《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》-教學(xué)大綱 倪曉梅

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱Electro-hydraulicControlTechnology課程代碼：Z114105學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2理論學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)或討論學(xué)時(shí)：0適用專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)課程性質(zhì)：選修撰稿人：倪曉梅審定人：李國平 一、課程說明（一）課程性質(zhì)、地位與任務(wù)本課程是一門專業(yè)選修課，是在先修課程基礎(chǔ)上從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，研究組成機(jī)電一體化產(chǎn)品的各要素之間的關(guān)系，使局部與整體協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目的功能。通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生掌握從機(jī)電一體化的角度對各相關(guān)技術(shù)及其相互之間聯(lián)系的基本原理與應(yīng)用方法，使學(xué)生清楚的認(rèn)識到先修課程是機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本要素，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論理解實(shí)際問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的能力，培養(yǎng)學(xué)生使用，維修機(jī)電產(chǎn)品的能力。使學(xué)生掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。課程教學(xué)的基本要求1.對本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機(jī)電一體化的基本概念及含義，從系統(tǒng)角度掌握機(jī)電一體化技術(shù)體系；2.要求掌握傳動的轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算、傳動剛度計(jì)算，力矩計(jì)算，以及加速控制及制動控制分析；3.要求掌握滾珠絲杠副機(jī)械傳動裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用；4.掌握幾種常用的機(jī)械測量檢測傳感器；5.掌握常用的直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)的特性及選用；6.掌握幾種常用的總線及接口；掌握單片機(jī)原理和特點(diǎn)；掌握PLC可編程序控制器的原理及特點(diǎn)。（三）課程教學(xué)改革1.教學(xué)內(nèi)容的改革機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容多，涉及面廣，綜合性強(qiáng)。因此，要根據(jù)教學(xué)大綱要求，精選教學(xué)內(nèi)容，制定合理的教學(xué)計(jì)劃，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。首先，透徹講述機(jī)電一體化的概念、體系結(jié)構(gòu)等。本部分內(nèi)容對學(xué)生建立機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，有高屋建瓴的作用。其次，對各單元技術(shù)的講解，要分明主次，增刪結(jié)合。第三，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可采用較多課時(shí)，分析實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。教學(xué)方法的改革采用多媒體教學(xué)與師生互動的教學(xué)方法，多媒體是目前廣泛使用的教學(xué)手段，其特點(diǎn)是利用多媒體制作文字、圖片、聲音甚至動畫演示。它不僅帶給學(xué)生很強(qiáng)的視覺、聽覺沖擊，吸引其注意力，而且能在短時(shí)間內(nèi)給學(xué)生輸送大量的信息。傳統(tǒng)的講述式教學(xué)，容易使學(xué)生疲憊，可以讓學(xué)生參與課堂。在課程過半以后，老師給學(xué)生布置設(shè)計(jì)性的大作業(yè)，讓每個(gè)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，設(shè)計(jì)一機(jī)電一體化產(chǎn)品，在每次上課前幾分鐘，由學(xué)生講解設(shè)計(jì)過程。這既能督促學(xué)生利用課余時(shí)間，查閱文獻(xiàn)資料，加深課堂知識的理解，又能活躍課堂氣氛，強(qiáng)化課堂效果。二、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配第一章緒論2學(xué)時(shí)第一節(jié)機(jī)電一體化的基本定義知識點(diǎn)：機(jī)電一體化的基本概念及含義。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素知識點(diǎn)：機(jī)電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)及功能構(gòu)成。第三節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)第四節(jié)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和方法知識點(diǎn)：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序、流程、準(zhǔn)則和規(guī)律以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。本章小結(jié)重點(diǎn)：機(jī)電一體化的基本概念；機(jī)電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)及功能構(gòu)成；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法和設(shè)計(jì)類型；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序、流程、準(zhǔn)則和規(guī)律以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：機(jī)電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)及功能構(gòu)成；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法和設(shè)計(jì)類型；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序、流程、準(zhǔn)則和規(guī)律以及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。建議教學(xué)方法：多媒體教學(xué)和板書結(jié)合、理論與實(shí)際結(jié)合的多種教學(xué)方法。