第一篇：數控技術課程大綱

數控技術大綱

1.數控機床的程序編制：給一個銑削加工零件，按你所熟悉的編程格式編寫數控加工程序。數控編程包括哪兩大部分，什么叫基點，節點。G指令的特點。數控機床中工件坐標系、機床坐標系的定義。G40、G41、G42、G43、G44的含義。程序編制誤差由哪三部分組成。

2.按逐點比較法插補直線或圓弧，計算插補結果，畫出插補軌跡圖。

3.逐點比較法插補的四個節拍是什么？

4.進給伺服系統的定義，及開環、閉環、半閉環系統的構成及特點；步進電機功放電路的特點及工作原理（步進電機高低壓切換驅動電路的工作原理）；步進電機的驅動原理及傳動計算，步進電機的步距角的計算，如何確定脈沖當量、步進電機的最高工作頻率；直流伺服電機PWM（脈沖寬度調制）調速工作原理。

5.位置檢測元件的分類、作用及重要作用。光柵的測量原理。

6.C刀補中，用圖表示直線與直線各種轉接形式；

7.數控機床的機械結構，及間隙調整方法。

第二篇：數控技術 大綱

《數控技術》教學大綱

適用專業：車輛工程 層次：本科

學時數：48學時 周學時：3學時 學分數：2 課程類型：選修課 開課（系）院：汽車學院

一、課程的性質和教學目的

1、課程性質

本課程是車輛工程的專業課程，主要研究數控機床的工作原理、各組成部分及其在機械生產中的應用。基本教學內容有：數控技術概述、數控加工程序的編制、計算機數控裝置、進給伺服系統、數控技術的發展、數控機床的故障診斷與維修等。

2、課程的教學目的

通過本課程的學習，使學生掌握現代數控技術的基本理論體系、方法和應用工具；具有綜合運用所學知識，正確使用數控設備的能力；了解與本課程有關的機電一體化新技術及發展趨勢；提高分析問題和動手動腦的綜合能力；為學習其他有關課程和將來從事數控技術方面的工程設計與開發打好必要的基礎。

