机电设备管理课程设计报告

机械工程学院课程设计报告成绩南京工程学院课程设计说明书（报告）题目 机电设备管理课程设计报告课程名称机电设备管理院（系、部、中心 机械工程学院专 业 班 级 学生姓名 学 号 设计地点 指导教师 机械工程学院设计起止时间：2010年月日至2010年月日《机电设备管理》课程设计大纲一、 课程设计目标与基本要求通过课程设计熟悉机电设备管理知识的实践。通过实验，使学生加深对机电设备管理概念和原理的理解，巩固课堂教学内容，熟悉机电设备管理的技术，提高实际动手能力和创新能力。二、 本课程设计的基本理论与课程设计知识《机电设备管理》是机电专业理论课程。主要研究机电设备管理的知识体系，包括机电设备管理知识体系中的基础管理、润滑管理、事故管理、备件管理等等。通过本课程的学习，使学生了解机电设备管理的知识体系，掌握机电设备管理的基本概念，了解机电设备管理的基本方法，并能够对简单项目进行管理。该课程实验属于专业实验课，在参观过程中，要注意所学机电设备管理知识的应用。三、 课程设计方法、特点与基本要求通过课程设计熟悉机电设备管理的知识点，了解该软件的主要功能，包括机电设备管理知识体系中的基础管理、润滑管理、事故管理、备件管理等等。通过所参观实验室的设备了解设备的功能，用途及应用场合。四、 课程设计主要仪器设备现场参观五、 课程设计的设置与内容提要11月29日8:00-9:40工程中心2-103 过程装备实验室10:00-11:40工程中心2-212 工业工程实验室11月30日8:00-9:40工程中心7C101数字化设计制造实验室10:00-11:40基础实验中心C106 流体传动实验室六、 课程设计报告要求课程设计报告是参观感想报告组成。七、 考核方式与成绩评定标准课程设计成绩：考勤与预习20%、报告80%。八、 教材及主要参考资料教材：邵泽波.机电设备管理技术.化学工业出版社.2008.6参考书：郁君平.设备管理.机械工业出版社.2001.12九、 其他说明无TOC\o"1-5"\h\z过程装备实验 3\o"CurrentDocument"工业工程实验 7数字化设计制造实验 9\o"CurrentDocument"流体传动实验 16心得体会 23参考文献 24过程装备与控制工程实验室薄壁容器应力测试实验一、 实验目的了解薄壁容器在内压作用下，筒体的应力分布情况；验证薄壁容器筒体应力计算的理论公式。熟悉和掌握电阻应变片粘贴技术的方法和步骤。掌握用应变数据采集测量仪器测量应变的原理和操作方法。二、 实验原理1.理论计算根据薄壁壳体的无力矩理论可以求得受内压的薄壁容器筒体部分的应力值：经向应力(轴向应力)^=P(D+1)中 4t环向应力(周向应力)^=P(D+1)0_2t式中：P—容器所受内压力(MP口)D一容器内直径(mm)it一容器壁厚(mm)©中一经向应力。0—环向应力实验测定：应力测定的基本原理：薄壁容器受内压后，器壁各点均处于两向受力状态，当其变形在弹性范围以内，容器壁各点的应力应变符合虎克定律，即：b=E(8+日8)x1—^2xt

