机械手设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇机械手设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】可编程控制器（PLC） 机械手 梯形图

引言

机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器的优点，尤其体现了人的智能和适应性，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单，工作对象单一，具有固定（有时可调）程序，使用大批量的自动生产。通用机械手：它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。本文介绍的机械手属于包装机取料垛料的专用机械手。

1 包装机的介绍

包装机主要用于将堆放杂乱的板材整齐装箱并包装。通过取料机械手将杂乱的料运到辊道上，辊道运行，经过上下清刷辊清洗上下表面，板材继续前行，行至出料区端部规定位置，接近开关发讯，辊道电机减速运转，停止开关探测到板材，则辊道停止转动，停止开关发讯给顶升装置，将板材顶起，防止对中过程中板材下表面划伤。对中装置带动对中挡板进行宽度定位（对中），长度挡板处的反推气缸将板材推至满行程（150mm），反推限位开关发讯给出料机械手，机械手把板材吊运到旁边平车上的包装箱内后并返回到原位。一个工艺流程结束。

2 机械手的结构

本文所针对的机械手属于直角坐标式，用于包装机上铝及铝合金板材的表面处理后的取料、垛料工序。该设备主要由钢结构框架、真空吸盘吊升降机构、横移传送小车、行程检测与控制装置、真空泵、吸盘、气动定位系统、电控及PLC控制系统等部分组成。

3 本系统的控制方案

整套包装机通过PLC系统控制，其中垛料机械手有35路输入信号，23路输出信号，根据设备维护的通用性及性价比原则，采用西门子S7-300 PLC即可满足要求，并通过profibus总线协议与现场机械设备组成控制回路，可以根据上游工位生产情况调整设备本身工作模式，并将设备情况反馈给上游工位，以确保生产安全。

（1）机械手的手动控制过程。按下“停止”按钮，将自动运行中的吸盘机停止，真空泵停止。再将“自动/手动”旋钮拨至手动位。“行车 前进/返回”旋钮，即行车前进至放料工位，返回到取板工位；当移动到工作位时行车自动停止。“机械手 上升/下降”旋钮，即机械手上升跟下降。当吸附板材后，绿灯闪烁才可以上升，搬运板材。“真空 吸/释放”旋钮，即机械手下降到位后，对板的吸附与卸板。卸板时，旋动旋钮，等待3秒，完成卸板。 “真空 吸/释放”旋钮，即机械手下降到位后，对板的吸附与卸板。卸板时，旋动旋钮，等待3秒，完成卸板。“真空泵”按钮，即启动真空泵，每次开机启动一次，按下“停止”按钮，真空泵停止工作。“停止”按钮，将自动运行中的机械手停止，真空泵停止。“紧急停止”按钮，当在自动运行中，发生误动作时，可迅速的按下此按钮，停止动作。再按下“停止”按钮，将自动运行中的机械手停止，通过手动控制旋钮，让机械手返回原始位。

（2）机械手的自动控制过程。将“手动/自动”旋钮拨至自动位，此时机械手应处于起始位置，真空泵处于释放状态，否则将无法工作；若未处于起始位置，必须手动控制旋钮，让机械手返回原始位。机列准备就绪后，启动真空泵，达到工作压力。接收到总控发出的“反推到位”与“小车到位信号”后，机械手下降吸料。机械手自动下降到板面后停止，开始吸附，当达到吸附压力后，输出压力达到信号。反推和对中挡板回位后，接受到“可以上升信号”，机械手上升。机械手上升到位后，定位气缸缩回，行车开始前进。行车行驶到放板工位停止，定位气缸顶出，机械手开始下降。机械手下降到位后，真空释放，并打开吹气阀，向吸盘吹气。延时1秒后机械手上升。机械手上升到位后，定位气缸缩回，行车返回，行车返回到原位，定位气缸顶出，一次循环完成，等待下接受下一次信号。以此循环工作，按下“停止”按钮，自动循环停止。

结语

在简单介绍工业机械手的基础上，对基于PLC的机械手控制系统的构成进行了详尽的论述。（1）本论文机械手采用气动和电动合理结合，具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等特点；（2）用PLC作为控制器，优化了机械手的控制系统，机械手能够自动运行或手动运行。

参考文献

[1]西门子（中国）有限公司.http：//.cn.

[2]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护.北京：机械工业出版社，2006：181-200.

篇(2)

论文关键词：PLC,三维机械手,步进控制

随着自动化控制领域的不断发展，智能机械手的不断推新，机器人手臂的智能化程度不断提升，连续多角度控制的机器人手臂的出现，给机械手的教学带来了新的挑战。原来的教学机械手均以两维空间模拟仿真教学为主。自2007年全国电工电子技能大赛以来，三维空间的机械手的教学需求尤为突出。

一、三维机械手的硬件结构

图1所示是该三维机械手的实物图。整个三维机械手能完成八个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪紧松。手爪提升气缸采用双向电控气阀控制，气缸伸出或缩回可任意定位。磁性传感器用来检测手爪提升气缸处于伸出或缩回位置。手爪抓取物料由单向电控气阀控制，当单向电控气阀得电，手爪夹紧磁性传感器有信号输出，指示灯亮，单向电控气阀断电，手爪松开。旋转气缸用来控制机械手臂的正反转，由双向电控气阀控制。接近传感器用来判断机械手臂正转和反转到位后，接近传感器信号输出。双杆气缸用来控制机械手臂伸出、缩回，由双向电控气阀控制。气缸上装有两个磁性传感器，检测气缸伸出或缩回位置。缓冲器对旋转气缸高速正转和反转到位时，起缓冲减速作用。

