第一篇：數(shù)控技術(shù)教學大綱(目錄)

貴港市機械職業(yè)技術(shù)學校

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學大綱

《機械制圖》教學大綱……………………………………………………………2

《機械制造工藝基礎(chǔ)》教學大綱…………………………………………………5

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學大綱………………………………………………………8

《電工與電子技術(shù)》教學大綱……………………………………………………13

《互換性與技術(shù)測量》教學大綱…………………………………………………17

《數(shù)控機床編程與操作》教學大綱………………………………………………20

《AUTOCAD》教學大綱…………………………………………………………24

《金屬工藝學》教學大綱…………………………………………………………27

《模具設(shè)計與制造》教學大綱……………………………………………………30

《機電設(shè)備運行與維護》教學大綱………………………………………………33

《計算機輔助設(shè)計》教學大綱……………………………………………………36

《計算機輔助制造》教學大綱……………………………………………………40

《機床電氣控制技術(shù)》教學大綱…………………………………………………44

《數(shù)控系統(tǒng)》教學大綱……………………………………………………………47

《沖壓工藝與模具設(shè)計》教學大綱………………………………………………49

《普通車床操作實訓》教學大綱…………………………………………………52

《普通銑床操作實訓》教學大綱…………………………………………………53

《數(shù)控車床操作實訓》教學大綱…………………………………………………56

《數(shù)控銑床操作實訓》教學大綱…………………………………………………57 貴港市機械職業(yè)技術(shù)學校

模具設(shè)計與制造專業(yè)教學大綱

《機械制圖》教學大綱……………………………………………………………2 《機械制造工藝基礎(chǔ)》教學大綱…………………………………………………5 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學大綱………………………………………………………8 《電工與電子技術(shù)》教學大綱……………………………………………………13 《互換性與技術(shù)測量》教學大綱…………………………………………………17 《數(shù)控機床編程與操作》教學大綱………………………………………………20 《AUTOCAD》教學大綱…………………………………………………………24 《金屬工藝學》教學大綱…………………………………………………………27 《模具設(shè)計與制造》教學大綱……………………………………………………30 《模具制造工藝學》教學大綱……………………………………………………33 《計算機輔助設(shè)計》教學大綱……………………………………………………36 《計算機輔助制造》教學大綱……………………………………………………40 《機床電氣控制技術(shù)》教學大綱…………………………………………………44 《數(shù)控系統(tǒng)》教學大綱……………………………………………………………47 《沖壓工藝與模具設(shè)計》教學大綱………………………………………………49 《普通車床操作實訓》教學大綱…………………………………………………52 《普通銑床操作實訓》教學大綱…………………………………………………53 《數(shù)控車床操作實訓》教學大綱…………………………………………………56 《數(shù)控電加工機床實訓》教學大綱……………………………………………58 《鉗工操作實訓》教學大綱………………………………………………………59

第二篇：數(shù)控技術(shù)教學大綱

《機床數(shù)控技術(shù)》課程教學大綱

課程編號：數(shù)控技術(shù) 課程類別：專業(yè)教學課程

授課對象：機械制造及自動化專業(yè) 開課學期：第7學期 學

分：2學分 主講教師：倪俊芳

指定教材：宋天麟，《數(shù)控機床及其使用與維護》，東南大學出版社，2003年

教學目的：

使學生較全面地了解數(shù)控技術(shù)的基本知識與核心技術(shù)，掌握數(shù)控加工編程方法、掌握數(shù)控機床操作技能、學習數(shù)控系統(tǒng)的控制原理及數(shù)控設(shè)備的維修技能。并具備進一步學習和研究計算機輔助設(shè)計和制造、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造技術(shù)與自動化工廠等高新制造技術(shù)領(lǐng)域知識的相關(guān)能力。

第一章 概述

課時：2周，共4課時

第一節(jié)

數(shù)控機床及其特點

一、數(shù)控機床的概念

數(shù)字控制的概念，數(shù)控機床與數(shù)字控制的關(guān)系，數(shù)控機床的概念

二、數(shù)控機床的特點

通過從加工范圍，加工精度，采用夾具，生產(chǎn)率，經(jīng)濟效益，工人操作等角度將數(shù)控機床與普通機床相比較，分析數(shù)控機床的優(yōu)越性能

三、數(shù)控機床的構(gòu)成

數(shù)控機床的工作原理及構(gòu)成模塊，各構(gòu)成模塊的概念和功能，分析其如何相互協(xié)調(diào)工作。

第二節(jié)

數(shù)控機床分類

一、按控制系統(tǒng)分類

點位控制，直線控制和輪廓控制的概念和應(yīng)用

二、按執(zhí)行機構(gòu)伺服系統(tǒng)類型分類

開環(huán)，閉環(huán)和半閉環(huán)的概念，反饋裝置和精度

三、按數(shù)控裝置類型分類

硬件式數(shù)控和軟件式數(shù)控的概念及其優(yōu)缺點 第三節(jié)

數(shù)控機床的發(fā)展

一、國外數(shù)控機床的發(fā)展

介紹國外數(shù)控機床的主要發(fā)展歷程

二、國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展

介紹國內(nèi)數(shù)控機床的主要發(fā)展歷程

三、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢

分析未來數(shù)控機床的主要發(fā)展方向

思考題：

1、數(shù)控機床與普通機床的異同？

2、數(shù)控機床由哪幾部分組成？

3、簡述數(shù)控機床的分類？

第二章 數(shù)控編程

課時：4周，共8課時

第一節(jié)

編程的概念

一、編程的目的

數(shù)控編程的概念和意義

二、編程的步驟

分析數(shù)控編程的主要步驟及其注意點，對刀點、刀位點和對刀的概念和關(guān)系

三、編程的方法

手工編程和自動編程的概念

第二節(jié)

手工程序編制的標準

一、數(shù)控的主要標準

介紹ISO、EIA和ASCII碼標準

二、我國數(shù)控的標準

介紹機械部標準和穿孔紙帶的代碼

第三節(jié)

數(shù)控機床的坐標系

一、數(shù)控機床的坐標軸和運動方向

機床坐標和運動方向的命名原則，右手螺旋法則

二、絕對坐標系統(tǒng)與相對坐標系統(tǒng)

絕對坐標和相對坐標的概念

三、機床原點與工件原點

機床原點與工件原點的概念及其關(guān)系

第四節(jié)

數(shù)控指令

一、準備功能指令

準備功能指令的作用、組成和常用G指令的介紹，刀具補償功能

二、輔助功能指令

輔助功能指令的作用、組成和常用G指令的介紹

三、其他功能指令

指定機床進給速度的F指令，指定主軸轉(zhuǎn)速的S指令，指定刀具的T指令

四、數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)

一個完整數(shù)控程序的組成結(jié)構(gòu)及分析

五、數(shù)控程序的程序段格式

介紹字地址程序段格式和分隔符固定順序格式 第五節(jié)

程序編制中的數(shù)值計算

基點和節(jié)點的概念，非圓曲線節(jié)點的計算，等間距直線逼近法，等弦長直線逼近法，等誤差直線逼近法和圓弧逼近法 第六節(jié)

數(shù)控編程實例分析

通過對幾個編程實例的分析，進一步鞏固掌握數(shù)控編程 第七節(jié)

自動編程

自動編程的概念和框架

思考題：

1、簡述數(shù)控編程的步驟？

2、什么是刀具補償功能？

3、什么是自動編程？與手工編程的不同點？

第三章 插補計算原理

課時：3周，共6課時

第一節(jié)

插補計算原理

一、插補的概念

插補的概念和意義

二、插補的方式

按產(chǎn)生數(shù)學模型分和按輸出數(shù)值形式分

第二節(jié)

逐點比較法

一、逐點比較法的概念和特點

逐點比較法的工作原理，工作節(jié)拍和特點

二、逐點比較法的兩種插補

分析逐點比較法的直線插補和圓弧插補，給出其偏差判別公式

三、坐標轉(zhuǎn)換和終點判別

象限和坐標轉(zhuǎn)換的概念，終點判別的實現(xiàn)方法

四、逐點比較法的合成進給速度

脈沖頻率和進給速度的關(guān)系

思考題：

1、什么是插補？

2、逐點比較法的工作原理和特點？

3、逐點比較法的終點如何判別？

第四章 進給伺服電機

課時：2周，共4課時

第一節(jié)

伺服系統(tǒng)概述

一、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能

進給速度的范圍，工作的穩(wěn)定性，跟隨誤差和位移精度

二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成

開環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)

第二節(jié)

伺服系統(tǒng)裝置

步進電機的分類，機構(gòu)和工作原理

思考題：

1、對數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的要求？

2、伺服驅(qū)動系統(tǒng)有哪幾部分組成？

3、步進電機是如何工作的？

第五章 機床結(jié)構(gòu)和機械部件

課時：3周，共6課時

第一節(jié)

數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

對加工精度、切削效率和使用效率要求

二、提高機床的結(jié)構(gòu)剛度

構(gòu)件的合理結(jié)構(gòu)形式，合理的結(jié)構(gòu)布局

三、提高機床的抗震性

機床的強迫震動和自激震動

第二節(jié)

數(shù)控機床的主運動部件

一、主運動變速系統(tǒng)的參數(shù)

動力參數(shù)和運動參數(shù)

二、主運動有級變速系統(tǒng)的設(shè)計

轉(zhuǎn)速數(shù)列，變速級數(shù)與變速組傳動副數(shù)的關(guān)系，變速組的變速范圍和級比，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式，設(shè)計步驟、方法和原則

三、主運動無級變速系統(tǒng)的設(shè)計

主運動寬調(diào)速直流電動機，恒功率和恒轉(zhuǎn)矩傳動，主軸轉(zhuǎn)速的自動變換，液壓變速機構(gòu)和電磁離合器變速

四、主軸部件

主軸端部的結(jié)構(gòu)形狀，主軸部件的支承，主軸的材料和熱處理 第三節(jié)

自動換刀裝置

一、自動換刀裝置的形式

回轉(zhuǎn)刀架換刀、更換主軸換刀、更換主軸箱換刀和帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)

二、刀庫的形式

鼓輪式和鏈式

三、設(shè)計刀庫時應(yīng)考慮的主要問題

確定刀庫儲存量、縮短選刀時間、運動速度應(yīng)適宜、運行平穩(wěn)和刀座在刀庫中的排列等

四、刀具的選擇方式

順序選擇刀具和任意選擇刀具

五、任意選擇刀具的編碼方式

刀具編碼方式、刀座編碼方式、編碼附件方式

六、刀具（刀座）識別裝置

接觸式刀具識別裝置、非接觸式刀具識別裝置、利用plc實現(xiàn)隨機換刀

七、刀具交換裝置

交換裝置的形式、刀具的夾持

思考題：

1、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求是什么？

2、簡述主運動有級變速系統(tǒng)的設(shè)計步驟？

3、簡述加工中心是如何自動選刀的？

第六章 數(shù)控機床的位置檢測裝置

課時：2周，共4課時

第一節(jié)

