1、机电一体化技术教学大纲课程编号：学 时：54学时（3学时/周） 学 分：3适用专业：高职教育类机电专业考核要求：1. 熟练掌握机电一体化的基本概念和基本要素以及各部分的作用，了解机电一体化的相关技术和发展趋势，并结合实例分析机电一体化技术在机电产品中的应用。2. 掌握机电一体化中机械系统部件的选择与设计的方法和依据，认识现代常用的传动机构、导向与支承结构、机械执行机构。3. 了解机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计；掌握控制系统的一般设计思路；掌握微型计算机的基本构成；认识未来计算机的发展对机电一体化的影响；掌握微型计算机应用领域、选用要点及注意事项；掌握单片机控制系统的组成和单片机芯片的
2、选择要点。4. 了解机电一体化中传感器与微机的接口技术，认识传感器前级信号的放大与隔离的常用方法；掌握信号在传输过程中的意义和常用的信号的变换方法。5. 掌握步进电机的工作原理、特点和主要特性以及选择方法；掌握直流伺服电机、交流伺服电机的种类、结构特点以及选择方法。掌握开环系统和闭环系统的区别。6. 掌握机电一体化产品的开发设计步骤。一、课程目的和任务让学生通过掌握机电一体化的基本知识，拓宽学生的知识面。本课程的任务是使机电工程专业的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，对典型机电一体化系统有一个比较全面的认识，使学生在今后的工作中具有综合应用多学
3、科知识的能力。 2机电一体化技术教学内容第一章 机电一体化的基本概念【教学目的】弄明白学习机电一体化的重要性，掌握机电设备的发展方向，弄懂机电一体化基本涵义及各部的作用与功能。【教学重点和难点】重点：机电一体化概念及其本要素的名称、作用、要求。难点：接口的理解，尤其是接口功能中转换功能的理解【教学内容】1、 机电一体化的定义；2、 机电一体化的相关技术；3、 机电一体化技术的发展前景；4、 机电一体化的应用实例。【教学方法】以理论讲解为主，再举例加以说明。第二章 机电一体化中机械系统部件的选择与设计【教学目的】认识在机电一体化设备中，机械技术方面的特殊要求，了解机械三大系统：传动系统、导向机构
4、、执行机构各自的特点和要求。【教学重点和难点】掌握三大机构的具体要求及传动机构的具体要求，单个齿轮转动惯量的计算，单级齿轮及双齿轮转动惯量的计算。转动惯量、刚度、阻尼的理解，爬行的概念【教学内容】1、 概述；2、 传动机构；3、 导向与支承机构；4、 机械执行机构3【教学方法】以理论讲解为主，再举例加以说明。第三章 机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计【教学目的】掌握控制系统的一般设计思路的系统总体方案确定、控制算法确定、微型计算机的选择、系统总体设计、软件设计的注意事项。掌握微机基本构成，即 CPU 构成及各部分作用，微型计算机构成，微型计算机系统构成及各部分作用，掌握微型计算机的分类和
5、各类的特点。【教学重点和难点】重点：系统整体控制方案需要考虑的因素，微型计算机构成及各部分的作用微机选用要点和机电一体化中使用微机的注意事项。难点：控制算法的选择，CPU 内寄存器、RAM 和 ROM 在工作时功能区别，第六代、第七代计算机的概念【教学内容】1、 控制系统的一般设计思路；2、 机电一体化中的微型计算机系统；3、 单片机控制系统的设计；4、 执行元件的功率驱动接口。【教学方法】以理论讲解为主，再举例加以说明。第四章 机电一体化的基本概念【教学目的】【教学重点和难点】重点：难点【教学内容】1、 传感器前级信号的放大与隔离；2、 信号在传输中的变换；3、 传感器与微型计算机的接口；4
6、、 传感器的非线性补偿。【教学方法】4以理论讲解为主，再举例加以说明。第五章 机电一体化的基本概念【教学目的】掌握步进电机的概念、拍的概念，三相三拍步进电机的工作原理，双三拍步进电机的工作原理；掌握步进电机的特点。【教学重点和难点】重点：三相三拍、双三拍、三相六拍步进电机的工作原理及步进电机的特点，步距角及分辨率的概念、矩角特性的概念及运行矩频特，步进电机脉冲环分配器的类型和工作原理难点： 三相六拍步进电机的工作原理的理解，矩角特性的最好表示方法的理解。【教学内容】1、 概述；2、步进电机的驱动及其控制；3、直流伺服驱动及其控制；4、交流伺服驱动；5、控制方式的选择及应用实例。【教学方法】以理