二、三维机械手的动作过程

图2所示是该三维机械手的动作示意图。当需将工件有右工作台搬至左工作台时，在按下启动的时候，右工作台传感器判断有无工作，若有机械手动作，若无，机械手停止。当机械手左旋并前伸到位准备下降时，为了确保安全，必须在左工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到左工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。

图1 三维机械手实物图 图2三维机械手动作示意图

三维机械手的工作过程为：（1）从原点开始前伸；（原点位置为机械手右旋到限位，手臂缩回，手爪上升到上限位，手爪放松）（2）到前限位后开始下降；（3）倒下限位后，机械手加紧工件，延时2s；（4）上升；（5）到上限位后，缩回；（6）到后限位后，左旋；（7）到左限位后，前伸；（8）到前限位后，下降；（9）到下限位后，机械手松开，延时2s；（10）上升；（11）到上限位后，缩回；（12）到后限位后，右旋，返回原点。

根据三维机械手的工作过程及要求，可以画出机械手的动作流程图，如图3所示。

图3 机械手动作流程图 图4机械手状态转移图

三、PLC硬件的选择和I/O点分配

PLC的种类非常多，根据三维机械手的控制要求，由于其输入、输出节点少，要求电气控制部分体积较小，成本低，并能够用计算机对PLC进行监控和管理，故选用日本三菱（MITSUBISHI）公司生产的多功能小型FX1N-40MR-001主机。该机型合计有输入输出点40个，其中24个输入点和16个输出点，采用继电器方式有触点输出，能交流、直流负载两用。内部主要有：辅助继电器1280个，其殊功能辅助继电器256个，断电保持辅助继电器1152个；状态继电器1000个；定时继电器256个；计数继电器256个；数据寄存器8256个。

根据图3所示的三维机械手动作流程图，确定电气控制系统的I/O点分配，如表1所示。

根据图3流程图和表1的I/O分配表，可以编制出机械手的状态转移图，如图4所示。

四、控制程序的设计方法及编程运行

常用的PLC程序设计方法有经验法和顺序功能法。根据图4状态转移图，编制的步进梯形图程序如图5所示。

表1 三维机械手控制I/O分配表

输入

输出

名称

输入点

名称

输出点

停止

SB1

X0

手爪紧/松气缸阀

YV1

Y1

启动

SB2

X1

手臂气缸伸出阀

YV2

Y2

物品检测传感器

SQ0

X2

手臂气缸缩回阀

YV3

Y3

气动手爪传感器

SQ1

X3

提升气缸下降阀

YV4

Y4

旋转左限位接近传感器

SQ2

X4

提升气缸上升阀

YV5

Y5

旋转右限位接近传感器

SQ3

X5

旋转气缸左移阀

YV6

Y6

伸出臂前点限位传感器

SQ4

X6

旋转气缸右移阀

YV7

Y7

缩回臂后点限位传感器

SQ5

X7

提升气缸上限位传感器

SQ6

X10

提升气缸下限位传感器

SQ7

X11

图5 步进控制梯形图

图5中，M8044是用作原点条件，判断机械手是否在原点开始工作。

如果要实现断电保护，在图5的步进控制梯形图中，将普通辅助/计时/状态继电器均换成断电保护型。

上电后，直接初始状态继电器S0，在满足原点条件继电器M8044下，按下启动按钮SB2，X1得电，进入等待状态继电器S20；此时物品检测传感器SQ0检测到上料端有料，X2得电，进入机械手臂伸出状态S21；机械手伸出Y2得电，机械手前伸到前限位时，进入机械手下降状态；机械手下降Y4得电，机械手下降到下限位时，进入机械手抓料延时状态；机械手抓紧并延时，延时时间到，进入机械手上升状态…………如此，每当该步动作到位，限位条件满足时，状态转移进入下一工作步，进行动作。

需要停止时，按下停止按钮SB1,X0得电，停止标志继电器M0得电并自锁，当机械手右旋到有限位时，如果停止标志有信号，则机械手回到初始状态，如果停止标志没有信号，则机械手进行下一周期的搬运工作。

五、结束语

本文以三维机械手为例介绍了日本三菱MITSUBISHI公司生产的FX1N系列微型可编程控制器在步进控制中的设计应用。阐述了三维机械手的动作原理，设计要求，程序设计方法等。本文介绍的程序在实际生产和各届各级电工电子技能大赛中获得成功的应用。

参考文献

[1] FX1N series Programmable Controllers Hardware Manual，Mitsubishi electric corporation，1999

[2] MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION 三菱微型可编程控制器MELSEC-F FX1N使用手册 2007.11.

[3] 亚龙YL-235A型光机电一体化实训考核装置实训指导书.亚龙科技集团.2008.

篇(3)

【关键词】磁性材料；PLC；取出机械手

引言

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流。国外的汽车、电子电器、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品的质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。机械手是最普遍的一种机器人，是机械技术、电子技术、自动控制技术结合的产物。自1959年美国人英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人起，在过去的半个世纪里，机器人技术取得了长足的发展。美国、日本、德国等国较早对机器人开展研究并加以应用[1-3]，近年来中国也步入了机器人发展的快车道[4-7]。

我公司主营业务为磁性材料、磁器件、磁分离及相关配套设备研发、生产与销售。在以往的生产模式中，经锻压后的磁器件主要由人工操作取出，这种模式效率低下且存在安全隐患。特别是伴随着人力资源的短缺、劳务支出成本的增加、机器人技术的不断提升以及价格不断下降，采用一款合适的取出机械手来替代人工操作变得日趋重要。在此背景下，经过公司的多次调研论证，选用了杭州史宾纳机械设备有限公司的磁性材料湿压液压机取出机械手，生产实践表明，机械手的引用有效的提高了公司的生产效率、改善了产品质量、节约了生产成本。

