最新机电一体化技术基础 第一章教学内容
第一章-机电一体化基础知识
纺织机电一体化技术基础⏹本章知识点➢了解机电一体化概念➢了解机电一体化相关技术➢了解机电一体化产品的开发步骤➢第一节机电一体化概述➢第二节机电一体化相关技术第一节机电一体化概述一机电一体化的概念➢机电一体化技术（Mechatronics ）又称机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。
➢利用微电子技术、信息技术(主要包括通信技术、控制技术、计算机技术等技术)使机械设备实现柔性化和智能化的技术。
机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面。
机械技术机电一体化技术电子技术信息技术二机电一体化系统的构成执行元件控制信息控制单元部分动力源检测传感部分机械机构参数变化信息驱动力能量检测参数位置,速度检测单元电机机械部件位置,速度反馈CNC 单元数控机床伺服系统组成机械本体动力部件传感器控制器执行器五大要素结构功能运转功能检测功能控制功能驱动功能五大功能机械部件（身躯）动力（内脏）传感（五官）驱动（肌、筋）控制（大脑）机电一体化系统的组成要素及其相应功能三机电一体化技术的发展➢第二阶段：20世纪70年代至20世纪80年代，为蓬勃发展的阶段。
➢第二阶段特征：人们自觉地、主动地利用计算机技术、控制技术、通信技术的成果创造新的机电一体化产品。
⏹机电一体化技术的发展阶段➢第三阶段：从20世纪90年代后期开始。
➢第三阶段特征：人工智能技术及网络技术等领域取得的巨大进步，使机电一体化技术向智能化新阶段迈进。
➢第一阶段：20世纪60年代以前，也可称为萌芽阶段。
➢第一阶段特征：在这一阶段，由于电子技术的迅速发展，人们自觉或不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。
⏹机电一体化技术的发展趋势➢智能化➢网络化➢模块化➢微型化➢绿色化➢人性化➢自带能源化四机电一体化技术的分类⏹生产过程的机电一体化➢计算机辅助设计➢计算机辅助制造➢计算机辅助工艺设计➢柔性制造系统➢计算机集成制造系统⏹机电产品的机电一体化➢机、电、仪一体化产品➢机、电、液一体化产品➢光、机、电一体化产品➢功能增强➢提高系统精度➢简化系统结构➢提高可靠性➢方便操作➢提高系统柔性第二节机电一体化相关技术➢机械技术➢传感与检测技术➢计算机与信息处理技术➢自动控制技术➢执行与驱动技术➢系统总体技术一机械技术➢机械技术是机电一体化技术的基础，机电一体化产品中的主功能和构造功能往往是以机械技术为主实现的。
机电一体化教学大纲
机电一体化教学大纲引言：机电一体化是一门综合性学科，是机械工程与电气工程的交叉学科。
它涵盖了机械、电气、电子、计算机控制等多个领域，将传统机械与电气相结合，为现代工业与制造业的发展提供了重要的支撑。
为了有序进行机电一体化的教学，制定一份全面且有效的教学大纲是至关重要的。
本文将按照合同的格式，详细介绍机电一体化教学大纲。
第一章课程概述1.1 课程名称：机电一体化1.2 课程代码：MEEMG1011.3 课程学时：72学时1.4 先修课程：机械基础、电工基础、电子技术基础等1.5 课程目标：通过本课程的学习，学生应能够理解机电一体化的基本概念，熟悉相关技术原理，并能够进行机电一体化系统的设计与应用。
第二章教学内容和教学要求2.1 教学内容2.1.1 机电一体化的基本概念和发展历程2.1.1.1 机械、电气、电子三个领域的关系与交叉2.1.1.2 机电一体化的应用领域和发展前景2.1.2 机电一体化系统的组成和结构2.1.2.1 传感器与执行器的选择与应用2.1.2.2 信号采集与处理技术2.1.2.3 控制算法与控制策略2.1.3 机电一体化系统的设计方法2.1.3.1 系统建模与仿真技术2.1.3.2 优化设计与性能评估2.1.3.3 可靠性分析与故障诊断2.1.4 机电一体化系统的应用实例2.1.4.1 工业自动化与智能制造2.1.4.2 机器人技术与自动控制应用2.1.4.3 智能交通与汽车电子2.2 教学要求2.2.1 理论知识要求学生应理解并掌握机电一体化的基本概念及相关原理，了解机电一体化系统的组成和结构，并具备基本的设计方法和技能。
2.2.2 实践能力要求学生应具备一定的实验技能，能够运用相关工具软件进行机电一体化的系统建模、仿真与设计，并具备简单的实验操作能力。
第三章教学方法和评价方式3.1 教学方法3.1.1 理论教学采用大课堂讲授、互动讨论等方式，注重理论知识的讲解，引导学生进行思考和探索。
《机电一体化》课件
传感器技术
传感器原理与特性
介绍常见传感器的原理、特性 及应用范围。
传感器信号处理
研究如何将传感器信号转换为 可处理的信息。
智能传感器与MEMS技术
介绍智能传感器和MEMS技术 的最新发展。
传感器在机电一体化中的 应用实例
结合实际案例，介绍传感器在 机电一体化系统中的应用。
03
机电一体化系统设计
