机电一体化系统设计 学习指南
机电一体化课程设计指导书
机电一体化课程设计指导书一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机电一体化基本原理，包括机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系。
2. 学习并掌握常用传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用。
3. 掌握机电一体化系统的设计方法和步骤，能够运用相关知识进行简单的系统设计。
技能目标：1. 能够运用CAD软件进行简单的机械结构设计，并完成图纸绘制。
2. 能够运用编程软件对控制系统进行编程，实现对机电系统的基本控制。
3. 能够运用相关工具和仪器进行机电一体化系统的调试和故障排除。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、探索未知的精神，提高对机电一体化技术的兴趣和认识。
2. 培养学生的团队协作意识和沟通能力，使他们在项目实践中能够主动承担责任，共同解决问题。
3. 培养学生具备安全意识、环保意识和质量意识，使其在设计过程中充分考虑这些因素，养成良好的职业素养。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在帮助学生在掌握基本理论知识的基础上，提高实践操作能力。
课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师明确课程预期成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
在教学过程中，注重理论联系实际，激发学生的创新思维，培养具备实际操作能力的机电一体化技术人才。
二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个部分：1. 理论知识学习：- 机电一体化基本原理：讲解机械系统、电子系统、控制系统及信息处理系统的基本构成及相互关系，涉及课本第一章内容。
- 常用传感器：介绍各种传感器的工作原理及其在机电一体化系统中的应用，对应课本第二章。
- 系统设计方法：学习机电一体化系统的设计方法和步骤，包括需求分析、方案设计、详细设计等，参考课本第三章。
2. 实践操作：- 机械结构设计：运用CAD软件进行简单机械结构设计，绘制图纸，结合课本第四章内容。
- 控制系统编程：使用编程软件进行控制系统编程，实现对机电系统的基本控制，涉及课本第五章。
机电一体化系统设计课程教学大纲
《机电一体化系统设计》课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息二、二课程简介本课程是机械设计制造及其自动化专业方向课，课程的任务是使学生了解机电一体化系统的基本知识，掌握机电一体化系统设计原理和方法，具备一定的机电一体化系统总体设计和结构设计能力。
三、课程目标本课程目的是培养学生对机电一体化系统的应用和设计能力，掌握机械系统元部件设计和微机控制系统及其接口设计方法，掌握对机电一体化系统的分析应用和设计基本方法，培养以机电结合的人才。
三、与前后课程的联系本课程是机械工程专业的必修课。
其内容是学生已经修完的PLC技术、电子电工技术、机电传动与控制技术等专业课程的为基础，培养学生机电自动化系统设计的综合应用能力,对学生毕业设计、工作提供基础。
四、教材选用与参考书课程教材：张建民主编，机电一体化系统设计（修订版），北京理工大学出版社，2014年参考书目：[1]杨可桢程光蕴主编，机械设计基础，高等教育出版社，2006年。
[2]郑学坚周斌主编，微机计算机原理及应用，清华大学出版社，2003年。
[3]张建民主编，传感器与检测技术，机械工业出版社，2000年。
六、课程进度表注：实验类型：演示/验证性、综合性、设计性。
设计性实验：指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。
综合性实验：指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
实验要求：必做。
七、教学方法教学方式分课堂教学、课程实验和课外项目三部分。
其中，课堂教学主要采用启发式教学方法进行；课程实验和课外项目分组进行，学生既有分工又有合作，以培养学生的实践能力、团队精神。
八、对学生学习的总体要求1、学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。
本课程的内容跨度较大，要多练多想，善于进行归纳总结，使所学知识条理化和系统化，做好笔记，老师所讲的内容和例题与教材往往不一致，是老师自己的经验总结，注意将老师所讲内容与教材、参考书的比较，以深刻理解和掌握教学内容。
机电一体化系统设计课程设计
