《機電一體化系統設計》教學大綱Electro-hydraulicControlTechnology課程代碼：Z114105學時：32學分：2理論學時：32實驗或討論學時：0適用專業：機電一體化技術、數控技術課程性質：選修撰稿人：倪曉梅審定人：李國平 一、課程說明（一）課程性質、地位與任務本課程是一門專業選修課，是在先修課程基礎上從系統工程觀點出發，研究組成機電一體化產品的各要素之間的關系，使局部與整體協調配合，實現系統的目的功能。通過本課程的學習，應使學生掌握從機電一體化的角度對各相關技術及其相互之間聯系的基本原理與應用方法，使學生清楚的認識到先修課程是機電一體化系統的基本要素，培養學生運用基礎理論理解實際問題的綜合能力，培養學生具有設計機電一體化產品的能力，培養學生使用，維修機電產品的能力。使學生掌握機電一體化系統設計的基本方法。課程教學的基本要求1.對本課程的學習，使學生了解機電一體化的基本概念及含義，從系統角度掌握機電一體化技術體系；2.要求掌握傳動的轉動慣量的計算、傳動剛度計算，力矩計算，以及加速控制及制動控制分析；3.要求掌握滾珠絲杠副機械傳動裝置的設計計算及選用；4.掌握幾種常用的機械測量檢測傳感器；5.掌握常用的直流伺服電機，交流伺服電機以及步進電機的特性及選用；6.掌握幾種常用的總線及接口；掌握單片機原理和特點；掌握PLC可編程序控制器的原理及特點。（三）課程教學改革1.教學內容的改革機電一體化系統設計內容多，涉及面廣，綜合性強。因此，要根據教學大綱要求，精選教學內容，制定合理的教學計劃，達到最佳的教學效果。首先，透徹講述機電一體化的概念、體系結構等。本部分內容對學生建立機電一體化系統設計框架，有高屋建瓴的作用。其次，對各單元技術的講解，要分明主次，增刪結合。第三，重點引導學生運用所學知識進行系統設計，可采用較多課時，分析實際系統的設計過程。教學方法的改革采用多媒體教學與師生互動的教學方法，多媒體是目前廣泛使用的教學手段，其特點是利用多媒體制作文字、圖片、聲音甚至動畫演示。它不僅帶給學生很強的視覺、聽覺沖擊，吸引其注意力，而且能在短時間內給學生輸送大量的信息。傳統的講述式教學，容易使學生疲憊，可以讓學生參與課堂。在課程過半以后，老師給學生布置設計性的大作業，讓每個學生根據所學知識，設計一機電一體化產品，在每次上課前幾分鐘，由學生講解設計過程。這既能督促學生利用課余時間，查閱文獻資料，加深課堂知識的理解，又能活躍課堂氣氛，強化課堂效果。二、教學內容與學時分配第一章緒論2學時第一節機電一體化的基本定義知識點：機電一體化的基本概念及含義。機電一體化系統的基本功能要素知識點：機電一體化系統的共性關鍵技術及功能構成。第三節機電一體化系統的相關技術第四節機電一體化系統設計的目標和方法知識點：機電一體化系統設計程序、流程、準則和規律以及現代設計方法。本章小結重點：機電一體化的基本概念；機電一體化系統的共性關鍵技術及功能構成；機電一體化系統設計的考慮方法和設計類型；機電一體化系統設計程序、流程、準則和規律以及現代設計方法。難點：機電一體化系統的共性關鍵技術及功能構成；機電一體化系統設計的考慮方法和設計類型；機電一體化系統設計程序、流程、準則和規律以及現代設計方法。建議教學方法：多媒體教學和板書結合、理論與實際結合的多種教學方法。第二章機械系統設計8學時第一節機械系統數學模型的建立2學時知識點：機械轉動系統和機械移動系統的基本元件；機械系統數學模型建立的方法。機械傳動系統的特性2學時知識點：轉動慣量、摩擦、阻尼、剛度、諧振頻率、間隙的基本概念和對機械系統特性的影響；各種常見的機械系統間隙的消除方法。 機械傳動裝置4學時知識點：齒輪總傳動比的確定；齒輪各級傳動比的確定原則；齒輪傳動間隙消除的方法。同步齒形帶傳動、滾動螺旋傳動、諧波齒輪減速器的原理。滾珠絲杠副機械傳動裝置的設計選用。本章小結重點：傳動的轉動慣量的計算；傳動剛度計算；機械傳動系統特性的選擇；齒輪傳動比的計算和分配；齒輪間隙的消除；滾珠絲杠副機械傳動裝置的選用。難點：機械系統數學模型建立、機械傳動系統特性的影響因素及選擇原則。教學方法：結合工程實例，多媒體輔助教學，視頻、動畫和錄像片演示，板書推演、計算，啟發提問、誘導思考。第三章傳感器檢測及其接口電路6學時第一節傳感器 1學時知識點：傳感器的分類；傳感器的靜態性能指標基本概念；傳感器的選擇原則。位移測量傳感器 3學時知識點：位移測量傳感器的分類；電容式位移傳感器；電感式位移傳感器；光柵式位移傳感器的工作原理及工程應用。傳感器前期信號處理和接口技術 1學時知識點：傳感器前期信號處理方法；放大電路種類；傳感器接口技術。速度、加速度傳感器、位置傳感1學時知識點：速度傳感器、加速度傳感器的分類及工作原理。