位置檢測裝置的要求

一、基本要求

抗干擾性，精度和速度，使用維護性和成本

二、位置檢測裝置的分類

數(shù)字式測量、模擬式測量、增量式測量、絕對式測量、直接測量和間接測量

第二節(jié)

感應(yīng)同步器位置檢測裝置

一、感應(yīng)同步器的工作原理

利用電磁耦合原理將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?/p>

二、感應(yīng)同步器的分類

直線感應(yīng)同步器、圓感應(yīng)同步器

三、鑒相型系統(tǒng)的工作原理

通過檢測感應(yīng)電壓的相位來測量位移

四、鑒幅型系統(tǒng)的工作原理

通過檢測感應(yīng)電壓的幅值來測量位移

五、感應(yīng)同步器的特點及使用時應(yīng)注意的事項

精度高、可拼接、適應(yīng)性強、壽命長、注意安裝間隙 第三節(jié)

旋轉(zhuǎn)變壓器位置檢測裝置

一、旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理

電磁耦合原理，精度較低，用于精度不高或大型機床粗測或中測系統(tǒng)中。

二、磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器

無接觸式磁阻可變的耦合變壓器 第四節(jié)

磁尺位置檢測裝置

一、磁性標尺

平面實體型磁尺、帶狀磁尺、線狀磁尺和圓型磁尺

二、磁頭

速度響應(yīng)型磁頭和磁通響應(yīng)型磁頭

三、檢測線路

鑒幅型系統(tǒng)工作原理和鑒相型系統(tǒng)工作原理

四、磁尺特點

制造工藝簡單、可以制作較長、難以跟上高的移動速度 第五節(jié)

光柵位置檢測裝置

一、光柵檢測的工作原理及分類

應(yīng)用于閉環(huán)系統(tǒng)中測量長度、角度、速度、加速度，直線光柵和圓光柵，放大作用、平均效應(yīng)和莫爾條紋的移動規(guī)律

二、直線光柵檢測裝置的辨向

至少兩個光電元件才能進行光柵檢測工作

三、提高光柵分辨精度的措施

提高刻線精度和增加線紋密度，采用倍頻方法來提高分辨率

四、光柵檢測裝置的特點

精度高、無磨損、調(diào)試困難，對環(huán)境要求高 第六節(jié)

脈沖編碼器

一、原理

光電感應(yīng)獲取脈沖信號，無磨損，可得到較快的響應(yīng)速度

二、增量式編碼器

相對于前一點或轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)，若因故停機后不能再找到原前執(zhí)行部件的正確位置

三、絕對值式編碼器

通過讀取編碼器上的圖案來表示數(shù)值，克服增量式的缺點，但易誤讀

四、葛萊編碼器

每個十進制數(shù)字之間只有一位二進制碼不同，能把誤讀控制在一個信號之內(nèi)，提高了精度

思考題：

1、位置檢測裝置分為哪幾類？

2、簡述旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理？

3、簡述光柵檢測的工作原理和特點？

參考書目廖效果，朱啟逑．數(shù)字控制機床[M]．武漢：華中理工大學出版社，1992．9 2 顧京．數(shù)控機床加工程序編制[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997．8 3 嚴愛珍．機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1999 4 高鐘毓．機電一體化設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．9 5 葉伯生．計算機數(shù)控系統(tǒng)原理、編程與操作[M]．武漢：華中理工大學出版社，1999 6 于華．數(shù)控機床的編程及實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996 7 李善術(shù)．數(shù)控機床及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996 8 劉文信，孫學禮．機床數(shù)控技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1995 9 王永章．機床的數(shù)字控制技術(shù)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995 10 劉又午，杜君文．數(shù)字控制機床[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997 11 張俊生．金屬切削機床與數(shù)控機床[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996 12 楊有君．數(shù)字控制技術(shù)與數(shù)控機床[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1999 13 方沂．數(shù)控機床編程與操作[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1999．9 14 王侃夫．數(shù)控機床故障診斷及維護[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000 15 劉躍南．機床計算機數(shù)控及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1999 16 許祥泰，劉艷芳．數(shù)控加工編程實用技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．1 17 李峻勤，費仁元．數(shù)控機床及其使用與維修[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2000．10 18 楊岳．CAM技術(shù)與應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000 19 孫大涌，屈賢明，張松濱．先進制造技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001 20 王志平．機床數(shù)控技術(shù)應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，1998．7

執(zhí)筆人：倪俊芳

2006年10月8日

第三篇：《數(shù)控技術(shù)》教學大綱2

《數(shù)控技術(shù)》課程教學大綱

課程中文名稱：數(shù)控技術(shù)/ NC Technology

課程總學時/學分：48/3（其中理論42學時，實驗6學時）

適用專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化、機械工程及自動化、材料成型與控制工程專業(yè)、過程裝備與控制工程

一、教學目的和任務(wù)

本課程的教學目的與任務(wù)是使學生理解數(shù)控加工的基本概念、基本原理，熟悉數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)，掌握常見數(shù)控加工方法與加工工藝、編程與數(shù)控機床的基本使用，具有綜合應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)的基本能力與工程素質(zhì)。

二、教學基本要求

該課程的基本要求是：

1、了解數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展、基本分類、典型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢和自動編程系統(tǒng)；

2、理解數(shù)控加工技術(shù)中的基本概念、基本原理和數(shù)控機床各組成部分的控制結(jié)構(gòu)，數(shù)控車床、銑床、加工中心、數(shù)控電火花線切割加工機床和數(shù)控電火花成形機床的主要功能、分類與結(jié)構(gòu)特點、主要加工對象；

3、掌握常見數(shù)控加工方法（數(shù)控車削、數(shù)控銑削、加工中心加工、數(shù)控電火花線切割、數(shù)控電火花成形加工）的加工工藝與工裝、程序編制；

4、具備編制零件的數(shù)控加工工藝和數(shù)控程序的能力（手工編制簡單零件數(shù)控程序，自動編制復(fù)雜零件數(shù)控程序）；

5、常用數(shù)控機床和其它數(shù)控設(shè)備的運用能力；

6、使用和調(diào)試工裝的能力；

7、常用維護（維修）、選用、安裝與調(diào)試、檢測、驗收與管理數(shù)控機床的一般能力；

8、具有數(shù)控加工的職業(yè)涵養(yǎng)和較好的數(shù)控技術(shù)綜合的一般工程素質(zhì)。

三、教學內(nèi)容與學時分配

第一章數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)（4學時）

了解數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展，掌握數(shù)控機床的工作原理、組成與特點，數(shù)控機床的分類，數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)，數(shù)控加工和程序編制基礎(chǔ)，重點掌握數(shù)控加工的工藝設(shè)計內(nèi)容與要求，了解數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。

難點：數(shù)控機床的工作原理，數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)。

第二章數(shù)控機床各組成部分的結(jié)構(gòu)及其控制原理（7學時）

理解數(shù)控原理，掌握數(shù)控機床各組成部分的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。

難點：數(shù)控機床的控制原理。

第三章數(shù)控車削加工技術(shù)（6學時）

了解數(shù)控車床的用途、組成及布局、分類和典型結(jié)構(gòu)，重點掌握數(shù)控車削的加工工藝與工裝，熟悉數(shù)控車削編程的常用指令用法，數(shù)控車削實例、工藝和綜合編程等內(nèi)容。

難點：數(shù)控車削的加工工藝和綜合編程。

第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)（5學時）

了解數(shù)控銑床的用途、組成及布局、分類和典型結(jié)構(gòu)，重點掌握數(shù)控銑削的加工工藝與工裝，熟悉數(shù)控銑削編程的常用指令用法，數(shù)控銑削實例、工藝和綜合編程等內(nèi)容。

難點：數(shù)控銑削的加工工藝和綜合編程。

第五章加工中心加工技術(shù)（5學時）

了解加工中心的分類與結(jié)構(gòu)特點、主要功能和加工對象，掌握加工中心的加工工藝與工裝、程序編制，以及加工綜合實例等內(nèi)容。

難點：加工中心的加工工藝和綜合編程實例。

第六章數(shù)控特種加工技術(shù)（6學時）

理解數(shù)控電火花成形加工原理，數(shù)控電火花成形機床的主要組成、加工特點，掌握加工的一般工藝規(guī)律、工藝過程及實例；理解數(shù)控電火花線切割加工原理，數(shù)控電火花線切割加工機床分類與基本組成、特點和應(yīng)用范圍，掌握數(shù)控電火花線切割的工藝與工裝、編程與加工實例。

難點：數(shù)控電火花成形加工的一般工藝規(guī)律、工藝過程及編程實例；數(shù)控電火花線切割的工藝與工裝、編程與加工實例。

第七章數(shù)控自動編程技術(shù)（5學時）

掌握數(shù)控自動編程技術(shù)。

難點：3D零件的數(shù)控自動編程。

第八章數(shù)控技術(shù)綜合應(yīng)用（4學時）

一般掌握數(shù)控機床的故障診斷與維修綜合實例，數(shù)控機床的選用，數(shù)控機床的安裝與調(diào)試，數(shù)控機床的檢測、驗收與設(shè)備管理。

難點：數(shù)控機床的故障診斷與維修綜合應(yīng)用。

四、教學方法及手段

教學方法：理論教學可選擇案例式、講練結(jié)合式、討論啟發(fā)式、歸納式、現(xiàn)場教學式等方法；實驗（實踐）教學可采用模塊教學式、仿真式（模擬軟件）、頂崗式等多種教學方法；課外教學可采用數(shù)控技術(shù)講座、競賽等形式。

教學手段：課堂教學可探索采用CAI課件、電視錄像片、模擬軟件演示等手段；實驗（實踐）教學可采用仿真（數(shù)控編程模擬）、濃縮、多媒體軟件與環(huán)鏈等手段；課外采用在網(wǎng)上公布的電子教案、網(wǎng)絡(luò)課件和教學錄像等手段，把圖像、二維和三維動畫、音頻、視頻等表現(xiàn)形式集為一體，形成立體化的教學環(huán)境。

五、實驗內(nèi)容

實驗一：數(shù)控機床總體結(jié)構(gòu)與典型數(shù)控機床實驗

實驗二：數(shù)控車削加工綜合實驗

實驗三：數(shù)控銑削加工綜合實驗

六、前續(xù)課程、后續(xù)課程

前續(xù)課程：機械控制理論基礎(chǔ)、機械工程設(shè)計、機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)、機電控制技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、機械制造工藝學。

后續(xù)課程：機械制造自動化技術(shù)、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、精密加工與特種加工、柔性制造自動化等。

七、考核方式

考核以目標控制為主，同時嚴格過程控制。課程考試成績由兩部分組成，第一部分包括課內(nèi)實驗、平時作業(yè)等，占30%；第二部分為期末閉卷考試成績，占70%。