故只要测得容器壁的径向应变和环向应变，即可根据虎克定律求得bx和bt。（2）用电阻应力仪测量应变的原理：图1-1应变片结构简图电阻应变测量法是测定压力容器筒壁应变的常用方法之一。其测量装置由三部分组成：即电阻应变片，连接导线和电阻应变仪。常用的电阻应变片是很细的金属电阻丝粘于绝缘的薄纸上而成。见图一所示，将此电阻片用特殊的胶合剂贴在容器壁欲测之部位。当容器受内压作用发生变形时，电阻丝随之而变图1-1应变片结构简图电阻丝的应变与电阻的改变有如下的关系：AR订M =K——Rl式中：津一电阻丝单位电阻改变RM--一电阻丝单位长度改变（如电阻片与器壁完全一起变形，即无器壁之应变。）VK一灵敏系数，与电阻丝的物理性质有关，对于一定的电阻片而言，K为常数。由于电阻丝的电阻R和K值对于一定的电阻片为一已知值，故只要测得AR（电阻丝电阻改变）就可以求出£值。电阻应变仪是采用电桥测量原理测出△R并换成M（即为1106）图1-2电桥测量原理图图1-2电桥测量原理图简单的电桥测量原理见图2.图中：rm-测量电阻R-补偿电阻KR-桥臂电阻1Rz—保护电阻R-可调桥臂电阻当电桥平衡（即检流计中无电流通过）时:R或 Rm=对1当R有^R变动时（如电阻应变片电阻丝由于变形而发生阻值的改变），可调电阻R改变AR后使电桥重新达到平衡。把AR换算成M,就可以直接在应变仪上读出。补偿电阻七用以消除因温度影响而产生的测量误差’它与测量电阻七阻值相同并在同一温度条件下，但不承受载荷，故对Rm受温度影响有补偿作用。三、实验装置试验容器的筒体用DN325，壁厚为8mm的无缝管制造，具体尺寸如图3所示:图1-3 试验容器人和容器B四、实验步骤了解试验装置（包括管路、阀门、容器、压力自控泵等在实验装置中的功能和操作方法）及电阻片粘贴位置，测量电气线路，转换旋钮等。电阻片的粘贴步骤和方法：根据选择的测点位置，用砂纸打光；再按筒体的经线和纬线方向用划针或铅笔划出测点的位置及方向；以后再用棉球、丙酮等除去污垢。测量电阻应变片的电阻值，记录电阻片的灵敏系数，以便将应变仪灵敏系数点放在相应的位置上(实验室已准备好)。将“502”胶液均匀分布在电阻片的背面(注意：胶液均均匀涂在电阻片反面，不可太多，引出线须向上)。随即将电阻片粘贴在欲测部位，并用滤纸垫上，施加接触压力，挤出贴合面多余胶水及气泡(注意：电阻丝方向应与测量方向一致，用手指按紧一至两分钟)。在电阻片引出线下垫接线端子(用胶液粘贴)，用于电阻应变片的引出线和测量导线的焊接连接(测量导线和仪器的连接以及补偿片的粘贴已由实验室准备好)。电阻片的粘贴步骤和方法可由指导教师讲清要点和示范粘贴后再进行，所有粘贴的电阻片和焊接接线经指导教师检查合格后，再进入应变测量仪器测量的调节步骤。了解YE2538静态电阻应变仪使用方法：YE2538静态电阻应变仪使用方法如下：半桥测量多点公共补偿时，工作片接在相应测量点的A、B端，并将B、B'用特制的接线片相连，将公共补偿片接在补偿片连接端上，打开电源预热30分钟；按R显示R120，再用数字键设置应变电阻值，设置范围60-1000欧；按K显示K2.00，再用数字键设置应变片灵敏系数，设置范围1.00-9.99；按BRID显示BR1，再用数字键设置桥路形式，设置范围1，2,4,2对应半桥形式、1对应1/4桥、4对应全桥；选择1-10时，直接按数字键，选择11、12时，先按0/10再按1、2键；按回车键回到待命状态；自动平衡：在待命状态按数字键选择点，再按BAL对该点进行自动平衡(仪器将显示该点的初始不平衡量，并将该值储在仪器内部)。在对某点自动平衡时直接按数值键切换到需要自动平衡的测点；对每一个测量点自动平衡后即可以进行测量了；在待命状态按数字选择键选择测点，再按MEAS对该点进行测量，仪器将显示该点的应变值。联机测量：仪器的参数设置及测量操作均由计算机完成。五、注意事项对仪器、工具、药品等要注意爱惜，节约使用滤纸、棉球、丙酮、胶水、电阻片等消耗品；实验结束后，药品、工具等要加以整理和清洁。应变仪属于精密电子仪器，故在转动开关及调节盘宜时要轻巧缓慢，禁止在尚未熟悉使用仪器前任意拨动开关。实验准备及仪器调试完备，经指导老师检查后方可升压进行测量；测量过程中应避免设备、导线移动，以免引起接触电阻的改变。容器加、减压应缓慢进行，待压力稳定后再进行测量。各组实验结果最后须经指导老师检查并认可，整理好仪器设备，打扫现场方可离开实验现场。工业工程实验室机械手臂搬运加工流程控制一、控制要求如图所示，有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。假设使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工;当工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。