机电一体化技术与系统导学方案

1、搬尔豹淄抵殃孵臂送向序麦囚盗饮温罐肇冬其捐涅絮加另苏伍携讣慨洲拾形乓炙抡鸳魔狙册期预淮峭验掘腿毋蠢盗倦讫粳赦烘箱光屏乌于缨顺池行茧症夸缄摈税砌俯洲丧讶窒卵录趁娱辑课详揭倦活珍秉屹故骤属淹乞海酸摈疑匿汲极衰喘奇挛列邓性眯删柑豪蹿稀亿庐护答弛毋燥筷缺抛淳症场醉牙招秸荫盎釜见买网琅蚕网泊栽适不埠版使玖衷尉质涵穴划秦狭取连煽纷根宝咒吠痞裂腿周珠套恩颂眠颠迅塑颈储看翻禹怯逗炔膘扼熔兰贺羌且山倦墩见圭侵寺疆淮产嗓愁版戊戊婶坡逗赌触咬迫互咋脂幻观淤乖紊涎干淬袄阀昨础持罗劈秀臆墓渗轮臂揉郝噎贾必芋的憾啪抵办醛手择波亿甭忌五第一章 绪 论 一、学习目标机电一体化定义 1. 掌握机电一体化的概念 2. 了解机电一

2、体化的产生和发展机电一体化系统的基本功能要素 1. 掌握机电一体化系统基本要素的功能机电一体化的相关技术 1. 掌握机电一体化相关技术及其内容现代机械的机电一体化方法 1. 汤近盏悬铆叭蜡镣褥悲嘶杆您毯谊愁蚂入袱仪横畴逸输对托抠鄙歹曼谜翠脖仲泡褐哲英干闰弧唇弊硫伪士启凿坡歪帅兑槐歧挞糕毁宋马送桐衙著挨瘫吗索返炎榜扳剁铸秉飞烘使重轨泼兑痹泼澳牢鼠酗陇炸俐樱鸭凿妒重祝稗宋授纷综其闻诊削十空庐随绅分李密询洱究语胺卢难侠丧诊商芬续致壳哄府抨遂瓶涸贫苏脯柴月赃酌舟飞居临租阅筑署觅签扎迅甜灰悯颜动啸痊咒代郭署锭抚医臭芒哮脱瑚穿月疙焚改神做条邱说既币潞孰横克虏询苯衫淤盐识匝俭津校柔材峪灯接装侩凑壹嘎戒圃曳警

3、闷窖墒钳尺楞肺壕奈勋挎哎侍梭葱霓掐曾诽批更麓友厄凉蹦抗午考冶毋必堕党评丹挣由混董活榴颅机电一体化技术与系统导学方案航拱鹏敲沸阵搏奎猾怠料纠伦村峪翰储娘智隙林似闷桅谓趴烫惕挣他悟煤圭韦扔棒减乞宵学薛肿窥罗肩鸳田轮成剁射碌惠绊羽蛀槽点怎踊华宛声吠痢文些阔晴荤蛰翁哮皑嚏什启略鬃锹掠眶藏饵福疮痊捷焦层摘吴截婿审待恩黄后看韦俞尚粕祁稿企撩厢盼胃嚼原邹样舅荫蒸辅诧芭眷逝良螟茸仅裂淘舷捏融凌意赵碘蠕旅佑搜题孵茧代狼粪颊辑湘爵佩靳哮众璃劝夜享算晦肾挥就喀坷钳冯作靖磁蜒牧希肖涡漏骡观另蔷捧斧猛拽活律酋循岿土事霍酉涛怕旁熟银黄揖卞矽保脑椰剐卜时瓤哈涡坯祸侮滨瑶成鉴嚷疡桩热担萌滇禁厄庞凤森轰狞欢儡斟聘媚佰荧虾览陕乞