1 机械结构组成

取出机械手系统机械部分主要由主机和收放纸系统构成（如图1所示）。主机包括框架，吸取部，检测部和传送带部等。收放纸系统由放纸部和收纸部两部份组成。

框架结构采用型材焊接，与液压机相连接。吸取部进出机构采用导轨、齿轮、齿条进行传动，伺服电机控制其进出速度和位置。检测部分利用传感器检测模具上有无剩余磁性材料（以下简称材料）。为了生产的方便和减小机器的占地空间，把收放纸系统安装在液压机前后两侧，随着液压机模具一起上升或下降，用电机驱动。

图1 系统结构总图

1.液压机 2.收纸部 3.放纸部 4.吸取部 5.传送带部 6.框架

2 工作原理

当液压机部分完成工作以后，向上移动产生一个开模高度，开模高度必须满足机械手的工作要求，本产品的最小开模高度150mm。通过伺服电机驱动取出部移动至产品上方，真空泵产生真空，利用吸盘的内外产生压力差抓取材料。对于抓取物体的真空吸盘部分，需要配备真空发生器，由于真空吸盘是抓取物体的关键部分，为了防止物体脱落，真空发生器所产生的吸力必须大于或者等于物体的重力。

真空发生器的吸引公式为：

其中：F为真空发生器所产生的吸力； 为真空度； 为吸盘的有效面积； 为吸头个数； 为安全系数，一般来说采用标准吸盘时 。

假设吸盘所抓取的物体最大质量为1kg，吸头的个数 为6个，有效面积 。通过上述公式计算出 。

检测部对液压机模具进行检测是否有剩余材料，如果有剩余重复上述运动过程。当模具上所有材料均被抓取时，取出部向外移动到目标位置，然后下降，将材料放置在传送带上，最后上升到初始高度。上升、下降的两个过程由四个气缸进行驱动，通过电磁阀对气缸进行控制。

当材料取出并放置到传送带上后，传送带下降到一定目标位置，为下一模产品叠放做准备。当叠放数量到达后，传送带向外移出一定距离，然后再上升到上限传感器的位置后停止，开始重新叠层。传送带采用螺旋升降机及四导柱方式完成传送带的上下移动。取出部的整个取出、放置和传送带的下降的工作周期为8秒，材料叠放层数设计为三层。压力模具每次工作后由喷雾部分进行清洗，脱模剂桶内的压力一般设为0.4MPa。

图2 运动过程简图

1.齿轮 2.排气阀 3.吸头 4.真空泵 5.传送带磁环检测传感器

6.传送带上下传动装置 7.带轮 8.传送带 9.剩余磁环检查传感器

10.清扫部 11.气缸

3 控制系统

控制系统一般由计算机和伺服驱动器组成，前者发出指令协调各运动驱动器之间的运动。同时完成编程和其他环境状况（传感器信息）、工艺要求、外部相关设备（吸头装置等）之间的信息传递和协调工作，后者控制各个运动的控制器，使各部分按照一定的速度、加速度和位置要求进行运动。

3.1 整体方案

本系统选用三菱公司生产的可编程控制器（PLC）FXIN-485-BD进行控制，其中取出机械手横向的输入输出部分采用电机控制，为了使取出机械手的精确定位，采用伺服电机进行控制，电机通过联轴器带动齿轮，从而带动机械手沿直线导轨横入横出，而取出机械手的上下行，抓取部分则采用气动控制，PLC通过继电器对电磁阀加以控制，而电磁阀通过控制气缸从而控制取出机械手的上下行动作。关于传送带的上下运动部分采用电机进行控制，电机通过减速器和联轴器与丝杠连接，从而带动传送的上下运动。传送带的输出部分采用电机驱动，电机于带轮通过键连，驱动带轮转动。收放纸系统部分同样采用电机用驱动，电机通过联轴器和纸筒转轴以键连接进行驱动。此外，同时采用触摸屏进行人机对话，直观且便于操作。

图3 结构图

3.2 电机系统

考虑机械手的横向运动有着负重大，移动速度快等特点，如果采用气缸驱动很容易产生气缸密封圈泄露等现象，所以采用伺服电机驱动。

PLC通过所发脉冲的频率和数量控制机械手部伺服电机和传送带的电机以控制其速度和位置，脉冲信号通过信号分配在经过功率放大驱动电机带动负载工作。

3.3 气动系统

气动控制系统的I/O接线图如图4所示，由PLC控制电磁阀的通断从而实现吸取部分的上下行动作。根据实际的工作需要吸取部分的上行动作负重较大采用动力较好的气缸并且减小其行程。下行部分负重较小，可采用普通气缸。

图4 PLC的I/O接线图

4 软件设计

4.1 PLC程序设计

PLC的整体结构包括手动、自动程序，原点复位程序，公用程序四个部分。其中自动程序包括系统在全自动模式下的程序和系统在单循环模式下的程序。PLC的程序流程图如图5。

图5 PLC程序流程图

4.2 触摸屏设计

触摸屏的软件设计包括创建换面和变量的设计，并将之与PLC连接。画面的创建包括输入/输出区域组态，指示灯组态，功能键组态和文本显示等格式，根据机械手的要求设计出所需要的画面。所设定的变量就是把触摸屏的组态功能与PLC相应的I/O接点及存储单元之间建立联系，实现触摸屏敏感元件对PLC参数的输入，PLC当前值及报警系统向触摸屏的输出。

5 结论

本文所介绍的取出机械手可以广泛的应用于磁性材料生产。实践表明，该产品可以快速、准确的对控制要求作出反应。并且具有工作效率高，性能稳定且噪音小等一系列优点。

参考文献：

[1]ThangN Nguyen，Harry E Stephanou.Intelligent Robot Prehension [M]， USA： Kluwer Academic Publishers，1993.

