机电一体化系统设计课程教学大纲

（7）目标能力 16、17 的达成度通过实验成绩进行考评；
（8）目标能力 19 的达成度通过三级项目成绩进行考评。
1.4 教学安排
本课程由课堂教学、讨论课、三级项目及实验四部分组成。
课堂教学围绕本门课程的基本概念、公式及相关设计计算方法，以讨论课和三级项目为牵引，
采用综合运用探究式、启发式和互动式的教学方法，并辅助大量的实物及现场图片、影像资料等进
一、课程综述
1.1 教学目标（参照课程能力要求制定）
（1）通过学习机电一体化基本概念，使学生理解机电一体化系统中各机构要素在系统中的作用 和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。
（2）熟悉机电一体化系统中常用机械系统、传感检测、信号处理、动力驱动装置、控制等单元 的种类和特点。
（3）掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本要素的关键技术，掌握典型机 电装置的技术原理和设计方法。
综合运用
使学生具备分析和解释实验数据的能力
17
（对应专业能力要求 4（2））
了解认知 初步掌握 综合运用
了解认知 使学生具有进行系统表达、建立模型、分析求
18 解和论证的能力；具有初步的工程实践能力。 初步掌握
（对应专业能力要求 6（1）（2）（3））
综合运用
使学生具有一定的创新能力与全局观，进行一 了解认知
（对应专业能力要求 3（3）（5））
综合运用
+
+
了解认知 +
培养学生的行业法规的认知能力（对应专业
13
能力要求 8（1）（2）（3））
初步掌握
综合运用
+
+
了解认知 学生具备一定的组织管理能力、较强的表达 14 能力、人际交往能力及在团队中发挥作用的 初步掌握 能力（对应专业能力要求 9（1）（2）（3）（4）） 综合运用
（4）熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定产品开 发技术路线。
（5）掌握机电一体化系统建模的一般理论和方法，能够对简单机电系统进行数学建模，并根据 模型进行分析和综合。
（6）使学生初步掌握文献检索、资料查询、调研及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。 （7）使学生了解机电一体化系统的组成、功能、原理和设计方法，培养学生解决实际问题的能 力。 （8）使学生具有应用数学与自然科学的综合能力，在学习中逐步提高学生的专业英语水平。 （9）通过利用所学的机械技术、传感器技术、电子技术、计算机技术和控制技术等，使学生够 灵活地综合运用这些技术进行机电一体化设计。 （10）培养学生的责任感和职业道德；并使学生具备一定的组织管理能力、较强的表达能力和 人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力，初步具备交流、竞争与合作能力。
1.2 课程能力矩阵
1
序 能力
号
机电一体化系统设计课程教学大纲
程度
绪 第第第第第第 2 345 6 7
论 章章章章章章
了解认知
+
使学生掌握机电一体化的涵义，了解机电一体化
1 技术的现状、前沿及发展趋势。（对应专业能力 初步掌握
要求 3（4））
综合运用
了解认知
使学生掌握传感检测系统的典型组成、模拟量的 2 转换输入和数字信号预处理等基本原理，并了解 初步掌握
第二章 机电一体化系统总体设计 [教学目的与要求]：
1．了解机电一体化系统的总体设计方法 2．掌握机电一体化产品的工程路线 3．掌握几种典型机电一体化装置的基本组成
7
机电一体化系统设计课程教学大纲
[本章主要内容]： 2.1 机电一体化产品设计过程 2.2 机电一体化系统设计方法 2.3 机电一体化产品设计实例
（1）出勤 平时出勤成绩为总成绩的 5%（缺勤 5 次以上，该课成绩为零分）。课程的所有环节
6
机械工程学院本科课程教学大纲
均要求学生参与并签到，不得缺勤，每缺勤一次扣 1 分，无故缺勤 5 次者，取消本门课程的考试资 格。
（2）作业 本门课程有 3-5 次作业，要求学生必须独立完成并在规定课程上课前提交，上课后 不再接收作业。上课前不能提交作业者，按未按时提交作业处理。作业成绩占总成绩的 5%。未按 时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象的，该次作业成绩按零分计。教师会将批改后的作业下发， 要求学生认真学习，并妥善保管，结课时统一上交。作业遗失者作业成绩为零分。
