机电一体化系统设计基础 课程交流报告

机电一体化系统设计基础机电一体化系统设计基础课程交流报告课程交流报告教师：温伟刚Email：wgwen@bjtu.edu.cn

《《机电一体化系统设计基础机电一体化系统设计基础》》是机械设计制造是机械设计制造及其自动化专业学生必修的专业课。及其自动化专业学生必修的专业课。 主要包括机电一体化的基本概念、关键技术与主要包括机电一体化的基本概念、关键技术与原理等基础知识，以及机电一体化单元技术、原理等基础知识，以及机电一体化单元技术、机电一体化系统分析与综合设计等。机电一体化系统分析与综合设计等。

通过本课程的学习，学生能够掌握机电一体化通过本课程的学习，学生能够掌握机电一体化的基础理论与关键技术，熟悉机电一体化单元的基础理论与关键技术，熟悉机电一体化单元技术的接口和运用，了解典型机电一体化系统技术的接口和运用，了解典型机电一体化系统的结构、性能和特点。的结构、性能和特点。 通过学习机电一体化系统设计原理和综合集成通过学习机电一体化系统设计原理和综合集成技术，能够把各项技术有机地结合起来进行简技术，能够把各项技术有机地结合起来进行简单的机电一体化系统的分析和设计。单的机电一体化系统的分析和设计。

一、教学资源一、教学资源二、教学环节二、教学环节三、教学指导思想三、教学指导思想

一、教学资源一、教学资源11 ．文字教材．文字教材合一型合一型李建勇李建勇 .. 《《机电一体化系统设计基础机电一体化系统设计基础》》 .. 中央广中央广播电视大学出版社播电视大学出版社 .2009.2009

22 ．录像教材．录像教材专题讲解专题讲解录像教材共录像教材共 1111 讲，每讲讲，每讲 5050 分钟。分钟。

3. IP3. IP 流媒体课件流媒体课件 系统讲授系统讲授 3737 讲讲 IPIP 课件，每讲课件，每讲 4040 分钟。分钟。44 ．文本辅导．文本辅导文本辅导材料。文本辅导材料。55 ．形成性考核作业．形成性考核作业 阶段性测试阶段性测试 按照教学进度要求分四次发布记分作业题。按照教学进度要求分四次发布记分作业题。66 ．网上讨论．网上讨论 电大在线的课程讨论板进行网上讨论和答疑活动。电大在线的课程讨论板进行网上讨论和答疑活动。

二、教学环节二、教学环节 辅导与自主学习、形成性考核作业、终结性辅导与自主学习、形成性考核作业、终结性考试等环节。考试等环节。

学习测评

终结性考核 70%形成性考核 30%

4次作业 20% 1次专题报告 10%

1. 1. 形成性考核作业形成性考核作业 四次形成性考核作业采用纸质作业形式。四次形成性考核作业采用纸质作业形式。

22 ．专题报告．专题报告（（ 11 ）目的）目的 通过对社会生活或生产实践中某一种典型的机电一体通过对社会生活或生产实践中某一种典型的机电一体化产品进行分析和研究，深入了解机电一体化系统的组成化产品进行分析和研究，深入了解机电一体化系统的组成结构、关键技术与原理，建立对机电一体化产品进行分析结构、关键技术与原理，建立对机电一体化产品进行分析研究的能力。研究的能力。（（ 22 ）专题报告主要内容）专题报告主要内容 产品应用范围；产品应用范围； 组成结构；组成结构； 关键技术和原理；关键技术和原理； 该产品的改进方向和应用前景。该产品的改进方向和应用前景。 研究方法：查阅相关资料研究方法：查阅相关资料 专题报告撰写要做到形式和内容规范、专业。专题报告撰写要做到形式和内容规范、专业。

3.3. 终结性考核终结性考核 终结性考试采用闭卷形式，答题时限为终结性考试采用闭卷形式，答题时限为 9090 分钟。分钟。 终结性考核考试题型：终结性考核考试题型：（（ 11 ）判断题（）判断题（ 33’’×10×10 ））（（ 22 ）选择题（）选择题（ 44’’×6×6 ） ） （（ 33 ）简答题（）简答题（ 88’’×3×3 ））（（ 44 ）计算题（）计算题（ 1010’’×1×1 ） ） （（ 55 ）综合题（）综合题（ 1212’’×1×1 ））