二、課程的教學內容及教學要求

第一章

數控技術概述

1、教學要求

了解機床數控技術基本概念及其發展概況；掌握數控機床的工作流程、基本組成、工作原理、分類、特點和適用范圍。

2、教學內容

第一節 機床數控技術的基本概念

知識要點：數控技術概念，數控機床概念。第二節 數控機床的工作原理和組成

知識要點：數控機床的基本工作原理，數控機床的工作流程，數控機床的組成。第三節 數控機床的分類

知識要點：點位、直線、輪廓控制數控機床概念，開環、閉環、半閉環數控機床概念，多軸聯 動數控機床的含義和實例。

第四節 數控機床的特點和適用范圍

知識要點：數控機床的特點，數控機床的適用范圍。第二章

數控加工編程基礎

1、教學要求

掌握數控編程基礎知識；掌握常用G、M指令的編程方法；掌握數控編程的工藝處理原則；了解程序編制中的數學處理方法。

2、教學內容

第一節 數控編程概述

知識要點：數控編程基本概念，數控編程的一般步驟，數控編程代碼的含義，手工編程和自動編程兩種方法的異同。

第二節

數控編程的基礎知識

知識要點：數控機床的坐標系和坐標軸的確定，機床原點與機床坐標系，工件原點和工件坐標系，絕對坐標與相對坐標，尺寸設定單位，數控加工程序的結構。

第三節

數控功能指令

知識要點：常用的準備功能G指令（包括坐標系相關指令、運動方式相關指令、刀具補償指令、子程序調用指令），常用的輔助功能M指令，F、S、T指令。

第四節

數控編程的工藝處理

知識要點：加工路線的確定原則及實例，對刀點，換刀點的選擇，工件的裝夾方式的選擇，數控加工切削用量的選擇。

第五節

數控編程中的數值計算

知識要點：數控編程中數值計算的任務，基點和節點的概念，非圓曲線節點計算的幾種方法。第三章 數控加工程序的編制

1、教學要求

掌握數控車床、銑床、加工中心的程序編制方法；了解數控自動編程原理。

2、教學內容

第一節 數控車床的程序編制

知識要點：數控車床的編程特點，直徑編程和半徑編程的區別，數控車削固定循環指令的應用。第二節 數控銑床與加工中心的程序編制

知識要點：數控銑床的編程特點，數控銑削固定循環指令的應用，加工中心的編程特點。第三節

數控自動編程

知識要點：數控自動編程概念，數控自動編程的發展歷史及現狀，圖形交互自動編程系統的特點，典型CAD/CAM軟件簡介，自動編程的新發展。

第四章

計算機數控裝置

1、教學要求

了解CNC數控裝置的各項主要功能；了解CNC數控裝置硬件結構、CNC數控裝置軟件結構及特點；掌握CNC數控裝置插補工作原理

2、教學內容

第一節

計算機數控裝置概述

知識要點：CNC數控系統的組成，CNC數控裝置的組成，CNC數控裝置的主要功能。第二節

CNC裝置硬件結構

知識要點：單微處理機結構CNC裝置的硬件結構，輸入/輸出接口的分類及任務，多微處理機結構CNC裝置的硬件結構簡介。

第三節

CNC裝置軟件結構

知識要點：CNC裝置軟件硬件的功能界面，CNC裝置軟件結構的特點，多任務并行處理，多重實時中斷，CNC裝置的中斷結構模式。

第四節 CNC數控裝置插補工作原理

知識要點：插補的概念，評價插補算法的指標，插補方法的分類，直線和圓弧逐點比較插補法計算原理，直線和圓弧數字增量插補法計算原理，插補周期的選擇

第五章

數控機床的伺服系統

1、教學要求

了解常用的伺服驅動裝置及其系統；掌握常用的位置檢測裝置工作原理。

2、教學內容

第一節

伺服系統概述

知識要點：服系統的概念、作用，數控機床對進給伺服系統的要求，伺服系統的分類及其特點。第二節

開環步進式伺服系統

知識要點：步進電機的工作原理及主要特性，步進電機的驅動控制線路，開環步進式伺服系統的工作原理。

第三節

數控機床的檢測裝置

知識要點：進給伺服系統對位置測量裝置的要求，位置檢測裝置的分類，感應同步器的工作原理及其工作方式，脈沖編碼器的工作原理。

第四節

閉環伺服系統

知識要點：閉環伺服系統的執行元件及其調速，鑒相式伺服系統工作原理，鑒幅式伺服系統工作原理，數字脈沖比較式伺服系統工作原理。

第六章

數控機床的故障診斷

1、教學要求

了解數控機床的故障診斷與維修的基本技術和常用方法。

2、教學內容 數控機床故障診斷概述

知識要點：系統可靠性和故障的概念，數控機床的故障規律，數控機床故障診斷的一般步驟。

第二節

數控機床常用的故障診斷方法

知識要點：數控系統故障自診斷，各種常用的人工故障診斷方法介紹。第七章 數控技術的發展與機械加工自動化

1、教學要求

了解數控技術與機械加工自動化的現狀及發展趨勢，了解先進制造技術的發展概況。

2、教學內容

第一節 數控機床的發展

知識要點：數控加工中心，車削中心，柔性制造單元，數控系統的發展。第二節以數控機床為基礎的先進制造技術

知識要點：計算機直接控制系統，柔性制造系統，計算機集成制造系統。

三、課堂教學的基本要求

1、教學方法與手段

本課程以課堂講授為主，考慮到有些章節比較難以理解，因此應加強課件教學，以提高教學效果。

2、課堂訓練方案

課堂訓練內容主要體現在重點內容上；主要以要求學生掌握基本概念和基本規律為目的。

3、課外訓練方案

每章針對重點內容和難點內容均安排一定數量的習題。

4、自學指導

指導學生閱讀參考書。鼓勵學生理論聯系實際，查閱資料，撰寫心得體會，提高創新能力。

四、本課程與其它課程的聯系與分工

先修課程：《電路分析》、《電子技術》、《微機原理》

五、考試考核辦法及成績評定

考核的形式：

閉卷或讀書報告、論文等形式 學業成績構成：平時成績30%+期末考試成績70%

六、建議教材與教學參考書

教材：朱曉春.《數控技術》.北京:機械工業出版社.2001.5.參考書目：

[1]．廖效果.數控技術.湖北：湖北科學技術出版社.2000.7.4 [2]．王永章，杜君文，程國君.數控技術.北京：高等教育出版社.2001.12.[3]．葉伯生.計算機數控系統原理、編程與操作.武漢：華中理工大學出版社.2001.1.[4].董玉紅.數控技術.北京：高等教育出版社，2004.2.

第三篇：數控技術課程

數控技術課程

1數控編程與加工技術。2數控加工工藝。

3、Mastercam4、機械制圖 5、Autocad6、機械制造技術基礎

7、數控故障診斷維修與維護

8、數控機床電器控制

9、PLC技術

10單片機原理與技術

11、電工電子技術

12、數控專業英語13數字電子技術14液壓與氣動

15、數控加工工藝學16,、機械設計基礎、17、金屬材料學18 工程力學、19材料力學 20、Visual Basic6.0 編程與開發21高等數學、22線性代數、23、大學英語

24數控操作與編程

就想到這些了，還有些可能落下一兩個哦

第四篇：《數控技術課程設計》大綱

《數控技術課程設計》大綱

設計周數：2學分：2

適用專業：機械設計制造及自動化專業（機電方向）

一、設計的目的及要求：

1、數控技術是一門學科交叉與綜合的高新技術。本課程設計能使學生掌握計算機數字控制的基本原理、控制 算法，了解現代企業普遍使用的數控系統的功能結構，掌握數控機床手工編程的技巧及數控技術的在工程中的應用。基本掌握加工常用機械零件的編程方法，提高數控加工和實驗能力，為以后從事生產和科研工作打下一定的基礎。

2、理想的加工程序不僅應保證加工出符合圖樣的合格工件，同時應能使數控機床的功能得到合理的應用和充分的發揮。要充分發揮數控機床的這一特點，必須熟練掌握其性能、特點、使用操作方法，同時還必須在編程之前正確地確定加工方案。

二、設計內容：

1、繪制零件圖、毛坯圖，加工工序劃分;加工路線的確定;夾具的選擇、工件裝夾方法的確定;刀具的選擇及對刀點、換刀點的設置;切削用量的確定;數控加工編程，上機仿真加工。

三、設計的方法和步驟：

1、加工工序劃分;加工路線的確定。

2、夾具的選擇、工件裝夾方法的確定。

3、刀具的選擇及對刀點、換刀點的設置。

4、切削用量的確定。

5、數控加工編程

6、實驗

7、校驗、審核、修改、整理說明書。

四、成績考核辦法

1、出勤10%

2、編程35%

3、實驗5%

4、答辯50%

教研室主任（簽名）：賈育秦

學院（系）領導（簽名）：孟文俊

第五篇：《數控技術》課程教學大綱

四

川

理

工

學

院

《機電一體化系統設計》

課 程 教 學 規 范

四川理工學院機電工程系 制造技術及自動化教研室

二00六年十一月

《機電一體化系統設計》課程教學規范

機電工程系機械設計制造及其自動化教研室

課程編號：401011 教學課時：48~56學時；

學

分：3~3.5學分。

適用專業：《機械設計制造及其自動化》本科專業（機械制造、機電一體化方向）；《測控技術與儀器》本科專業等。

執 筆 人：何慶中；

修訂日期：2006-11-17

第一部分

教學基本要求

一、《機電一體化系統設計》課程教學的性質 1.1 《機電一體化系統設計》課程教學的重要性

機電一體化是機械工業的重點發展方向之一。是機械技術與微電子技術等相融合的新興交叉學科。所謂“一體化”，并不是機械技術與微電子技術的簡單組合，而是相互取長補短、有機結合（融合），以實現系統（產品）構成的最佳化。隨著機械技術、微電子技術的飛速發展，機械技術與微電子技術的相互滲透越來越快。“機電有機結合”是實現機電一體化系統（產品）的短、小、輕、薄和智能化，從而達到節省能源、節省材料、實現多功能、高性能和高可靠性目的的根本手段。因而在機械產品、機電產品、測試儀器、家電產品、工業自動化和過程裝備自動化系統設計中，機電一體化技術已得到了廣泛應用，并取得了很大的成功。由此可知，機電一體化技術已得到廣大科技工作者的廣泛重視，并逐步成為科學研究和新產品開發的關鍵技術手段之一。主要表現如下：

1.1.1 機電一體化技術的引用使傳統機械系統（產品）的附加值得到了很大的提高

在機電一體化系統設計原理和方法中能充分體現“以機為主、以電為用、機電有機結合”的設計原則，在傳統機械技術基礎上，有效的引入微電子技術、系統控制技術、傳感技術，從而使傳統的機械系統（產品）的附加值得到了很大的提高。

1.1.2 使小型化、高精度、多功能智能化產品得以實現

縱觀機械產品、機電產品、自動化控制過程的發展歷史，其發展模式沿著“單功能省能→單功能自動化→多功能自動化→自動化高精度”的方向發展。當今機電一體化系統設計原理和方法已為柔性自動化、智能自動化、高精度自動化技術的研究和產品開發提供了良好的基礎和機電產品有機結合創造了條件。在結合自動控制技術、測試技術、機電一體化技術、過程控制技術、微電子技術以及計算機技術，使小型化、高精度、多功能智能化的機電一體化產品得以實現。

1.1.3 使省能源、省資源、智能化的機電一體化技術研究的目標成為現實

工業技術研究的三大基本要素是物質、能源、信息；而在工業技術研究基礎上的機電一體化技術的追求目標是使機電一體化系統（產品）能實現省能源、省資源、智能化，要達到這一目標以滿足市場和用戶的系統或產品的小型化，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在傳統機械技術的基礎上，有效而合理的將機械技術、電子技術、微電子技術、測試技術、傳感器技術、自動控制技術有機的結合起來才能現實省能源、省資源、智能化的機電一體化技術研究的目標。

