《机电一体化系统设计》 教学大纲
机电一体化系统设计第二版教学设计
机电一体化系统设计第二版教学设计一、教学内容简介机电一体化系统是机械工程、电子工程、控制工程等多个学科的交叉领域，能够对机械系统进行全面的优化、整合和控制。
本次教学旨在介绍机电一体化系统设计的基本理论和方法，重点涵盖机电传动系统、设计软件应用、试验验证等方面。
二、教学目标与要求教学目标1.理解机电一体化系统设计的基本理论和方法；2.掌握机电传动系统的设计和分析方法；3.熟悉机电设计软件的使用和应用；4.能够独立完成机电系统设计和试验验证。
教学要求1.学生应具备数学、物理、机械等基本学科知识；2.学生应熟悉常见机电传动元件的结构和工作原理；3.学生应具有较强的计算机应用和数据处理能力。
三、教学内容与安排教学内容1.机电传动系统设计基础知识；2.机电设计软件应用；3.设计案例分析；4.实验验证。
教学采用理论讲解、实验演示和案例分析相结合的形式。
第一周1.机电一体化系统的综述和概念；2.机电传动系统设计流程、步骤；3.常用电机、减速器、传动机构的选型和设计。
实验内容：使用机电设计软件进行机械和电气元件的选型和建模。
第二周1.机械系统动力学分析；2.传动系统的强度计算和分析；3.机械系统的结构优化方法。
实验内容：使用机电设计软件进行传动系统的强度计算和分析。
第三周1.机电设计软件的基本操作；2.CAD设计原理和应用；3.国内外常用机电设计软件的比较与应用。
案例分析：对比安装于不同车型的纯电动和混动汽车的功率系统，分析机电一体化系统在汽车电动化中的应用。
第四周1.机械系统设计常规流程和特点；2.机械系统的设计实例；3.机电一体化系统综合设计案例分析。
实验内容：使用机电设计软件进行机械设计实例的建模和优化。
1.机电一体化系统的测试和验证方法；2.机械系统的试验设计；3.机械系统的实验方法和数据处理分析。
实验内容：设计并搭建机电系统实验平台，完成试验验证并对结果进行数据处理和分析。
四、教学评估与反馈为了评估学生的学习效果，将采取以下方式：1.期中考试：占总分30%；2.课堂小测验：占总分20%；3.课程设计：占总分30%；4.实验报告：占总分20%。
机电一体化系统设计PPT教案
将机电技术完全融合形成新型机电一体 化产品
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第二节 机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化系统开发的设计思想 在开发过程中，一方面要求设计机械系 统时应选择与控制系统的电气参数相匹 配的机械系统参数；同时也要求设计控 制系统时，应根据机械系统的固有结构 参数来选择和确定电气参数。
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第一节 传动装置
转动惯量
在满足系统刚度的条件下，机械部分的 质量和转动惯量越小越好。转动惯量 大会使机械负载增大、系统响应速度 变慢、灵敏度降低、固有频率下降， 容易产生谐振。同时转动惯量的增大 会使电气驱动部件的谐振频率降低， 而阻尼增大。
系统传动部件的静摩擦力应尽可能小； 动摩擦力应是尽可能小的正斜率，若为 负斜率则易产生爬行，精度降低，寿命 减少。
此外，还要求抗振性好，稳定性高，间 隙小（减少误差，提高伺服系统中位置 环的稳定性），避免谐振，特别是其动 态特性与伺服电动等其他环节的动态性 能相匹配。
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刚度越大伺服系统动力损失越小；刚度 越大机构固有频率越高，超出系统的频 带宽度，不易产生共振；刚度越大闭环 系统的稳定性越高
机械零件产生共振时，系统中阻尼越大，
最大振幅就越小，且衰减越快；但大阻
尼也会使系统的失动量和反转误差增大，
稳态误差增大，精度降低
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第一节 传动装置
组合法
这种方法就是选用各种标准模块，像积 木那样组合成各种机电一体化系统。 利用此方法可以缩短设计与研制周期、 节约工装设备费用，有利于生产管理、 使用和维修。
机电一体化技术教学大纲
