机电设备概论教案

1赣 榆 中 等 专 业 学 校教师课例设计本（2014 2015 学年 第 1 学期）课程名称 机电设备概论 课程类别 专业选修课 专 业 机电数控 授课班级 13 机电数控 授课教师 部 别 汽车机电系 2任 课 表一 二 三 四 五1 13机电23 13数控 13机电上午4 13机电56下午7作息时间表上午 下午第 1 节：8:00-8:45 第 5 节：14:00-14:45第 2 节：8:55-9:40 第 6 节：14:55-15:40第 3 节：10:10-10:55 第 7 节：16:25-17:10第 4 节：11:05-11:50星期时间3教学大纲（教学纲要）制定部门 省教育厅 教材全称（编者、出版单位、出版时间、版次）机电设备概论 张雪梅 高等教育出版社 2010.08 第二版主要教学参考书（名称、编者） 机电设备概论本课程本学期教 学 时 数 51周学时数 3本学期教学周数 17本课程总时数 51理论教学 45实践教学 2习 题 课复 习考 核 4机 动本学期教学时数分配编制说明：1.主要教学内容：第一章：机电设备的构成第二章：金属切削机床第三章：自动化生产线第四章：起重设备第五章：办公自动化设备第六章：设备管理及安全使用规范2.教学目标：熟知机电设备的动力源、传动装置、检测传感装置、控制系统；熟知普通车床和数控机床的组成，工作原理；熟知起重设备和电梯的工作原理与组成；了解办公自动化设备；熟知设备管理与安全使用规范。3.学情分析：学生目前具备一定的钳工知识，机械基础知识，电工知识，车工知识，为本课程的学习能提供理论基础教 研 组 长 教学（系）部主任 制 表 日 期审 批(核) 人4理 论 教 学 授 课 进 度 安 排 表周次 授课章节（单元、框题）及其主要内容（含实践教学、复习测验） 学时数 课内外作业 备注1 绪论、第一章第一节动力源 3 本章思考题2 第一章第二节传动装置和第三节检测与传 感装置 3 本章思考题3 第一章第四节控制系统和第二章第一节金 属切削机床的分类 3 本章思考题4 实习5 国庆放假6 第二章第二节普通车床 3 本章思考题7 第二章第二节普通车床 3 本章思考题8 实习 本章思考题9 第二章第三节数控车床 3 本章思考题10 第二章第三节数控车床 3 本章思考题11 期中考试 本章思考题12 第二章普车实践、第三章自动化生产线 3 本章思考题13 第三章自动化生产线 3 本章思考题14 第四章起重设备第一节、第二节电梯 3 本章思考题15 实习 本章思考题16 第四章起重设备第一节、第二节电梯 3 本章思考题17 第四章第二节电梯 3 本章思考题18 第五章办公自动化设备第一节 3 本章思考题19 实习 本章思考题20 第五章第二节复印机 3 本章思考题21 第五章第二节复印机 3 本章思考题22 第六章设备管理与安全使用规范 3 本章思考题23 期末考试 本章思考题5课时编号 01-02 授课时间 9.4 授课地点 13 数控课题名称 绪 论、第一章第一节动力源 课时数 2教学目标了解机电设备的发展史及机电设备进一步的发展趋势 掌握本课程的主要内容和主要的学习任务了解机电设备的基本构成及其功能 掌握动力源的选择原则 教学重点 掌握本课程的主要内容和主要的学习任务教学难点 掌握本课程的主要内容和主要的学习任务教材处理补充三次工业革命的相关知识，工业革命关系着机电设备的发展。对于动力源部分补充讲解，例如电动机、风能教法设计 任务驱动法教学方法学法设计 小组探究法教学资料 各种机电设备的资料信息资源 网上搜索电能、风能、热能的相关知识。仪器设备 多媒体投影仪教学资源准备耗 材作业布置教学反思6教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【新课引入】设备是指人们在生产和生活中所需的机械、装置和设施等物质资料的总称。它可以长期使用，并能在使用中基本保持原有的实物形态。机电设备则是指应用了机械、电子技术的设备。我们通常所说的机械设备是机电设备中最重要的组成部分。【新课讲授】一、机电设备的发展概述在工业、农业、交通运输业、科研、国防以及人们的日常生产和生活中都在广泛使用各种机电设备。例如，工业生产中使用的发电机、纺织机、各种机床等。1、机电设备的发展阶段从机电设备发展进程来看，机电设备的发展和制造业的发展密不可分，大体上可以分为三个发展阶段。