《机电一体化技术基础》 全套54课时授课教案 卓民 第1-7章　机电一体化概述-典型机电一体化系统(产品)分析

课题序号1授课班级授课课时1，2授课形式新授课题名称第１章机电一体化概述使用教具多媒体教学目的对机电一体化技术应用背景及相关岗位有所认识。掌握机电一体化相关概念、特点。教学重点对机电一体化技术应用背景的了解机电一体化相关概念的掌握教学难点机电一体化相关概念更新、补充、删节内容补充机电一体化技术工业应用介绍课前准备课外作业补充习题板书设计教学常规1.机电一体化应用背景2．机电一体化概念及特点教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、引入新课1.机电一体化工业应用背景书：机电一体化三大典型设备产品：数控机床、工业机器人、自动生产线2.机电一体化技术讲座见视频与讲座PPT第1课时板书讲述图片PPT课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式二讲授新课第１章机电一体化概述1.1什么是机电一体化1.机电一体化术语的由来机电一体化在国外被称为是日本人在20世纪70年代初首先提出。“机电一体化”实为日文。机电一体化英文称作Mechatronics,它由Mechanics的前半部分和电子学Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词。2.机电一体化概念机电一体化定义是:机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。3.机电一体化系统是指具备机电一体化技术特点的装置或系统。1.2了解机电一体化系统1.机电一体化系统涉及的相关技术(1)机械技术(2)计算机与信息技术(3)系统技术(4)自动控制技术(5)传感检测技术(6)伺服传动技术第2课时介绍板图课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、四、2.实现机电一体化的意义(1)增强性能（自动相机、毒气报警）(2)简化结构（电子表）(3)提高精度（数控机床精度）(4)提高可靠性（ESP,ABS刹车系统、自动驾驶）(5)改善操作（机械仪表改触摸屏）苏27仪表盘苏35仪表盘(6)提高柔性（手机软件、APP升级）(7)节约能源（变频器的应用节能1/3，可以抵消电费）课堂小结：1.机电一体化及系统的定义。2.机电一体化的优点。作业：1.简述什么是机电一体化技术,其包含的主要技术有哪些?2.简述机电一体化的由来。3.简述机电一体化的英文单词的组成。4.实现机电一体化有什么意义？重点课题序号2授课班级授课课时3，4授课形式新授课题名称1.2了解机电一体化系统使用教具多媒体教学目的掌握机电一体化五要素组成。会初步识别机电一体化设备产品五要素组成教学重点掌握机电一体化五要素组成。会初步识别机电一体化设备产品五要素组成教学难点掌握机电一体化五要素组成。更新、补充、删节内容无课前准备如何分解一台机电一体化设备？查找相关视频课外作业补充习题板书设计教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、复习机电一体化英文是什么？答：Mechatronics什么叫机电一体化？答：机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。3.典型的机电一体化设备产品有哪些？答：数控机床、机器人、自动生产线讲授新课1.2了解机电一体化系统1.机电一体化系统组成的五要素机电一体化系统包含以下五大组成要素:机械本体、动力部分、传感检测部分、控制与信息处理部分、执行机构。可以用人体的组成要素来形象地描述一个典型的机电一体化系统。我们可以以机器人和人作类比。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式(1)机械本体机械本体是机电一体化系统中各组成部分的载体，它包括机身、框架、连接、传动等部件。（举例，对照五要素图以人为例）(2)动力部分动力部分的功能是按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力，从而保证系统正常运行。它包括驱动电机的电源和驱动液压系统、气压系统的液压源和气压源。（举例，对照五要素图以人为例）(3)传感检测部分传感检测部分相当于人的五官，传感检测部分包括各种传感器及其信号检测电路。（举例，对照五要素图以人为例）(4)控制与信息处理部分在机电一体化系统中，控制与信息处理部分相当于人的大脑，它将来自传感器的检测信息和外部输人命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理后的结果，按照一定的程序和节奏发出相应的控制信号，再通过接口送往动力部分和执行机构，完成各种动作和功能。控制与信息处理部分一般由计算机、可编程控制器、数控装置以及逻辑电路、模拟/数字与数字/模拟转换器、输人/输出接口和计算机外部设备等组成。(5)执行机构执行机构的功能是执行控制与信息处理部分发出的各种指令，完成预期的动作。（举例，对照五要素图以人为例，肌肉）对照讲解课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式它包括交流伺服电动机、直流伺服电动机、步进电动机、变频器、电磁阀以及利用液压能量和气压能量的液压驱动装置和气压驱动装置等。最后对机器人结构图做五要素总结。2.总结机电一体化五要素的功能3.练习理解五要素对照人五要素填机电一体化系统五要素4..机电一体化系统涉及的相关技术(1)机械技术(2)计算机与信息技术(3)系统技术（举例：“米格25”现象）(4)自动控制技术（说明与机电一体化技术的区别）(5)传感检测技术(6)伺服传动技术重点课堂练习图片展示课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、四、5.机电一体化技术发展状况(1)70年代以前（电机、电气）三个阶段(2)70-80年代（计算机）(3)90年代以后（人工智能AI）国家发展的重点项目都可看作与机电一体化相关：863计划工业4.0中国制造2025课堂小结：1.机电一体化及系统五要素2.机电一体化系统五要素的作用3.机电一体化系统涉及的相关技术4.机电一体化发展三阶段作业：教材第1章习题2.机电一体化系统的组成要素是什么？各有什么作用？4.机电一体化技术与自动控制技术的区别是什么？4.实现机电一体化有什么意义？补充：机电一体化系统涉及的相关技术有哪些？解释一下863计划、工业4.0、中国制造2025？课题序号3授课班级授课课时5，6授课形式新授课题名称1.2了解机电一体化系统使用教具多媒体教学目的了解机电一体化技术与其他相关技术的区别。了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。了解机电一体化系统的特点和发展趋势。教学重点了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。教学难点了解机电一体化技术五要素在产品中的具体位置。更新、补充、删节内容无课前准备尝试分析机电一体化产品五要素的组成课外作业课后习题板书设计1.2了解机电一体化系统1.简单阐述机电一体化与传统容易混淆的技术的区别2.机电一体化系统特点3.机电一体化发展前景教材各章节介绍第7章典型机电一体化系统分析1.工业机器人的定义2.工业机器人的发展三阶段第4章伺服传动系统★什么叫伺服？第5章工业控制计算机★常见的工业控制计算机有哪些？第3章传感和检测技术1.什么是传感器？2，教材中讲述了哪些常见传感器？找到他们在教材中的实物图，写出图号。第2章机械基础知识1.什么叫平面连杆机构？2.什么叫低副？什么叫高副？3．什么叫铰链四杆机构？教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、复习机电一体化系统的五要素是什么？答：机械本体、动力部分、传感检测部分、控制与信息处理部分、执行机构。对照人的部位为例说出对应的机电一体化五要素。3..机电一体化系统涉及的哪些相关技术答：机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术。讲授新课1.2了解机电一体化系统1.