•三、教学指导思想三、教学指导思想

课程教学目的课程教学目的 在相关单元技术的支撑下，掌握机电一体化在相关单元技术的支撑下，掌握机电一体化系统层面的知识和综合集成技术：系统层面的知识和综合集成技术：

–   1. 1. 掌握机电一体化的基本概念、基本原理等基掌握机电一体化的基本概念、基本原理等基本知识；本知识；–   2. 2. 掌握常用机电一体化元部件原理、结构、性掌握常用机电一体化元部件原理、结构、性能和选用原则； 能和选用原则； –   3. 3. 掌握机电一体化系统设计原理，能够进行总掌握机电一体化系统设计原理，能够进行总体方案的分析和设计；体方案的分析和设计；–   4. 4. 掌握典型机电一体化系统的构成、工作原理掌握典型机电一体化系统的构成、工作原理和性能特点。 和性能特点。

1.1. 教学目标明确，教学内容要少而精。教学目标明确，教学内容要少而精。2.2. 教学内容少而精，以介绍新技术为主，体教学内容少而精，以介绍新技术为主，体现机电一体化课程的先进性。现机电一体化课程的先进性。3.3. 教学起点不宜过高，集中讲述机电一体化教学起点不宜过高，集中讲述机电一体化专业基本概念、理论。专业基本概念、理论。4.4. 教学媒体形式多样化，适合成人学习，同教学媒体形式多样化，适合成人学习，同时还要便于自学。时还要便于自学。

5.5. 体现“以学生为中心”的教育思想。体现“以学生为中心”的教育思想。6.6. 保持学科体系的科学性、系统性和实用性。保持学科体系的科学性、系统性和实用性。7.7. 加强工程样例教学，避免枯燥、空洞的理论。加强工程样例教学，避免枯燥、空洞的理论。8.8. 通过演示、动画等教学表现形式使学生能够通过演示、动画等教学表现形式使学生能够容易理解相关概念。容易理解相关概念。

主要内容主要内容 一、机电一体化技术导论一、机电一体化技术导论 二、机电一体化的机械技术二、机电一体化的机械技术 三、传感检测技术三、传感检测技术 四、伺服驱动技术四、伺服驱动技术 五、自动控制技术五、自动控制技术 六、机电一体化系统设计与综合六、机电一体化系统设计与综合 七、机电一体化系统实例 七、机电一体化系统实例

一、机电一体化技术导论（一、机电一体化技术导论（ 88 小时）小时）11 ．教学内容．教学内容（（ 11 ）机电一体化技术概述；）机电一体化技术概述；（（ 22 ）机电一体化系统的组成结构；）机电一体化系统的组成结构；（（ 33 ）机电一体化关键技术和发展趋势。）机电一体化关键技术和发展趋势。22 ．教学要求．教学要求（１）熟悉机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（１）熟悉机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（２）掌握机电一体化系统的组成结构；（２）掌握机电一体化系统的组成结构；（（ 33 ）熟悉机电一体化关键技术；）熟悉机电一体化关键技术；（（ 44 ）了解机电一体化的发展趋势。）了解机电一体化的发展趋势。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：：（（ 11 ）机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；）机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（（ 22 ）机电一体化系统的组成结构；）机电一体化系统的组成结构；（（ 33 ）机电一体化关键技术。）机电一体化关键技术。[[ 考核要求考核要求 ]] ：：（（ 11 ）理解机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；）理解机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；（（ 22 ）掌握机电一体化系统的组成结构；）掌握机电一体化系统的组成结构；（（ 33 ）了解机电一体化关键技术。）了解机电一体化关键技术。

机电一体化的定义、内涵机电一体化的定义、内涵

机电一体化系统机电一体化系统

关键技术、理论基础关键技术、理论基础 发展趋势发展趋势

机机电电一一体体化化功能组成功能组成构成要素构成要素

机电一体化：机电一体化：– 是在是在机械主功能机械主功能、、动力功能动力功能、、信息功能信息功能

和和控制功能控制功能上引进上引进微电子技术微电子技术，并将机，并将机械装置与电子装置用相关械装置与电子装置用相关软件软件有机结合而有机结合而构成系统的总称构成系统的总称