机电一体化系统设计课程设计一、课程概述1.1课程背景1.2课程目标1.3课程内容1.4教学方法1.5考核方式二、课程背景2.1机电一体化系统概述2.2机电一体化系统在工业生产中的应用2.3机电一体化系统在日常生活中的应用2.4机电一体化系统的发展趋势三、课程目标3.1了解机电一体化系统的基本概念和原理3.2掌握机电一体化系统的设计方法3.3能够应用机电一体化系统解决实际问题3.4培养学生的团队合作能力和创新能力四、课程内容4.1机电一体化系统的基本概念和原理4.1.1机电一体化系统的定义4.1.2机电一体化系统的组成4.1.3机电一体化系统的工作原理4.2机电一体化系统的设计方法4.2.1机电一体化系统的需求分析4.2.2机电一体化系统的结构设计4.2.3机电一体化系统的控制设计4.2.4机电一体化系统的传感器和执行机构设计4.3机电一体化系统的应用案例分析4.3.1工业生产中的机电一体化系统应用4.3.2日常生活中的机电一体化系统应用4.4机电一体化系统的实验设计4.4.1机电一体化系统实验的设计原则4.4.2机电一体化系统实验的搭建方法4.4.3机电一体化系统实验的数据分析五、教学方法5.1理论教学5.1.1讲授5.1.2讨论5.1.3案例分析5.2实践教学5.2.1实验教学5.2.2项目设计5.3网络教学5.3.1在线课程5.3.2远程协作六、考核方式6.1平时表现6.2实验报告6.3课堂讨论6.4期末考试6.5项目设计成果七、机电一体化系统设计课程的意义与发展7.1对于学生的意义7.1.1增强对机电一体化系统的理解7.1.2培养创新能力和团队合作能力7.1.3提升就业竞争力7.2对于专业发展的意义7.2.1推动机电一体化系统相关课程的设置7.2.2加强学校与企业的合作7.2.3增强学校在机电领域的影响力7.3机电一体化系统设计课程的未来发展7.3.1结合人工智能和大数据技术7.3.2强化实践教学和创新创业教育八、结语8.1总结课程设计的重点8.2展望机电一体化系统设计课程的未来发展以上就是机电一体化系统设计课程设计的内容，通过对课程背景、目标、内容、教学方法和考核方式的详细规划，可以有效地帮助学生掌握机电一体化系统的基本概念和设计方法，培养学生的实践能力和团队合作能力，提升学校在机电领域的影响力，推动机电一体化系统设计课程的发展。
机电一体化系统设计第2章(上)
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计 交错轴齿轮机构 两齿轮的传动轴线为空间任意交错位置； 也称空间齿轮机构。
交错轴斜齿轮传动
蜗杆蜗轮传动
准双曲线齿轮传动
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计
齿轮减速器
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计
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机电一体化系统设计
①计算承载能力：
FQ 3 L f H fW Pmax
其中：L—滚珠丝杠寿命系数(单位为万转)，L＝60nT/106 普通机械为5000~10000，数控机床和仪器装置为 15000，航空机械为1000； fw—载荷系数(平稳或中度冲击取1.0~1.2，中等冲击 取1.2~1.5，较大冲击取1.5~2.5) fH—硬度系数(HRC>58时取1.0， 等于55取时1.11， 等于52.5时取1.35，等于50时取1.56，等于45时取 2.40。 Pmax—滚珠丝杠的平均工作载荷。
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机电一体化系统设计
滚珠丝杠精度等级
精度等级：根据GB/T
17587.3-1998(ISO 3408-3：1992) 标准，精度分为7级(1、2、3、4、5、7、10)。 行程偏差、跳动和位置公差。 尺寸系列：6,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,125,160,200。
预紧方式 双螺母螺纹预紧式 双螺母齿差预紧式 双螺母垫片预紧式 标记代号 L Ch(或C) D
单螺母变位导程预紧式
单螺母无预紧方式
B
不标(或标W)
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机电一体化系统设计重点知识总结
机电一体化系统设计重点知识总结1.机械结构设计：机械结构设计是机电一体化系统设计的基础，包括选取适合的机械元件、确定机械传动方式、计算机械矩阵等。
设计过程中要考虑系统所需的载荷、精度和稳定性等要求，确保机械结构能够满足系统的工作需求。
2.电气控制系统设计：电气控制系统设计是机电一体化系统实现自动化的关键。
涉及到电气元件的选取和组成电路的设计，包括传感器、执行器、计算机等的选择和配置。
在设计过程中要考虑电气元件的可靠性、安全性和稳定性，确保电气控制系统能够准确地感知和响应外界信号，并控制机械结构的运动。
3.信号处理和数据分析：机电一体化系统通常需要感知外界的信号来进行相应的控制。