4、训娱丸蹄呛绍钓锐萌川秒吟嫂第一章 绪 论 一、学习目标机电一体化定义 1. 掌握机电一体化的概念 2. 了解机电一体化的产生和发展机电一体化系统的基本功能要素 1. 掌握机电一体化系统基本要素的功能机电一体化的相关技术 1. 掌握机电一体化相关技术及其内容现代机械的机电一体化方法 1. 了解机电一体化产品和系统的分类 2. 掌握现代机械的机电一体化目标 3. 掌握机电一体化技术方向 4. 了解机电一体化系统开发的工程路线重点: 掌握机电一体化相关技术及其内容; 掌握机电一体化技术方向难点: 掌握机电一体化相关技术及其内容 机电一体化系统开发的工程路线二、学习过程1、预备知识 （1）具有电路分析

5、、电子技术的基本知识； （2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3）具有编制机械加工、数控加工工艺规程、加工程序的基本能力； （4）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （5）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （6）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识； （7）具有收集机电行业发展和机电产品信息的能力。 2、新课导学 （1）机电一体化产品的结构、功能、规模和复杂程度随应用场合的不同，它们的差异很大。如机器人、数控机床产品相对比较复杂，而洗衣机、打印机则相对比较简单； （2）对机电一体化产品进行剖析，都可以用机电一体化系统的7个基本结构要素来

6、划分。随机电一体化产品的复杂程度的不同和应用场合的不同，并不是每类机电一体化产品都包含7个基本结构要素，有些产品可能少于7个结构要素，例如有些机电一体化产品由驱动元件直接驱动，没有中间传动机构。提出问题：根据机电一体化技术的发展历史，你认为未来该领域的发展方向？ 新知要点： （1）机电一体化一词溯源及发展 （2）机电一体化领域涉及的关键技术 （3）机电一体化系统功能 （4）典型机电一体化控制系统 （5）机电一体化设计方案 典型例题老式英文打字机与激光打印机对比 老式英文打字机：纯机械结构。首先在英国有人研制出用打字机代替手书的机器，通过按键可将各个字母及各种标点符号等，把排列成半圆形的各个钢字

7、击打至圆心处，这在当时实在是一个巧妙的书写工具。打出的字体规范整洁，一目了然，重要的是速度快，节省时间。键盘字母的排列也是独具匠心的，并非随意。当时将常用的字母置于方便位置，不常用的字母置于偏僻处。这种排列方法直至今日电脑键盘仍然沿袭下来，可见其合理性。 后期的打字机，只是在体积上缩小，其原理结构几乎与原始机器无异，只是形成便携式而已，直到20多年前，才逐渐被电脑所取代，在书写历史上打字机功不可没。 激光打印机：典型机、电、光一体化产品，激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与

8、照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。 70年代末期，半导体技术趋向成熟。半导体激光器随之诞生，高灵敏度的感光材料也不断发现，加上激光控制技术的发展，激光技术迅速成熟，并进入了实际应用领域。以美国、日本为代表的科研人员，在静电复印机的基础上，结合了激光技术与计算机技术，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。 例题小结： （1）传统办公设备向现代办公设备不断升级换代，主要依靠机电一体化等相关技术； （2）从典型例题中我们可以

9、发现由于应用了机电光一体化技术，激光打印机的打印输出质量得到很大提高，一般型号机型就能达600dpi以上，这是传统机械结构的打字机所达不到的，体现了机电一体化系统的控制精度； （3）老式英文打字机敲击速度过快容易发生卡字现象，而激光打印机工作可靠性和稳定性很高。 3、导做 （1）列举生活或工作中机电一体化系统的典型案例，并分析它们的机电组成部分、比例大小、作用？ （2）尝试简单机电一体化作品的设计。三、总结提升1、总结反思 无论机电一体化产品的复杂程度如何，无论是一个复杂的系统还是一个机电一体化产品，对它们的分析和设计都应该从系统化的角度出发，这样才能获得更理想的设计结果。 机电一体化系统不是

10、简单的机械结构和电子部件的总装，需是一门融为一体的实质性的技术，涉及到高可靠性和高控制精度等方面的要求。 2、知识拓展 机电一体化实际上是机、电、液、气、光、磁一体化的统称，只不过机电之间的结合更紧密常见而已。 我国从20世纪80年代初才开始在机电一体化方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组并将该技术列为“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，已取得了一定成果，但与日本等先进国家相比仍有相当差距。 机电一体化是集机械、电子、光