A 早期的机械设备阶段在早期的机械设备阶段，机械设备的动力源主要有人力、畜力以及蒸汽机，工作机构的结构相对比较简单，对设备的控制主要通过人脑来完成。B 传统的机电设备阶段在这一发展阶段，机电设备的动力源由普通的电动机来承担，工作机构的结构也比较复杂，尤其是机电设备的控制部分已经由功能多样的逻辑电路代替人脑来完成。C 现代的机电设备阶段现代机电设备是在传统机电设备的基础上，吸收了先进科学技术，在结构和工作原理上产生了质的飞跃，它是机械技术、微电子技术、信息处理技术、控制技术、软件工程技术等多种技术相互融合的产物。7教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段2、机电设备的发展趋势1.高效率 2.高精度 3.高智能 4.网络化二、本课程主要内容和任务1、本课程的主要内容“机电设备概论”是中等职业学校机电技术应用专业的一门主干专业课。该课程主要介绍了机电设备的基本知识，机电设备的构成，典型机电设备的应用及机电设备的管理和安全使用规范的相关知识 ，该课程是学生进一步学习其它专业课程和进行生产实习的准备课程。2、 本课程的主要任务本课程的主要任务是使学生具备机电技术应用专业必需的机电设备基本知识，初步了解典型机电设备的基本原理、主要结构及其系统组成，了解典型机电设备的安装、调试、使用和维护过程，具备对典型机电设备构成的分析能力及常见故障现象的认识能力，树立机电设备的安全使用意识、科学的工作方法及良好的职业道德意识。【补充内容】第一次：18 世纪 60 年代-19 世纪中期（人类开始进入蒸汽时代）第二次：19 世纪下半叶-20 世纪初（人类开始进入电气时代，并在信息革命、资讯革命中达到顶峰）第三次: 时间不定，约在第二次世界大战之后。（人类进入科技时代，生物克隆技术的出现，航天科技的出现，欧美有称为 21 世纪系统与合成生物学将引发第三次工业革命，也即生物科技与产业革命） 。【新课引入】传统机电设备的功能实现部分一般可以分为原动部分、传动部分、工作部分。原动部分是设备的动力来源，如机电设备中的电动机。【新课讲授】让学生用手机在网上查找相关信息，分成四组，每组五人，分别提供工业革命简介，第一次、二次、三次工业革命的相关信息。8一、动力源的类型任何机电设备的工作都离不开动力。电能、风能、热能、化学能等都可以作为机电设备的动力。机电设备中最常见的动力源是电动机。电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电设备中。二、电动机的分类电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。电动机的品种很多，可按不同的方法分类：1、 按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机。交流电动机直流电动机2、按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。接在单相电源上的电动机称为单相电动机，接在三相电源上的电动机称为三相电动机单相电动机9多相电动机2、 按电动机的容量或尺寸大小：可分为大、中、小、微型电动机。小结：10课时编号 03 授课时间 9.5 授课地点 13 机电教室课题名称 第一节机电设备的动力源 课时数 1教学目标 了解常见电动机的性能及其适用范围 掌握电动机的选择原则，学会正确选用电动机类型教学重点 同步电动机和异步电动机教学难点 同步电动机和异步电动机教材处理 对同步电动机、异步电动机的结构补充讲解教法设计 自主学习法、直观演示法、讲授法教学方法学法设计 相互问答法、理论联系实际法、内容分解法教学资料信息资源仪器设备教学资源准备耗 材作业布置教学反思11教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【复习旧课】机电设备中最常见的动力源是电动机。电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电设备中。【新课讲授】一、电动机的性能及适用范围1、直流电动机直流电动机适合于调速范围宽且需要精确调速的场合，以及对运行有特殊要求的自动控制系统。但因直流电动机有机械换向器，需要经常维护，在不允许中断工作或维修环境恶劣的地方不宜使用。又由于电刷和换向器之间会产生火花，在易燃易爆或高粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动机的使用受到限制。