简单阐述机电一体化与传统容易混淆的技术的区别(1)机电一体化技术与传统机电技术的区别（机电一体化涉及软件，计算机）(2)机电一体化技术与自动控制技术的区别（侧重于控制原理，一个侧重于系统；有的不采用计算机）(3)机电一体化技术与计算机应用技术的区别（侧重于整个系统，还是侧重于计算机）课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式2.机电一体化系统特点(1)综合性(2)广而强的应用性(3)系统化(4)整体的最优化(5)使用简易化(6)提高了安全性(7)高可靠性(8)柔性3.机电一体化发展前景(1)智能化(2)模块化(3)网络化(4)微型化(5)绿色化(6)系统化对照讲解课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式教材各章节介绍本教材就是围绕机电一体化系统的五个组成要素展开编写的，下面我们概略整个教材，找一下机电一体化系统五要素。第7章典型机电一体化系统分析7.2工业机器人1.工业机器人的定义所谓工业机器人，就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。2.工业机器人的发展三阶段第一代：示教再现式（主流）工业机器人三代第二代：有感觉的机器人第三代：智能机器人重点课堂练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式第4章伺服传动系统4.1认识伺服系统★什么叫伺服？伺服的意思就是“伺候服侍”的意思，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件；使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。第5章工业控制计算机5.3了解工业常用控制计算机★常见的工业控制计算机有哪些？主要有单片机、可编程序控制器(PLC)、IPC(PC总线工业电脑）、DCS(分散型控制系统）、FCS(现场总线系统）及CNC(数控系统）。第3章传感和检测技术1.什么是传感器？能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。2．教材中讲述了哪些常见传感器？找到他们在教材中的实物图，写出图号。电阻应变式传感器、电涡流传感器、光纤传感器、超声波传感器。第2章机械基础知识2.1认识常用机构1.什么叫平面连杆机构？由若干刚性构件用低副连接而成并作平面运动的机构。2.什么叫低副？什么叫高副？所谓低副，就是指两构件间直接接触的形式为面接触而形成的可动连接。课堂练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、四、所谓高副，就是指两构件间直接接触的形式为点或线接触而形成的可动连接。3．什么叫铰链四杆机构？各构件之间均以转动副相连的四杆机构称为铰链四杆机构。课堂小结：1.机电一体化技术与其他相关技术的区别。2.机电一体化系统的特点和发展前景。3.机电一体化系统五要素在教材中的章节位置作业：在作业本上拓印出机器人骑自行车图，并在图上标注何为机架、曲柄、摇杆，连架杆，连杆？答：其中固定不动的构件AD为机架，与机架相连的构件AB、CD称为连架杆。不与机架相连的构件BC称为连杆。答：∵CD+AD=9+31=40＜AB+BC=19+23=42又∵AB机架为最短杆CD相邻边∴该机构为曲柄摇杆机构课题序号4授课班级授课课时7，8授课形式新授课题名称第2章机械基础知识使用教具多媒体教学目的了解平面四连杆机构在机电一体化产品上的应用教学重点了解掌握平面四连杆机构设备设计中的应用教学难点理解平面四连杆机构的具体应用更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业板书设计2.1认识常用机构1.平面连杆机构2．铰链四杆机构3．铰链四杆机构三种形式的判断方法4．判断下面铰链四杆机构的形式，标写各构件名称教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、引入新课一些精妙的机械结构可以大大简化机电一体化系统，提高可靠性和可维护性，甚至不需要采用计算机控制。比如：自动线上的分药机再比如港口码头使用的门座起重机。门座起重机作业过程中货物的水平移动主要通过变幅机构实现，那么门座起重机的变幅机构为机械中哪类常用机构呢?其又如何实现货物水平移动的呢?设计与选用合适的机械结构，我们需要掌握机械技术知识。讲授新课2.1认识常用机构1.平面连杆机构平面连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而成并作平面运动的机构，又称为平面低副机构。所谓低副，就是指两构件间直接接触的形式为面接触而形成的可动连接。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式所谓高副，就是指两构件间直接接触的形式为点或线接触而形成的可动连接。（1）铰链四杆机构各构件之间均以转动副相连的四杆机构称为铰链四杆机构。根据铰链四杆机构中两连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构有三种基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构（2）．铰链四杆机构三种形式的判断方法以自行车踏板为例，你所设计的机构是否能360度旋转，即具有曲柄，且机构能否实现规定功能，需要判断。如何判断铰链四杆机构是个曲柄连杆机构，这是一个现实问题。铰链四杆机构三种形式的判断方法如下：（1）最短杆+最长杆＞另两杆长度之和，则不论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。（2）最短杆+最长杆≤另两杆长度之和，=1\*GB3①以最短杆为机架，则为双曲柄机构。=2\*GB3②以最短杆相邻杆为机架，为曲柄摇杆机构，最短杆为曲柄。=3\*GB3③以最短杆相对杆为机架，为双摇杆机构。证明教材上的机器人骑自行车是哪一种铰链四杆机构？练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、课堂练习4．判断下面铰链四杆机构的形式，标写各构件名称（1）答：∵AC+AB=10+34=44＜CD+BD=28+25=53又∵AB机架为最短杆AC相邻边∴该机构为曲柄摇杆机构（2）答：∵AB+BD=10+35=45＜AC+CD=30+26=56又∵最短杆AB为机架∴该机构为双曲柄机构课堂作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、四、（3）答：∵CD+AC=10+30=40＜AB+CD=25+27=52又∵AB机架为最短杆,CD杆为相对边∴该机构为双摇杆机构课堂小结：1.平面连杆机构2．铰链四杆机构3．铰链四杆机构三种形式的判断方法作业：证明雷达天线，缝纫机踏板、起重机变幅机构分别是什么机构？并作图。课堂作业课题序号5授课班级授课课时9，10授课形式新授课题名称2.1认识常用机构使用教具多媒体教学目的了解平面四连杆机构在机电一体化产品上的应用教学重点了解掌握平面四连杆机构设备设计中的应用教学难点理解平面四连杆机构的具体应用更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业板书设计2.1认识常用机构1.平面连杆机构(1)铰链四杆机构的应用（2）平面连杆机构的结构与维护2．凸轮机构（1）凸轮：具有曲线轮廓或凹模的构成件（2）凸轮机构：由凸轮、从动件和机架三个主要构件组成。（3）高副：就是指两构件间直接接触的形式为点或线接触而形成的可动连接。（4）凸轮机构的分类=1\*GB3①按凸轮的形状分类=2\*GB3②按从动件形式分类(5)凸轮机构的应用教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习铰链四杆机构三种形式的判断方法是什么？（1）最短杆+最长杆＞另两杆长度之和，则不论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。（2）最短杆+最长杆≤另两杆长度之和，=1\*GB3①以最短杆为机架，则为双曲柄机构。