机电一体化技术》教学大纲学时：45 学时学分： 2.5 学时理论学时：36 学时实验学时：9 学时面向专业：农业机械化及其自动化、农业机械化及其自动化（机师）大纲执笔人：李晋阳大纲审定人：郭清南一、说明1、课程的性质、地位和任务机电一体化技术主要研究机械技术与电子技术及其他领域的相关技术有机结合的规律，以实现产品（或系统）的多功能化、高效率化和智能化，使产品朝着轻、薄、细、灵巧方向发展以节省原材料、减小能量消耗、提高产品性价比的技术。
机电一体化的发展水平在很大程度上反映了一个国家的技术经济实力、任务是研究和开发出性价比高的产品。
2、课程教学的基本要求在理论知识方面：该课程宜安排在学完机械原理、机械设计与制造、电工电子技术、液压传动、传感器技术、自动控制原理、单片机原理等有关基础课和专业基础课的第七学期，在内容上既要注意与以上学科衔接又要避免不必要的重复。
该课程是一门综合性、实践性很强的课程，所以授课教师在讲授时要注重理论与实际的结合，同时要适当补充教材以外的一些相关的新知识、新技术。
实践技能方面：因该课程目的是实现产品的多功能化、高效率化和智能化，所以要求通过实验来掌握一个完整的机电一体化产品或系统的设计方法。
包括：机械系统、检测系统、伺服系统、接口系统、控制系统以及总体设计方法。
3、课程教学改革在有限的时间内尽可能多传授给学生有关机电一体化方面的理论知识和实践技能，见于该课程涉及的学科广、图表多且复杂，该课程宜采用多媒体教学。
一、教学大纲内容（一）课程的理论教学第一章概论（2 学时）第一节机电一体化基本概念第一节机电一体化构成特点由机械系统、动力系统、传感与检测系统、信息处理与控制系统、执行机构组成。
第三节机电一体化关键技术包括（1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）检测与传感器技术（4）自动控制技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术第四节机电一体化产品的设计方法包括产品可行性研究、基本设计阶段、详细设计阶段和实验进行试验。
机电参考资料一体化教学大纲
《机电一体化》课程教学大纲执笔者：审核人：编写日期：2008-12-30一、课程的性质、任务和作用《机电一体化技术》课程是“机电一体化技术”专业的一门核心专业课，着重培养学生机电一体化技术的综合应用能力，为后续毕业实习和毕业设计奠定系统专业理论知识和实践能力。
同时，该课程具有培养学生职业技能和职业素养的目的，为学生获取机电类职业技能岗位证书提供相应的应知、应会知识和技能。
该课程先修知识和技能为机械制图、机械设计、机械控制工程基础、电工电子技术和单片机技术等。
课程的基本任务是通过本课程的学习，使学生掌握机电一体化的基本理论、基本方法和基本技能，为后续专业课程的学习打下基础。
二、课程教学目标（一）知识目标本课程的教学目标是使学生对机电工程技术有一个全面、系统的认识，为学习有关专业课程并直接从事工程实践打下必要坚实的基础。
通过本课程的学习，学生应了解机电设备在工农业生产中的应用，掌握机电设备的电-液-气控制及基本控制原理,熟悉机电设备的综合应用技术，使学生的综合素质得到提高，培养继续学习的能力和严谨认真的工作态度。
1、机电一体化的基本概念、基本组成、理论基础与关键技术；机电一体化产品的现状与发展前景。
2、机电一体化机械技术3、机电一体化传感检测技术4、机电一体化伺服驱动技术5、机电一体化控制及接口技术6、机电一体化系统设计7、典型机电一体化系统之机器人技术8、典型机电一体化系统之自动化生产线系统（二）能力目标本课程主要培养学生以下七个方面的能力：1、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。
2、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、了解自动化制造设备各组成环节的静、动态性能对设备性能参数的影响。
4、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。
5、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。
6、具备机电一体化设备拆装、调试和操作的基本技能。
