spContent=”机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式,是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。《机电一体化系统设计》从系统工程的理论出发,引入了机电一体化方面的最新成果,从机电一体化构成五个基本要素角度,全面系统地介绍了机电一体化构成及原理,系统阐述了机电一体化系统的设计方法和典型实例。
”机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式,是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。《机电一体化系统设计》从系统工程的理论出发,引入了机电一体化方面的最新成果,从机电一体化构成五个基本要素角度,全面系统地介绍了机电一体化构成及原理,系统阐述了机电一体化系统的设计方法和典型实例。
—— 课程团队
课程概述
机电一体化系统设计是机械电子工程专业的一门重要的专业必修课程。该门课程以实际工程案例为导向,通过理论授课、实验和实践项目等教学环节,使学生掌握机电一体化系统设计的流程和相关原则,掌握机电一体化系统中驱动器、传感器、控制器以及机械结构部件等的基本原理以及设计方法,能够独立完成这些部件的设计和选型任务,能够设计满足特定工程需求的机电一体化系统,初步具备系统设计、开发和创新素质。
授课目标
课程目标1
掌握现有机电一体化技术以及机电一体化系统的设计流程和相关设计原则,能根据工程研究的要求选择和组成较合理的产品系统结构。
课程目标2
能够运用机电一体化技术的基本原理以及机电一体化系统的设计步骤和设计方法,独立完成简单机电一体化产品的设计任务。
课程目标3
掌握现有机电一体化系统中的驱动器、传感器、控制器以及机械结构部件等的基本原理,能够独立完成这些部件的选型,设计实验方案和构建实验系统。
成绩 要求
课程考核由作业考核(30%)、实验考核(20%)和期末考试(50%)四部分组成。
课程大纲
第一章 绪论
课时目标:1.了解机电一体化的基本概念,熟悉机电一体化产品现代设计方法;2.掌握机电一体化系统的主要组成以及相关技术环节;3.了解机电一体化产品开发步骤。
1.机电一体化概念;
2.机电一体化技术的分类;
3.机电一体化相关技术;
4.机电一体化设计方法;
5.机电一体化产品的设计开发步骤。
第二章 机电一体化系统的功能设计
课时目标:1.了解机电一体化系统与功能设计概念;2.能够应用功能设计原理对典型产品进行功能设计。
1.机电一体化系统设计依据与评价准则;
2.机电一体化系统功能原理设计;
3.机电一体化典型产品的功能设计。
第三章 机电一体化系统的总体设计
课时目标:1.了解机电一体化结构的整体布局、运动设计及创新设计的概念;2.掌握机电一体化系统原理方案设计和结构方案设计;3.了解机电一体化系统的结构布局、运动部件设计;4.掌握机电一体化系统的创新设计方法。
1.机电一体化系统结构的整体布局;
2.机电一体化系统结构的运动设计;
3.机电一体化系统结构的创新设计。
第四章 机电一体化机械系统设计
课时目标:1.了解机电一体化机械系统基本功能和组成;2.掌握机械系统传动方式以及总传动比确定及各级传动比的分配原则;3.掌握传动及支承件的类别及选用原则,提高传动系统的精度方法;4.能够利用机械系统设计原则和方法对机电一体化机械系统进行设计。
1.机械系统概述;
2.常用传动结构的设计与选用;
3.导向支承结构设计;
4.执行机构设计。
第五章 机电一体化检测传感系统设计
课时目标:1.了解机电一体化系统的基本传感器类别及相关技术特点;2.掌握检测信号的检测、预处理及传感器非线性补偿方法;3.应用相关方法对传感器选型及接口电路的配套设计。
1.传感检测系统概述;
2.传感器信号的检测;
3.检测信号的采集和预处理;
4.传感器的非线性补偿。
第六章 机电一体化伺服系统及控制系统设计
课时目标:1.了解机电一体化伺服系统的概念及其分类;2.掌握机电一体化伺服系统执行元件的控制和驱动方法;3.了解计算机控制系统的概念及其特点;4.掌握数字控制器的设计思路及方法。
1.伺服系统概念及应用;
2.伺服系统执行元件;
3.伺服系统的控制与驱动;
4.计算机控制系统构成及特点;
5.数字控制器设计。
第七章 机电一体化系统设计实例
课时目标:1.了解机电一体化系统的设计要点;2.了解目前机电一体化系统中比较典型具有代表性的产品;3.掌握工业机器人及数控机床的机构及系统构成;4.能够独立设计简单的小型机电一体化系统。
1.机电一体化系统设计要点;
2.数控机床的设计实例;
3.工业机器人的设计实例;
4.其他设计实例。
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参考资料
1.《机电一体化技术》第2版,刘宏新主编,机械工业出版社,2023.11
2.《机电一体化系统设计》,姜培刚、盖玉先主编,机械工业出版社,2003.9
3.《机电一体化技术与系统》,梁景凯、盖玉先编,机械工业出版社,2006.11
4.M. Jouaneh. Fundamentals of Mechatronics. Cengage Learning, 2013
5.期刊:Mechatronics,国内外机电一体化技术,机电一体化