机械电子工程教学大纲微机电系统-2017
《机械电子工程专业导论》
机械电子工程专业《机械电子工程专业导论》课程教学大纲课程名称：机械电子工程专业导论课程编号：0402011A2考核方式：考查学时/学分：32/2适用专业：机械电子工程课程类别/性质：通识教育/必修一、课程目标与定位该课程的教学目标是对学生进行早期的学科知识教育，使学生初步了解机械电子工程学科的知识体系，了解机械电子工程在产品及其设计中的应用，激发学生的专业兴趣，增强学生的专业意识，提高学生的工程意识、工程素质及工程能力，使学生明确专业方向，从而提高后续课程学习的目的性和针对性。
该课程为通识教育的核心知识单元。
二、课程从属项目关系本课程是一门综合性的工程素质教育课程。
课程中以典型机电一体化产品为设计项目，包括一些简单设计—实现项目练习，积累基本的设计—实现经验，后续课程为所有专业课，它们是机械电子工程学科知识体系的核心内容。
三、课程知识、能力、素质培养目标通过本课程的学习，使学生掌握机械电子工程的基本概念、系统组成和实际应用。
了解机械设计制造的基础知识，了解常用的执行机构和驱动装置、系统信息的测量方法、信号处理、嵌入式微处理器的应用。
使学生初步具有应用机械、电子基础知识，对机械电子系统进行总体设计、分析、选型的能力和系统的建造能力。
积累一些基本的设计—实现经验，为学生掌握更高级的产品、过程和系统建造经验做准备。
引导学生形成解决工程问题的思路，培养学生交流沟通、团队协作能力，使学生尽早进入工程师的角色。
四、课程基本内容和学时安排1.绪论（2学时）教学内容：机械、电子、制造、工程的含义；机械电子工程的概念、学科体系；机械电子工程在产品及其设计中的应用；机械电子工程在制造业中的应用。
教学目标：了解机械电子工程的概念，了解机械电子工程学科领域。
重点：机械电子工程的涵义、应用。
难点：机械电子工程学科知识体系。
2.机械电子工程发展简史（2学时）教学内容：机械电子工程与人类社会发展的关系；机械电子工程发展简史；现代机械电子工程发展的具体状况及发展趋势。
机械电子工程专业2017级教学计划(总学分161)
数字硬件
6
电子学
20L912Q 必 理 4 64 40 24 试 百分 电路与器件
6
人机工程学
20L763Q 必 理 3 48 24 24 试 百分
6
机械工程设计 综 合 机械产品方案设计综合专 专 题研究 题 机械工程前沿技术综合专 研 题研究 究 现代测试仪器综合专题 课 机电一体化系统设计综合
工程材料
7
电能利用基础
专 传感器原理及应用 业 选 工程经济 修 PLC 控制系统 课
机器视觉检测技术
20L754Q 选 理 3 48 32 16 试 百分 电路与系统
7
模拟与数字电
20L402Q 选 理 3
48
36 12 试
百分
子技术，微机 原理与接口技
7
术
20L609Q 选 理 2 32 32
试 百分 应用统计学
马克思主义基本原理 61L021T 必 理 2.5 48 32 16 查 五级 1-16 3
工程物理（A）
70L484Q 必 理 5 80
试 百分 1-16 5
概率论与数理统计 73L168Q 必 理 3.5 56 56
（B）
试 百分 1-16 3.5
物理实验 II
73S195Q 必 实 1 32
32 查 五级 1-16 2
48 32 16 查 五级 1-16 3
64 60 4 试 百分 1-16 4 必修 23+选修 6
第二学期（第二学年春季）
课程名
中国近现代史纲要 英语 II 微积分（B）II 物理实验 I 可持续性工程设计 程序设计 电气系统 体育 建议修满学分
课程号
必理
理
机械电子工程教学大纲