由此可得出，在《機械制造及其自動化》（機械設計、機械制造、機電一體化方向）、《測試技術與 控制》本科專業人才的培養計劃課程設置，以及《機械設計及理論》、《機械電子工程》、《機械設制造及自動化》等專業碩士研究生培養計劃課程設置中，將《機電一體化系統設計》課程作為專業必修課程或選修課程教學是非常必要的。

1.2 《機電一體化系統設計》課程教學的性質

作為綜合性較強的主干專業課程教學，使學生通過該課程學習，可培養學生初步了解和掌握應用所學專業基礎知識和專業知識解決機電一體化系統或產品設計、維護維修的基本方法和技能，初步具備綜合應用各學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基礎。

二、《機電一體化系統設計》課程教學的主要任務和基本目的 2.1 《機電一體化系統設計》課程教學的主要任務

依據四川理工學院機電工程系《機械制造及其自動化》（機械制造、機電一體化方向）本科專業教學計劃、《測控技術與儀器》本科專業教學計劃。以培養能在工業生產第一線從事機械設計、制造、機械電子工程（機電一體化系統和產品設計）以及測試技術與控制領域內應用機電一體化系統設計技術承擔機電產品設計制造、科技開發、應用性研究等方面的應用型技術人才，掌握機電一體化技術的基礎知識、基本技能和一定的動手能力為本專業課程教學的主要任務。

2.2 《機電一體化系統設計》課程教學的基本目的

《機電一體化系統設計》課程是《機械制造及其自動化》本科（機械設計、機械制造、機電一體化方向）、《測試技術與控制》本科以及《電氣自動化專業》等專業教學的重點專業主干課程之一。課程教學的基本目的在于讓所培養的各專業本科學生能掌握和了解機電一體化系統設計的基本原理、基本設計原理和方法，從系統和產品的角度出發，掌握組成機電一體化系統或產品機械系統元件和部件、常用機電執行元件和傳感元件、微電子控制系統和微機控制系統等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地的對常見機電一體化系統或產品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產品實例設計分析，初步掌握機電一體化系統或產品動態設計方法和靜態設計方法。

三、《機電一體化系統設計》課程教學的基本要求

基本要求在于培養學生掌握機電一體化系統設計與分析的基本原理、基本設計手段和方法，從系統和產品的角度出發，使學生掌握組成機電一體化系統或產品機械系統元件和部件、常用機電執行元件和傳感元件、微電子控制系統和微機控制系統等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統或產品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產品設計實例分析，從機電有機結合的角度出發，初步掌握機電一體化系統或產品動態設計和靜態設計方法。

最終目的是培養學生在今后參與工程實踐的過程中，能在工業生產第一線從事機械設計、制造、機械電子工程（機電一體化系統和產品設計）以及測試技術與控制領域內應用機電一體化系統設計與分析技術承擔機電產品開發、設計制造、應用性研究等方面的基本能力。

四、《機電一體化系統設計》課程重點難點及處理方法

《機電一體化系統設計》課程的教學難點主要體現在機電一體化系統設計的基本工作原理、基本設計思想和方法，從系統和產品的角度出發，使學生如何更好地掌握組成機電一體化系統或產品機械系統元件和部件、常用機電執行元件和傳感元件、微電子控制系統和微機控制系統等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統或產品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產品設計實例，從機電有機結合的角度出發，初步掌握機電一體化系統或產品動態設計和靜態設計方法。結合本門課程的特點，以大量生產實例為平臺，理論與實踐相結合等教學方法和手段，使學生能更好地掌握本門課程的基礎知識和要點，以及常見的機電一體化系統或產品的靜態和動態設計方法，并能在今后的工作中有所應用。

五、《機電一體化系統設計》課程與其他課程的聯系與分工

機電一體化技術是以機械技術為基礎，引入電子/微電子技術、自動控制理論、信號處理技術、傳 感技術以及計算機技術等相互融合逐漸形成的綜合性學科，因而它與其他課程之間的聯系非常緊密。在學習《機電一體化系統設計》課程專業課程前，學生應完成如下基礎課程和基礎專業課程的學習：

5.1 基礎課程

高等數學、線性代數與概率論、積分變換與復變函數、大學物理、畫法幾何與機械制圖等基礎課程，是為基礎專業課程學習和專業課程學習打下堅實的基礎。

5.2 專業基礎課程

（1）技術基礎課程學習

理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、機械工程材料、電工電子技術（模點/數電）、互換性與技術測量基礎等一級學科基礎專業課程，是機械工程一級學科各專業學習掌握的專業基礎課程，為進一步學習掌握二級學科各專業方向的專業基礎知識和專業知識創造條件并打下一定的基礎。（2）專業方向基礎課程學習

機械控制工程基礎、機電傳動控制基礎、機械工程測試技術基礎、材料成型技術基礎、液壓傳動與控制、計算機輔助設計（CAD/三維設計）、機械制造技術基礎等二級學科專業基礎課程，是以培養機械設計制造及自動化（機械設計、機械制造、機電一體化方向）、測試技術與儀器、過程裝備與控制工程本科專業人才培養目標為依據，制定的專業方向基礎課程，目的為完成后續的專業課程學習打下基礎。

5.3 專業課程學習

機械設計學、機械系統設計、測試技術與傳感器、計算機原理與控制、自動控制理論、數控技術、機電系統控制與驅動設計、機電系統與計算機仿真等專業課程，也是為培養各專業人才進一步學習《機電一體化系統設計》課程必要的專業知識。

5.4 繼續教育的基礎

《機電一體化系統設計》課程的學習，可為以下選修課程和繼續教育課程學習打下一定的專業基礎知識或技能。ADAMS模態分析、機電系統運動學/動力學仿真、自動控制系統仿真，機電系統虛擬樣機設計等。

六、建議教材與參考文獻 6.1 建議教材

張建民 主編，《機電一體化系統設計》，高等教育出版社，2001年第2版（普通高等教育“十五”國家級規劃教材）。

6.2 參考文獻

趙先仲 編著，《機電系統設計》，機械工業出版社，2002年第1版。何克忠、李偉主編，《計算機控制系統》，清華大學出版社，1998年第1版。薛定宇著，《反饋控制系統設計與分析》，清華大學出版社，2000年第1版。劉政華、何將三等編著，《機械電子學》，國防科技大學出版社，1999年第1版。

第二部分

教 學 大 綱

《機電一體化系統設計》課程理論教學基本內容與要求（含重點難點，教學組織）

1、第一章

總

論（第1.1~1.5節）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

了解和認知機電一體化（技術）的內涵、定義或解釋，研究的主要目的和發展歷史和方向；機電 一體化系統設計研究的主要方向和應用特點；機電一體化系統設計的基本要素，以及與工業設計基本要素之間的關系；主要構成和功能特征；各基本要素相互聯系的核心技術問題——接口技術；機電一體化系統設計的基本流程、方法和評價體系。（3）主要教學內容

·機電一體化（技術）的內涵、定義或解釋——原創性技術和變異性設計理念

·機電一體化（技術）設計研究的主要目的——在機械系統主功能、動力功能、信息功能和控制功能基礎上，引入微電子技術、傳感技術、計算機技術、自動控制理論，增強傳統機械系統（產品）的附加值和自動化應用領域。