八、教材及主要參考資料

教材：王永章，等，主編．《數(shù)控技術(shù)》（第1版第2次印刷），高等教育出版社，2003.4。主要參考資料：

1、宋本基主編．《數(shù)控機床》（第1版），哈爾濱工程大學出版社，1999.3；

2、逯曉勤，李海梅，申長雨編著．《數(shù)控機床編程技術(shù)》，機械工業(yè)出版社，2006.1第1版；

3、明興祖主編．《數(shù)控加工技術(shù)》（第1版第3次印刷），化學工業(yè)出版社，2003.1；

4、明興祖主編．數(shù)控加工綜合實踐教程，清華大學出版社，2008.2；

5、課程教學網(wǎng)站：http://58.20.192.206/ec/C51/zjjs-1.htm

第四篇：《數(shù)控技術(shù)》教學大綱[定稿]

《數(shù)控技術(shù)》教學大綱

一、課程簡介：

《數(shù)控技術(shù)》是機械類專業(yè)的一門必修主干專業(yè)基礎(chǔ)課程。隨著數(shù)控機床在機械制造行業(yè)中的推廣和普及，數(shù)控技術(shù)越來越顯示出其重要性。為了適應(yīng)科學技術(shù)的高速發(fā)展，作為機械類學生來說，應(yīng)該掌握數(shù)控技術(shù)在機械制造行業(yè)應(yīng)用中的一些基本知識和技能，以便將來走上工作崗位能適應(yīng)現(xiàn)代機械學科技術(shù)發(fā)展的需要。

通過本課程的學習，培養(yǎng)學生在數(shù)控編程、數(shù)控原理、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控伺服驅(qū)動、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)以及數(shù)控新技術(shù)的發(fā)展等方面的專業(yè)知識。通過本課程的課堂講授、實驗、實訓、課程設(shè)計等各個教學環(huán)節(jié)的訓練，使得學生在理論與實踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，掌握扎實的理論基礎(chǔ)和較為全面的專業(yè)知識，并且具備一定的實際操作能力，為今后參加實際工作打下堅實的基礎(chǔ)。

課程內(nèi)容主要包括：數(shù)控技術(shù)概論、數(shù)控編程、數(shù)控原理、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床檢測元件、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)基本知識等。通過課程內(nèi)容的講授、實驗、實訓以及課程設(shè)計等環(huán)節(jié)，本課程的教學目的是使學生掌握數(shù)控加工工藝過程、數(shù)控原理的基本理論知識；具備編制數(shù)控加工程序及進行CAM加工的基本能力；了解數(shù)控檢測元件的基本檢測原理與安裝使用方法；了解CNC與FMS制造系統(tǒng)的基本概念和應(yīng)用。

二、前修課程、能力和知識結(jié)構(gòu)要求：

先修課程：金屬切削原理及刀具、金屬切削機床、微機原理、機械設(shè)計、機械制造工藝學、相關(guān)的基本編程語言等。

先修主要能力和知識結(jié)構(gòu)：在講授本課程之前，需要學生能夠掌握基本的機械設(shè)計與普通機床的基本結(jié)構(gòu)等知識，對加工工藝過程有一個了解；熟悉匯編語言和C語言，能夠有一定的動手實驗?zāi)芰?；對?shù)控機床有一個基本的感性認識。

三、課程主要內(nèi)容

1.概論

內(nèi)容:數(shù)控技術(shù)的基本概念、基本原理；數(shù)控機床的組成、分類、產(chǎn)生歷史和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

2.數(shù)控編程技術(shù)

內(nèi)容:數(shù)控程序編制的內(nèi)容和方法: 數(shù)控標準、指令代碼、工藝基礎(chǔ)； 數(shù)控車削、數(shù)控銑削和數(shù)控孔加工的程序編制； 數(shù)控程編的數(shù)學處理；自動編程系統(tǒng)的基本原理，CAD/CAM軟件（MASTERCAM9.1）軟件的使用。

3.數(shù)控插補原理

內(nèi)容: 數(shù)控加工軌跡控制的原理：基準脈沖插補、數(shù)據(jù)采樣插補及其各種插補功能的實現(xiàn)方法，刀具半徑補償方法、速度控制方法。

4.計算機數(shù)控（CNC）裝置

內(nèi)容:CNC裝置的功能、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)；CNC裝置接口,開關(guān)量控制及PLC在數(shù)控中的應(yīng)用；開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

5.數(shù)控系統(tǒng)的檢測裝置

內(nèi)容：數(shù)控驅(qū)動系統(tǒng)中檢測裝置原理和應(yīng)用。

6.數(shù)控伺服驅(qū)動系統(tǒng)

內(nèi)容：數(shù)字直、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)(以交流為主)的組成、功能、速度控制、位置控制的原理。

7.數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)

內(nèi)容：數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、自動換刀系統(tǒng)和輔助裝置。

四、課程重點、難點及解決辦法

解決辦法：結(jié)合數(shù)控機床加工錄像、多媒體動畫演示和軌跡控制實驗演示，理解數(shù)控軌跡控制的基本原理—多坐標微位移的合成運動。2.數(shù)控編程技術(shù)重點:

①數(shù)控加工程序的編程方法。

②常用G代碼的指令格式、功能原理、應(yīng)用條件。

③零件的孔加工、車加工和銑削加工“手工編程”方法。④復(fù)雜形狀工件的計算機輔助編程方法。難點:

①G代碼的指令的功能和應(yīng)用。②數(shù)控編程的工藝基礎(chǔ)。

③復(fù)雜形狀工件的計算機輔助編程方法。

解決辦法：通過多媒體講解和現(xiàn)場實驗、實際加工相結(jié)合，來理解和掌握代碼的指令功能和應(yīng)用，并掌握程序的編制、調(diào)試和回零位、對刀、試切、實際加工等操作過程。通過MASTERCAM軟件的CAD/CAM功能，進行實體設(shè)計、加工軌跡生成、實際加工的現(xiàn)場教學和實驗，讓學生掌握復(fù)雜形狀工件的計算機輔助編程方法。

3.數(shù)控插補原理重點:

①數(shù)字積分插補算法。②數(shù)據(jù)采樣插補算法。難點:

①圓弧數(shù)字積分插補算法。②圓弧數(shù)據(jù)采樣插補算法。③C刀補的原理。

④進給速度計算和加減速控制。

解決辦法：在授課、實驗與實訓三合一多媒體教室授課，除了教師采用動畫的形式精講外，微型機床的現(xiàn)場插補過程，使抽象難于理解、難于講解的插補原理和算法形象化。

4.計算機數(shù)控（CNC）裝置 重點:

①數(shù)控裝置的功能。

②單微處理器數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)。③計算機數(shù)控裝置的軟件結(jié)構(gòu)。難點:

①各種軟件功能是如何實現(xiàn)的。

解決辦法：在授課、實驗與實訓三合一多媒體教室授課，課堂講解和現(xiàn)場展示和演示、實驗相結(jié)合，加深學生對數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、各種功能實現(xiàn)方法的認識和理解。

5.數(shù)控系統(tǒng)的檢測裝置 重點:

①數(shù)控系統(tǒng)中光電脈沖編碼器檢測邏輯電路原理及波形圖。②數(shù)控系統(tǒng)中光柵尺檢測邏輯電路原理及波形圖。難點:

對于帶有方向端計數(shù)器和可逆計數(shù)器時，檢測電路構(gòu)成的區(qū)別。

解決辦法：學生加強對先修課程“數(shù)字電路”知識的復(fù)習,教師結(jié)合數(shù)控的具體要求進行講解。

6.數(shù)控伺服驅(qū)動系統(tǒng) 重點：

①應(yīng)用“脈寬調(diào)制”速度控制原理的數(shù)控伺服驅(qū)動的速度控制。②應(yīng)用“交流變頻”調(diào)速原理的數(shù)控伺服驅(qū)動的速度控制。③交流調(diào)速的“矢量變換控制”原理 難點：

①電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的數(shù)學模型。②正弦脈寬調(diào)制原理。③矢量控制原理。

④脈寬調(diào)制原理功放電路。

解決辦法：該部分內(nèi)容涉及到“數(shù)字電路”、“模擬電路”、“自動控制”、“電機學”和“計算機應(yīng)用”等知識，而且是綜合應(yīng)用，所以較難理解。解決辦法是首先預(yù)習所引用的知識，然后在各學科知識在數(shù)控技術(shù)的綜合應(yīng)用上詳細講解，再通過答疑、實驗進一步理解該部分知識難點。

五、課程學時分配

《數(shù)控技術(shù)》授課課時分配表

六、課程教學方法

以教師課堂講授為主，并結(jié)合現(xiàn)場教學、實驗、實訓、課程設(shè)計、校外實習基地參觀等，以及教學過程中運用多媒體課件、相關(guān)教學軟件等多方式教學方法。

七、成績考核方式

本科為考試課，成績以百分計，平時成績（上課表現(xiàn)、考勤及作業(yè)成績）占總成績的20%，考試成績占總成績的80%。實訓、課程設(shè)計成績另行計算

八、制定本大綱的有關(guān)說明

1.本大綱在編寫過程中力求學生在掌握好基本理論、基本知識的同時，學好一門實用技能和現(xiàn)代加工設(shè)備使用方法，掌握數(shù)控編程基本技能，會進行計算機數(shù)控系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計，掌握伺服驅(qū)動系統(tǒng)的工作原理以及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。2.與本課程相關(guān)的課程及內(nèi)容說明(1)本課程是在“金屬切削原理與刀具”、“微機原理”、“機械設(shè)計”和“金屬切削機床”“機械制造工藝學”、“傳感器與檢測技術(shù)”、“匯編語言”、“C語言程序設(shè)計”等課程后講授，與本課程有關(guān)的內(nèi)容，本課程將不予重復(fù)。

(2)本課程是以數(shù)控機床加工過程為主線，分別介紹數(shù)控編程、硬軟件結(jié)構(gòu)、伺服系統(tǒng)及位置檢測、數(shù)控機床用PLC與數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)，數(shù)控機床加工過程貫穿于課程的各個環(huán)節(jié)。

3.教學環(huán)節(jié)的說明

根據(jù)本課程來源于和應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的特點，為使學生牢固地掌握本門課程的基本理論和內(nèi)容，提高學生應(yīng)用所學的理論分析和解決工程實際問題的能力，必須在講課的同時和講授課程之后，加強有關(guān)實踐性教學環(huán)節(jié)。課內(nèi)學時不含實踐性教學環(huán)節(jié)。(1)習題：在課程講授過程中，結(jié)合各階段課程的中心內(nèi)容布置適當?shù)牧曨}作業(yè)供學生分析、計算、思考和討論。(2)實驗

為加深對基本理論的理解，培養(yǎng)學生實驗研究技能和實際動手能力，開設(shè)以下實驗：

預(yù)約選

做，以豐富實驗內(nèi)容，擴大學生的知識面，提高學生的綜合應(yīng)用能力。另外，所有實驗都有配套的實驗設(shè)備、實驗指導書、實驗報告、思考題等詳細資料說明。（3）數(shù)控實訓 本課程授課結(jié)束后，在學校工程實訓中心，安排1周的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割加工、數(shù)控電火花成型加工、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)等編程、加工等數(shù)控操作實訓。