机械电子工程专业教学大纲机电工程系二OO七年十二月目录第一篇专业基础课 (1)《工程力学》课程教学大纲 (1)《自动控制原理》课程教学大纲 (41)《数字电子技术》课程教学大纲 (52)《模拟电子技术》课程教学大纲 (64)《计算机程序设计基础》课程教学大纲 (76)《互换性与测量技术基础》课程教学大纲 (95)《机械设计》课程教学大纲 (111)《液压与气动传动技术》课程教学大纲 (129)《单片机原理及应用》课程教学大纲 (141)《电路基础》课程教学大纲 (154)《工程材料与热处理》课程教学大纲 (172)《画法几何与机械制图》课程教学大纲 (190)《机械原理》课程教学大纲 (211)第二篇专业课 (231)《机械制造工程》课程教学大纲 (231)《计算机测控技术》课程教学大纲 (243)《数控技术与设备》课程教学大纲 (255)《数字信号处理》课程教学大纲 (266)《计算机接口技术》课程教学大纲 (277)第三篇专业选修课....................................................................................... ..286《计算机辅助设计》课程双语教学大纲 (286)《传感器及测试技术》课程教学大纲 (293)《电机与拖动》课程教学大纲 (307)《工程数据库技术》课程教学大纲 (313)《工业系统工程》课程教学大纲 (324)《机电控制技术》课程教学大纲 (337)《机器人技术》教学大纲 (349)《机械CAD/CAM技术》课程教学大纲 (354)《计算机仿真技术》课程实验教学大纲 (362)《可编程控制器原理及应用》课程教学大纲 (368)《人机工程学》课程教学大纲 (378)《现代项目管理》课程教学大纲 (384)《专业英语》课程教学大纲 (400)《人机工程学》课程教学大纲 (408)第一篇专业基础课《工程力学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：050380课程名称：工程力学英文名称：Engineering Mechanics课程类别：基础课学时：72学分： 4.0适用对象: 机械电子工程专业（本科）考核方式：考试先修课程：《高等数学》，《大学物理》。
微电子机械技术教学大纲
《微电子机械技术》教学大纲课程编号：MI3321037课程名称：微电子机械技术英文名称：MEMS Technology学时：30 学分：2课程类型：任选课课程性质：专业课适用专业：微电子学先修课程：电子器件基础集成电路设计与集成系统集成电路制造技术开课学期：6 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务（黑体小四）目标：通过本课程的学习，使学生了解典型微电子机械系统基本原理，为微电子机械系统的设计和研制提供必要的基础知识。
任务：了解微电子机械系统的概念和基本原理，掌握微电子机械系统的基本加工技术与设计方法，熟悉微电子机械系统中微传感器与微执行器等基本机械部件的结构，二、本课程与其它课程的联系和分工微电子机械是半导体技术和机械技术结合的一种新技术，本课程在半导体制造技术的基础上对学生的知识进行扩充。
先修课程为《半导体物理》、《半导体器件电子学》和《集成电路制造技术》等。
三、课程内容及基本要求（一）概论（2学时）具体内容：微电子机械系统概念，微电子机械系统起源，微电子机械系统的现状。
1.基本要求（1）了解微电子机械的概念（2）了解微电子机械的现状2.重点、难点重点：微电子机械的概念和应用难点：微电子机械的概念3.说明：本节内容使学生对微电子机械有一个基本的了解。
（二）微机械系统基本原理（4学时）具体内容：电容效应，压阻效应，静电效应，压电效应，电磁效应，其他效应。
1.基本要求（1）掌握微电子机械的基本原理（2）掌握制造微电子机械的各种效应2.重点、难点重点：各种形成微电子机械的各种效应难点：压阻效应，静电效应，压电效应，电磁效应3.说明：本节内容使学生对微电子机械原理有一个基本的了解。
（三）微细加工技术（6学时）具体内容：表面加工工艺，体硅加工工艺，LIGA工艺，键合工艺，封装工艺，特种加工工艺。
1.基本要求（1）了解微电子机械的加工原理和过程（2）掌握制造微电子机械的主要工艺技术2.重点、难点重点：制造微电子机械的主要工艺技术难点：表明加工，键合工艺，封装工艺3.说明：本节内容使学生对微电子机械加工制造技术有一个基本的了解。
机械电子工程教学大纲机电系统计算机控制技术
