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SPOC学校专有课程
机电一体化系统
第1次开课
开课时间: 2024年02月28日 ~ 2024年06月20日
学时安排: 1-2小时每周
当前开课已结束 已有 15 人参加
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spContent=随着信息技术的快速发展和智能化的兴起,工业4.0通过数字化、网络化和智能化的手段来实现制造业的转型升级,已成为全球制造业的重要趋势。机电一体化作为工业4.0的关键技术之一,能够有效的提升生产的效率和质量。因而,企业迫切需要大量的机电复合型应用人才。本课程以移动机器人和无人驾驶车辆项目为牵引,开展理论教学与实践项目系统开发,以实践促理论,调动学生学习兴趣和创新能力,努力把学生培养为具有综合创新能力的机电一体化系统设计复合型人才!欢迎各位同学选择《机电一体化系统》课程,你们将会全方位的了解曾经学习的专业知识如何得到应用,在这门课里你们会收获良多!
随着信息技术的快速发展和智能化的兴起,工业4.0通过数字化、网络化和智能化的手段来实现制造业的转型升级,已成为全球制造业的重要趋势。机电一体化作为工业4.0的关键技术之一,能够有效的提升生产的效率和质量。因而,企业迫切需要大量的机电复合型应用人才。本课程以移动机器人和无人驾驶车辆项目为牵引,开展理论教学与实践项目系统开发,以实践促理论,调动学生学习兴趣和创新能力,努力把学生培养为具有综合创新能力的机电一体化系统设计复合型人才!欢迎各位同学选择《机电一体化系统》课程,你们将会全方位的了解曾经学习的专业知识如何得到应用,在这门课里你们会收获良多!
—— 课程团队
课程概述

当今,机电一体化技术迅猛发展,机电一体化产品广泛应用到各个领域,机电一体化设备促进了工业生产技术水平的提高。企业迫切需要大量的机电复合型、具有综合职业能力的应用型人才。机电一体化是一门综合性的学科,涉及到机械、电子、信息、自动控制等多学科领域,应用范围极其广泛。学习机电一体化系统的设计理论、方法和应用,是适应技术新潮流的需要,是自主创新的需要,对培养学生的设计能力、新产品的开发能力具有十分重要的作用。

本课程是机械类专业的主干专业选修课。通过本课程的学习,使学生从系统化的观念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,能够针对复杂机械工程问题,从机械系统、驱动与伺服系统、检测系统等方面入手,通过理论分析与文献研究等方法,比较系统设计方案的优缺点,分析复杂机械工程问题的关键影响因素,通过分析获得有效结论。能够针对实际的机电一体化系统的特定设计需求,在考虑安全、健康、法律、文化及环境等制约因素的条件下,能够提出复杂机电一体化系统的设计方案,完成相关设计,并在设计中体现创新意识。

本课程的学习过程中,还将融入航空航天与防务领域的前沿技术与产品以及本学科在相关领域的研究进展,以传承“空天报国”精神和培养研究型人才为宗旨,激励学生勤奋学习,掌握一流学识,练就过硬本领,未来可以在国产大飞机、航空发动机、长征系列火箭等国家重大任务,以及信息等领域为祖国、为人民、为中华民族的建设与发展做出不可磨灭的贡献与成就。

授课目标

课程教学目标1:掌握机电一体化系统的相关知识。通过课堂讲授、展示设计和课程作业等,让学生了解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;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;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;了解典型机电一体化产品(工业机器人和汽车等)的构成、特点和设计方法,学会设计简单的机电一体化产品。

课程教学目标2:具有查阅机电一体化系统的相关专业标准、手册与文献资料的能力。通过查阅各类手册、文献等技术资料,获取机械系统设计计算所需的参数,如齿轮系传动系统、滚珠丝杠螺母传动系统、同步带传动系统和间歇传动机构等的结构参数;通过文献调研的方式,完成机电一体化系统的发展综述报告及项目学习报告;培养学生掌握主要文献检索工具和互联网搜索引擎的使用方法。

课程教学目标3:具有机电一体化系统基本设计能力和初步解决复杂工程问题的能力针对工业机器人、工程机械等机电一体化系统,可以用机械系统、驱动执行与伺服系统、检测系统等系统观点来描述和分析,并且能够建立基本的数学模型和借助相关软件对系统进行建模与仿真分析,对其性能指标进行科学的评估和评价。

成绩 要求

(1) 课程评分类型:百分制。

(2)考核方式:期中考试与期末考试都为闭卷考试。

(3)总成绩组成:平时作业 (随堂测试、平时作业、论文报告/设计展示等)占总成绩的:50%,期中考试占总成绩的20%,期末考试占总成绩的30%。

课程大纲
第1章 绪论
1.1 机电一体化的定义
1.2 机电体化系统的构成要素
1.3 机电-体化的接口
1.4 机电-体化系统设计流程与方法
1.5 关键共性技术
第2章 机械系统设计
2.1 机械系统设计
2.2 丝杠传动
2.3 齿轮传动
2.4 同步带传动
2.5 旋转与支撑
2.6 机械系统的发展历程
第3章 驱动执行与伺服系统
3.1 传感器的选用要求
3.2 传感检测系统的构成
3.3 传感器原理
3.4 放大电路
3.5 滤波电路
3.6 信号AD变换
3.7 案例讨论:激光雷达
第4章 检测系统
4.1 执行系统的设计要求
4.2 直流电机
4.3 伺服电机
4.4 步进电机
4.5 液压执行系统
第5章 系统建模与分析
5.1 建模方法与要求
5.2 机械系统的建模
5.3 电气系统的建模
5.4 微分方程与拉氏变换
5.5 传递函数(上)
5.5 传递函数(下)
5.6 系统框图及其等效变换
5.7 案例讨论~车辆悬架系统建模
第6章 控制系统设计
6.1 控制系统的设计要求
6.2 稳态性能指标
6.3 动态性能指标
6.4 系统频率特性分析
6.5 系统稳定性判据
6.6 PID控制和调节方法
6.7 案例讨论-倒立摆系统PID控制
第7章机电一体化系统总体设计
7.1 机电- -体化系统总体设计
7.2 机电-体化产品设计案例装载机扭矩欢测量仪器研制
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预备知识

    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,高等数学,微积分等。

参考资料

(1)教材,机电一体化系统设计(第四版),高等教育出版社,ISBN:9787040413557,2014.12,规划教材,张建民等。

(2)教辅,机电一体化技术,机械工业出版社,ISBN:9787111510284,2015.9,普通教材,刘宏新等。

(3)教辅,机电一体化系统设计(原书第2版),机械工业出版社,ISBN:9787111529231,2016.5,境外教材,戴夫德斯·谢蒂(Devdas Shetty)等。

厦门大学
4 位授课老师
祝青园

祝青园

教授

王少杰

王少杰

助理教授

邵桂芳

邵桂芳

副教授

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