（詳見數(shù)控實訓指導書，已另行成冊）。

（4）課程設(shè)計 數(shù)控實訓結(jié)束后，安排兩周以數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動和硬、軟件為中心內(nèi)容的課程設(shè)計，以培養(yǎng)學生的設(shè)計及綜合應(yīng)用能力（詳見課程設(shè)計指導書，已另行成冊）。

4.本課程授課計劃與進度

主講教師根據(jù)本大綱和學校教學安排的實際情況，制定具體的授課進度計劃。

大綱制定者：張桂香大綱審定者：趙玉剛

第五篇：《數(shù)控技術(shù)》課程教學大綱

四

川

理

工

學

院

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》

課 程 教 學 規(guī) 范

四川理工學院機電工程系 制造技術(shù)及自動化教研室

二00六年十一月

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學規(guī)范

機電工程系機械設(shè)計制造及其自動化教研室

課程編號：401011 教學課時：48~56學時；

學

分：3~3.5學分。

適用專業(yè)：《機械設(shè)計制造及其自動化》本科專業(yè)（機械制造、機電一體化方向）；《測控技術(shù)與儀器》本科專業(yè)等。

執(zhí) 筆 人：何慶中；

修訂日期：2006-11-17

第一部分

教學基本要求

一、《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的性質(zhì) 1.1 《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的重要性

機電一體化是機械工業(yè)的重點發(fā)展方向之一。是機械技術(shù)與微電子技術(shù)等相融合的新興交叉學科。所謂“一體化”，并不是機械技術(shù)與微電子技術(shù)的簡單組合，而是相互取長補短、有機結(jié)合（融合），以實現(xiàn)系統(tǒng)（產(chǎn)品）構(gòu)成的最佳化。隨著機械技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，機械技術(shù)與微電子技術(shù)的相互滲透越來越快?！皺C電有機結(jié)合”是實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的短、小、輕、薄和智能化，從而達到節(jié)省能源、節(jié)省材料、實現(xiàn)多功能、高性能和高可靠性目的的根本手段。因而在機械產(chǎn)品、機電產(chǎn)品、測試儀器、家電產(chǎn)品、工業(yè)自動化和過程裝備自動化系統(tǒng)設(shè)計中，機電一體化技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用，并取得了很大的成功。由此可知，機電一體化技術(shù)已得到廣大科技工作者的廣泛重視，并逐步成為科學研究和新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)手段之一。主要表現(xiàn)如下：

1.1.1 機電一體化技術(shù)的引用使傳統(tǒng)機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值得到了很大的提高

在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理和方法中能充分體現(xiàn)“以機為主、以電為用、機電有機結(jié)合”的設(shè)計原則，在傳統(tǒng)機械技術(shù)基礎(chǔ)上，有效的引入微電子技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)，從而使傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值得到了很大的提高。

1.1.2 使小型化、高精度、多功能智能化產(chǎn)品得以實現(xiàn)

縱觀機械產(chǎn)品、機電產(chǎn)品、自動化控制過程的發(fā)展歷史，其發(fā)展模式沿著“單功能省能→單功能自動化→多功能自動化→自動化高精度”的方向發(fā)展。當今機電一體化系統(tǒng)設(shè)計原理和方法已為柔性自動化、智能自動化、高精度自動化技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)提供了良好的基礎(chǔ)和機電產(chǎn)品有機結(jié)合創(chuàng)造了條件。在結(jié)合自動控制技術(shù)、測試技術(shù)、機電一體化技術(shù)、過程控制技術(shù)、微電子技術(shù)以及計算機技術(shù)，使小型化、高精度、多功能智能化的機電一體化產(chǎn)品得以實現(xiàn)。

1.1.3 使省能源、省資源、智能化的機電一體化技術(shù)研究的目標成為現(xiàn)實

工業(yè)技術(shù)研究的三大基本要素是物質(zhì)、能源、信息；而在工業(yè)技術(shù)研究基礎(chǔ)上的機電一體化技術(shù)的追求目標是使機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）能實現(xiàn)省能源、省資源、智能化，要達到這一目標以滿足市場和用戶的系統(tǒng)或產(chǎn)品的小型化，高精度、智能化、低投入、高效益等的要求，唯有機電一體化技術(shù)在傳統(tǒng)機械技術(shù)的基礎(chǔ)上，有效而合理的將機械技術(shù)、電子技術(shù)、微電子技術(shù)、測試技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)有機的結(jié)合起來才能現(xiàn)實省能源、省資源、智能化的機電一體化技術(shù)研究的目標。

由此可得出，在《機械制造及其自動化》（機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向）、《測試技術(shù)與 控制》本科專業(yè)人才的培養(yǎng)計劃課程設(shè)置，以及《機械設(shè)計及理論》、《機械電子工程》、《機械設(shè)制造及自動化》等專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)計劃課程設(shè)置中，將《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程作為專業(yè)必修課程或選修課程教學是非常必要的。

1.2 《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的性質(zhì)

作為綜合性較強的主干專業(yè)課程教學，使學生通過該課程學習，可培養(yǎng)學生初步了解和掌握應(yīng)用所學專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識解決機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計、維護維修的基本方法和技能，初步具備綜合應(yīng)用各學科知識解決實際問題的能力，為今后參與工程實踐打下一定的基礎(chǔ)。

二、《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的主要任務(wù)和基本目的 2.1 《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的主要任務(wù)

依據(jù)四川理工學院機電工程系《機械制造及其自動化》（機械制造、機電一體化方向）本科專業(yè)教學計劃、《測控技術(shù)與儀器》本科專業(yè)教學計劃。以培養(yǎng)能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機械設(shè)計、制造、機械電子工程（機電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計）以及測試技術(shù)與控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)承擔機電產(chǎn)品設(shè)計制造、科技開發(fā)、應(yīng)用性研究等方面的應(yīng)用型技術(shù)人才，掌握機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本技能和一定的動手能力為本專業(yè)課程教學的主要任務(wù)。

2.2 《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的基本目的

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程是《機械制造及其自動化》本科（機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向）、《測試技術(shù)與控制》本科以及《電氣自動化專業(yè)》等專業(yè)教學的重點專業(yè)主干課程之一。課程教學的基本目的在于讓所培養(yǎng)的各專業(yè)本科學生能掌握和了解機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本原理、基本設(shè)計原理和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地的對常見機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品實例設(shè)計分析，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計方法和靜態(tài)設(shè)計方法。

三、《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程教學的基本要求

基本要求在于培養(yǎng)學生掌握機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與分析的基本原理、基本設(shè)計手段和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，使學生掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品設(shè)計實例分析，從機電有機結(jié)合的角度出發(fā)，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計和靜態(tài)設(shè)計方法。

最終目的是培養(yǎng)學生在今后參與工程實踐的過程中，能在工業(yè)生產(chǎn)第一線從事機械設(shè)計、制造、機械電子工程（機電一體化系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計）以及測試技術(shù)與控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與分析技術(shù)承擔機電產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計制造、應(yīng)用性研究等方面的基本能力。

四、《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程重點難點及處理方法

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程的教學難點主要體現(xiàn)在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本工作原理、基本設(shè)計思想和方法，從系統(tǒng)和產(chǎn)品的角度出發(fā)，使學生如何更好地掌握組成機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品機械系統(tǒng)元件和部件、常用機電執(zhí)行元件和傳感元件、微電子控制系統(tǒng)和微機控制系統(tǒng)等的基本工作原理、特點、選用原則與方法，能有效地對常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品進行簡要的分析與評價，通過一定的機電產(chǎn)品設(shè)計實例，從機電有機結(jié)合的角度出發(fā)，初步掌握機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計和靜態(tài)設(shè)計方法。結(jié)合本門課程的特點，以大量生產(chǎn)實例為平臺，理論與實踐相結(jié)合等教學方法和手段，使學生能更好地掌握本門課程的基礎(chǔ)知識和要點，以及常見的機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的靜態(tài)和動態(tài)設(shè)計方法，并能在今后的工作中有所應(yīng)用。

五、《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程與其他課程的聯(lián)系與分工

機電一體化技術(shù)是以機械技術(shù)為基礎(chǔ)，引入電子/微電子技術(shù)、自動控制理論、信號處理技術(shù)、傳 感技術(shù)以及計算機技術(shù)等相互融合逐漸形成的綜合性學科，因而它與其他課程之間的聯(lián)系非常緊密。在學習《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程專業(yè)課程前，學生應(yīng)完成如下基礎(chǔ)課程和基礎(chǔ)專業(yè)課程的學習：

5.1 基礎(chǔ)課程

高等數(shù)學、線性代數(shù)與概率論、積分變換與復(fù)變函數(shù)、大學物理、畫法幾何與機械制圖等基礎(chǔ)課程，是為基礎(chǔ)專業(yè)課程學習和專業(yè)課程學習打下堅實的基礎(chǔ)。

5.2 專業(yè)基礎(chǔ)課程

（1）技術(shù)基礎(chǔ)課程學習

理論力學、材料力學、機械原理、機械設(shè)計、機械工程材料、電工電子技術(shù)（模點/數(shù)電）、互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)等一級學科基礎(chǔ)專業(yè)課程，是機械工程一級學科各專業(yè)學習掌握的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為進一步學習掌握二級學科各專業(yè)方向的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識創(chuàng)造條件并打下一定的基礎(chǔ)。（2）專業(yè)方向基礎(chǔ)課程學習

機械控制工程基礎(chǔ)、機電傳動控制基礎(chǔ)、機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)、材料成型技術(shù)基礎(chǔ)、液壓傳動與控制、計算機輔助設(shè)計（CAD/三維設(shè)計）、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等二級學科專業(yè)基礎(chǔ)課程，是以培養(yǎng)機械設(shè)計制造及自動化（機械設(shè)計、機械制造、機電一體化方向）、測試技術(shù)與儀器、過程裝備與控制工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標為依據(jù)，制定的專業(yè)方向基礎(chǔ)課程，目的為完成后續(xù)的專業(yè)課程學習打下基礎(chǔ)。

5.3 專業(yè)課程學習

機械設(shè)計學、機械系統(tǒng)設(shè)計、測試技術(shù)與傳感器、計算機原理與控制、自動控制理論、數(shù)控技術(shù)、機電系統(tǒng)控制與驅(qū)動設(shè)計、機電系統(tǒng)與計算機仿真等專業(yè)課程，也是為培養(yǎng)各專業(yè)人才進一步學習《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程必要的專業(yè)知識。

5.4 繼續(xù)教育的基礎(chǔ)

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程的學習，可為以下選修課程和繼續(xù)教育課程學習打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識或技能。ADAMS模態(tài)分析、機電系統(tǒng)運動學/動力學仿真、自動控制系統(tǒng)仿真，機電系統(tǒng)虛擬樣機設(shè)計等。