·機電一體化（技術）設計研究的主要內容（基本要素）——主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，以及如何應用交叉學科的基礎理論知識解決機電一體化（技術）設計中的核心技術問題——接口技術。

·機電一體化（技術）的發展歷史和主要研究方向與領域。

·機電一體化系統的構成要素——機械系統、電子信息處理系統、動力系統、傳感系統、執行控制系統（元件）組成的五大構成要素或子系統；實現機電一體化系統三大目的功能所具有的兩大重要特征：以能源轉換為主和以信息轉換為主的功能特征。

·機電一體化系統應具有的主要功能要素——主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構造功能。·機電一體化（技術）設計中各子系統相互匹配的核心問題：接口技術——接口技術的定義、分類、輸入/輸出功能，主要研究內容和途徑。

·機電一體化系統設計的基本流程——確定產品規格、性能指標—→系統功能部件、基本要素的劃分—→接口設計；綜合評價或系統評價—→可靠性復查—→試制與調試。

·機電一體化系統設計的評價體系——以系統主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構造功能和規格、性能指標進行綜合評價。

（4）教學重點

機電一體化（技術）的內涵、定義，研究目的，“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，接口技術問題，機電一體化系統（產品）的構成要素和主要功能，設計的基本流程和評價體系。（5）教學難點與處理方法

教學難點：接口技術問題，機電一體化系統（產品）的構成要素和主要功能，設計的基本流程和評價體系為學生認識和掌握的知識重點。

教學處理方法：基于機電一體化系統構成，以網絡信號傳遞方式系統分析講解機電一體化系統（產品）的構成要素和主要功能；結合傳統機電一體化系統（產品）的研發特點講述機電一體化系統設計的基本流程和評價體系。

2、第一章

總

論（第1.6~1.10節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握機電一體化系統設計方法：一般原則（在充分發揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統的附加價值的基礎上，實現機電系統（產品）的自動化操作，即機電互補法、機電結合（融合）法、機電組合法；掌握機電一體化系統（產品）設計的類型：開發性設計、適應性設計、變異性設計；了解機電一體化系統（產品）的設計程序、準則和規律；機電一體化系統（產品）的開發工程；機電一體化系統（產品）設計與現代設計方法的關系。（3）主要教學內容

·機電一體化系統設計的基本方法——掌握在充分發揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統的附加價值，實現機電系統（產品）的自動化操作，即機電互補法、機電結合（融合）法、機電組合法。

·掌握機電一體化系統（產品）設計的類型——開發性設計、適應性設計、變異性設計。

·了解機電一體化系統（產品）的設計程序、準則和規律——設計程序：總體方案設計、部件（或 關鍵零件）選擇與設計、技術設計與工藝性設計、標準化設計、生產制造試驗驗收技術條件的制定，達到可靠性、適應性、完善性為設計目標。

·機電一體化系統（產品）設計與現代設計方法——機電一體化系統（產品）設計的特點；現代設計方法手段和特點；兩者相互融合的必要性和優勢；現代設計方法的基本類型：計算機輔助設計與制造（CAD/CAM），并行工程（CE——全壽命周期設計方法），虛擬產品設計，快速響應設計，綠色環保產品設計，反求設計，網絡協同合作設計等。（4）教學重點

機電互補法、機電結合（融合）法、機電組合法；開發性設計、適應性設計、變異性設計理念和方法；機電一體化系統（產品）設計與現代設計方法的關系。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：機電一體化系統（產品）設計與現代設計方法的關系及各種現代設計方法的初步認知。

教學處理方法：結合機電一體化系統（產品）現代設計方法的特點與發展趨勢，工業生產和日常生活產品中的實例，重點講述機電互補法、機電結合（融合）法、機電組合法；開發性設計、適應性設計、變異性設計理念和方法。

（6）課外習題要點

復習鞏固機電一體化涵義、目的、特征、基本組成要素及可實現哪些功能；工業三大要素和機電一體化三大效果（要素）的內涵；電一體化系統設計的設計思想、方法；開發性設計、變異性設計、適應性設計之間的關系與異同。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

3、第二章 機電一體化系統機械系統部件的選擇與設計（第2.1節）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

掌握機電一體化系統機械部分設計或選擇的特點，目的，基本功能和基本要求；絲杠螺母機構的基本形式；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）主要教學內容

·機電一體化系統機械部分設計或選擇的特點——掌握機電一體化系統機械部分與一般機械系統機械部分相比所具有的特殊要求（四點）；達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計——機械傳動部件的基本功能、目的、要求 基本功能：實現能量（動力）和運動形式的轉換——工作機和信息機。目的：實現執行元件與負載之間的匹配——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。

·絲杠螺母機構的基本形式——絲杠螺母機構的主要作用；分類：滑動和滾動絲杠螺母機構（包括結構和功能特點）；絲杠螺母機構的主要結構傳動形式：螺母固定絲杠轉動并移動、絲杠轉動螺母移動、螺母移動絲杠移動、絲杠固定螺母轉動并移動，以及差動傳動等。

·滾珠絲杠傳動部件及其要求——滾珠絲杠傳動部件的組成及結構特點；滾珠絲杠傳動副的典型結構（滾道截面形狀、滾珠的循環方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調整和預緊（雙螺母螺紋預緊調整、雙螺母墊片式預緊調整、雙螺母齒差式預緊調整、彈簧式自動預緊調整、單螺母變導程預緊調整）；滾珠絲杠副支承方式（四種）；軸承組合安裝支承結構；滾珠絲杠副結構形式的確定與選擇方法（單圓弧螺紋滾道的單螺母絲杠副，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——齒輪傳動的典型結構形式；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；齒輪傳動間隙的調整方法（偏心套筒或偏心軸齒側間隙調整法，軸向墊片齒側間隙調整法，雙片薄齒輪錯齒齒側間隙調整法）。·撓性傳動部件簡介 ·間歇傳動部件簡介（4）教學重點 滾珠絲杠傳動副的典型結構（滾道截面形狀、滾珠的循環方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調整和預緊；滾珠絲杠副結構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；齒輪傳動間隙的調整方法。（5）教學難點與處理方法

教學難點：滾珠絲杠傳動副的典型結構（滾道截面形狀、滾珠的循環方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調整和預緊；齒輪傳動間隙的調整方法。

教學處理方法：與圖文并茂和實際應用的形式，詳細講解教學難點，使學生易于理解和掌握。

4、第二章 機電一體化系統機械系統部件的選擇與設計（第2.2節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握導軌副的組成、主要類型及其應滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調整、特點；導軌副材料的選擇及其機械性能確定；提高導軌副耐磨性的措施；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副。了解回轉運動滾動導軌副；滾動軸承導軌副。（3）主要教學內容

·導軌副的組成、主要類型及其應滿足的要求——導軌支承部件的作用和組成；導軌副的主要類型；導軌副應滿足的基本要求（導向精度、導軌的剛度、精度保持性、運動靈活性和低速運動平穩性、溫度敏感性和結構工藝性要求）；導軌副設計的主要內容與步驟。