系统设计方法
02
机电一体化技术基础
机械技术
机械系统设计
研究如何根据功能需求，设计 出合理的机械结构、传动方式
和机构。
材料力学
研究材料的力学性能，为机械 设计提供材料依据。
制造工艺
涉及机械零件的加工、装配和 检测，确保机械系统的制造精 度。
机械振动与噪声控制
研究如何减小机械系统运行中 的振动和噪声。
电子技术
智能化
机电一体化设备能够根据预设程序或外部信号进 行自主决策和控制。
跨学科性
机电一体化涉及到多个学科领域，需要多方面的 知识和技能。
高效化
机电一体化技术的应用能够提高生产效率、降低 能耗和减少人力成本。
机电一体化的应用领域
工业自动化
在制造业中，机电一体化设备能够实现自动 化生产线、机器人焊接、智能仓储等。
工业机器人的应用范围非常广泛，包括焊接、 装配、搬运、喷涂等领域。
自动化生产线
自动化生产线是将多个机电一体化产品集成在一起，实现生产过程的自动化和智能 化。
自动化生产线通常由输送带、提升机、分拣机、检测设备等组成，其中输送带是主 线，负责将工件从一个工序传输到下一个工序。
自动化生产线的应用范围非常广泛，包括食品、饮料、制药、电子等制造业领域。
机电一体化技术基础第一章
老式英文打字机与激光打印机对比
绪论
绪论
老式英文打字机与激光打印机对比
典型机、电、光一体化产品，激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作用是把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。感光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。 随着半导体技术趋向成熟。以美国、日本为代表的科研人员，相继研制出半导体激光打印机。这种类型打印机的打印质量好、速度快、无噪音，所以很快得到了广泛应用。
动力部分(能源部分)
按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的动力输入获得较大的功能输出。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分
对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。
执行部分
由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需求的动作，实现输入能量向机械能的转换。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
驱动部分
在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。 研究对象：执行元件及其驱动装置 执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
绪论
绪论
机械技术
机电一体化的基础，具有结构简单、功能更强、性能优越等特点，在刚度、精度和动态性能方面有更高的要求。
《机电一体化技术》教学大纲
********************学院机电一体化专业《机电一体化技术》教学大纲制定人：机电系******一、课程的性质、任务《机电一体化技术》机电一体化专业的一门专业课，其任务是使学生获得利机电一体化技术解决各种实际工程问题所需的知识，结合生产实际为本专业的应用打下基础。
二、课程的基本要求1、了解机电一体化应用系统的基本原理和组成特点。
2、掌握机电一体化应用系统的机械技术3、掌握机电一体化应用系统的传感检测技术4、掌握机电一体化应用系统的伺服驱动技术5、掌握机电一体化应用系统的控制和接口技术6、掌握机电一体化应用系统的整体设计技术7、掌握机电一体化应用系统的机器人设计技术三、课程内容一、机电一体化概述教学要求教学内容：1. 1机电一体化的基本概念1. 2机电一体化系统的基本组成1. 3机电一体化技术的理论基础与关键技术1. 4机电一体化产品1. 5机电一体化的现状与发展前景基本要求：了解机电一体化技术的特点。
二、机电一体化机械技术教学要求教学内容：2. 1概述2. 2机械传动机构2. 3机械导向结构2. 4机械的支承结构2. 5机械执行机构基本要求：了解机电一体化机械技术的特点。
掌握与机电一体化相关的机械基础知识和设计要点三、机电一体化传感检测技术教学要求教学内容：3.1传感器组成与分类3. 2典型常用传感器3. 3传感器的选择方法3. 4传感器数据采集及其与计算机接口基本要求：了解机电一体化传感器技术的特点。
掌握与机电一体化相关的传感器知识和设计要点四、机电一体化伺服驱动技术教学要求教学内容：4. 1概述4. 2典型执行元件4. 3执行元件功率驱动接口基本要求：了解机电一体化执行器技术的特点。
掌握与机电一体化相关的执行器知识和设计要点五、机电一体化控制及接口技术教学要求教学内容：5. 1控制技术概述5. 2可编程序控制器技术5. 3人机接口技术5. 4机电接口技术基本要求：了解机电一体化接口技术的特点。