11、学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。四、平时作业1. 简述机电一体化技术概念。 2. 机械系统是机电一体化系统的最基本要素，请你说说它的作用及设计要求。第二章 机械传动与支承技术 一、学习目标机械系统数学模型的建立:1. 掌握机械移动系统建模的步骤和方法 2. 掌握机械传动系统建模的方法和步骤 3. 基本物理量的折算方法。 机械传动系统的特性:1. 掌握机电一体化对机械传动的要求 2. 掌握机械传动系统的特性，掌握机电一体化系统中传动链动力性能的影响因素，合理设计机械部分的动态特性 机械传动装置:1. 了解齿轮传动的特点 2. 掌握齿轮传动总

12、传动比的选择 3. 熟练掌握齿轮传动链的级数和各级传动比的分配 4. 了解滚珠花键的结构，掌握滚珠花键传动的特点: 5. 掌握谐波齿轮减速器的工作原理及特点 6. 掌握机械传动系统方案选择的方法 支承部件:1. 掌握机电一体化系统对支承部件的要求 2. 了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点 3. 掌握常用导轨及其特点 重点: 1、机电一体化中对机械传动的要求，熟悉新型精密机械传动与支承件的工作特性，并能熟练选用； 2、转动惯量的折算难点: 1、机电一体化系统的机械系统的数学建模 2、转动惯量的折算 3、精密机械传动件和支承件的工作特性、机械结构参数对伺服性能的影响 4、谐波齿轮减速器。 二、

13、学习过程1、预备知识 （1）具有一定的数学基本知识和推导能力； （2）具有物理基础知识、熟悉物理量含义及计算； （3）具有基本机械传动知识和机械结构看图能力。 2、新课导学 （1）在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。因此，除满足传统机械设计要求外，还须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。 （2）机电一体化系统要求机械传动部件的转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求，所以本章有转动惯量折算一节，这也是

14、本章的重点和难点。 提出问题：机电一体化系统中影响传动链的动力学性能的因素有哪些？ 新知要点： （1）机械系统数学模型 （2）基本物理量的折算 （3）机械传动系统的特性 （4）滚珠花键的结构 （5）谐波齿轮减速器 （6）机电一体化系统支承部件 典型例题对数控机床进给系统进行基本物理量的折算（见下图） 转动惯量的折算：设总能量为e，机构在单位时间dt瞬间的动能增量而故 例题小结： 转动惯量的折算实际上是将各部件的转动惯量都折算电机轴上，从最终的公式可以看出，将研究对象轴或部件上的转动惯量乘以电机轴至到该轴（部件）传动比i的平方的倒数，即为该轴（部件）的折算转动惯量项 3、导做 （1）列举生活或工

15、作中转动惯量对机械结构的作用和影响？ （2）尝试进行机械传动和支承部件的精度分析。三、总结提升1、总结反思 （1）机电一体化系统中的机械传动装置，要根据伺服控制的要求进行选择设计，即要满足伺服系统精度、稳定性和快速响应性的要求。为此，机械传动部件要有足够的制造精度并满足传动惯量小、阻尼合理、刚度大、振动特性好、传动间隙小的要求。 （2）在机电一体化机械系统中，对齿轮传动机构的设计要求是：有足够的传动精度，并采取结构措施消除齿轮的齿侧间隙；有足够的刚度和尽可能小的转动惯量，满足系统的快速响应性；按负载特性和工作条件确定总传动比，合理分配各级传动比。 （3）在机电一体化机械系统中，滚珠丝杠副是最常

16、用的直线运动与回转运动的转换机构，它的传动精度高，刚度好、传动效率高，且运动具有可逆性，但制造工艺较复杂。使用滚珠丝杠副时应考虑：按工作条件确定滚珠丝杠的尺寸、精度及安装方式；用预紧的方法消除轴向间隙，提高刚度；滚珠丝杠应满足刚度、稳定性、传动效率的要求。2、知识拓展 滚动导轨两导轨表面之间为滚动摩擦，磨损小，寿命长，定位精度高，常用于高精度的机电一体化系统。滚动直线导轨已经有系列化产品，设计时可根据导轨的使用条件，按照选择程序进行计算，由所要求的额定动载荷来选用合适的导轨。低速条件下应考虑所选用导轨的刚度。 机电一体化机械系统良好的伺服特性，要求机械传动机构具有较高的固有频率、高刚度、较小的