2、同步电动机同步电动机（如图所示）是一种交流电动机，其转速与旋转场的转速同步，即转子转速 n 与电网频率f 之间有恒定的比例关系（n=60f/p,p 为电动机的极对数） 。同步电动机3、异步电动机 异步电动机也是一种交流电动机，其转子转速与旋转磁场的转速不同步，存在着转差，即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系。异步电动机的使用最为广泛。在电网总负荷中，异步电动机占 60%左右。在各种动力系统中，90%左右采用异步电动机作为动力源。12教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段异步电动机4、小功率电动机小功率电动机是指电动机转速折算在 1500r/min时，最大连续功率不超过 1.1kW 的电动机。它应用于机械加工设备、医疗器械、音响影视设备、日用电器、电动工具、办公自动化设备等各种机电设备之中。5、微特电机微特电机指工作原理、结构、性能、作用、使用条件和运动方式与常规电机不同，以及体积、输出功率很大或很小的电动机。二、电动机的选择原则交流电动机虽然起动、制动及调速性能不如直流电动机，但结构简单，价格便宜，维护工作量小。所以，在选择电动机种类时，应考虑以下几方面问题：（1）不需调速的机械，无论是长时工作、短时工作或重复短时工作的机械，都应首选交流电动机。只有电动机的操作特别频繁，会引起电动机发热，起动特性不能满足机械需求时，才考虑用直流电动机。（2）对于需要调速的机械，要综合分析机械的转速、功率、力矩、使用场合、调速成本、对电网的影响、电动机的损耗与通风等多项因素，合理选用电动机。13课时编号 0405 授课时间 9.11 授课地点 13 机电教室课题名称 第二节机电设备的传动装置- 课时数 2教学目标了解带传动、螺旋传动、齿轮传动的工作原理 掌握这些传动的特点和类型掌握液压传动的基本原理及组成 了解液压传动的特点教学重点 带传动、螺旋传动、齿轮传动的工作原理 液压传动的基本原理及组成教学难点带传动、螺旋传动、齿轮传动的工作原理 液压传动的基本原理及组成教材处理教法设计 任务驱动法、问题探究法教学方法学法设计 讨论式学习法、理论联系实际学习法教学资料信息资源仪器设备教学资源准备耗 材作业布置教学反思14教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【新课引入】传动装置是一种将动力源输出的运动和动力传递给设备工作终端的装置。常用的传动装置有带传动、螺旋传动、齿轮传动等形式的机械传动，以及液压与气压传动。机、电、液（气）一体化是一种技术先进的组合方式。【新课讲授】常用的机械传动装置有带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等。（一）带传动一、带传动的工作原理和速比1、带传动的工作原理带传动是用挠性传动带做中间体而靠摩擦力工作的一种传动。如图所示：2、带传动的速比：带传动的速比计算公式为：i n1/n2 D2/D1 上式表明，带传动中的两轮转速与带轮直径成反比。 二、带传动的特点和类型1、带传动的特点1) 可用于两轴距离较远的传动(最大中心距可达 40m)。2) 带本身具有弹性，因而可以缓和冲击和振动，使传动平稳，且无噪声。3) 当机器过载时，带会在轮上打滑，能起到对机器的保护作用。4) 结构简单，成本低，安装维护方便，带损坏后容易更换。15教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段5) 结构不够紧凑。6) 不能保证准确的传动速比。7) 由于需要施加张紧力，所以轴及轴承受到的不平衡径向力较大。8) 带的寿命较短。一、螺旋传动装置的工作原理通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向直线运动，同时传递能量和力。二、螺旋传动的特点1、优点：传动比大、精度较高、能够实现自锁结构简单，传动平稳，无噪音2、缺点：磨擦磨损大，效率较低齿轮传动时机械传动的重要传动形式。齿轮传动常见的形式有直齿圆柱齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动以及齿轮齿条传动等。它由一系列相互啮合的齿轮组成轮系，可实现减速、变速、变向要求。