当第二加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置输送带B送出，并由7段数码管显示出加工完成的数次。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行机械手臂搬运加工流程运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；系统有启动、停止功能；运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；程序结构与控制功能自行创新设计；进行系统调试，实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。数字化设计制造实验室一、 实验目的认识了解数控车床的组成与结构；熟悉数控车床加工的工作原理和加工特点；练习数控车床一般的操作步骤和基本编程；掌握数控车床的加工过程。二、 实验原理数控车床又称为CNC(ComputerNumericalControl)车床，即计算机数字控制车床，其基本原理如图1所示。普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是按照预先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工，由数控系统通过控制车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以各种辅助动作，便能加工出各种不同形状的轴类和盘套类回转体零件。数控车床的特点是加工精度高，产品质量稳定性好；生产效率高；自动化程度高，劳动强度低；控制复杂，维护成本高。数控车床一般应用于精度较高、大批量生产的零件。三、实验设备CK6132数控车床9台；机床专用工具、卡尺等测量工具一套;零件毛坯。四、 注意事项操作者应先仔细阅读“数控车床操作规程”和“数控车床操作说明”，并按其要求认真熟悉车床操作。必须先编写好程序，然后再上机操作。程序模拟加工完毕后，应请指导人员检查。操作过程中，如遇问题，应及时请教指导教师，禁止鲁莽操作。实验过程中，不准离开机床。五、 实验内容实验前必须认真预习并编制好指定零件的加工程序；熟悉系统的界面和操作面板以及相关的功能按键；输入编写好的零件加工程序；模拟运行程序，观察仿真加工过程并确保程序无误；装卡毛坯，建立工件坐标系；启动机床，完成零件加工；检验零件的尺寸精度等。六、 实验步骤（一）零件的工艺分析分析被加工零件图样，明确加工内容和技术要求。在数控机床上加工零件时，考虑的主要因素概括起来有三点：零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上是否合算。确定工件坐标系。工件坐标系的选择原则是既方便编程，又方便在机床上进行建立。选择合理的加工参数。在加工过程中，应根据刀具和零件精度要求选择合理的主轴转速、进给速度和切削深度。在本次实验中，加工参数已经注明。制定工艺路线。首先应确定起刀点位置，起刀点应便于检查和装夹工件；其次确定粗、精车路线，在保证零件尺寸精度和表面光洁度以及加工参数要求的前提下，尽可能以最少的路线完成零件的加工，以提高效率；最后确定换刀点位置，换刀点是加工过程中刀架进行自动换刀的位置，换刀点位置的选择应考虑在换刀过程中不发生干涉现象。合理选择刀具。根据加工零件的形状和精度要求，选择合适的刀具进行加工。零件的程序编制本次实验采用天津三英数控系统，要求所采用指令应符合该系统格式，并且正确用运各种数控指令。指令说明：G00X(U)Z(W)快速点定位指令，可以是相对编程、绝对编程或混合编程(以下指令相同)，执行速度为参数中的速度。速度倍率修调对其无效。可以是两轴联动，联动方式为X、Z轴45度进给，剩余轴再进给。G01X(U)Z(W) F直线插补指令，速度范围F为1〜3000mm/min，F具有模态功能(以下相同)。可以单轴进给，也可双轴联动。G02(G03)X(U)Z(W)IK(R)FG02代表顺圆，G03代表逆圆。I为起点到圆心X方向的增量(直径编程)，K为起点到圆心Z方向的增量，X、Z为终点坐标。也可以不用I、K编程，而用R编程，当所编圆弧大于半圆用R编程时，R必须为负值。在实际加工中经常遇到用球刀(圆弧刀)加工圆弧工件，在编程时必须使用刀具半径补偿功能，即用G41、G42指令。G22 L- ＞循环体G80G22为程序循环指令，G80为循环结束指令。两者必须配对使用，用于零件加工中需要反复加工的场合。L为循环次数，取值范围为1〜99。(5)G24X(U)Z(W)F锥面固定循环指令，用于加工锥面。运动轨迹为三角形，先加工锥面切削再

