《机电一体化技术》课程教学大纲 课程中文名称：机电一体化技术 课程英文名称：Mechatronics Integrated Technology 课程编号：155508 课程类型：专业方向课 学时：总学时36、理论课学时36 学分：2 适用对橡：机械电子工程，机电技术教育 先修课程：机械原理，机械设计，电工电子，微机原理，控制工程，传感器与测试 课程简介 机电一体化技术是机械技术与微电子技术有机结合的产物，也是微电子技术向传统技术渗透的过 程中逐渐发展起来的一门新兴的综合性技术学科。其内容由机电一体化的基本概念，机电产品设计 的工程路线，机电一体化系统中的基本要素，机电产品综合设计等四个部分组成。本课程的作用和 任条是，通本理积的学习使学生堂据机由 一体化的设计思想，把所学的传感器技术，自动控制 技术 计算机技术和 机械 计理论有机 起来 术的相互接口 系 并能运用月 的知识对机电 一体化产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。使学生具有解决实际生产过程中 机电设备的维修、运行管理、改造等实际问题的能力。 一、数学目标及任务 机电一体化技术是机械电子工程和机电技术教育专业的专业方向课 目的是将所学的机、 控制的知识加以综合运用， 去解决实际工程问题 本课程的重点是培养学生分析问题、解决问题的 思路和方法，能够以工程的思想去看待和分析问题，从而会运用前期学习过的机械设计，微机原理 等知识，通过学习和训练，具备产品开发的能力. 要求学生能够堂如下内容 (1)了解机电一体化的涵义 （2)握机 系统组成、设计步 系统常用零部 (如齿轮传动、 丝杆传动、轴承、导轨副等)的选型与设计方法 (3)掌握微机控制系统的组成及接口电路的设计方法。 (4)了解典型的机电一体化产品结构，通过反求法找到机电一体化系统的设计规律。 通讨学习木课程，应具各以下能力： 能运用所学的知识对机电 一休化 产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。 二、学时分配 章节 内容 学时 第，音 绪论 第二章 机械传动与支承技术 第三章 机电一体化中的检测技术 第四章 机电一体化中的同服传动技术
《机电一体化技术》课程教学大纲 课程中文名称：机电一体化技术 课程英文名称：Mechatronics Integrated Technology 课程编号：155508 课程类型：专业方向课 学 时：总学时 36、理论课学时 36 学 分：2 适用对象：机械电子工程，机电技术教育 先修课程：机械原理，机械设计，电工电子，微机原理，控制工程，传感器与测试 课程简介： 机电一体化技术是机械技术与微电子技术有机结合的产物，也是微电子技术向传统技术渗透的过 程中逐渐发展起来的一门新兴的综合性技术学科。其内容由机电一体化的基本概念，机电产品设计 的工程路线，机电一体化系统中的基本要素，机电产品综合设计等四个部分组成。本课程的作用和 任务是：通过本课程的学习，使学生掌握机电一体化的设计思想，把所学的传感器技术，自动控制 技术、计算机技术和机械设计理论有机地结合起来，了解各项技术的相互接口关系，并能运用所学 的知识对机电一体化产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。使学生具有解决实际生产过程中 机电设备的维修、运行管理、改造等实际问题的能力。 一、教学目标及任务 机电一体化技术是机械电子工程和机电技术教育专业的专业方向课，目的是将所学的机、电、 控制的知识加以综合运用，去解决实际工程问题，本课程的重点是培养学生分析问题、解决问题的 思路和方法，能够以工程的思想去看待和分析问题，从而会运用前期学习过的机械设计，微机原理 等知识，通过学习和训练，具备产品开发的能力。 要求学生能够掌握如下内容： （1）了解机电一体化的涵义、系统组成、设计步骤。 （2）掌握机械系统常用零部件（如齿轮传动、丝杆传动、轴承、导轨副等）的选型与设计方法。 （3）掌握微机控制系统的组成及接口电路的设计方法。 （4）了解典型的机电一体化产品结构，通过反求法找到机电一体化系统的设计规律。 通过学习本课程，应具备以下能力： 能运用所学的知识对机电一体化产品进行分析或设计简单的机电一体化产品。 二、学时分配 章节 内容 学时 第一章 绪论 4 第二章 机械传动与支承技术 8 第三章 机电一体化中的检测技术 4 第四章 机电一体化中的伺服传动技术 8
