《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程英文名MechatronicsSystemDesign課程代碼A0803Z04學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)0課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)專業(yè)必修課先修課程自動(dòng)控制原理、機(jī)械基礎(chǔ)、單片微機(jī)原理適用專業(yè)機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化開課學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是機(jī)械電子工程專業(yè)必修的雙語(yǔ)課程。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生應(yīng)掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成，機(jī)械系統(tǒng)的元部件、電子系統(tǒng)和微機(jī)系統(tǒng)的元器件的工作原理、特性、設(shè)計(jì)和選用原則；并能從機(jī)電有機(jī)結(jié)合的角度，掌握機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，能分析、設(shè)計(jì)和改造一般的機(jī)電系統(tǒng)（產(chǎn)品）。通過雙語(yǔ)教學(xué)，一方面可以保證學(xué)生掌握該門課程國(guó)外最新、最先進(jìn)的知識(shí)，另一方面可以提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)應(yīng)用能力，更重要的是滿足目前用人單位對(duì)本科畢業(yè)生在專業(yè)外語(yǔ)應(yīng)用能力方面的要求，提高學(xué)生在就業(yè)形勢(shì)日益嚴(yán)峻環(huán)境下的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。（二）課程目標(biāo)1.對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成和功能有基本的認(rèn)識(shí)，對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)中的各種零部件的選型有比較清晰的認(rèn)識(shí)2.理解機(jī)械電子工程的基本理論在機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的基本運(yùn)用（1.3）3.能夠建立復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）和工程問題的數(shù)學(xué)或物理模型（2.3）4.能提出并解決的機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）工程領(lǐng)域計(jì)量、檢測(cè)的工程問題（3.4）5.能夠針對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲取對(duì)象特性（4.3）6.能夠使用專業(yè)軟件工具進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)、模擬和分析機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的工程問題（5.2）二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法通過課堂講解為主、課后作業(yè)練習(xí)、課后思考題為輔。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析的基本原理、基本設(shè)計(jì)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(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機(jī)械系統(tǒng)元件和部件、常用機(jī)電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機(jī)控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點(diǎn)、選用原則與方法，能有效地對(duì)常見的機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析與評(píng)價(jià)，通過一定的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例分析，以機(jī)電有機(jī)結(jié)合為突破點(diǎn)，初步掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和靜態(tài)設(shè)計(jì)方法。三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對(duì)課程歸屬專業(yè)畢業(yè)要求的支撐程度畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4畢業(yè)要求5課程目標(biāo)1HMLLM課程目標(biāo)2HHLLL課程目標(biāo)3HHHML課程目標(biāo)4MLHLL課程目標(biāo)5MHLHL課程目標(biāo)6LLLLH注：1.支撐強(qiáng)度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；2.畢業(yè)要求須根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行描述。四、課程主要內(nèi)容與基本要求知識(shí)點(diǎn)主要內(nèi)容基本要求第一章緒論1.1“機(jī)電一體化”涵義L21.2機(jī)電一體化的構(gòu)成要素及功能構(gòu)成L21.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成L31.4機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)L21.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程L11.6機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)L1第二章機(jī)械系統(tǒng)的部件選擇與設(shè)計(jì)2.1機(jī)械系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)L32.2機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)L32.3導(dǎo)向支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)L32.4旋轉(zhuǎn)支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)L22.4軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)L22.5機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)座與機(jī)架L1第三章機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計(jì)3.1執(zhí)行元件的種類及特點(diǎn)L13.2常用的控制用電機(jī)L23.3步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)L33.4直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)L13.5直線電機(jī)及特種電機(jī)及驅(qū)動(dòng)L2第四章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其接口技術(shù)4.1LED顯示和鍵盤接口L34.2光耦和光電隔離技術(shù)L3第五章機(jī)電一體化系統(tǒng)的元、部件的特性分析5.1自動(dòng)控制理論與機(jī)電一體化系統(tǒng)L25.2機(jī)電一體系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性分析L25.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析L35.4執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)特性分析L3第六章機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)電有機(jī)結(jié)合分析與設(shè)計(jì)6.1機(jī)電一體系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)L26.2機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法L26.3機(jī)電一體系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法L16.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性、安全性設(shè)計(jì)L1第七章常用機(jī)械加工設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化改造分析7.1常用機(jī)械加工設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化改造分析L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟練掌握五、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)分配學(xué)生任務(wù)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)作業(yè)要求自學(xué)要求討論第一章1.1“機(jī)電一體化”涵義1.2機(jī)電一體化的構(gòu)成要素及功能構(gòu)成1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成1.4機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)1.5機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程1.6機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)4學(xué)會(huì)分解機(jī)電一體化系統(tǒng)，并舉例機(jī)電一體化基本概念和發(fā)展歷史1第二章2.1機(jī)械系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)2.2機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇與設(shè)計(jì)2.3導(dǎo)向支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)2.4旋轉(zhuǎn)支撐部件的選擇與設(shè)計(jì)2.4軸系部件的選擇與設(shè)計(jì)2.5機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)座與機(jī)架6傳動(dòng)系統(tǒng)的選型、誤差計(jì)算、間隙調(diào)整方法分析傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)研2第三章3.1執(zhí)行元件的種類及特點(diǎn)3.2常用的控制用電機(jī)3.3步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)3.4直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)3.5直線電機(jī)及特種電機(jī)及驅(qū)動(dòng)6直流電機(jī)、交流電機(jī)選型、步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算1,2,5第四章4.1LED顯示和鍵盤接口4.2光耦和光電隔離技術(shù)4光耦隔離電路設(shè)計(jì)、LED電路設(shè)計(jì)LED和LCD的應(yīng)用場(chǎng)合和特點(diǎn)1,2,4第五章5.1自動(dòng)控制理論與機(jī)電一體化系統(tǒng)5.2機(jī)電一體系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性分析5.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析5.4執(zhí)行元件的動(dòng)態(tài)特性分析6不同元件的響應(yīng)特性分析1,2,3第六章6.1機(jī)電一體系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)6.2機(jī)電有機(jī)結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法6.3機(jī)電一體系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)考慮方法6.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性、安全性設(shè)計(jì)4穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)計(jì)算5,6第七章7.1常用機(jī)械加工設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化改造分析25,6六、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核內(nèi)容考核方式評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績(jī)比例過程考核含到課率、課堂討論發(fā)言、平時(shí)作業(yè)等點(diǎn)名記錄、課堂發(fā)言記錄、作業(yè)完成質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量30%期末考核閉卷卷面成績(jī)70%考核類別考試成績(jī)登記方式百分制七、推薦教材與主要參考書（一）推薦教材1,《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》張健民北京理工大學(xué)出版（二）主要參考書：1，《Mechatronics:AnIntegratedApproach》DeSilva,Cla