·滑動導軌副的結構及其選擇——常見滑動導軌副的截面形狀和特點（三角形導軌、矩形導軌、燕尾形導軌、圓形導軌）。

·常見導軌副組合與間隙調整、特點——雙三角形組合導軌，矩形與矩形導軌組合；三角形導軌與矩形導軌組合；三角形導軌與矩形和平面導軌組合；燕尾形導軌與矩形導軌組合。

·導軌副材料的選擇及其機械性能確定——導軌副材料的選擇的基本原則與要求；常用導軌副材料的基本性能和特點；導軌副材料機械性能確定的基本方法與手段。

·提高導軌副耐磨性的措施——采用鑲裝導軌；提高導軌精度、改善導軌表面粗糙度、采取合理的潤滑；減少導軌單位面上的壓力（比壓）、采用必要的卸荷裝置。·滾動導軌副的類型與選擇——滾動導軌副的組成、分類（滾動體和循環方式）與結構特點；滾動導軌副的基本要求：高的導向精度、高的耐磨性、足夠的剛度、良好的工藝性。

·直線運動滾動導軌副——直線運動滾動導軌副滾動體循環工作方式的工作原理，結構特點和應用。·回轉運動滾動導軌副——回轉運動滾動導軌副的工作方式的工作原理，結構特點和應用。·滾動軸承導軌副——滾動軸承導軌副的工作方式的工作原理，結構特點和應用。

（4）教學重點

導軌副的組成、主要類型及其應滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調整、特點；導軌副材料的選擇及其機械性能確定；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副工作原理與結構形式。（5）教學難點與處理方法

教學難點：常見導軌副組合與間隙調整、特點；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副工作原理與結構形式。

教學處理方法：與圖文并茂和實際應用的形式，詳細講解教學難點，使學生易于理解和掌握。（6）課外習題要點

復習鞏固機電一體化系統中傳動機構的作用；對傳動元件的基本要求；滾珠絲杠副的主要構成元件、傳動特點以及支承方式（特點）；齒輪傳動系統傳動比的分配原則。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

5、第三章 機電一體化系統執行元件選擇與設計（第3.1~3.2節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求 了解執行元件的主要類型和特點；掌握機電一體化系統（產品）對執行元件的基本要求；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）主要教學內容

·執行元件的主要類型，能量轉化方法及其特點——電氣式、氣壓式、液壓式、其他形式。·機電一體化系統（產品）對執行元件的基本要求——慣量小，動力大；體積小，重量輕；安裝方便、便于維修維護；易于實現自動化控制。

·機電一體化系統（產品）常用控制電機——DC/AC電動機、力矩電動機、步進（脈沖）電動機、變頻調速電動機、開關電磁電動機以及其他電動機（直流或交流脈寬調速電動機、電磁伸縮元件）等，及其主要特點簡介。

·機電一體化系統對伺服控制電動機的基本要求——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、響應特性好；位置控制/速度控制精度高、調速范圍大、低速平穩性好、分辨率高和振動噪音小；能適應頻繁啟動，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用原則；伺服控制電機的選擇基本原則（要求）。（4）教學重點

執行元件的主要類型和特點；機電一體化系統（產品）對執行元件的基本要求；常用控制電機類型與主要特點；機電一體化系統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）教學難點與處理方法

教學難點：伺服控制電動機的工作原理和機電一體化系統對伺服控制電動機的基本要求，特點與選用原則。

教學處理方法：在詳細講解伺服控制電動機工作原理的基礎上，結合實際機電一體化系統或產品中對伺服控制電動機的基本要求，選用和應用特點。

6、第三章 機電一體化系統執行元件選擇與設計（第3.3~3.5節）

（1）理論教學學時：6學時（2）教學目的和要求

重點掌握步進電機與驅動技術：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅動與控制（驅動電路、變頻控制信號、環形脈沖分配器、功率放大器、細分驅動電路、典型細分驅動電路）；了解直流電機與驅動技術和交流電機與驅動技術。（3）主要教學內容

·復習內容：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——分辨率；靜態特性（矩－角特性、靜態穩定特性）；動態特性（動態穩定區、啟動轉矩、矩－頻特性、慣－頻特性）；其他技術參數。

·步進電機的驅動與控制——驅動電路：主要由脈沖分配器和功率放大器兩部份組成，實現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動方向控制信號，確定位移、轉速、轉向的實現。

·環形脈沖分配器——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——功率放大；限制電流；續流保護；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。

·細分驅動電路——工作原理：在不改變步進電機結構的條件下，將步進脈沖電流細分逐步增加到Imax，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。細分驅動電路的特點：在不改變步進電機結構參數的條件下，可降低電機運轉的步進角。·典型細分驅動電路——多路功率開關細分電路；單功率放大細分電路。·直流伺服電動機及其驅動 ·交流伺服電動機及其驅動

（4）教學重點

步進電機與驅動技術：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅動與控制（驅動電路、變頻控制信號、環形脈沖分配器、功率放大器、細分驅動電路、典型細分驅動電路）；直流伺服電動機及其驅動；交流伺服電動機及其驅動。（5）教學難點與處理方法

教學難點：步進電機的驅動與控制（驅動電路、變頻控制信號、環形脈沖分配器、功率放大器、細分驅動電路、典型細分驅動電路）；直流伺服電動機及其驅動；交流伺服電動機及其驅動。教學處理方法：在詳細講解步進電動機、直流/交流伺服電動機、工作原理的基礎上，結合實際機電一體化系統或產品中對控制電動機的基本要求，選用和應用特點。（6）第三章課外習題要點

復習鞏固掌握機電一體化系統中對執行元件的分類與特點；機電一體化系統對執行元件的基本要求；步進電機具有哪些特點與環形分配方式、功率放大器電路種類以及工作原理、細分電路的特點、細分方式。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

7、第四章 機電一體化系統微機控制系統的選擇與設計（第4.1節）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

掌握微機控制系統的定義；了解常用控制計算機的類型、抉擇和權衡方法；掌握微機控制系統的設計思路和微機系統構成與種類；了解微機軟件與程序設計語言。

（3）主要教學內容

·微機控制系統：是將微型計算機作為機電一體化產品的控制器，結合微型計算機的工作原理、接口電路（數字和模擬）的設計、相應的控制軟件，實現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。

·常用控制計算機的類型：單片機、單板機，微型計算機——構成與特點。

·微機控制系統專用與通用、硬件與軟件的抉擇和權衡——專用與通用的抉擇；硬件與軟件的權衡；必要的抗干擾措施。

·微機控制系統的設計思路——確定系統總體控制方案；確定控制算法（逐點比較法、數字積分法、PID調節控制法、最小拍控制法、最優控制法、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、神經網絡控制法、專家系統）；選擇微型計算機（較完善的中斷系統、足夠的存儲容量、完善的輸入/輸出通道、實時時鐘控制能力、）；系統總體設計（接口設計、通道設計、）；軟件設計：系統軟件、應用軟件。

·應用程序的一般編寫方法：模塊化程序設計法和結構化程序設計法。·系統調試：硬件調試、軟件調試、系統調試三大步驟。

·微機系統構成與種類——微處理機、微型計算機、微型計算機系統等系統的總稱。

·微機軟件與程序設計語言——機器語言（Machine language），匯編語言（Assembly language），高級語言（High level language），操作系統（Operating System）；應用程序庫或軟件包（OFFICE、C、VC、JAVA、CAD、PRO/E、UG、3DMAX、MATLAB、MAPLE 等）。（4）教學重點

