机电一体化概论教案78
机电一体化概论 教案
机电一体化概论教案教案标题：机电一体化概论教案目标：1. 了解机电一体化的基本概念和发展历程；2. 掌握机电一体化技术在各个领域中的应用；3. 培养学生对机电一体化技术的兴趣和创新能力；4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
教学目标一：了解机电一体化的基本概念和发展历程教学内容：1. 介绍机电一体化的定义和基本原理；2. 分析机电一体化技术的发展历程及其对各个行业的影响；3. 讨论机电一体化技术的应用领域和前景。
教学步骤：1. 引入教学内容，提出机电一体化的概念和意义；2. 分组进行小组讨论，让学生探讨机电一体化技术在生活中的应用；3. 学生报告小组讨论结果，进行课堂展示和讨论，引导学生形成对机电一体化概念的共识；4. 利用多媒体资料、案例等资源，介绍机电一体化技术的发展历程；5. 引导学生进行课堂总结，明确机电一体化技术对行业发展的重要性。
教学目标二：掌握机电一体化技术在各个领域中的应用教学内容：1. 分析机电一体化技术在工业制造、交通运输、能源等领域中的应用案例；2. 探讨机电一体化技术在提高生产效率、降低成本、保障运行安全等方面的作用；3. 介绍机电一体化技术在智能化制造、智能交通等领域的发展趋势。
教学步骤：1. 引入教学内容，激发学生对机电一体化技术应用的兴趣；2. 分组讨论，让学生就一个具体行业中机电一体化技术的应用案例展开研究；3. 学生报告小组研究成果，进行课堂展示和讨论，以加深对机电一体化技术应用的理解；4. 利用多媒体资料、实物展示等方式，展示机电一体化技术在不同领域的应用案例；5. 引导学生进行课堂总结，明确机电一体化技术在各个领域中的价值和重要性。
教学目标三：培养学生对机电一体化技术的兴趣和创新能力教学内容：1. 引导学生了解机电一体化产品的特点和功能；2. 引导学生分析机电一体化技术的发展趋势和创新方向；3. 鼓励学生进行机电一体化产品设计和创意表达。
教学步骤：1. 引入教学内容，让学生了解机电一体化产品的特点和功能；2. 利用课堂小组讨论的形式，让学生分析机电一体化技术的发展趋势和创新方向；3. 引导学生进行课堂互动，讨论机电一体化产品的设计思路和创意表达；4. 组织学生进行机电一体化产品设计的实践活动；5. 学生展示并评价彼此的作品，鼓励创新和分享。
机电一体化概论教案
一、了解机电一体化系统接口的作用、种类；
二、了解微型计算机与机械装置间的联接方法；了解专用、通用接口。
三、简要小结本章内容
布置作业
A完成下列问答：
2-21接口的作用是什么？
2-22从图2-22说明微机与机械装置之间是由什么联接的。
2-23简单说明数字信号到模拟信号转换的作用。
2-24简单说明模拟信号到数字信号转换的作用。
1、模拟电路在机电一体化控制系统和设备中的作用
（1）检测元器件的基础
（2）执行机构电路的基础
（3）数字电路和计算机技术的基础
2、电子电路的表示方法
3、各种放大电路
（1）电压放大电路
（2）电流放大电路
（3）功率放大电路
4、放大和失真
结合学生已有知识，拓展联想。
教后记
教学程序
教学内容
教学方法与
教学手段
Ⅳ
2、有关的基础知识
（1）电子技术基础
电子技术基础包括模拟电路和数字电路，它利用了电工的技术基础。
（2）机械技术基础
机械技术基础包括制图、力学、机械原理、机械零件、机械制造和维修等技术。
（3）检测技术
掌握工业中各种常用的检测元件的选用、安装、调试和使用方法。
（4）执行机构技术
掌握各种机械、电器、气动、液动执行机构的结构原理和使用方法。
Ⅴ
三、专用输入/输出接口电路
专用输入/输出接口分为四类。
1、数字信号→数字信号接口
2、数字信号→模拟信号转换（D/A）接口
3、模拟信号→数字信号转换（A/D）接口
4、模拟信号→模拟信号接口
四、通用接口
在机电一体化中，使用最普遍的通用接口是可编程序接口PPI。PPI的输入/输出动作由微机的程序控制，传感器、执行元件与微机之间通过转换接口电路及PPI相联，信息的输入/输出非常方便。
机电一体化教学(教案)
课程定位❖《机电一体化技术与系统》课程是机械工程及自动化专业学生的专业基础必修课。
❖是学生经过三年基础课和技术基础课学习之后，带有总结意义的一门综合性设计课程。
❖在学生掌握一定的专业基础知识的基础上，以机械设计为主线，综合运用所学知识，从整体角度掌握机电一体化系统设计的思想、原理、方法和程序。