机电一体化教案-概论部分
安徽工贸职业技术学院《机电一体化系统》教案授课学时分配表机电一体化基本概念 1。
机电一体化的历史机电一体化又称机械电子学，英文称为Mechatronics ，它是由英文机械学Mechanics 的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。
机电一体化最早出现在1971年日本《机械设计》杂志的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被人们广泛接受和普遍使用。
1996年出版的WEBSTER 大词典收录了这个日本造的英文单词，这不仅意味着 “Mechatronics ”这个单词得到了世界各国学术界和企业界的认可，而且还意味着“机电一体化”的哲理和思想为世人所接受。
2。
机电一体化的定义到目前为止，就机电一体化这一概念的内涵国内外学术界还没有一个完全统一的表述。
一般认为， 机电一体化信息科学 机械学 电子学 图1- 1机电一体化与其它学科的关系3。
定义机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
4。
定义的三重含义：（1）机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。
图1-1 形象地表达了机电一体化与机械学、电子学和信息科学之间的相互关系；（2）机电一体化是一个发展中的概念，早期的机电一体化就像其字面所表述的那样，主要强调机械与电子的结合，即将电子技术“溶入”到机械技术中而形成新的技术与产品。
随着机电一体化技术的发展，以计算机技术、通信技术和控制技术为特征的信息技术（即所谓的“3C”技术：Computer、Communication和 Control Technology）“渗透”到机械技术中，丰富了机电一体化的含义，现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的结合，还包括光（光学）机电一体化、机电气（气压）一体化、机电液（液压）一体化、机电仪（仪器仪表）一体化等；（3）机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产品中的相互协调，以达到系统总体最优。
《机电一体化技术》PPT课件
4. 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使” 机电一体化“跃上新台阶。
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1.3 机电一体化系统的构成
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
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数控机床伺服系统组成
机械 部件
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1.3 机电一体化系统的构成
③ 由于人工智能技术、神经网络技术及光纤技术等领域取 得的巨大进步，为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地。 这些研究，将促使机电一体化进一步建立完整的基础和逐 渐形成完整的科学体系。
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1.2 发展概况
1. 数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史 的第一页。
2. 微电子技术为“机电一体化‘’带来勃勃生机。
电子控制单元
参数变 化信息
检测传 感部分
控制 信息
执行器 能 量
检测 参数
驱 动 力
机械本体
动力源
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1.3 机电一体化系统的构成
1、机械本体 机身、框架、机械联接等产品支持机构，
实现构造功能。
要求：可靠、小型、美观
2、能源
提供能量，转换成需要的形式，实现动力
功能。
要求：效率高、可靠性好
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1.2 发展概况
3.90年代后期开始为第三阶段，“智能化阶段”
① 光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也 在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电 一体化等新分支；
