机电一体化系统设计机械电子工程XXXX X X09143413课程设计说明书课程设计名称: 专业班级: 学生姓名: 学 号:指导老师:机电一体化系统设计摘要:本次系统设计是完成典型机电一体化装置，该装置有车体和电路两个模块， 车体有三个轮子，车体宽度可调，用齿轮齿条传动方式来实现左右轮距的调节范 围为200mm到250mm该小车能够以光控方式启动，从起点出发，并沿“L”形 路线运行，最终停靠在指定的终点位置关键词:将小车整体车形设计成“凸”形，用直流继电器输出稳定电压来控制小车驱 动电机转动，用时控复位开关来控制由555定时器够成的单稳态电路，输出一个 1S低电平脉冲波来实现小车转弯转弯后用另一个时控复位开关，响应时间继 电器（E模式），来实现小车车轮距从200mm变到250mm，从而完成设计任务齿轮齿条、车轮轴、光控、555定时器、直流继电器、时间继电器Abstract:The system design is complete typical electromechanical device, this device has a body and two module circuit, the hull has three wheels, car body width can be adjusted, with gear rack drive ways around the adjustment range between 200 mm to 250 mm. The car to start, from control way start, and the "L" type line operation, at the end of the final designated location.Will the car whole car shape design into "convex" form, with ordinary relay stable output voltage to control the car drive motor rotation and use control switch to control by 555 reset timers enough of a single state circuit, output a 1 S low level pulse wave to realize the turning of the car. After turning with another possession in reset switch, response time relay (E mode), to realize the car wheels from 200 mm changed from 250 to mm, thus completing design task.Keyword： Super-modulus gear, electric, car wheel, 555 timer, De relay time relay一、课程设计的目的要求和简介设计目的：通过典型机电一体化装置的设计，进一步加深对机械电子专业知识和理论知 识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学知识的应用能力以及分析问 题、解决问题的能力得到全面提高。
要求：1、 课程设计说明书一份2、 图纸装配图1张要求：（1）整辆小车各零件之间的装配关系表达清楚2 ）标注完整、准确3）明细表填写完整车轮轴零件图1张要求：（1 ）结构表达完整、准确2）标注完整、规范电路总原理图1张要求：（1）用PROTEL DXP绘制电路原理图2） 合理规划电路图的总体布局3） 器件参数标注完整4） 单元电路放在设计说明书中3、 材料要求：（1 ）上交材料一律用A4纸打印，格式模板见相关资料2）设计图纸必须在计算机上进行绘制二、设计任务和参数要点设计任务：设计一辆车体宽度可调的小车，左右轮距的调节范围为200mm到250mm该 小车能够以不同的方式启动，从起点出发，并沿着要求的路线运行，最终停靠在 指定的终点位置小车的电源系统不要求设计）参数要点：组别车体结构调节结构启动方式行进路线备注3三轮齿轮齿条式光控“L”型三、总体设计及方案比较方案_：三轮小车用两个后轮驱动，整体车型为方形，调节机构用齿轮齿条式（直齿 圆柱齿轮传动）；电路启动方式为光控开关，用两个时间继电器配合使用，控制 一个驱动电机完成“开一停一开”的动作，实现“L”型行进路线，用另一个时 间继电器来控制电机进行变距，实现车轮距从200mm到250mm。
