數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)大綱

1、川理工學(xué)院機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)規(guī)范四川理工學(xué)院機電工程系制造技術(shù)及自動化教研室二 00 六年十一月機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)規(guī)范機電工程系機械設(shè)計制造及其自動化教研室課程編號：401011教學(xué)課時：4856學(xué)時；學(xué) 分： 33.5學(xué)分。適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化本科專業(yè) （機械制造、機電一體化方向）； 測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)等。執(zhí) 筆 人：何慶中；修訂日期：2006-11-17第一部分教學(xué)基本要求1、 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的性質(zhì)1.1 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的重要性機電一體化是機械工業(yè)的重點發(fā)展方向之一。是機械技術(shù)與微電子技術(shù)等相融合的新興交叉學(xué)科。所謂“一體化”，并不是

2、機械技術(shù)與微電子技術(shù)的簡單組合，而是相互取長補短、有機結(jié)合（融合）以實現(xiàn)系統(tǒng)（產(chǎn)品）構(gòu)成的最佳化。隨著機械技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，機械技術(shù)與微電子技術(shù)的相互滲透越來越快。 “機電有機結(jié)合”是實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的短、小、輕、薄和智能化，從而達(dá)到節(jié)省能源、節(jié)省材料、實現(xiàn)多功能、高性能和高可靠性目的的根本手段。因而在機械產(chǎn)品、機電產(chǎn)品、測試儀器、家電產(chǎn)品、工業(yè)自動化和過程裝備自動化系統(tǒng)設(shè)計中，機電一體化技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用，并取得了很大的成功。由此可知，機電一體化技術(shù)已得到廣大科技工作者的廣泛重視，并逐步成為科學(xué)研究和新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。主要表現(xiàn)如下：1.1.1 機電一體化技術(shù)

3、的引用使傳統(tǒng)機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值得到了很大的提高在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理和方法中能充分體現(xiàn)“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合”的設(shè)計原則，在傳統(tǒng)機械技術(shù)基礎(chǔ)上，有效的引入微電子技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)，從而使傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值得到了很大的提高。1.1.2 使小型化、高精度、多功能智能化產(chǎn)品得以實現(xiàn)縱觀機械產(chǎn)品、機電產(chǎn)品、自動化控制過程的發(fā)展歷史，其發(fā)展模式沿著“單功能省能-單功能 自動化-多功能自動化-自動化高精度”的方向發(fā)展。當(dāng)今機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理和方法已為柔性 自動化、智能自動化、高精度自動化技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)和機電產(chǎn)品有機結(jié)合創(chuàng)造了條件。在結(jié)合自

4、動控制技術(shù)、測試技術(shù)、機電一體化技術(shù)、過程控制技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)，使小型化、高精度、多功能智能化的機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)。1.1.3 使省能源、省資源、智能化的機電一體化技術(shù)研究的目標(biāo)成為現(xiàn)實工業(yè)技術(shù)研究的三大基本要素是物質(zhì)、能源、信息；而在工業(yè)技術(shù)研究基礎(chǔ)上的機電一體化技術(shù)的追求目標(biāo)是使機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）能實現(xiàn)省能源、省資源、智能化，要達(dá)到這一目標(biāo)以滿足市場和用戶的系統(tǒng)或產(chǎn)品的小型化，高精度、智能化、低投入、高效益等的要求，唯有機電一體化技術(shù)在傳統(tǒng)機械技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效而合理的將機械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)、測試技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)有機的結(jié)合起來才能現(xiàn)實省能源、省

5、資源、智能化的機電一體化技術(shù)研究的目標(biāo)。由此可得出，在機械制造及其自動化（機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向）、 測試技術(shù)與控制本科專業(yè)人才的培養(yǎng)計劃課程設(shè)置，以及機械設(shè)計及理論、 機械電子工程、 機械設(shè)制造及自動化等專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)計劃課程設(shè)置中，將機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程作為專業(yè)必修課程或選修課程教學(xué)是非常必要的。1.2 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的性質(zhì)作為綜合性較強的主干專業(yè)課程教學(xué)，使學(xué)生通過該課程學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)學(xué)生初步了解和掌握應(yīng)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識解決機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計、維護維修的基本方法和技能，初步具備綜合應(yīng)用各學(xué)科知識解決實際問題的能力，為今后參與工程實踐打下一定的

6、基礎(chǔ)。2、 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的主要任務(wù)和基本目的2.1 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的主要任務(wù)依據(jù)四川理工學(xué)院機電工程系機械制造及其自動化（機械制造、機電一體化方向）本科專業(yè)教學(xué)計劃、 測控技術(shù)與儀器本科專業(yè)教學(xué)計劃。以培養(yǎng)能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機械設(shè)計、制造、機械電子工程（機電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計）以及測試技術(shù)與控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)承擔(dān)機電產(chǎn)品設(shè)計制造、科技開發(fā)、應(yīng)用性研究等方面的應(yīng)用型技術(shù)人才，掌握機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本技能和一定的動手能力為本專業(yè)課程教學(xué)的主要任務(wù)。2.2 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的基本目的機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程是機械制造及其自動化本科（

7、機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向） 、 測試技術(shù)與控制本科以及電氣自動化專業(yè)等專業(yè)教學(xué)的重點專業(yè)主干課程之一。課程教學(xué)的基本目的在于讓所培養(yǎng)的各專業(yè)本科學(xué)生能掌握和了解機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原理、基本設(shè)計原理和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地的對常見機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品實例設(shè)計分析，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計方法和靜態(tài)設(shè)計方法。3、 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程教學(xué)的基本要求基本要求在于培養(yǎng)學(xué)生掌握