=2\*GB3②以最短杆相邻杆为机架，为曲柄摇杆机构，最短杆为曲柄。=3\*GB3③以最短杆相对杆为机架，为双摇杆机构。引入新课铰链四杆机构的常见应用有哪些？下面开始讲解讲授新课2.1认识常用机构1.平面连杆机构(1)铰链四杆机构的应用①曲柄摇杆机构雷达天线机构汽车刮雨器机构缝纫机踏板机构②双曲柄机构惯性筛机构(不等长双曲柄机构)铲斗机构(平行双曲柄机构)动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式车门机构(反向双曲柄机构)③双摇杆机构臂架起重机变幅机构电风扇摇头机构练习：作出各机构的连杆机构简图（作业已完成的除外），并写出判别依据。（教材中2、4、5、6,、8）注意：平行四边形机构是特例，判断原则不适用。（2）平面连杆机构的结构与维护2.凸轮机构（1）凸轮：具有曲线轮廓或凹模的构成件（2）凸轮机构：由凸轮、从动件和机架三个主要构件组成。（3）高副：就是指两构件间直接接触的形式为点或线接触而形成的可动连接。动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式应用举例（4）凸轮机构的分类=1\*GB3①按凸轮的形状分类：盘形凸轮、圆柱凸轮、移动凸轮，其中盘形凸轮是凸轮的基本形式。=2\*GB3②按从动件形式分类(5)凸轮机构的应用凸轮机构的结构简单紧凑，易于设计，只要适当地设计凸轮轮廓，就可以使从动件实现特殊的或复杂的运动规律；其缺点是凸轮轮廓曲线的加工比较复杂，且凸轮与从动件为点、线接触的高副机构，易磨损，不便润滑，故传力不大。在自动机或半自动机中，广泛应用着凸轮机构。课堂作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、课堂小结：1．铰链四杆机构的应用2．凸轮机构应用作业：教材习题1.什么是低副？什么是高副？试举例说明。2.铰链四杆机构有哪三种基本形式？各举一个生产应用的例子。3.凸轮机构由哪几部分组成？它具有什么优缺点？补充：凸轮按形状如何分类。凸轮按从动件形式分如何分类。动画举例课题序号6授课班级授课课时11，12授课形式新授课题名称3.螺旋机构4间歇运动机构使用教具多媒体教学目的掌握螺旋机构、间歇运动机构的具体工业应用教学重点掌握螺旋机构、间歇运动机构的工作原理并理解教学难点理解螺旋机构、间歇运动机构的工作原理更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业板书设计2.1认识常用机构3.螺旋机构(1)螺旋机构的组成（2）螺旋机构的功用（3）螺旋机构的分类（4）螺旋机构的特点4.间歇运动机构（1）棘轮机构组成：（2）槽轮机构（3）不完全齿轮机构（4）凸轮式间歇运动机构a.圆柱凸轮间歇运动机构b.蜗杆凸轮间歇运动机构教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.什么叫凸轮？答：具有曲线轮廓或凹模的构成件。2.凸轮机构的组成是什么？答：由凸轮、从动件和机架三个主要构件组成。3.什么是高副？答：就是指两构件间直接接触的形式为点或线接触而形成的可动连接。引入新课认识其他常用机构——螺旋机构、间歇运动机构讲授新课2.1认识常用机构3.螺旋机构(1)螺旋机构的组成由螺杆、螺母和机架组成(一般把螺杆和螺母之一作成机架)。（2）螺旋机构的功用将旋转运动变换为直线运动，并同时传递运动和动力。（3）螺旋机构的分类=1\*GB3①传力螺旋机构：以传递轴向力为主=2\*GB3②传导螺旋机构：以传递运动为主=3\*GB3③调整螺旋机构：用于调整零件的相对位置（4）螺旋机构的特点=1\*GB3①优点：结构简单、工作连续平稳、传动比大、承载能力强、传递运动准确，易实现自锁。=2\*GB3②缺点：摩擦损耗大、传动效率低。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式4.间歇运动机构定义：主动件作连续运动，从动件作周期性间歇运动的机构。（1）棘轮机构组成：由棘轮3、棘爪2、摇杆1、弹簧5及止动爪4组成。（2）槽轮机构=1\*GB3①组成：由带销的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮2和机架组成。=2\*GB3②优点：动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（3）不完全齿轮机构=1\*GB3①优点：（4）凸轮式间歇运动机构=1\*GB3①组成由凸轮、转盘、滚子和机架组成。=2\*GB3②分类a.圆柱凸轮间歇运动机构动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、b.蜗杆凸轮间歇运动机构课堂小结：1．螺旋机构的组成、功用、分类、特点2．间歇机构的种类3.凸轮式间歇运动机构的工作原理作业1.圆柱凸轮间歇运动机构的工作原理2.蜗杆凸轮间歇运动机构的工作原理动画视频课题序号7授课班级授课课时13，14授课形式新授课题名称2.2认识传动机构使用教具多媒体教学目的掌握传动机构的工作原理和应用场合教学重点掌握各传动机构的工作特点和场合教学难点掌握各传动结构的工作特点更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业板书设计2.2认识传动机构1.齿轮传动1）齿轮传动的类型2）齿轮材料3）齿轮的热处理方法4）齿轮传动的应用2.带传动（1）带传动的组成（2）带传动的分类（3）带传动的特点（4）传动带的类型（5）带传动的应用场合3.链传动（1）链传动的组成（2）特点*同步带教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.螺旋机构有哪些种类？答：传力螺旋机构、传导螺旋机构、调整螺旋机构2.间歇运动机构有哪些？答：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构引入新课认识传动机构——齿轮机构、带传动、链传动讲授新课2.2认识传动机构1.齿轮传动1）齿轮传动的类型渐开线齿轮传动按齿廓形式分：摆线齿轮传动圆弧齿轮传动开式齿轮传动按工作条件分：闭式齿轮传动圆柱齿轮传动按轴线相对位置分：圆锥齿轮传动蜗轮蜗杆传动动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式2）齿轮材料齿轮制造常用的材料有钢、铸铁、非金属材料等。齿轮材料的一般性能要求是：齿面要硬，齿芯要韧，具有良好的加工性和热处理性。3）齿轮的热处理方法齿轮的热处理工艺一般有调质、正火、表面淬火、渗碳淬火、渗氮等。4）齿轮传动的应用齿轮涉足于各行各业的多种产品，如钟表、减速器、变速箱、大型机械等。（1）=2\*GB3②工作原理=3\*GB3③特点其传动比特别大，整体结构小，传动紧凑；可实现无侧隙的高精度啮合；承载能力高，传动效率高，运转安静且振动极小。（2）RV减速器RV减速器由太阳轮、行星轮、转臂(曲柄轴)、转臂轴承、摆线轮(RV齿轮)、针轮、刚性盘与输出盘等零件组成。=2\*GB3②RV减速器的优点RV减速器具有较高的抗疲劳强度、刚度以及较长的寿命，而且回差精度稳定，高精度工业机器人传动就多采用RV减速器。动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式2.带传动（1）带传动的组成带传动一般由主动轮1、从动轮2和传动带3组成。（2）带传动的分类（3）带传动的特点=1\*GB3①优点：传动平稳，噪声小。中心距可以较大。过载时会打滑，起到过载保护作用。无须润滑。=2\*GB3②缺点：不精确、寿命短。（4）传动带的类型（5）带传动的应用场合适用于传递功率不大或不需要保证精确传动比的场合，尤其是在传动中心距较大的场合，如农业机械、食品加工机械、汽车及自动化设备等。3.链传动（1）链传动的组成1—主动链轮；2—从动链轮；3—链条（2）特点相比带传动：传动准确，耐恶劣环境=1\*GB3①优点相比齿轮传动：制造、安装精度低。远距离传动动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式补充四、五、六、=2\*GB3②缺点：有冲击和噪音★同步带优点：兼有带传动和链传动的优点课堂小结：1．齿轮传动的类型、齿轮材料、齿轮的热处理、齿轮应用。2．