一、外啮合直齿圆柱齿轮传动，如图： 二、外啮合斜齿圆柱齿轮传 动，如右图：16内啮合圆柱齿轮传动齿条传动三、液压传动的基本原理及组成：1、液压传动的工作原理：以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换装置。2、液压传动系统的组成（1）动力部分:将原动机输出的机械能转换为油液的压力能。如液压泵（2）执行部分:将液压泵输入的压力能转换为带动工作机构的机械能。如液压缸和液压马达（3）控制部分:控制和调节油液的压力、流量和流动方向。如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等（4）辅助部分:将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起储油、过滤、测量和密封等作用。如管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等四、液压传动的应用特点： 易于获得很大的力和力矩；17调速范围大，易实现无级调速；质量轻，体积小，动作灵敏；传动平稳，易于频繁换向；易于实现过载保护；便于采用电液联合控制以实现自动化。18课时编号 06 授课时间 9.12 授课地点 13 机电班课题名称 第三节检测与传感装置 课时数 1教学目标了解检测与传感装置的作用 掌握自动测试系统的构成 熟悉常见传感器分类教学重点 传感器的分类及工作原理教学难点 传感器的工作原理教材处理教法设计 任务驱动法、项目教学法教学方法学法设计 实践学习法、小组合作探究法教学资料 教材信息资源 网络资源仪器设备 多媒体投影仪、传感器教学资源准备耗 材作业布置教学反思19教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【新课引入】为了实现机电设备的自动控制，必须对设备的运行过程进行监控，及时掌握各种相关信息，才能保证设备正常运行。【新课讲授】一、检测与传感装置的作用：检测与传感装置的作用就是及时检测各种物理量，并将测得的数据转化为电信号，然后再通过相应的变换、放大、调制与解调、滤波、运算与电路，将有用信号检测出来，反馈给控制装置或直接显示相应的数值。二、非电量测试系统构成：1. 传感器是感受被测非电量的大小，并按一定的规律变换成电信号 。2.数据传输环节是用来传输数据 。串行通信方式，可用双绞线、光纤、同轴电缆做传输导线。 3. 电子测量电路将传感器输出信号进行放大、变换和处理。4.输出单元。可以是显示器、记录仪等设备 。三、自动测试系统构成：实现对检测信号的实时检测、分析、处理，实现自动补偿，自校正、自动检测、多点检测。20教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段四、传感器概述：1. 传感器的定义是一种以一定的精确度把被测量（如物理量、化学量、生物量）转换为与之有确定对应关系、便于应用的某种物理量（电量）的测量装置。2.传感器的组成（1）敏感元件（预变换器）：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。它用于将被测非电量转换为易于变换为电量的非电量。（2）转换元件：用于将非电量直接转换为电量，其输入为敏感元件 的输出。（3） 转换电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号（电压、电流信号）的电路。如电桥电路、脉冲调宽电路、振荡回路、调频电路等五、传感器的分类：1、电阻式传感器2、电容式传感器3、电感式传感器4、光电式传感器5、数字式传感器六、传感的应用与发展趋势：现代的传感器向高精确度、小型化、集成化、多功能化、智能化的方向发展。21课时编号 0708 授课时间 9.18 授课地点 13 机电课题名称 第一节金属切削机床的分类 课时数 2教学目标 了解金属切削机床的分类及代号 掌握金属切削机床型号的编制教学重点 机床的特性代号表示方法教学难点 机床的特性代号表示方法教材处理教法设计 任务驱动法、项目教学法教学方法学法设计 实践学习法、小组合作探究法教学资料 教材信息资源 网络资源仪器设备 多媒体投影仪 教学资源准备耗 材作业布置教学反思22教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【新课引入】机械制造工业中的机器设备包括金属切削机床、锻造设备、铸造设备等，其中金属切削机床应用最为广泛。