《机电一体化系统设计》教学大纲（本科）.docx

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1、机电一体化系统设计教学大纲课程英文名Mechatronics System Design课程代码01M0046学分2总学时32理论学时32实验/实 践学时0课程类别专业课课程性质专业必修课先修课程自动控制理论、机械原理、 机械设计、微机原理及其 应用适用专业机械电子工程专业、机械设计制造 及自动化专业开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间2020年11月注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（-）课程地位机电体化系统设计是机械电子工程专业必修课程。通过学习本课程，学生应掌握机电一体化系统的组成，机械系统的元部件、电子系统和 微机系

2、统的元器件的工作原理、特性、设计和选用原则；并能从机电有机结合的角度，掌握 机电系统的稳态设计与动态设计方法，能分析、设计和改造一般的机电系统（产品）。（-）课程目标1 .对机电一体化系统的组成和功能有基本的认识，对各个子系统中的各种零部件的选 型有比较清晰的认识，理解机械电子工程的基本理论在机电一体化系统（产品）的基本运用; 由辩证唯物主义中的认识论，阐述如何发现机电系统和机电产品中的科学问题，培养学生辩 证唯物主义世界观和科学思维方法（毕业要求指标点1.4能够将机械、电子和控制等相关知 识和数学模型方法用于机械电子领域的专业工程问题解决方案的比较与综合/H）2 .能够建立复杂机电一体化系统

3、（产品）和工程问题的数学或物理模型，分析机电系 统运行过程的影响因素；（毕业要求指标点2.4能运用机、电、液、控等基本原理，借助文 献研究，分析机电系统运行过程的影响因素，获得有效结论/H）3 .能够针对机电一体化系统中的机械、电子、控制等子系统进行正确的元器件选型和 单元设计；（毕业要求指标点3.2能够针对机、电、液、控等需求，完成单元（部件）的设 计/H）4 .能够分析机电一体化系统（产品）的实验运行结果，并得出有效的结论。（毕业要 求指标点4.4能对机械电子工程领域的实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理 有效的结论/H）二、课程目标达成的途径与方法通过课堂讲解为主、课后作业练习

4、、课后思考题为辅。主要培养学生掌握机电一体化系统设计与分析的基本原理、基本设计手段和方法，从系 统和产品的角度出发，使学生掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机 电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原 则与方法，能有效地对常见的机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机 电产品设计实例分析，以机电有机结合为突破点，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计 和静态设计方法。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M

5、、L）毕业要求指标点1.4毕业要求指标点2.4毕业要求指标点3.2毕业要求指标点4.4课程目标1H课程目标2H课程目标3H课程目标4H5 .毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求第一章绪论1.1 机电一体化”涵义L21.2机电一体化的构成要素及功能构成L21.3机电一体化系统的构成L31.4机电一体化共性关键技术L2L5机电一体化系统设计流程L11.6机电一体化的发展趋势L1第二章机械系统的部件选 择与设计2.1机械系统的选择与设计L32.2机械传动部件的选择与设计L32.3导向支承部件的选择与设计L32.4旋转支承部件的选择与设计L22.

6、4轴系部件的选择与设计L22.5机电一体化系统的机座与机架L1第三章机电一体化系统执 行元件的选择与设计3.1执行元件的种类及特点L13.2常用的控制用电机L23.3步进电机及其驱动L33.4直流和交流伺服电动机及其驱动L13.5直线电机及特种电机及驱动L2第四章工业控制计算机系 统及其接口技术4.1LED显示和键盘接口L34.2光耦和光电隔离技术L3第五章机电一体化系统的 元、部件的特性分析5.1自动控制理论与机电一体化系统L25.2机电一体系统元、部件的动态特性分析L25.3传感器的动态特性分析L35.4执行元件的动态特性分析L3第六章机电一体化系统的 机电有机结合分析与设计6.1机电一体

7、系统的稳态与动态设计L26.2机电有机结合的稳态设计考虑方法L26.3机电一体系统的动态设计考虑方法L16.2机电一体化系统的可靠性、安全性设计L1第七章常用机械加工设计 的机电一体化改造分析7.1常用机械加工设计的机电一体化改造分析L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排章节号教学内容学时 分配学生任务（作业要求、 自学要求、讨论）对应课 程目标第一早1.1 机电一体化”涵义1.2 机电一体化的构成要素及功能构成1.3 机电一体化系统的构成1.4 机电一体化共性关键技术1.5 机电一体化系统设计流程1.6 机电一体化的发展趋势4学会分解机电一体化系 统，并举例，了

8、解机电 一体化基本概念和发展 历史1第二章2.1 机械系统的选择与设计2.2 机械传动部件的选择与设计2.3 导向支撑部件的选择与设计2.4 旋转支撑部件的选择与设计2.5 轴系部件的选择与设计2.6 机电一体化系统的机座与机架6传动系统的选型、误差 计算、间隙安排方法分 析，传动系统的应用场 合调研2、3格辽 第二早3.1 执行元件的种类及特点3.2 常用的控制用电机3.3 步进电机及其驱动3.4 直流和交流伺服电动机及其驱动3.5 直线电机及特种电机及驱动6直流电机、交流电机选 型、步进电机的相关参 数计算2第四章4.1 LED显示和键盘接口4.2 光耦和光电隔离技术4光耦隔离电路设计、L