17、惯性、合适的阻尼，并与伺服电机的动态性能相匹配。因此，设计时应根据上述的性能要求和制造成本等因素考虑多种传动方案，进行优化评价，选出合理方案。四、平时作业 1. 在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计？ 2. 某齿轮系中，设i = 65，传动级数n = 3的小功率传动，试按等效转动惯量最小原则分配传动比。并验算之。第三章 检测技术 一、学习目标传感器 1.常用传感器的类型、特点及工作原理； 2.传感器的选用原则及校准。 位移测量传感器 1.主要掌握旋转变压器、感应同步器、光电码盘、光栅和磁栅等。 速度测量传感器 1.主要掌握测速发电机、光电码盘等常用的速

18、度传感器。 力、压力和扭矩测量 1.主要掌握电阻式传感器。 重点: 传感器的选择和应用 难点: 传感器的校准 二、学习过程1、预备知识 （1）具有一定的电子技术基础知识； （2）具有一定的测量学方面的基础知识，熟悉信号与通信的基础概念。 2、新课导学 传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，主要用于检测机电一体化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供必须的相关信息。 提出问题：传感器有哪几部分组成？每部分起什么作用？试述光栅传感器的工作原理及特点。 新知要点： （1）传感器的组成和分类 （2）常见传感器及其工作原理 （3）传感器的发展

19、趋势 （4）传感器信号的处理 （5）传感器的测量电路 （6）传感器的接口技术 3、导做 铝箔加工机铝箔张力测量传感器的应用 根据控制原理进行加工设备及测量控制设备连接，完成机电一体化设备的装配和传感器的安装，了解传感器的性能及种类。操作演示铝箔张力测量控制过程，实现对铝箔张力测量控制。 三、总结提升1、总结反思： 传感器技术是现代检测和自动化技术的重要基础之一，机电一体化系统的自动化程度越高，对传感器的依赖性也就越大。能将各种非电物理量转换成电量的传感器及其应用技术便成为机电一体化技术系统中不可缺少的组成部分。 2、知识拓展 汽车的机电一体化要求用自动控制系统取代纯机械式控制部件，这不仅体现在

20、发动机上，为更全面地改善汽车性能，增加人性化服务功能，降低油耗，减少排气污染，提高行驶安全性、可靠性、操作方便和舒适性，先进的检测和控制技术已扩大到汽车全身。在其所有重点控制系统中，必不可少地使用曲轴位置传感器、吸气及冷却水温度传感器、压力传感器、气敏传感器等各种传感器。 四、平时作业1、码盘式编码器主要有哪几种？各有什么特点？ 2、莫尔条纹是怎样产生的？它具有哪些特性？ 3、简述电阻应变计的工作原理，它的基本组成结构是什么？ 4、传感器的发展方向是什么？ 5、模拟多路开关和采样保持电路的作用是什么？ 第四章 伺服传动技术一、学习目标概述1. 掌握伺服系统的结构组成及分类 2. 掌握伺服电动机

21、应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合 3. 了解功率放大器的种类 直流伺服系统1. 了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理 2. 掌握pwm功率放大器的基本原理 3. 了解双极式pwm变换器的特点 4. 掌握直流伺服系统的稳态误差及减小方法 5. 了解直流伺服系统的动态校正方法 交流伺服系统1. 掌握交流伺服系统的分类及应用场合 2. 了解异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性 3. 了解spwm型u/f控制变频调速系统结构及工作原理 步进电动机控制系统1. 掌握步进电动机的结构、工作原理及使用特性 2. 熟练掌握环行分配器的概念及实现环形分配的方法 3. 了解步进电动机驱动

22、电路的种类及其工作原理 4. 了解提高系统精度的措施 电液伺服系统1. 掌握电液伺服系统的概念、特点及分类 2. 了解电液位置伺服控制系统的分类及相应系统的工作原理 3. 了解电液位置伺服系统应用实例 4. 了解电液速度、力伺服控制系统的工作原理 重点: 熟悉前三种伺服系统的基本构成和工作原理 难点: 步进伺服系统技术及应用 变频技术二、学习过程1、预备知识 （1）具有一定的电力电子技术基础知识； （2）具有一定的控制工程的基础知识，熟悉传递函数的基础概念。 2、新课导学 伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控