第五音机申一体化中的计算机特术 第六章简单机电一体化系统 三、教学内容及教学要求 第一章绪论(4学时) 教学重点：机电一体化的概念，机电一体化技术的组成与各个组成部分的关系 教学难点：机电一体化产品的开发过程 教学要求：通过本部分的学习，要求学生重点掌握机电一体化的基本概念和机电一体化各功能 组成部分的关系及作用，以及机电一体化产品的开发设计方法，了解机电一体化技术将来的发展。 第一节机电一体化的定义 1。机由一体化的概 2.机电 一体化的发展历史 第二节机电一体化系统的基本功能要素 1,机械本体 2.动力部分 3.传感检测部分 4.驱动部分 5.控制与信总部分 6.接口 第三节机电一体化的相关技术 第四节现代机械的机电一体化方法 1.机电一体化产品和系统的分类 2。现代机械的机电一体化目标 3.机电一体化技术的方向 本章习题要点：机电一体化的定义、概念：机电一体化系统的组成以及各个组成部分的功能。 第二章械传动与支承技术(8学时) 教学重点：机械系统数学模型中各个参数对机械系统动态特性的影响，基本物理量的折算方法 教学难点：机械系统数学模型中各个参数对机械系统动态特性的影响。 教学要求：通过本章节的学习，要求学生掌握运用牛顿定理对机械系统进行建模的方法，重点 掌握模型中的参数对机械系统动态特性的影响，从而据此调整设计参数，使机械系统满足机电一体 化的设计要求。 第一节机械系统教学模型的建立 1.机械移动系统 2。机械转动系统 3,基本物理量的折算 第一节机械传动系统的特性 1,机电一体化对机械传动的要求 2. 机械传动系统的特性 第一节机械传动装置 1.滚珠花键 2.谐波齿轮减速器 3.机械传动系统方案的选择 第一节支承部件
第五章 机电一体化中的计算机技术 8 第六章 简单机电一体化系统 4 三、教学内容及教学要求 第一章 绪论（4 学时） 教学重点：机电一体化的概念，机电一体化技术的组成与各个组成部分的关系。 教学难点：机电一体化产品的开发过程。 教学要求：通过本部分的学习，要求学生重点掌握机电一体化的基本概念和机电一体化各功能 组成部分的关系及作用，以及机电一体化产品的开发设计方法，了解机电一体化技术将来的发展。 第一节 机电一体化的定义 1. 机电一体化的概念 2. 机电一体化的发展历史 第二节 机电一体化系统的基本功能要素 1. 机械本体 2. 动力部分 3. 传感检测部分 4. 驱动部分 5. 控制与信息部分 6. 接口 第三节 机电一体化的相关技术 第四节 现代机械的机电一体化方法 1．机电一体化产品和系统的分类 2．现代机械的机电一体化目标 3. 机电一体化技术的方向 本章习题要点：机电一体化的定义、概念；机电一体化系统的组成以及各个组成部分的功能。 第二章 械传动与支承技术 （8 学时） 教学重点：机械系统数学模型中各个参数对机械系统动态特性的影响，基本物理量的折算方法。 教学难点：机械系统数学模型中各个参数对机械系统动态特性的影响。 教学要求：通过本章节的学习，要求学生掌握运用牛顿定理对机械系统进行建模的方法，重点 掌握模型中的参数对机械系统动态特性的影响，从而据此调整设计参数，使机械系统满足机电一体 化的设计要求。 第一节 机械系统教学模型的建立 1．机械移动系统 2．机械转动系统 3. 基本物理量的折算 第一节 机械传动系统的特性 1．机电一体化对机械传动的要求 2．机械传动系统的特性 第一节 机械传动装置 1．滚珠花键 2．谐波齿轮减速器 3. 机械传动系统方案的选择 第一节 支承部件
