(1.1)-机电系统大纲机电系统设计

机电系统设计MechatronicsSystemDesign课程基本信息课程编码1014课程名称机电系统设计学分3总学时48讲课学时48上机学时0实验学时0课程类别数学与自然科学□人文社会科学□工程基础□专业基础□专业课√先修课程机械原理、机械设计、控制工程基础、工程测试技术、机械制造工程学、互换性与测量技术、微机控制技术等适用专业机械设计制造及其自动化开课单位机电工程学院课程性质与目的机电系统设计是机械设计制造及其自动化和机械电子工程专业的一门核心课，是培养学生将机械设计理论、控制理论、测试技术、电气技术等专业基础知识在自动化、智能化制造装备领域综合应用的一门专业课程。本课程旨在使学生能够从系统化观点出发，掌握机电产品的总体设计思想，理解控制系统、检测系统、伺服机械传动及机械结构设计的原理和方法，了解各项技术之间的接口关系及发展趋势，能运用所学知识对复杂的机电一体化产品进行分析、设计、维护、改造的能力。课程目标及其对毕业要求的支撑课程目标课程目标1：学会结合文献资料，了解机电系统的发展历史、当前研究的热点及发展趋势；掌握机电系统的组成要素及各要素的主要功能，熟悉机电产品开发工艺流程；课程目标2：具有复杂机电一体化系统的总体设计能力和总体方案的论证分析能力；课程目标3：掌握控制系统、检测系统分析设计方法，具有伺服驱动装置选型计算的能力；课程目标4：能设计满足特定需求的伺服机械传动系统及机械结构，培养在设计环节中的创新意识；课程目标5：具备解决实际生产中机电一体化产品的问题识别、改进等问题的能力。课程目标与毕业要求的支撑关系毕业要求课程目标123451-4具有解决复杂机械工程问题所需的专业知识，并将数学、自然科学、工程基础知识和专业知识应用于机电产品的开发、设计、制造及改进中。2-1能够对复杂机械工程问题进行识别与分解。0.40.62-3能够结合文献对复杂机械工程问题进行研究、分析，并获得有效结论。13-1能够针对复杂机械工程问题进行分析并提出解决方案。0.50.53-2能够对方案进可行性分析与论证，并考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境因素。0.23-3能够设计满足特定需求的机电系统、机械零部件及制造工艺，在设计环节中体现创新意识。1教学内容及安排序号教学内容教学要求学时教学方式对应的课程目标课内课后1绪论1.1本课程的基本内容与本课程紧密联系的课程体系1.2机电系统简介1.3机电系统中的关键技术1.4机电系统设计工作的组织1.5机电产品的分类和发展趋势1、了解本课程要学习的内容及本课程和其他课程之间联系2、掌握机电一体化技术及其基本结构要素的基本概念；熟悉它们在机电一体化系统中的作用3、学会查阅文献，了解机电一体化系统的发展历史、当前研究的热点及发展趋势4、熟悉机电一体化产品开发流程4讲授自学12第2章机电系统总体设计2.1机电系统原理方案设计2.2机电系统结构方案设计2.3总体布局与环境设计2.4机电系统总体方案的设计步骤2.5机电系统设计举例1、熟练掌握机电系统总体设计的基本方法，包括总体原理方案的构思，总体结构方案的设计及总体布局与环境设计2、培养学生总体方案设计及分析论证能力8讲授作业23第3章控制系统的设计3.1控制系统的概述3.2计算机控制系统的设计及选型1、了解常用控制系统的特点及选型2、具有计算机控制系统的分析设计的能力4讲授自学34第4章伺服系统驱动选型与设计4.1伺服驱动装置分类及特点4.2步进电动机伺服驱动4.3直流伺服电动机伺服驱动4.4交流伺服电动机伺服驱动1、了解伺服驱动系统的分类及特点2、理解伺服驱动装置的工作原理和参数设计3、具有伺服驱动装置选型计算的能力8讲授作业35第5章机械传动子系统的设计5.1传动装置概述5.2滚珠丝杠螺母副传动设计与计算5.3无侧隙齿轮传动设计5.4谐波齿轮传动5.5同步齿形带传动5.6联轴装置5.7伺服机械传动系统设计1、了解常用伺服机械传动装置及特点2、熟悉机械传动系统的惯量、摩擦、阻尼、刚度、间隙等参数对传动系统特性的影响3、掌握伺服机械传动系统设计指标和设计步骤4、学会滚珠丝杠螺母副传动设计与计算5、掌握谐波齿轮、同步带传动的特点及选型计算方法6、能分析设计伺服机械传动系统，培养设计中的创新能力10讲授作业46第6章机械结构设计6.1导轨的设计6.2主轴组件的设计6.3支承件的设计1、了解机电系统中主要的机械结构设计2、掌握各类导轨的原理和特点，具有分析设计导轨的能力3、理解主轴在机械结构设计中的重要性，具有分析设计主轴的能力，培养设计中的创新能力4、掌握机电系统支承件设计的要求及设计原则6讲授作业47第7章检测装置选型与设计7.1概述7.2位移检测装置7.3速度检测装置7.4常用传感器及应用1、了解定位与检测装置的分类，理解其作用2、掌握光电编码器、光栅等传感器的工作原理和选型方法3、具有分析设计检测电路的能力4讲授自学38第8章典型机电一体化系统设计8.1典型机电一体化系统分析实例8.2机电一体化系统设计与综合1、学会分析典型机电一体化产品，并能分解出各组成要素2、熟悉典型机电系统产品的设计过程，使学生加深对系统化设计思想的理解3、能从系统化角度设计分析机电一体化系统4、培养学生对关键技术环节的分析设计能力4讲授自学1、2、3、4、5教学方法机电系统设计课程是一门综合性、实践性和创造性较强的课程，采用课堂传统教学、案例教学相结合的教学模式，以实际的科研课题作为主线，把科研项目有机的融入课程教学的各环节中，来激发、强化学生学习的积极性和创造性，逐步培养学生的机电系统设计能力。考核与成绩评定机电系统设计课程的考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，能力目标达成评价与考核总成绩中，书面考试成绩占70%，平时成绩占30%。成绩评定评价环节课程目标平时成绩（30%）作业（30%）2、3、4、5考试（70%）试卷（70%）1、2、3、4、5作业评分标准采用启发式教学为主的教学方法，倡导自主学习，鼓励学生学习小结。为巩固基本概念、基本理论，使学生灵活掌握所学知识，活跃学习气氛，增强学习兴趣，在教学中应适当安排习题课与课堂讨论。在课后要多做练习多思考，重在对知识的应用，课后练习以教材中相应章节习题为主，要求学生按时完成。作业评价主要包含以下五个方面：①独立完成；②按时完成；③结果准确；④符合作业要求；⑤字迹清楚工整。优（90~100）：独立、按时完成，结果准确无误，字迹清楚工整，设计方案合理,计算正确，符合作业要求。良（80~89）：独立、按时完成，结果较为准确，字迹清楚工整，设计方案合理,关键部分计算正确，符合作业要求。中（70~79）：独立或在教师指导下按时完成，结果基本准确，字迹清楚，设计方案较合理，计算较完整，基本符合作业要求。及格（60~69）：在教师指导下按时完成，结果基本准确（分步骤基本正确），字迹潦草，设计方案基本可行，计算部分正确，基本符合作业要求。不及格（<60）：没有按时完成或结果错误或有抄袭现象。教材与参考资料[1]张君安．机电一体化系统设计．北京：兵器工业出版社，1997．（理论课使用教材）[2]