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书
《机电一体化系统设计课程设计》设计说明书一、课程设计的目的机电一体化系统设计是一门综合性很强的课程，通过本次课程设计，旨在让我们将所学的机电一体化相关知识进行综合运用，培养我们独立设计和解决实际问题的能力。
具体来说，课程设计的目的包括以下几个方面：1、加深对机电一体化系统概念的理解，掌握系统设计的基本方法和步骤。
2、熟悉机械、电子、控制等多个领域的知识在机电一体化系统中的融合与应用。
3、培养我们的工程实践能力，包括方案设计、图纸绘制、参数计算、器件选型等。
4、提高我们的创新思维和团队协作能力，为今后从事相关工作打下坚实的基础。
二、课程设计的任务和要求本次课程设计的任务是设计一个具有特定功能的机电一体化系统，具体要求如下：1、确定系统的功能和性能指标，包括运动方式、精度要求、速度范围等。
2、进行系统的总体方案设计，包括机械结构、驱动系统、控制系统等的选择和布局。
3、完成机械结构的详细设计，绘制装配图和零件图。
4、选择合适的驱动电机、传感器、控制器等器件，并进行参数计算和选型。
5、设计控制系统的硬件电路和软件程序，实现系统的控制功能。
6、对设计的系统进行性能分析和优化，确保满足设计要求。
三、系统方案设计1、功能需求分析经过对任务要求的仔细研究，确定本次设计的机电一体化系统为一个小型物料搬运机器人。
该机器人能够在规定的工作空间内自主移动，抓取和搬运一定重量的物料，并放置到指定位置。
2、总体方案设计（1）机械结构采用轮式移动平台，通过直流电机驱动轮子实现机器人的移动。
机械手臂采用关节式结构，由三个自由度组成，分别实现手臂的伸缩、升降和旋转，通过舵机进行驱动。
抓取机构采用气动夹爪，通过气缸控制夹爪的开合。
（2）驱动系统移动平台的驱动电机选择直流无刷电机，通过减速器与轮子连接，以提供足够的扭矩和速度。
机械手臂的关节驱动选择舵机，舵机具有控制精度高、响应速度快等优点。
抓取机构的气缸由气泵提供气源，通过电磁阀控制气缸的动作。
机电一体化系统设计修订版教学设计
机电一体化系统设计修订版教学设计一、课程背景近年来，随着信息技术的飞速发展，机电一体化系统已经成为现代工程技术领域中不可或缺的一部分。
任何一个机器人、智能制造设备和物联网设备都离不开机电一体化系统。
因此，机电一体化系统的设计和研发已经变得极其重要。
为了提高机电工程专业学生对机电一体化系统的理解能力，我校开设了机电一体化系统设计课程。
二、课程目标本课程旨在使学生掌握机电一体化系统设计的基本原理和设计方法。
通过本课程的学习，学生应具有以下能力：1.掌握机电一体化系统的组成结构和设计流程；2.了解机电一体化系统的工作原理和机理；3.熟悉机电一体化系统的设计方法和技术；4.能够独立或协作设计和开发机电一体化系统。
三、课程内容本课程的内容主要包括以下几个方面：1.机电一体化系统的组成结构：包括机械部分、传动部分、电气部分和控制部分等。
2.机电一体化系统的工作原理和机理：包括传感器的应用、数据采集、信号处理、动力学模型和控制原理等。
3.机电一体化系统的设计方法和技术：包括机械结构设计、传动系统设计、电气控制设计和软件编程等。
4.实际案例分析：通过实际案例分析，展示机电一体化系统设计的应用和实践。
四、教学方法1.理论讲授：通过教师讲解、课堂互动和案例分析等方式，让学生掌握机电一体化系统的基本知识和理论体系；2.实践操作：通过实验、课设项目和互动讨论等方式，让学生掌握机电一体化系统的实际操作和应用；3.课程设计：通过课程设计和实践，让学生深刻理解和掌握机电一体化系统的整体设计流程和要素。
五、实践设计本课程实践设计内容包括以下几个方面：1.实验操作：设计适合本专业的机电一体化实验，并进行实验操作，让学生掌握机电一体化系统的实际操作和应用；2.课设项目：布置具有一定难度和挑战性的机电一体化系统设计课设项目，并要求学生在小组内分别担任机械设计、传动系统设计、电气控制设计和软件编程等角色，完成整个机电一体化系统的设计过程；3.课程论文：要求学生撰写机电一体化系统设计的论文，展示设计思路、设计过程、设计结果和问题解决等方面的情况。
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。