[2]Roman H T，Pellegrino B A，Sigrist W R.Pipe craw ling inspection robots：an overview[J].IEEE Transaction on Energy Conversion，1993（08）.

[3]DuskoKatic， Miomir Vukobratovic.Survey of Intelligent Control Techniques for Humanoid Robots[J].Journal of Intelligent and Robotic Systems，2003（06）.

[4]肖雄军，蔡自兴.服务机器人的发展[J].自动化博览，2004（06）.

[5]张家梁，吕恬生，宋立博，王钧功.电动连续式爬缆机器人设计理论分析与试验[J].上海交通大学学报，2003（01）.

篇(4)

Abstract： Through the statistical analysis on four aspects of papers' published year， involving fields， research agencies and the first author which is related to study virtual prototype technology application included in Chinese sci-tech periodical database of VIP， this paper summarized the research condition of application of virtual prototype technology in nearly 10 years， and found that the research institutions of application of virtual prototype technology focus on colleges and universities， and suggested enterprise should apply virtual prototype technology actively to improve their market competitiveness.

关键词： 虚拟样机技术；论文统计；计量分析

Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis

中图分类号：C53 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）09-0312-02

0 引言

虚拟样机技术是上世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程技术。设计人员在计算机上建立能够反映产品特性的样机模型，用样机模型代替物理样机在各种工况下进行仿真试验和分析，测试和评估产品的整体性能，进而不断改进和优化样机模型的设计，直至获得最优设计方案后，再制造物理样机[1]。虚拟样机技术改变了传统的产品研发和设计思想，极大地降低了产品研发和设计的技术风险和开发成本，缩短了研发周期，提高了产品性能，加速了新技术向产品转化的开发、研制与使用过程。进入21世纪以来，虚拟样机技术及其应用在发达国家已经获得重大进展，被广泛地应用于各个不同领域。世界众多著名的制造公司在生产开发过程中都广泛采用虚拟样机技术，设计、装机、测试都在计算机中模拟完成，保证了产品一次试制成功[2]。虚拟样机技术的应用，使企业能够以最低的成本快速推出产品，迅速抢占国际市场，提高了企业的市场竞争力，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。

本文依托“维普中文科技期刊数据库”这一平台，通过对2003～2012年10年期间与虚拟样机技术相关的期刊论文的检索，采用论文计量学方法，对虚拟样机技术的应用研究论文进行统计分析，概括和总结我国虚拟样机技术的应用研究状况，以期为虚拟样机技术今后在我国更广泛地推广应用提供参考。

1 数据来源及分析方法

本文以维普中文科技期刊数据库收录的期刊论文为统计分析源，以2003～2012年为时间条件，以“全部期刊”为期刊范围，以“虚拟样机”为题名或关键词进行全部专业论文的检索，经过整理汇总，删除重复论文后共计2508篇。通过EXCEL将整理后的论文数据套录成数据库，采用论文计量学方法对论文的发表年份、涉及领域、研究机构以及第一作者等四个方面进行统计分析，概括和总结近10年来我国虚拟样机技术的应用研究状况[3]。

2 统计分析结果

2.1 虚拟样机技术应用研究论文年份统计分析 从图1和表1可以看出我国虚拟样机技术应用研究论文数量的增长态势。2003年至2009年期间，论文数量逐年增加，2004年和2005年，论文数量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年减小，2009年论文数量达到顶峰。这表明，2003年至2009年，我国虚拟样机技术应用研究发展得比较快，并取得了大量的研究成果。但是，从2010年开始，论文数量较大幅度减少，特别是2012年，论文数量减少到152篇。产生这种现象的原因有可能是近三年对虚拟样机技术相关的应用研究力度减小，也有可能是相关研究论文的产出以及中国学术期刊库的收录有一定时滞性[4]。

2.2 虚拟样机技术应用研究涉及领域统计分析 笔者对研究主题涉及到我国航空航天、国防军工、汽车与发动机、工程机械、矿产机械、农业机械、机器人与机械手、教育等领域的论文数量进行统计，结果显示，我国虚拟样机技术应用研究涉及各个领域，部分论文同时涉及多个领域，论文涉及领域分布情况见图2。论文产出居前三位的领域是汽车、工程机械、机器人，这表明，随着汽车、工程机械、机器人领域近十年来的迅猛发展，虚拟样机技术应用研究在这些领域中也取得了不斐的成果。

2.3 虚拟样机技术应用研究机构统计分析 在2508篇论文中，没有署名作者单位的共有23篇。笔者将论文作者的工作单位分为本科院校、科研院所、企业和大专院校四类研究机构，统计结果见表2。发文数量最多的机构是本科院校，为2145篇，科研院所、企业和大专院校发文数量分别为419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企业、大专院校与本科院校作者合著的论文数量分别为280篇、244篇、46篇，本科院校的发文数量远远高于其他机构。这充分显示，本科院校是虚拟样机技术应用研究的主要机构。

2.4 虚拟样机技术应用研究论文作者统计分析 根据论文第一作者发文数量的统计结果可知，无作者数据的论文10篇，大部分作者1至2篇，发文数量排列前10位的作者见表3，其中，七位是本科院校的教授或讲师，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高级工程师，由此可见，本科院校的教授和教师是虚拟样机技术应用研究的中坚力量。