② 对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，机电 一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。
《机电一体化》教学大纲
《机电一体化》教学大纲课程编号：学时：50学时（3学时/周）学分：3适用专业：高职教育类机电专业考核要求：1. 熟练掌握机电一体化的基本概念和基本要素以及各部分的作用，了解机电一体化的相关技术和发展趋势，并结合实例分析机电一体化技术在机电产品中的应用。
2. 掌握机电一体化中机械系统部件的选择与设计的方法和依据，认识现代常用的传动机构、导向与支承结构、机械执行机构。
3. 了解机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计；掌握控制系统的一般设计思路；掌握微型计算机的基本构成；认识未来计算机的发展对机电一体化的影响；掌握微型计算机应用领域、选用要点及注意事项；掌握单片机控制系统的组成和单片机芯片的选择要点。
4. 了解机电一体化中传感器与微机的接口技术，认识传感器前级信号的放大与隔离的常用方法；掌握信号在传输过程中的意义和常用的信号的变换方法。
5. 掌握步进电机的工作原理、特点和主要特性以及选择方法；掌握直流伺服电机、交流伺服电机的种类、结构特点以及选择方法。
掌握开环系统和闭环系统的区别。
6. 掌握机电一体化产品的开发设计步骤。
一、课程目的和任务让学生通过掌握机电一体化的基本知识，拓宽学生的知识面。
本课程的任务是使机电工程专业的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，对典型机电一体化系统有一个比较全面的认识，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。
二、理论教学内容第一章机电一体化的基本概念【教学目的】弄明白学习机电一体化的重要性，掌握机电设备的发展方向，弄懂机电一体化基本涵义及各部的作用与功能。
【教学重点和难点】重点：机电一体化概念及其本要素的名称、作用、要求。
难点：接口的理解，尤其是接口功能中转换功能的理解【教学内容】1、机电一体化的定义；2、机电一体化的相关技术；3、机电一体化技术的发展前景；4、机电一体化的应用实例。
【教学方法】以理论讲解为主，再举例加以说明。
机电一体化第一章概论
“目的功能”。 构造功能 ：使构成系统的子系统及元、部件维持所
定的时间和空间上的相互关系所必需的 功能
机电一体化第一章概论
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机电一体化系统的五种内部功能
机电一体化第一章概论
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机电一体化系统（产品）的 内部功能
主功能 动力功能 控制功能 构造功能 计测功能
机电一体化第一章概论
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第二节 优先发展机电一体化的 领域及其共性关键技术
优先发展的机电一体化领域必须同时具备下述几个 条件：
①短期或中期普遍需要； ②具有显著的经济效益 ； ③具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础； ④社会效益十分显著的领域 。
机电一体化第一章概论
7
机电一体化技术内部联系与外 部影响
2）无源接口。只用无源要素进行变换、调整的接口，称为无源 接口。例如齿轮减速器、进给丝杠、变压器、可变电阻器以及透镜 等。
3)有源接口。含有有源要素、主动进行匹配的接口，称为有源 接口。例如电磁离合器、放大器、光电耦合器、D/A转换器、A/D转 换器以及力矩变换器等。
4)智能接口。含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改 变接口条件的接口，称为智能接口。 例如自动变速装置， 通用 输入／输出LSI(8255等通用I/O)、GP-IB总线、STD总线等。
机电一体化第一章概论
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根据输入／输出功能可分 成以下四种广义接口：
第一章 概 论
第一节 机电一体化时代与机电一体化技术革命 第二节 优先发展机电一体化的领域及其共性关键技术 第三节 机电一体化系统构成要素及功能构成 第四节 机电一体化系统构成要素之间的连接 第五节 机电一体化系统的评价 第六节 机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型 第七节 机电一体化系统的设计流程 第八节 机电一体化工程与系统工程 第九节 机电一体化系统的设计程序、准则与规律 第十节 机电一体化系统的开发工程与现代设计方法
机电一体化知识点教学内容