六、建議教材與參考文獻 6.1 建議教材

張建民 主編，《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》，高等教育出版社，2001年第2版（普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材）。

6.2 參考文獻

趙先仲 編著，《機電系統(tǒng)設(shè)計》，機械工業(yè)出版社，2002年第1版。何克忠、李偉主編，《計算機控制系統(tǒng)》，清華大學出版社，1998年第1版。薛定宇著，《反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析》，清華大學出版社，2000年第1版。劉政華、何將三等編著，《機械電子學》，國防科技大學出版社，1999年第1版。

第二部分

教 學 大 綱

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程理論教學基本內(nèi)容與要求（含重點難點，教學組織）

1、第一章

總

論（第1.1~1.5節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

了解和認知機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義或解釋，研究的主要目的和發(fā)展歷史和方向；機電 一體化系統(tǒng)設(shè)計研究的主要方向和應(yīng)用特點；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本要素，以及與工業(yè)設(shè)計基本要素之間的關(guān)系；主要構(gòu)成和功能特征；各基本要素相互聯(lián)系的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程、方法和評價體系。（3）主要教學內(nèi)容

·機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義或解釋——原創(chuàng)性技術(shù)和變異性設(shè)計理念

·機電一體化（技術(shù)）設(shè)計研究的主要目的——在機械系統(tǒng)主功能、動力功能、信息功能和控制功能基礎(chǔ)上，引入微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制理論，增強傳統(tǒng)機械系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加值和自動化應(yīng)用領(lǐng)域。

·機電一體化（技術(shù)）設(shè)計研究的主要內(nèi)容（基本要素）——主要研究“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，以及如何應(yīng)用交叉學科的基礎(chǔ)理論知識解決機電一體化（技術(shù)）設(shè)計中的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)。

·機電一體化（技術(shù)）的發(fā)展歷史和主要研究方向與領(lǐng)域。

·機電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成要素——機械系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、執(zhí)行控制系統(tǒng)（元件）組成的五大構(gòu)成要素或子系統(tǒng)；實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)三大目的功能所具有的兩大重要特征：以能源轉(zhuǎn)換為主和以信息轉(zhuǎn)換為主的功能特征。

·機電一體化系統(tǒng)應(yīng)具有的主要功能要素——主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構(gòu)造功能?！C電一體化（技術(shù)）設(shè)計中各子系統(tǒng)相互匹配的核心問題：接口技術(shù)——接口技術(shù)的定義、分類、輸入/輸出功能，主要研究內(nèi)容和途徑。

·機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程——確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標—→系統(tǒng)功能部件、基本要素的劃分—→接口設(shè)計；綜合評價或系統(tǒng)評價—→可靠性復(fù)查—→試制與調(diào)試。

·機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的評價體系——以系統(tǒng)主功能、信息功能、控制功能、動力功能、構(gòu)造功能和規(guī)格、性能指標進行綜合評價。

（4）教學重點

機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義，研究目的，“省能源、省資源、智能化”三大基本要素，接口技術(shù)問題，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的構(gòu)成要素和主要功能，設(shè)計的基本流程和評價體系。（5）教學難點與處理方法

教學難點：接口技術(shù)問題，機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的構(gòu)成要素和主要功能，設(shè)計的基本流程和評價體系為學生認識和掌握的知識重點。

教學處理方法：基于機電一體化系統(tǒng)構(gòu)成，以網(wǎng)絡(luò)信號傳遞方式系統(tǒng)分析講解機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的構(gòu)成要素和主要功能；結(jié)合傳統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的研發(fā)特點講述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本流程和評價體系。

2、第一章

總

論（第1.6~1.10節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法：一般原則（在充分發(fā)揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統(tǒng)的附加價值的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的自動化操作，即機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計；了解機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計程序、準則和規(guī)律；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的開發(fā)工程；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系。（3）主要教學內(nèi)容

·機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本方法——掌握在充分發(fā)揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統(tǒng)的附加價值，實現(xiàn)機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的自動化操作，即機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法。

·掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的類型——開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計。

·了解機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的設(shè)計程序、準則和規(guī)律——設(shè)計程序：總體方案設(shè)計、部件（或 關(guān)鍵零件）選擇與設(shè)計、技術(shù)設(shè)計與工藝性設(shè)計、標準化設(shè)計、生產(chǎn)制造試驗驗收技術(shù)條件的制定，達到可靠性、適應(yīng)性、完善性為設(shè)計目標。

·機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法——機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的特點；現(xiàn)代設(shè)計方法手段和特點；兩者相互融合的必要性和優(yōu)勢；現(xiàn)代設(shè)計方法的基本類型：計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM），并行工程（CE——全壽命周期設(shè)計方法），虛擬產(chǎn)品設(shè)計，快速響應(yīng)設(shè)計，綠色環(huán)保產(chǎn)品設(shè)計，反求設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同合作設(shè)計等。（4）教學重點

機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計理念和方法；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計方法的關(guān)系及各種現(xiàn)代設(shè)計方法的初步認知。

教學處理方法：結(jié)合機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）現(xiàn)代設(shè)計方法的特點與發(fā)展趨勢，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活產(chǎn)品中的實例，重點講述機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法；開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計理念和方法。

（6）課外習題要點

復(fù)習鞏固機電一體化涵義、目的、特征、基本組成要素及可實現(xiàn)哪些功能；工業(yè)三大要素和機電一體化三大效果（要素）的內(nèi)涵；電一體化系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計思想、方法；開發(fā)性設(shè)計、變異性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計之間的關(guān)系與異同。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

3、第二章 機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計（第2.1節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

掌握機電一體化系統(tǒng)機械部分設(shè)計或選擇的特點，目的，基本功能和基本要求；絲杠螺母機構(gòu)的基本形式；滾珠絲杠傳動部件及其要求；齒輪傳動部件及其要求；了解撓性傳動部件和間歇傳動部件。（3）主要教學內(nèi)容

·機電一體化系統(tǒng)機械部分設(shè)計或選擇的特點——掌握機電一體化系統(tǒng)機械部分與一般機械系統(tǒng)機械部分相比所具有的特殊要求（四點）；達到這些特殊要求可采取的主要措施（五點）?！C械傳動部件的選擇與設(shè)計——機械傳動部件的基本功能、目的、要求 基本功能：實現(xiàn)能量（動力）和運動形式的轉(zhuǎn)換——工作機和信息機。目的：實現(xiàn)執(zhí)行元件與負載之間的匹配——能量（動力）和運動匹配。

基本要求：精密化，高速化，小型化，輕量化。

·絲杠螺母機構(gòu)的基本形式——絲杠螺母機構(gòu)的主要作用；分類：滑動和滾動絲杠螺母機構(gòu)（包括結(jié)構(gòu)和功能特點）；絲杠螺母機構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)傳動形式：螺母固定絲杠轉(zhuǎn)動并移動、絲杠轉(zhuǎn)動螺母移動、螺母移動絲杠移動、絲杠固定螺母轉(zhuǎn)動并移動，以及差動傳動等。

·滾珠絲杠傳動部件及其要求——滾珠絲杠傳動部件的組成及結(jié)構(gòu)特點；滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu)（滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊（雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片式預(yù)緊調(diào)整、雙螺母齒差式預(yù)緊調(diào)整、彈簧式自動預(yù)緊調(diào)整、單螺母變導程預(yù)緊調(diào)整）；滾珠絲杠副支承方式（四種）；軸承組合安裝支承結(jié)構(gòu)；滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式的確定與選擇方法（單圓弧螺紋滾道的單螺母絲杠副，單圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副，雙圓弧螺紋滾道的雙螺母絲杠副）等?！X輪傳動部件——齒輪傳動的典型結(jié)構(gòu)形式；齒輪傳動最佳傳動比配置的基本要求；各級傳動比最佳分配原則；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法（偏心套筒或偏心軸齒側(cè)間隙調(diào)整法，軸向墊片齒側(cè)間隙調(diào)整法，雙片薄齒輪錯齒齒側(cè)間隙調(diào)整法）?！闲詡鲃硬考喗?·間歇傳動部件簡介（4）教學重點 滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu)（滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊；滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)形式的確定與選擇方法；齒輪傳動最佳傳動比配置的基本要求；各級傳動比最佳分配原則；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法。（5）教學難點與處理方法

教學難點：滾珠絲杠傳動副的典型結(jié)構(gòu)（滾道截面形狀、滾珠的循環(huán)方式）；滾珠絲杠傳動副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊；齒輪傳動間隙的調(diào)整方法。

教學處理方法：與圖文并茂和實際應(yīng)用的形式，詳細講解教學難點，使學生易于理解和掌握。

4、第二章 機電一體化系統(tǒng)機械系統(tǒng)部件的選擇與設(shè)計（第2.2節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握導軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調(diào)整、特點；導軌副材料的選擇及其機械性能確定；提高導軌副耐磨性的措施；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副。了解回轉(zhuǎn)運動滾動導軌副；滾動軸承導軌副。（3）主要教學內(nèi)容

·導軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求——導軌支承部件的作用和組成；導軌副的主要類型；導軌副應(yīng)滿足的基本要求（導向精度、導軌的剛度、精度保持性、運動靈活性和低速運動平穩(wěn)性、溫度敏感性和結(jié)構(gòu)工藝性要求）；導軌副設(shè)計的主要內(nèi)容與步驟。

·滑動導軌副的結(jié)構(gòu)及其選擇——常見滑動導軌副的截面形狀和特點（三角形導軌、矩形導軌、燕尾形導軌、圓形導軌）。

·常見導軌副組合與間隙調(diào)整、特點——雙三角形組合導軌，矩形與矩形導軌組合；三角形導軌與矩形導軌組合；三角形導軌與矩形和平面導軌組合；燕尾形導軌與矩形導軌組合。

·導軌副材料的選擇及其機械性能確定——導軌副材料的選擇的基本原則與要求；常用導軌副材料的基本性能和特點；導軌副材料機械性能確定的基本方法與手段。

·提高導軌副耐磨性的措施——采用鑲裝導軌；提高導軌精度、改善導軌表面粗糙度、采取合理的潤滑；減少導軌單位面上的壓力（比壓）、采用必要的卸荷裝置?！L動導軌副的類型與選擇——滾動導軌副的組成、分類（滾動體和循環(huán)方式）與結(jié)構(gòu)特點；滾動導軌副的基本要求：高的導向精度、高的耐磨性、足夠的剛度、良好的工藝性。

·直線運動滾動導軌副——直線運動滾動導軌副滾動體循環(huán)工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用?！せ剞D(zhuǎn)運動滾動導軌副——回轉(zhuǎn)運動滾動導軌副的工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用?！L動軸承導軌副——滾動軸承導軌副的工作方式的工作原理，結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用。

（4）教學重點

導軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調(diào)整、特點；導軌副材料的選擇及其機械性能確定；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副工作原理與結(jié)構(gòu)形式。（5）教學難點與處理方法

