一、课程设计的教学目的和任务

机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。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，独立进行一次机电或液电或机电液相互结合的设计训练，主要目的是：

1）学习机电或液电或机电液一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。

2）通过对机械系统或液压系统的设计，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，掌握液压系统的设计或液压系统的选择。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。

通过本课程的学习，可以使学生掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践经历；通过导师指导教学，培养学生掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的技能；使学生具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；培养学生具有追求创新的态度和意识；对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；具备设计和工程实施能力，并能够对实验结果进行分析。

二、课程设计的内容和基本要求

课程设计的对象应是典型的机电或液电或机电液一体化系统（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。学生以小组形式完成设计题目。根据设计时间和难易程度的不同，小组人数可以为3-9人。可安排以下选题：

1）数控车床进给传动机构及数控系统设计；

2）数控车床自动回转刀架机械结构及控制装置设计；

3）X-Y数控工作台机电系统设计；

4）普通铣床数控化改造设计；

5）波轮式全自动洗衣机机电系统设计。

6）热板轧机液压弯辊系统液压系统及其控制系统设计

7）指导教师或学生可以根据自己的喜好选定题目并经教研室认可。

设计内容由机械系统（或液压系统）、控制系统和设计说明书三部分组成。具体工作量要求为：

1．机械系统设计（或液压系统设计）（装配图：A0图1张或A1图2张；零件图：选2～3个零件）

1) 数控车床纵、横向进给传动机构装配图各1张（A1图2张）；

2）数控车床自动回转刀架机械结构装配图1张（A0图1张）；

3）X-Y数控工作台机械结构装配图（A0图1张，只要求剖视一个坐标）；

4）普通铣床数控化改造进给传动机构装配图（A0图1张，只要求剖视一个坐标）；

5）波轮式全自动洗衣机传动机构装配图（A0图1张）。

6）液压系统设计给出液压系统原理图、液压系统装配图和液压元件零件图。

7）自选题目者参照前面给出装配图、原理图

2. 控制系统设计（电气原理图：A1图1张）

控制系统一般包括系统电源配置、CPU电路、RAM与ROM扩展、键盘与显示、A/D与D/A接口、I/O通道接口、通信接口等。要求完成1张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM和I/O接口芯片进行详细编程，对伺服电动机进行控制编程。条件允许时，尽量对所编软件进行调试实验。

3．设计说明书

设计说明书是课程设计的总结性文件，认真地写好说明书可以锻炼科技论文的写作能力。设计说明书要求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，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。说明书的撰写内容不应少于7000字符，要求内容丰富、条理清晰、图文并茂。

4、实物样机或模型（选做）

对于优秀设计，需要完成实物样机或模型的制作。

最终设计结果要求：产品完整数字模型，装配图一张（0号图纸或1号图纸）、零件工作图若干张、电气原理图、液压原理图（选做），设计计算说明书一份、技术交底书一份（选做）。

三、课程设计方式、学时分配及安排

机械设计综合训练总体时间安排表

序号	时间（天）	内容安排	备注
1	1	分析研究设计任务，总体方案论证设计	1.5天
2	1	机械系统（或液压系统）设计。	4.5天
3	1	控制系统设计	4天
4	2	软件设计	2天
5	1	编写设计说明书	2天
6	2	整理资料及答辩	1天
总计	15（天）

四、考核方式与成绩评定标准

结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神，设计说明书和作品水平以及学习态度综合评价。成绩分为优、良、中、及格和不及格五等。

五、实验仪器设备配置

电脑1台/人，相关计算机辅助设计软件，电路板制作室，模型制作室。

六、实验教材（指导书）及参考书

[1]郑文纬，吴克坚 .机械原理[M].北京：高等教育出版社，1997

[2]濮良贵.纪名刚.机械设计[M] .北京：高等机械出版社.2006

[3]杨家军.机械系统创新设计[M] .武汉：华中科技大学出版社.2000

[4]高志.黄纯颖. 机械创新设计[M] . 北京：高等机械出版社.2010

[5]王晶.第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品选集. 北京：高等教育出版社，2011

[6]黄华梁、彭文生.创新思维与创造性技法. 北京：高等教育出版社，2007

[7]李学志．计算机辅助设计与绘图[M] ．北京：清华大学出版社.2007

[8]吴宗泽.机械设计手册[M] .北京：机械工业出版社.2008

[9]颜鸿森.姚燕安.王玉新等译.机构装置的创造性设计(creative design ofmechanical devices)[M] .北京:机械工业出版社.2002

[10]邹慧君.机械运动方案设计手册[M] .上海：上海交通大学出版社.1994

[11]王世刚.张春宜.徐起贺.机械设计实践[M]  .哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2001

[12][美]厄儿德曼.桑多尔著.机构设计——分析与综合.第一卷（1992），第二卷（1993）.庄细荣等译.北京：高等教育出版社.1994

[13]温建民.Pro/E wildfire5.0 三维设计基础与工程范例[M] .清华大学出版社.2008

[14]赵瑜.闫宏伟.履带式行走机构设计分析与研究[M] .东北大学出版社.2011

[15]秦大同.谢里阳.现代机械设计手册.第三卷.化学工业出版社[M] .2011

[16]闻邦椿.机械设计手册.第二卷.第三卷.第四卷.机械工业出版社.2011

[17]陈敏.缪终生一种新型滚动四杆螺母副的研究与应用[J] .江西理工大学南昌校区.江西.南昌 2009.

[18]彭国勋.肖正扬.自动机械的凸轮机构设计[M] .机械工业出版社.1990

[19]孙志礼.机械设计[M] .东北大学出版.2011

[20]张也影.流体力学[M] .高等教育出版社.1998

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[22]叶修梓、陈超祥，ProE基础教程：零件与装配体[M] ，机械工业出版社，2007.

[23]邓星钟，机电传动控制[M] ，华中科技大学出版社，2001.

[24]朱龙根，简明机械零件设计手册[M] ，机械工业出版社，2005.

[25]李运华，机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.

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[27]张莉松，胡佑德主编．伺服系统原理与设计[M]．北京：北京理工大学出版社，2006.

[28]林其俊．微机控制机械系统设计[M]．上海：上海科学技术出版社,2016.

[29]张海根. 机电传动控制[M]. 北京：高等教育出版社，2015.

[30]陈奎生.液压与气压传动[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2018.