8、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與分析的基本原理、基本設(shè)計手段和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，使學(xué)生掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品設(shè)計實例分析，從機電有機結(jié)合的角度出發(fā)，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計和靜態(tài)設(shè)計方法。最終目的是培養(yǎng)學(xué)生在今后參與工程實踐的過程中，能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機械設(shè)計、制造、機械電子工程（機電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計）以及測試技術(shù)與控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與分析技術(shù)承擔(dān)機電產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計

9、制造、應(yīng)用性研究等方面的基本能力。4、 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程重點難點及處理方法 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的教學(xué)難點主要體現(xiàn)在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本工作原理、基本設(shè)計思想和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，使學(xué)生如何更好地掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品設(shè)計實例，從機電有機結(jié)合的角度出發(fā)，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計和靜態(tài)設(shè)計方法。結(jié)合本門課程的特點，以大量生產(chǎn)實例為平臺，理論與實踐相結(jié)合等教學(xué)方法和手段

10、，使學(xué)生能更好地掌握本門課程的基礎(chǔ)知識和要點，以及常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的靜態(tài)和動態(tài)設(shè)計方法，并能在今后的工作中有所應(yīng)用。5、 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程與其他課程的聯(lián)系與分工機電一體化技術(shù)是以機械技術(shù)為基礎(chǔ)，引入電子/微電子技術(shù)、自動控制理論、信號處理技術(shù)、傳感技術(shù)以及計算機技術(shù)等相互融合逐漸形成的綜合性學(xué)科，因而它與其他課程之間的聯(lián)系非常緊密。在學(xué)習(xí)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程專業(yè)課程前，學(xué)生應(yīng)完成如下基礎(chǔ)課程和基礎(chǔ)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)：5.1 基礎(chǔ)課程高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)與概率論、積分變換與復(fù)變函數(shù)、大學(xué)物理、畫法幾何與機械制圖等基礎(chǔ)課程，是為基礎(chǔ)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。5.2 專業(yè)

11、基礎(chǔ)課程（ 1）技術(shù)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、機械工程材料、電工電子技術(shù)（模點/數(shù)電）、互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)等一級學(xué)科基礎(chǔ)專業(yè)課程，是機械工程一級學(xué)科各專業(yè)學(xué)習(xí)掌握的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為進一步學(xué)習(xí)掌握二級學(xué)科各專業(yè)方向的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識創(chuàng)造條件并打下一定的基礎(chǔ)。（ 2）專業(yè)方向基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)機械控制工程基礎(chǔ)、機電傳動控制基礎(chǔ)、機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)、材料成型技術(shù)基礎(chǔ)、液壓傳動與控制、計算機輔助設(shè)計（CAD/ 三維設(shè)計）、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等二級學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程，是以培養(yǎng)機械設(shè)計制造及自動化（機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向）、測試技術(shù)與儀器、過程裝備與控制工程本科專業(yè)人

12、才培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，制定的專業(yè)方向基礎(chǔ)課程，目的為完成后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。5.3 專業(yè)課程學(xué)習(xí)機械設(shè)計學(xué)、機械系統(tǒng)設(shè)計、測試技術(shù)與傳感器、計算機原理與控制、自動控制理論、數(shù)控技術(shù)、機電系統(tǒng)控制與驅(qū)動設(shè)計、機電系統(tǒng)與計算機仿真等專業(yè)課程，也是為培養(yǎng)各專業(yè)人才進一步學(xué)習(xí)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程必要的專業(yè)知識。5.4 繼續(xù)教育的基礎(chǔ)機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程的學(xué)習(xí)，可為以下選修課程和繼續(xù)教育課程學(xué)習(xí)打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識或技能。ADAMS 模態(tài)分析、機電系統(tǒng)運動學(xué)/動力學(xué)仿真、自動控制系統(tǒng)仿真，機電系統(tǒng)虛擬樣機設(shè)計等。六、建議教材與參考文獻(xiàn)6.1 建議教材張建民 主編， 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計，高等教育

13、出版社，2001 年第 2 版（普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材）。6.2 參考文獻(xiàn)趙先仲 編著， 機電系統(tǒng)設(shè)計，機械工業(yè)出版社，2002 年第 1 版。何克忠、李偉主編，計算機控制系統(tǒng)，清華大學(xué)出版社，1998 年第 1 版。薛定宇著，反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析，清華大學(xué)出版社，2000 年第 1 版。劉政華、何將三等編著，機械電子學(xué)，國防科技大學(xué)出版社，1999 年第 1 版。第二部分教 學(xué) 大 綱機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程理論教學(xué)基本內(nèi)容與要求（含重點難點，教學(xué)組織）1、第一章總 論（第 1.11.5節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求了解和認(rèn)知機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定

14、義或解釋，研究的主要目的和發(fā)展歷史和方向；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計研究的主要方向和應(yīng)用特點；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本要素，以及與工業(yè)設(shè)計基本要素之間的關(guān)系；主要構(gòu)成和功能特征；各基本要素相互聯(lián)系的核心技術(shù)問題接口技術(shù)；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程、方法和評價體系。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容- 機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義或解釋一一原創(chuàng)性技術(shù)和變異性設(shè)計理念- 機電一體化（技術(shù)）設(shè)計研究的主要目的一一在機械系統(tǒng)主功能、動力功能、信息功能和控制功能基礎(chǔ)上，引入微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制理論，增強傳統(tǒng)機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值和自動化應(yīng)用領(lǐng)域。- 機電一體化（技術(shù)）設(shè)計研究的主要內(nèi)容（基本要素）