教學難點：常見導軌副組合與間隙調(diào)整、特點；滾動導軌副的類型與選擇；直線運動滾動導軌副工作原理與結(jié)構(gòu)形式。

教學處理方法：與圖文并茂和實際應(yīng)用的形式，詳細講解教學難點，使學生易于理解和掌握。（6）課外習題要點

復(fù)習鞏固機電一體化系統(tǒng)中傳動機構(gòu)的作用；對傳動元件的基本要求；滾珠絲杠副的主要構(gòu)成元件、傳動特點以及支承方式（特點）；齒輪傳動系統(tǒng)傳動比的分配原則。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

5、第三章 機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件選擇與設(shè)計（第3.1~3.2節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求 了解執(zhí)行元件的主要類型和特點；掌握機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求；了解常用控制電機類型與主要特點；掌握機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求；掌握典型伺服控制電動機的主要特點和選用原則。（3）主要教學內(nèi)容

·執(zhí)行元件的主要類型，能量轉(zhuǎn)化方法及其特點——電氣式、氣壓式、液壓式、其他形式?！C電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求——慣量小，動力大；體積小，重量輕；安裝方便、便于維修維護；易于實現(xiàn)自動化控制。

·機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）常用控制電機——DC/AC電動機、力矩電動機、步進（脈沖）電動機、變頻調(diào)速電動機、開關(guān)電磁電動機以及其他電動機（直流或交流脈寬調(diào)速電動機、電磁伸縮元件）等，及其主要特點簡介。

·機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求——性能密度大。即功率密度 Pw=P/G 或比功率密度 Pbw=(T2/J)/G 大；快速性好。加速度大、響應(yīng)特性好；位置控制/速度控制精度高、調(diào)速范圍大、低速平穩(wěn)性好、分辨率高和振動噪音??；能適應(yīng)頻繁啟動，可靠性高、壽命長。·伺服控制電動機的種類、特點以及選用

種類：動力用電動機和控制用電動機；主要特點：伺服控制電機電特性與應(yīng)用原則；伺服控制電機的選擇基本原則（要求）。（4）教學重點

執(zhí)行元件的主要類型和特點；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求；常用控制電機類型與主要特點；機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求；典型伺服控制電動機的主要特點和選用原則。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：伺服控制電動機的工作原理和機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求，特點與選用原則。

教學處理方法：在詳細講解伺服控制電動機工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中對伺服控制電動機的基本要求，選用和應(yīng)用特點。

6、第三章 機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件選擇與設(shè)計（第3.3~3.5節(jié)）

（1）理論教學學時：6學時（2）教學目的和要求

重點掌握步進電機與驅(qū)動技術(shù)：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅(qū)動與控制（驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細分驅(qū)動電路、典型細分驅(qū)動電路）；了解直流電機與驅(qū)動技術(shù)和交流電機與驅(qū)動技術(shù)。（3）主要教學內(nèi)容

·復(fù)習內(nèi)容：步進電機的定義；基本工作原理；主要類型與主要特點。

·步進電動機的運行特性與主要性能指標——分辨率；靜態(tài)特性（矩－角特性、靜態(tài)穩(wěn)定特性）；動態(tài)特性（動態(tài)穩(wěn)定區(qū)、啟動轉(zhuǎn)矩、矩－頻特性、慣－頻特性）；其他技術(shù)參數(shù)。

·步進電機的驅(qū)動與控制——驅(qū)動電路：主要由脈沖分配器和功率放大器兩部份組成，實現(xiàn)信號分配和能量放大；變頻控制信號：主要有脈沖頻率與電機轉(zhuǎn)動方向控制信號，確定位移、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)。

·環(huán)形脈沖分配器——軟件分頻；通用集成電路分頻；專用集成電路分頻。

·功率放大器與作用——功率放大；限制電流；續(xù)流保護；典型放大電路：單電壓功率放大電路、高低壓功率放大器、晶閘管功率放大器、恒流源功率放大器。

·細分驅(qū)動電路——工作原理：在不改變步進電機結(jié)構(gòu)的條件下，將步進脈沖電流細分逐步增加到Imax，再逐步減少到Imin，形成階梯波電流，從而提高了步進電機的步進精度，減小了振動、噪聲。細分驅(qū)動電路的特點：在不改變步進電機結(jié)構(gòu)參數(shù)的條件下，可降低電機運轉(zhuǎn)的步進角。·典型細分驅(qū)動電路——多路功率開關(guān)細分電路；單功率放大細分電路?！ぶ绷魉欧妱訖C及其驅(qū)動 ·交流伺服電動機及其驅(qū)動

（4）教學重點

步進電機與驅(qū)動技術(shù)：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅(qū)動與控制（驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細分驅(qū)動電路、典型細分驅(qū)動電路）；直流伺服電動機及其驅(qū)動；交流伺服電動機及其驅(qū)動。（5）教學難點與處理方法

教學難點：步進電機的驅(qū)動與控制（驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細分驅(qū)動電路、典型細分驅(qū)動電路）；直流伺服電動機及其驅(qū)動；交流伺服電動機及其驅(qū)動。教學處理方法：在詳細講解步進電動機、直流/交流伺服電動機、工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中對控制電動機的基本要求，選用和應(yīng)用特點。（6）第三章課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握機電一體化系統(tǒng)中對執(zhí)行元件的分類與特點；機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求；步進電機具有哪些特點與環(huán)形分配方式、功率放大器電路種類以及工作原理、細分電路的特點、細分方式。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

7、第四章 機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計（第4.1節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

掌握微機控制系統(tǒng)的定義；了解常用控制計算機的類型、抉擇和權(quán)衡方法；掌握微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和微機系統(tǒng)構(gòu)成與種類；了解微機軟件與程序設(shè)計語言。

（3）主要教學內(nèi)容

·微機控制系統(tǒng)：是將微型計算機作為機電一體化產(chǎn)品的控制器，結(jié)合微型計算機的工作原理、接口電路（數(shù)字和模擬）的設(shè)計、相應(yīng)的控制軟件，實現(xiàn)對控制對象的控制形式和動作控制方式等控制功能的實現(xiàn)。

·常用控制計算機的類型：單片機、單板機，微型計算機——構(gòu)成與特點。

·微機控制系統(tǒng)專用與通用、硬件與軟件的抉擇和權(quán)衡——專用與通用的抉擇；硬件與軟件的權(quán)衡；必要的抗干擾措施。

·微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路——確定系統(tǒng)總體控制方案；確定控制算法（逐點比較法、數(shù)字積分法、PID調(diào)節(jié)控制法、最小拍控制法、最優(yōu)控制法、隨機控制法、自適用控制法、遺傳控制法、模糊控制法、魯棒控制法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法、專家系統(tǒng)）；選擇微型計算機（較完善的中斷系統(tǒng)、足夠的存儲容量、完善的輸入/輸出通道、實時時鐘控制能力、）；系統(tǒng)總體設(shè)計（接口設(shè)計、通道設(shè)計、）；軟件設(shè)計：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。

·應(yīng)用程序的一般編寫方法：模塊化程序設(shè)計法和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計法。·系統(tǒng)調(diào)試：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試三大步驟。

·微機系統(tǒng)構(gòu)成與種類——微處理機、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)等系統(tǒng)的總稱。

·微機軟件與程序設(shè)計語言——機器語言（Machine language），匯編語言（Assembly language），高級語言（High level language），操作系統(tǒng)（Operating System）；應(yīng)用程序庫或軟件包（OFFICE、C、VC、JAVA、CAD、PRO/E、UG、3DMAX、MATLAB、MAPLE 等）。（4）教學重點

微機控制系統(tǒng)的定義；常用控制計算機的類型、抉擇和權(quán)衡方法；微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路和微機系統(tǒng)構(gòu)成與種類。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：微機控制系統(tǒng)的設(shè)計思路。

教學處理方法：結(jié)合不同微型計算機的構(gòu)成和性能特點，以及在機電一體化中的應(yīng)用進行設(shè)計思

++路的講解，并對一定的實例進行分析。

8、第四章 機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計（第4.6節(jié)）

第4.2節(jié) 第4.3節(jié) 第4.4節(jié) 第4.5節(jié) 內(nèi)容在計算機硬件基礎(chǔ)、計算機原理等課程中已學習過，在此不做講解。

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

掌握PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成；PLC的編程特點與執(zhí)行過程；了解PLC的應(yīng)用和編程步驟。（3）主要教學內(nèi)容

·PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成

工作原理：使用可編程存儲器存儲用戶設(shè)計的應(yīng)用程序指令，由指令實現(xiàn)邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)、算術(shù)運算和I/O接口通訊來控制機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）。

基本構(gòu)成：如圖4-2所示，主要由微處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM、EPROM）、I/O接口（數(shù)字、模擬）、編程接口、編程器（含顯示）等組成。·PLC的編程特點與執(zhí)行過程——順序串行編程與執(zhí)行。

·PLC的應(yīng)用舉例——下面借助于實際例子了解PLC的應(yīng)用和編程步驟（執(zhí)行加工工藝流程）。（4）教學重點

PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成；PLC的編程特點與執(zhí)行過程。（5）教學難點與處理方法

教學難點：PLC的編程特點與執(zhí)行過程。

舉例講述PLC在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用和編程特點。

9、第四章 機電一體化系統(tǒng)微機控制系統(tǒng)的選擇與設(shè)計（第4.7節(jié)~第4.8節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

掌握輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求；提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法；了解檢測傳感器的分類與基本要求，傳感器的選擇原則及注意事項，傳感器的測量電路和傳感器的微機接口。

（3）主要教學內(nèi)容

第4.7節(jié) 微機應(yīng)用系統(tǒng)的輸入/輸出控制的可靠性設(shè)計

·輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求：能可靠地傳遞控制輸入/輸出信息；能夠進行信息的轉(zhuǎn)換，以滿足微機對輸入/輸出信息轉(zhuǎn)換要求；電平量轉(zhuǎn)換與匹配；電量與非電量轉(zhuǎn)換；強電與弱點轉(zhuǎn)換與匹配；具有阻斷干擾信號進入微機控制系統(tǒng)的能力。

·提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法：光電隔離電路和信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計?！ば畔⑥D(zhuǎn)換電路設(shè)計：弱點/強電轉(zhuǎn)換電路；數(shù)字/脈沖信號轉(zhuǎn)換；數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換；電量轉(zhuǎn)非電量。

4.8 常用檢測傳感器的性能特點、選用與微機接口

·檢測傳感器的分類與基本要求：檢測傳感器的定義、作用；檢測傳感器的分類； ·傳感器的選擇原則及注意事項：選用原則；改善和提高傳感器的性能的技術(shù)措施?！鞲衅鞯臏y量電路：模擬型測量電路；數(shù)字型測量電路；開關(guān)型測量電路?！鞲衅鞯奈C接口：模擬量接口方法、數(shù)字量接口方式、開關(guān)量接口方式。

（4）教學重點

輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求和提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。（5）教學難點與處理方法

