机电一体化技术课程教学大纲(B) 英文名称：Mechatronics Technology 课程编号：E115413 课程类型：必修 总学时：48 学分：3 适用对象：机电工程专业、机械工程及自动化专业（汉族班） 先修课程：机械设计、电子技术、测试技术、传感器原理及应用、微机原理 使用教材及参考书：郑堤、唐可洪编，《机电一体化设计基础》，机械工业出版社 高建民《机电一体化系统设计》，北京理工大学出版社 陈瑜《机电一体化产品设计指南》，机械工业出版社 王信义《机电一体化枝术手册》，机械工业出版社 Robert H.《Mechatronic Handbook.》,CRC Press 一、课程性质、目的和任务 本课程为机电工程专业、机械工程及自动化专业学生必修的一门实践性非常强的综合 性工程技术科学课程，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化 的技术基础。学习本课程的目的是掌握机电一体化的重要实质及机电一体化的理论和方 法，综合应用各种技术进行机电一体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力综合水平 一体化，培养设计、制造、调试、使用、维修机电一体化产品的技能。 本课程的主要任务： 1.学习机电一体化基本知识，机电一体化产品基本构成、设计思想及工程技术路线。 2. 掌握机械系统、接口、检测系统、伺服系统及控制系统的基本原理和设计方法。 3.培养对典型机电一体化产品（或系统）的分析和设计能力 二、教学基本要求 了解机电一体化基本概念与发展，机电一体化产品的基本构成及总体设计，重点掌握机 电一体化产品中机械系统、接口、检测系统、伺服系统及控制系统的基本构成、基本原理 和设计方法等。 三、教学内容及要求 第1章概论 1.了解机电一体化产生与发展背景及我国机电一体化发展状况与重要意义。 2.理解机电一体化涵义、机电一体化结果的表现形式及机电一体化产品的评价内容。 3.掌握机电一体化系统的构成要素、共性关健技术及设计方法。 第2章机械系统设计
机电一体化技术课程教学大纲(HB) 英文名称：Mechatronics Technology 课程编号：E115413 课程类型：必修 总 学 时：48 学 分：3 适用对象：机电工程专业、机械工程及自动化专业（汉族班） 先修课程：机械设计、电子技术、测试技术、传感器原理及应用、微机原理 使用教材及参考书：郑堤、唐可洪编，《机电一体化设计基础》，机械工业出版社 高建民《机电一体化系统设计》，北京理工大学出版社 陈瑜《机电一体化产品设计指南》，机械工业出版社 王信义《机电一体化技术手册》，机械工业出版社 Robert H. 《Mechatronic Handbook》, CRC Press 一、 课程性质、目的和任务 本课程为机电工程专业、机械工程及自动化专业学生必修的一门实践性非常强的综合 性工程技术科学课程，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化 的技术基础。学习本课程的目的是掌握机电一体化的重要实质及机电一体化的理论和方 法，综合应用各种技术进行机电一体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力综合水平 一体化，培养设计、制造、调试、使用、维修机电一体化产品的技能。 本课程的主要任务： 1. 学习机电一体化基本知识，机电一体化产品基本构成、设计思想及工程技术路线。 2. 掌握机械系统、接口、检测系统、伺服系统及控制系统的基本原理和设计方法。 3. 培养对典型机电一体化产品（或系统）的分析和设计能力 二、教学基本要求 了解机电一体化基本概念与发展，机电一体化产品的基本构成及总体设计，重点掌握机 电一体化产品中机械系统、接口、检测系统、伺服系统及控制系统的基本构成、基本原理 和设计方法等。 三、教学内容及要求 第1章 概论 1. 了解机电一体化产生与发展背景及我国机电一体化发展状况与重要意义。 2. 理解机电一体化涵义、机电一体化结果的表现形式.及机电一体化产品的评价内容。 3. 掌握机电一体化系统的构成要素、共性关键技术及设计方法。 第2章 机械系统设计