微機控制系統的定義；常用控制計算機的類型、抉擇和權衡方法；微機控制系統的設計思路和微機系統構成與種類。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：微機控制系統的設計思路。

教學處理方法：結合不同微型計算機的構成和性能特點，以及在機電一體化中的應用進行設計思

++路的講解，并對一定的實例進行分析。

8、第四章 機電一體化系統微機控制系統的選擇與設計（第4.6節）

第4.2節 第4.3節 第4.4節 第4.5節 內容在計算機硬件基礎、計算機原理等課程中已學習過，在此不做講解。

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

掌握PLC的基本工作原理與基本構成；PLC的編程特點與執行過程；了解PLC的應用和編程步驟。（3）主要教學內容

·PLC的基本工作原理與基本構成

工作原理：使用可編程存儲器存儲用戶設計的應用程序指令，由指令實現邏輯運算、順序操作、定時、計數、算術運算和I/O接口通訊來控制機電一體化系統（產品）。

基本構成：如圖4-2所示，主要由微處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM、EPROM）、I/O接口（數字、模擬）、編程接口、編程器（含顯示）等組成。·PLC的編程特點與執行過程——順序串行編程與執行。

·PLC的應用舉例——下面借助于實際例子了解PLC的應用和編程步驟（執行加工工藝流程）。（4）教學重點

PLC的基本工作原理與基本構成；PLC的編程特點與執行過程。（5）教學難點與處理方法

教學難點：PLC的編程特點與執行過程。

舉例講述PLC在機電一體化系統中的應用和編程特點。

9、第四章 機電一體化系統微機控制系統的選擇與設計（第4.7節~第4.8節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握輸入/輸出接口控制信號的可靠性設計基本要求；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）主要教學內容

第4.7節 微機應用系統的輸入/輸出控制的可靠性設計

·輸入/輸出接口控制信號的可靠性設計基本要求：能可靠地傳遞控制輸入/輸出信息；能夠進行信息的轉換，以滿足微機對輸入/輸出信息轉換要求；電平量轉換與匹配；電量與非電量轉換；強電與弱點轉換與匹配；具有阻斷干擾信號進入微機控制系統的能力。

·提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法：光電隔離電路和信息轉換電路設計。·信息轉換電路設計：弱點/強電轉換電路；數字/脈沖信號轉換；數/模(D/A)轉換、模數(A/D)轉換；電量轉非電量。

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措施。·傳感器的測量電路：模擬型測量電路；數字型測量電路；開關型測量電路。·傳感器的微機接口：模擬量接口方法、數字量接口方式、開關量接口方式。

（4）教學重點

輸入/輸出接口控制信號的可靠性設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）教學難點與處理方法

教學難點：提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。教學處理方法：重點講述不同接口電路中的可靠性設計方法。（6）課外習題要點

復習鞏固掌握機電一體化微機控制系統設計中，微機選擇應滿足的基本條件；提高微機控制系統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4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

10、第五章 機電一體化系統的元、部件特性分析（第5.1節）

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

重點掌握機械系統的主功能和基本特性要求，變換機構及其運動變換分析。了解機械系統的機構靜力學特性研究的主要問題和機構動力學特性研究的主要問題。（3）主要教學內容

·機械系統的主功能：將一種機械物理量變換成與目的要求相對應的另一種機械物理量（運動參量、力/力矩參量）。·機械系統的基本特性要求：在具有承擔外載荷足夠的強度（бb, бs, бp）和剛度（結構剛度、接觸剛度和局部剛度）的前提下，質量和慣量要小，系統響應要快，帶負載的能力要強。·一般線性機械系統的動態特性（傳遞函數）：X(s)/Fx(s)= 1/[(Jm+JL/i2)s2] 典型機械系統的動態特性（傳遞函數）：齒輪減速：Y = f(x)=(1/i)x；只有機構轉動慣量：X(s)/Fx(s)= 1/Jms2；只有負載轉動慣量：X(s)/Fx(s)= 1/(JL/i2)s2。

?,??)?x·非線性機械系統的動態特性（傳遞函數）：Fx?Fm(x,xdf(x)dt?,??)。Fy(y,yy· 變換機構及其運動變換分析：齒輪傳動機構（線性）；柔性帶/鏈傳動機構（線性）；回轉/直線機構（線性）；間歇機構（非線性）；連桿機構（非線性）；凸輪機構（非線性）等。

·機構靜力學特性與研究的主要問題：輸出端負載向輸入端的轉換；機構內的摩擦力/矩對輸入端的影響；各外部和內部載荷或重力載荷產生的加速度對機構內部構件承載能力的影響。

·機構動力學特性與研究的主要問題：研究機構要素的慣性和機構中各元素、部件以及整機的剛度特性和振動特性；平面運動機構要素的動態力及動態力矩；空間運動機構要素的動態力及動態力矩；機構輸出端的彈性與動態特性。（4）教學重點

機械系統的主功能和基本特性要求；變換機構及其運動變換分析；機械系統的機構靜力學特性研究的主要問題和機構動力學特性研究的主要問題。（5）教學難點與處理方法

教學難點：機械系統的機構靜力學特性研究和機構動力學特性研究。

教學處理方法：以動力機構、變換機構為基礎，分析機械系統的機構靜力學特性和機構動力學特性問題的主要研究內容。

11、第五章 機電一體化系統的元、部件特性分析（第5.2節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

重點掌握機械系統中傳感器的主功能；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。了解具有其他平滑特性的變換傳感器和傳感器檢測系統的特性。掌握傳感器檢測系統的整體特性的組成部分與要求。

（3）主要教學內容

·機械系統中傳感器的主功能：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，再經運算放大器或機械變速器轉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、霍爾效應式等）；壓電變換傳感器；應變/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： VS(s)Y(s)?Gme(s)?Ks1?Ls/RRs1?RCs?kRsd?Rs1?RCsd，當LS/R<<1時，傳感器具有線性特征。，當RCs>>1時，Gme≈d/C，放大系壓電式變換傳感器的特性： VS(s)F(s)?Gme(s)?數與壓電系數成正比，與電容量成反比。但在τ= RC（固有振動周期）低時，系統測試不準確。故壓電式變換傳感器只能用在被測信號頻率足夠高時，測試結果才準確。

·具有其他平滑特性的變換傳感器（即線性特性或數字特性）：差動變壓器傳感器、靜電/電橋式傳感器、應變計傳感器、光電編碼器。

·傳感器檢測系統的特性：機械變換、機電變換、電氣變換等部分組成。（4）教學重點

機械系統中傳感器的主功能；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）教學難點與處理方法

教學難點：各類傳感器或傳感系統傳遞函數特性分析與應用。

教學處理方法；以不同傳感器的工作和應用特點為基礎，進行特性分析與應用原則的講解。

12、第五章 機電一體化系統的元、部件特性分析（第5.3節，第5.4節）

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

重點掌握電氣式執行元件系統的主功能和系統組成；電磁變換執行元件的特性分析；具有反饋環節驅動電路電磁變換執行元件的動態特性分析；步進電動機的特性分析。了解壓電式執行元件及其特性分析；執行元件與機械結構結合中的若干問題。（3）主要教學內容