学习方法❖1、认真听课❖2、参考教材自学❖3、网络自学和自测检查❖3、认真实验，主动参加自选实验❖4、积极参加讨论和完成作业（可以网络提交）课程的考核办法❖理论课：百分制❖闭卷考试70% 平时成绩30%❖平时成绩：课堂效果、作业效果、❖网上答疑、实验效果机电一体化信息科学机械学电子学第1章 概论❖ 1.1 概述❖ 1.2 机电一体化系统的设计 ❖ 1.3 机电一体化系统的发展趋势美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响：无线传感器网络；可注入组织工程；纳米太阳能电池；机电一体化技术；分子成像；纳米印刷刻蚀；软件保证；糖原组学；量子密码术。
1.1 概述1.1.1 引言机电一体化一般包含机电一体化技术和机电一体化产品(系统) 两层含义。
1、 机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2、 机电一体化产品：新型机械与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子代机械产品。
权威定义：❖ 起源：日本，20世纪70年代； ❖合成词：Mecha —tronics 。
它取英语Mechanics(机械学)的前半部和Electronics （电子学）的后半部分拼成一个新词；❖(ASME)由计算机信息网络协调与控制的用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统。
理解：❖机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术❖典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD ／CAM 系统等。
机电一体化教案
机电一体化教案介绍：机电一体化是指将机械与电气相结合，在设计、制造、控制等方面进行整体协调和统一管理的一种技术形式。
它将机械工程和电气工程有机地结合起来，既保留了机械和电气各自的特点，又实现了相互协作和优化设计，提高了生产效率和产品质量。
一、教学目标本教案的教学目标是：1. 了解机电一体化的基本概念和发展历程；2. 掌握机电一体化的运行原理和应用领域；3. 学习机电一体化的设计方法和技术手段；4. 培养学生的创新意识和解决问题的能力。
二、教学内容本教案的教学内容分为以下几个方面：1. 机电一体化的定义和基本原理；2. 机电一体化的发展历程和应用领域；3. 机电一体化的特点和优势；4. 机电一体化的设计方法和技术手段；5. 机电一体化案例分析和讨论。
三、教学过程本教案的教学过程如下：1. 学习阶段：通过课堂讲授和课外阅读，学习机电一体化的定义、基本原理和发展历程。
同时，学习了解机电一体化的应用领域和相关技术。
2. 实践阶段：学生根据所学内容，选择一个机电一体化的案例进行分析和讨论。
通过实际操作、观察和实验，了解机电一体化的设计方法和技术手段。
3. 总结阶段：学生总结所学内容，撰写实验报告并进行交流讨论。
从中探讨机电一体化的优势和不足，以及未来的发展方向。
四、教学资源本教案的教学资源包括以下几个方面：1. 教材：提供相关机电一体化的教材和参考书目，供学生查阅和学习。
2. 实验室：提供实验室设备和工具，供学生进行实践操作和实验研究。
3. 计算机和软件：提供计算机和专业软件，支持学生进行机电一体化的设计和模拟仿真。
五、教学评估本教案的教学评估采取以下几种方式：1. 平时表现：根据学生的听课态度、课堂回答问题的积极程度、实验报告的质量等进行评估。
2. 作业和考试：布置机电一体化相关的作业和考试，包括选择题、填空题、计算题和综合题等形式。
3. 实际操作：通过学生的实际操作和实验研究进行评估，包括实验报告的撰写、实验数据的处理和分析等。
电子教案
2.1 自动化控制技术(2)
变频器
变频器是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压均连续可调 的交流电，以控制电动机运行的装置。 变频器-----采用电力半导体器件（电力晶体管、绝缘栅双极晶体 管、智能功率模块等）来实现无触点的控制。 组织教学 建议:①通过例子和实物进行教学。 ②结合实际进行各种自动化控制技术的简单应用(实训) 。 ③重点介绍各种自动化控制技术的主要部件。