带传动的组成、特点、类型及应用3.链传动的组成、特点。作业书后习题7,8,9预习2.3章节不承受弯矩的轴是什么轴？只承受弯矩不传递转矩的轴是什么轴？动画视频课题序号8授课班级授课课时15，16授课形式新授课题名称2.3认识基础零件使用教具多媒体教学目的掌握轴的应用特点、轴承的应用特点了解联轴器、离合器的工作特点及其分类教学重点掌握轴的分类及特点、轴承的分类了解联轴器、离合器的工作特点及其分类教学难点掌握轴的分类及特点、轴承的分类了解联轴器、离合器的分类更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计2.3认识基础零件1.轴：非标准零件=1\*GB2⑴作用=2\*GB2⑵分类=3\*GB2⑶轴的材料=4\*GB2⑷轴的热处理2.轴承（1）作用（2）分类（3）滚动轴承的组成（4）滚子的形状（5）滑动轴承的分类3.联轴器与离合器（1）两者的作用（2）两者的区别（3）刚性联轴器与挠性联轴器的简介绍（4）离合器的要求教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、提问复习1.齿轮传动按按轴线相对位置可分为哪几类？答：圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动。2.齿轮常用的材料有哪些？齿轮的热处理方法有哪些？答：齿轮制造常用的材料有钢、铸铁、非金属材料等。齿轮热处理有调质、正火、表面淬火、渗碳淬火、渗氮等。引入新课认识基础零件——轴、轴承、联轴器和离合器讲授新课2.3认识基础零件1.轴：非标准零件=1\*GB2⑴作用支承作旋转零件，传递运动和转矩。=2\*GB2⑵分类心轴传动轴心轴传动轴转轴按轴的功用和承载分直轴曲轴直轴曲轴挠性轴按轴线几何现状分★不承受弯矩，只传递转矩的轴是什么轴？答：传动轴动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式★只承受弯矩，不传递转矩的轴是什么轴？答：心轴★既承受弯矩又承受转矩的是什么轴?答：转轴=3\*GB2⑶轴的材料：优质碳素钢、普通碳素钢、合金钢、球磨铸铁=4\*GB2⑷轴的热处理：一般采用调质、正火、表面处理、化学处理。2.轴承（1）作用：支撑机械旋转体，降低摩擦系数。（2）分类：滚动轴承、滑动轴承。（3）滚动轴承的组成：动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（4）滚子的形状球形、柱形、滚针（5）滑动轴承的分类=1\*GB3①按润滑状态分液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承、无润滑轴承。整体式（优缺点）剖分式（优缺点）=2\*GB3②按承载方式分整体式（优缺点）剖分式（优缺点）径向滑动轴承推力滑动轴承径向滑动轴承推力滑动轴承整体式径向滑动轴承特点：机构简单，价格低廉。插装不方便，径向间隙无法调整。适用于轻载低速或间歇工作场合。剖分式径向滑动轴承特点：剖分方便，径向间隙可调整。动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、3.联轴器与离合器（1）两者的作用联轴器和离合器：连接轴与轴，传递转动和扭矩。（2）两者的区别联轴器：机器运转时不可分离。离合器：两轴随时可分离。（3）刚性联轴器与挠性联轴器的简介绍（4）离合器的要求接合平稳，分离迅速而彻底，调节和修理方便，轮廓尺寸小、质量小，耐磨性好，有足够的散热能力，操作方便省力。常见的三种离合器：机械式离合器、电磁式离合器、摩擦式离合器。课堂小结：1.轴的分类和特点。2.轴承的分类和特点。3.联轴器与离合器的作用，离合器的分类。作业1.什么轴只承受弯矩，不传递转矩？2.什么轴不承受弯矩，只传递转矩？动画视频课堂作业练习课题序号9授课班级授课课时17，18授课形式新授课题名称2.3认识基础零件使用教具多媒体教学目的了解螺纹连接的特点掌握弹簧的分类及其应用特点教学重点掌握螺纹的分类和特点掌握弹簧的分类及其应用特点教学难点掌握螺纹的分类及特点，弹簧的分类及特点更新、补充、删节内容预习本章节内容课前准备无课外作业补充作业板书设计2.3认识基础零件4.螺纹连接件=1\*GB2⑴螺纹连接=2\*GB2⑵螺旋传动的定义=3\*GB2⑶螺旋传动的形式与应用=4\*GB2⑷螺纹紧固件（5）螺纹连接的特点5.弹簧（1）作用（2）分类教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.按轴的功用和承载分可分为哪几类？答：直轴、曲轴、挠性轴。2.不承受弯矩，只传递转矩的轴是什么轴？？答：传动轴。3.常见轴承可分为哪几类？滚动轴承由哪几部分组成？答：滚动轴承、滑动轴承。由外圈、内圈、滚动体及保持架组成。4.联轴器和离合器的作用是什么？答：连接轴与轴，传递转动和扭矩。引入新课继续认识基础零件——螺纹连接件和弹簧讲授新课2.3认识基础零件4.螺纹连接件（1）螺纹连接连接一般分为动连接和静连接。=1\*GB3①按牙型分类：三角形(普通螺纹)、管螺纹——连接螺纹矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹——传动螺纹=2\*GB3②按螺纹位置分类：内螺纹、外螺纹。=3\*GB3③三角形螺纹分类：粗牙螺纹、细牙螺纹。（2）螺旋传动的定义螺旋传动将回转运动转变成直线运动。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（3）螺旋传动的形式与应用☆按用途分=1\*GB3①传力螺旋传动——千斤顶。其特点是：低速、间歇工作，传递轴向力大、自锁。=2\*GB3②传导螺旋传动——如机床进给丝杠。其特点是：速度高、连续工作、精度高。☆按摩擦性质分=1\*GB3①滑动螺旋传动其优点是：结构简单，加工方便，传力较大，能够实现自锁要求。其缺点是：摩擦阻力大，传动效率低，易磨损。课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式=2\*GB3②滚动螺旋传动螺杆与螺母之间设有滚动体，使得螺杆和螺母相对运动时成为滚动摩擦。其优点：摩擦阻力小、传动平稳、运动精度高。其缺点：同时也具有结构较复杂、制造困难、成本高。☆滚动螺旋按滚珠的循环方式分为外循环式(图2-44(b))和内循环式(图2-44(a))。（4）螺纹紧固件螺栓、螺柱、螺钉和紧定螺钉（5）螺纹连接的特点①螺纹拧紧时能产生很大的轴向力。②能方便地实现自锁。③外形尺寸小。④制造简单，能保持较高的精度。5.弹簧（1）作用=1\*GB3①缓冲和减振。=2\*GB3②控制机构的运动。=3\*GB3③储存及输出能量。=4\*GB3④测量力的大小。动画视频课堂作业练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、（2）分类压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧压缩弹簧拉伸弹簧扭转弹簧弯曲弹簧按性质不同分螺旋弹簧碟形弹簧螺旋弹簧碟形弹簧环形弹簧涡圏弹簧板簧按外形分按弹簧的重要性和载荷性质分：=1\*ROMANI类、=2\*ROMANII类、=3\*ROMANIII类。小结：1.螺旋传动的定义和分类2.弹簧的作用与分类作业课后习题动画视频课堂作业练习课题序号10授课班级授课课时19，20授课形式新授课题名称2.3认识基础零件使用教具多媒体教学目的掌握导轨的分类及其应用特点教学重点掌握导轨的分类掌握导轨的组成了解不同类型导轨的应用特点教学难点导轨的分类更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计2.3认识基础零件6.导轨（1）组成（2）作用（2）分类=1\*GB3①按摩擦性质分=2\*GB3②按运动轨迹分=3\*GB3③按固定导轨凸凹分教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.螺纹的牙型有哪几类？哪种牙型螺纹用于传动？答：三角形(普通螺纹)、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。用于传动的螺纹有矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。