·電氣式執行元件系統的特性分析

電氣式執行元件系統的主功能：將輸入電控信號轉換為機械物理參量。

電氣式執行元件系統的組成：控制電路→驅動電路→電/機變換→機械變換。

常用電氣式執行元件：DC/AC伺服電機，步進電機，直線電機（含電磁鐵）、壓電元件、超聲波電機等。

·電磁變換執行元件的特性分析：DC/AC伺服電機為例進行特性分析。

·具有反饋環節驅動電路電磁變換執行元件的動態特性分析：DC伺服電機典型反饋驅動電路控制的動態特性分析；測速發電機（旋轉變壓器）反饋驅動電路控制的動態特性分析。·步進電動機的特性分析：環行分配、功率放大、步進電動機變換的特性分析 ·壓電式執行元件及其特性分析：電壓—電荷—應力變形特性分析。

·執行元件與機械結構結合中的若干問題：機械慣性阻轉矩的匹配方法、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）教學重點

電磁變換執行元件的特性分析；具有反饋環節驅動電路電磁變換執行元件的動態特性分析；步進電動機的特性分析。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：電磁變換執行元件的特性分析；具有反饋環節驅動電路電磁變換執行元件的動態特性分析；步進電動機的特性分析。

教學處理方法：結合不同的電磁變換元件的工作原理，以及在系統中的應用特點，詳細分析執行元件的動態特性分析。（6）課外習題要點

復習鞏固掌握典型機械系統的動態特性和常用的線性變換機構的特點與應用。題量2~3題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

13、第六章 機電一體化系統的機電有機結合分析與設計（第6.1節）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

重點掌握機電有機結合的穩態設計考慮方法研究的主要內容和檢測傳感裝置、信號轉換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設計。穩態設計考慮方法的主要設計程序及要求。（3）主要教學內容

·機電有機結合的穩態設計考慮方法研究的主要內容：

系統的輸出運動參數的技術狀態；執行元件的參數選擇；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。

·負載分析：典型負載，負載的等效換算。

·執行元件的匹配選擇：伺服系統執行元件的轉矩匹配，伺服系統執行元件的功率匹配。

·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。·檢測傳感裝置、信號轉換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設計；伺服系統的穩態設計方法，伺服系統主要功能部件的選擇與設計。

·系統數學模型的建立：半閉環控制方式（數學模型），全閉環控制方式（數學模型）。·穩態設計考慮方法的主要設計程序及要求

（4）教學重點

機電有機結合的穩態設計考慮方法研究的主要內容和檢測傳感裝置、信號轉換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設計。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：穩態設計考慮方法的主要設計程序及要求的認知了解。

教學處理方法：應用實例分析進一步學習和認知穩態設計考慮方法的主要研究內容和重點考慮的問題。

14、第六章 機電一體化系統的機電有機結合分析與設計（第6.2節，第6.3節）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

重點掌握機電有機結合的動態設計考慮方法研究的主要內容，伺服系統的調節方法。了解機械結構彈性變形對系統的影響和減少影響可采用的措施，動態設計考慮方法的主要設計程序及要求。（3）主要教學內容

·機電有機結合的動態設計考慮方法研究的主要內容：在穩態設計所建立的數學模型（傳遞函數）基礎上，選擇系統的控制方式和校正（或誤差補償）形式；設計校正（或誤差補償）裝置，并有效的與穩態設計所建立的數學模型（傳遞函數）系統相融合，構成具有誤差補償作用的反饋調節系統，最終達到穩定工作和滿足被控制對象的各項動態指標要求。

·伺服系統的控制方式：前置反饋和反向誤差調節反饋控制方式。·校正（或誤差補償）形式：波德（Bode）圖法和根軌跡圖法。

·伺服系統的調節方法：伺服系統動態穩定性分析與過渡過程，動態特性與動態穩定性參量或指標，伺服系統動態穩定性校正，伺服系統調節校正分析，速度反饋校正（測速發電機局部負反饋）。機械結構彈性變形對系統的影響：有效地減少機械系統產生自激振蕩而影響系統正常工作的各種因素，最有效的方法是機械系統的控制頻帶避開機械系統的固有諧振頻率。

·通常采用的方法：機械振動系統運動學和動力學方程的建立；簡化系統，建立彈性變形時機械系統的運動和動力傳遞結構框圖；寫出機械系統的運動和動力傳遞的控制等效框圖；建立機械系統的傳遞函數；應用根軌跡法判定系統的工作穩定性。

·動態設計考慮方法的主要設計程序及要求。

·機電系統的可靠性設計方法：可靠性的概念、保證產品（系統）可靠性的主要方法。（4）教學重點

機電有機結合動態設計考慮方法研究的主要內容，伺服系統的調節方法。（5）教學難點與處理方法

教學難點：伺服系統的調節方法。

在條件允許的情況下，利用自動控制系統仿真分析設計軟件進一步分析和學習伺服系統的調節方法、調節程序步驟等機電有機結合動態設計方法的知識要點。

第三部分

教學實施細則

依據本課程教學的性質和教學目的，學生按本課程教學內容重點掌握和了解各章節或各教學環節的教學目的和要求，是本課程教學的基本任務，也是最終考查（考試）的基本范圍和知識要點，可作為知識掌握和復習的基本內容和要求。由此制定出本課程的教學實施細則。

一、課堂教學方法

以各章節教學內容，教學重點和難點為依據，以每次課堂教學為基本教學單元，采取學生教師互動的教學方式，相互尊重的人性化管理加強課堂紀律的整理等教學模式；在多媒體教學手段應用的基礎上，充分發揮傳統教學方法（板書教學與互動）的特點，引用互動提問式教學，突出教學重點，圖文并茂，盡可能讓每一位學生更好地認知教學過程中應掌握和了解各章節的重點知識內容和難點。主要教學方法和手段如下：

1.1教學前的準備

認真熟悉地理解和掌握本專業學生的培養目標，教學計劃與課程體系，基礎課、專業基礎課、專業課、選修課以及實踐教學內容等之間的相互關系和聯系。

1.2理論教學前應準備的教輔資料

在認真理解和掌握本課程教學理論研究和應用研究的相關領域和發展方向的基礎上，消化熟悉所選用教材明確的知識體系和結構、重點內容和要點，參閱相關參考教材和著作，依據本課程教學規范中教學大綱的要求，在實施理論教學前，應完成準備的教輔資料主要有：課程教學教案，課程教學講義，多媒體CAI課件，以及必要的習題（課內、外）等。

1.3課堂教學過程與方法

以各章節教學內容，教學重點和難點為依據，以每次課堂教學為基本教學單元實施理論教學。在教學過程中，應重點注重以下幾方面教學手段的實施。

·在教學硬件設施許可的條件下，盡量應用多媒體教學方法與傳統板書教學方法相結合，再結合主講教師的教學特點，進行理論教學。在本課程教學過程中，引用多媒體教學手段，具有信息量大，直觀性強的特點；應用傳統板書教學方法具有邏輯性強，易于與學生進行互動教學，同時也可了解和掌握學生對知識要點、重點、難點的掌握程度。