2.2 检测与传感器技术 (1)
概念 主要部件-----传感器 。 传感器结构
敏感元件、转换环节、输出电路等三个基本部分。 常用的传感器: 位置传感器 -----通过检测或感受以确定被测物体是否达到所需的 位置并输出信号。 位移传感器-----是将线位移或角位移变换成相应的信号输出。 速度传感器-----将机械的旋转运动（即转速）转换成相应的电信 号输出。 角度传感器-----将转角的变化(即角位移)转换成相应的信号输出。 温度传感器-----将温度的变化转换成相应的信号输出。 光量传感器-----将光的数量(光线、光亮等) 转换成相应的信号输出。 其它传感器:力(压力)、流量、磁场（霍尔）、超声波、红外线等。
2.3 计算机与信息处理技术(2)
三种控制系统和控制方式的比较。 信息处理技术和过程。
[例2-12] 组织教学 建议:①实物配合进行教学。 ②重点介绍各种控制系统和控制方式的特点。
2.4 执行及驱动技术 (1)
概念 驱动执行形式:电动式、液压式、气动式和其它等。 电动式(电磁式)-----利用电磁线圈将电能转换成电磁力，再通过电
3.2 数控设备
概念
数控设备(数控机床)-----又称为CNC机床。 CNC机床-----一种解决复杂形、面的零件的自动化和一体化的生 产设备。 结构组成 程序、输入/输出设备、CNC（计算机数字控制）装置、PLC（可 编程序控制器）、主轴控制系统、进给伺服控制系统、位置检测 器及机床本体等。 种类 数控车床/数控铣床 /数控磨床 /数控镗床 /数控钻床 /数控加工中 心/数控线切割机床/数控电火花加工机床等。 组织教学 建议:在教学中尽量多结合实际例子或实物进行讲授。
《机电一体化概论》教学内容
《机电一体化概论》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。
第二章机电一体化中机械系统部件的选择与设计【教学目的】认识在机电一体化设备中，机械技术方面的特殊要求，了解机械三大系统：传动系统、导向机构、执行机构各自的特点和要求。
【教学内容】1、概述；2、传动机构；3、导向与支承机构；4、机械执行机构第三章机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计【教学目的】掌握控制系统的一般设计思路的系统总体方案确定、控制算法确定、微型计算机的选择、系统总体设计、软件设计的注意事项。
掌握微机基本构成，即CPU构成及各部分作用，微型计算机构成，微型计算机系统构成及各部分作用，掌握微型计算机的分类和各类的特点。
【教学内容】1、控制系统的一般设计思路；2、机电一体化中的微型计算机系统；3、单片机控制系统的设计；4、执行元件的功率驱动接口。
第四章机电一体化中传感器与微机的接口技术【教学内容】1、传感器前级信号的放大与隔离；2、信号在传输中的变换；3、传感器与微型计算机的接口；4、传感器的非线性补偿。
第五章机电一体化中伺服系统设计【教学目的】掌握步进电机的概念、拍的概念，三相三拍步进电机的工作原理，双三拍步进电机的工作原理；掌握步进电机的特点。
【教学内容】1、概述；2、步进电机的驱动及其控制；3、直流伺服驱动及其控制；4、交流伺服驱动；5、控制方式的选择及应用实例。
第六章机电一体化系统设计及应用实例【教学目的】掌握机电一体化产品的一般设计开发步骤，掌握生产节拍的要求、机械系统的配置、控制系统配制、故障报警系统的配制要求。
【教学内容】1、机电一体化产品的设计开发步骤；2、机电一体化系统设计应用实例1；3、机电一体化系统设计应用实例2。
机电一体化概论教学内容和教学要求
《机电一体化概论》教学内容和教学要求第一章、绪论教学内容：1．机电一体化概念2．机电一体化系统的组成3．机电一体化的关键技术4．机电一体化的产生发展5．机电一体化的发展趋势教学要求：明确本课程的研究对象,意义及主要内容,了解机电一体化设计的基本方法。
掌握学习本课程的方法。