15、一一主要研究“省能源、省資源、智能化” 三大基本要素，以及如何應(yīng)用交叉學(xué)科的基礎(chǔ)理論知識解決機電一體化（技術(shù)）設(shè)計中的核心技術(shù)問題接口技術(shù)。- 機電一體化（技術(shù)）的發(fā)展歷史和主要研究方向與領(lǐng)域。- 機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素一一機械系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、執(zhí)行控制系統(tǒng)（元件）組成的五大構(gòu)成要素或子系統(tǒng)；實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)三大目的功能所具有的兩大重要特征：以能源轉(zhuǎn)換為主和以信息轉(zhuǎn)換為主的功能特征。- 機電一體化系統(tǒng)應(yīng)具有的主要功能要素一一主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構(gòu)造功能。- 機電一體化（技術(shù)）設(shè)計中各子系統(tǒng)相互匹配的核心問題：接口技術(shù)一一接口技術(shù)的定義、分類、輸入

16、/輸出功能，主要研究內(nèi)容和途徑。- 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程一一確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)一-系統(tǒng)功能部件、基本要素的劃 分一-接口設(shè)計；綜合評價或系統(tǒng)評價一-可靠性復(fù)查一-試制與調(diào)試。- 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的評價體系一一以系統(tǒng)主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構(gòu)造功能和規(guī)格、性能指標(biāo)進行綜合評價。（ 4）教學(xué)重點機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義，研究目的，“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，接口技術(shù)問題，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的構(gòu)成要素和主要功能，設(shè)計的基本流程和評價體系。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：接口技術(shù)問題，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的構(gòu)成要素和主要功能，設(shè)計的基本流程和評價

17、體系為學(xué)生認(rèn)識和掌握的知識重點。教學(xué)處理方法：基于機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成，以網(wǎng)絡(luò)信號傳遞方式系統(tǒng)分析講解機電一體化系統(tǒng)品）的構(gòu)成要素和主要功能；結(jié)合傳統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的研發(fā)特點講述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程和評價體系。2、第一章總 論（第 1.61.10節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求掌握機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法：一般原則（在充分發(fā)揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統(tǒng)的附加價值的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的自動化操作，即機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計；了解機電一

18、體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計程序、準(zhǔn)則和規(guī)律；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的開發(fā)工程；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容- 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本方法一一掌握在充分發(fā)揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統(tǒng)的附加價值，實現(xiàn)機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的自動化操作，即機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法。- 掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的類型一一開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計。- 了解機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計程序、準(zhǔn)則和規(guī)律一一設(shè)計程序：總體方案設(shè)計、部件（或關(guān)鍵零件）選擇與設(shè)計、技術(shù)設(shè)計與工藝性設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、生產(chǎn)制造試驗驗收技術(shù)條件的制定，達(dá)到可靠

19、性、適應(yīng)性、完善性為設(shè)計目標(biāo)。- 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法一一機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的特點；現(xiàn)代設(shè)計方法手段和特點；兩者相互融合的必要性和優(yōu)勢；現(xiàn)代設(shè)計方法的基本類型：計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM ）,并行工程（CE全壽命周期設(shè)計方法），虛擬產(chǎn)品設(shè)計，快速響應(yīng)設(shè)計，綠色環(huán)保產(chǎn)品設(shè)計，反求設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同合作設(shè)計等。（ 4）教學(xué)重點機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計理念和方法；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系及各種現(xiàn)代設(shè)計方法的初

20、步認(rèn)知。教學(xué)處理方法：結(jié)合機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）現(xiàn)代設(shè)計方法的特點與發(fā)展趨勢，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活產(chǎn)品中的實例，重點講述機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計理念和方法。（ 6）課外習(xí)題要點復(fù)習(xí)鞏固機電一體化涵義、目的、特征、基本組成要素及可實現(xiàn)哪些功能；工業(yè)三大要素和機電一體化三大效果（要素）的內(nèi)涵；電一體化系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計思想、方法；開發(fā)性設(shè)計、變異性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計之間的關(guān)系與異同。題量 45 題 祥見本課程教案或教學(xué)日歷。3、第二章機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計（第 2.1 節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求掌握機電一體

21、化系統(tǒng)機械部分設(shè)計或選擇的特點，目的，基本功能和基本要求；絲杠螺母機構(gòu)的基本形式；滾珠絲杠傳動部件及其要求；齒輪傳動部件及其要求；了解撓性傳動部件和間歇傳動部件。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容- 機電一體化系統(tǒng)機械部分設(shè)計或選擇的特點一一掌握機電一體化系統(tǒng)機械部分與一般機械系統(tǒng)機械部分相比所具有的特殊要求（四點）；達(dá)到這些特殊要求可采取的主要措施（五點）。- 機械傳動部件的選擇與設(shè)計一一機械傳動部件的基本功能、目的、要求基本功能：實現(xiàn)能量（動力）和運動形式的轉(zhuǎn)換工作機和信息機。目的：實現(xiàn)執(zhí)行元件與負(fù)載之間的匹配能量（動力）和運動匹配。基本要求：精密化，高速化，小型化，輕量化。- 絲杠螺母機構(gòu)的基本形式一

22、一絲杠螺母機構(gòu)的主要作用；分類：滑動和滾動絲杠螺母機構(gòu)（包括結(jié)構(gòu)和功能特點）； 絲杠螺母機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)傳動形式：螺母固定絲杠轉(zhuǎn)動并移動、絲杠轉(zhuǎn)動螺母移動、螺母移動絲杠移動、絲杠固定螺母轉(zhuǎn)動并移動，以及差動傳動等。- 滾珠絲杠傳動部件及其要求一一滾珠絲杠傳動部件的組成及結(jié)構(gòu)特點；滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu) （滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）； 滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊（雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片式預(yù)緊調(diào)整、雙螺母齒差式預(yù)緊調(diào)整、彈簧式自動預(yù)緊調(diào)整、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊調(diào)整）；滾珠絲杠副支承方式（四種）；軸承組合安裝支承結(jié)構(gòu)；滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式的確定與選擇方法（單圓弧螺紋滾道的單螺母絲杠副，