·教師應嚴于師表，語言行動規范，尊重學生，平易近人。在上課前互動致敬整頓課堂紀律是每次課教學的第一手法；在每一課堂教學中，主講教師應直立、面向學生進行教學，嚴而不俗，互動教學，隨時注意學生的聽課情況和反映，盡可能保持課堂教學進程的完成和課堂紀律；下課休息時間，盡量接近學生，與之交談了解學生對本門課程知識的認識和獲得的教學效果，盡量針對學生的實際情況，靈活完善教學方法，使之能盡可能多的掌握本門課程的基本知識要點。

1.4課外輔助教學方法

課外輔助教學主要包括課外作業、課外輔導，在條件具備的情況下，可帶學生參觀機電一體化系統或者產品，進行一定的現場講解。教師必須認真修改課外作業，并做必要的批示和有完整的記錄，教師最好全部修改課外作業；教師必須按規定時間按時進行課外輔導，并可根據學生的實際情況，適當拓寬大疑問題的范疇。

二、實現教學目標的措施和辦法

為了落實教學目標的實現，有效管理和監控教學進程與教學質量，提高教學效果和總結教學經驗，進一步改進教學方法，在教學實施過程中，主要采取如下措施和方法實現教學目標。

2.1 課堂教學與監控

每次課程教學前整頓課堂紀律，隨機考勤與課堂提問相結合，監控教學進程與教學效果，考勤與提問考核結果作為學生平時成績的組成部分。

2.2 課外作業

2.2.1 主要目的

布置課外習題作業應達到的主要目的是使學生在認真復習所學各章節的基礎上，通過完成課外習題作業的方式，進一步掌握和鞏固各章節的基本知識要點和重點內容，并初步具備靈活應用所學知識（基本原理、方法、概念和觀念），解決相應的技術問題的手段或方法。2.2.2 各章節課外習題布置的要點和題量（1）第一章課外習題要點

復習鞏固機電一體化涵義、目的、特征、基本組成要素及可實現哪些功能；工業三大要素和機電一體化三大效果（要素）的內涵；電一體化系統設計的設計思想、方法；開發性設計、變異性設計、適應性設計之間的關系與異同。

題量4~5題為宜。（2）第二章課外習題要點

復習鞏固機電一體化系統中傳動機構的作用；對傳動元件的基本要求；滾珠絲杠副的主要構成元件、傳動特點以及支承方式（特點）；齒輪傳動系統傳動比的分配原則。

題量4~5題為宜。（3）第三章課外習題要點

復習鞏固掌握機電一體化系統中對執行元件的分類與特點；機電一體化系統對執行元件的基本要求；步進電機具有哪些特點與環形分配方式、功率放大器電路種類以及工作原理、細分電路的特點、細分方式。

題量4~5題為宜。

（4）第四章課外習題要點

復習鞏固掌握機電一體化微機控制系統設計中，微機選擇應滿足的基本條件；提高微機控制系統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4~5題為宜。（5）第五章課外習題要點

復習鞏固掌握典型機械系統的動態特性和常用的線性變換機構的特點與應用。題量2~3題為宜。

（6）第六章課外習題要點

復習鞏固掌握機電一體化系統的穩態設計方法和動態設計方法，以及在設計中應該掌握的基本要點和提高穩態/動態精度的手段。

題量2~3題為宜。

2.3 輔導答疑

合理安排輔導答疑時間，并對學生提問與答疑交談的結果，做一定的紀律，并將提問和認知情況作為平時成績參考的依據。

2.4近距離與學生交談

充分利用課余時間和平時時間，近可能地與學生交談和談心，掌握學生對本門課程的認識和知識掌握的情況，使學生能認識到學好本門課程是教師和學生共同努力的結果。2.5 考核環節

《機電一體化系統設計》課程屬大學四年學習的專業綜合性課程，綜合性和實用性較強，考核的重點在機電一體化系統設計的基本要求，設計思想、觀念、思路與方法等范圍。

2.5.1 考核形式與成績構成

《機電一體化系統設計》課程以閉卷考試（卷面成績）為主（85%），平時成績（含作業成績、上課考核情況等）為輔（15%）。

3.3.2 閉卷考試的主要內容或范圍

第一章：機電一體化（技術）的內涵、定義或解釋，研究的主要目的和發展歷史和方向；機電一體化系統設計研究的主要方向和應用特點；機電一體化系統設計的基本要素，以及與工業設計基本要素之間的關系；主要構成和功能特征；各基本要素相互聯系的核心技術問題——接口技術；機電一體化系統設計方法：一般原則（在充分發揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統的附加價值的基礎上，實現機電系統（產品）的自動化操作，即機電互補法、機電結合（融合）法、機電組合法）；機電一體化系統（產品）設計的類型：開發性設計、適應性設計、變異性設計；

第二章：機電一體化系統機械部分設計或選擇的特點，目的，基本功能和基本要求；絲杠螺母機構的基本形式；滾珠絲杠傳動部件及其要求；齒輪傳動部件及其要求；導軌副的組成、主要類型及其應滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調整、特點；提高導軌副耐磨性的措施；滾動導軌副的類型與選擇（直線運動導軌副）。

第三章：執行元件的主要類型和特點；機電一體化系統（產品）對執行元件的基本要求；常用控制電機類型與主要特點；機電一體化系統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；步進電機與驅動技術：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅動與控制（驅動電路、變頻控制信號、環形脈沖分配器、功率放大器、細分驅動電路、典型細分驅動電路）。第四章：微機控制系統的定義；了解常用控制計算機的類型、抉擇和權衡方法；PLC的基本工作原理與基本構成；PLC的編程特點與執行過程；輸入/輸出接口控制信號的可靠性設計基本要求；提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。

第五章：機械系統的主功能和基本特性要求，變換機構及其運動變換分析；機械系統的機構靜力學特性研究的主要問題和機構動力學特性研究的主要問題；機械系統中傳感器的主功能、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；傳感器檢測系統的整體特性與要求；電氣式執行元件系統的主功能和系統組成；電磁變換執行元件的特性分析；具有反饋環節驅動電路電磁變換執行元件的動態特性分析；步進電動機的特性分析。

第六章：機電有機結合的穩態設計考慮方法研究的主要內容和檢測傳感裝置、信號轉換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設計；機電有機結合的動態設計考慮方法研究的主要內容，伺服系統的調節方法。了解機械結構彈性變形對系統的影響和減少影響可采用的措施，動態設計考慮方法的主要設計程序及要求。

3.3.3 考試試卷題型及題量的組成原則（1）客觀題

以填空和單項選擇題為主。建議一空和一項選擇為1分，總計最多不超過30分。（2）簡答題和簡述題

以基本概念、基本定義、基本原理、基本方法和特點為主。建議6~8題為宜，每題6~8分。總計在40分~50分之間。

（3）思考題或敘述題

以基本原理和方法的應用、特點分析為主。建議2~3題為宜，每題8~12分。總計在20分~30分之間。

二00六年十一月