《机电系统计算机控制技术》课程教学大纲课程代码：010141056课程英文名称：Computer Control Technology for Mechatronic System课程总学时：40 讲课：34 实验：6 上机：0适用专业：机械电子工程大纲编写（修订）时间：2017.4一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1．本课程是机械电子工程专业的一门主干专业课。
2．本课是所学电专业方面课程和计算机方面课程在机电系统特别是在数控机床上的综合应用，使学生全面了解和掌握计算机在机械系统特别是在数控机床上的应用技术和方法。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1．要求掌握计算机控制系统的基本组成和原理、分析方法及简单的硬件和软件应用和设计方法。
2．了解和掌握经济型数控系统和中高档数控系统的组成、原理及分析方法，并对数控系统常用的位置检测元件的原理、特点、应用有较深的认识。
3．具备一定的计算机控制系统分析能力与设计能力，包括对机械系统采用单片机、PLC和IPC的计算机控制系统。
（三）实施说明1.内容方面的要求:课程内容分为计算机控制基础和计算机在机械系统的应用两部分。
(1).计算机控制基础重点是计算机控制基础包括计算机接口技术、数字滤波方法、计算机控制算法、插补计算、计算机控制系统设计，并通过习题和实验巩固所学内容。
(2).机械系统计算机控制的应用计算机在在机械系统特别是数控机床上的应用，包括经济型数控系统和中高档数控系统的组成、原理。
包括步进电机的控制及插补的实现、位置检测、进给位置控制，主轴驱动，PLC在数控机床上的应用等。
2．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，培养学生分析问题和解决问题的能力；讲课要联系实际。
3．教学手段：本课程属于专业课，在教学中主要采用多媒体教学系统进教学，并采用板书作为辅助教学方式，以确保在有限的学时内，高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求本课程的先修课有：电工及电子技术、控制工程基础、单片机原理、机电传动控制、程序设计等。
机械电子工程教学大纲
附件：机械电子工程Mechatronics Engineering课程编号：1230313062 学分数：2 开课单位：机械工程学院课内总时数：32 课程性质：☐学位课☑非学位课任课教师姓名及职称：隋修武高级工程师开课学期：2 教学方式：讲授一、教学要求及目的：培养机械电子工程的设计思想,熟悉和掌握机械工程领域的传感技术、信号处理方法、嵌入式微处理器技术、控制技术、电机驱动技术。
并通过机械电子工程的系统应用实例掌握其基本原理和思想，能独立运用机械电子工程的知识解决实际问题，促进研究课题的进题。
二、课程的主要内容1、测量系统测量的基本知识，常用的传感器测量原理及接口电路，信号处理方法及电路实现，干扰与噪声的产生与抑制措施。
2、嵌入式微处理器微处理器的工作原理及接口电路、输入输出通道设计、PID控制算法的原理及改进PID算法的实现。
3、驱动器和执行器主要电器执行元件，如直流电机、步进电机、交流电机的工作原理及控制方法，电力电子技术基础等。
4、系统应用以工业机器人、自动化生产线等实例，结合实际课题介绍机械电子工程在实践中的应用。
三、课程主要参考书：1、王孙安、杜海峰、任华编著，机械电子工程，科学出版社，机械科学与工程研究生系列教材，20032、邓星钟，机电传动控制基础(第四版)，华中科技大学出版社,20073、王孙安，机械电子工程原理，机械工业出版社，2010四、预修课程：传感器原理、机电传动控制基础、单片机原理及接口技术等五、适用专业、范围：机械工程学科各专业方向学时安排；1、测量系统 10学时测量的基本知识 2常用的传感器测量原理及接口电路 4信号处理方法及电路实现 2干扰与噪声的产生与抑制措施 22、嵌入式微处理器 10学时微处理器的工作原理及接口电路、输入输出通道设计 4PID控制算法的原理及改进PID算法的实现 2模糊控制技术 2PROTUES 仿真 23、驱动器和执行器 8学时直流电机 2步进电机 2交流电机 2电力电子技术 24、系统应用 4学时以工业机器人、自动化生产线等实例，结合实际课题介绍机械电子工程在实践中的应用。