23、單圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副，雙圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副）等。- 齒輪傳動部件一一齒輪傳動的典型結(jié)構(gòu)形式；齒輪傳動最佳傳動比配置的基本要求；各級傳動比最佳分配原則；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法（偏心套筒或偏心軸齒側(cè)間隙調(diào)整法，軸向墊片齒側(cè)間隙調(diào)整法，雙片薄齒輪錯齒齒側(cè)間隙調(diào)整法）。撓性傳動部件簡介間歇傳動部件簡介（ 4）教學(xué)重點滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu)（滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊；滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式的確定與選擇方法；齒輪傳動最佳傳動比配置的基本要求；各級傳動比最佳分配原則；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu)（

24、滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法。教學(xué)處理方法：與圖文并茂和實際應(yīng)用的形式，詳細(xì)講解教學(xué)難點，使學(xué)生易于理解和掌握。4、第二章機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計（第 2.2 節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求掌握導(dǎo)軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求；常見導(dǎo)軌副組合與間隙調(diào)整、特點；導(dǎo)軌副材料的選擇及其機械性能確定；提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施；滾動導(dǎo)軌副的類型與選擇；直線運動滾動導(dǎo)軌副。了解回轉(zhuǎn)運動滾動導(dǎo)軌副；滾動軸承導(dǎo)軌副。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容- 導(dǎo)軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求一一導(dǎo)軌支承部件的作用和組成

25、；導(dǎo)軌副的主要類型；導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求（導(dǎo)向精度、導(dǎo)軌的剛度、精度保持性、運動靈活性和低速運動平穩(wěn)性、溫度敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性要求）；導(dǎo)軌副設(shè)計的主要內(nèi)容與步驟。- 滑動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇一一常見滑動導(dǎo)軌副的截面形狀和特點（三角形導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌、圓形導(dǎo)軌）。- 常見導(dǎo)軌副組合與間隙調(diào)整、特點一一雙三角形組合導(dǎo)軌，矩形與矩形導(dǎo)軌組合；三角形導(dǎo)軌與矩形導(dǎo)軌組合；三角形導(dǎo)軌與矩形和平面導(dǎo)軌組合；燕尾形導(dǎo)軌與矩形導(dǎo)軌組合。- 導(dǎo)軌副材料的選擇及其機械性能確定一一導(dǎo)軌副材料的選擇的基本原則與要求；常用導(dǎo)軌副材料的基本性能和特點；導(dǎo)軌副材料機械性能確定的基本方法與手段。- 提高導(dǎo)軌副耐磨性

26、的措施一一采用鑲裝導(dǎo)軌；提高導(dǎo)軌精度、改善導(dǎo)軌表面粗糙度、采取合理的潤滑；減少導(dǎo)軌單位面上的壓力（比壓）、采用必要的卸荷裝置。- 滾動導(dǎo)軌副的類型與選擇一一滾動導(dǎo)軌副的組成、分類（滾動體和循環(huán)方式）與結(jié)構(gòu)特點；滾動導(dǎo)軌副的基本要求：高的導(dǎo)向精度、高的耐磨性、足夠的剛度、良好的工藝性。- 直線運動滾動導(dǎo)軌副一一直線運動滾動導(dǎo)軌副滾動體循環(huán)工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用。- 回轉(zhuǎn)運動滾動導(dǎo)軌副一一回轉(zhuǎn)運動滾動導(dǎo)軌副的工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用。- 滾動軸承導(dǎo)軌副一一滾動軸承導(dǎo)軌副的工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用。（ 4）教學(xué)重點導(dǎo)軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求；常見導(dǎo)軌副組合

27、與間隙調(diào)整、特點；導(dǎo)軌副材料的選擇及其機械性能確定；滾動導(dǎo)軌副的類型與選擇；直線運動滾動導(dǎo)軌副工作原理與結(jié)構(gòu)形式。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：常見導(dǎo)軌副組合與間隙調(diào)整、特點；滾動導(dǎo)軌副的類型與選擇；直線運動滾動導(dǎo)軌副工作原理與結(jié)構(gòu)形式。教學(xué)處理方法：與圖文并茂和實際應(yīng)用的形式，詳細(xì)講解教學(xué)難點，使學(xué)生易于理解和掌握。（ 6）課外習(xí)題要點復(fù)習(xí)鞏固機電一體化系統(tǒng)中傳動機構(gòu)的作用；對傳動元件的基本要求；滾珠絲杠副的主要構(gòu)成元件、傳動特點以及支承方式（特點）；齒輪傳動系統(tǒng)傳動比的分配原則。題量 45 題 祥見本課程教案或教學(xué)日歷。5、第三章機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件選擇與設(shè)計（第 3.13.2節(jié)）

28、（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求了解執(zhí)行元件的主要類型和特點；掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求；了解常用控制電機類型與主要特點；掌握機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求；掌握典型伺服控制電動機的主要特點和選用原則。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容- 執(zhí)行元件的主要類型，能量轉(zhuǎn)化方法及其特點一一電氣式、氣壓式、液壓式、其他形式。- 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求一一慣量小，動力大；體積小，重量輕；安裝方便、便于維修維護；易于實現(xiàn)自動化控制。- 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）常用控制電機一一 DC/AC電動機、力矩電動機、步進（脈沖）電動機、變頻調(diào)速電動機、開關(guān)電磁電

29、動機以及其他電動機（直流或交流脈寬調(diào)速電動機、電磁伸縮元件）等，及其主要特點簡介。- 機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求一一性能密度大。即功率密度Pw=P/G或比功率密度 Pbw=（T2/J）/G 大；快速性好。加速度大、響應(yīng)特性好；位置控制/速度控制精度高、調(diào)速范圍大、低速平穩(wěn)性好、分辨率高和振動噪音??；能適應(yīng)頻繁啟動，可靠性高、壽命長。- 伺服控制電動機的種類、特點以及選用種類：動力用電動機和控制用電動機；主要特點：伺服控制電機電特性與應(yīng)用原則；伺服控制電機的選擇基本原則（要求）。（ 4）教學(xué)重點執(zhí)行元件的主要類型和特點；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求；常用控制電機類型與