设计人员需要了解信号采集、处理和分析的方法，以便正确地提取有用的信息。
常用的信号处理方法包括滤波、谱分析、数字滤波等。
数据分析方面，则需要掌握统计学和数学建模的知识，以便从海量数据中提取出有用的信息。
4.控制算法设计：机电一体化系统的控制算法设计直接影响系统的性能和精度。
设计人员需要了解各种控制算法的原理和特点，包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
在选择和应用控制算法时，需要综合考虑系统的动态特性、鲁棒性和响应速度等因素。
5. 系统集成和仿真：机电一体化系统设计需要将机械结构、电气控制系统和算法等各个方面进行整合。
设计人员需要掌握系统集成的方法和技术，确保各个组件之间能够协调工作。
同时，还需要进行系统仿真，以验证系统设计的正确性和优化性能。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、LabVIEW等。
6.故障诊断与维修：机电一体化系统设计后，需要对系统进行故障诊断和维修。
设计人员需要掌握故障诊断的方法和技术，包括故障判断、故障位置定位和故障修复等。
同时，还需要了解常见故障的原因和解决方法，以提高系统的稳定性和可靠性。
7.具体应用领域的需求：机电一体化系统的设计还要结合具体的应用领域需求进行。
例如，在自动化生产线上，需要考虑高速、高精度、高稳定性等因素；在机器人应用中，则需要考虑运动规划、路径规划和碰撞检测等问题。
机电一体化课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书邓春岩编著UESTC 机电工程学院第一章绪论1.1 机电一体化课程设计的目的机电一体和课程设计是一个重要的实践教学环节。
学生需综合运用所学的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行机电结合的设计训练，主要目的是：1）学习机电一体化系统总体设计方案的分析、拟定和比较的方法。
2）对机械系统进行设计，掌握典型传动机构和导向机构等工作原理、设计计算方法和选用方法。
3）掌握控制用电机的工作原理，能够对控制用电机、驱动器进行计算与选用。
4）对控制系统进行设计，掌握典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路。
5）根据系统的要求，掌握常用传感器的工作原理和选用方法。
6）培养学生独立分析问题、解决问题的能力，学习并初步建立“系统设计”的思想。
7）训练学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。
1.2 课程设计的内容与要求课程设计的内容应是典型的机电一体化系统或产品，如数控机床、工业机器人、三坐标测量仪、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。
设计的内容需包扩：机械系统的设计；执行元件的计算与选择；计算机控制系统的选择、电路的设计和软件的设计；传感检测的选择与电路的设计等，根据专业性质的差异，可以适当调整相应部分设计工作量。
本次设计任务是CNC二维工作台的设计，主要包括：机械系统的设计与计算、控制电机的计算与选择、驱动器的选择与接线图的设计。
1.3 课程设计的原始数据试设计一个用于在水平面内（XOY平面）进行切割的CNC二维工作平台。
切割刀位于Y方向工作台上面，其受力点（X、Y方向的轴向载荷）到Y方向丝杠轴心线的距离为100mm。
其它参数见下表：表1.1 大题目及其参数项目名称大题编号一二三四五六备注行程 mm 500³500500³400500³300400³400400³300300³300X*Y方向的行程X丝杠转速n1200 150 120 80 50 50 单位： r/minY丝杠转速n2200 150 120 80 50 50 单位： r/min理论定位精度δ30 25 20 15 10 5 单位：μm表1.2 小题目（方案）及其参数方案项目名称方案编号ⅠⅡⅢⅣV VIX方向轴向载荷(N)F15000 4500 4000 3500 2000 1200Y方向轴向载荷(N)F24000 3500 3000 2500 1500 1000X方向工作台滑板及组件重量(N) 1000 900 800 700 600 400Y方向工作台滑板及组件重量(N) 600 500 400 400 300 200表1.3 控制实现的轨迹方案项目名称方案编号１２３４二维平台编程控制的轨迹ＮＳＣＬ注：CNC二维工作平台设计题目共五个大题目，每个大题目下面又有三个小题目（即方案）。
机电一体化专业学习计划
机电一体化专业学习计划机电一体化专业是现代高等教育中的一门重要学科，涵盖了机械工程、电子工程和自动化控制等多个方向的知识。
本文将为大家介绍机电一体化专业的学习计划，旨在帮助学生们全面系统地掌握该学科的核心知识和技能。
一、学习目标：1. 掌握机械工程、电子工程和自动化控制等相关基础理论知识；2. 熟悉机电一体化系统的设计、调试与维护；3. 能独立进行相关工程项目的规划和执行；4. 具备团队合作和沟通能力，能够有效解决机电一体化领域的实际问题。