7、论讲解为主，再举例加以说明。第六章 机电一体化的基本概念【教学目的】掌握机电一体化产品的一般设计开发步骤，掌握生产节拍的要求、机械系统的配置、控制系统配制、故障报警系统的配制要求。【教学重点和难点】重点：机电一体化产品的设计开发步骤，对生产节拍的要求，节拍计算。难点：控制系统的的相互关系，数控机床的计算机硬件控制系统、数控机床的计算机软件构成【教学内容】1、 机电一体化产品的设计开发步骤；2、 机电一体化系统设计应用实例 1；3、 机电一体化系统设计应用实例 2。【教学方法】以理论讲解为主，再举例加以说明。5四、学时分配表序号 标 题 主要内容 学时机电一体化的定义1. 机电一体化的基本含义2
8、. 机电一体化系统的基本要素1机电一体化的相关技术1.机械技术2.传感检测技术3信息处理技术4自动控制技术5伺服驱动技术6系统总体技术1机电一体化技术的发展前景1第一章机电一体化的基本概念机电一体化的应用实例1 机电一体化技术的具体应用实例2 机电一体化技术在机械制造的应用2概述 02传动机构1 传动机构的种类与特点2 传动机构的基本要求3 机械传动系统的特性4 齿轮传动副5 滚珠丝杆副6 。其它传动机构58导向与支承机构1导轨的分类与基本要求2 滚动导轨3 塑料导轨4 回转运动支承结构21 微动机构2 数控机床中自动回转刀架第二章机电一体化中机械系统部件的选择与设计机械执行机构 26控制系统
9、的一般设计思路1. 专用与通用、硬件与软件的权衡与快择2. 控制系统的一般设计思路 1机电一体化中的微型计算机系统1 微型计算机的基本构成2 微型计算机的分类3 程序设计语言与微机软件4 微型计算机在机电一体化中的地位5 微机应用领域、选用打点及注意事项6 未来计算机的发展对机电一体化技术的影响4单片机控制系统的设计1单片机控制系统的组成形式2单片机控制系统设计要点3单片机芯片选择4单片机系统扩展方法5前向通道接口设计6后向通道接口设计7光电隔离输入/输出控制3第三章基点一体化中微型计算机控制系统及接口设计执行元件的功率驱动接口1 功率驱动接口的分类空2 功率驱动接口的一般组成形式3 功率驱动
10、接口的设计要点4 功率驱动接口的设计实例2传感器前级信号的放大与隔离1 运算放大器2 测量放大器3 程控测量放大器 PGA4 隔离放大器2信号在传输中的变换1信号在传输中的变换的意义2常用信号的变换方法 2传感器与微型计算机的接口1传感器信号的采样/保持2多通道模拟信号输入3A/D 转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题4D/A 转换器芯片与微机接口时必须考虑的问题5模/数和数/模模转换器件的选择6传感器与微机的接口3第四章机电一体化中传感器与微机的接口技术传感器的非线性补偿1 非线性补偿环节特性的获取方法2 非线性补偿环节的实现办法 0概述 02第五章机电一体化中伺服系统的设计步进电机的驱动及
11、其控制1 步进电机的工作原理2 步进电机的特点3 步进电机的主要特性4 步进电机驱动电源5 步进电机的升、降速控制4876 步进电机的选择直流伺服驱动及其控制1 直流伺服电机2 直流伺服电机的控制3 直流伺服电机的选择 2交流伺服驱动1交流伺服电机的种类和结构特点2交流伺服电机的控制方法3交流伺服电机的选择4控制方式的选择及应用实例1 开环伺服系统的设计2 闭环伺服系统的设计1机电一体化产品的设计开发步骤1. 市场调查2. 初步设计3. 详细设计4. 产品的设计定型2机电一体化系统设计应用实例 11. 设计任务2. 生产能力的分析计算3. 机械系统4. 控制系统5. 故障报警系统2第六章机电一体化系统设计应用实例机电一体化系统设计应用实例 21 数控机床的组成2 数控机床的机械结构3 数控机床的计算机硬件控制系统4 数控机床的计算机软件构成2理论教学：48 学时，工厂参观 2 学时