【新课讲授】一、 金属切削机床的分类：机床按照使用上的万能性程度，可以分为通用机床、专用机床、机床自动线。通用机床按工作原理分为 11 类，包括车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床二、金属切削机床型号的编制：1、通用机床型号2. 机床的特性代号（1）通用特性代号23教 学 过 程 实 施教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段24（2）结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母“I” 、“O”不能用。例：CA6140 型普通车床（3）机床的组别和系别代号每类机床分 10 组（从 09 组） ，每组又分 10 系（从09 型）（4）主要参数代号代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10 或 1/100 或 1/1）来表示。（5）机床重大改进序号用字母“A、B、C ”表示，附机床型号末尾，以示区别。三、金属切削机床的技术性能与规格1.工艺范围2.技术规格通用特性 代号 通用特性 代号高精度 G 自动换刀 H精 密 M 仿 形 F自 动 Z 万 能 W半自动 B 轻 型 Q数字程序控制 K 简 式 J课时编号 09 授课时间 9.19 授课地点 13 机电25课题名称 第二节普通车床-概述 课时数 1教学目标了解普通车床的用途及运动形式 熟悉车床的分类 掌握卧式车床的工艺范围和布局教学重点 卧式车床的布局及组成教学难点 卧式车床的组成教材处理教法设计 任务驱动法、项目教学法教学方法学法设计 实践学习法、小组合作探究法教学资料 教材信息资源 网络资源仪器设备 多媒体投影仪 教学资源准备耗 材作业布置教学反思教 学 过 程 实 施26教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段【新课引入】普通车床是典型的机械结构复杂而电气控制系统简单的机电设备。在普通车床上，可以完成车削加工，即利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来改变毛坯的形状和尺寸，加工成符合图样要求的零件。【新课讲授】一、车床的用途和运动：1、车床的用途：主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥表面，成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹。在车床上使用的刀具主要是车刀，有些车床还可采用各种孔加工刀具，如钻头、镗刀、铰刀、丝锥、板牙等。2、车床的运动：（1）表面成形运动工件的旋转运动主运动；刀具的直线移动进给运动。其形式有：纵向进给运动、横向进给运动、斜向进给运动及曲线运动。（2）辅助运动为成形运动创造条件 1）切入运动；2）快速引进和退回运动3）机床的启动、停止、变向、机动快移以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动。结合车工实训概述分析介绍教 学 过 程 实 施27教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段二、车床的分类：卧式车床和落地车床立式车床转塔车床种类： 单轴和多轴自动和半自动车床仿形车床和多刀车床数控车床和车削中心各种专门化车床（曲轴、凸轮轴、铲齿车 床、车轮车床等）三、卧式车床的工艺范围和布局：1、工艺范围 ：车削内、外圆柱面、圆锥面、回转体成形面、环形槽、端面、螺纹、钻孔、扩孔、铰孔；攻螺纹、滚花等。如图：2、卧式车床特点：1）通用性较大；2）结构复杂但自动化程度低；3）加工复杂工件时，换刀麻烦；4）辅助时间长，生产率低；5）适用于单件小批生产及修理车间结合课件演示对比分析教 学 过 程 实 施28教学环节 教学内容与活动 教学方法与手段3、布局及组成：2018-7-26 28进给箱主轴箱 刀架溜板箱床身尾座光杠丝杠1）主轴箱由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构