二、学习内容：1. 基础课程：（1）数学分析：包括微积分、线性代数等数学基础知识，为后续工程课程打下坚实基础；（2）物理学基础：了解物理学在机电一体化领域中的应用，掌握电磁学和热力学等相关知识；（3）材料力学：学习材料的物性及其力学特性，为机械设计和结构分析提供理论基础。
2. 专业课程：（1）机械设计基础：学习机械设计的基本原理和方法，包括CAD绘图、零件加工与装配、机构设计等内容；（2）自动控制原理：了解自动控制系统的基本原理和调节方法，学习PID控制技术的应用；（3）传感器技术：深入了解各类传感器的工作原理与应用，学习传感器选择和接口电路设计；（4）电机与传动：研究电机的工作原理和性能参数，学习电动机的驱动与控制技术；（5）工程实践：参与机电一体化项目的设计、调试和实施，培养实际操作能力。
三、学习方法：1. 注重理论学习和实践结合。
理论知识是机电一体化专业学习的基础，但光靠纸上谈兵是远远不够的。
学生应积极参与实验室实习、工程项目和校外实训，在实践中巩固所学的理论知识，提高解决问题的能力。
2. 多媒体辅助学习。
利用电子教学资源，加强对概念和原理的理解。
与此同时，还要注重参考相关的学术论文和期刊，及时了解行业的发展动态。
3. 持续学习和自我提高。
机电一体化专业是一个发展迅猛的领域，新技术不断涌现，学生应保持持续学习的态度，及时了解新知识、新技术，提高自身的竞争力。
机电一体化系统设计课程设计指导书
机电一体化系统设计课程设计指导书本课程设计指导书详细介绍了机电一体化系统的设计过程，通过本课程的学习，能够掌握机械设计、电气控制、程序编写等方面的技能，从而实现对机电一体化系统的全方位掌握。
第一部分：课程设计的背景和意义。
机电一体化系统是现代制造业中的重要技术，它将机械设计和电气控制有机地结合起来，通过计算机程序控制，从而实现自动化生产。
机电一体化系统能够提高生产效率，降低人工成本和生产成本，减少生产过程中的事故发生率等。
因此，掌握机电一体化系统设计技术对于现代制造业来说具有重要的意义。
第二部分：课程设计的教学目标。
本课程设计的教学目标主要包括以下方面：熟悉机电一体化系统的基本原理和设计流程、掌握机械设计和电气控制的技能、学会利用电气软件和编程语言进行系统的设计和控制、培养学生的计算机编程能力以及团队协作和创新能力等。
第三部分：课程设计的教学内容及要求。
本课程设计的教学内容主要包括以下几个方面：机电一体化系统的概述与原理、机械传动系统的设计、电气控制系统的设计、编程语言的基础知识、控制系统的软件设计、系统测试与调试等。
同时，对于学生，需要满足以下要求：1.能够独立完成机电一体化系统的设计与调试；2.掌握机械设计和电气控制的基础知识；3.了解编程语言和控制系统的软件设计；4.具备独立思考和解决问题的能力；5.能够合理地分工合作，完成项目中自己的任务。
第四部分：课程设计的考评方法。
本课程设计考核主要由课程设计报告和现场演示两个环节组成。
课程设计报告应包括系统设计流程、系统组成部分的详细设计、系统测试与调试等内容。
现场演示应展示课程设计的系统实现效果，并结合实验环节进行现场演示和讲解。
学生将按照报告的质量和现场演示的表现情况分数。
第五部分：总结。
机电一体化系统设计是一个综合性强，涉及面广的学习课程，需要学生熟练掌握机械设计、电气控制、编程语言等方面的知识，才能达到理论与实践相结合的目的。
因此，在课程设计中，需要教师根据学生的实际情况，采取不同的授课方式，增强学生的学习兴趣和参与度，从而提高学生的学习效果。
《机电一体化系统设计》课程标准
《机电一体化系统设计》课程标准一、课程基本信息二、课程性质和任务《机电一体化系统设计》是机电一体化技术三年制高职专业设置的核心课程之一，是一门高度“机电”结合的课程，将学生所学“机”与“电”的知识与技能，在微电子的控制手段下高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。
《机电一体化系统设计》的主要任务是加强学生机电一体化系统知识，使学生将所学“机”与“电”的知识与技能，在微电子的控制手段下高度地“融合”，并由现阶段的机电一体化系统设备、产品，如：数控机床、机械手、智能机器人、柔性制造系统（FMS）、无人生产车间等的原理、调试、维护到小型机电一体化系统的设计，设备的改装，全面提升学生机电一体化知识与技能。
三、课程教学目标通过以工作任务导向及典型机电一体化系统的分析与装调的实际工作项目活动，使高等职业学院的机电一体化专业的学生了解本专业的学习领域和工作领域等专业知识与技能，建立机电一体化技术的思维基础，学会分析和处理工程问题的基本理论和基本方法，提高实际动手能力和针对岗位的职业技能和职业素养，从而为将来胜任机电一体化技术岗位群职业需要、具备优良的职业素养和突出的岗位创新能力奠定良好的基础。
1、知识目标1）了解机电一体化系统所代表的产品范围，分类及发展趋势。
2）掌握模块化机电一体化产品装配、调试、维护、维修的基本理论和基本方法。