30、主要特點；機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求；典型伺服控制電動機的主要特點和選 用原則。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：伺服控制電動機的工作原理和機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求，特點與選用原則。教學(xué)處理方法：在詳細(xì)講解伺服控制電動機工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中對伺服控制電動機的基本要求，選用和應(yīng)用特點。6、第三章機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件選擇與設(shè)計（第3.33.5節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：6 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求重點掌握步進電機與驅(qū)動技術(shù)：步進電動機的運行特性與主要性能指標(biāo)，步進電機的驅(qū)動與控制（驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細(xì)分

31、驅(qū)動電路、典型細(xì)分驅(qū)動電路）；了解直流電機與驅(qū)動技術(shù)和交流電機與驅(qū)動技術(shù)。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容復(fù)習(xí)內(nèi)容：步進電機的定義；基本工作原理；主要類型與主要特點。步進電動機的運行特性與主要性能指標(biāo)一一分辨率；靜態(tài)特性（矩-角特性、靜態(tài)穩(wěn)定特性）；動態(tài)特性（動態(tài)穩(wěn)定區(qū)、啟動轉(zhuǎn)矩、矩頻特性、慣頻特性）；其他技術(shù)參數(shù)。 步進電機的驅(qū)動與控制一一驅(qū)動電路：主要由脈沖分配器和功率放大器兩部份組成，實現(xiàn)信號分配和能量放大；變頻控制信號：主要有脈沖頻率與電機轉(zhuǎn)動方向控制信號，確定位移、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)。 環(huán)形脈沖分配器一一軟件分頻；通用集成電路分頻；專用集成電路分頻。 功率放大器與作用一一功率放大；限制電流；續(xù)流保

32、護；典型放大電路：單電壓功率放大電路、 高低壓功率放大器、晶閘管功率放大器、恒流源功率放大器。細(xì)分驅(qū)動電路一一工作原理：在不改變步進電機結(jié)構(gòu)的條件下，將步進脈沖電流細(xì)分逐步增加到I max ,再逐步減少到Imin,形成階梯波電流，從而提高了步進電機的步進精度，減小了振動、噪聲。細(xì)分驅(qū)動電路的特點：在不改變步進電機結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下，可降低電機運轉(zhuǎn)的步進角。 典型細(xì)分驅(qū)動電路一一多路功率開關(guān)細(xì)分電路；單功率放大細(xì)分電路。 直流伺服電動機及其驅(qū)動 交流伺服電動機及其驅(qū)動(4)教學(xué)重點步進電機與驅(qū)動技術(shù)：步進電動機的運行特性與主要性能指標(biāo)，步進電機的驅(qū)動與控制(驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、

33、功率放大器、細(xì)分驅(qū)動電路、典型細(xì)分驅(qū)動電路)；直流伺服電動機及其驅(qū)動；交流伺服電動機及其驅(qū)動。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：步進電機的驅(qū)動與控制(驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細(xì)分驅(qū)動電路、典型細(xì)分驅(qū)動電路)；直流伺服電動機及其驅(qū)動；交流伺服電動機及其驅(qū)動。教學(xué)處理方法：在詳細(xì)講解步進電動機、直流/交流伺服電動機、工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中對控制電動機的基本要求，選用和應(yīng)用特點。(6)第三章課外習(xí)題要點復(fù)習(xí)鞏固掌握機電一體化系統(tǒng)中對執(zhí)行元件的分類與特點；機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要 求；步進電機具有哪些特點與環(huán)形分配方式、功率放大器電路種類以

34、及工作原理、細(xì)分電路的特點、 細(xì)分方式。題量45題 一一 祥見本課程教案或教學(xué)日歷。7、第四章機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(第 4.1節(jié))(1)理論教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求掌握微機控制系統(tǒng)的定義；了解常用控制計算機的類型、抉擇和權(quán)衡方法；掌握微機控制系統(tǒng)的 設(shè)計思路和微機系統(tǒng)構(gòu)成與種類；了解微機軟件與程序設(shè)計語言。(3)主要教學(xué)內(nèi)容 微機控制系統(tǒng)：是將微型計算機作為機電一體化產(chǎn)品的控制器，結(jié)合微型計算機的工作原理、接 口電路(數(shù)字和模擬)的設(shè)計、相應(yīng)的控制軟件，實現(xiàn)對控制對象的控制形式和動作控制方式等控制 功能的實現(xiàn)。 常用控制計算機的類型：單片機、單板機，微型計算機一一

35、構(gòu)成與特點。 微機控制系統(tǒng)專用與通用、硬件與軟件的抉擇和權(quán)衡一一專用與通用的抉擇；硬件與軟件的權(quán)衡； 必要的抗干擾措施。 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路一一確定系統(tǒng)總體控制方案；確定控制算法(逐點比較法、數(shù)字積分法、PID調(diào)節(jié)控制法、最小拍控制法、最優(yōu)控制法、隨機控制法、自適用控制法、遺傳控制法、模糊控制 法、魯棒控制法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法、專家系統(tǒng)) ；選擇微型計算機(較完善的中斷系統(tǒng)、足夠的存儲容 量、完善的輸入/輸出通道、實時時鐘控制能力、)；系統(tǒng)總體設(shè)計(接口設(shè)計、通道設(shè)計、)；軟件設(shè)計： 系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。 應(yīng)用程序的一般編寫方法：模塊化程序設(shè)計法和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計法。 系統(tǒng)調(diào)試：硬件調(diào)試、軟件

