新《机电一体化技术与系统》教学大纲

机电一体化教学大纲引言：机电一体化是一门综合性学科，是机械工程与电气工程的交叉学科。

它涵盖了机械、电气、电子、计算机控制等多个领域，将传统机械与电气相结合，为现代工业与制造业的发展提供了重要的支撑。

为了有序进行机电一体化的教学，制定一份全面且有效的教学大纲是至关重要的。

本文将按照合同的格式，详细介绍机电一体化教学大纲。

第一章课程概述1.1 课程名称：机电一体化1.2 课程代码：MEEMG1011.3 课程学时：72学时1.4 先修课程：机械基础、电工基础、电子技术基础等1.5 课程目标：通过本课程的学习，学生应能够理解机电一体化的基本概念，熟悉相关技术原理，并能够进行机电一体化系统的设计与应用。

第二章教学内容和教学要求2.1 教学内容2.1.1 机电一体化的基本概念和发展历程2.1.1.1 机械、电气、电子三个领域的关系与交叉2.1.1.2 机电一体化的应用领域和发展前景2.1.2 机电一体化系统的组成和结构2.1.2.1 传感器与执行器的选择与应用2.1.2.2 信号采集与处理技术2.1.2.3 控制算法与控制策略2.1.3 机电一体化系统的设计方法2.1.3.1 系统建模与仿真技术2.1.3.2 优化设计与性能评估2.1.3.3 可靠性分析与故障诊断2.1.4 机电一体化系统的应用实例2.1.4.1 工业自动化与智能制造2.1.4.2 机器人技术与自动控制应用2.1.4.3 智能交通与汽车电子2.2 教学要求2.2.1 理论知识要求学生应理解并掌握机电一体化的基本概念及相关原理，了解机电一体化系统的组成和结构，并具备基本的设计方法和技能。

2.2.2 实践能力要求学生应具备一定的实验技能，能够运用相关工具软件进行机电一体化的系统建模、仿真与设计，并具备简单的实验操作能力。

第三章教学方法和评价方式3.1 教学方法3.1.1 理论教学采用大课堂讲授、互动讨论等方式，注重理论知识的讲解，引导学生进行思考和探索。

第二部分各章作业答案第一章绪论★1、机电一体化的基本概念和涵义是什么？★机电一体化的英文名词如何拼合？(P1) 【参考答案】机电一体化是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。

机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。

★2、机电一体化的发展趋势包括哪几个方面？(P2)【参考答案】机电一体化的发展趋势可概况为以下三个方面：(4-3-2)（1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；（2）功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展；（3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。

★3、一个较完善的机电一体化系统包括哪几个基本要素？★其核心部分是什么？（P4-P5) 【参考答案】一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、检测部分、执行机构、控制器和接口。

其核心部分是控制器。

★4、什么是接口？接口的功能有哪些？(P5)【参考答案】为实现各子系统或要素之间物质、能量或信息交换而进行的连接就是接口。

接口的基本功能有交换、放大、传递。

5、机电一体化的相关技术有哪些？(P2-P4)【参考答案】机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统总体技术。

第二章机械传动与支承技术1、熟练掌握以数控机床进给传动为例说明机械传动系统建模的步骤、方法。

重点在传动惯量折算的推导过程。

(P13-P15)★【举例说明】在图1所示的数控机床进给传动系统中，电动机通过两级减速齿轮Z1、Z2、Z3、Z4及丝杠螺母副驱动工作台作直线运动。

设J l为轴I部件和电动机转子构成的转动惯量；J 2、J 3为轴Ⅱ、Ⅲ部件构成的转动惯量；K1、K2、K3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的扭转刚度系数；K为丝杠螺母副及螺母底座部分的轴向刚度系数；m为工作台质量；C为工作台导轨粘性阻尼系数：T1、T2、T3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的输入转矩。

《机电一体化》教学大纲课程编号：学时：50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科知识的能力。