机械工程专业教学大纲 机电传动控制课程设计大纲-2017
《机电传动控制课程设计》教学大纲(Syllabus of Eectromechanical driving controlCurriculum design )课程编号：010151032 周/学分：1周/2学分一、大纲使用说明本大纲根据机械电子工程专业、机械设计制造及自动化专业2017版教学计划制订。
（一）适用专业机械电子工程、机械设计制造及自动化（二）课程设计性质必修（三）主要先修课程和后续课程1、先修课程：机电传动控制2、后续课程：机床计算机控制技术，专业选修课、毕业设计二、课程设计目的及基本要求课程设计的目的：培养学生的工程理念和工程意识，使学生能针对实际工程问题的的控制要求，用PLC完成选型、接线、程序设计、程序输入、程序模拟调试的全过程。
让学生得到工程训练和实际动手能力的训练，是学生对所学知识的全面总结和综合应用。
可以培养学生“对问题的分析能力”和“对问题的综合解决能力”。
不仅可使学生在编程能力方面得到训练，而且会使学生在想象力和创造力方面得到提高。
课程设计的基本要求：掌握PLC控制的基本原理，能够针对实际工程问题的控制要求，进行主电路设计、控制电路设计、程序设计并模拟调试，最后完成设计说明书的编写。
三、课程设计内容及安排机电传动控制课程设计主要是采用PLC对应用项目的设计与调试能力的综合锻炼,整个课程设计分为以下几个阶段进行：开题、PLC控制系统设计、梯形图模拟调试、撰写设计说明书、答辩与验收。
1．开题:题目可来自教师指定的参考题目,也可自由选题。
2．PLC控制系统设计:PLC控制系统设计的任务是对分析控制要求,画出端子分配图、设计顺序功能图和梯形图。
3．梯形图模拟调试:用仿真软件在电脑上模拟完成。
4．撰写设计说明书:按照要求的格式完成设计说明书。
5. 答辩与验收:通过答辩的形式对所设计的程序功能进行评价与验收。
具体安排如下：1．采用“提前布置题目，学生分散进行，老师定期指导答疑，专用周集中调试、答辩”的方式进行。
机械电子工程教学大纲 创新实践训练-2017
《创新实践训练》教学大纲（Innovation practice training）课程编码：010151097 学时/学分：1周/2一、大纲说明本大纲根据机械设计制造及其自动化专业2017版教学计划制订。
（一）适用专业适用机械设计制造及其自动化专业。
（二）课程设计性质必修。
（三）主要先修课程和后续课程1、先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《机电传动控制》。
2、后续课程：毕业设计二、课程设计目的及基本要求《创新实践训练》是机械设计制造及其自动化专业的创新性实践教学环节，是发挥学生个人想象力及创造性的开放性实践活动。
通过学生自己动手进行各种相关实验的设计和创新，一方面提高了学生对专业知识的感性认识, 培养学生独立思考和操作的能力，另一方面培养学生分析和解决实际问题的能力，同时还能激发学生的创新潜能。
为学生在课程设计以及今后从事生产技术工作打下良好的基础。
学生应完成课程要求的四个实验并完成实验报告。
三、课程设计内容及安排课程设计的基本内容为：题目1：典型机械装置设计实验实验内容：1)利用探索者套件提供的零件，拼接出齿轮组、偏心轮、滑块、曲柄摇杆等典型机械结构。
2)配合使用套件中的其它零件设计一个小型机械装置。
3)对所设计机械装置绘制机构简图,计算自由度。
4)组与组之间对所设计的装置提出替代方案或改进方案。
基本要求：1)要加深对典型机械装置的认识，了解机构组成及其运动特性,为创新设计奠定良好基础。
2)加强实践动手能力，独立思考，独立操作。
3)遵守实验纪律，爱护实验设备，注意操作安全。