36、調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試三大步驟。 微機系統(tǒng)構(gòu)成與種類一一微處理機、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)等系統(tǒng)的總稱。 微機軟件與程序設(shè)計語言 機器語言( Machine language),匯編語言(Assembly language ),高 級語言(High level language ),操作系統(tǒng)(Operating System);應(yīng)用程序庫或軟件包 (OFFICE、C、VC+、 JAVA、CAD、PRO/E、UG、3DMAX、MATLAB、MAPLE 等)。(4)教學(xué)重點微機控制系統(tǒng)的定義；常用控制計算機的類型、抉擇和權(quán)衡方法；微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和微 機系統(tǒng)構(gòu)成與種類。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)

37、難點：微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路。教學(xué)處理方法：結(jié)合不同微型計算機的構(gòu)成和性能特點，以及在機電一體化中的應(yīng)用進行設(shè)計思 路的講解，并對一定的實例進行分析。8、第四章機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(第 4.6節(jié))第4.2節(jié) 第4.3節(jié) 第4.4節(jié) 第4.5節(jié) 內(nèi)容在計算機硬件基礎(chǔ)、計算機原理等課程中已學(xué)習(xí)過，在此不做講解。(1)理論教學(xué)學(xué)時：2學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求掌握PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成；PLC的編程特點與執(zhí)行過程；了解PLC的應(yīng)用和編程步驟。(3)主要教學(xué)內(nèi)容 PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成工作原理：使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的應(yīng)用程序指令，由指令實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定

38、時、計數(shù)、算術(shù)運算和 I/O接口通訊來控制機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)?；緲?gòu)成：如圖4-2所示，主要由微處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM、EPROM)、I/O接口 (數(shù)字、模擬)、編程接口、編程器(含顯示)等組成。 PLC的編程特點與執(zhí)行過程一一順序串行編程與執(zhí)行。 PLC的應(yīng)用舉例一一下面借助于實際例子了解PLC的應(yīng)用和編程步驟(執(zhí)行加工工藝流程)。(4)教學(xué)重點PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成；PLC的編程特點與執(zhí)行過程。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：PLC的編程特點與執(zhí)行過程。舉例講述PLC在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用和編程特點。9、第四章 機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(第4

39、.7節(jié)第4.8節(jié))(1)理論教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求掌握輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求；提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法；了解檢測傳感器的分類與基本要求，傳感器的選擇原則及注意事項，傳感器的測量電路和傳感器 的微機接口。(3)主要教學(xué)內(nèi)容第4.7節(jié)微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/輸出控制的可靠性設(shè)計 輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求：能可靠地傳遞控制輸入/輸出信息；能夠進行信息的轉(zhuǎn)換，以滿足微機對輸入 /輸出信息轉(zhuǎn)換要求；電平量轉(zhuǎn)換與匹配；電量與非電量轉(zhuǎn)換；強電與弱 點轉(zhuǎn)換與匹配；具有阻斷干擾信號進入微機控制系統(tǒng)的能力。 提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法：

40、光電隔離電路和信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計。 信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計：弱點 /強電轉(zhuǎn)換電路；數(shù)字/脈沖信號轉(zhuǎn)換；數(shù) 加H(D/A)轉(zhuǎn)換、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換; 電量轉(zhuǎn)非電量。4.8常用檢測傳感器的性能特點、選用與微機接口 檢測傳感器的分類與基本要求：檢測傳感器的定義、作用；檢測傳感器的分類； 傳感器的選擇原則及注意事項：選用原則；改善和提高傳感器的性能的技術(shù)措施。 傳感器的測量電路：模擬型測量電路；數(shù)字型測量電路；開關(guān)型測量電路。 傳感器的微機接口 ：模擬量接口方法、數(shù)字量接口方式、開關(guān)量接口方式。(4)教學(xué)重點輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求和提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。(5)教學(xué)難點與

41、處理方法教學(xué)難點：提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。教學(xué)處理方法：重點講述不同接口電路中的可靠性設(shè)計方法。(6)課外習(xí)題要點復(fù)習(xí)鞏固掌握機電一體化微機控制系統(tǒng)設(shè)計中，微機選擇應(yīng)滿足的基本條件；提高微機控制系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法和手段；光電耦合器的光電隔離原理；常用傳感器的種類及其基本特性。題量45題 一一 祥見本課程教案或教學(xué)日歷。10、第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析(第 5.1節(jié))(1)理論教學(xué)學(xué)時：2學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求重點掌握機械系統(tǒng)的主功能和基本特性要求，變換機構(gòu)及其運動變換分析。了解機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學(xué)特性研究的主要問題和機構(gòu)動力學(xué)特性研究的主要問題。(3)主

42、要教學(xué)內(nèi)容 機械系統(tǒng)的主功能：將一種機械物理量變換成與目的要求相對應(yīng)的另一種機械物理量(運動參量、 力/力矩參量)。機械系統(tǒng)的基本特性要求：在具有承擔(dān)外載荷足夠的強度(6 b, 6 s, 6 p)和剛度(結(jié)構(gòu)剛度、接觸剛度和局部剛度)的前提下，質(zhì)量和慣量要小，系統(tǒng)響應(yīng)要快，帶負(fù)載的能力要強。 一般線性機械系統(tǒng)的動態(tài)特性(傳遞函數(shù))：X(s)/F x(s) = 1/(J m+jL/i 2)s2典型機械系統(tǒng)的動態(tài)特性(傳遞函數(shù))：齒輪減速：Y = f(x) = (1/i)x ；只有機構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量：X(s)/Fx(s)=1/J ms2;只有負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量：X(s)/F x(s) = 1/(J L/i 2