二、理论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。

《机电液一体化基础》课程教学大纲课程代码：ABJD0311课程中文名称:机电液一体化基础课程英文名称：Fundamenta1sofE1ectromechanica1-hydrau1icIntegrationTechno1ogy课程性质：选修课程学分数：2课程学时数：32授课对象：机械设计及其自动化专业本课程的前导课程：机械类基础课程、控制工程，电工电子。

一、课程简介本课程是机械类本科生，尤其是机电一体化方向学生的主要专业可之一。

其目的是培养学生综合运用所学的机械和电子技术的能力，使学生对前3年的知识能够记忆不得理解，并学会灵活应用。

培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

本课程的教学目的就是使学习者了解机电一体化的基本知识和共性关键技术，通过专业课教学及相应实践教学环节，使学生真正了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化设计的理论和方法,从而能够灵活地综合运用这些技术进行机电一-体化产品的分析、设计与开发，达到知识能力结构的机电一体化。

二、教学基本内容和要求第一章机械系统课程教学内容：1.1.机械系统建模中基本物理量的描述：1.2s机械系统中的制动与加速控制：课程的重点、难点：质量和惯量的转化、弹性系数的转化、减速齿轮传动链中基本物理量的计算。

转动惯量、力矩及其动力学关系机械系统的制动控制、机械传动中的计算。

课程教学要求：了解：建模技术的一般理论和方法，机械传动系统模型的建立。

理解：建模技术的一般理论和方法，电器控制系统模型的建立，液压、气压装置及系统模型结合先修课程进行简单的介绍。

掌握：传动系统设计中的齿轮和滚动丝杠间隙消除的基本理论和常用方法；滚动及塑料导轨的基本结构和使用方法；执行机构中的微动机构和特种执行机构。

第二章机电一体化中集成电路的作用课程教学内容：2.1、集成电路的应用基础课程的重点、难点：触发器、计数器、编码器与译码器的工作原理与应用，常用的模数转换芯片的原理与应用、多路模拟开关的原理。

第一章概述1、机电一体化术语的来源：最早（1971年）起源于日本2、机电一体化乃是在机械的主功能、动机功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成的系统的总称。

3、机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：控制器、检测传感器、执行元件、动力源、机构。

P64、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合（结合）法和组合法。

例：机电一体化系统设计考虑方法及设计类型考虑方法——（1）机电互补法（2）结合（融合）法设计类型——（1）开发性设计（2）适应性设计（3）变异性设计第二章机械系统部件的选择与设计1、为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

2、差动传动方式工作原理图：由图可知螺杆2左、右两段螺纹螺距不同、旋向相同的螺纹Ph1和Ph2，若螺母旋合圈数为5，当丝杠2转动时，Ph1=15，Ph2=8，则螺母1的移动距离为多少？解：Δλ=n(Pn1-Pn2)=352．如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机，转子齿数z 为100。

滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm 。

已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。

试求：（1）步进电机的步距角α；（2）减速齿轮的传动比i 。

解：（1）K=3相，N=3拍，z=100步进电机的步距角α=360º/(z*m)= 360º/(z*K*N)= 360º/(100*3*3)=0.4 º（2）由于一个脉冲，步进电机旋转0.4 º，工作台横向(x 向)脉冲当量0.005mm ，由于滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm ，对应于丝杠转动一周360 º ，设一个脉冲丝杠转动的角度为x ，则 6mm/360º=0.005/x º，得x=0.3º故减速齿轮的传动比i=0.3/0.4=3/46、滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 内循环 和 外循环 两种。

机电一体化教学大纲一、教学目标机电一体化课程的教学目标是培养学生的综合技能，包括机械设计、电气控制和自动化技术等方面的知识和实践能力。

具体目标如下：1. 理解机电一体化的基本理论和原理，掌握相关技术术语和概念。

2. 掌握机电一体化系统的设计与调试方法，能够进行基本的机械设计和电气控制。

3. 熟悉机电一体化系统的工作原理和运行方式，能够分析和解决常见问题。

4. 了解机电一体化技术在工业自动化中的应用，能够应用相关知识解决实际问题。

二、教学内容机电一体化课程的教学内容根据学生的学习程度和课程设置有所调整，主要包括以下几个方面：1. 相关理论知识：机电一体化的概念和发展历程，机电元件的结构和特性，传感器和执行器的原理与应用。