9、ED电路设计，LED和2、4LCD的应用场合和特点第五章5.1 自动控制理论与机电一体化系 统5.2 机电一体系统元、部件的动态 特性分析5.3 传感器的动态特性分析5.4 执行元件的动态特性分析6不同元件的响应特性分 析2、4第六章6.1 机电一体系统的稳态与动态设 计6.2 机电有机结合的稳态设计考虑 方法6.3 机电一体系统的动态设计考虑 方法6.4 机电一体化系统的可靠性、安 全性设计4稳态设计计算和动态设 计计算3第七章7.1常用机械加工设计的机电一体 化改造分析24六、考核方式及成绩评定考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、 平时作业等点名记录

10、、课堂发言记录、 作业完成质量30%期末考核闭卷卷面成绩70%考核类别考试成绩登记方式百分制七、课程目标达成度评价方法课程目标教学环节成绩评定课程目标1讲授作业Aio期末考试B。目标达成度1=O.3xAi/Aio+O.7xB|/Bio课程目标2讲授作业A2o期末考试B20目标达成度 2=O.3xA2/A2o+O.7xB2/B2o课程目标3讲授作业A30期末考试B30目标达成度 3=0.3XA3/A30+0.7XB3/B30课程目标4讲授作业A4o期末考试B4o目标达成度 4=O.3xA4/A4o+O.7xB4/B4o注：上述Axo、Bxo分别是作业和期末考试中对应于课程目标x的题目或是实验的总

11、分；Ax、Bx分别是作业 和期末考试中对应于课程目标x的题目中学生的平均得分。八、推荐教材与主要参考书推荐教材：1 .机电一体化系统设计，张健民，高等教育出版社，2014年第4版主要参考书：2 .Mechatronics : An Integrated Approach,De Silva, Clarence W, CRC Press, 2004 年.机电一体化系统设计，姜培刚、盖玉先，机械工业出版社，2003年第一版3 .系统设计课程设计指导-机电一体化，尹志强，机械工业出版社，2007年第一版4 .机电一体化:原理概念应用（中译本），NITAIGOUR PREMCHAND MAHALIK,双

12、凯 等,科学出版社，2008年第7版附件一、作业评分标准表考核内容A (90-100)B (80-89)C (70-79)D (60-69)E (60)知识及概念掌 握程度（权重 30%）知识及概念掌 握全面，运用 得当知识及概念掌 握较全面，能 正确运用知识及概念掌 握较全面，能 够运用，但没 有考虑约束条 件知识及概念掌 握程度一般， 并不能正确运 用没有掌握知识 及概念，不会 运用公式解题过程的正 确性、完整性 （权重70%）解题过程正 确、完整，逻 辑性强，答案 正确率超过 90%,书写清 晰解题过程较正 确、完整，逻 辑性较强，答 案正确率超过 80%,书写清 晰解题过程基本 正确、

13、完整， 答案正确率超 过70%解题过程中存 在错误，答案 正确率超过 60%解题过程错误 且不完整，答 案正确率低于 60%二、课程试卷设计方案序号课程目标考察点占比备注期末期末序号课程目标考察点占比备注期末期末1对机电一体化系统的组成 和功能有基本的认识，对 各个子系统中的各种零部 件的选型有比较清晰的认 识，理解机械电子工程的 基本理论在机电一体化系 统（产品）的基本运用机电一体化系统分解子 系统和功能机电一体化系统功能模 块和零部件的基本功能、 选型方法等30%题型：可使用填空题、选 择题、计算题、判断题等 难度分为：容易、中等偏 易、中等偏难三个等次， 其比例构成近似为30： 40：

14、302能够建立复杂机电一体化 系统（产品）和工程问题 的数学或物理模型，分析 机电系统运行过程的影响 因素各种传感器、执行器等的 模型、响应、稳定性等因 素的分析35%题型：可使用简答题、计 算题、分析题难度分为：容易、偏难、 难三个等次，其比例构成 近似为30： 40： 303能够针对机电一体化系统 中的机械、电子、控制等 子系统进行正确的元器件 选型和单元设计子系统和单元模块的功 能分析、设计控制系统的反馈流程分 析20%题型：计算题、设计题 难度分为：容易、中等偏 易、中等偏难、难四个等 次，其比例构成近似为 30： 40： 20： 104能够分析机电一体化系统 （产品）的实验运行结果， 并得出有效的结论机电系统的评价：主要包 括对各个子系统的评价 指标、评价方法、数据分 析方法，对系统运行的结 果的评价等15%题型：计算题、设计题 难度分为：容易、中等偏 易、中等偏难、难四个等 次，其比例构成近似为 30： 40： 20： 10