第二章、机电一体化机械系统部件的选择与设计教学内容：1．本章概述2．机械结构3．机械精度4．机械系统中的基本问题5．常见的支撑类型6．动平衡7．机械材料8. 机械零件的制造工艺性9．机械传动教学要求：1．了解机电一体化系统（产品）的机座或机架内容2．掌握机械传动部件的选择与设计、导向支撑部件的选择与设计、旋转支撑的选择与设计、轴系部件的选择与设计3．.应用针对具体系统选择和设计机械部件第三章、机械制造装备与机床分类教学内容：1．机床的分类2．机床的型号编制3．机床的主要技术参数教学要求：1．了解机床的分类方法2．掌握机床的型号编制3．掌握机床的类别代号和特性代号第四章、传感器原理及应用教学内容：1．传感器绪论2．传感器的静特性3．传感器的动特性4．传感器的分类教学要求：理解传感器的基本概念,了解它在工程设计中的应用,传感器自身的静特性和动特性，以及工程设计应用的各种传感器的作用。
第五章、数子电路分析教学内容：1．非门、与门、或门2．与非门、或非门3．同或门、异或门4．组合逻辑电路教学要求：1．了解非门、与门、或门、与非门、或非门、同或门、异或门的基本概念，输入输出特性，和他们的逻辑符号图的画法。
2．掌握由逻辑符号图写出逻辑表达式，并能够化简。
第六章、直流电机原理及控制教学内容：1．直流电机绪论2．直流电机的构造3．直流电机工作原理4．直流电机的控制教学要求：理解直流电机的基本概念,了解直流电机的优缺点，了解直流电机的基本构造，了解直流电机的工作原理，掌握直流电机的输出特性和控制方法。
第七章、交流电机原理及控制教学内容：1．交流电机绪论2．交流电机的构造3．交流电机工作原理4．交流电机的控制教学要求：理解交流电机的基本概念,了解交流电机的优缺点，了解交流电机的基本构造，了解交流电机的工作原理，掌握交流电机的输出特性和控制方法。
机电一体化概论教案
机电一体化概论教案教案标题：机电一体化概论教案教案概述：本教案旨在为学生提供机电一体化概论的基础知识和理解，使他们能够了解机电一体化的概念、原理和应用领域。
通过本课程的学习，学生将能够认识到机电一体化在现代工程中的重要性，并了解其在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
教学目标：1. 理解机电一体化的概念和基本原理。
2. 了解机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
3. 能够分析和评估机电一体化系统的优势和局限性。
4. 培养学生的团队合作和问题解决能力。
教学重点：1. 机电一体化的概念和基本原理。
2. 机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
教学难点：1. 分析和评估机电一体化系统的优势和局限性。
教学准备：1. 教材：《机电一体化概论》。
2. 多媒体设备：投影仪、电脑等。
3. 实验设备：机电一体化实验装置（如果有）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用多媒体设备展示一些机电一体化系统的应用案例，引发学生对机电一体化的兴趣。
2. 引导学生讨论他们对机电一体化的理解和认识。
二、讲解机电一体化的概念和基本原理（15分钟）1. 通过讲解教材中的相关内容，介绍机电一体化的概念和基本原理。
2. 强调机电一体化系统的优势，如提高生产效率、降低成本、提高产品质量等。
三、讨论机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用（20分钟）1. 分组讨论：将学生分成小组，每个小组负责研究一种领域中机电一体化的应用案例。
2. 小组展示：每个小组向全班展示他们的研究成果，并进行讨论和交流。
四、分析和评估机电一体化系统的优势和局限性（15分钟）1. 引导学生思考机电一体化系统的优势和局限性，并进行讨论。
2. 指导学生分析不同应用场景下机电一体化系统的适用性和局限性。
五、课堂练习（15分钟）1. 分发练习题，让学生在课堂上完成。
2. 收集学生的答案，进行讲评。
六、总结与延伸（5分钟）1. 总结本节课的重点内容和学习收获。
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提问
讲解
例举等结合学生的经验
结合洗衣机、微波炉等对传感器分类讲解举例，让学生感到学习即生活，学校即社会。
教后记
教学程序
教学内容
教学方法与
教学手段
Ⅳ
Ⅴ
按机理的领域可分为：物理型传感器，化学型传感器和生物型传感器等；
按输出量可分为：模拟式传感器和数字式传感器等。
传感器是一种能将被测量（各种物理量、化学量和生物量等）变换成可以测量的有用信号的一种装置。
传感器包括以下三个功能部件：敏感元件、传感元件和测量元件。