方案二三轮小车用两个后轮驱动，整体车型为“凸”形，调节机构用齿轮齿条式（斜 齿圆柱齿轮传动），驱动电机用555定时器、时控复位开关和普通继电器来产生 一个1.1s的低电平方波控制其中一个驱动电机完成“开一停一开”的动作，实 现“L”型行进路线，用另一个时间继电器来控制电机进行变距，实现车轮距从 200mm 到 250mm方案比较：(1) 整体车形的设计，因为是三个车轮，考虑其前行时的稳定性，选择“凸” 形；(2) 斜齿轮齿条的较直齿轮齿条有传递动力大、效率高的特点；(3) 555定时器构成的单稳态电路，比较熟悉、了解，能较容易产生1S的低电 平方波，而且较时间继电器体积较小，能减轻小车的重量，实现小车自动转弯综上所述，方案二较好，故选择方案二四、课程设计的具体内容车体装配图：(详见附录)分析计算:三轮小车车体是由厚度为10mm的铝板制成，整体车形为“凸”，有利于小 车平稳前进；小车共有三个直流减速电机电机，电机固定都用固定架即角铝来固 定，其中两个电机用来驱动，驱动方式为后轮驱动；还有一个电机用来变距，变 距方式为齿轮齿条传动，为了传动力更大，效率更高，选用斜齿轮；为了小车变 距时能平稳的进行，在两边加了两个二级滑轨；小车前轮是结构简单，制造、价 加工容易，成本底，且实用。
电机选择:名称：用途* 数量：型号：额定电压：（V）负载转速：（r/min）额定电 流：（A ）额定功 率：（W）直流减速 电机驱动*2GB37Y353012500.56变距*1100.33.6电机尺寸:车轮选择:规格：名称：直径D：（单位mm）厚度S：（单位mm）数量：材质：驱动轮60102尼龙前车轮50101电机固定架选择:名称：规格：（单位:mm）材质：数量：电机固定架20*40*3角铝3备注：CNC精密加工成形，精度高，牢固可靠，是制作智能车的上好配件 齿轮齿条选择：名称：模数：mm齿数：mm齿宽：mm齿条长：mm材质：斜齿轮齿条1.5172012045#钢备注：所有齿条均未经过热处理加硬，可以进行再次加工（如切断、钻孔）滑道选择：序号车 轮 轴件数材料丨备注:匕例1: 1号）件数制图
电源电路图:12V稳压电源电路-'nA:ccrEbc220V-15V原理分析：220V交流电源经过220V/15V的变压器变压以后，经整流桥整流、1000uf电 解电容滤波、7812稳压管稳压、100uf电解电容和0.1uf电容再滤波后得到12V 的稳压源电路总原理图:12V稳压电源12V稳压电源B1 [时控复位开关（E模式t=4.2s）控制变距电机 ——I X（E模式t=4.2s）控制变距电机• I C <时控复位开关B2时控复位开关B212V12V光控定时开关SW-SPDT光控定SW-SPDT 1U1 Y上 8R14.7kR C QDC单稳态2__ C110uFR2 4100ktH1THRL3T75S5D11-12V时间继电器* 变距电机3时间继电器变距电机3时开关」37电路（提供1・1S脉冲）NE555__ C20.01uf驱动电机1驱动电机2RL1T75S5D11-12VRL2T75S5D11-12V输入输出如左边的吋问表与输入 同时打开输出，设定时 刑厉炯如称为时间时控复位开关B2响应,时时间继电器设置：t=5.6s分析与计算:光控开光感光后开始计时，定时时间20.1s，同时时控复位开关开始计时, 等待响应，两个车轮驱动电机启动，12.7s后时控复位开关B1响应，由555定 时器构成的单稳态电 路，输出1.1s的低电 平方波，即其中一个电 机停止工作1.1s，实现 小车的转弯，转弯后， 又输出高电平；15.9s间继电器开始工作，工作模式为时间间隔模式（E模式），输出4.2s的高电平 使，变距电机开始工作，实现车轮距从200mm变到250mm。
具体器件选择和参数的计算：器件：（规格）数量：（个）器件：（规格）数量：（个）12V时间继电器1100k电阻1时控复位开关214.7k电阻1555定时器10.01uf电容112V直流继电器2100uf电容1由555定时器构成单稳态电路输出的方波的时间Tp：Tp = 1.1*R *C = 1.1*100 k *10uf = 1.1 s2 2模拟小车行径路线及时间安排：小车行径路线及用时安排前进2000mm用时11=1217秒转弯剜用时悝=1」秒用时13=6.3秒电路仿真测试结果（截图）:光照条件下，光控定时开关闭合，开始计时，两个车轮驱动电机开始工作,20.1秒后开关断开，整个电路停止工作：Digital OscilloscopeChannel AChannel CLevelroaitiDnSourceAulaOne-ShotCursorsSou resBCDPosition[1&3 1®3 170 彳CCD A D NGTlml—JJfwerl2 mVChannel B。