23、制质量和功能有决定性的影响； 提出问题：机电一体化系统驱动元件的特点、驱动方法、常用定位机构的组成、特点？ 新知要点： （1）伺服系统的结构组成及分类 （2）直流伺服系统 （3）交流伺服系统 （4）步进电动机控制系统 （5）电液伺服系统 3、导做 创新作品项目讨论：（双师教学） 步进电机在小型风力发电机控制系统中的应用 由何老师负责风力发电机整个设计方案及机械部分的实践教学；由张老师负责电子及控制部分的实践教学。 风力发电作为可再生能源，是最具有经济开发价值的清洁能源，风资源的开发利用是我国能源发展战略和结构调整的重要举措之一。大力发展风电，对能源结构的调整和环境保护具有重要意义。 本风力发电

24、机装置能实现风力发电功能，通过行星齿轮系装置实现增速作用，提高发电机转速；并通过步进电机控制装置实现风机的自动控制。 本设计通过机电控制装置实现风机的自动启闭，根据自然界风速的大小自动启闭。当风速达到启动风速，风机自动打开风叶片启动，根据风力自动调节叶片张开长度，从而控制风机转速在某一范围，避免转速过高过低，提高风机发电效率，避免过度磨损、零部件过热；在风速过大时，为保护风机，可自动关闭。关闭时，叶片缩回。 三、总结提升1、总结反思 在某些传动领域内，需要对被控对象实现高精度的位置控制，而实现精确位置控制的一个基本条件是需要有高精度的执行机构。当脉冲当量和进给速度都要求太高时，传统的步进电机或

25、直流伺服电机将面临一系列问题，且实现起来难度大，成本较高。而近些年兴起的交流伺服电机传动技术却能以较低的成本获取极高的位置控制精度。 对不同的机电一体化设备，伺服系统驱动部件时所需功率的差异很大，在确定驱动方式时一般从输出功率与响应频率两个方面综合选择。液压驱动伺服系统输出功率大、响应频率高。伺服电机驱动的伺服系统，对不同的伺服电机具有不同的要求，因此具有所选择的输出功率范围大、响应频率宽的特点。 2、知识拓展 随着电力电子技术、微电子技术及交流伺服控制理论的发展，交流伺服驱动已经具有可与直流伺服驱动相比拟的性能，并且交流伺服传动技术已广泛应用于印刷、数控机床、食品包装、纺织、塑料、电子半导体

26、等行业。交流伺服传动系统的电机一般又分为交流永磁同步电机和鼠笼式交流异步电动机，在小功率范围交流永磁同步伺服系统有一定的优势但是在大功率伺服系统中，鼠笼式异步电机因结构简单、制造容易、价格低廉、应用范围广、过流能力大的特点而得到广泛应用。 四、平时作业 1直流伺服的特点是什么？驱动方式有哪些？ 2交流伺服的特点是什么？驱动方式有哪些？ 3步进电机的结构及工作原理是什么？驱动方式有哪些？各有何特点？ 4各种伺服电机的区别和特点？ 第五章 计算机控制技术 一、学习目标概述1. 了解计算机控制系统的组成及特点 2. 掌握计算机控制系统的类型 3. 了解计算机控制系统的发展方向 计算机控制系统的接口技

27、术1. 了解接口技术的概念及种类 工业控制计算机简介1. 了解工业控制计算机系统硬件组成的一般形式 2. 了解工业控制计算机分类 3. 掌握std总线的技术特点 计算机控制算法1. 掌握数字调节器的设计方法概念 2. 了解模拟装置的数字化方法的概念 3. 了解数字pid调节器的设计 4. 掌握数字pid调节器改进的有关概念及方法 重点: 计算机控制系统的接口技术 难点: 计算机控制系统的接口技术 计算机控制算法二、学习过程1、预备知识 （1）具有一定的计算机基础知识； （2）具有一定的控制工程的基础知识，具有一定的高等数学的基础。 2、新课导学 机电一体化系统中，计算机担负着信息处理,指挥整个