2.螺旋传动的有哪些形式？答：传力螺旋传动、传导螺旋传动、3.弹簧按外形分，可分为哪几种？答：螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、涡圏弹簧、板簧。引入新课继续认识基础零件——导轨讲授新课2.3认识基础零件6.导轨（1）组成导轨副由动导轨和支承导轨构成。常见的导轨形式：矩形、三角形、燕尾形、圆形（2）导轨的作用支承和导向的作用。（3）导轨的分类=1\*GB3①按摩擦性质分为滑动导轨和滚动导轨。a.滑动导轨有：普通滑轨、贴塑滑轨、液体动-静压导轨、气体静压导轨。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式举例b.滚动导轨:即在导轨工作面间放入滚珠、滚柱或滚针等滚体便是滚动导轨。直线滚动导轨副包括导轨条和滑块两部分。滚动导轨特点：摩擦小，精度高，寿命长。抗震性差，成本高。滚珠导轨：轻便，刚性低，承载小。滚珠导轨：轻便，刚性低，承载小。滚柱导轨：灵活性稍差，不平度敏感。滚针导轨：减少对不平度敏感。总结：导轨、轴承、螺纹本质上都是一样的。数控机床常用贴塑导轨、液体静压导轨和滚动导轨。动画视频课堂作业总结课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式=2\*GB3②按运动轨迹分直线运动导轨和圆周运动导轨矩形导轨三角形导轨燕尾形导轨矩形导轨三角形导轨燕尾形导轨→车床刀架圆形导轨→钻床主轴和导向套直线运动导轨圆周运动导轨：用于圆工作台、转盘=3\*GB3③按固定导轨凸凹分凸形导轨副：不积切屑，不易存油，低速。凸形导轨副：不积切屑，不易存油，低速。凹形导轨副：可存油，用于高速，易积切屑。插图讲解练习课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、凸、凹形导轨副小结：1.导轨的组成与作用2.导轨的分类作业课后习题视频播放滚动导轨工业应用（线性导轨）播放视频课题序号11授课班级授课课时21，22授课形式新授课题名称第3章传感与检测技术3.1认识传感与检测技术使用教具多媒体教学目的1.知道什么是传感与检测技术2.掌握传感与检测技术的组成要素；3.熟悉常用传感器的应用特点；教学重点1.掌握传感与检测技术的组成要素；2.熟悉电阻应变片式传感器的应用特点；教学难点电阻应变片式传感器的工作原理及应用更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计3.1认识传感与检测技术1.什么是传感与检测技术1)什么是电测法2）传感器的定义2.传感器的组成（1）敏感元件（2）传感元件（3）测量转化电路3.传感器的分类3.2常用传感器及其应用2.电阻应变式传感器（1）应变效应（2）应变片使用方法（3）电阻应变式传感器组成（4）电阻应变片的组成（5）应变片的分类（6）压阻效应（7）测量转换单路（8）电阻应变式传感器的应用教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、导入1.豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。2.各种电子秤及用于运输车辆测重的地秤。3.安全检查门对金属物品进行探测。引入新课什么是传感与检测技术呢？常见的传感器主要有哪些类型？这些传感器主要检测哪些参量？它们常用于什么场合？希望通过下面的学习能得到解答。讲授新课3.1认识传感与检测技术1.什么是传感与检测技术1)什么是电测法将采集到的各种非电量转换为电量，然后再进行处理，最后显示或记录非电量值。2）传感器的定义传感器又称“电五官”，即能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器概念包含三个方面含义：(1)传感器是一种能够完成提取外界信息任务的装置。(2)传感器的输入量通常指非电量(3)传感器的输出量与输入量之间精确地保持一定规律。传感器的别称:变送器、发送器、发信器、探头等。这些提法反映了在不同的技术领域中，根据它们的用途使用了不同术语动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式2.传感器的组成传感器一般由敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分组成。三个部分的作用（1）敏感元件直接感受被测量，将被测量→确定关系的某一物理量。（2）传感元件将上述产生的某一物理量→电参量。（3）测量转化电路将电参量→便于测量的电信号。3.传感器的分类1)按传感器被测物理量分类传感器按被测物理量可分为温度、压力、流量、物位、位移、加速度、磁场、光通量等传感器。这种分类方法明确表明了传感器的用途。2)按传感器工作原理分类传感器按工作原理可分为电阻传感器、热敏传感器、光敏传感器、电容传感器、电感传感器、磁电传感器等，这种方法表明了传感器的工作原理。3)按传感器转换能量供给形式分类按转换能量供给形式不同，可将传感器分为能量变换型(发电型)和能量控制型(参量型)两种。4)按传感器工作机理分类按工作机理不同，可将传感器分为结构型传感器和物性型传感器。习惯上常把工作原理和用途结合起来命名传感器，如电容式压力传感器、电感式位移传感器等。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式3.2常用传感器及其应用2.电阻应变式传感器（1）应变效应是指导体或半导体材料在外界作用下(如压力等)，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化的现象。（2）应变片使用方法其一是将应变片直接粘贴在被测试件上，测量应力或应变；其二是与弹性元件连用，测量拉力、压力、位移、速度、加速度等物理量。（3）电阻应变式传感器组成：电阻应变片+测量转换电路（4）电阻应变片的组成金属丝电阻应变片由敏感栅、基底、覆盖层和引出线组成。（5）应变片的分类动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式丝式应变片丝式应变片金属电阻应变片金属电阻应变片箔式应变片箔式应变片半导体应变片半导体应变片（6）压阻效应：半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应来测量应变。所谓压阻效应，是指半导体材料受应力作用时，其电阻率会发生变化的现象。（7）测量转换单路根据不同的要求，应变电桥有不同的工作方式，=1\*GB3①单臂半桥工作方式(图3-19(a))。其中，R1为应变片，其余各臂为固定电阻。=2\*GB3②双臂半桥工作方式(图3-19(b))。其中，R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻。应变片R1、R2感受到的应变ε1～ε2以及产生的电阻增量的正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式=3\*GB3③全桥工作方式(图3-19(c))。全桥的四个桥臂都为应变片，如果设法使试件受力，则应变片R1～R4产生的电阻增量(或感受到的应变ε1～ε4)正负号相减，就可以使输出电压Uo成倍地增大。上述三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最高，单臂半桥工作方式的灵敏度最低。在实际应用时，应尽量采用双臂半桥或全桥的工作方式，这不仅是因为这两种工作方式的灵敏度较高，还因为它们都具有实现温度自补偿的功能。（8）电阻应变式传感器的应用=1\*GB3①测力传感器。=2\*GB3②压力传感器。压力传感器主要用来测量流体的压力。=3\*GB3③位移传感器。=4\*GB3④加速度传感器动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、小结：1.传感器的定义、组成和分类方法2.电阻应变式传感器的原理、组成、分类和应用。作业课后习题1,2补充：1.什么叫压阻效应？2.作全桥测量电路？