机电一体化系统设计基础课程教学设计方案

1、机电一体化系统设计基础课程教学设计方案  一、课程基本说明： 机电一体化系统设计基础是机械设计制造及其自动化专业学生必修的一门专业课。本课程5学分，课内学时为90学时，一学期授完。机电一体化系统设计基础课程具有较强的实践性和综合性。通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把所学的电工学、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械设计理论有机地结合起来，了解各项技术的相互接口关系，并能运用所学的知识对机电一体化产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。使学生具有解决实际生产过程中机电设备的维修、运行管理及技术改造等实际问题的初步能力。本课程的先修课程：机电控制工程

2、基础、机电控制与可编程序控制器技术、传感器与测试技术、液压气动技术等。二、课程内容及教学要求本课程以机电一体化系统的设计为主线，提出机电一体化的基本概念、相关技术及设计方法、工程路线，并分别对机电一体化系统中的机械系统设计、动力驱动及定位、计算机控制系统、传感检测等基本结构要素的装置和技术特点作出详细分析与说明，最后通过对几个典型机电一体化产品的分析，进一步说明机电一体化的基本结构要素在系统中的作用和相互关系，使学生加深对系统化设计思想的理解，学会从系统化角度来设计机电一体化系统。课程的基本内容及教学要求如下：1概论（1）机电一体化技术的发展特点（2）机电一体化系统的基本结构要素（3）机电一体

3、化的相关技术教学要求：掌握机电一体化及其基本结构要素的基本概念；熟悉机电一体化相关技术及其在系统中的作用；了解机电一体化技术的现状及发展趋势。2系统设计方法及工程路线（1）现代系统设计的特征（2）系统设计的评价分析方法（3）机电一体化产品设计的工程路线教学要求：掌握机电一体化产品设计的基本步骤和工程路线；了解现代系统设计的特征和评价分析方法。3机电一体化机械系统设计（1）机械传动系统的特性（2）机电一体化系统中的常用传动装置（3）机械传动方案的选择教学要求：掌握齿轮传动的传动比确定方法，滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择计算方法；熟悉机械传动系统的惯量、阻尼、刚度、间隙等参数对传动系统特性的影响；了

4、解常用传动装置的特点及选用。4动力驱动及定位（1）驱动装置的特点及技术要求（2）常用动力与执行元件及其特性及选择方法（3）定位机构 教学要求：掌握步进电机、直流伺服电机伺服控制的选择计算方法；熟悉驱动装置技术特点和系统品质指标要求，熟悉常用驱动元件的特点和选用；了解常用定位机构的结构及特点。5机电一体化中的计算机技术（1）工业控制机的分类和特点（2）开放式体系结构、总线系统及常用工业控制总线（3）计算机控制系统的选用（4）STD总线控制系统教学要求：掌握计算机控制系统选择的基本原则及STD工业控制总线的特点和典型工作模式；熟悉开放式体系结构的特点，熟悉STD总线的子系统，开关量输入输

5、出接口、电路原理框图；了解常用工业控制计算机，常用工业控制总线的结构及特点，了解常用I/0系统的硬件电路的结构及工作原理、常用运动控制接口模块。6传感器技术（1）传感器的组成及分类（2）传感器的主要性能指标（3）常用传感器及应用 教学要求：掌握电位计/光电编码器、测速电机/光电编码器的适用场合和使用方法，初步学会根据机电系统的设计要求选用常用传感器；熟悉传感器的主要性能指标，了解传感器的组成和分类方法。7典型机电一体化系统设计与综合（1）典型机电一体化系统分析实例（2）机电一体化系统设计与综合 教学要求：熟悉典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，熟悉机电一体化系统的基本

6、结构要素在系统中的作用和相互关系。三、课程教学媒体说明：1文字教材本课程的文字教材是中央广播电视大学出版社出版的机电一体化系统设计基础，教材以机电一体化系统设计中的四个基本要素为主线，并通过对典型机电一体化系统的分析与设计，为学习者提供最基本的理论知识、设计方法和典型实例。根据电大现代远程开放教育的特点和成人业余学习的实际情况，教材内容力求简明实用，深入浅出，便于自学和理解。根据课程的一体化方案，本教材为合一型：教材中既包括了对教学内容的系统讲授、完整叙述，也包括了对教学内容的辅导，即对各章节教学内容的总结、归纳和对重点、难点的讲解。同时各章还附有习题，供学习者使用。2IP课件本课程提供16讲

7、IP课件，每讲25分钟，重点讲授课程的重点、难点、疑点和学习方法的指导。它与文字教材相互补充，密切配合，目的是帮助同学们学习和掌握课程的教学内容。IP课存放在中央电大的“电大在线”平台（或）的本课程网页上。学员和辅导教师可通过浏览器点播观看。各讲具体教学内容详见下表：讲 次 教 学 内 容 建议学习进度第1讲 概论第2周前第2讲 系统设计方法及工程路线第3周前第3讲 机械系统设计第5周前第4讲 动力驱动元件第7周前第5讲 计算机技术第10周前第6讲 传感器技术第12周前第7讲 执行机构与驱动元件（1）第13周前第8讲 执行机构与驱动元件（2）第13周前第9讲 驱动元件与传感（1）第14周前第1