3）掌握电气设备安装调试的应知、应能的知识和技能。
4）使学生能够系统地学习与掌握机电一体化产品中相关技术的联系和接口关系，了解产品开发的方法。
2、能力目标1）具有机电一体化设备拆装、调试和操作的基本技能。
2）了解机电一体化技术的系统思维体系，学会用系统的观点分析问题的能力。
3）了解机电一体化前沿技术，学会探索性学习和终身学习的方法。
3、素质目标1）掌握机电一体化技术行业操作规范，具有良好的职业素养。
2）通过知识教学的过程培养学生爱岗敬业与团队合作的基本素质。
四、课程内容与要求五、教学基本条件1、为保证理论与实际操作密切结合，本课程要求一个专用机电一体化综合实训室和供学生实习的校外实训基地。
机电一体化系统设计4-5-机电一体化系统设计及分析方法课件
本身因其它原因受损坏的可能性。
机电一体化系统设计4-5-机电一体化系统设计及分析方法
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• 2、优化设计与性能指标 从设计的角度划分性能指标，有特征指标、 优化指标和寻常指标三类，它们在设计中 的限定作用不同。
特征指标：决定产品功能和基本性能的指标， 是设计中必须满足的指标，构成机电系统 优化模型的约束。
机电一体化系统设计4-5-机电一体化系统设计及分析方法
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优化指标：又称为评价指标，用来进行方案 比较的指标，其限定作用弱于特征指标， 可作为机电系统优化模型的优化目标。
寻常指标：作为常规要求的指标，一般不定 量描述且不出现在优化设计模型中，只需 用常规设计方法进行保证。
机电一体化系统设计4-5-机电一体化系统设计及分析方法
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• 3、性能指标分配
• 分配的目的是合理限定各子系统对总体性 能指标的影响程度，是系统整体优化的保 障。
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• 经济性指标 ：反映用户获得所需功能和性 能的产品需要付出的费用高低；对于生产 者则是完成产品生产制造的成本。对于生 产者和用户都希望在获得相同产品的同时 成本/费用越低越好。对于用户其成本包括 购置和使用费用。
• 安全性指标 ：需要根据产品特点确定，它
既指产品在运行过程中对操作者和周围其
他人员的人身安全的危害程度，又指产品
机电一体化系统设计4-5-机电一体化系统设计及分析方法
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• 1）产品外观和结构布置方案； • 2）产品部件或子系统划分及设计目标 ； • 3）各部件或子系统的接口设计 ； • 4）制定详细设计任务书、验收规范及进
度计划 。
机电一体化系统设计4Байду номын сангаас5-机电一体化系统设计及分析方法
学机电一体化学习计划
学机电一体化学习计划一、学习目标1.掌握机电一体化的基本理论和原理，了解其应用领域；2.掌握机电一体化系统的设计、安装、调试和维护技术；3.熟悉机电一体化系统的常见故障分析和解决方法；4.了解机电一体化的发展趋势和未来发展方向。
二、学习内容1. 机电一体化的概念和基本原理；2. 机电一体化系统的设计和应用；3. 机电一体化系统的故障分析和排除；4. 机电一体化技术的发展趋势。
三、学习方法1. 理论学习：通过阅读专业书籍和相关文献，掌握机电一体化的基本理论和原理；2. 实践操作：通过参加实验和实训，掌握机电一体化系统的设计、安装、调试和维护技术；3. 案例分析：通过分析实际案例，学习机电一体化系统的常见故障分析和解决方法；4. 学习交流：通过参加学术交流会议和讨论班，了解机电一体化的发展趋势和未来发展方向。
四、学习计划1. 第一阶段（1-3个月）：学习机电一体化的基本概念和原理，了解其应用领域和发展历史；2. 第二阶段（3-6个月）：深入学习机电一体化系统的设计、安装、调试和维护技术，参加相关实验和实训；3. 第三阶段（6-9个月）：学习机电一体化系统的故障分析和排除方法，通过案例分析提高解决问题的能力；4. 第四阶段（9-12个月）：了解机电一体化技术的发展趋势，参加学术交流活动，结合实际情况进行综合应用。
五、学习资源1. 书籍：《机电一体化技术原理与应用》、《机电一体化系统设计与应用》2. 期刊：《机电一体化技术》，《机械传动与自动化控制》3. 电子资源：中国知网、IEEE Xplore等学术数据库4. 实验设备：机电一体化实验室，模拟实验平台六、学习评估1. 日常考核：参加课堂测验和实验报告评定；2. 期末考核：参加机电一体化系统设计与应用综合能力考核；3. 实习评价：实习单位对学生在实际操作中所表现的情况进行评价。
七、学习成果1. 掌握机电一体化的基本理论和原理，了解其应用领域；2. 熟悉机电一体化系统的设计、安装、调试和维护技术；3. 能够分析和解决机电一体化系统的常见故障；4. 了解机电一体化技术的发展趋势和未来发展方向。
