《機(jī)電一體化》教學(xué)大綱

上傳人:xinsh****encai 文檔編號(hào):28430846 上傳時(shí)間:2021-08-28 格式:DOC 頁(yè)數(shù):7 大?。?16.50KB
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1、《機(jī)電一體化技術(shù)》教學(xué)大綱 課程編號(hào): 學(xué) 時(shí):54學(xué)時(shí)(3學(xué)時(shí)/周) 學(xué) 分:3 適用專業(yè):高職教育類機(jī)電專業(yè) 考核要求: 1.熟練掌握機(jī)電一體化的基本概念和基本要素以及各部分的作用,了解機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì),并結(jié)合實(shí)例分析機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用。 2.掌握機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì)的方法和依據(jù),認(rèn)識(shí)現(xiàn)代常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向與支承結(jié)構(gòu)、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3.了解機(jī)電一體化中微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì);掌握控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路;掌握微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成;認(rèn)識(shí)未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化的影響;掌握微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域、選用要點(diǎn)及注

2、意事項(xiàng);掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成和單片機(jī)芯片的選擇要點(diǎn)。 4.了解機(jī)電一體化中傳感器與微機(jī)的接口技術(shù),認(rèn)識(shí)傳感器前級(jí)信號(hào)的放大與隔離的常用方法;掌握信號(hào)在傳輸過程中的意義和常用的信號(hào)的變換方法。 5.掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理、特點(diǎn)和主要特性以及選擇方法;掌握直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及選擇方法。掌握開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別。 6.掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)步驟。 一、課程目的和任務(wù) 讓學(xué)生通過掌握機(jī)電一體化的基本知識(shí),拓寬學(xué)生的知識(shí)面。本課程的任務(wù)是使機(jī)電工程專業(yè)的學(xué)生在機(jī)電一體化技術(shù)方面具有較廣泛的知識(shí),了解機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)涉及的相關(guān)技術(shù),對(duì)典型

3、機(jī)電一體化系統(tǒng)有一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí),使學(xué)生在今后的工作中具有綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)的能力。 《機(jī)電一體化技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容 第一章 機(jī)電一體化的基本概念 【教學(xué)目的】 弄明白學(xué)習(xí)機(jī)電一體化的重要性,掌握機(jī)電設(shè)備的發(fā)展方向,弄懂機(jī)電一體化基本涵義及各部的作用與功能。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 重點(diǎn):機(jī)電一體化概念及其本要素的名稱、作用、要求。 難點(diǎn):接口的理解,尤其是接口功能中轉(zhuǎn)換功能的理解 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 機(jī)電一體化的定義; 2、 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù); 3、 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景; 4、 機(jī)電一體化的應(yīng)用實(shí)例。 【教

4、學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 第二章 機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計(jì) 【教學(xué)目的】 認(rèn)識(shí)在機(jī)電一體化設(shè)備中,機(jī)械技術(shù)方面的特殊要求,了解機(jī)械三大系統(tǒng):傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)各自的特點(diǎn)和要求。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 掌握三大機(jī)構(gòu)的具體要求及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的具體要求,單個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算,單級(jí)齒輪及雙齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛度、阻尼的理解,爬行的概念 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 概述; 2、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu); 3、 導(dǎo)向與支承機(jī)構(gòu); 4、 機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu) 【教學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 第三章 機(jī)電一體化中微型計(jì)算機(jī)控制系

5、統(tǒng)及接口設(shè)計(jì) 【教學(xué)目的】 掌握控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路的系統(tǒng)總體方案確定、控制算法確定、微型計(jì)算機(jī)的選擇、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。掌握微機(jī)基本構(gòu)成,即CPU構(gòu)成及各部分作用,微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成,微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成及各部分作用,掌握微型計(jì)算機(jī)的分類和各類的特點(diǎn)。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 重點(diǎn):系統(tǒng)整體控制方案需要考慮的因素,微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成及各部分的作用微機(jī)選用要點(diǎn)和機(jī)電一體化中使用微機(jī)的注意事項(xiàng)。 難點(diǎn):控制算法的選擇,CPU內(nèi)寄存器、RAM和ROM在工作時(shí)功能區(qū)別,第六代、第七代計(jì)算機(jī)的概念 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路; 2、 機(jī)電一體化中的微型計(jì)算機(jī)

6、系統(tǒng); 3、 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì); 4、 執(zhí)行元件的功率驅(qū)動(dòng)接口。 【教學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 第四章 機(jī)電一體化的基本概念 【教學(xué)目的】 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 重點(diǎn): 難點(diǎn) 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 傳感器前級(jí)信號(hào)的放大與隔離; 2、 信號(hào)在傳輸中的變換; 3、 傳感器與微型計(jì)算機(jī)的接口; 4、 傳感器的非線性補(bǔ)償。 【教學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 第五章 機(jī)電一體化的基本概念 【教學(xué)目的】 掌握步進(jìn)電機(jī)的概念、拍的概念,三相三拍步進(jìn)電機(jī)的工作原理,雙三拍步進(jìn)電機(jī)的工作原理;掌握步進(jìn)電機(jī)

7、的特點(diǎn)。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 重點(diǎn):三相三拍、雙三拍、三相六拍步進(jìn)電機(jī)的工作原理及步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn),步距角及分辨率的概念、矩角特性的概念及運(yùn)行矩頻特,步進(jìn)電機(jī)脈沖環(huán)分配器的類型和工作原理 難點(diǎn): 三相六拍步進(jìn)電機(jī)的工作原理的理解,矩角特性的最好表示方法的理解。 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 概述; 2、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及其控制; 3、直流伺服驅(qū)動(dòng)及其控制; 4、交流伺服驅(qū)動(dòng); 5、控制方式的選擇及應(yīng)用實(shí)例。 【教學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 第六章 機(jī)電一體化的基本概念 【教學(xué)目的】 掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)開發(fā)步驟,掌握生產(chǎn)節(jié)拍的要求、機(jī)械系統(tǒng)