1.回转运动支撑 2.直线坛动支填 本章习题要点 ,对机械系统进行建模，并分析所建模型中的各个参数对机械系统动态特性 的影响：基本物理量的折算及怎样选择电动机：机电一体化对机械传动的要求：新型传动部件的特 点。 第三章机电一体化中的检测技术(4学时) 教学重点：光栅、感应同步器等位移、速度传感器的结构、工作原理和使用场合 教学难点：各类传感器的工作原理和使用场合。 教学要求：通过章节的学习，要求学生了解常见的传感器，了解传感器的选用原则，理解光栅 等传感器的结构、工作原理，重点掌握各类传感器的使用场合。 第一节传咸器 1.传感器技术 ,传感器的分类及要求 3。传感器性能与选用原则 第二节位移、速度和位置测量传感器 1.电容传感器 2.电成式传感器 3.光 4.感应同步器 5.光电式转速传感器 6.接触式和接近式位置传感器 第三节传感器前级信号处理 1.测量放大器 2.程控增益放大器 第四节传感器接口技术 1.传感器信号的采样与保持 2.数字滤波 本章习题要点：光栅、感应同步器等传感器的结构、工作原理及应用场合。 第四章机电一体化中的伺服传动技术(8学时) 教学重点：直流伺服系统、交流伺服系统、步进电机的结构原理 教学难点： 教学要求：熟悉机电一体化系统中主要伺服传动系统工作过程及控制方法。 第一节直流伺服系统 直流伺服系统结构与原理 2.直流伺服系统的机械特性、调节特性 3.直流伺服系统的稳态误差分析， 第二节交流伺服系统 1,异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性 异步电动机变频调速系统 第三节步进电动机控制系织 1.步进电动机 2.环形分配器
1．回转运动支撑 2．直线运动支撑 本章习题要点：对机械系统进行建模，并分析所建模型中的各个参数对机械系统动态特性 的影响；基本物理量的折算及怎样选择电动机；机电一体化对机械传动的要求；新型传动部件的特 点。 第三章 机电一体化中的检测技术 （4 学时） 教学重点：光栅、感应同步器等位移、速度传感器的结构、工作原理和使用场合。 教学难点：各类传感器的工作原理和使用场合。 教学要求：通过章节的学习，要求学生了解常见的传感器，了解传感器的选用原则，理解光栅 等传感器的结构、工作原理，重点掌握各类传感器的使用场合。 第一节 传感器 1．传感器技术 2．传感器的分类及要求 3. 传感器性能与选用原则 第二节 位移、速度和位置测量传感器 1．电容传感器 2．电感式传感器 3. 光栅 4. 感应同步器 5. 光电式转速传感器 6. 接触式和接近式位置传感器 第三节 传感器前级信号处理 1．测量放大器 2．程控增益放大器 第四节 传感器接口技术 1．传感器信号的采样与保持 2．数字滤波 本章习题要点：光栅、感应同步器等传感器的结构、工作原理及应用场合。 第四章 机电一体化中的伺服传动技术（8 学时） 教学重点：直流伺服系统、交流伺服系统、步进电机的结构原理 教学难点： 教学要求：熟悉机电一体化系统中主要伺服传动系统工作过程及控制方法。 第一节 直流伺服系统 1．直流伺服系统结构与原理 2．直流伺服系统的机械特性、调节特性 3. 直流伺服系统的稳态误差分析， 第二节 交流伺服系统 1．异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性 2．异步电动机变频调速系统 第三节 步进电动机控制系统 1．步进电动机 2．环形分配器
3.功率驱动器 第五章机电一体化中的计算机技术(8学时) 教学重点：工控机、单片机、PC在机电一体化中的应用 教学难点：单片机控制电路设计，程序设计，怎样控制机电一体化系统 教学要求：过本章的学 应全面了解机电一体化系统中常用的控制方法，即工控机、单 片机、P见C在机电一体化系统中的控制：掌握计算机控制机械机构的方法。 第一节概述(2学时) 1计算机控制系统的组成及特点 2.计算机控制系统的类型 计算机控制技术的发展方向 第二节 计算机控制系统的接口技术(3学时) 1.并行揄输入/输出接口 2,数/模转换接口 3.模/数转换接口 第三节工业控制计算机简介(3学时) 1工业控制计算机系统硬件组成的一般形式 2.工业控制机德分类 3.STD总线工业控制计算机 本章习题要点：工业控制计算机开发机电一体化产品的方法。 第六章简单机电一体化系统(4学时) 教学重点：数控机床控制、工业机器人 教学难点：数控机床控制 教学要求：了解常用的一些机电一体化产品，理解其工作原理，掌握开发机电一体化产品的方 法，并能够进行简单产品的设计开发。 第一节工业机器人(2学时】 1.工业机器人的定义及发展： 2.工业机器人的构成，典型的工业机器人 第二节数控机床(2学时) 1.数控机床的低压电气图 2。数控机床的弱电控制图 本章习题要点：绘制数控机床的低压电气图和弱点控制图 四、考核方式及要求 课程采用平时考核和期末考试并重的考核思路进行，按照学校应用型人才培养目标要求，对于 专业方向课程，采用积极灵活的课程考核方式，侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问 题的能力。平时成绩包括考勤、作业，占总成绩的20%，实验成绩占总成绩的20%，期末采用开卷方 式考试，占总成绩的60%
