《机电一体化系统设计》-教学大纲 倪晓梅

《机电一体化系统设计》教学大纲Electro-hydraulicControlTechnology课程代码：Z114105学时：32学分：2理论学时：32实验或讨论学时：0适用专业：机电一体化技术、数控技术课程性质：选修撰稿人：倪晓梅审定人：李国平 一、课程说明（一）课程性质、地位与任务本课程是一门专业选修课，是在先修课程基础上从系统工程观点出发，研究组成机电一体化产品的各要素之间的关系，使局部与整体协调配合，实现系统的目的功能。通过本课程的学习，应使学生掌握从机电一体化的角度对各相关技术及其相互之间联系的基本原理与应用方法，使学生清楚的认识到先修课程是机电一体化系统的基本要素，培养学生运用基础理论理解实际问题的综合能力，培养学生具有设计机电一体化产品的能力，培养学生使用，维修机电产品的能力。使学生掌握机电一体化系统设计的基本方法。课程教学的基本要求1.对本课程的学习，使学生了解机电一体化的基本概念及含义，从系统角度掌握机电一体化技术体系；2.要求掌握传动的转动惯量的计算、传动刚度计算，力矩计算，以及加速控制及制动控制分析；3.要求掌握滚珠丝杠副机械传动装置的设计计算及选用；4.掌握几种常用的机械测量检测传感器；5.掌握常用的直流伺服电机，交流伺服电机以及步进电机的特性及选用；6.掌握几种常用的总线及接口；掌握单片机原理和特点；掌握PLC可编程序控制器的原理及特点。（三）课程教学改革1.教学内容的改革机电一体化系统设计内容多，涉及面广，综合性强。因此，要根据教学大纲要求，精选教学内容，制定合理的教学计划，达到最佳的教学效果。首先，透彻讲述机电一体化的概念、体系结构等。本部分内容对学生建立机电一体化系统设计框架，有高屋建瓴的作用。其次，对各单元技术的讲解，要分明主次，增删结合。第三，重点引导学生运用所学知识进行系统设计，可采用较多课时，分析实际系统的设计过程。教学方法的改革采用多媒体教学与师生互动的教学方法，多媒体是目前广泛使用的教学手段，其特点是利用多媒体制作文字、图片、声音甚至动画演示。它不仅带给学生很强的视觉、听觉冲击，吸引其注意力，而且能在短时间内给学生输送大量的信息。传统的讲述式教学，容易使学生疲惫，可以让学生参与课堂。在课程过半以后，老师给学生布置设计性的大作业，让每个学生根据所学知识，设计一机电一体化产品，在每次上课前几分钟，由学生讲解设计过程。这既能督促学生利用课余时间，查阅文献资料，加深课堂知识的理解，又能活跃课堂气氛，强化课堂效果。二、教学内容与学时分配第一章绪论2学时第一节机电一体化的基本定义知识点：机电一体化的基本概念及含义。机电一体化系统的基本功能要素知识点：机电一体化系统的共性关键技术及功能构成。第三节机电一体化系统的相关技术第四节机电一体化系统设计的目标和方法知识点：机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法。本章小结重点：机电一体化的基本概念；机电一体化系统的共性关键技术及功能构成；机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型；机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法。难点：机电一体化系统的共性关键技术及功能构成；机电一体化系统设计的考虑方法和设计类型；机电一体化系统设计程序、流程、准则和规律以及现代设计方法。建议教学方法：多媒体教学和板书结合、理论与实际结合的多种教学方法。第二章机械系统设计8学时第一节机械系统数学模型的建立2学时知识点：机械转动系统和机械移动系统的基本元件；机械系统数学模型建立的方法。机械传动系统的特性2学时知识点：转动惯量、摩擦、阻尼、刚度、谐振频率、间隙的基本概念和对机械系统特性的影响；各种常见的机械系统间隙的消除方法。 机械传动装置4学时知识点：齿轮总传动比的确定；齿轮各级传动比的确定原则；齿轮传动间隙消除的方法。同步齿形带传动、滚动螺旋传动、谐波齿轮减速器的原理。滚珠丝杠副机械传动装置的设计选用。本章小结重点：传动的转动惯量的计算；传动刚度计算；机械传动系统特性的选择；齿轮传动比的计算和分配；齿轮间隙的消除；滚珠丝杠副机械传动装置的选用。难点：机械系统数学模型建立、机械传动系统特性的影响因素及选择原则。教学方法：结合工程实例，多媒体辅助教学，视频、动画和录像片演示，板书推演、计算，启发提问、诱导思考。第三章传感器检测及其接口电路6学时第一节传感器 1学时知识点：传感器的分类；传感器的静态性能指标基本概念；传感器的选择原则。位移测量传感器 3学时知识点：位移测量传感器的分类；电容式位移传感器；电感式位移传感器；光栅式位移传感器的工作原理及工程应用。传感器前期信号处理和接口技术 1学时知识点：传感器前期信号处理方法；放大电路种类；传感器接口技术。速度、加速度传感器、位置传感1学时知识点：速度传感器、加速度传感器的分类及工作原理。本章小结重点：位移传感器、速度传感器、加速度传感器的工作原理和适用场合。难点：位移传感器、速度传感器、加速度传感器的工作原理和适用场合。教学方法：结合工程实例，多媒体辅助教学，视频、动画和录像片演示，板书推演、计算，启发提问、诱导思考。第四章控制电动机及其选择计算8学时第一节步进电机及其控制 4学时知识点：步进电机的工作原理；步进电动机的运行特性及性能指标；步进电动机的选择及其计算。直流伺服电机及其控制 2学时知识点：直流伺服电机的工作原理、结构与分类；直流伺服电机的特性曲线。交流伺服电机及其控制 2学时知识点：交流伺服电机的种类和结构特点；交流伺服电动机的控制方法；交流伺服电动机的选择。本章小结重点：常用的直流伺服电机，交流伺服电机以及步进电机的特性及选用。难点：电动机的特点及选用原则、电动机选择计算。教学方法：讲述为主，运用多媒体等教学手段，结合生产、生活实例，为学生呈现更多的案例，使枯燥抽象的专业术语有“鲜活”起来，激发同学们的学习兴趣。第五章工业控制计算机及其接口技术6学时第一节工业控制计算机 1学时知识点：工业控制计算机。计算机控制接口技术1学时知识点：几种常用的总线及接口。第三节可编程控制器4学时知识点：单片机原理和特点；PLC可编程序控制器的原理及特点。本章小结重点：几种常用的总线及接口；单片机原理和特点；PLC可编程序控制器的原理及特点。难点：计算机接口控制技术。教学方法：只能是讲述为主，利用多媒体等教学手段，结合生产、生活实例，介绍了解，学时少内容多，难讲详细。第六章

机电一体化系统设计及应用举例

2学时知识点：机电一体化产品的系统设计要点；数控机床设计应用实例。本章小结重点：机电一体化产品的系统设计要点；数控机床设计应用实例。难点：机电一体化产品设计步骤、要点。三、考核方式及成绩评定平时成绩：习题作业20%/考勤50%/线上学习20%/笔记10%；结课后考试：闭卷总成绩评定办法：平时成绩40%/考试成绩60%。附：教学参考资料1.选用的教材：姜培刚，盖玉先，《机