1理解机电一体化对机械系统及其各组成部分的基本要求。 2掌握机电一体化机械系统三大组成部分的作用、分类、工作原理及其设计计算方法， 重点掌握滚珠丝杠副、滚动导轨的设计计算。 3.掌握齿轮传动、滚珠丝杠副传动机构的消隙方法。 4.了解塑料导轨的分类、特点及使用。 第3章 接口设计 1.理解接口设计的重要性，了解接口的分类及特点。 2.掌握输入输出接口的硬件设计与软件编程。 3.掌握机电接口的选型与设计。 第4章检测系统设计 1.了解检测系统的功用及组成、机电一体化对检测系统的要求、检测系统设计的任务 和方法步骤。 2.掌握模拟信号检测系统的组成及其各电路的作用、分类及工作原理或计算方法。 3.理解数字信号检测系统的组成及工作原理。 4.掌握检测信号的采集和预处理工作原理。 第5章 同服系统设计 1了解伺服系统设计方法及步骤，理解伺服系统概念、基本结构形式、基本类型及基 本要求。 2.理解伺服系统对执行元件的要求，掌握步进电机、直流伺服电机的基本结构及工作 原理。 3掌握步进电机、直流伺服电机的控制与驱动。 4.掌握开环控制伺服系统设计计算，理解闭环控制同服系统设计原理 第6章控制系统设计 1.掌握控制系统基本构成与分类，了解控制系统的设计方法与步骤。 2.掌握建立数学模型的方法和步骤，了解各种求解方法。 3掌握微机控制装置设计 第7章机电一体化总体设计 1,了解总体设计的主要内容，掌握产品的使用要求与性能指标 2.掌握性能指标分析方法，掌握功能指标与性能指标的分配方法。 3.根据实例进一步理解机电一体化产品总体设计。 四、教学重点与难点 第二章机械系统设计、第三章接口设计及第五章伺服系统设计中的开环伺服系统设计 是本课程的重点。难点是滚珠丝杠副设计计算、人机接口设计、机电接口设计及步进电机 选型与驱动电路设计。 五、实践环节 实验一数控车床自动▣转刀架机电系统结构分析设计 2学射
1.理解机电一体化对机械系统及其各组成部分的基本要求。 2.掌握机电一体化机械系统三大组成部分的作用、分类、工作原理及其设计计算方法， 重点掌握滚珠丝杠副、滚动导轨的设计计算。 3.掌握齿轮传动、滚珠丝杠副传动机构的消隙方法。 4.了解塑料导轨的分类、特点及使用。 第3章 接口设计 1.理解接口设计的重要性，了解接口的分类及特点。 2.掌握输入输出接口的硬件设计与软件编程。 3.掌握机电接口的选型与设计。 第4章 检测系统设计 1.了解检测系统的功用及组成、机电一体化对检测系统的要求、检测系统设计的任务 和方法步骤。 2.掌握模拟信号检测系统的组成及其各电路的作用、分类及工作原理或计算方法。 3.理解数字信号检测系统的组成及工作原理。 4.掌握检测信号的采集和预处理工作原理。 第5章 伺服系统设计 1.了解伺服系统设计方法及步骤，理解伺服系统概念、基本结构形式、基本类型及基 本要求。 2.理解伺服系统对执行元件的要求，掌握步进电机、直流伺服电机的基本结构及工作 原理。 3.掌握步进电机、直流伺服电机的控制与驱动。 4.掌握开环控制伺服系统设计计算，理解闭环控制伺服系统设计原理。 第6章 控制系统设计 1.掌握控制系统基本构成与分类，了解控制系统的设计方法与步骤。 2.掌握建立数学模型的方法和步骤，了解各种求解方法。 3.掌握微机控制装置设计。 第7章 机电一体化总体设计 1.了解总体设计的主要内容，掌握产品的使用要求与性能指标。 2.掌握性能指标分析方法，掌握功能指标与性能指标的分配方法。 3.根据实例进一步理解机电一体化产品总体设计。 四、教学重点与难点 第二章机械系统设计、第三章接口设计及第五章伺服系统设计中的开环伺服系统设计 是本课程的重点。难点是滚珠丝杠副设计计算、人机接口设计、机电接口设计及步进电机 选型与驱动电路设计。 五、实践环节 实验一 数控车床自动回转刀架机电系统结构分析设计 2学时
实验二微机数控XY工作台机电系统综合实验 2学时 实验三微机数控车床机电系统综合实验 2学时 实验四步进电动机半环控制系统分析实验 2学时 六、学时分配 章节 内容 参考学时 1 概论 4 2 机械系统设计 12 3 接口设计 12 4 检测系统设计 8 伺服系统设计 12 6 控制系统设计 0 7 机电一体化总体设计 0 七、考核方式 (考试或考查，闭卷或开卷) 考试（闭卷或开卷） 大纲制定者：祁文军，周建平执笔 大纲审定者：张亚新 大纲批准者：张亚新 大纲校对者：周建平
实验二 微机数控 X-Y 工作台机电系统综合实验 2学时 实验三 微机数控车床机电系统综合实验 2学时 实验四 步进电动机半闭环控制系统分析实验 2学时 六、学时分配 章节 内容 参考学时 1 概论 4 2 机械系统设计 12 3 接口设计 12 4 检测系统设计 8 5 伺服系统设计 12 6 控制系统设计 0 7 机电一体化总体设计 0 七、考核方式 （考试或考查，闭卷或开卷） 考试（闭卷或开卷） 大纲制定者：祁文军，周建平执笔 大纲审定者：张亚新 大纲批准者：张亚新 大纲校对者：周建平