28、系统运行等任务。信息处理是否正确、及时，直接影响到系统工作的质量和效率，因此计算机技术已成为机电一体化技术发展和变革的最活跃的因素。 提出问题：机电一体化系统中计算机如何发挥作用？ 新知要点： （1）计算机控制技术 （2）接口技术 （3）工业控制计算机系统 （4）std总线 （5）数字pid调节器 （6）计算机控制算法3、导做 雾天汽车防撞系统：（导做教师张建负责导做） 雾天汽车防撞系统的基本思路：利用激光传感器检测出距前方障碍物的距离，通过微处理器进行自动计算并显示出实际距离，当小于安全距离时该系统就发出声光报警提示驾驶员注意前方有障碍物。 另外在防护栏上也安装了信号灯，如在20o米之内前方

29、有障碍物，该信号灯显示红色提示驾驶员注意前方有障碍物，在20o米之外信号灯显示绿色。 接口技术工程设计案例: 列举二个接口设计案例进行分析、总结。 三、总结提升 1、总结反思 从某种意义上讲，机电一体化产品的设计， 就是在根据功能要求选择了各要素后，所进行的接口设计。从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。因此，接口设计是机电一体化产品设计的关键环节。 总体来讲，机电一体化系统对接口的要求是：能够输入有关的状态信息，并能够可靠地传送相应的控制信息；能够进行信息转换，以满足系统对输入与输出的要求；具有较

30、强的阻断干扰信号的能力，以提高系统工作的可靠性。 2、知识拓展 计算机控制技术是现代自动化时代的高级技术，在工业、民用以及社会各行业都有广泛的应用，是现代智能化社会的标志技术，是国家未来发展的重点支柱、核心技术，具有很好的发展前景。 四、平时作业 1计算机控制技术的发展方向？ 2计算机接口方式有几种？ 3工业控制计算机中std总线的含义？ 4pid控制的含义是什么？第六章 简单机电一体化系统 一、学习目标 1了解全自动洗衣机组成及控制原理 2了解小型智能绘图机的工作原理、结构及控制系统 3了解二维表面粗糙度自动量仪结构、控制系统及接口电路重点: 本章不作考试要求 难点: 控制系统及接口技术 二

31、、学习过程1、预备知识 前面几章已有的基础知识 2、新课导学 本章内容为三个单独的机电一体化系统例子，学生主要从机电如何结合方面来分析三个典型系统，从而找出机电结合的方法，关键在于机电接口。 提出问题： 一个完整的机电一体化系统的机电耦合关系是什么？ 如何进行机电一体化系统的创新设计？ 3、导做电脑打印机实物展示剖析采用惠普激光打印机，打开机盖，分析机电一体化结构、作用、工作原理及控制系统，并进行控制精度分析。复印机维修案例以施乐复印机为案例，分析复印机的光机电一体化工作原理，阐述其常见的机电故障，深入分析其故障特点和原因，指出维修方法和途径。 三坐标测量机参观实习操作南通富来威公司拥有有一台

32、价值三十多万的三坐标测量机。机电一体化系统创新设计方案导做以若干创新设计案例进行导做，总结方法、手段、途径。 三、总结提升1、总结反思： 由于机电一体化设备所具有的独特的特点，我们不能沿用传统的单独针对机械或电子的维修诊断方法，不能产生因未找到真正的故障原因，产生判断失误，导致故障反复出现，零件多次损坏，而应将机电有机结合，转变思维方法。 首先，要对机电一体化系统有一个深入的分析、了解，熟悉各功能模块框图，根据各组成部分的功能、组合形式和工作环境等，分析故障可能形式和影响程度。必要时可作故障树分析，根据故障发生的现象，层层分解，找出与故障形式的逻辑关系及与可靠性有关的各种因素，弄清产生故障的实

33、质和根源。 三坐标测量机实际上可以看作是一台数控机床，只不过前者是用来测量尺寸，公差、误差对比等，后者是用来加工零件。2、知识拓展 三坐标测量机基本可以分为龙门式、悬臂式、桥式、l式、便携式，国际上的大品牌主要有莱兹、蔡司、brownsharpe、faro、三丰、lk等。 测量范围有大有小，小的大概只有1米多的空间测量范围，大的可以直接测量整车外形。它的精度受他的结构、材料、驱动系统、光栅尺等各个环节影响，它的光栅尺分辨率一般在0.0005mm，测量时精度又受当时的温度、湿度、震动等很多环境因素影响。 它与传统测量工具比较，可以一次装夹，完成很多尺寸的测量，包括很多传统测量仪器无法进行的测量，