8、0讲 驱动元件与传感（2）第14周前第11讲 传感器与计算机（1）第15周前第12讲传感器与计算机（2）第15周前第13讲系统结构与控制计算机（1）第16周前第14讲系统结构与控制计算机（2）第16周前第15讲期末复习指导第18周第16讲期末复习指导第18周其中，第1、2讲为机电一体化概论、设计方法；36讲为机电一体化系统四个基本要素的重点、学习方法；714讲主要解决系统中各基本要素之间的相互关系；15、16讲为期末复习指导。3电视录像录像教材作为文字教材的强化媒体侧重表现教学内容的重点和难点，主要内容为典型机电一体化产品的设计实例，集中反映了现代生产过程自动化、办公自动化、家庭自动化产品的技

9、术特点。通过实例分析来加深学生对机电一体化设计、机电一体系统的基本要素及相互关系的理解。利用录像教材的形象化优势，讲述不宜于文字表述的内容、特别是涉及实践性教学环节的内容，可强化视听效果，是帮助学生学习的重要手段，有利于学生对基本教学内容的掌握和理解。录像教材拟定8讲，每讲25分钟。其中，第1、2讲为工作环境与系统设计的关系，其余为关于机电一体化产品设计的综合应用实例。讲次教学内容建议学习进度第1讲系统与工作环境（1）第15周前第2讲系统与工作环境（2）第15周前第3讲综合应用实例一（1）第16周前第4讲综合应用实例一（2）第16周前第5讲综合应用实例一（3）第16周前第6讲综合应用实例二（1

10、）第17周前第7讲综合应用实例二（2）第17周前第8讲综合应用实例二（3）第17周前4.网上教学指导与服务在中央电大的“电大在线”平台的本课程网页上还包括网上教学指导与服务的内容。主要有：教学信息、课程进度、重难点辅导、答疑、作业安排与要求等。网上内容依据实际需求及时更新。四、学时分配与教学建议：1学时分配 周 次 教 学 内 容 建议学时 第1周 概论4第2周 机电一体化系统设计方法及工程路线6第3周 机械传动系统的特性 6第4周 机电一体化系统中的常用传动装置6第5周 驱动装置的特点及技术要求4第6周 动力驱动元件（1）   （步进电机）4第7周 动力驱动元件（2）&#

11、160;  （交、直流伺服电机；液压与气压伺服元件）6第8周 定位机构4第9周 工业控制用微型计算机5第10周 开放式体系结构和总线系统4第11周 计算机控制系统的选用5第12周 STD总线控制系统6第13周 典型位移传感器及其应用6第14周 典型速度传感器及其应用6第15周 典型机电一体化系统分析实例（1）  (工业机器人；输送搬运设备)4第16周 典型机电一体化系统分析实例（2）  (数控设备)4第17周 典型机电一体化系统分析实例（3）  (办公设备；家用电器)4第18周 机电一体化系统设计与综合62、教学建议 （1）面授辅导：面授辅导主要依靠各教

12、学单位的辅导教师，密切配合本课程的文字教材和音像等多媒体教材，依据教学大纲进行辅导讲解。面授辅导应逐步摆脱以重复讲解课程内容为主的状况，要以引导学生充分利用各种媒体进行自我学习，帮助学生更好地掌握学习方法为目标。根据本课程的教学要求和特点，各教学单位应组织一定的面授辅导，面授辅导的课时、次数、内容及形式应根据学生的学习情况而定，但原则上不超过总学时的二分之一。（2）学生自学： 自学是电大学生获得知识的另一种重要方式，也是远程开放教育试点学生必备的一种重要的学习手段和能力。无论是IP课，还是面授辅导课，都要注意对学生自学能力的培养，学生自己更应重视自学和对自学能力的培养。要注重学习方法的变革，充

13、分利用各种学习资源进行学习。为保证学习效果，每个教学班应把学生组成若干学习小组，由辅导教师指导、落实学生自学和学习小组活动，及时答疑。辅导教师应启发学生积极思考，鼓励学生提出问题，对于共性问题可适当安排课堂讨论。（3）录象教材与IP课件的使用： 录象教材与IP课件作为本课程重要的辅助媒体，它与文字教材相互补充，密切配合，以帮助同学们学习和掌握课程的教学内容。要求各教学单位必须具备收视及上网条件，以便能够及时组织或安排学生收看，充分了解课程重点、难点，保证学生系统地掌握本课程的学习内容。建议学生经常上网浏览本课程网页，及时掌握有关的教学信息，并且通过网络、电子邮件向课程组反馈学习中的需求，解决学

14、习过程中遇到的问题。（4）形成性考核与平时作业：本课程总成绩由形成性考核成绩和期末考试成绩两部分组成。其中形成性考核成绩占20%，期末考试成绩占80%。形成性考核成绩由平时作业和学习情况两部分成绩组成。平时作业共布置4次记分作业，通过“电大在线”平台本课程的网页上布置。每次作业满分3.5分，共14分。辅导教师对学生作业应全批全改，并要写出有针对性的评语，供学生正确理解课程和作业的内容和要求。对于作业中反映出的共性问题，可集中进行讲解。在完成记分作业的前提下，辅导教师还可根据学生学习的实际情况，再布置一些有针对性的作业，作为对记分作业的补充，供学生更好地掌握学习内容。 学习情况考核内容包括辅导课到课情况、收看音像课或IP课的记录情况、学习笔记等，共6分。按照开放教育试点有关规定，作业完成少于2次者，则形成性考核成绩无效，并且不能参加期末考试。期末考试采用闭卷考试方法，考试时间2小