题目2：简易足型机构设计实验实验内容：1)利用探索者提供的零件，拼接齿轮组，传动轴、滑块、曲柄摆杆等装置，使之将圆周运动转化为仿生足型运动。
2)参考图示，拼接腿模块，偏心轮被固定在双足小腿和双足大腿之间3)若传动轴两侧都要安装偏心轮类机构，注意保持两个偏心轮相位相反。
4)拼接简易四足、六足机构，完成后利用主控板和手柄控制其运动，观察传动轴两端连杆步态。
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《微机电系统》课程教学大纲
课程代码：010132024
课程英文名称：Micro-Electro-Mechanical Systems（MEMS）
课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0
适用专业：机械电子工程
大纲编写（修订）时间：2017.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
微机电系统是制造工程领域的最重要发展方向之一，也是高新技术发展的前沿技术。
是20世纪末、21世纪初兴起的工程科学前沿，是当前一个十分活跃的研究领域。
它被广泛应用于机械制造工程领域、信息工程领域、医学工程领域、武器装备领域和日常生活中高新技术产品制造领域等，因此，对从事制造工程领域的工程技术人员来说，学习和掌握该知识有着重要的意义。
本课程的教学目标是，通过该课程的教学使学生了解制造工程领域技术的新发展，掌握一定的制造工程领域的最新知识，培养学生的微小机械的设计和制造能力，提高学生的创新思维意识。
通过该课程的教学使学生掌握或了解微机电系统的相关基础知识，为后续工作中的技术水平的提高和发展奠定一定的基础。
同时，将微机电系统领域的新理论、新方法、新技术等传授给学生。
并使学生理解并掌握微机电系统领域理论体系及相关产品在实际中的应用情况。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1．掌握微机电系统的概念、技术范畴；了解微机电系统在国民经济中的地位和作用。
2. 掌握微机电系统的设计方法与理念。
3. 掌握典型微机电系统的制造技术方法的原理及关键问题，针对具体加工对象选择相应的方法。
4. 能适当选择微机电系统的测量技术方法，了解相应的原理。
5. 了解微机电系统的发展动态，以及在高新技术领域与国防领域的应用。
（三）实施说明
1. 结合MEMS技术的发展和生产实际，更新教学内容，特别要注重微机电技术发展中新技术的应用。
2. 开展实际工程案例教学，充分利用多媒体等现代化教学手段。
3. 课堂教学要与教师科研实际相结合，培养学生的创新能力和解决工程实际问题的能力。
（四）对先修课的要求
先修课程为：机械制造技术基础理论、机械原理与设计理论、测试技术基础、机械控制工程基础等。
（五）对习题课、实践环节的要求
课外作业：以每个章节内容为单元，实行具有设计性的大作业制。
（六）课程考核方式
1.考核方式：期末考核采用大作业、期末报告或论文形式考核。
2.考核目标：采用课堂的教学模式，加强学生实践能力和自学能力的培养，通过阶段性考核使学生掌握各个环节与阶段的知识，通过最终结业考核使学生系统地掌握或理解课程系统化知识体系。
3.成绩构成：出勤+平时大作业+期末考核，综合评定。
（七）参考书目
《微机电系统设计与制造》，刘晓明编，国防工业出版社，2006年
《微型机械导论》，王琪民编，中国科学技术大学出版社，2003年
《微机电系统》，梅涛、伍小平编，化学工业出版社，2003年
《微机电系统技术基础》，石庚辰、郝一龙编，中国电力出版社，2006年
二、中文摘要
主要讲授微机电系统的相关内容，包括微机电系统在国民经济中的地位性、范畴和发展现状，以及在微机电领域内最新的发展趋势和最新的研究成果，微机电系统的设计方法，制造的基本原理与常用的方法，微机电系统的测量技术，典型微机电系统的原理、构成和制造的工艺过程等，以及微机电系统的在各个行业中应用与发展等问题。