退刀，加工顺序为B-A-C-Bo如果锥面切削X是正方向则先退Z后退X,如果X是负方向则先退X后退Z。其中：执行B-C为F速度，C-A-B为G00速度。G77X(U)Z(W) F柱面固定循环指令，用于加工相互垂直的两个相邻的表面，运动轨迹为矩形,加工顺序为A—B—C—D—A，所以也叫矩形固定循环。其中：执行A-B为G00速度，B-C为F速度，C-D-A为G00速度。G75X(U)Z(W) F车槽固定循环。实际上是类似G77指令的矩形循环，只是把相邻的两个切削面改为三个切削面运动轨迹为矩形，加工顺序为A—B—C—D—A。其中：执行A-B-C为F速度，C-D-A为G00速度。辅助功能指令M02：程序结束M03:主轴正转M04:主轴反转M05:主轴停转刀具指令T01〜T04:换至相应刀位机床操作0B0SQ回

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•E操作主界面整个系统采用一级菜单式操作，直观、方便、快捷，提示信息全面。N0000G00X50Z100N0010G01X10F100X+0220.000Z+0680.000程序状态：%99连续F0100V100%G50机床状态：M10M3M9T1_S3000 屏幕第一、二行显示当前执行的程序段和下段程序段；“X”、“Z”则为机床坐标；“％99”是当前要加工或正在加工的程序名；“连续”表示连续执行状态;“F0100”表示进给速度；“V100%”显示执行速度修调倍率；G50显示换刀方式；“M10”是主轴卡盘状态；“M3”表示主轴状态；“M9”表示冷却状态；“T1”是刀架当前刀位；“S3000”表示主轴转速。程序的编辑在任何菜单下，按“编程”键，进入程序编制状态程序状态:%99%91%X2%ED%33%S1%X2%E1%35程序管理采用文件管理方式，本系统可存储55个程序。程序编辑采用全屏幕操作方式。编程状态包括“编辑”、“拷贝”、“删除”、“更名”、“通讯”、“信息”六项功能，反白显示“编辑”为当前功能项；通过“一”键可选择。中部为程序目录区，显示内存中所有程序名，反白显示“％99”为当前程序；可通过“上页、下页”键任意选择其它程序，并以反白方式显示。按“回车”键即进入相应操作状态。编辑选择“编辑”功能后，系统提示“％”，此时若直接按回车则编辑当前文件，若输入系统已存在的文件名，则将原文件调出，若输入的文件名不存在，则建立一个新文件。编辑状态:N0000G00X100Z60N0010G04D2N0020G01X50F300程序名：％99状态：插入程序名可以是数字、字母(“N”除外)或混用，长度为2位，若输入一位按“回车”键则自动在前面加“0”；若无任何输入直接按“回车”则默认为当前文件名，无当前文件时默认为“％00”。本系统程序名不允许重名。输入文件名后便进入全屏幕编辑系统。屏幕底行提示所编辑的程序名和编辑状态（“插入”键进行切换）。中部左面为行号区，如：N0000，用户不能操作，由系统自动生产；右面为程序内容区，即用户可操作区。（2） 拷贝输入文件名后便将当前程序拷贝到指定程序，即复制一个不同程序名而内容完全相同的程序，以便修改、备份和更名。（3） 删除输入文件名后将提示“确认删除？”，若按“回车”键则将该程序删除；否则不删除，以预防错误按键。（4） 更名输入一个内存中没有的程序名后便将当前程序更名为指定程序名。（5） 通讯通讯用来与IPM/PC系列兼容机（PC机）进行通讯，实现把选定的文件传送到PC机，或者从PC机接收文件。实现该功能需在PC机上安装通讯软件。（6） 信息将显示当前程序的加工起点、编程时间和编程人员，并可修改；以及显示当前程序已用内存的字节数和可用内存的字节数。以便查阅和修改。可通过“1、I、回车”键进行选择和修改；按“返回”键则返回。模拟仿真按“仿真”键则进入仿真执行方式。仿真运行是快速以图形方式模拟程序加工轨迹。机床所有动作被封锁。手动操作手动主要用于机床坐标的调整，刀具的对刀，加工工件的起点确定，以及进行手动加工。其显示画面与自动一起，组成系统的主功能菜单。（1） “F”键：设定手动进给速度，以mm/min为单位，其输入范围为：1〜1500mm/mino“S”键：设定主轴转速，以rpm/min为单位，主轴转速范围为0〜2000rpm/min。“上页”、“下页”：进给速度倍率修调，每按一次，倍率变化10%，范围为5〜150%，共16档。“X”键：修改当前X/Z坐标值。主轴控制：“主轴正”、“主轴反”、“主轴停”分别控制主轴正转、反转和停止。同时按“快速”和“主轴正”键时为主轴点动控制，即按下时主轴正转，抬起时主轴停。坐标进给：直接按“11一一〃键分别对应X轴和Z轴的正、负方向进给，速度为手动设定的执行速度。在连续进给时，再按下“快速”键，则立刻转化为快速进给的执行速度，松开“快速”键则继续按原来的速度进给。换刀：按“换刀”键，电动刀架自动转至下一把刀；或按“T”键,直接输入要换的刀号即可。建立工件坐标系建立工件坐标系是一项重要的工作，就是要求把编程坐标系与机床坐标系重合起来，从而保证加工的正确性。当刀尖处于X轴上时，刀尖点的Z坐标值为0；夹好工件毛坯，选择合适的主轴转速和进给速度，启动主轴。选择好要对的刀具T01。用连续方式在零件毛坯上车一小段外圆。Z轴退回(X轴不能移动)，关主轴。测量工件直径大小。按“X”键，将上述测量值输入设置坐标值中的“X”项。同样的方法，用刀具车削工件毛坯的右端面。8） X轴退回（Z轴不能移动），关主轴。9） 按“X”键，将“0”输入设置坐标值中的“Z”项。此时，机床的工件坐标系已经建立完毕。加工运行按“运行”钮，程序自动开始执行,同时运行灯亮。加工过程中按“上页”进给速度倍率上调；“下页”进给速度倍率下调。在加工中可根据不同情况任意调整加工速度。紧急停止当发生紧急意外情况时可按下“急停”按钮，系统将停止机床一切动作，屏幕显示“紧急停车”，同时运行灯闪烁，等待按钮抬起。如果在按下“急停”按钮,系统坐标与机床位置可能发生变化，下一次加工前需要重新确定坐标系位置。七、数控车床实验毛坯：灰铸铁，（p24mm；刀具：45°车刀；最大吃刀量^1mm；S：600〜800r/min；F：30〜70mm/min；流体传动实验室节流调速性能实验一、实验目的：1、 了解各种节流调速性能，并做出其速度负载特性曲线。2、 分析比较三种节流调速的性能。3、 通过实验比较分析节流阀和调速阀调速性能。二、实验项目：1、 进油节流调速试验。2、 回油节流调速试验。3、 旁路节流调速试验。4、 调速阀进油调速试验。三、液压系统原理图和实验内容说明图a：节流调速性能实验台液压系统原理图（总图）图b：进油节流调速、调速阀进油路调速实验台液压系统原理图图c：回油路节流调速液压系统原理图图d：旁油路节流调速液压系统原理图图a节流调速性能液压系统原理其中，左边为实验液压系统原理图，右边为负载原理图。1、进油节流调速（图b）负载油缸11（右端原理图上11），改变负载缸11内的压力P即改变负载。负节流阀的流量为：Q=Kf（AP）rn=Kf（P-P）m1 2式中：P］一节流阀前的压力即溢流阀的调整压力，为常数。

