机电一体化技术课程教学大纲

1、机电一体化技术课程教学大纲课程类别：专业基础课适用专业：机电一体化技术适用层次：高起专适用教育形式：网络教育/成人教育考核形式：考试所属学院：制造科学与工程学院先修课程：电工学与电子学一、课程简介本课程是机械电子工程专业的主干专业课。本课程从系统的观点出发， 利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。本课程主要学习机械系统、传感检测系统、伺服系统、控制系统等设计和选择方法，讨论机电一体化系统的接口、精度设计和可靠性等系统总体技术。本课程的作用和任务是： 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，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合

2、起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。二、课程学习目标与要求本课程强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择计算和总体设计的基本理论和方 法，初步具备机电一体化系统的设计能力。教学的基本要求包括：学习机电一体化基本概念， 理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关 系，初步建立机电产品的系统化设计思想。2 . 了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种 类和

3、特点。3 .熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定 产品开发技术路线。4 .掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点， 掌握典型装置的技术原理和使用方法。5 . 了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产 品。三、课程主要内容和基本要求第一章引论基本要求掌握机电一体化的涵义，了解机电一体化技术的主要特点和范畴；掌握机电一体化系统的功能构成和组成要素；了解机电一体化共性关键技术包含的内容。本章主要内容机电一体化基本概念及涵义；机电一体化的功能构成和组成要素；机电一体化的共性关键技术；机电一体化产品的设计

4、方法。本章重点机电一体化的功能构成和组成要素；机电一体化的共性关键技术。本章难点机电一体化产品的设计方法第二章机电一体化机械系统设计理论基本要求掌握机械传动设计的原则；掌握机械系统性能分析方法。本章主要内容机电一体化对机械系统的基本要求；机电一体化对机械传动的基本要求；传动链的级数和各级传动比的分配。第三章机电一体化机械设计基本要求掌握传动机构的种类、特点、基本要求；了解常用执行机构的设计方法。本章主要内容位姿描述和齐次变换；传动机构；导向机构；执行机构。本章重点位姿描述和齐次变换；滚珠丝杠副传动机构。本章难点传动机构的设计方法；谐波齿轮传动。第四章 机电一体化检测系统基本要求掌握常用传感器的

5、基本原理 （旋转变压器、感应同步器、测速发电机、光栅尺、磁栅尺、 编码器等）；掌握检测系统的典型组成、模拟量的转换输入和数字信号的预处理等基本原理和基本电路。本章主要内容传感器的功用和特性；常用传感器及选择使用；信号调理的基本概念；信号的放大与滤 波原理及电路；系统的测试及标定。本章重点各类传感器的工作原理；传感器的功用和特性；信号调理电路（滤波、相关、调制、解调） ；信号变换技术（传感器接口电路、放大电路、模数转换、数模转换）。本章难点传感器的选择与使用；信号调理电路（滤波、相关、调制、解调） 。第五章 计算机控制及接口技术基本要求了解机电系统中几种控制计算机；掌握比例控制、微分控制、积分控

6、制的特点；掌握PID控制算法和参数整定。本章主要内容工控机、单片机和 PLC;控制方式概述；两步控制方式；PID控制；直接数字控制法；控制器的校正。本章重点PID控制的原理及特点；控制器的校正 。本章难点系统的PID控制及其性能分析第六章伺服控制系统基本要求1、了解伺服系统的一般组成、分类和三种基本组成形式。2、了解步进电机的种类及结构；掌握步进电机的工作原理；掌握步进电机的主要性能 指标；掌握步进电机控制的基本原理；掌握步进电机的基本功率驱动电路原理和细分驱动原理。3、掌握直流伺服电机特性和调速原理；掌握直流伺服电机的驱动调速方法；掌握直流 伺服系统组成的基本原理。4、掌握交流伺服电机特点及

7、其调速方法；掌握变频调速装置的基本原理；了解交流伺 服系统组成的基本原理；了解交流伺服电机的矢量控制。5、了解几种直接驱动伺服系统、微进给装置的基本原理。掌握伺服系统惯量匹配、容 量匹配原理等动力设计方法。本章主要内容伺服系统的基本结构形式及特点；步进式伺服驱动系统； 直流伺服驱动系统； 交流伺服驱动系统；伺服系统的动力设计方法。本章重点步进电机、交直流伺服电机的控制与驱动；伺服系统的设计。本章难点伺服电机的选择与校核；交流伺服的矢量控制。第七章抗干扰技术基本要求掌握产生干扰的因素；掌握抗干扰的措施；掌握提高系统抗干扰能力的措施。本章主要内容干扰的定义；形成干扰的三个要素；电磁干扰的种类；抗干

8、扰的措施；掌握提高系统抗干扰能力的措施。本章重点1 .搞干扰的措施2 .提高系统抗干扰能力的措施 本章难点提高系统抗干扰能力的措施第八章自动化制造系统基本要求了解机各种类型自动化制造系统的特点掌握自动化制造系统的结构和原理本章主要内容数控机床；工件储运设备；工业机器人；辅助设备。本章重点数控机床；工业机器人。本章难点加工中心结构；工业机器人的结构；检测与监控原理四、课程学习的方法及特点对于机电一体化技术的学习， 应重在理解记忆。 学习机电一体化概念， 理解机电一体化 系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。认真学习机电一体化产品的设计方法和工程路线，了解机电

9、一体化系统中传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统的种类特点。在学习本课程中，还要注重实例的学习掌握， 如能够针对具体的机电一体化产品确定产 品开发技术路线；能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发技术路线。因本课程概念术语较多，在学生学习时，应根据机电一体化产品设计路线，循序渐进， 坚持概念和术语的学习。五、课程教材及主要参考书1、课程教材1机电一体化技术，邱士安.西安电子科技大学出版社，20043 、课程主要参考书123456机械电子学，刘政华 机电一体化系统设计, 机电一体化系统设计, 机电一体化系统设计, 机电一体化系统设计,.国防科技大学出版社，1999.10魏天路 梁景凯 张建民 魏俊民.机械工业出版社，2006.3.机械工业出版社，2006.11.北京理工大学出版社，1996.中国纺织出版社，1998机电一体化技术，张瑜.机械工业出版社，1987六、课程结构导航与学习建议序号课程内容理论学习比例实践学习比例1引论6%2机电一体化机械系统设计理论15%序号课程内容理论学习比例实践