中职机电一体化学习计划
中职机电一体化学习计划一、学习目标1. 掌握机电一体化系统的基本原理和工作流程。
2. 了解机电一体化系统在各个领域的应用和发展。
3. 能够独立进行机电一体化系统的设计和维护工作。
二、学习内容1. 机电一体化系统的基本原理和组成1.1 机电一体化系统的定义和特点1.2 传感器、执行器和控制器的基本原理和作用1.3 机电一体化系统在自动化控制中的应用2. 机电一体化系统的工作流程和调试方法2.1 机电一体化系统的工作流程2.2 机电一体化系统的调试方法和技巧2.3 机电一体化系统的故障诊断和排除3. 机电一体化系统在各个领域的应用3.1 工业机器人和自动化生产线3.2 智能家居和智能交通系统3.3 智能制造和智能物流系统4. 机电一体化系统的设计和维护4.1 机电一体化系统的设计原则和方法4.2 机电一体化系统的维护和保养4.3 机电一体化系统的安全和环保要求三、学习方法1. 理论学习通过课堂学习、教科书阅读和相关论文研究，深入理解机电一体化系统的基本原理和工作流程，掌握相关的理论知识。
2. 实践操作利用实验室设备和模拟系统，进行机电一体化系统的实际操作和调试，培养动手能力和实际应用能力。
3. 案例分析分析各类机电一体化系统的实际应用案例，了解其在不同领域的具体应用和发展趋势，扩展学习视野。
四、学习计划1. 第一阶段（1-3个月）1.1 学习机电一体化系统的基本原理和组成1.2 进行机电一体化系统的实验操作和调试练习1.3 阅读相关论文，了解机电一体化系统的最新发展动态2. 第二阶段（4-6个月）2.1 深入学习机电一体化系统的工作流程和调试方法2.2 分析不同领域的机电一体化系统应用案例2.3 开展小型机电一体化系统的设计和调试实践3. 第三阶段（7-9个月）3.1 深入研究机电一体化系统在智能制造和智能物流系统中的应用3.2 进行大型机电一体化系统的设计和维护实践3.3 完成毕业设计或实习项目，提出创新性的机电一体化系统解决方案五、学习评估1. 日常学习成绩包括课堂表现、实验操作和项目报告等方面的评估，检查学生对机电一体化系统理论知识和实际操作能力的掌握情况。
机电一体化技术 学习指南标准版文档
学习指南
欢迎同学们网上交流
邱老师： 周老师： 谢老师： 王老师： 吴老师：
3、认真实验，主动参加自选实验（完成2个）
闭卷考试70% 平时成绩30% 3、网络自学和自测检查
网上答疑、实验效果
3、网络自学和自测检查
2、实训专周和实习：五分制
实际技能考核占50%，
工作态度、总结报告占50%。
学习指南
学习法
12334、、、、、认参网认积真 考 络 真 极听 教 自 实 参课 材 学 验 加自 和 ， 讨学 自 主 论测动和检参完查加成自作选业实（验可（以完 网成 络2提个交）） 工平4闭3网4闭23工3工44闭闭434闭网3344网2工工3、、、、、、、、、、、、、、、、、作时卷上卷作作卷卷卷上上作作积 网 积实 网 网 积积 积 认 积 网 网 积 积 实 网态 成 考 答 考 态 态 考 考 考 答 答 态 态极络极 训络络极 极极真极络络极极训络度绩试疑试度度试试试疑疑度度参自参 专自自参 参参实参自自参参专自、：7、7、、777、、、、加0学加 0周学学加 加00加验加0学学加加周学总课%实%总总%%%实实总总讨和讨 和和和讨 讨讨，讨和和讨讨和和结堂验结结验验结结平平平平平论自论 实自自论 论论主论自自论论实自报效效报报效效报报时时时时时和测和 习测测和 和和动和测测和和习测告果果告告果果告告成成成成成完检完 ：检检完 完完参完检检完完：检占、占占占占绩绩绩绩绩成查成五查查成成成加成查查成成五查作5555533333作作 分作 作作自作作作分0000000000业%%%%%%%%%%业业 制业 业业选业业业制。。。。。效（（ （ （（实（（（果可可 可 可可验可可可、以以 以 以以（以以以网网 网 网网完网网网络络 络 络络成络络络提提 提 提提提提提2个交交 交 交交交交交））） ） ））））） 注意：机电一体化和CAD/CAM 实验室免费开放
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机电一体化系统设计学习指南一、理论教学第一章绪论[教学目的与要求]：1．掌握机电一体化的基本涵义。
2．掌握机电一体化系统及其组成。
3．了解机电一体化控制系统。
[本章主要内容]：1.1 什么是机电一体化?1.2 机电一体化实例—机器人介绍1.3 机电一体化系统基本组成1.4 机电一体化设计方法[本章重点]：1．机电一体化系统基本概念2．机电一体化系统基本组成[本章难点]：1．机电一体化系统基本组成第二章机电一体化系统总体设计[教学目的与要求]：1．了解机电一体化系统的总体设计方法2．掌握机电一体化产品的工程路线3．掌握几种典型机电一体化装置的基本组成[本章主要内容]：2.1 机电一体化产品设计过程2.2 机电一体化系统设计方法2.3 机电一体化产品设计实例[本章重点]：1．机电一体化总体设计的内容及方法2．典型机电装置的系统组成以及软、硬件结构[本章难点]：1．机电一体化系统设计的方法2．典型机电一体化装置数控机床或工业机器人的基本组成及设计方法第三章传感检测系统[教学目的与要求]：1．了解传感检测系统的基本组成和传感器的基本评价指标。