课题序号1213授课班级授课课时23，24，25，26授课形式期中复习课题名称期中复习使用教具多媒体教学目的期中复习教学重点期中复习知识要点教学难点期中复习知识要点更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计《机电一体化技术基础》期中复习一、概念知识点二、知识必备三、能力必备四、知识运用和综合能力考察五、自习答疑教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式《机电一体化技术基础》期中复习概念知识点1.机电一体化的定义2.平面连杆机构定义3.高副的定义4.应变效应定义5.传感器的定义二、知识必备1.机电一体化、机械学、电子学的英文。2.机电一体化技术涉及的技术领域。3.凸轮机构的三个主要构件组成。4.低副的三个特点。5．间歇运动机构的定义。槽轮机构组成。棘轮机构主要组成。6.滚动轴承的组成。7.直线导轨的两部分组成。8.同步带具有的三个特点。9.传感器通常由三个部分组成。10.螺旋机构的优缺点是什么。三、能力必备1.蜗形凸轮分度定位机构的组成。2.螺栓联接、螺钉联接、双头螺柱联接、紧定螺钉联接的使用场合。3.齿轮工作要求是什么？。4.从动件与凸轮轮廓的接触形式有哪三种？5.不同牙型螺纹的用途是什么？6.联轴器与离合器的区别的区别？7.光栅传感器的功用是什么？8.平行轴齿轮传动的判断9.链传动的优点是什么？10.心轴、传动轴、转轴的特点。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、知识运用和综合能力考察1.举例说明螺旋传动的三种用途。2.对照人的组成，说出机电一体化系统五大要素。（10分）机电一体化系统包含以下五大组成要素:机械本体、动力部分、传感检测部分、控制与信息处理部分、执行机构。3.根据所学知识，请判断图所示各机构属于何类铰链四杆机构，并写出计算过程。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式五、答：∵40+110=150<70+90=160又∵40为最短杆且为机架∴该机构为双曲柄机构答：∵45+120=165<100+70=170又∴120与最短杆45相邻，且为机架。∴该机构为曲柄摇杆机构答：∵60+100=160>62+70=132∴该机构为双摇杆机构。自习答疑课题序号14授课班级授课课时27，28授课形式新授课题名称3.2常用传感器及其应用使用教具多媒体教学目的1.熟悉常用传感器的应用特点；教学重点熟悉电涡流传感器的应用特点；熟悉霍尔传感器的应用特点；教学难点1.理解电涡流传感器和的工作原理2.理解霍尔传感的工作原理更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计3.2常用传感器及其应用3.电涡流传感器1）电涡流原理（1）电涡流（2）电涡流效应（3）电涡流形成具备的两个条件2）电涡流传感器的定义3）电涡流传感器的工作原理4）电涡流传感器的应用4.霍尔传感器（1）霍尔效应（2）霍尔元件（3）霍尔传感器（4）霍尔传感器的优点（5）霍尔传感器的应用教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.电阻丝式应变片的组成是什么？答：由敏感栅、基底、覆盖层和引出线组成。2.电阻应变片式传感器的组成是什么？答：电阻应变片+测量转换电路3.电阻应变片式传感器有哪些使用场合。答：测力、测压力、测位移、测加速度。引入新课变压器和交流电动机的铁芯都是用硅钢片叠制而成的，就是为了减小电涡流，避免发热。但人们也能利用电涡流做有用的工作，如电磁灶、中频炉、高频淬火。还可以做电涡流传感器。讲授新课3.2常用传感器及其应用3.电涡流传感器1）电涡流原理（1）电涡流金属导体在置于交变的磁场中时，导体表面会有感应电流产生。电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流。（2）电涡流效应金属导体在置于交变的磁场中时，导体表面会有感应电流产生。电流的流线在金属体内自行闭合，产生的旋涡状的电涡流，这种现象称为电涡流效应。动画视频动画视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（3）电涡流形成具备的两个条件要形成电涡流必须具备两个条件：存在交变磁场；导电体处于交变磁场中。2）电涡流传感器的定义根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流传感器。3）电涡流传感器的工作原理电涡流传感器线圈中通入高频电流就产生磁场，这个磁场接近金属物体时会在金属物体中产生电涡流，涡流大小随对象(物体)表面的距离而变化，该涡流变化反作用于线圈，通过检测线圈的输出即可反映出传感器与被接近金属间的距离。44）电涡流传感器的应用（1）电涡流传感器的优点具有结构简单、灵敏度高、线性范围大、频率响应范围宽、抗干扰能力强等优点，并能进行非接触测量。（2）电涡流传感器的用途电涡流传感器的几种典型应用：位移测量、振动测量、转速测量、厚度测量、电涡流表面探伤。=1\*GB3①位移和振动测量课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式=2\*GB3②转速测量。=3\*GB3③厚度测量。=4\*GB3④电涡流表面探伤测量此外，利用导体的电阻率与温度的关系，保持线圈与被测导体之间的距离及其他参量不变，就可以测量金属材料的表面温度。电涡流测温是非接触式测量，适用于测量低温到常温的范围，且有不受金属表面污物影响和测量快速等优点。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式4.霍尔传感器霍尔传感器和电涡流传感器一样，既可以测量转速也可以测量位移。霍尔效应金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。（2）霍尔元件利用霍尔效应做成的器件。霍尔元件一般采用具有N型的锗、锑化铟和砷化铟等半导体单晶材料制成。（3）霍尔传感器将霍尔元件、放大器、温度补偿电路以及稳压电源等制作在一个芯片上，通常称这种芯片为集成霍尔传感器，简称霍尔传感器（4）霍尔传感器的优点无摩擦热，噪声小；装置性能稳定，寿命长，可靠性高；频率范围宽。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（5）霍尔传感器的应用=1\*GB3①转速测量=2\*GB3②微位移测量=3\*GB3③位置检测霍尔接近开关，又称为无触点开关。霍尔传感器的应用非常广泛，如霍尔式无刷电动机，正是它的出现，取消了传统直流电机中的换向器和电刷，避免了电火花和电刷磨损等问题，所以它在录像机、CD唱机、光驱等家用电器中也得到越来越广泛的应用。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、小结电涡流传感器的工作原理与应用霍尔传感器的工作原理与应用作业课后作业课题序号15授课班级授课课时29，30授课形式新授课题名称3.2常用传感器及其应用光电编码器和光栅尺使用教具多媒体教学目的熟悉光电编码器的应用特点；熟悉光栅尺的应用特点教学重点1.掌握光电编码器的工作原理、分类、应用。2.掌握光栅尺的工作原理、分类、应用。教学难点1.理解光电编码器的分类和工作原理。2.理解光栅尺的工作原理和应用。更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计3.2常用传感器及其应用5.光电编码器1）定义2）结构3）分类4）特点5）应用6.光栅1）分类2）结构3）原理4）应用5）特点教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.什么是电涡流效应？答：属导体在置于交变的磁场中时，导体表面会有感应电流产生。电流的流线在金属体内自行闭合，产生的旋涡状的电涡流，这种现象称为电涡流效应。2.什么是霍尔效应？答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。3.电涡流传感器有哪些应用？霍尔传感器有哪些应用？答：电涡流传感器：位移测量、振动测量、转速测量、厚度测量、电涡流表面探伤。霍尔传感器：转速测量、微位移测量、位置测量。引入新课工业机器人如何知道自己的移动部件行走的位移？常见的方法是通过光电编码器和光栅尺来获知。讲授新课3.2常用传感器及其应用5.