本课程的学时安排如下表：
讲
课
内
容
学时 讲课 实验 上机
1
绪论
2
2
系统总体设计
2
3
传感检测系统
4
4
机械系统设计
6
5
伺服驱动系统
3
6
控制系统模型
4
7
工业控制计算机及其接口
3
8
讨论课
4
9
课程研究项目（三级项目）
16
10
应用型实验
4
合计
48
1.5 课程要求及成绩评定
本门课程依据全程监控的理念进行考核。课程考核包括 6 个部分，分别为出勤成绩、作业成绩、 讨论课、项目及综合实验、原理性实验和结课考试。具体要求及评分方法如下：
[本章重点]： 1．机电一体化总体设计的内容及方法 2．典型机电装置的系统组成以及软、硬件结构
[本章难点]： 1．机电一体化系统设计的方法 2．典型机电一体化装置数控机床或工业机器人的基本组成及设计方法 第三章 传感检测系统
[教学目的与要求]： 1．了解传感检测系统的基本组成和传感器的基本评价指标。 2．掌握机电一体化系统中常用传感器的基本原理与适用场合。 3．了解传感检测系统中常用信号预处理技术的基本原理。
+
+
了解认知 +
培养学生的责任感和职业道德（对应专业
9
能力要求 1（2））
初步掌握
综合运用
+
+
+
了解认知 +
掌握运用现代信息技术获取相关信息的
10
初步掌握 基本方法。（对应专业能力要求 5（1）（2））
综合运用
+
++
+
3
机电一体化系统设计课程教学大纲
序 能力
号
程度
绪第第第第第
讨论课 课程研究项目验
[本章主要内容]： 3.1 检测的基本概念 3.2 传感器概述 3.3 常见传感器原理及应用 3.4 信号处理
[本章重点]： 1．各类传感器的工作原理 2．传感器的功用和特性 3．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）
[本章难点]： 1．各类传感器的工作原理 2．传感器的功用和特性 3．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调） 第四章 机械系统设计
（3）讨论课 本门课程要求学生按照讨论题目分组查阅资料，归纳总结，撰写报告，制作汇报 用 PPT。讨论成绩占总成绩的 10%。资料的查阅、知识熟练运用及体会，占 6 分；PPT 讲解及回答 问题情况，占 4 分。
（4）课程研究项目（三级项目）成绩由两部分组成：第一部分：智能车设计及实验占 80%， 共占 24 分；第二部分：研究报告撰写共占 20%，共占 6 分。具体情况如下：研究项目共包含 10 项 任务，每项任务占总分的 10%；此外，项目最终提交的研究报告共占 6 分。
定的创新行制作，能够综合考虑经济、环境、
19
初步掌握 法律、安全、健康、伦理等制约因素。（对应
专业能力要求 7(1)（3））
综合运用
Hale Waihona Puke Baidu
了解认知 培养学生适应发展的能力和终生学习能力，具
20 有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能 初步掌握
力。（对应专业能力要求 10（1）（2）
综合运用
绪 第 第 第 第 第 第 讨论课
（2）目标能力 8 的达成度通过结课考试和讨论课成绩综合考评；
（3）目标能力 10、11 的达成度通过讨论课和三级项目成绩综合考评；
（4）目标能力 12、20 的达成度通过平时作业、结课考试、讨论课和三级项目成绩综合考评；
（5）目标能力 13、14、15 的达成度通过讨论课和三级项目成绩综合考评；
（6）目标能力 9、18 的达成度通过平时作业、讨论课、三级项目和实验成绩综合考评；
+++
+ ++ +
培养学生适应发展的能力以及对终身学习的 15 正确认识和学习能力（对应专业能力要求 5
（1）（2），10（1））
了解认知 初步掌握 综合运用
++++
++
4
机械工程学院本科课程教学大纲
序 能力
号
程度
了解认知
使学生具备在机械工程实践中制定实验方案、
16
初步掌握 并进行实验的能力（对应专业能力要求 4（1））
数字显示系统的应用。（对应专业能力要求 3（1））
综合运用
了解认知
使学生能够掌握传动机构的种类、特点、基本要
3 求。了解常用执行机构的设计方法。（对应专业 初步掌握
能力要求 3（2））
综合运用
使学生了解驱动方式的种类，并具备一定的选择 了解认知