2．掌握机电一体化系统中常用传感器的基本原理与适用场合。
3．了解传感检测系统中常用信号预处理技术的基本原理。
[本章主要内容]：3.1 检测的基本概念3.2 传感器概述3.3 常见传感器原理及应用3.4 信号处理[本章重点]：1．各类传感器的工作原理2．传感器的功用和特性3．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）4．信号变换技术(传感器接口电路、放大电路、模数转换、数模转换)[本章难点]：1．各类传感器的工作原理2．传感器的功用和特性3．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）第四章机械系统设计[教学目的与要求]：1．掌握机电一体化系统中传动机构的种类、特点、基本要求。
2．了解常用工业机器人的基本构型。
3．掌握机电一体化系统常用精密传动机构的基本原理与设计方法。
[本章主要内容]：4.1 机电一体化系统典型机构4.2 机器人机构4.3 精密齿轮传动4.4 同步带传动4.5 滚珠丝杠传动4.6 导轨设计4.7 机械系统设计综合应用实例[本章重点]：1．滚珠丝杠副传动机构[本章难点]：1．传动机构的设计方法2．滚珠丝杠副传动机构3．谐波齿轮传动第五章伺服驱动系统[教学目的与要求]：1．了解伺服系统的一般组成、分类和基本组成形式。
2．了解步进电机的种类及结构；掌握步进电机的工作原理；掌握步进电机的主要性能指标；掌握步进电机控制的基本原理；掌握步进电机的基本功率驱动电路原理和细分驱动原理。
3．掌握直流伺服电机特性和调速原理；掌握直流伺服电机的驱动调速方法；掌握直流伺服系统组成的基本原理。
4．掌握交流伺服电机特点及其调速方法；掌握变频调速装置的基本原理；了解交流伺服系统组成的基本原理；了解交流伺服电机的矢量控制。
[本章主要内容]：5.1 伺服驱动系统概述5.2 常用伺服执行元件5.3 直流电机5.4 步进电机5.5 交流电机5.6 步进电动机与交流伺服电机的性能比较[本章重点]：1．步进电机、交直流伺服电机的控制与驱动。
2．伺服系统的设计[本章难点]：1．伺服电机的选择与校核第六章控制系统模型[教学目的与要求]：1．掌握控制系统数学模型的作用和建立方法2．掌握掌握控制系统的搭建与PID控制算法3．掌握工程中运动控制系统的建模方法[本章主要内容]：6.1 数学模型6.2 控制系统与PID算法6.3 运动控制系统6.4 机电一体化伺服系统模型[本章重点]：1．机电一体化系统数学模型的建立2．PID控制算法及其参数的调节3. 机电一体化伺服系统数学模型建立与分析[本章难点]：1．PID控制算法及其参数的调节第七章工业控制计算机及其接口[教学目的与要求]：1．了解机电系统中几种控制计算机及其特点2. 了解计算机硬件间的数据通信方式3．掌握计算机接口的工作原理与使用方法[本章主要内容]：7.1 工业控制计算机7.2 计算机控制接口技术7.3 计算机控制接口设计7.4 应用实例—温度测量系统[本章重点]：1．计算机硬件间的数据通信方式2．计算机接口的工作原理与使用方法[本章难点]：1．计算机接口的工作原理与使用方法二、讨论课[讨论课的目标]：（1）通过基于团队的学生上台讲演和课程讨论这种体验式教学方式，加深对机电系统的基础知识和实践能力的培养，并在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼；（2）得到初步的查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力的锻炼；（3）了解汽车各部分机电一体化系统的结构和工作原理；（4）进一步深入了解工程实践。
[讨论课的内容]：讨论内容分为以下两个主题：主题一：机电系统构成及关键技术讨论1．机电系统设计总体方案，包括典型机电系统的整体设计思路、电气系统的实施方案、软件流程设计和智能车机电系统设计整体方案。
2．嵌入式计算机系统的分析与设计，包括分析比较嵌入式计算机系统典型的功能和特点；重点分析单片机的选型及注意事项；比较C51和S51的区别；单片机的资源分配。
3．机电系统运动控制方案，包括典型机电一体化系统的运动控制方案的基本结构；运动控制系统的组成；对常用的一种运动控制方案进行详细分析。
4．电机驱动系统，包括常用直流电机、交流电机的选择；常用驱动方案的分析比较。
5．电机速度调制，包括常用交、直流电机主要调速原理；重点分析脉宽速度调制原理。
6．路程检测方案的设计分析，包括常见路程检测传感器元件的选择，路程检测的具体实施方案。
7．障碍物探测方案的设计分析，包括常见障碍物探测传感器检测元件的选择，障碍物探测的具体实施方案。
8．机电系统的供电电源，包括常见机电设备的电源分析比较，电源的基本功能，整流电源和开关电源的比较。