机电一体化知识点教学内容
一、机电一体化的概念
机电一体化是指将机械与电气技术有机结合在一起，以便使机械系统
的控制、自动化、节能和安全性有效地提高。
机电一体化通过计算机技术、传感器技术、通信技术和电控技术，将机械装备、电气设备和现场控制等
技术相结合，实现实时监控、计算机控制及高效使用资源等功能，从而提
高工作效率、减少能耗、提升安全性等。
二、机电一体化的应用
1、机电一体化在智能制造方面的应用
2、机电一体化在其他领域的应用
机电一体化不仅可以用于智能制造，还可以应用于许多其他领域，如
汽车制造、医疗器械、机器人技术等。
它可以提高汽车的安全性、节能性
和智能性，帮助研发自动驾驶和减少能耗的技术；机电一体化技术可以帮
助医疗器械生产商改变传统手工操作方式，实现更加高效的生产程序；机
器人技术可以应用机电一体化技术来实现自动化控制，满足其动作、感知
和控制的需要。
第一章机电一体化概述
5、伺服驱动技术
伺服驱动技术就是在 控制指令的指挥下， 控制驱动元件，使机 械的运动部件按照指 令的要求进行运动， 并具有良好的动态性 能。
伺服油缸
常见的伺服驱动系统主要有液压和电气伺服系
统。
系统 优缺点
优点
工作稳定、 响应速度快、输 出力矩大，在低 速运行时其性能 更突出。
控制灵活、 费用小、可靠性 高等。
1.3 机电一体化系统的构成要素
教学目标
1、了解机电一体化的构成要素 2、了解机电一体化的各构成要素的功能
3、了解YL-235的组成
1.3.1 机电一体化系统的基本要素
一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个 基本要素：
机械本体 动力单元 传感检测单元 执行单元
驱动单元
控制及信息处理单元。
a
b
c
图1-1
a)人的五大要素
机电一体化系统的组成及工作原理
c)机电一体化系统的功能
b)机电一体化系统的要素
1、机械本体
机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。
机械传动装置
机械结构装置
2、动力单元
动力单元的功能是按照机电一体化系统的控制 要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。
动力单元----用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功能输出
Electronics 电子学
基本概念：
定义： 在机械的主功能、动力功能、信息处理功 能与控制功能上引进电子技术，并将机械 装置与电子设备以及软件等有机结合起来 而构成的系统。 区别： 传统的电气机械是不同的 并行工程不同（机械、微电子、计算机、 控制和电工）
技术特点： 1、体积小、重量轻 2、速度快、精度高 3、可靠性高 4、柔性好 （扩展性好 多样化）
《机电一体化技术(Ⅰ)》课程标准
《机电一体化技术（Ⅰ）》课程标准一、课程说明二、课程定位《机电一体化技术（Ⅰ）》课程是一个具有极强实践性和工程性的专业核心课程, 是机电一体化技术专业的必修课程。
主要通过学习可编程逻辑控制器, 达到对工业控制要求完成编程设计, 调试的能力。
可编程逻辑控制器应用于传统的顺序控制、闭环控制、运动控制、数据处理以及复杂的分布式控制系统、工厂自动化网络等。
被誉为现代工业生产自动化的三大支柱（PLC技术, 机器人技术、计算机辅助设计和制造技术）之一。
掌握机电一体化技术成为工程技术人员的急迫任务。
本课程与前修课程《电工电子技术》、《电机与电气控制》课程相衔接, 与后续课程《机电设备组装与调试》、《工业机器人安装与调试》等相衔接, 共同培养机电一体化综合应用分析能力。
三、设计思路通过教师到企业对课程对应的工作岗位、工作任务、必备的能力和素质需求进行调查, 确定了本课程的培养目标。
为服务后续专业课程的学习和培养学生岗位能力, 遵循由简到难的原则, 设计教学内容。
采用现代化教学手段, 注意培养学生面向工程的思维习惯, 采用多元化的考核方法, 使学生掌握可编程逻辑控制器理论的精髓。
本课程设计主要应用模块以多媒体教学与实践教学相结合的教学方法。
课程按照可编程逻辑控制器的主要应用方向分为以下四类:1.可编程序控制器（PLC）的特点、结构组成、工作原理2.可编程序控制器（PLC）指令系统、编程方法、PLC系统的设计3.可编程序控制器（PLC）调试和维护方法4.可编程序控制器（PLC）网络连接等可编程序控制技术根据各模块内容的特点施教, 启发式教学贯穿始终。
在教学过程中会充分重视课堂教学与实践教学相结合, 重点放在引导学生如何面对一个PLC控制系统的整体角度下手分析问题并解决, 引导学生能够解决应用上可能出现的问题。
将传授知识和发展能力结合起来, 通过各项目加深学生对知识的真正理解。
四、课程培养目标完成本课程学习后能够获得的理论知识、专业能力、方法能力、社会能力。
机电一体化技术课程设计