教學難點：提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。教學處理方法：重點講述不同接口電路中的可靠性設(shè)計方法。（6）課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握機電一體化微機控制系統(tǒng)設(shè)計中，微機選擇應(yīng)滿足的基本條件；提高微機控制系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法和手段；光電耦合器的光電隔離原理；常用傳感器的種類及其基本特性。

題量4~5題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

10、第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析（第5.1節(jié)）

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

重點掌握機械系統(tǒng)的主功能和基本特性要求，變換機構(gòu)及其運動變換分析。了解機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學特性研究的主要問題和機構(gòu)動力學特性研究的主要問題。（3）主要教學內(nèi)容

·機械系統(tǒng)的主功能：將一種機械物理量變換成與目的要求相對應(yīng)的另一種機械物理量（運動參量、力/力矩參量）。·機械系統(tǒng)的基本特性要求：在具有承擔外載荷足夠的強度（бb, бs, бp）和剛度（結(jié)構(gòu)剛度、接觸剛度和局部剛度）的前提下，質(zhì)量和慣量要小，系統(tǒng)響應(yīng)要快，帶負載的能力要強?！ひ话憔€性機械系統(tǒng)的動態(tài)特性（傳遞函數(shù)）：X(s)/Fx(s)= 1/[(Jm+JL/i2)s2] 典型機械系統(tǒng)的動態(tài)特性（傳遞函數(shù)）：齒輪減速：Y = f(x)=(1/i)x；只有機構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量：X(s)/Fx(s)= 1/Jms2；只有負載轉(zhuǎn)動慣量：X(s)/Fx(s)= 1/(JL/i2)s2。

?,??)?x·非線性機械系統(tǒng)的動態(tài)特性（傳遞函數(shù)）：Fx?Fm(x,xdf(x)dt?,??)。Fy(y,yy· 變換機構(gòu)及其運動變換分析：齒輪傳動機構(gòu)（線性）；柔性帶/鏈傳動機構(gòu)（線性）；回轉(zhuǎn)/直線機構(gòu)（線性）；間歇機構(gòu)（非線性）；連桿機構(gòu)（非線性）；凸輪機構(gòu)（非線性）等。

·機構(gòu)靜力學特性與研究的主要問題：輸出端負載向輸入端的轉(zhuǎn)換；機構(gòu)內(nèi)的摩擦力/矩對輸入端的影響；各外部和內(nèi)部載荷或重力載荷產(chǎn)生的加速度對機構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件承載能力的影響。

·機構(gòu)動力學特性與研究的主要問題：研究機構(gòu)要素的慣性和機構(gòu)中各元素、部件以及整機的剛度特性和振動特性；平面運動機構(gòu)要素的動態(tài)力及動態(tài)力矩；空間運動機構(gòu)要素的動態(tài)力及動態(tài)力矩；機構(gòu)輸出端的彈性與動態(tài)特性。（4）教學重點

機械系統(tǒng)的主功能和基本特性要求；變換機構(gòu)及其運動變換分析；機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學特性研究的主要問題和機構(gòu)動力學特性研究的主要問題。（5）教學難點與處理方法

教學難點：機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學特性研究和機構(gòu)動力學特性研究。

教學處理方法：以動力機構(gòu)、變換機構(gòu)為基礎(chǔ)，分析機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學特性和機構(gòu)動力學特性問題的主要研究內(nèi)容。

11、第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析（第5.2節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

重點掌握機械系統(tǒng)中傳感器的主功能；傳感器的分類；動電式變換傳感器的特性和壓電式變換傳感器的特性。了解具有其他平滑特性的變換傳感器和傳感器檢測系統(tǒng)的特性。掌握傳感器檢測系統(tǒng)的整體特性的組成部分與要求。

（3）主要教學內(nèi)容

·機械系統(tǒng)中傳感器的主功能：由傳感元件將機械物理量變換成電平參量或另一機械物理量，再經(jīng)運算放大器或機械變速器轉(zhuǎn)換成可接受利用的信號參量。

·傳感器的分類（按變換物理過程分類）：電/磁變換傳感器（動電式、靜電式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式等）；壓電變換傳感器；應(yīng)變/電阻變換傳感器；光/電變換傳感器。·典型傳感器的特性。

動電式變換傳感器的特性： VS(s)Y(s)?Gme(s)?Ks1?Ls/RRs1?RCs?kRsd?Rs1?RCsd，當LS/R<<1時，傳感器具有線性特征。，當RCs>>1時，Gme≈d/C，放大系壓電式變換傳感器的特性： VS(s)F(s)?Gme(s)?數(shù)與壓電系數(shù)成正比，與電容量成反比。但在τ= RC（固有振動周期）低時，系統(tǒng)測試不準確。故壓電式變換傳感器只能用在被測信號頻率足夠高時，測試結(jié)果才準確。

·具有其他平滑特性的變換傳感器（即線性特性或數(shù)字特性）：差動變壓器傳感器、靜電/電橋式傳感器、應(yīng)變計傳感器、光電編碼器。

·傳感器檢測系統(tǒng)的特性：機械變換、機電變換、電氣變換等部分組成。（4）教學重點

機械系統(tǒng)中傳感器的主功能；傳感器的分類；動電式變換傳感器和壓電式變換傳感器的特性。（5）教學難點與處理方法

教學難點：各類傳感器或傳感系統(tǒng)傳遞函數(shù)特性分析與應(yīng)用。

教學處理方法；以不同傳感器的工作和應(yīng)用特點為基礎(chǔ)，進行特性分析與應(yīng)用原則的講解。

12、第五章 機電一體化系統(tǒng)的元、部件特性分析（第5.3節(jié)，第5.4節(jié)）

（1）理論教學學時：2學時（2）教學目的和要求

重點掌握電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的主功能和系統(tǒng)組成；電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。了解壓電式執(zhí)行元件及其特性分析；執(zhí)行元件與機械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題。（3）主要教學內(nèi)容

·電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的特性分析

電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的主功能：將輸入電控信號轉(zhuǎn)換為機械物理參量。

電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的組成：控制電路→驅(qū)動電路→電/機變換→機械變換。

常用電氣式執(zhí)行元件：DC/AC伺服電機，步進電機，直線電機（含電磁鐵）、壓電元件、超聲波電機等。

·電磁變換執(zhí)行元件的特性分析：DC/AC伺服電機為例進行特性分析。

·具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析：DC伺服電機典型反饋驅(qū)動電路控制的動態(tài)特性分析；測速發(fā)電機（旋轉(zhuǎn)變壓器）反饋驅(qū)動電路控制的動態(tài)特性分析?！げ竭M電動機的特性分析：環(huán)行分配、功率放大、步進電動機變換的特性分析 ·壓電式執(zhí)行元件及其特性分析：電壓—電荷—應(yīng)力變形特性分析。

·執(zhí)行元件與機械結(jié)構(gòu)結(jié)合中的若干問題：機械慣性阻轉(zhuǎn)矩的匹配方法、凸輪理論曲線分析、殘余振動分析、無殘余振動的定位分析。（4）教學重點

電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。

教學處理方法：結(jié)合不同的電磁變換元件的工作原理，以及在系統(tǒng)中的應(yīng)用特點，詳細分析執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析。（6）課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握典型機械系統(tǒng)的動態(tài)特性和常用的線性變換機構(gòu)的特點與應(yīng)用。題量2~3題 —— 祥見本課程教案或教學日歷。

13、第六章 機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計（第6.1節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時

（2）教學目的和要求

重點掌握機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容和檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計。穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。（3）主要教學內(nèi)容

·機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容：

系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)的技術(shù)狀態(tài)；執(zhí)行元件的參數(shù)選擇；功率（力/力矩）的匹配以及過載能力的驗算；各主要元件的選擇與控制電路的設(shè)計；信號的有效傳遞；各級增益的分配；各級之間阻抗匹配和所采取的抗干擾的措施。

·負載分析：典型負載，負載的等效換算。

·執(zhí)行元件的匹配選擇：伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件的轉(zhuǎn)矩匹配，伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件的功率匹配。

·減速比的匹配選擇與各級減速比的分配：減速比匹配選擇一般原則要求，各級減速比的分配原則。·檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計；伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計方法，伺服系統(tǒng)主要功能部件的選擇與設(shè)計。

·系統(tǒng)數(shù)學模型的建立：半閉環(huán)控制方式（數(shù)學模型），全閉環(huán)控制方式（數(shù)學模型）?！し€(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求

（4）教學重點

機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容和檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計。

（5）教學難點與處理方法

教學難點：穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求的認知了解。

教學處理方法：應(yīng)用實例分析進一步學習和認知穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法的主要研究內(nèi)容和重點考慮的問題。

14、第六章 機電一體化系統(tǒng)的機電有機結(jié)合分析與設(shè)計（第6.2節(jié)，第6.3節(jié)）

（1）理論教學學時：4學時（2）教學目的和要求

重點掌握機電有機結(jié)合的動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容，伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。了解機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響和減少影響可采用的措施，動態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。（3）主要教學內(nèi)容

·機電有機結(jié)合的動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計所建立的數(shù)學模型（傳遞函數(shù)）基礎(chǔ)上，選擇系統(tǒng)的控制方式和校正（或誤差補償）形式；設(shè)計校正（或誤差補償）裝置，并有效的與穩(wěn)態(tài)設(shè)計所建立的數(shù)學模型（傳遞函數(shù)）系統(tǒng)相融合，構(gòu)成具有誤差補償作用的反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最終達到穩(wěn)定工作和滿足被控制對象的各項動態(tài)指標要求。

·伺服系統(tǒng)的控制方式：前置反饋和反向誤差調(diào)節(jié)反饋控制方式。·校正（或誤差補償）形式：波德（Bode）圖法和根軌跡圖法。

·伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法：伺服系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析與過渡過程，動態(tài)特性與動態(tài)穩(wěn)定性參量或指標，伺服系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性校正，伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)校正分析，速度反饋校正（測速發(fā)電機局部負反饋）。機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響：有效地減少機械系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩而影響系統(tǒng)正常工作的各種因素，最有效的方法是機械系統(tǒng)的控制頻帶避開機械系統(tǒng)的固有諧振頻率。

·通常采用的方法：機械振動系統(tǒng)運動學和動力學方程的建立；簡化系統(tǒng)，建立彈性變形時機械系統(tǒng)的運動和動力傳遞結(jié)構(gòu)框圖；寫出機械系統(tǒng)的運動和動力傳遞的控制等效框圖；建立機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；應(yīng)用根軌跡法判定系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。

·動態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。

·機電系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方法：可靠性的概念、保證產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性的主要方法。（4）教學重點

機電有機結(jié)合動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容，伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。（5）教學難點與處理方法

教學難點：伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。

在條件允許的情況下，利用自動控制系統(tǒng)仿真分析設(shè)計軟件進一步分析和學習伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法、調(diào)節(jié)程序步驟等機電有機結(jié)合動態(tài)設(shè)計方法的知識要點。