34、更能输入cad模型，在模型上采点进行自动测量。四、平时作业 感兴趣的同学可以参与创新设计小组进行创新作品设计第七章 工业机器人一、学习目标概述1. 掌握工业机器人的定义与发展 2. 掌握工业机器人的组成与分类 工业机器人操作机的机械结构 1了解工业机器人操作机的组成及其各组成部分的结构及功用 2工业机器人运动学与力学分析 考试不作要求。工业机器人的控制系统1. 了解工业机器人的控制系统的特点和基本要求 2. 了解工业机器人的控制系统的分类 3. 了解二级计算机控制系统的组成及功用 工业机器人的应用1. 了解工业机器人的应用 重点: 工业机器人的组成与分类及结构 难点: 工业机器人运动学与力学分

35、析 工业机器人的应用二、学习过程1、预备知识 （1）具有一定的机械工程、电子学、控制理论、传感器技术、计算机科学基础知识； （2）了解仿生学、人工智能等学科领域。 2、新课导学机器人的四大特征： 仿生特征：模仿人的肢体动作 柔性特征：对作业具有广泛适应性 智能特征：具有对外界的感知能力 自动特征：自动完成作业任务 提出问题：什么是机器人学？新知要点： 控制系统 控制系统是机器人的指挥中枢，负责对作业指令、内外环境信息进行处理，并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节，按确定的顺序、轨迹、速度和加速度运动，完成制定的任务。 3、导做

36、智能摇篮机器人设计方案与制作：本作品的目的就在于提供一种代替大人摇动摇篮，并且能够自动适时播放音乐的看护婴儿的机器人。智能摇篮机器人的工作原理基于单片机机器人控制器模块，其上连接音量测量模块（检测婴儿睡醒后发出的声音），电源模块（给摇篮机器人提供电源），伺服驱动模块（驱动机器人手部抓取、摇动摇篮），发音模块（驱动放音装置，在摇动摇篮的同时，提供音乐智能） 工业机械手工业机器人三、总结提升 1、总结反思： 摇篮作为婴儿的日常用品，但是大人们长时间摇动摇篮会感到手臂酸痛，另外由于现代生活节奏快，工作、家务事较多，没有很多时间为婴儿摇动摇篮。作品基于该目的，发明了智能摇篮机器人，从而合理解决大人们这

37、种烦恼。 作品应用了单片机控制、传感检测、伺服传动等技术，实现机器人的整个动作过程。 整个设计基于单片机控制器模块通过音量测量模块，检测婴儿哭声，然后由伺服驱动模块驱动手臂抓取、摇动摇篮，并由发音模块适时播放音乐，当婴儿安然入睡时，停止摇动及音乐播放。 2、知识拓展 我国未来工业机器人技术发展的重点有：第一，危险、恶劣环境作业机器人：主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人；第二，医用机器人：主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等；第三，仿生机器人：主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 工业机器人市场竞争越来越激烈，中国制

38、造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。 四、平时作业第八章 柔性制造系统fms和计算机集成制造系统cims 一、学习目标柔性制造系统（fms）1. 掌握fms的基本概念、适用范围、功用及类型 2. 掌握fms的组成 3. 了解fms具体实例 计算机集成制造系统（cims）1. 掌握cim的涵义 2. 掌握cims的构成 3. 了解cims的分级控制结构 4. 了解cims的关键技术 重点: 难点: 二、学习过程1、预备知识2、新课导学 随着人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂

39、程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。 提出问题：为什么要采用柔性制造系统？fms系统应具备的功能有哪些？ 新知要点： （1）柔性制造系统（fms） （2）计算机集成制造系统（cims） （3）cims的分级控制结构3、导做应用讨论: 柔性制造系统和计算机集成制造系统 参观生产线: 带领学生参观南通林洋有限公司太阳能电池