机电一体化技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握机电一体化技术的基本概念、原理和应用，培养学生对机电一体化技术的兴趣和热情，提高学生的实际操作能力和创新能力。
知识目标：使学生了解机电一体化技术的基本概念、组成部分及其相互关系；掌握机电一体化技术的基本原理和关键技术；了解机电一体化技术的应用领域和发展趋势。
技能目标：使学生能够运用所学知识分析、解决机电一体化技术领域的问题；具备一定的实际操作能力，能够进行简单的机电一体化系统设计、调试和维护。
情感态度价值观目标：培养学生对机电一体化技术的兴趣和热情，增强学生对科技创新的敏感度；培养学生团队协作、积极探究的学习态度，提高学生的问题解决能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机电一体化技术的基本概念、原理和应用。
具体安排如下：第1-2课时：机电一体化技术的基本概念，包括定义、组成部分及其相互关系。
第3-4课时：机电一体化技术的基本原理，包括传感器技术、执行器技术、控制技术等。
第5-6课时：机电一体化技术的应用领域，包括工业自动化、机器人、汽车电子等。
第7-8课时：机电一体化技术的发展趋势，包括智能化、网络化、绿色化等。
第9-10课时：机电一体化技术的实际操作，包括简单机电一体化系统的设计、调试和维护。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握机电一体化技术的基本概念、原理和应用。
讨论法：引导学生针对机电一体化技术的相关问题进行思考和讨论，提高学生的创新能力和问题解决能力。
案例分析法：通过分析具体的机电一体化技术应用案例，使学生更好地理解和掌握相关知识。
实验法：让学生亲自动手进行实验，培养学生的实际操作能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将选择和准备以下教学资源：教材：《机电一体化技术》教材，用于引导学生系统地学习机电一体化技术的基本知识。
机电一体化技术基础第一章
机电一体化技术的发展历程
1
第二阶段
2
随着计算机和网络技术的发展，机电
系统逐渐实现了远程监控和智能调度，
提高了生产效率和资源利用率。
3
第一阶段
机电一体化技术从传统的简单控制系 统开始，逐步发展为具有分布式控制 和智能化功能的系统。
第三阶段
现代机电一体化技术已经发展到全面 集成的阶段，通过物联网和云计算等 技术的应用，实现了设备之间的无缝 连接和数据的共享与分析。
机电一体化技术基础第一 章
欢迎来到机电一体化技术基础第一章。本章将深入探讨机电一体化技术的定 义和背景，发展历程，基本原理等内容，以及其应用领域和在工业生产中的 优势。并对机电一体化技术未来的发展趋势进行展望。
机电一体化技术的定义和背景
机电一体化技术是将机械和电气技术有机地结合在一起，通过集成化的设计 和控制，实现机械和电气系统的协同工作。它源于工业自动化的发展，是工 业4.0时代的核心技术之一。
机器人技术
机电一体化技术与机器人技术 的结合，实现灵活高效的生产 线自动化。
能源管理
通过机电一体化技术的应用， 实现能源的高效利用和节约。
机电一体化技术在工业生产中的优势
1 提高生产效率
2 降低成本
机电一体化技术实现了设备间的协同工作 和信息共享，提高了生产效率。
通过优化系统设计和控制策略，机电一体 化技一体化技术实现了精确的运动控制和 自动化检测，提高了产品质量。
机电一体化技术提供了灵活的生产模式和 智能化的调度能力，适应不同生产需求。
机电一体化技术未来发展的趋势
1
人工智能应用
机电一体化技术将与人工智能相结合，
多领域融合
2
实现机器的智能化和自主学习。
机电一体化技术-第01章 概论
自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化，这 是由于现实世界中的被控对象往往与理论上的控制模型之间存在较大差 距，使得从控制设计到控制实施往往要经过多次反复调试与修改，才能 获得比较满意的结果。
产品的各功能单元通过接口联接成一个有机的整体。接口包括电气接 口、机械接口、人—机接口。电气接口实现系统间电信号连接；机械 接口则完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接；人—机接 口提供了人与系统间的交互界面。
第五节 机电一体化系统设计
Mechatronics System Design
机电一体化系统是从简单的机械产品发展而 来，其设计方法、程序与传统的机械产品类似， 一般要经过市场调查、方案设计、详细设计、样 机试制、小批量生产和正常生产几个阶段。
机电一体化产品:
(product of Mechatronics)
是由机械系统（或部件）与电子系统（或部件）及信息处理单元（硬 件和软件）有机结合、而赋予了新功能和新性能的高科技产品。
CNC
位置,速 度反馈
位置,速度 检测单元
