1、机电一体化设计教学大纲修订单位：机械工程学院机电工程系 执 笔 人：晏永飞一、课程基本信息1课程中文名称：机电一体化设计2课程英文名称：Mechatronics Project3. 适用专业：机械设计制造及自动化等专业4. 总学时：32 学时5. 总学分：2 学分二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务本课程是机电专业的专业技术课。通过本课程的学习，让学生初步了解机电一体化系统组成、结构和工作原理，掌握典型的控制算法、驱动执行单元的结构和工作原理。使学生进一步提高分析与解读具体机电一体化系统的能力，使得学生将以前或同时学习的其他机械类或电工、电子、计算机类的相关课程最大限度地统一起来，达到融会
2、贯通。三、理论教学内容与教学基本要求第 1 章 总 论 （ 2 学 时 ）了 解 机 电 一 体 技 术 发 展 过 程 和 所 涉 及 学 科 门 类 ； 掌 握 机 电 一 体 化 系 统 的 构 成 要 素 、 功 能构 成 及 构 成 要 素 的 相 互 联 接 方 法 ； 了 解 机 电 一 体 化 系 统 的 设 计 流 程 、 设 计 考 虑 和 评 价 的 方 法 、设 计 类 型 、 设 计 程 序 、 设 计 准 则 和 规 律 。第 2 章 机 电 一 体 化 系 统 的 机 械 系 统 部 件 的 选 择 与 设 计 （ 8 学 时 ）了 解 滚 珠 丝 杠 副 的 组
3、 成 、 特 点 、 典 型 结 构 及 支 承 方 法 ； 掌 握 齿 轮 传 动 副 齿 侧 及 滚 珠 丝 杠副 轴 向 间 隙 的 调 整 与 预 紧 方 法 ； 掌 握 滚 珠 丝 杠 副 的 选 择 方 法 ； 掌 握 齿 轮 传 动 比 的 匹 配 选 择 及各 级 传 动 比 分 配 原 则 ； 了 解 常 用 的 挠 性 传 动 部 件 和 间 歇 传 动 部 件 ； 了 解 导 轨 副 的 组 成 、 种 类及 其 应 满 足 的 要 求 ； 掌 握 滑 动 导 轨 副 的 结 构 及 其 选 择 方 法 ； 掌 握 圆 柱 支 承 设 计 方 法 ； 了 解 轴系 部 件
4、 的 选 择 与 设 计 ；第 3 章 机 电 一 体 化 系 统 执 行 元 件 的 选 择 与 设 计 （ 4 学 时 ）了 解 执 行 部 件 的 种 类 、 特 点 及 基 本 要 求 ； 掌 握 步 进 电 动 机 的 硬 环 控 制 与 驱 动 方 法 ； 掌 握直 流 伺 服 电 动 机 的 调 速 驱 动 系 统 原 理 ；第 4 章 机 电 一 体 化 系 统 的 微 机 控 制 系 统 的 选 择 与 设 计 （ 7 学 时 ）了 解 微 机 控 制 系 统 的 设 计 思 路 ； 了 解 微 机 的 系 统 构 成 及 种 类 ； 掌 握 MCS-51 系 列 单 片 机
5、 的 结构 特 点 、 扩 展 存 储 器 方 法 、 I/O 口 的 扩 展 方 法 及 键 盘 和 显 示 器 接 口 电 路 ； 掌 握 光 电 隔 离 电 路 设 计和 信 息 转 换 电 路 设 计 （ 包 括 弱 电 转 强 电 电 路 、 数 字 脉 冲 转 换 电 路 、D/A（ A/D） 转 换 电 路 及 电 量转 非 电 量 电 路 ） ； 了 解 检 测 传 感 器 的 分 类 和 基 本 要 求 ； 掌 握 传 感 器 的 微 机 接 口 方 式 ；第 5 章 机 电 一 体 化 系 统 的 元 、 部 件 的 特 性 分 析 （ 4 学 时 ）掌 握 机 械 系 统
6、 特 性 线 性 与 非 线 性 变 换 的 一 般 表 示 方 法 ； 了 解 变 换 机 构 及 其 运 动 分 析 ； 掌握 负 载 力 （ 或 转 矩 ） 向 输 入 端 的 换 算 方 法 及 机 构 内 部 摩 擦 力 的 影 响 ； 了 解 典 型 传 感 器 和 执 行元 件 的 特 性 分 析 ； 掌 握 凸 轮 曲 线 理 论 ；第 6 章 机 电 一 体 化 系 统 的 机 电 有 机 结 合 分 析 与 设 计 （ 5 学 时 ）掌 握 负 载 的 等 效 转 动 惯 量 和 等 效 负 载 转 矩 换 算 方 法 ； 掌 握 执 行 元 件 和 减 速 比 的 匹 配
7、 选 择及 各 级 减 速 比 的 分 配 原 则 ； 掌 握 半 闭 环 、 全 闭 环 控 制 系 统 数 学 模 型 的 建 立 及 主 谐 振 频 率 计 算方 法 ； 了 解 PID 调 节 及 其 传 递 函 数 ；第 7 章 常 用 机 械 加 工 设 备 的 机 电 一 体 化 改 造 分 析 与 设 计 （ 2 学 时 ）了 解 传 统 机 床 机 电 一 体 化 改 造 分 析 及 设 计 方 法 。四、考核方式平时考核包括作业完成情况、出勤情况、实验完成情况、课堂听课纪律及积极性。期末考试理论试卷为 100 分，考试内容为本课程所讲授的重点和难点。五、成绩评定总成绩=平时
8、考核成绩15%+期末考试成绩85%成绩分布：10090 优秀；8980 良好；7970 中等；6960 及格；59 以下为不及格。六、本课程对学生创新能力培养的措施重点培养学生在需求分析、解决实际问题等方面的综合能力。包括根据工程需求构造应用系统的能力及动手能力。七、教材与参考书教材：机电一体化系统设计 张建民主编（第二版）高等教育出版 2001 年出版八、其它必要的说明本 课 程 是 在 机 械 制 造 装 备 及 设 计 、 电 工 学 、 机 床 电 器 自 动 控 制 、 控 制 工 程 基 础 、 机 械 制 造 中 的 测 试 技 术 和 微 机 应 用 基 础 的 学 习 基 础 上 ， 对 于 囊 括 机 械 、 电 子 技 术 的机 电 综 合 系 统 进 行 深 入 系 统 的 学 习 ， 其 中 机 械 制 造 装 备 及 设 计 、 机 床 电 器 自 动 控 制 和 微 机 应 用 基 础 是 本 课 程 学 习 的 重 要 基 础 。 学 生 通 过 本 课 程 的 学 习 ， 除 了 加 深 先 修 知 识 的理 解 以 外 ， 重 要 的 是 掌 握 机 电 结 合 、 机 电 综 合 应 用 方 面 的 知 识 ， 完 善 知 识 结 构 、 填 补 交 叉 部 分的 内 容 。