8、的配置、控制系統(tǒng)配制、故障報(bào)警系統(tǒng)的配制要求。 【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 重點(diǎn):機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)步驟,對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍的要求,節(jié)拍計(jì)算。 難點(diǎn):控制系統(tǒng)的的相互關(guān)系,數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)硬件控制系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成 【教學(xué)內(nèi)容】 1、 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)步驟; 2、 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例1; 3、 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例2。 【教學(xué)方法】 以理論講解為主,再舉例加以說(shuō)明。 四、學(xué)時(shí)分配表 序號(hào) 標(biāo) 題 主要內(nèi)容 學(xué)時(shí) 第 一 章 機(jī)電一體化的 基本概念 機(jī)電一體化的定義 1. 機(jī)電一體化的基本含義 2. 機(jī)電一體化

9、系統(tǒng)的基本要素 1 機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù) 1.機(jī)械技術(shù) 2.傳感檢測(cè)技術(shù) 3.信息處理技術(shù) 4.自動(dòng)控制技術(shù) 5.伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 6.系統(tǒng)總體技術(shù) 1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展前景 1 機(jī)電一體化的應(yīng)用實(shí)例 1. 機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)例 2. 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械制造的應(yīng)用 2 第 二 章 機(jī)電一體化中 機(jī)械系統(tǒng)部件 的選擇與設(shè)計(jì) 概述 0.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類與特點(diǎn) 2. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求 3. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性 4. 齒輪傳動(dòng)副 5. 滾珠絲桿副 6 。其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 5.8 導(dǎo)向與支承機(jī)構(gòu)

10、 1.導(dǎo)軌的分類與基本要求 2 滾動(dòng)導(dǎo)軌 3 塑料導(dǎo)軌 4 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)支承結(jié)構(gòu) 2 機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1. 微動(dòng)機(jī)構(gòu) 2. 數(shù)控機(jī)床中自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架 2 第 三 章 基點(diǎn)一體化中微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路 1. 專用與通用、硬件與軟件的權(quán)衡與快擇 2. 控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路 1 機(jī)電一體化中的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 1. 微型計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成 2. 微型計(jì)算機(jī)的分類 3. 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與微機(jī)軟件 4. 微型計(jì)算機(jī)在機(jī)電一體化中的地位 5. 微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域、選用打點(diǎn)及注意事項(xiàng) 6. 未來(lái)計(jì)算機(jī)的發(fā)展對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的影響

11、4 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.單片機(jī)控制系統(tǒng)的組成形式 2.單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 3.單片機(jī)芯片選擇 4.單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展方法 5.前向通道接口設(shè)計(jì) 6.后向通道接口設(shè)計(jì) 7.光電隔離輸入/輸出控制 3 執(zhí)行元件的功率驅(qū)動(dòng)接口 1. 功率驅(qū)動(dòng)接口的分類空 2. 功率驅(qū)動(dòng)接口的一般組成形式 3. 功率驅(qū)動(dòng)接口的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4. 功率驅(qū)動(dòng)接口的設(shè)計(jì)實(shí)例 2 第 四 章 機(jī)電一體化中傳感器與微機(jī)的接口技術(shù) 傳感器前級(jí)信號(hào)的放大與隔離 1. 運(yùn)算放大器 2. 測(cè)量放大器 3. 程控測(cè)量放大器PGA 4. 隔離放大器 2 信號(hào)在傳輸中的變換 1.信號(hào)在

12、傳輸中的變換的意義 2.常用信號(hào)的變換方法 2 傳感器與微型計(jì)算機(jī)的接口 1.傳感器信號(hào)的采樣/保持 2.多通道模擬信號(hào)輸入 3.A/D轉(zhuǎn)換器芯片與微機(jī)接口時(shí)必須考慮的問題 4.D/A 轉(zhuǎn)換器芯片與微機(jī)接口時(shí)必須考慮的問題 5.模/數(shù)和數(shù)/模模轉(zhuǎn)換器件的選擇 6.傳感器與微機(jī)的接口 3 傳感器的非線性補(bǔ)償 1. 非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)特性的獲取方法 2. 非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)辦法 0 第 五 章 機(jī)電一體化中伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 概述 0.2 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及其控制 1. 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 2. 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 3. 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 4. 步進(jìn)電機(jī)

13、驅(qū)動(dòng)電源 5. 步進(jìn)電機(jī)的升、降速控制 6. 步進(jìn)電機(jī)的選擇 4.8 直流伺服驅(qū)動(dòng)及其控制 1. 直流伺服電機(jī) 2. 直流伺服電機(jī)的控制 3. 直流伺服電機(jī)的選擇 2 交流伺服驅(qū)動(dòng) 1.交流伺服電機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.交流伺服電機(jī)的控制方法 3.交流伺服電機(jī)的選擇 4 控制方式的選擇及應(yīng)用實(shí)例 1. 開環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2. 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 第 六 章 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)步驟 1. 市場(chǎng)調(diào)查 2. 初步設(shè)計(jì) 3. 詳細(xì)設(shè)計(jì) 4. 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型 2 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例1 1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 2. 生產(chǎn)能力的分析計(jì)算 3. 機(jī)械系統(tǒng) 4. 控制系統(tǒng) 5. 故障報(bào)警系統(tǒng) 2 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例2 1. 數(shù)控機(jī)床的組成 2. 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 3. 數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)硬件控制系統(tǒng) 4. 數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成 2 理論教學(xué):48學(xué)時(shí),工廠參觀2學(xué)時(shí) 7

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