电机
数控机床伺服系统组成
机械 部件
第二节 机电一体化发展概况
机电一体化技术的发展 ：分为萌芽阶段、快 速发展阶段和智能化阶段三个阶段。
系统总体技术 System overall technology 是一种从整体目标出发，用系统工程的
观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系 的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续 分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把 功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价 和优选的综合应用技术。
机电一体化技术专业 课程标准
机电一体化技术专业（制造技术方向）课程标准《机械制图与CAD技术基础》课程标准（146学时）一、概述（一）课程性质《机械制图与CAD技术基础》是机电一体化技术专业（制造方向）的核心课程之一,是学习后续课程的重要基础。
通过本课程的学习,使学生熟悉机械制图国家标准，掌握机械制图的一般知识，具备识读中等复杂程度的零件图和装配图的能力、绘制中等复杂程度的零件图和简单装配图的能力，具备零件测绘和识读第三角投影机械图样的初步能力，能熟练运用一种CAD软件绘制中等复杂程度的零件图。
养成严谨、细致、一丝不苟的工作作风和工作态度。
（二）课程基本理念高等职业教育数控技术应用专业的人才培养目标是掌握本专业的基本知识和相关技能、了解相关企业生产过程和组织管理的高技能数控机床操作人员和生产一线的管理人员。
本课程体现职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养理念，即不仅应该强调职业岗位的实际要求，还应强调学生个人适应劳动力市场变化的需要，因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展和可持续发展。
（三）课程设计思路本课程包含机械制图和计算机绘图两部分内容。
鉴于计算机绘图已逐渐代替手工制图，是现代高技能人才必备的基本技能，为了使本课程在教学中更好地为培养目标服务，设计时考虑相对弱化画法几何的教学和板图尺规练习，强化徒手绘图和计算机辅助绘图，强调对知识的综合运用和能力培养，力求打破固有的体系，将《机械制图》和《计算机绘图AutoCAD 》有机整合，形成一门综合化的核心课程《机械制图与CAD技术基础》。
考虑到国际技术交流与合作,在教学内容上增加一节介绍国外常用的第三角投影视图的画法与识读。
二、课程目标（一）总目标本课程的教学目标是培养学生正确应用正投影法来分析、绘制和识读机械图样的能力和空间想象能力；学会用绘图软件（AutoCAD软件）绘制平面图形、中等复杂零件图、简单装配图及简单三维造型的能力，并能进行相关的尺寸与技术要求标注。
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绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
机械本体(基础) 包括机械传动装置和机械结构装置，将系统各部分零件和子系统按 照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。实现机电一体化产品的 主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。
动力部分(能源部分) 按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的动 力输入获得较大的功能输出。
第一章 绪论
学习目标
重点:掌握机电一体化的概念 掌握机电一体化相关技术及其内容; 掌握机电一体化技术方向
难点: 机电一体化相关技术及其内容 机电一体化系统开发的工程路线
绪论
老式英文打字机与激光打印机对比
纯机械结构。最早是英国研制出用打字 机代替手书的机器，通过按键可输入各个 字母及各种标点符号等，这在当时实在是 一个巧妙的书写工具。打出的字体规范整 洁，一目了然。键盘字母的排列也是独具 匠心的。当时将常用的字母置于方便位置， 不常用的字母置于偏僻处。这种排列方法 直至今日电脑键盘仍然沿袭下来，可见其 合理性。
机电一体化技术基础 第一 章
绪论
预备知识
（1）具有电路分析、电子技术的基本知识； （2）具有机械基础、机械加工、机械设计的基础知识； （3）具有常用机电设备、机电产品结构、工作原理的知识； （4）具有常用机电一体化系统安装、使用、维护的基本知识； （5）具有设计中等复杂程度的机电一体化系统的基本知识；
后期的打字机，只是在体积上缩小，其 原理结构几乎与原始机器无异，只是形成 便携式而已，直到20多年前，才逐渐被电 脑所取代，在书写历史上打字机功不可没。
绪论
老式英文打字机