光电编码器1）光电编码器的定义光电编码器又称为光电码盘，是通过光电转换把轴转动或角位移转换成脉冲或数字量的传感器。2）光电编码器的结构光电编码器通常装在被检测的轴上，随被检测的轴一起旋转。光电编码器主要由光源、编码盘、光电检测装置组成。图3-48是光电编码器内部结构。动画视频作业作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式3）光电编码器的分类光电编码器分为增量式和绝对式两大类。（1）增量式光电编码器增量式光电脉冲编码器旋转时,有相应的脉冲输出,其旋转方向的判别和脉冲数量的增减需借助后部的判向电路和计数器来实现。（2）绝对式光电编码器课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式绝对式光电脉冲编码器旋转时,有与位置一一对应的代码(二进制、BCD码等)输出，从代码大小的变更,即可判别正反方向和位移所处的位置,而无须判向电路。4）光电编码器的特点光电编码器具有高精度、高分辨力、高可靠性及响应速度快等特点，其缺点是抗污染能力差，容易损坏。增量式光电编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题，这些问题如选用绝对式光电编码器则可以解决。绝对式光电编码器具有断电记忆功能。当停电或关机后,在开机重新测量时,仍可准确地读出停电或关机位置的代码。5）光电编码器的应用=1\*GB3①位移检测编码器间接测量工作台直线位移时，安装位置如图3-51（a）所示。=2\*GB3②转速检测光电编码器用作测速装置,光电编码器和伺服电机同轴连接，一般为内装式编码器。如图3-51（b）所示。图3-52为编码器常见的两种安装方式。作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式6）练习打开SMMACC软件，在数控车床仿真系统中，分别找出测速和测位移的光电编码器。导入：数控机床如果采用光电编码器，属于半闭环控制，其会有控制误差的缺点。要避免这个缺点可以采用光栅尺。6．光栅光栅尺是一种利用光栅的光学原理进行工作的测量反馈装置。高精度的数控机床上，目前大量使用光栅作为位移和角度的检测反馈器件，构成闭环控制系统。1）光栅传感器的分类按形状和用途可分为长光栅(又称为直线光栅)和圆光栅两种，前者用于直线位移测量，后者用于角位移测量。如图3-44所示。按光线的走向可分为透射光栅和反射光栅两大类。练习视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式2)光栅尺结构由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。光栅副由标尺光栅（主光栅）和指示光栅组成。在长光栅中，固定标尺光栅，将指示光栅安装在运动部件上，两者之间形成相对运动。3）光栅尺的工作原理和光电编码器一样也是读电脉冲信号。其产生电脉冲的方法采用了莫尔条纹。（1）莫尔条纹的产生当指示光栅沿x轴自左向右移动时，莫尔条纹的亮带和暗带(a-a线和b-b线)将顺序自下而上(图中y方向)不断掠过光敏元件，并且，光栅每移动一个栅距W时，光强变化一个周期，莫尔条纹移动一个莫尔条纹间距B(B=W/sinW/)。这样，光敏元件就能将亮带和暗带的光照强弱处理成高电平和低电平。观看莫尔条纹的视频视频图1,2名称互换视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（2）莫尔条纹产生电脉冲后继电路只需对这种电脉冲信号进行辨向和计数处理，就可知道指示光栅（即运动部件）的移动方向和位移量了。（3）莫尔条纹的作用利用莫尔条纹的位移放大作用和误差平均效应，我们可以使用光栅对肉眼看不见的微位移进行精密测量。4)光栅的应用光栅传感器在数控设备中，用作位置检测装置，是伺服系统中重要的反馈器件。在光栅读数头中，安装着一个指示光栅，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上移动，读取位置信息。5)光栅尺的特点它具有测量精度高，抗干扰能力较强等优点。光栅尺的缺点是价格较昂贵，对工作环境要求较高,油污和灰尘会影响它的可靠性。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四、五、6）练习在SMACC软件中寻找安装了光栅尺的机器设备。小结光电编码器的工作原理、结构组成、分类特点。光栅尺的分类、结构组成、工作原理、应用场合。作业说明增量式光电编码器的工作原理。说明绝对式式光电编码器的工作原理。哪一种光电编码器具有断电记忆功能？请说明原因。光栅尺按光线走向可分为哪几类？莫尔条纹是如何产生的？光栅尺有什么特点？教材图3-47中的指示光栅安装在哪里？练习课题序号16授课班级授课课时31，32授课形式新授课题名称3.2常用传感器及其应用光纤传感器和超声波传感器使用教具多媒体教学目的掌握光纤传感器的分类与使用；了解超声波传感器的应用教学重点1.掌握光纤传感器的工作原理、分类、应用。2.掌握超声波传感器的工作原理、分类、应用。教学难点1.理解光纤传感器的分类和工作原理。2.理解超声波传感器的工作原理和应用。更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业补充作业板书设计3.2常用传感器及其应用7.光纤传感器1）光纤2）组成3）分类4）优点5）应用8.超声波传感器1）超声波定义2）超声波特点3）应用教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、三、复习1.光电编码器的分类？答：光电编码器分为增量式和绝对式两大类。2.光栅尺的组成？答：由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。光栅副由标尺光栅（主光栅）和指示光栅组成。引入新课介绍光纤制作的传感器。讲授新课3.2常用传感器及其应用7.光纤传感器1）光纤光纤通常由纤芯、包层、涂覆层及保护套组成。纤芯是由玻璃、石英或塑料等材料制成的圆柱体；包层是玻璃或塑料等材料。2）光纤传感器的三个组成部分光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和光探测器两个重要部件。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式3）光纤传感器的分类传光型：非功能型光纤传感器传光型：非功能型光纤传感器传感型：功能型光纤传感器传感型：功能型光纤传感器（1）功能型光纤传感器的定义：功能型传感器利用了光纤本身具有的某种敏感功能。光纤一方面起传输光的作用，另一方面作为敏感元件，被测物理量的变化将影响光纤的传输特性，从而将被测物理量的变化转变为光信号。（以流体分析仪为例）（2）4）光纤传感器的优点光纤传感器与传统的传感器相比，具有灵敏度高、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全、测量速度快、信息容量大、适用于恶劣环境、质量轻、体积小、可绕曲、测量对象广泛、复用性好、成本低等特点。5）光纤传感器的应用（1）流体分析仪井下流体通过地层探测针被引入出油管，光学传感器用于分析出油管内的流体。流体分析分光计则提供了原位井下流体的分析结果，并对地层流体的评估、改进提供有效数据。动画视频作业作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（2）电路板标志孔的检测(3)转速传感器8.超声波传感器1)超声波定义20kHz以上的声波称为超声波。2）超声波的特点超声波的特点是指向性好，能量集中，穿透本领大，在遇到两种介质的分界面(例如钢板与空气的交界面)时，能产生明显的反射和折射现象，这一现象类似于光波。超声波碰到活动物体时能产生多普勒效应。3）超声波传感器的应用（1）灌装高度计动画视频作业作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（2）液位计（3）超声波测距计（4）超声波防盗报警器Δ∆利用多普勒效应可以排除墙壁、家具的影响(它们不会产生±Δf)，只对运动的物体起作用。由于振动和气流也会产生多普勒效应，故该防盗报警器多用于室内。