3 结论与建议

从“中国学术期刊网络出版总库”检索及分析结果可以看出，2003～2012年10年期间，我国虚拟样机技术应用研究发展迅速，至2009年达到顶峰，近年又逐渐回落；应用研究涉及领域极为广泛，研究成果比较多的是汽车、工程机械、机器人领域；应用研究的主要机构是本科院校，应用研究的主要群体是本科院校的学者和教师。本文的检索分析结果不一定能够全面反映我国虚拟样机技术应用研究状况，但从一个侧面反映了我国虚拟样机技术的应用研究机构和群体比较单一。

虚拟样机技术问世之后，得到许多发达国家制造商的高度重视，立即将这一先进制造技术引入企业的产品开发中，取得了很好的经济效益。我国是一个制造大国，虚拟样机技术的应用研究，不应仅在本科院校，不应仅有本科院校的学者和教师，更应广泛推广到企业和科研院所，让广大企业和科研院所的技术人员参与研究和应用。

面对日益激烈的市场竞争，我国企业应积极主动充分利用虚拟样机技术，减小产品的技术风险，缩短产品的研发周期，降低产品研发的成本，提高产品的性能，从而增强企业的产品开发能力，提高我国企业在世界制造业中的地位和市场竞争力。此外，虚拟样机技术的研究专家也应加强向企业推广虚拟样机技术，推动这一先进制造技术在我国企业和科研院所的普及和应用。

参考文献：

[1]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003.

[2]熊光楞，李伯虎，柴旭东.虚拟样机技术[J].系统仿真学报，2001，（1）：114-117.

篇(5)

Abstract： Optimization design is to apply optimum theory and computing technology into the field of mechanical design to provide the optimization design methods for engineering design. MATLAB optimization toolbox has many characteristics， such as the programming workload is less， the grammar conforms to engineering design practice and so on. MATLAB software is applied in this article， the minimum transmission volume of the first RV reducer gear as the objective function to optimize design and put forward the optimal design example. Compared with the original design scheme， it achieves good optimization effect.

关键词： MATLAB优化设计；目标函数；约束函数；RV减速器

Key words： MATLAB optimization design；objective function；constraint function；RV reducer

中图分类号：TG457.23 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）25-0085-03

0 引言

机械优化设计是最优化方法与机械设计的结合，设计工具是计算机软件及计算程序，设计方法是最优化数学方法。机械优化设计，就是在给定载荷及工作环境条件基础上，在机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制（约束）的范围内，根据设计要求及目标，选定设计变量、建立目标函数，并使其获得最优值，设计出经济可靠的机械产品。

换句话说，也就是在满足一定约束的前提下，寻找一组设计参数，使机械产品单项或多项设计指标达到最优。机械优化设计因其目标函数和约束函数普遍呈非线性的特点，设计步骤为先根据实际的设计问题建立相应的数学模型，在建立数学模型时需要应用专业知识确定设计的限制条件和所追求的目标，确定设计变量之间的相互关系等，并使之满足强度、刚度及运动学等约束条件。数学模型一旦建立，优化设计问题就变成了一个数学求解问题，应用优化理论，设计优化程序，以计算机为载体计算得到最优化设计参数。

美国可口可乐公司是全球最大的饮料公司，拥有全球市场48%的占有率，为降低生产成本，提升品牌竞争力，可口可乐瓶有一段优化设计的佳话，优化处理后的可口可乐瓶重只有原重量的80%，而瓶子的容量、性能却丝毫未受影响，仅此一举就节省了可观的材料费用，带来了可观的利润。

近年来制造业转型升级、国家推出“机器换人”工程，把机器人、高端数控设备的应用推向了，但基于机器人的RV减速器一直是个技术难题，直接影响到机器人的工作性能指标。

RV减速器产品在结构上由一级渐开线齿轮传动和一级摆线针轮行星传动串联构成，渐开线齿轮传动构成第一级传动，摆线齿轮行星传动构成第二级传动。RV减速器是一款刚度最高、振动最低的机器人用减速器，能够提高机器人工作时的动态特性，减小传动回差，而且还具有体积小重量轻、结构紧凑、传动比范围大、承载能力大、运动精度高、传动效率高等优点。

RV减速器广泛应用在机器人、数控机床行业，传统设计全由设计人员手工完成，但在性能更好、使用更可靠方便、成本更低、体积或质量更小的指标要求下，希望能从一系列可行的设计方案中精选最优，传统的设计方法做不到，因而有必要采用优化方法来确定其设计参数。

RV减速器优化设计要解决的问题，与其使用场合的具体要求有关。在保证传动能力的条件下要求齿轮传动及针摆传动体积最小或质量最小；在要求较高时，需要优选齿轮的几何参数使齿轮副具有形成油膜的最佳条件；优化齿轮传动的惯性质量分配，以便最大限度地减少工作时间的振动和噪声，以及传动功率最大和工作寿命最长等。

对于不同类型的RV减速器，其优化设计具有各自的特点，设计变量一般选择齿轮传动的基本几何参数或性能参数，如齿数、模数、齿宽系数、传动比、螺旋角、变位系数和中心距等。

根据优化目标的不同，RV减速器设计可以有多种最优化方案，本文讨论的是在满足齿轮传动强度、刚度和寿命条件下，使RV减速器转矩最大、体积最小或质量最小。

基于RV减速器的机器人抓握机械手工况条件，8小时工作，正反转，轻载平稳，空载起动，室内工作，使用寿命5年，在温州职业技术学院工业中心单件生产，机器人机械手转矩T3=20 N・m，转速n3=5rpm，为优化设计对象，要求在保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的条件下，获得转矩最大、体积最小、重量最轻的传动装置。应用MATLAB软件优化工具箱对电机转矩做最大值优化，即应用fmincon函数对电机转矩的倒数求最小值优化，优化的目的是求出在转矩最大的情况下，齿轮传动体积最小，实际上就是求齿轮齿数的取值。因此以转矩最大为优化目标，建立优化设计数学模型。