3. 功率驱动器 本章习题要点：直、交流伺服系统的结构、控制方法；怎样由步进电机、环形分配器 、功率 驱动器构成机械进给系统。 第五章 机电一体化中的计算机技术（8 学时） 教学重点：工控机、单片机、PLC 在机电一体化中的应用 教学难点：单片机控制电路设计，程序设计，怎样控制机电一体化系统。 教学要求：过本章的学习，学生应全面了解机电一体化系统中常用的控制方法，即工控机、单 片机、PLC 在机电一体化系统中的控制；掌握计算机控制机械机构的方法。 第一节 概述 （2 学时） 1. 计算机控制系统的组成及特点 2. 计算机控制系统的类型 3. 计算机控制技术的发展方向 第二节 计算机控制系统的接口技术 （3 学时） 1．并行输入/输出接口 2．数/模转换接口 3. 模/数转换接口 第三节 工业控制计算机简介（3 学时） 1．工业控制计算机系统硬件组成的一般形式 2．工业控制机德分类 3. STD 总线工业控制计算机 本章习题要点：工业控制计算机开发机电一体化产品的方法。 第六章 简单机电一体化系统（4 学时） 教学重点：数控机床控制、工业机器人 教学难点：数控机床控制 教学要求：了解常用的一些机电一体化产品，理解其工作原理，掌握开发机电一体化产品的方 法，并能够进行简单产品的设计开发。 第一节 工业机器人 （2 学时） 1. 工业机器人的定义及发展； 2. 工业机器人的构成，典型的工业机器人 第二节 数控机床（2 学时） 1. 数控机床的低压电气图 2. 数控机床的弱电控制图 本章习题要点：绘制数控机床的低压电气图和弱点控制图。 四、考核方式及要求 课程采用平时考核和期末考试并重的考核思路进行，按照学校应用型人才培养目标要求，对于 专业方向课程，采用积极灵活的课程考核方式，侧重考核学生利用所学知识综合分析和解决实际问 题的能力。平时成绩包括考勤、作业，占总成绩的 20%，实验成绩占总成绩的 20%，期末采用开卷方 式考试，占总成绩的 60%
五、教材及教学主要参考书 选用教材：梁景凯盖玉先，机电一体化技术与系统，机械工业出版社，2007年 主要参考书： 1.王茁、李颖卓、张波主编：《机电一体化系统设计》，化学工业出版社，2005年 2.郑堤、唐可洪主编：《机电一体化设计基础》，机械工业出版社，1997年 3.赵先仲：《机电一体化系统》，高等教育出版社，2004年 4.张建民.机电一体化系统设计.北京：北京理工大学出版社，2001 5.朱喜林，张代治.机电一体化设计基础.北京：科学出版社，2004 6.徐元昌.机械电子技术.上海：同济大学出版社，1999 7.周祖德.机电一体化控制技术与系统.武汉：华中理工大学出版社，1997 六、说明 此部分可做一些补充说明，若无需说明则可省略该项。 大纲制定人：乔印虎 大纲审定人： 制定时间：2011年7月7 日
五、教材及教学主要参考书 选用教材： 梁景凯 盖玉先, 机电一体化技术与系统, 机械工业出版社, 2007 年 主要参考书： 1.王茁、李颖卓、张波主编：《机电一体化系统设计》，化学工业出版社，2005 年 2.郑堤、唐可洪主编：《机电一体化设计基础》，机械工业出版社，1997 年 3.赵先仲： 《机电一体化系统》，高等教育出版社，2004 年 4. 张建民. 机电一体化系统设计. 北京：北京理工大学出版社，2001 5. 朱喜林，张代治. 机电一体化设计基础. 北京：科学出版社，2004 6. 徐元昌. 机械电子技术. 上海：同济大学出版社，1999 7. 周祖德. 机电一体化控制技术与系统. 武汉：华中理工大学出版社，1997 六、说明 此部分可做一些补充说明，若无需说明则可省略该项。 大纲制定人： 乔印虎 大纲审定人： 制 定 时 间 ： 2011 年 7 月 7 日