第三部分

教學實施細則

依據(jù)本課程教學的性質(zhì)和教學目的，學生按本課程教學內(nèi)容重點掌握和了解各章節(jié)或各教學環(huán)節(jié)的教學目的和要求，是本課程教學的基本任務(wù)，也是最終考查（考試）的基本范圍和知識要點，可作為知識掌握和復(fù)習的基本內(nèi)容和要求。由此制定出本課程的教學實施細則。

一、課堂教學方法

以各章節(jié)教學內(nèi)容，教學重點和難點為依據(jù)，以每次課堂教學為基本教學單元，采取學生教師互動的教學方式，相互尊重的人性化管理加強課堂紀律的整理等教學模式；在多媒體教學手段應(yīng)用的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮傳統(tǒng)教學方法（板書教學與互動）的特點，引用互動提問式教學，突出教學重點，圖文并茂，盡可能讓每一位學生更好地認知教學過程中應(yīng)掌握和了解各章節(jié)的重點知識內(nèi)容和難點。主要教學方法和手段如下：

1.1教學前的準備

認真熟悉地理解和掌握本專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，教學計劃與課程體系，基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課以及實踐教學內(nèi)容等之間的相互關(guān)系和聯(lián)系。

1.2理論教學前應(yīng)準備的教輔資料

在認真理解和掌握本課程教學理論研究和應(yīng)用研究的相關(guān)領(lǐng)域和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，消化熟悉所選用教材明確的知識體系和結(jié)構(gòu)、重點內(nèi)容和要點，參閱相關(guān)參考教材和著作，依據(jù)本課程教學規(guī)范中教學大綱的要求，在實施理論教學前，應(yīng)完成準備的教輔資料主要有：課程教學教案，課程教學講義，多媒體CAI課件，以及必要的習題（課內(nèi)、外）等。

1.3課堂教學過程與方法

以各章節(jié)教學內(nèi)容，教學重點和難點為依據(jù)，以每次課堂教學為基本教學單元實施理論教學。在教學過程中，應(yīng)重點注重以下幾方面教學手段的實施。

·在教學硬件設(shè)施許可的條件下，盡量應(yīng)用多媒體教學方法與傳統(tǒng)板書教學方法相結(jié)合，再結(jié)合主講教師的教學特點，進行理論教學。在本課程教學過程中，引用多媒體教學手段，具有信息量大，直觀性強的特點；應(yīng)用傳統(tǒng)板書教學方法具有邏輯性強，易于與學生進行互動教學，同時也可了解和掌握學生對知識要點、重點、難點的掌握程度。

·教師應(yīng)嚴于師表，語言行動規(guī)范，尊重學生，平易近人。在上課前互動致敬整頓課堂紀律是每次課教學的第一手法；在每一課堂教學中，主講教師應(yīng)直立、面向?qū)W生進行教學，嚴而不俗，互動教學，隨時注意學生的聽課情況和反映，盡可能保持課堂教學進程的完成和課堂紀律；下課休息時間，盡量接近學生，與之交談了解學生對本門課程知識的認識和獲得的教學效果，盡量針對學生的實際情況，靈活完善教學方法，使之能盡可能多的掌握本門課程的基本知識要點。

1.4課外輔助教學方法

課外輔助教學主要包括課外作業(yè)、課外輔導，在條件具備的情況下，可帶學生參觀機電一體化系統(tǒng)或者產(chǎn)品，進行一定的現(xiàn)場講解。教師必須認真修改課外作業(yè)，并做必要的批示和有完整的記錄，教師最好全部修改課外作業(yè)；教師必須按規(guī)定時間按時進行課外輔導，并可根據(jù)學生的實際情況，適當拓寬大疑問題的范疇。

二、實現(xiàn)教學目標的措施和辦法

為了落實教學目標的實現(xiàn)，有效管理和監(jiān)控教學進程與教學質(zhì)量，提高教學效果和總結(jié)教學經(jīng)驗，進一步改進教學方法，在教學實施過程中，主要采取如下措施和方法實現(xiàn)教學目標。

2.1 課堂教學與監(jiān)控

每次課程教學前整頓課堂紀律，隨機考勤與課堂提問相結(jié)合，監(jiān)控教學進程與教學效果，考勤與提問考核結(jié)果作為學生平時成績的組成部分。

2.2 課外作業(yè)

2.2.1 主要目的

布置課外習題作業(yè)應(yīng)達到的主要目的是使學生在認真復(fù)習所學各章節(jié)的基礎(chǔ)上，通過完成課外習題作業(yè)的方式，進一步掌握和鞏固各章節(jié)的基本知識要點和重點內(nèi)容，并初步具備靈活應(yīng)用所學知識（基本原理、方法、概念和觀念），解決相應(yīng)的技術(shù)問題的手段或方法。2.2.2 各章節(jié)課外習題布置的要點和題量（1）第一章課外習題要點

復(fù)習鞏固機電一體化涵義、目的、特征、基本組成要素及可實現(xiàn)哪些功能；工業(yè)三大要素和機電一體化三大效果（要素）的內(nèi)涵；電一體化系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計思想、方法；開發(fā)性設(shè)計、變異性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計之間的關(guān)系與異同。

題量4~5題為宜。（2）第二章課外習題要點

復(fù)習鞏固機電一體化系統(tǒng)中傳動機構(gòu)的作用；對傳動元件的基本要求；滾珠絲杠副的主要構(gòu)成元件、傳動特點以及支承方式（特點）；齒輪傳動系統(tǒng)傳動比的分配原則。

題量4~5題為宜。（3）第三章課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握機電一體化系統(tǒng)中對執(zhí)行元件的分類與特點；機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求；步進電機具有哪些特點與環(huán)形分配方式、功率放大器電路種類以及工作原理、細分電路的特點、細分方式。

題量4~5題為宜。

（4）第四章課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握機電一體化微機控制系統(tǒng)設(shè)計中，微機選擇應(yīng)滿足的基本條件；提高微機控制系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法和手段；光電耦合器的光電隔離原理；常用傳感器的種類及其基本特性。題量4~5題為宜。（5）第五章課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握典型機械系統(tǒng)的動態(tài)特性和常用的線性變換機構(gòu)的特點與應(yīng)用。題量2~3題為宜。

（6）第六章課外習題要點

復(fù)習鞏固掌握機電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計方法和動態(tài)設(shè)計方法，以及在設(shè)計中應(yīng)該掌握的基本要點和提高穩(wěn)態(tài)/動態(tài)精度的手段。

題量2~3題為宜。

2.3 輔導答疑

合理安排輔導答疑時間，并對學生提問與答疑交談的結(jié)果，做一定的紀律，并將提問和認知情況作為平時成績參考的依據(jù)。

2.4近距離與學生交談

充分利用課余時間和平時時間，近可能地與學生交談和談心，掌握學生對本門課程的認識和知識掌握的情況，使學生能認識到學好本門課程是教師和學生共同努力的結(jié)果。2.5 考核環(huán)節(jié)

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程屬大學四年學習的專業(yè)綜合性課程，綜合性和實用性較強，考核的重點在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本要求，設(shè)計思想、觀念、思路與方法等范圍。

2.5.1 考核形式與成績構(gòu)成

《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》課程以閉卷考試（卷面成績）為主（85%），平時成績（含作業(yè)成績、上課考核情況等）為輔（15%）。

3.3.2 閉卷考試的主要內(nèi)容或范圍

第一章：機電一體化（技術(shù)）的內(nèi)涵、定義或解釋，研究的主要目的和發(fā)展歷史和方向；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計研究的主要方向和應(yīng)用特點；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的基本要素，以及與工業(yè)設(shè)計基本要素之間的關(guān)系；主要構(gòu)成和功能特征；各基本要素相互聯(lián)系的核心技術(shù)問題——接口技術(shù)；機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法：一般原則（在充分發(fā)揮機電一體化的三大效能省能源、省資源、智能化，提高系統(tǒng)的附加價值的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機電系統(tǒng)（產(chǎn)品）的自動化操作，即機電互補法、機電結(jié)合（融合）法、機電組合法）；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計的類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計；

第二章：機電一體化系統(tǒng)機械部分設(shè)計或選擇的特點，目的，基本功能和基本要求；絲杠螺母機構(gòu)的基本形式；滾珠絲杠傳動部件及其要求；齒輪傳動部件及其要求；導軌副的組成、主要類型及其應(yīng)滿足的要求；常見導軌副組合與間隙調(diào)整、特點；提高導軌副耐磨性的措施；滾動導軌副的類型與選擇（直線運動導軌副）。

第三章：執(zhí)行元件的主要類型和特點；機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求；常用控制電機類型與主要特點；機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求；典型伺服控制電動機的主要特點和選用原則；步進電機與驅(qū)動技術(shù)：步進電動機的運行特性與主要性能指標，步進電機的驅(qū)動與控制（驅(qū)動電路、變頻控制信號、環(huán)形脈沖分配器、功率放大器、細分驅(qū)動電路、典型細分驅(qū)動電路）。第四章：微機控制系統(tǒng)的定義；了解常用控制計算機的類型、抉擇和權(quán)衡方法；PLC的基本工作原理與基本構(gòu)成；PLC的編程特點與執(zhí)行過程；輸入/輸出接口控制信號的可靠性設(shè)計基本要求；提高輸入/輸出電路與接口可靠性的主要方法。

第五章：機械系統(tǒng)的主功能和基本特性要求，變換機構(gòu)及其運動變換分析；機械系統(tǒng)的機構(gòu)靜力學特性研究的主要問題和機構(gòu)動力學特性研究的主要問題；機械系統(tǒng)中傳感器的主功能、傳感器的分類、動電式變換傳感器的特性和壓電式變換傳感器的特性；傳感器檢測系統(tǒng)的整體特性與要求；電氣式執(zhí)行元件系統(tǒng)的主功能和系統(tǒng)組成；電磁變換執(zhí)行元件的特性分析；具有反饋環(huán)節(jié)驅(qū)動電路電磁變換執(zhí)行元件的動態(tài)特性分析；步進電動機的特性分析。

第六章：機電有機結(jié)合的穩(wěn)態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容和檢測傳感裝置、信號轉(zhuǎn)換接口電路、放大電路、電源的匹配選擇與設(shè)計；機電有機結(jié)合的動態(tài)設(shè)計考慮方法研究的主要內(nèi)容，伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法。了解機械結(jié)構(gòu)彈性變形對系統(tǒng)的影響和減少影響可采用的措施，動態(tài)設(shè)計考慮方法的主要設(shè)計程序及要求。

3.3.3 考試試卷題型及題量的組成原則（1）客觀題

以填空和單項選擇題為主。建議一空和一項選擇為1分，總計最多不超過30分。（2）簡答題和簡述題

以基本概念、基本定義、基本原理、基本方法和特點為主。建議6~8題為宜，每題6~8分?？傆嬙?0分~50分之間。

（3）思考題或敘述題

以基本原理和方法的應(yīng)用、特點分析為主。建議2~3題為宜，每題8~12分?？傆嬙?0分~30分之間。

二00六年十一月