第二章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)8學(xué)時(shí)第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立2學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：機(jī)械轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和機(jī)械移動系統(tǒng)的基本元件；機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的方法。機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性2學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：轉(zhuǎn)動慣量、摩擦、阻尼、剛度、諧振頻率、間隙的基本概念和對機(jī)械系統(tǒng)特性的影響；各種常見的機(jī)械系統(tǒng)間隙的消除方法。 機(jī)械傳動裝置4學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：齒輪總傳動比的確定；齒輪各級傳動比的確定原則；齒輪傳動間隙消除的方法。同步齒形帶傳動、滾動螺旋傳動、諧波齒輪減速器的原理。滾珠絲杠副機(jī)械傳動裝置的設(shè)計(jì)選用。本章小結(jié)重點(diǎn)：傳動的轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算；傳動剛度計(jì)算；機(jī)械傳動系統(tǒng)特性的選擇；齒輪傳動比的計(jì)算和分配；齒輪間隙的消除；滾珠絲杠副機(jī)械傳動裝置的選用。難點(diǎn)：機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立、機(jī)械傳動系統(tǒng)特性的影響因素及選擇原則。教學(xué)方法：結(jié)合工程實(shí)例，多媒體輔助教學(xué)，視頻、動畫和錄像片演示，板書推演、計(jì)算，啟發(fā)提問、誘導(dǎo)思考。第三章傳感器檢測及其接口電路6學(xué)時(shí)第一節(jié)傳感器 1學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：傳感器的分類；傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)基本概念；傳感器的選擇原則。位移測量傳感器 3學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：位移測量傳感器的分類；電容式位移傳感器；電感式位移傳感器；光柵式位移傳感器的工作原理及工程應(yīng)用。傳感器前期信號處理和接口技術(shù) 1學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：傳感器前期信號處理方法；放大電路種類；傳感器接口技術(shù)。速度、加速度傳感器、位置傳感1學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：速度傳感器、加速度傳感器的分類及工作原理。本章小結(jié)重點(diǎn)：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器的工作原理和適用場合。難點(diǎn)：位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器的工作原理和適用場合。教學(xué)方法：結(jié)合工程實(shí)例，多媒體輔助教學(xué)，視頻、動畫和錄像片演示，板書推演、計(jì)算，啟發(fā)提問、誘導(dǎo)思考。第四章控制電動機(jī)及其選擇計(jì)算8學(xué)時(shí)第一節(jié)步進(jìn)電機(jī)及其控制 4學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)的工作原理；步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行特性及性能指標(biāo)；步進(jìn)電動機(jī)的選擇及其計(jì)算。直流伺服電機(jī)及其控制 2學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：直流伺服電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)與分類；直流伺服電機(jī)的特性曲線。交流伺服電機(jī)及其控制 2學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：交流伺服電機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；交流伺服電動機(jī)的控制方法；交流伺服電動機(jī)的選擇。本章小結(jié)重點(diǎn)：常用的直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)的特性及選用。難點(diǎn)：電動機(jī)的特點(diǎn)及選用原則、電動機(jī)選擇計(jì)算。教學(xué)方法：講述為主，運(yùn)用多媒體等教學(xué)手段，結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)例，為學(xué)生呈現(xiàn)更多的案例，使枯燥抽象的專業(yè)術(shù)語有“鮮活”起來，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。第五章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)第一節(jié)工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 1學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)控制接口技術(shù)1學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：幾種常用的總線及接口。第三節(jié)可編程控制器4學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：單片機(jī)原理和特點(diǎn)；PLC可編程序控制器的原理及特點(diǎn)。本章小結(jié)重點(diǎn)：幾種常用的總線及接口；單片機(jī)原理和特點(diǎn)；PLC可編程序控制器的原理及特點(diǎn)。難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)接口控制技術(shù)。教學(xué)方法：只能是講述為主，利用多媒體等教學(xué)手段，結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)例，介紹了解，學(xué)時(shí)少內(nèi)容多，難講詳細(xì)。第六章

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例

2學(xué)時(shí)知識點(diǎn)：機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。本章小結(jié)重點(diǎn)：機(jī)電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。難點(diǎn)：機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)步驟、要點(diǎn)。三、考核方式及成績評定平時(shí)成績：習(xí)題作業(yè)20%/考勤50%/線上學(xué)習(xí)20%/筆記10%；結(jié)課后考試：閉卷總成績評定辦法：平時(shí)成績40%/考試成績60%。附：教學(xué)參考資料1.選用的教材：姜培剛，蓋玉先，《機(jī)