本章小結重點：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器的工作原理和適用場合。難點：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器的工作原理和適用場合。教學方法：結合工程實例，多媒體輔助教學，視頻、動畫和錄像片演示，板書推演、計算，啟發提問、誘導思考。第四章控制電動機及其選擇計算8學時第一節步進電機及其控制 4學時知識點：步進電機的工作原理；步進電動機的運行特性及性能指標；步進電動機的選擇及其計算。直流伺服電機及其控制 2學時知識點：直流伺服電機的工作原理、結構與分類；直流伺服電機的特性曲線。交流伺服電機及其控制 2學時知識點：交流伺服電機的種類和結構特點；交流伺服電動機的控制方法；交流伺服電動機的選擇。本章小結重點：常用的直流伺服電機，交流伺服電機以及步進電機的特性及選用。難點：電動機的特點及選用原則、電動機選擇計算。教學方法：講述為主，運用多媒體等教學手段，結合生產、生活實例，為學生呈現更多的案例，使枯燥抽象的專業術語有“鮮活”起來，激發同學們的學習興趣。第五章工業控制計算機及其接口技術6學時第一節工業控制計算機 1學時知識點：工業控制計算機。計算機控制接口技術1學時知識點：幾種常用的總線及接口。第三節可編程控制器4學時知識點：單片機原理和特點；PLC可編程序控制器的原理及特點。本章小結重點：幾種常用的總線及接口；單片機原理和特點；PLC可編程序控制器的原理及特點。難點：計算機接口控制技術。教學方法：只能是講述為主，利用多媒體等教學手段，結合生產、生活實例，介紹了解，學時少內容多，難講詳細。第六章

機電一體化系統設計及應用舉例

2學時知識點：機電一體化產品的系統設計要點；數控機床設計應用實例。本章小結重點：機電一體化產品的系統設計要點；數控機床設計應用實例。難點：機電一體化產品設計步驟、要點。三、考核方式及成績評定平時成績：習題作業20%/考勤50%/線上學習20%/筆記10%；結課后考試：閉卷總成績評定辦法：平時成績40%/考試成績60%。附：教學參考資料1.選用的教材：姜培剛，蓋玉先，《機電一體化系統設計》，機械工業出版社，2010年2.主要參考書：[1]黃筱調，趙松年，《機電一體化技術基礎及應用》，機械工業出版社，2009年[2]鄭堤，唐可洪，《機電一體化設計基礎》，機械工業出版社，2008年[3]胡泓，姚伯威，《機電一體化原理及應用》，國防工業出版社，2005年[4]張立勛，孟慶鑫，《機電一體化系統設計》，哈爾濱工程大學出版社，2000年周次課次學時數授課內容作業題目課堂討論、測驗或其它理論/實驗章節和課題第一周從2月24日到3月1日12理論第一章緒論學習通測驗舉例說一下常見的機電一體化產品22理論第二章機械系統設計第一節機械系統數學模型的建立任務一：建立數控機床傳動系統數學模型學習通作業學習通測驗第二周從3月2日到3月8日32理論第二章機械系統設計第二節機械傳動系統的特性任務二：機械傳動系統特性分析學習通作業加速度傳感器是什么系統？42理論第二章機械系統設計第三節機械傳動裝置任務三：齒輪傳動比分配學習通作業學習通測驗第三周從3月9日到3月15日52理論第二章機械系統設計第三節機械傳動裝置任務四：滾珠絲杠傳動方法學習通作業圓柱齒輪消隙方法有哪些？62理論第三章傳感器檢測及其接口電路第一節傳感器第二節位移測量傳感器 任務五：電容傳感器原理學習通作業學習通測驗第四周從3月16日到3月22日72理論第三章傳感器檢測及其接口電路第二節位移測量傳感器 任務六：位移傳感器的選擇學習通作業電容傳感器的工作原理是什么？82理論第三章傳感器檢測及其接口電路第三節傳感器前期信號處理和接口技 第四節速度、加速度傳感器任務七：傳感器的接口學習通作業學習通測驗第五周從3月23日到3月29日92理論第四章控制電動機及其選擇計算第一節步進電機及其控制（上）任務八：步進電動機的工作原理學習通作業學習通測驗102理論第四章控制電動機及其選擇計算第一節步進電機及其控制（下）任務九：步進電動機的選擇學習通作業學習通測驗第六周從3月30日到4月5日112理論第四章控制電動機及其選擇計算第二節直流伺服電機及其控制任務十：直流伺服電動機選擇學習通作業學習通測驗周次課次2授課內容作業題目課堂討論、測驗或其它理論/實驗章節和課題第七周從4月6日到4月12日122理論第四章控制電動機及其選擇計算第三節交流伺服電機及其控制任務十一：交流伺服電動機應用學習通作業學習通測驗第八周從4月13日到4月19日132理論第五章工業控制計算機及其接