件等构成，其设计内容和设计方法基本上可归纳为以下几个方面： 1）采用微型计算机（包括单片机）进行数据采集、处理和控制 主要考虑计算机的选 择或单片机构成电路的选用、接口电路、软
2、件编制。 2）选用驱动控制电路，对执行机构进行控制 主要考虑电动机的选择及驱动力矩的计 算及控制电动机电路的设计。 3）精密执行机构的设计 主要考虑数控机床工作台传动装置的设计问题。 要弄清机构或 机械执行的主要功能（如传递运动、动力、位置控制、微调、精密定位或高速运转等） ，进 行力（力矩） 、负载转矩、惯性（转动惯量） 、加（减）速控制和误差计算。提出装配图和零 件加工图。提出电动机和计算机控制要求。 4）采用传感器进行反馈控制或作为测量敏感部位。 5）学会使用手册和图表资料。 本次课程设计是设计回转体数控测量装置， 通过此次课程设计， 学员应具有机电一体化 系统设计的初步能力，初步建立了
3、正确的设计思想，学会运用手册、标准、规范等资料，培 养了分析问题和解决实际问题的能力。 2 第二章第二章 回转体数控测量装置总体方案分析回转体数控测量装置总体方案分析 回转体数控测量装置是一种测量回转体外形轮廓的机电一体化系统， 其基本工作原理利 用检测光幕传感器检测位于其中的回转体。 回转体一般是柱形工件， 由卡盘夹紧并由电机驱 动经减速器使其旋转，对于较长的工件，还要求有尾架，并在尾架上安装顶尖，支顶较长的 工件。检测光幕传感器在回转轴方向（Z 向）可以来回移动，能对回转体每个截面的轮廓进 行测量。 此次任务给定的参数如下： 行程范围 Z 向 350mm C 向可正反转连续回转 运动分辨率
4、 Z 向由于 0.01mm C 向优于 0.1 Z 向最大移动速度 2200mm/min C 向最大选择速度 130r/min 被检测工件最大尺寸（材料为钢） 50mm350mm 外形尺寸（参考） 700mm400mm320mm 2.1 回转体数控测量装置总体方案确定回转体数控测量装置总体方案确定 回转体数控测量装置总体方案的确定包括系统运动方式的确定、 伺服系统的选择、 执行 机构及传动方式的确定、计算机系统的选择等。 1、系统运动方式的确定 数控系统按运动方式可分为点位控制方式、点位/直线系统和连续控制系统。回转体数 控测量装置要求快速定位，保证定位精度，因此选择点位控制系统。 2、伺服系统的选择 伺服系统可分为开环控制系统、 半闭环控制系统和闭环控制系统。 开环控制系统结构简 单、成本低廉、容易掌握、调试和维修比较方便，因此在精度和速度要求不高、驱动力矩不 大的场合得到广泛应用。 开环伺服系统主要由步进电动机驱动。 半闭环系统系统和闭环系统 造价高、结构和调试较复杂，适用于精度要求较高的场合。 回转体数控测量装置由于速度不高，为了简化结