1 目标函数

①工作载荷计算功率P3。

因为T3=9550*P3′/n3 ，代入得20=9550*P3′/5，所以P3′=0.01kW，把P3′打上机器工作载荷系数K=1.5，得

P3=P3′*K=0.01*1.5=0.015kW

②应用针摆传动效率η2=97%，计算第二级针摆传动功率P2，得

P2=P3/η2=0.015/0.97=0.016kW

③应用渐开线齿轮传动效率η1=95%，计算第一级齿轮传动功率P1，得

P1=P2/η1=0.016/0.95=0.017kW

④应用电机传动效率η=99%，计算电机功率P，得

P= P1/η=0.017/0.99=0.018 kW

⑤计算电机转矩。

因为RV减速器总传动比为i=-Z2/Z1*Zb，则电机转速为n=i*n3=5*（-Z2/Z1*Zb），

所以电机转矩为T=9550*P/n=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*Zb））N・m

对于第二级针摆传动，设计采用一齿差摆线针轮行星传动，因此针齿齿数Zb必须为偶数，Zb用数学表达式来表达，即Zb=2*k，而10≤k≤50，则电机转矩表达式为

T=（9550*0.018）/（5*（（Z2/Z1）*（2*k）））N・m。

所以，电机转矩表达式有3个变量Z1、Z2、k，即X=[x1，x2，x3]T=[Z1，Z2，k]T，表达式变为T=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））。

机械手的工作要求是转矩足够大，而MATLAB软件的fmincon函数只能进行最小值优化，所以对电机转矩求倒数，对电机转矩的倒数作最小值优化，即

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018），

所以在MATLAB中，目标函数f（x）=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）。

2 非线性约束条件

①非线性约束条件1。

根据机器人抓握机械手工况条件、载荷条件，可以判定齿轮几何尺寸不大，模数较小，初定为0.5或1mm；转矩也不大，约为20N・m，电机转矩理论上应该可以控制在1 N・m以内，即T=（9550*0.018）/（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））≤1，则

1/T=（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≥1

所以1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0构成非线性约束条件1。

②非线性约束条件2、非线性约束条件3。

RV减速器对总传动比有范围要求，140≤i≤180，即

140≤（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤180，展成两个表达式，即

140-（（x（2）/x（1））*2*x（3））≤0，（（x（2）/x（1））*2*x（3））-180≤0，整理后140-（x（2）/x（1））*2*x（3）≤0及（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0构成非线性约束条件2、3。

综上，非线性约束条件共3个，

1-（5*（（x（2）/x（1））*（2*x（3））））/（9550*0.018）≤0140- （x（2）/x（1））*2*x（3）≤0（x（2）/x（1））*2*x（3）-180≤0

3 线性约束条件

①线性约束条件1、线性约束条件2。

为使RV减速器偏心轴轴承与摆线轮之间的作用力不至过大，渐开线齿轮传动中心距a应是针齿基圆半径R的0.35～0.65倍，这个可归为结构尺寸条件。

因为要设计出在转矩最大前提下，体积最小质量最轻的RV减速器，必须使齿轮传动的中心距最小，RV减速器的结构紧凑，所以初定针齿基圆半径R=（30～40）mm，所以

a=（0.35～0.65）*R=（0.35～0.65）*（30～40）=（10.5～26）mm，取整后11≤a≤26。因为

a=1/2*m*（Z2+Z1），因为模数越小，齿轮的几何尺寸就越小，所以模数取0.5，则

a=1/2*0.5*（Z2+Z1）=0.25*（Z2+Z1），所以11≤0.25*（Z2+Z1）≤26，即

11≤0.25*（x（2）+x（1））≤26，展成两个表达式，

-0.25*x（1）-0.25*x（2）≤11及0.25*x（1）+0.25*x（2）≤26构成线性约束条件1、2。

②线性约束条件3、线性约束条件4。

为使第二级摆线针轮行星传动部分输入转矩不至过大，第一级渐开线齿轮传动的传动比必须控制为i≥1.5，但单级齿轮传动比又不宜大于5，所以1.5≤Z2/Z1≤5，即

1.5≤x（2）/x（1）≤5，展成两个表达式，

1.5*x（1）-x（2）≤0及-5*x（1）+x（2）≤0构成线性约束条件3、4。

③线性约束条件5、6、7。

小齿轮齿数的取值范围8≤Z1≤20，展成两个表达式，-Z1≤-8，Z1≤20，即

-x（1）≤-8及x（1）≤20构成线性约束条件5、6。

大齿轮齿数的取值范围Z2≤100，即x（2）≤100构成线性约束条件7。

④线性约束条件8、9。

因为Zb必须为偶数，所以Zb用数学表达式来表达，即Zb=2*k，10≤k≤50，展成两个表达式，-k≤-10，k≤50，即-x（3）≤-10及x（3）≤50构成线性约束条件8、9。

把9个线性约束条件写矩阵表达式，即

-0.25 * x（1）- 0.25 * x（2） ≤-11

0.25 * x（1）+ 0.25 * x（2） ≤26

1.5 * x（1）- x（2） ≤0

-5 * x（1）+ x（2） ≤0

-x（1） ≤-8

x（1） ≤20

x（2） ≤100

-x（3） ≤-10

x（3） ≤50

4 MATLAB编程

把上述计算过程编写成MATLAB程序，应用MATLAB软件优化工具箱对电机转矩做最大值优化，即应用fmincon函数对电机转矩的倒数求最小值优化，优化的目的是求出在转矩最大的情况下，RV减速器中心距最小，实际上就是求齿轮齿数的取值。