《机电一体化技术》教学大纲(机械)
《机电一体化技术》课程简介课程内容：《机电一体化技术》是机械设计制造及自动化专业四年制本科的选修课，是一门综合性很强的课程，具有重要的工程应用意义。
它综合了自动化技术、机械制造技术、传感器技术、计算机技术和电子线路等众多知识。
其内容涉及到机械本体的设计与分析、传感器选用、计算机控制系统等基本知识。
通过学习使学生初步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。
Brief IntroductionCourse Description:“Electromechanical integration technology”, which is a very strong comprehensive curriculum and has the important significance to engineering application, is a elective course of mechanical design, manufacturing and automation professional four-year undergraduate. It integrated automation technology, mechanical manufacturing technology, sensor technology, computer technology and electronic circuit, and many other knowledge. The content involves the mechanical body design and analysis, sensor selection, basic knowledge of computer control system, etc. By learning this curriculum, the students would master more the related technologies of electrical integration system (products) and have comprehensive understanding of the typical mechatronics system, so that they will work with integrated application of multidisciplinary knowledge ability in the future.《机电一体化技术》课程教学大纲一、教学内容第一章绪论1.1概述1.2机电一体化系统的功能构成及组成要素1.3机电一体化的特点及发展1.4机电一体化系统的设计教学难点：机电一体化系统的设计思路及基本方法。
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《机电一体化系统设计》课程教学大纲
适用专业：机械设计制造及其自动化课程类型：专业课程
学时数44学分数2.5
一、编写说明（一）本课程的性质、地位和作用
本课程是面向机械制造及自动化专业开设的一门专业课。机电一 体
化系统技术是微电子技术和计算机技术像机械工业渗透的过程中 逐渐
形成并发展起来的一门新型综合性学科，机电一体化技术的应用 不尽提
高和拓展了机电产品的性能和功能，而且使机械工业的技术结 构，生产
方式及管理体系发生了巨大的变化，极大提高生产系统的工 作质量。通
过本课程的学习，对于学生掌握机电一体化系统开发的基 础知识，拓宽
学生的知识面是很有意义的。本课程是学生在学完技术 基础课，专业基
础课之后的专业技术课程内容的综合应用，对于培养 学生综合应用基础
和专业知识，掌握以系统论，信息论和控制论为核 心的机电一体化系统
的设计基本原理和方法，掌握机电一体化技术的 关键技术有着重要意义。
（二）本大纲制定的依据
本大纲根据机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标的基 本
理论和基本技能要求，本课程性质，跟踪现代机电一体化系统技术 的发
展编写。
(三)大纲内容编写原则