完整的传感器应具备上面三个功能，但三个功能不一定是完全独立的，不少的传感器把其中的两个功能元件或三个功能元件结合在一起。如：测温用的传感器是热电偶，它的敏感元件与传感元件合在一起，而测量元件为电桥。再如：用作转速传感器的测速发电机，它是把三个功能元件组合在一起的传感器。
第二节检测及传感器
一、机电一体化中的传感器
1、作用
2、特点
（1）
（2）检测到的信号（信息）需转换
教后记
教学程序
教学内容
教学方法与
教学手段
二、传感器的组成
各种控制系统都离不开传感器。传感器的机电一体化控制系统的主要组成部分，因此因该熟知各种传感器的结构和原理。传感器的应用范围极广、产品极多有变换器、一次仪表、换能器、受感器、敏感元件等等。
目前，习惯按使用特点来分，可分为下列几种：
1、压力传感器
2、温度传感器
3、位移传感器
4、湿度传感器
5、气体传感器
6、光学传感器
7、流量传感器
课堂小结
二、传感器的组成
三、传感器的发展简况——1、作用2、特点
四、传感器的主要性能指标
五、传感器的分类
布置作业
A完成下列问答：
2-4从传感器的结构框图简单说明它的工作过程。
三、传感器的发展简况
传感器的应用可追溯到18世纪，但真正发展是从20世纪20年代开始。当时是以各种物理量变换成电信好为主要研究目的，用传感器代替人的眼、耳、触觉等获得被测物理量。
随着控制技术的发展，传感器的速度和进度也越来越高。
新材料的不断发展又推动了传感器的发展。
传感器的另一特点是精度不断提高。
近年来随着生物工程学新成就的取得，人们积极模仿所具有的感觉能力和对化学物质的识别能力，开发出各种生物传感器。
2-5传感器有那些类别？
补充：什么叫传感器的灵敏度？
什么叫集成化传感器？
什么叫智能化传感器？
B预习第二章第三节内容。
教后记
控制部分结束后开实验课及网络课
传感器发展的趋势是集成化和智能化。
所谓集成化有两个含义：一是把一些相同的传感器配成一列或矩阵，形成一维或二维传感器。二是把传感器、放大器、补偿电路、运算器等组件集成在一起，形成一体化传感器。集成传感器的性能稳定、可靠性高、功能强、成本低，为检测装置的小型化开拓了新路。
提问
讲解
例举等结合学生的经验
用机器人光敏传感器示例，消除对传感器的神秘感
（1）线性度
（2）灵敏度
传感器的输出量的变化值与输入量的变化值之比称为灵敏度。
（3）迟滞
迟滞又称为滞环，在正（即输入由小变大）反（输入由变小）行程时，对于同一大小的输入信号，传感器的输出信号出现大小不等的情况，
（4）重复性
当输入量多次沿同一行程作全量的变化时，测得的各条静态特性曲线并不重合。
2．动态特性
教后记
教学程序
教学内容
教学方法与
教学手段
所谓智能化传感器一般是指具有判断能力的传感器，它是20世纪70年代中期的微型计算机的冲击下诞生的。虽然这种传感器目前应用还不广，但它代表着传感器技术的方向。今后人们将开发出具有学习能力和创造能力的传感器。
四、传感器的主要性能指标
1、静态特性
静态特性指被测量处于稳定状态时，传感器的输出与之间的关系。
四、传感器的主要性能指标
五、传感器的分类
教学程序
教学内容
教学方法与
教学手段
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
复习
简单回顾第二章第一节及第二节部分内容，重点突出机电一体化组成部分的机械本体，传感器的作用、特点等。
新课导入
从传感器的作用、特点导入新课
新课讲授
第二章机电一体化系统的组成
机电一体化系统是由机械本体、检测及传感器、计算机控制和执行机构四个部分组成。本章对上述部分作进一步介绍。
动态特性指传感器的输出跟随输入信号变化的响应能力。
动态特性的主要指标有：频率响应范围、固有频率、阻尼系数、时间常数与衰减率等。
用于检测汽车废气排放量的各种气敏传感器、汽车控制系统中的温度传感器、车速传感器和踏板位置传感器等。
五、传感器的分类
传感器的分类方法很多，按被测量不同可分为：
位移传感器，压力传感器，浓度传感Байду номын сангаас等等；
2005年月日
课题
第二章机电一体化系统的组成
课型
新授
授课日期
授课时数
（总第~）
教学目标
1、了解传感器组成、发展简况
2、了解传感器的主要性能指标、分类等
教学重点
传感器组成、分类
教学难点
传感器组成、分类等
板书设计
第二章机电一体化系统的组成
第二节检测及传感器
二、传感器的组成
三、传感器的发展简况——1、作用2、特点