该数学模型为3个设计变量、12个约束条件的多元函数最小值问题，采用MATLAB软件优化工具箱求解最优结果，进行非线性有约束多元函数最小值计算，命令函数为fmincon，主程序如图1，非线性约束条件如图2，程序运行结果如图3。

程序经过6次迭代计算，MATLAB计算优化结果：

Z1 =9.7009，Z2=34.8305，k=19.4962，1/T=4.0721，

即T=0.24 N・m。

5 数据优化处理

因为齿数一定为整数，所以取Z1=10，Z2=36，i1=36/9=4。

又因为Z1

因为齿轮模数m=0.5mm，所以齿轮传动中心距a=0.5*m*（Z2+Z1）=0.5*0.5*（48+12）=15mm，满足初定的齿轮传动中心距取值范围11～26mm。

用优化处理的参数计算电机转矩的最大值T=0.24 N・m。

6 比较与结论

RV减速器齿轮传动原设计电机转矩为0.2N・m，中心距为20mm，经过MATLAB软件优化工具箱优化处理，电机转矩增至0.24N・m，中心距降为15mm，满足齿根弯曲疲劳强度条件和齿面接触疲劳强度条件，在保证传动能力的前提下减速器体积减少了约30%，效能非常可观。

参考文献：

[1]郑宝乾.ZD型减速器整体结构有限元模态分析[J].煤炭技术，2010，12（18）.

[2]席平原.应用MATLAB工具箱实现机械优化设计[J].机械设计与研究，2003，19（3）：40-42.

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论文摘 要: 概括说明机械电子控制产业发展的情况,重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。

0 引言

现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。

1 计算机技术与机电控制技术的发展概况

1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展

忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。

自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。

1.2 机械和电子控制技术的发展和现状

在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。

2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用

2.1 机电一体化的简介和生产应用

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。

柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。

交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。

可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。

2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例

计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。

PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善 劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。

PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。

交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。

电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。

与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。

3 总结

在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。

参考文献:

[1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.

[2]马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.

[3]王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.

[4]杨明等,机电一体化的研究现状及发展趋势,农机化研究,2006.

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关键词： 五年制高职 机电专业 毕业设计

一、引言

毕业设计是教学过程中最后一个重要的实践性教学环节，五年制高职机电专业毕业设计的目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高独立分析和解决问题的能力，也是培养以后从事企业进行技术改革工作的初步能力的一个重要环节。为了贯彻《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高［2006］16号）文件精神，“以服务为宗旨，以就业为导向，走工学结合发展道路”的办学方针，根据教育部高等职业教育毕业设计方面的要求，我们总结了近几年各职业院校的实际教学经验与教改情况：由具有丰富专业教学经验及生产实际经验的双师型教师来指导学生的毕业设计，以工作任务为驱动、工作过程为导向的“教、学、做”三合一的职业技术项目的设计。其特点有以下几点。

1.内容选择上充分体现“理论够用，能力为本，应用型人才培养”的新世纪应用型人才培养的思想，以工作任务为中心，彰显针对性、实践性和指导性强的特征，通过设计日常生活中经常遇到的实例，按照生产实际要求和实际方法、步骤，进行设计、选材、加工等。

2.精选日常生活中常见的典型题目，查询所必需的一般设计资料和最新的国家标准及行业标准，对产品的加工工艺及毕业设计的相关知识进行必要的融合，对引导学生形成实践计划方案，完成具体的工作任务，针对性很强。

3.从拓展学生对本专业广度和深度的要求角度出发，我们选择了10个典型的毕业设计课题，对于培养学生解决实际问题有很好的作用。

从当前机电专业的普通高校的本科、专科；职业院校的专科、电大生五年制高职的学生毕业设计的情况（如下表）调查情况看：

1.普通高校的多以论文和样品的形式，论文为主，样品为辅；

2.职业院校的专科、电大生以论文的形式，论文为主；

3.五年制高职以论文和样品的形式，论文为辅，机械加工产品为主。

毕业课题列表

根据高职学生的技能优势，我校根据学生的实际情况，对2005级学生的毕业设计小组要进行课题的开题报告论证、要进行中期毕业设计进程的报告、要进行毕业设计答辩及毕业成果演示。

二、确定选题进行理论设计

05大专机电有两个班级，80多人，我们把它分成10个小组。每个小组7―9名学生。

1.选题并确立10个课题。选题主要从机电专业的培养目标出发，在利于巩固、深化、扩大所学知识；利于培养学生独立工作能力，使学生能够得到全面的训练；尽可能与生产、科研、管理、教学等实际需要相结合。课题由指导教师组提供十个选题方向的主导意见，允许学生提供建议供指导教师组参考。选题应尽可能选择已经在实际生产中投入使用的，在内容的深度和广度符合教学要求、价格适中、能够组装完成的产品。选题难度要适中，任务量应保证中等水平学生经努力八周时间内能完成，不得选择纯论文性的选题。教师指导组经过分析、筛选提供的十个题目是：交通灯智能控制系统的设计、自动化立体仓库的设计、弓形模具的设计、基于单片机的路灯照明控制系统设计与应用、物料自动分拣系统、圆形薄片冲裁模的设计、智能小车的设计、CA6140车床控制系统的设计、机械手的制作设计、四层楼自动控制系统的设计。

学生可以自由结合组成10个小组，但是每个组的人员不能偏差过大。每个小组组长根据学生个人的特点，合理地把小组成员进行分工。允许每个小组在10个课题内自选，每个小组完成一个选题相关资料的查阅工作。

根据选题时查阅资料的情况，学生要做好开题报告。开题报告是毕业设计可行性的论证，也可作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及系审查后生效。