主题二：汽车系统构成与关键技术讨论1. 汽车电子控制点火系统，包括电子控制点火系统的特点，电子控制点火系统的基本组成和电子控制点火系统工作原理。
2. 汽车电控自动变速系统，包括自动变速器与手动变速器相比的优缺点，实现汽车无级变速的方法和电控自动变速器是实现变挡的方法。
3. 汽车传动系统，包括汽车传动系统的组成及布置形式，自动变速器的组成及其工作原理和差速器的组成及其工作原理。
4. 汽油机电子控制供油系统，包括汽油机电子控制系统构成及各部分的主要功能和节气门位置传感器类型及其结构主要区别。
5. 柴油机电子控制供油系统，包括电控柴油喷射与传统的机械方式相比的优点、电控柴油喷射系统的基本组成和电控喷射系统高压泵的工作原理。
6. 混合动力汽车，包括混合动力汽车布置形式及其特点，混联式混合动力汽车驱动系统的结构和燃料电池电动汽车驱动系统类型及其组成。
7. 汽车电子稳定系统(ESP)，包括汽车电子稳定系统的组成和汽车电子稳定系统的工作原理。
8. 废气涡轮增压技术，包括涡轮增压的主要目的、涡轮增压技术的工作原理和涡轮增压技术的优缺点。
9. 汽车防抱死制动系统(ABS)，包括汽车ABS系统的系统组成、汽车ABS系统的工作原理和汽车ABS系统的分类及优点。
10. 汽车防撞系统，包括激光—单片机组合防撞系统的总体结构及工作原理和激光雷达汽车自动防撞微机控制系统的组成及工作原理。
三、课程研究项目（三级项目）[课程研究项目的目标]：1、掌握智能自动车的结构、控制电子元器件组成及其工作原理；2、掌握传感检测系统的设计方法，掌握常用传感器的原理和使用方法；3、掌握基本电路的原理图和电路连线图；4、掌握编程软件的使用、仿真调试以及单片机程序的烧写；5、掌握小型直流电机的选型、驱动及控制方法；6、掌握单片机的选型及系统搭接方法；7、掌握智能车的控制方法；8、掌握机电一体化系统的设计、制作和调试方法。
[课程研究项目的内容]：本学期的课程研究项目名称：《智能车的设计与制作》。
主要内容包括：（1）智能车本体各模块设计；（2）电路板焊接、测试；（3）编程仿真软件学习和程序烧写软件学习；（4）练习数码管显示编程；（5）练习驱动模块驱动电机正反转；（6）练习脉宽速度调制；（7）练习红外避障模块；（8）练习红外循迹模块；（9）练习测速模块；（10）练习测距模块；（11）多功能综合练习和扩展练习。
四、应用型实验[实验内容]：应用型实验课完全由学生根据实验室提供的设备材料自主设计完成。
实验一“电梯的自动控制实验”：熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法；学生自主完成基于PLC的四层楼电梯控制系统硬件线路设计与连接，进一步熟悉PLC的I/O连接及与外围电路的实际接口连线；熟悉四层楼电梯采用轿厢外按钮控制的编程方法，按照实验指导书中提出的电梯运行的控制要求，设计程序控制电梯完成上下运行。
实验二“基于PLC的数字量方式多段速变频调速控制”：了解变频调速的基本原理及特点；了解变频器操作面板及外部控制端子的功能，画出变频器外部接线图；掌握用操作面板改变变频器参数的步骤以及外部运行模式下变频器的操作方法，实现对交流异步电机的调速；进一步熟悉PLC的编程，画出设计的电梯控制梯形图。
实验三“融合组态软件的液位实时监控实验”：学生自己动手组建一个水位监测与控制装置，包括人机界面、PLC、进水泵、电磁阀、传感器等的硬件电路连接；以PLC作为控制核心，通过PLC内部的PID程序对液位高度进行控制，使B容器中的液位可以维持在设定值不变，液位误差不超过±0.5cm；上位机的监控界面可以实时显示液位状况，记录液位实际高度的变化；液位超过18cm或低于3cm时发出报警信号。
实验四“机器人工件装配的自动控制实验”：利用实验室现有的小型车铣床和尼龙棒等材料，由同学自己设计并加工一组零件，放在工作台不同位置，编程控制机器人手爪把两个零件装配在一起；按照指导书中的控制要求，规划机器人手爪行走轨迹，并设计PLC实验程序；接通气路，连接电路，下载FCT应用程序到各轴控制器，下载STEP7应用程序到PLC，操作机器人完成装配动作。
实验五“两维运动平台机械结构组成及运动控制实验”：了解X-Y运动平台的工作原理及机械结构组成，画出运动控制平台的结构简图；自行完成X-Y运动平台、控制箱、PC机及GT-400型运动控制卡之间的电路设计并连接；利用已学过的Visual Basic语言，针对GT—400运动控制进行面向单轴控制的程序设计，实现GT—400运动控制卡控制轴寻址、控制轴运动规划、伺服滤波及参数更新等。
通过P、I、D参数设定，速度、加速度及位置参数设定，来实现GT-400型运动控制卡两轴联动运动程序设计。
实验六“伺服电机控制系统仿真实验”：自行设计一个直流伺服电机电枢控制系统模型；建立直流伺服电机电枢控制系统数学模型，写出控制系统相应的传递函数；初步掌握MATLAB的使用，根据直流伺服电机的传递函数，在Simulink中应用Transfer Fcn模块构建模型图；对控制系统进行仿真，并修改控制参数，对多组仿真结果进行比较分析。