43、)s2°非線性機械系統(tǒng)的動態(tài)特性(傳遞函數(shù))：Fx = Fm(x,x,x) +fx)Fy(y,y,y)。dt 變換機構(gòu)及其運動變換分析：齒輪傳動機構(gòu)(線性)；柔性帶/鏈傳動機構(gòu)(線性)；回轉(zhuǎn)/直線機構(gòu)(線性)；間歇機構(gòu)(非線性)；連桿機構(gòu)(非線性)；凸輪機構(gòu)(非線性)等。 機構(gòu)靜力學(xué)特性與研究的主要問題：輸出端負(fù)載向輸入端的轉(zhuǎn)換；機構(gòu)內(nèi)的摩擦力/矩對輸入端的影響；各外部和內(nèi)部載荷或重力載荷產(chǎn)生的加速度對機構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件承載能力的影響。 機構(gòu)動力學(xué)特性與研究的主要問題：研究機構(gòu)要素的慣性和機構(gòu)中各元素、部件以及整機的剛度特性和振動特性；平面運動機構(gòu)要素的動態(tài)力及動態(tài)力矩；空間運動機構(gòu)要素的

44、動態(tài)力及動態(tài)力矩； 機構(gòu)輸出端的彈性與動態(tài)特性。(4)教學(xué)重點機械系統(tǒng)的主功能和基本特性要求；變換機構(gòu)及其運動變換分析；機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學(xué)特性研究的主要問題和機構(gòu)動力學(xué)特性研究的主要問題。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學(xué)特性研究和機構(gòu)動力學(xué)特性研究。教學(xué)處理方法：以動力機構(gòu)、變換機構(gòu)為基礎(chǔ)，分析機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學(xué)特性和機構(gòu)動力學(xué)特 性問題的主要研究內(nèi)容。11、第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析(第 5.2節(jié))(1)理論教學(xué)學(xué)時：4學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求重點掌握機械系統(tǒng)中傳感器的主功能；傳感器的分類；動電式變換傳感器的特性和壓電式變換傳 感器的特性。了解具有其他

45、平滑特性的變換傳感器和傳感器檢測系統(tǒng)的特性。掌握傳感器檢測系統(tǒng)的整體特性的組成部分與要求。(3)主要教學(xué)內(nèi)容機械系統(tǒng)中傳感器的主功能：由傳感元件將機械物理量變換成電平參量或另一機械物理量，再經(jīng) 運算放大器或機械變速器轉(zhuǎn)換成可接受利用的信號參量。傳感器的分類(按變換物理過程分類)：電/磁變換傳感器(動電式、靜電式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式等)；壓電變換傳感器；應(yīng)變/電阻變換傳感器；光/電變換傳感器。 典型傳感器的特性。動電式變換傳感器的特性:壓電式變換傳感器的特性:Vs(s)Y(s)二 Gme(S) Ks ,當(dāng)Ls/火1時，傳感器具有線性特征。一1 Ls/RVs(s)= Gme(S)=Jd尢dd，當(dāng)時

46、“1 時, 1 -RCs kRs 1 - RCsGe= d/C,放大系數(shù)與壓電系數(shù)成正比，與電容量成反比。但在 T = RC(固有振動周期)低時，系統(tǒng)測試不準(zhǔn)確。故壓 電式變換傳感器只能用在被測信號頻率足夠高時，測試結(jié)果才準(zhǔn)確。 具有其他平滑特性的變換傳感器(即線性特性或數(shù)字特性)：差動變壓器傳感器、靜電 /電橋式傳感器、應(yīng)變計傳感器、光電編碼器。 傳感器檢測系統(tǒng)的特性：機械變換、機電變換、電氣變換等部分組成。(4)教學(xué)重點機械系統(tǒng)中傳感器的主功能；傳感器的分類；動電式變換傳感器和壓電式變換傳感器的特性。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：各類傳感器或傳感系統(tǒng)傳遞函數(shù)特性分析與應(yīng)用。教學(xué)處理方法

47、；以不同傳感器的工作和應(yīng)用特點為基礎(chǔ)，進行特性分析與應(yīng)用原則的講解。12、第五章機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析(第 5.3節(jié)，第5.4節(jié))(1)理論教學(xué)學(xué)時：2學(xué)時(2)教學(xué)目的和要求重點掌握電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的主功能和系統(tǒng)組成；電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán) 節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。了解壓電式執(zhí)行元件及其特 性分析；執(zhí)行元件與機械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題。(3)主要教學(xué)內(nèi)容 電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的特性分析電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的主功能：將輸入電控信號轉(zhuǎn)換為機械物理參量。電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的組成：控制電路一驅(qū)動電路一電/機變換一機械變換。常用電氣式執(zhí)行元

48、件： DC/AC司服電機，步進電機，直線電機(含電磁鐵)、壓電元件、超聲波電機等。 電磁變換執(zhí)行元件的特性分析：DC/AC司服電機為例進行特性分析。 具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析：DC司服電機典型反饋驅(qū)動電路控制的動態(tài)特性分析；測速發(fā)電機(旋轉(zhuǎn)變壓器)反饋驅(qū)動電路控制的動態(tài)特性分析。 步進電動機的特性分析：環(huán)行分配、功率放大、步進電動機變換的特性分析 壓電式執(zhí)行元件及其特性分析：電壓一電荷一應(yīng)力變形特性分析。 執(zhí)行元件與機械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題：機械慣性阻轉(zhuǎn)矩的匹配方法、凸輪理論曲線分析、殘余 振動分析、無殘余振動的定位分析。(4)教學(xué)重點電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有

49、反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進 電動機的特性分析。(5)教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。教學(xué)處理方法：結(jié)合不同的電磁變換元件的工作原理，以及在系統(tǒng)中的應(yīng)用特點，詳細(xì)分析執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析。（ 6）課外習(xí)題要點復(fù)習(xí)鞏固掌握典型機械系統(tǒng)的動態(tài)特性和常用的線性變換機構(gòu)的特點與應(yīng)用。題量 23 題 祥見本課程教案或教學(xué)日歷。13、第六章機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計（第6.1 節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求重點掌握機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研