2. 机械设计基础：机械零件的设计和选择，设计软件的应用，机械系统的动力学分析。

3. 电气控制基础：电路原理与分析，电气元件的选择与连接，控制系统的组成和调试。

4. 自动化技术应用：PLC编程与应用，人机界面设计与实现，现场总线技术的应用。

5. 实践操作与实验：机械装配和调试，电气控制系统的搭建与调试，自动化系统的设计与实现。

三、教学方法与手段为了达到上述教学目标，教学中将采用多种适合机电一体化课程的教学方法与手段，包括：1. 讲授与演示：通过教师的讲授和实际演示，向学生介绍机电一体化的理论与应用。

2. 实践操作：安排学生进行机械装配、电气控制系统调试等实践操作，提高实际操作能力。

3. 项目实践：引导学生参与机电一体化相关项目的设计与实现，通过实际项目锻炼学生的综合素质。

4. 群体讨论与合作学习：鼓励学生在小组内进行问题讨论与合作学习，提高学生的分析和解决问题能力。

5. 实验教学：通过设计相关实验，帮助学生巩固和应用所学知识，加深对机电一体化的理解。

四、教学评价与考核为了评价学生的学习效果和掌握程度，根据机电一体化课程的特点，采用以下几种评价与考核方式：1. 课堂表现评价：评价学生在课堂上的主动性、积极性和合作精神，包括出勤情况、提问和回答问题等方面。

辽宁机电职业技术学院《机电一体化技术》课程教学大纲教育层次：专科层次、学制三年课程代码：课程教学时数：72学分数：5制订或修订执笔人：完成日期：2006年7月1日审核日期：2006年9月1日一、课程性质和任务1、课程性质本课程是机电一体化技术专业的一门重要的专业课程。

2．课程任务本课程主要讲授机电一体化系统的相关技术，包括传感器技术、驱动执行机构、精密机械技术、计算机接口技术、和常见的控制技术。

二、课程基本要求通过本课程的教学，使学生掌握机电一体化系统的基本知识和相关技术，初步具备分析机电一体化系统的能力，为从事机电一体化技术的相关工作奠定一定的知识和技能基础。

三、教学目标1．知识目标(1)了解机电一体化系统的相关概念，掌握机电一体化系统的基本知识。

(2)熟悉机电一体化系统组成部分。

(3)掌握机电一体化相关技术的基本原理和应用方法。

2、能力目标(1)具备的基本能力：熟悉机电一体化系统组成部分，能够分析机电一体化相关技术的基本原理。

(2)具备的初步能力：对机电一体化系统综合分析能力，对机电一体化相关技术的运用能力。

创新意识和灵活解决实际问题的能力。

四、教学内容单元一自动控制系统的基本概念重点：系统方框图的绘制方法。

难点：自动控制系统的工作原理。

教学建议：列举一个具体的自动控制系统讲解；采用MATLAB软件在课堂上展示一套小型的自动控制系统。

单元二自动控制系统的数学模型重点：传递函数。

难点：自动控制系统的数学模型。

教学建议：采用MATLAB软件在课堂上展示。

单元三自动控制系统的时域分析法重点：动态性能指标，稳定性分析。

难点：动态性能指标的计算方法及分析。

教学建议：采用MATLAB软件在课堂上展示。

单元四自动控制系统的频率分析法重点：动态性能频率指标，稳定性频率分析。

难点：系统开环频率特性图的绘制。

教学建议：采用MATLAB软件在课堂上展示。

单元五自动控制系统的校正重点：PID校正。

难点：频域校正。

教学建议：采用MATLAB软件在课堂上展示。