机电一体化系统设计

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1、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：36学分：2.5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，数字电子技术，模拟电子技术，控制工程基础，微机原理，电气控制技术，数控技术开课学期：秋季学期适用专业：机械电子工程专业一、课程的性质与任务本课程是机械电子工程专业的主干专业课。本课程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。本课程主要学习机械系统、传感检测系统、伺服系统

2、、控制系统等设计和选择方法，讨论机电一体化系统的接口、精度设计和可靠性等系统总体技术。本课程的作用和任务是：通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。二、教学目标与要求本课程强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统

3、各元部件的选择计算和总体设计的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。教学的基本要求包括：1．学习机电一体化基本概念，理解机电一体化系统中各结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．了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。3．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。4．掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。5．了解典型

4、机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。三、课程的基本内容与教学要求第一章绪论[教学目的与要求]：7机械工程学院本科课程教学大纲1．掌握机电一体化的涵义，了解机电一体化技术的主要特点和范畴。2．掌握机电一体化系统的功能构成和组成要素。3．了解机电一体化共性关键技术包含的内容。[本章主要内容]：1.1机电一体化基本概念及涵义1.2机电一体化的功能构成和组成要素1.3机电一体化的共性关键技术1.4机电一体化产品的设计方法[本章重点]：1．机电一体化的功能构成和组成要素2．机电一体化的共性关键

5、技术[本章难点]：1．机电一体化产品的设计方法第二章传感检测系统[教学目的与要求]：1．掌握常用传感器的基本原理（旋转变压器、感应同步器、测速发电机、光栅尺、磁栅尺、编码器等）。2．掌握检测系统的典型组成、模拟量的转换输入和数字信号的预处理等基本原理和基本电路。[本章主要内容]：2.1传感器的功用和特性2.2常用传感器及选择使用2.3信号调理的基本概念2.4信号的放大与滤波原理及电路2.5系统的测试及标定[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）4．信号变

6、换技术(传感器接口电路、放大电路、模数转换、数模转换)[本章难点]：1．传感器的选择与使用2．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）第三章机械系统设计[教学目的与要求]：1．掌握传动机构的种类、特点、基本要求。2．了解常用执行机构的设计方法。[本章主要内容]：3.1位姿描述和齐次变换7机械工程学院本科课程教学大纲3.2传动机构3.3导向机构3.4执行机构[本章重点]：1、位姿描述和齐次变换2．滚珠丝杠副传动机构[本章难点]：1．传动机构的设计方法2．谐波齿轮传动第四章伺服系统[教学目的与要求]：1．了解伺服系统的一

7、般组成、分类和三种基本组成形式。2．了解步进电机的种类及结构；掌握步进电机的工作原理；掌握步进电机的主要性能指标；掌握步进电机控制的基本原理；掌握步进电机的基本功率驱动电路原理和细分驱动原理。3．掌握直流伺服电机特性和调速原理；掌握直流伺服电机的驱动调速方法；掌握直流伺服系统组成的基本原理。4．掌握交流伺服电机特点及其调速方法；掌握变频调速装置的基本原理；了解交流伺服系统组成的基本原理；了解交流伺服电机的矢量控制。5．了解几种直接驱动伺服系统、微进给装置的基本原理。掌握伺服系统惯量匹配、容量匹配原理等动力设计方法。

8、[本章主要内容]：4.1伺服系统的基本结构形式及特点4.2步进式伺服驱动系统4.3直流伺服驱动系统4.4交流伺服驱动系统4.5伺服系统的动力设计方法[本章重点]：1．步进电机、交直流伺服电机的控制与驱动。2．伺服系统的设计[本章难点]：1．伺服电机的选择与校核2．交流伺服的矢量控制第五章控制系统的数学模型[教学目的与要求]：1．掌握控制系统的基本模块2．掌握