50、究的主要內(nèi)容和檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計。穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容 機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容：系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)的技術(shù)狀態(tài)；執(zhí)行元件的參數(shù)選擇；功率（力/ 力矩）的匹配以及過載能力的驗算；各主要元件的選擇與控制電路的設(shè)計；信號的有效傳遞；各級增益的分配；各級之間阻抗匹配和所采取的抗干擾的措施。 負(fù)載分析：典型負(fù)載，負(fù)載的等效換算。 執(zhí)行元件的匹配選擇：伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配，伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配。 減速比的匹配選擇與各級減速比的分配：減速比匹配選擇一般原則要求，各級減速比的分配原則。 檢測傳感裝

51、置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計；伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計方法，伺服系統(tǒng)主要功能部件的選擇與設(shè)計。 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立：半閉環(huán)控制方式（數(shù)學(xué)模型），全閉環(huán)控制方式（數(shù)學(xué)模型）。 穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求（ 4）教學(xué)重點機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容和檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求的認(rèn)知了解。教學(xué)處理方法：應(yīng)用實例分析進一步學(xué)習(xí)和認(rèn)知穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要研究內(nèi)容和重點考慮的問題。14、第六章機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計（第6.2 節(jié)，第 6

52、.3節(jié)）（ 1）理論教學(xué)學(xué)時：4 學(xué)時（ 2）教學(xué)目的和要求重點掌握機電有機結(jié)合的動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容，伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。了解機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響和減少影響可采用的措施，動態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。（ 3）主要教學(xué)內(nèi)容 機電有機結(jié)合的動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）基礎(chǔ)上，選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或誤差補償）形式；設(shè)計校正（或誤差補償）裝置，并有效的與穩(wěn)態(tài)設(shè)計所建立的數(shù)學(xué)模型（傳遞函數(shù)）系統(tǒng)相融合，構(gòu)成具有誤差補償作用的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最終達(dá)到穩(wěn)定工作和滿足被控制對象的各項動態(tài)指標(biāo)要求。 伺服系統(tǒng)的控制方式：前置反饋和反向誤差

53、調(diào)節(jié)反饋控制方式。 校正（或誤差補償）形式：波德（ Bode）圖法和根軌跡圖法。 伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法：伺服系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析與過渡過程，動態(tài)特性與動態(tài)穩(wěn)定性參量或指標(biāo)，伺服系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性校正，伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)校正分析，速度反饋校正（測速發(fā)電機局部負(fù)反饋）。機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響：有效地減少機械系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩而影響系統(tǒng)正常工作的各種因素，最有效的方法是機械系統(tǒng)的控制頻帶避開機械系統(tǒng)的固有諧振頻率。通常采用的方法：機械振動系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)方程的建立；簡化系統(tǒng)，建立彈性變形時機械系統(tǒng)的運動和動力傳遞結(jié)構(gòu)框圖；寫出機械系統(tǒng)的運動和動力傳遞的控制等效框圖；建立機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；應(yīng)用根軌跡法判定系

54、統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。 動態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。 機電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法：可靠性的概念、保證產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性的主要方法。（ 4）教學(xué)重點機電有機結(jié)合動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容，伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。（ 5）教學(xué)難點與處理方法教學(xué)難點：伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。在條件允許的情況下，利用自動控制系統(tǒng)仿真分析設(shè)計軟件進一步分析和學(xué)習(xí)伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法、調(diào)節(jié)程序步驟等機電有機結(jié)合動態(tài)設(shè)計方法的知識要點。第三部分教學(xué)實施細(xì)則依據(jù)本課程教學(xué)的性質(zhì)和教學(xué)目的，學(xué)生按本課程教學(xué)內(nèi)容重點掌握和了解各章節(jié)或各教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)目的和要求，是本課程教學(xué)的基本任務(wù)，也是最終考查（考試）的基本范圍和知識要點，可作為

55、知識掌握和復(fù)習(xí)的基本內(nèi)容和要求。由此制定出本課程的教學(xué)實施細(xì)則。一、課堂教學(xué)方法以各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)重點和難點為依據(jù)，以每次課堂教學(xué)為基本教學(xué)單元，采取學(xué)生教師互動的教學(xué)方式，相互尊重的人性化管理加強課堂紀(jì)律的整理等教學(xué)模式；在多媒體教學(xué)手段應(yīng)用的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)方法（板書教學(xué)與互動）的特點，引用互動提問式教學(xué)，突出教學(xué)重點，圖文并茂，盡可能讓每一位學(xué)生更好地認(rèn)知教學(xué)過程中應(yīng)掌握和了解各章節(jié)的重點知識內(nèi)容和難點。主要教學(xué)方法和手段如下：1.1 教學(xué)前的準(zhǔn)備認(rèn)真熟悉地理解和掌握本專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)計劃與課程體系，基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課以及實踐教學(xué)內(nèi)容等之間的相互關(guān)系和聯(lián)系。1.2 理論教學(xué)前應(yīng)準(zhǔn)備的教輔資料在認(rèn)真理解和掌握本課程教學(xué)理論研究和應(yīng)用研究的相關(guān)領(lǐng)域和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，消化熟悉所選用教材明確的知識體系和結(jié)構(gòu)、重點內(nèi)容和要點，參閱相關(guān)參考教材和著作，依據(jù)本課程教學(xué)規(guī)范中教學(xué)大綱的要求，在實施理論教學(xué)前，應(yīng)完成準(zhǔn)備的教輔資料主要有：課程教學(xué)教案，課程教學(xué)講義，多