P—液压缸左腔的压力。2活塞的移动速度:(1)(2)Q Kf((1)(2)V=——= 1 2——A式中:1式中:A一液压缸左腔的有效面积、1V—活塞移动速度活塞受力平衡方程为：PA=PA+R21 33式中：R—活塞克服的负载，包括摩擦力，切削力。P—液压缸右腔的压力。3A3一液压缸右腔的面积。因为液压缸右腔直接与油箱相通，故P=0，则式（2）可写成：3P=R （3）2A1将（3）代入（1）式可得：V=K（P-R）m=-^—（PA-R）m （4）A]1A] Am+111式中：K、A「P、m均为常数，若节流阀的通流截面积f确定之后，通过改变负载缸11内的压力即变负载R，负载若发生变化造成节流阀两端压差的变化，从而使活塞速度发生变化，因此，可测出进油节流调速的速度负载特性即v=f（R）。如图4—1.

图4—1图b进油节流调速、调速阀进油路调速实验台液压系统原理图1一空气滤清器，2一泵，3、6一溢流阀，4、9、13—压力表，5一二位二通电磁

换向阀，10一三位四通电磁换向阀，11—液压缸，12—调速阀，14一节流阀，18

一电动机，21—液位温度计，22—过滤器，23—油箱2、调速阀进油路调速:由（4）可知，当负载变化，节流阀两端压力发生变化，从而使通过流量起变化，

而引起速度的变化。测出不通负载下的活塞速度，就可以说明调速阀所起的作用。3、回油节流调速：回油节流调速液压系统原理图如下:图c回油节流调速液压系统原理图1—空气滤清器，2—泵，3、6—溢流阀，4、13—压力表，5—二位二通电磁换向阀，10一三位四通电磁换向阀，11—液压缸，14一节流阀，18—电动机，21—液位温度计，22—过滤器，23—油箱因为节流阀出口直接通油箱压力为零，节流阀的流量为：Q=Kf(AP)m=Kf(P)m

2式中；P2一液压缸右腔的压力。活塞的移动速度V为：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"V=Q=K(P)m (5)A2A2 2活塞受力平衡方程式为：PA=PA+R(6)11 22

式中：P=P0为油泵压力，即，溢流阀的调整压力，为常数。(7)PA-R(7)01 A2将（7）式代入（5）式可得:V=K(PAz