老式英文打字机与激光打印机对比
典型机、电、光一体化产品，激光打印 机是由激光器、声光调制器、高频驱动、 扫描器、同步器及光偏转器等组成，其作 用是把接口电路送来的二进制点阵信息调 制在激光束上，之后扫描到感光体上。感 光体与照相机构组成电子照相转印系统， 把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸 上，其原理与复印机相同。激光打印机是 将激光扫描技术和电子显像技术相结合的 非击打输出设备。
机电一体化系统主要包括六方面相关技术： 信息处理技术
实现信息的交换、存取、运 算、判断和决策等处理过程， 与计算机技术密切相关。
信息处理发展方向：提高信 息处理速度、可靠性和智能化 程度。
绪论
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术： 自动控制技术
其目的在于实现机电一体化 系统的目标最优化，主要包括 位置控制、速度控制、最优控 制、自适应控制和智能控制， 其与计算机技术的也有密切联 系。
随着半导体技术趋向成熟。以美国、日 本为代表的科研人员，相继研制出半导体 激光打印机。这种类型打印机的打印质量 好、速度快、无噪音，所以很快得到了广 泛应用。
绪论
激光打印机
绪论
1.1 机电一体化的定义
机电一体化是机电一体化技术及其产品的统称，它是以机械学、 电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相 互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术：
绪论
绪论
1.3 机电一体化系统的相关技术
机电一体化系统主要包括六方面相关技术： 机械技术
机电一体化的基础，具有结 构简单、功能更强、性能优越 等特点，在刚度、精度和动态 性能方面有更高的要求。
绪论
1.3 机电一体化系统的相关技术
是机电一体化系统的核心部分，完成对来自各传感器检测信号和外 部命令的集中、存储、分析和处理，并发出相应的控制信号。一般由 计算机、PLC、数控装置、逻辑电路、A/D或D/A转换、I/O接口等组 成。
什么叫接口，接口有要素或子系统组成，各子系统之间必须能够 顺利地进行物质、能量和信息的交换，为此，各要素或各子系统相接 处必须具备一定的连接部件，这个部件就称为接口。
机电一体化的三重含义： 是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科 ； 是一个发展中的概念 ； 表达了技术之间相互结合的学术思想，强调各种技术在机电产
品中的相互协调，以达到系统总体最优。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
一个完善的机电一体化系统通常应该包含以下几方面基本要素： 机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、控 制及信息处理部分与接口部分。
执行部分 由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需 求的动作，实现输入能量向机械能的转换。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
驱动部分 在控制信息的作用下驱动各种执行机构完成各种动作和功能。 研究对象：执行元件及其驱动装置 执行元件种类：电动、液压、气压 驱动装置：各种电动机的驱动电源电路 控制与信息处理部分
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分 对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进 行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。
主要功能包括：信息交换、信号放大、信号传递。接口包括电气接 口、机械接口、人机接口。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
接口 将各部分子系统连接为一个有机整体，使各功能环节有目的地协调 一致运动，主要功能包括：信息交换、信号放大、信号传递。接口包 括电气接口、机械接口、人机接口。
在机械本体的支持下，由传感器检测产品的运行状态及环境变化， 将信息反馈给控制及信息处理单元，控制及信息处理单元对各种信息 进行处理，并按要求控制驱动部分，在驱动部分的动力作用下，执行 机构完成要求的动作。
机电一体化系统主要包括六方面相关技术： 传感检测技术
是机电一体化系统的感觉器官，实 现自动控制、自动调节等功能，其功 能强弱表征了系统自动化程度的高低。 研究内容包括： 将被测量按比例转换为电量； 电信号的处理加工。
在快速、准确、可靠性等方面有较 高要求。
绪论
1.3 机电一体化系统的相关技术