三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分微机电系统概述
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 微机电系统技术的基本概念及特点；
2) 微机电系统的研究领域；
3) 实现微机电系统的关键技术；
4) 了解影响机械零件疲劳强度的主要因素；
5) 微机电系统技术的发展及应用。
重点:
微机电系统的概念与技术范畴。
难点:
微机电系统与传统机械系统的异同。
第2部分微机电系统的常用材料及半导体微加工技术
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 微机电系统的常用材料；
2) 半导体微加工技术；
3) 硅材料微机电加工技术。
重点:
体工艺和面工艺的原理和特点。
难点:
依据微机电系统对象选择相应的制造方法。
习题:
关于典型微机电系统零件的半导体加工工艺选择方面的问题等。
第3部分微机电系统的LIGA及微宏加工技术
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
具体内容:
1) LIGA工艺；
2) 微宏加工技术。
重点:
LIGA工艺和典型微宏加工技术的原理。
难点:
依据微机电系统对象选择相应的制造方法。
习题:
关于典型微机电系统零件的加工工艺选择方面的问题等。
第4部分微机电系统的系统级及器件级设计方法
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1）微机电系统设计概述；
2）微机电系统的系统级设计；
3）微机电系统的器件级设计。
重点:
了解机械系统级设计，微机电系统的器件级设计。
难点:
微机电系统与传统机械系统设计的原理与方法论上异同问题等。
习题:
进行一个典型的微机电系统的产品器件级设计。
第5部分微机电系统的工艺设计及建模和仿真技术
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1）微机电系统的工艺设计；
2) 微机电系统的建模和仿真技术的应用；
3) 微机电系统的CAD。
重点:
微机电系统的工艺设计等的基本原理与方法。
难点:
微机电系统与传统机械系统工艺设计的原理与方法论上异同问题等。
习题:
进行一个典型的微机电系统的产品工艺设计。
第6部分微机电系统检测技术
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 微机电系统检测技术的基本方法；
2) 微几何量测量；
3) 微机电材料特性检测。
重点:
了解典型测量方法的测量原理，典型测量仪器的工作原理等,传感器选择方法。
难点:
扫描隧道显微测量、微机电的图像测量技术原理等。
习题:
对典型微机电的测量方案进行拟定。
第7部分典型微机电系统的组成
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1）微型传感器。
主要包括：微传感器的基本原理、特点及分类；微传感器的材料和封装技术；位移、速度和加速度传感器，压力传感器的传感原理及实现；视觉传感器、触
觉传感器技术；多传感器信息处理技术、智能化传感器技术；
2）微执行器。
主要包括：微执行器的基本概念、分类及组成；静电微执行器工作原理及技术。
重点:
了解典型微机电的基本原理，明确使用领域与场合，合理选择加工方法和拟定工艺路线。
难点:
各种典型微机电的原理和依据的理论基础，特别是制造工艺和封装技术等。
习题:
典型微机电的工艺规程设计、制造方法的选择和新方法的原理设计。
第8部分微机电系统的应用
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
1) 微机电系统在汽车中的应用；
2) 微机电系统在信息技术中的应用；
3) 微机电系统在医学中的应用；
4) 微机电系统在军事领域中的应用。
重点:
了解微机电系统在军事领域中的应用，如微机电引信、微陀螺等的应用。
难点:
实例与行业的关系性问题。