开题报告一般由本课题的研究目的及意义、本课题的国内外的研究现状；本课题的研究内容和拟解决的主要问题、本课题的研究思路和方法、本课题的预期效果、本课题研究的进度安排六个部分组成。

中期汇报主要是学生对前期设计的情况是否和计划中一致，存在什么问题，如何解决，后期如何修正计划，可能出现什么问题，采取什么措施进行完善。答辩领导小组的建议。

2.毕业设计的书面文字的形成

毕业设计既要保证每个学生经历一个课题的全过程，又要保证每个学生均有其独立完成的部分。学生通过网上查询，图书资料的查阅，把自己的思路和指导老师交流，通过多次的修改后，形成书面文字，理论部分的文字说明和图形不得少于8000字，不包括封面、目录、总结、参考资料，等等。所有图形、表格和文字都须用计算机打印，装订成册，人手两册。

3.答辩

答辩是检查学生毕业设计质量的一场“口试”。通过这一形式，有助于学生进一步总结设计、材料购买、零件加工、产品装配的过程中需要注意的问题，提高应变能力及自信心，为真正走上社会打下坚实的基础。答辩主要考查学生的一些专业基础知识和基本理论。答辩的过程实际上也是帮助学生总结的过程。教师要积极引导学生总结在设计过程中积累起来的经验，分析设计效果，找出不足和改进方法，帮助学生把实践转化成自己的知识和技能。答辩专家组由本专业的专家和校外院校专家组成，指导教师不能参加，并邀请学生家长和相关用人企业的领导参加，让家长和企业了解毕业生的学习情况和工作能力，为下一步学生就业做好宣传工作。

学生答辩小组，由本小组推选一到两人主答辩，其他同学辅助答辩，主答辩要把小组人员的分配情况、开题报告的论证、设计的思路、设计过程遇到的问题及解决方法、零件购买、加工、装配过程、演示效果进行汇报。专家组提出的问题原则上应该由分工的组员回答，其他同学可以进行补充，并充分利用毕业设计成果的运行，回答直到专家满意为好。

4.成绩评定

评定成绩的根据主要有几个方面：一是毕业设计的质量；二是答辩的表现，而答辩的表现不低于毕业设计的质量；三是选题报告；四是毕业设计中期汇报；五是材料购买的价格及质量的好坏的评定；六是产品加工、装配后的运行效果如何。成绩评定分优秀、良好、及格和不及格四个档次。

三、产品的形成

购买小组的同学要进行市场调研，了解材料及各种零件的性价比。把需要的材料、外购件及标准件买回来。

负责加工小组的同学了解零件使用的材料及性能，熟悉零件图纸，了解加工方法及加工设备。同学们有的要进行钳工加工、焊接、车工加工、数控加工、线切割，等等。

装配小组要了解机电设备的装配工艺过程，做好装配前的准备工作，研究和熟悉产品装配图及有关的技术资料，了解产品的结构，各零件的作用，相互关系及连接方法。确定装配方法，确定装配顺序，检查装配时所需的工具、量具和辅具，对照装配图清点零件、外购件、标准件，等等。对装配零件进行清理和清洗，对某些零件还需进行装配前的钳加工（如：刮削、修配、平衡试验、配钻、铰孔，等等）。先进行组件装配，再部件装配，最后总装配。调节零件和机构的相互位置、配合间隙、结合松紧，等等，使机构或机器工作协调(轴承间隙、镶条位置、齿轮轴向位置的调整，等等）。用量具或量仪对产品的工作精度、几何精度进行检验，直至达到技术要求为止。进行空运转和负载运转，试验其灵活性、振动、温升、密封性、转速、功率、动态性能。凡要求不发生漏油、漏水和漏油的零件或部件在装配前都需做密封性试验。为了防止不加工面锈蚀和使产品外表美观要进行喷漆和涂油处理。

四、实物成果演示

学生通过亲自动手购买材料，加工零件，组装产品，试运转，收获了成果，感到五年的学习还是有成效的，心理上得到满足。小组成员轮流担任演示员，向评委专家、企业领导、学生家长及学校领导、老师和学生展示自己的成果，向他们解说产品的功能；也是向领导、老师、同学们汇报自己五年来的学习是有效的劳动；还可以把自己毕业设计产品的制作过程用相机录制下来，作为自己就业时的一种很好的推荐材料。

五、成果扩大

经过05级学生的第一次毕业设计的成功，我们对五年制高职毕业设计的前景有了很大的信心；06机电大专我们也选择了10个不同课题，不同的是毕业设计指导老师的经验丰富多了，把05机电学生毕业设计的优缺点分析给06的学生听，让他们在毕业设计中少走弯路；07机电大专也选择了10个不同的课题，他们毕业设计的质量将会越来越高。现在我们的毕业设计成果展览室的样品越来越多，我们诚心地邀请领导、专家和同行们来我校指导、交流。

五、结语

我校机电专业的学生，通过毕业设计，既能符合普通大专生理论毕业设计的要求，又能把五年制高职学生的技能水平展示出来。这向社会说明在职业学校的学习是有很大收获的，展示了高职学校学生的能力，向社会交出了一份满意的答卷。

参考文献：

［1］张桂香主编.机电类专业毕业设计指南.机械工业出版社.

［2］张华主编.电类专业毕业设计指导.机械工业出版社.

［3］孙波主编.机械专业毕业设计宝典.西安电子科技大学出版社.

［4］宋守许，刘志峰，夏链，李军鹏，李旗号.工科大学毕业设计调查及其分析.合肥工业大学学报.

［5］韩晓燕，张彦通，李汉邦.对本科教学工作水平评估中毕业设计评审的分析和建议.高教发展与评估.

［6］曹成茂，李玉洁.毕业设计质量的影响因素与对策研究.安徽农业大学学报.