动画视频作业作业课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式四五ΔΔ小结1.光纤传感器的工作原理、结构组成、分类特点。2.超声波传感器的特点和应用。作业1.什么是传光型光纤传感器？2.超声波液位传感器的工作原理是什么？3.什么叫多普勒雷达？4.说明超声波防盗器的工作原理。课题序号16.1授课班级授课课时0，0授课形式新授课题名称3.2常用传感器及其应用使用教具多媒体教学目的熟悉常用传感器的应用特点；教学重点熟悉温度传感器的应用特点；教学难点理解各种温度传感器的工作原理更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业板书设计3.2常用传感器及其应用1.温度传感器1) 热电阻传感器（1）热电阻效应（2）热电阻传感器（3）热电阻传感器分类（4）热电阻的特点（5）热电阻的标号（6）热电阻的应用举例（7）热敏电阻的特点（8）热敏电阻的分类（9）热敏电阻的使用场合2) 热电偶传感器（1）热电效应（2）热电动势（3）热电偶传感器原理（4）热电偶传感器定义（5）热电偶传感器特点（6）热电偶传感器应用举例3) 集成温度传感器教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、导入讲授新课3.2常用传感器及其应用1.温度传感器机电一体化系统中常用的温度传感器有热电阻传感器、热电偶传感器和集成温度传感器等。1) 热电阻传感器（1）热电阻效应物质的电阻率随着温度变化而变化的现象称为热电阻效应。（2）热电阻传感器。根据热电阻效应制成的传感器叫作热电阻传感器。（3）热电阻传感器分类金属热电阻：简称热电阻，由金属导体制成。半导体热电阻：简称热敏电阻，由半导体材料制成。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（4）热电阻的特点热电阻主要用于中、低温度(－200℃～650℃)范围内的温度测量。热电阻具有测量精度高，性能稳定等特点，其中铂热电阻的测量精确度是最高的，被广泛应用于工业测温。图3-8为铂热电阻的结构。（5）热电阻的标号国内统一设计的工业用铂电阻的R0值(0℃时的电阻值)有10Ω、50Ω、100Ω等几种，其相应的分度号为Pt10、Pt50、Pt100等；铜热电阻的R0值有50Ω、100Ω两种，分度号分别用Cu50、Cu100表示。（6）热电阻的应用举例通常工业上用于测温的热电阻传感器是采用铂电阻和铜电阻作为敏感元件，测量电路用得较多的是电桥，热电阻传感器的测量电路通过电桥将电阻信号转换成电压信号来测量。图3-9为铂电阻Pt100作为感温元件的室内温度测量电路。由于热电阻的阻值较小，连接导线的电阻值会产生误差。为了消除导线电阻的影响，一般采用三线或四线电桥连接法。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（7）热敏电阻的特点热敏电阻测量范围一般在－40℃～350℃，用于各种温度测量、温度补偿及要求不高的温度控制场合。（8）热敏电阻的分类热敏电阻按温度系数可分为正温度系数热敏电阻(PTC)、负温度系数热敏电阻(NTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)。这三类热敏电阻的电阻(Rt)—温度(t)的特性曲线如图3-10所示。① PTC热敏电阻即正温度系数热敏电阻。它是一种具有温度敏感性的半导体电阻，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，温度越高，电阻值越大。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式突变型PTC热敏电阻随温度升高到某一值时电阻急剧增大，如图3-10中曲线3所示，其主要用作温度开关。缓变型PTC热敏电阻主如图3-10中曲线4所示，其主要用于在较宽的温度范围内进行温度补偿或温度测量。② NTC热敏电阻NTC热敏电阻的电阻值随温度的增加而减小，即所谓负温度系数。如图3-10中曲线1所示。用途：NTC热敏电阻主要用于温度测量和温度补偿。特点：是电阻温度系数大，结构简单，体积小，电阻率高，热惯性小，易于维护，制造简单，使用寿命长，能进行远距离控制；缺点：是互换性差，非线性严重。③CTR热敏电阻(临界温度热敏电阻)CTR热敏电阻到达骤变温度时，其电阻急剧下降，如图3-10中曲线2所示。CTR热敏电阻主要用作温度开关。（9）热敏电阻的使用场合非常适用于家用电器、空调、复印机、电子体温计、点温度计、表面温度计、汽车等产品中作为加热元件的测温控制。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式图3-11为温度报警电路。2) 热电偶传感器（1）热电效应将两种不同的导体或半导体组成一个闭合回路，当两结合点的温度不同时，则在该回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应。（2）热电动势热电效应产生的电动势称为热电动势。（3）热电偶传感器原理两种不同的导体或半导体组成一个闭合回路中，直接用作测量介质温度的一端叫作测量端，又称为工作端或热端。另一端叫作冷端，又称自由端或参考端。冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电动势，如图3-12所示。视频视频课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式（4）热电偶传感器定义热电偶传感器(简称热电偶)就是利用热电效应原理，将温差转换为电动势量的热电动势传感器。热电偶，如图3-13所示。（5）热电偶传感器特点具有结构简单、使用方便、精度高、热惯性小、测温范围宽、测温上限高、可测量局部温度和便于远程传送等优点。（6）热电偶传感器应用举例图3-14所示为利用热电偶测量控制炉温的系统示意图。3) 集成温度传感器集成温度传感器(温度IC)的原理是利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性进行测温。其优点是：输出线性好，测量精度高，传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起，因而封装后的组件体积非常小，使用方便，价格便宜。集成温度传感器常见形式如图3-15所示。课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式三、四、小结介绍了温度传感器的分类、各自特点和应用场合作业课后作业课题序号17授课班级授课课时33，34授课形式新授课题名称第4章伺服传动技术4.1认识伺服系统使用教具多媒体教学目的掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。了解伺服系统的发展过程，掌握伺服电动机的分类和特点。掌握伺服驱动器的定义教学重点掌握伺服系统的定义、组成和工作原理。掌握伺服电动机的分类和特点。教学难点理解伺服系统的定义、组成和工作原理。更新、补充、删节内容无课前准备无课外作业课后作业板书设计4.1认识伺服系统1.伺服系统的定义（1）伺服的定义（2）伺服系统的定义（3）伺服系统的组成（4）伺服系统的工作原理2.伺服系统的发展过程（1）伺服电动机定义（2）伺服电动机的分类（3）伺服电动机的基本要求（4）直流伺服电动机的分类（5）直流伺服电动机的机构（6）交流伺服电动机的种类（7）交流伺服电动机的结构（8）如何选择伺服电动机（9）步进电动机3.伺服电动机控制技术伺服驱动器定义教学感想课堂教学安排教学环节主要教学内容教学手段与方式一、二、导入工业生产中，需要对速度、转矩、位置进行精确控制。为了精确控制好物体的速度、转矩、位置，工业上专门研发了“伺服”系统。那什么叫“伺服”系统呢？它是如何工作的？让我们进入下面的学习。讲授新课4.1认识伺服系统1.伺服系统的定义（1）伺服(Servo)的定义伺服的意思就是“伺候服侍”的意思，就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，并使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。（2）伺服系统的定义