2023年机电一体化系统设计基础教学设计方案

机电一体化系统设计基础教学设计方案一、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。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，了解各项技术的互相接口关系，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朴的机电一体化产品。使学生具有解决实际生产过程中机电设备的维修、运营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、课程内容体系及教学规定本课程的基本内容涉及：机电一体化系统设计概述、机械系统设计、伺服驱动技术、计算机技术、传感器技术、系统设计与综合。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具体分析与说明，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互相关系，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。各重要知识点的教学规定如下：.概论(1)机电一体化技术的基本概念;(2)机电一体化系统的基本结构要素;(3)机电一体化的相关技术。教学规定：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。,系统设计方法及工程路线(1)现代系统设计的特性；(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。教学规定：了解现代系统设计的特性和评价分析方法;掌握机电一体化产品设计的基本环节和工程路线。.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。教学规定：了解常用传动装置的特点，熟悉机械传动系统的惯量、阻尼、刚度、精度等参数对传动系统特性的影响；掌握齿轮传动的传动比拟定方法，滚珠丝杠、直线滚动导轨的选择计算方法。.动力驱动及定位(1)驱动装置的特点及技术规定;(2)常用动力与执行元件及其特性及选择方法;(3)定位机构。教学规定：熟悉驱动装置技术特点和系统品质指标规定，熟悉常用驱动元件的特点和选用;掌握步进电机、直流伺服电机伺服控制的选择计算方法；了解常用定位机构的结构及特点。.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。教学规定: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，熟悉开放式体系结构的特点，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STD总线的子系统，开关量输入输出接口、电路原理框图；了解常用I/O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。.传感器技术1)传感器的组成及分类；(2)传感器的重要性能指标；(3)常用传感器及应用。教学规定:了解传感器的组成和分类方法;熟悉传感器的重要性能指标;掌握电位计/光电编码器、测速电机/光电编码器的合用场合和使用方法，初步学会根据机电系统的设计规定选用常用传感器。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实例分析飞(2)机电一体化系统设计与综合。教学规定: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结构要素在系统中的作用和互相关系。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，进一步浅出，便于自学和理解。根据课程的一体化方案，本教材为合一型：教材中既涉及了对教学内容的系统讲授、完整叙述，也涉及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。2.IP课件本课程的IP课件重要讲授课程的重点、难点、疑点，并为学习者提供学习方法的指导。它与文字教材互相补充，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。3.网上教学资源在中央电大的“电大在线”平台的本课程网页上还涉及网上教学指导与服务的内容。重要有：教学信息、课程进度、重难点辅导、平常答疑、作业安排与规定等。网上内容依据实际需求及时更新。在条件具有时，本课程将参照教学设计方案制作录象教材。运用录象教材的形象化优势，讲授不宜于文字表述的内容。重要内容为典型机电一体化产品的设计实例，集中反映现代生产过程自动化、办公自动化、家庭自动化产品的技术特点。四、学时分派与教学建议：1.学时分派周次教学内容第1周概论机电一体化系统设计方法及工程路线第2周机械传动系统的特性机电一体化系统中的常用传动装置第3周驱动装置的特点及技术规定动力驱动元件（1）（步进电机）动力驱动元件（2）（交、直流伺服电机；液压与气压伺服元件）定位机构工业控制用微型计算机第4周开放式体系结构和总线系统计算机控制系统的选用第5周STD总线控制系统典型位移传感器及其应用第6周典型速度传感器及其应用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)典型机电一体化系统分析实例(2)(数控设备)典型机电一体化系统分析实例(3)(办公设备;家用电器)第7周机电一体化系统设计与综合2、教学建议(1)面授辅导：面授辅导重要依靠各教学单位的辅导教师，密切配合本课程的文字教材和IP课件等多媒体教材，依据教学大纲进行辅导讲解。面授辅导应逐步摆脱以反复讲解课程内容为主的状况，要以引导学生充足运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的。根据本课程的教学规定和特点，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三分之一。⑵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，充足运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、贯彻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)IP课件与网上资源的使用：IP课件作为本课程重要的辅助媒体，它与文字教材互相补充，密切配合，以帮助同学们学习和掌握课程的教学内容。规定各教学单位必须具有收视及上网条件，以便可以及时组织或安排学生收看，充足了解课程重点、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，解决学习过程中碰到的问题。(4)形成性考核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%o形成性考核成绩由平时作业和学习情况两部提成绩组成。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，供学生对的理解课程和作业的内容和规定。对于作业中反映出的共性问题，可集中进行讲解。在完毕记分作业的前提下，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