根据人才培养目标的要求，使学生了解，掌握机电一体化的系统 设
计的基本知识，特点和方法；结合机电一体化共性的关键技术，对 其各
子系统的设计原理及设计方法进行系统的分析和介绍；强调对学 生综
合能力和工程能力的训练和培养；通过本课程的学习，使学生了 解，掌
握机电一体化系统的内涵及机电一体化系统设计的理论和方 法。
(四)实践环节
1.课程设计
(1)名称:机械手控制系统编程与操作
(2)主要内容与要求:利用PLC实现机械手控制功能的要求编写程序，
安装调试实验台。按照本课程实验说明书要求完成，并通过实验验证
程序的正确性。
(3)学时分配:4
(五)教学时数分配表
早下
教学学时 实践 小计
第一章绪论 4 4
第二章机械系统设计
6 6
第三章传感器检测及
其接口电路
8 8
第四章控制电机及其
选择计算
8 8
第五章工业控制计算
机及其接口技术
10 10
第六章六机电一体化
系统设计及应用举例
4 4 8
合计 40 4 44
（六）考核方法与要求
1 .平时成绩与期终成绩:平时成绩占30%,包括出勤，课堂提问，讨论
等；期终成绩占60%o
2 .试卷成绩与实践成绩:试卷成绩占60%,实践成绩占10%（实验报告
5%,实验过程考核5%）。
3 .综合考核成绩的计算:平时成绩20%实践成绩占10%试卷成绩占
70%=100%o
（七）教材
姜培刚等《机电一体化系统设计》机械工业出版社，2013年5月。
二、教学内容纲要
第一章绪论
一、教学目标：
1 .了解机电一体化系统发展历史，内涵，应用和发展前景。
2 .掌握机电一体化系统的基本功能和要素。
二，教学内容：
第一节机电一体化系统的定义
机电一体化的内涵
第二节机电一体化系统的基本功能要素
机电一体化系统功能分析方法
机电一体化系统的构成要素
第三节机电一体化的相关技术
机电一体化技术的相关关键技术
第四节机电一体化系统设计的目标与方法
机电一体化系统设计方法
第二章机械系统设计
一、教学目标：
1 .掌握机械系统数学建模方法。
2 .掌握机械传动系统的特征及设计方法。
3 .了解常用的传动系统
二、教学内容：
第一节机械系统设计
机械系统建模方法
第二节机械传动系统的特征
机械传动装置的特征参数及相应的调整方法
第三节机械传动装置
传动比的设计方法
第三章传感器检测及及接口电路
一、教学目标：
1. 了解常用参量检测的传感器原理;
2.掌握检测传感器的接口电路原理以及相应的信号处理方法。
二、教学内容：
第一节传感器
传感器性能指标的内涵
传感器选择的原则
第二节位移测量传感器
大位移测量传感器的原理。
第三节速度，加速度传感器
速度，加速度传感器测量原理
第四节位置传感器
位置测量原理。
第五节传感器前期信号处理
信号调理线路常用模块的原理
第六节传感器接口技术
采样保持器原理及应用。
第七节传感器非线性补偿原理
软件补偿方法
第八节数字滤波
随机误差的处理方法
第四章控制电机及其选择计算
一、教学目标：
1 .了解常用伺服电机的工作原理;
2 .掌握常用伺服电机的控制调节方法；
3 .掌握伺服电机的主要性能参数内涵及电机的选择方法。
二、教学内容：
第一节步进电动机及其控制
步进电机的工作原理
步进电机的性能参数
步进电机的控制方法
第二节直流伺服电动机及其控制
直流电机的工作原理
直流电机的控制方法
第三节交流伺服电动机
交流电机的工作原理
交流电机的控制方法
第四节直线电动机
直线电机的工作原理
第五节控制电机的选择和计算
控制电机的选择。
第五章工业控制计算机及其接口技术
一、教学目标：
1 .了解常用的工业控制计算机种类
2 .掌握各种工业计算机的区别；
3 .掌握各种信号接口原理。
二、教学内容：
第一节工业控制计算机
常用控制计算机的种类
各种控制计算机的区别
第二节计算机的接口技术
开关量及数字两的输入/输出接口电路；
功率放大电路的原理
第三节可编程控制器
PLC的原理及选择方法，外围电路设计的原则
第四节数字控制器设计
数字控制器的设计方法。
第五章 机电一体化系统设计及应用举例
一、教学目标：
1 .掌握机电一体化系统设计的要点
2 .了解数控机床的设计过程及主要构成的设计方法。
二、教学内容：
第一节 机电一体化产品的设计要点
机电一体化产品的设计过程
第二节 机电一体化系统设计应用举例
数控机床的设计过程及主要构成的设计方法
编写人：
审核人：