应用能力；掌握常见电机种类、结构和工作原理；
4
初步掌握
对步进、伺服电机进行深入分析，初步掌握伺服
4.5 滚珠丝杠传动 4.6 导轨设计 4.7 机械系统设计综合应用实例 [本章重点]： 1．滚珠丝杠副传动机构 [本章难点]： 1．传动机构的设计方法 2．滚珠丝杠副传动机构 3．谐波齿轮传动
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
2
机械工程学院本科课程教学大纲
序 能力
号
程度
了解认知 使学生了解机电系统中的控制方式，掌握
6 PID 控制的方法；（对应专业能力要求 2 初步掌握
（2））
综合运用
绪 第 第 第 第 第 第 讨论课 2 3 4 5 6 7 准 汇报
论 章 章 章 章 章 章 备 讨论
+
课程研究项目 实报答 施 告辩
（5）应用型实验 本门课程设有二次实验课，要求学生认真准备，全程参与，并独立完成并按 时提交实验报告。未按时提交实验报告或实验报告有抄袭现象的，该次实验成绩按零分计。实验成 绩占总成绩的 10%；
（6）结课考试 结课考试占总成绩的 40%。
二、课程的基本内容
第一章 绪论 [教学目的与要求]：
1．掌握机电一体化的基本涵义。 2．掌握机电一体化系统及其组成。。 3．了解机电一体化控制系统。 [本章主要内容]： 1.1 什么是机电一体化? 1.2 机电一体化实例—机器人介绍 1.3 机电一体化系统基本组成 1.4 机电一体化设计方法 [本章重点]： 1．机电一体化系统基本概念 2．机电一体化系统基本组成 [本章难点]： 1．机电一体化系统基本组成
课程研究项目
2 3 4 5 6 7 准 汇报 实施 报告 答辩 论 章 章 章 章 章 章 备 讨论
+ +
+++
+++
+
++
+
+
应用型实验 作 业 实施 报
告
+
+
+
+
+ +
5
机电一体化系统设计课程教学大纲
1.3 目标能力达成度的评价
（1）目标能力 1、2、3、4、5、6、7 的达成度通过结课考试进行考评；
机械工程学院本科课程教学大纲
机电一体化系统设计课程教学大纲
英文名称：Mechatronics
课程编码：01111050
学 时：48
学 分： 3
课程性质：专业限选课
课程类别：理论课
先修课程：机械原理，机械设计，电工学，电子技术，控制工程基础，微机原理，电气控制技术
开课学期：第七学期
适用专业：机械电子工程专业
应用型实验 作 业 实 报告
施
+
了解认知 使学生了解机电一体化系统的总体设计
7 方法，掌握典型机电一体化装置的设计步 初步掌握
+
骤。（对应专业能力要求 6（1））
综合运用
+
了解认知 使学生掌握基本的创新方法，具有创新意
+
8 识和对机电产品进行研究、开发和设计的 初步掌握
+
初步能力；（对应专业能力要求 7（1）(2)） 综合运用
[教学目的与要求]： 1．掌握机电一体化系统中传动机构的种类、特点、基本要求。 2．了解常用工业机器人的基本构型。 3．掌握机电一体化系统常用精密传动机构的基本原理与设计方法。
[本章主要内容]： 4.1 机电一体化系统典型机构 4.2 机器人机构 4.3 精密齿轮传动 4.4 同步带传动
8
机械工程学院本科课程教学大纲
系统的组成及应用。（对应专业能力要求 3（2）） 综合运用
了解认知 使学生了解机电系统的数学模型分析方法，分析
5 简单的控制模型，掌握机电系统数学模型的建立 初步掌握
方法。（对应专业能力要求 2（1））
综合运用
+ +
+ +
讨论课
准备
汇报 讨论
+
应用型 课程研究项目
作 实验
实 报 答业实报
施 告辩
施告
行授课。
讨论课共分两种形式分别是学生上台讲演、报告和课堂互动。所有同学必须参加，否则讨论成
绩为零。
课程研究项目是《智能车设计与制作》。内容主要包括智能车本体各模块的设计，电路板焊接、
测试；控制程序编写，位移、速度和轨迹规划软件的编写，以及多功能综合练习和扩展练习等。
本课程包含二次实验，分别针对本课程的基本概念和理论进行实验验证。
应用型实验
第7
作
23456 论章章章章章
章
准 汇报 实 报告 答辩
业
实
报告
备 讨论 施
施
了解认知 使学生深入掌握机电一体化产品的设计方
11 法，具有综合运用理论和技术手段设计系统 初步掌握
+
+
和过程的能力。（对应专业能力要求 7（2）） 综合运用
了解认知 使学生能够灵活运用所学知识进行机电一体
12 化产品设计，初步具备系统的工程实践经历。 初步掌握 + +