系统论、信息论、控制论系统论、信息论、控制论

系统总体技术

光纤技术光纤技术

伺服驱动技术伺服驱动技术精密机械技术精密机械技术

接口技术接口技术计算机技术计算机技术

人工智能技术人工智能技术

自动控制技术自动控制技术微电子技术微电子技术

传感检测技术传感检测技术信息处理技术信息处理技术神经网络技术神经网络技术

一个较完善的机电一体化系统，应包括以下几个基本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、动力系统、检测传感系统及执行部要素：机械本体、动力系统、检测传感系统及执行部件，各要素和环节之间通过接口相联系。（ 件，各要素和环节之间通过接口相联系。（ × × ））

机电一体化技术是以（机电一体化技术是以（ B B ）技术为核心，强调各种技）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。术的协同和集成的综合性技术。 AA ．自动化．自动化 BB ．电子．电子 CC ．机械．机械 DD ．软件．软件

二、机电一体化机械技术（二、机电一体化机械技术（ 1616 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）机电一体化中的机械系统；）机电一体化中的机械系统； （（ 22 ）机电一体化系统中常用的传动机构；）机电一体化系统中常用的传动机构； （（ 33 ）机电一体化系统中常用执行机构；）机电一体化系统中常用执行机构； （（ 44 ）机电一体化中的虚拟样机技术。）机电一体化中的虚拟样机技术。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）掌握机电一体化中机械系统的基本特点；）掌握机电一体化中机械系统的基本特点； （（ 22 ）了解机电一体化系统中常用传动机构的基本原理与选择方法；）了解机电一体化系统中常用传动机构的基本原理与选择方法； （（ 33 ）了解机电一体化系统中常用执行机构的基本原理与选择方法；）了解机电一体化系统中常用执行机构的基本原理与选择方法； （（ 44 ）了解机电一体化中的虚拟样机技术。）了解机电一体化中的虚拟样机技术。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）机电一体化中的机械系统；）机电一体化中的机械系统； （（ 22 ）机电一体化系统中常用的传动机构；）机电一体化系统中常用的传动机构； （（ 33 ）机电一体化系统中常用执行机构；）机电一体化系统中常用执行机构； （（ 44 ）机电一体化中的虚拟样机技术。）机电一体化中的虚拟样机技术。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）掌握机电一体化中机械系统的基本要求；）掌握机电一体化中机械系统的基本要求； （（ 22 ）了解机电一体化系统中常用传动机构的工作原）了解机电一体化系统中常用传动机构的工作原理与选用；理与选用； （（ 33 ）了解机电一体化系统中常用执行机构的工作原）了解机电一体化系统中常用执行机构的工作原理与选用；理与选用； （（ 44 ）了解机电一体化中的虚拟样机技术。）了解机电一体化中的虚拟样机技术。

1. 1. 要求要求

•传动比传动比分配原则分配原则

•齿侧间齿侧间隙调整隙调整

工作原理工作原理循环方式循环方式间隙调整 间隙调整 和预紧和预紧

① ① 重量最轻重量最轻② ② 转动惯量最小转动惯量最小③ ③ 输出轴转角误差最小输出轴转角误差最小齿轮齿轮传动传动

①① 双螺母双螺母②②单螺母单螺母

螺纹预紧螺纹预紧 垫片预紧垫片预紧 齿差预紧齿差预紧① ① 增大滚珠直径增大滚珠直径

② ② 偏置偏置导程导程

圆柱齿轮圆柱齿轮 偏心套调整法偏心套调整法轴向垫片调整法轴向垫片调整法双片薄齿轮错齿调整法双片薄齿轮错齿调整法

斜齿轮斜齿轮薄片薄片 : : 垫片调整法垫片调整法

螺旋传动螺旋传动（滚珠丝（滚珠丝杠副）杠副）2.2.传传动动机机构构

3.3.执行执行机构机构 谐波齿轮传动谐波齿轮传动

机机械械技技术术

进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比 ξξ取值越小越好。（ 取值越小越好。（ × × ）） 对于机电一体化系统的齿轮传动，采取下列哪种方法是对于机电一体化系统的齿轮传动，采取下列哪种方法是来消除齿侧间隙，使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙来消除齿侧间隙，使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？（？（ D D ）） AA ．偏心套调整法．偏心套调整法 BB ．轴向垫片调整法．轴向垫片调整法 CC ．薄片错齿调整法．薄片错齿调整法 DD ．轴向压簧错齿调．轴向压簧错齿调整法整法

三、传感检测技术（三、传感检测技术（ 88 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）传感检测概述；）传感检测概述； （（ 22 ）机电一体化系统中常用传感器；）机电一体化系统中常用传感器； （（ 33 ）传感器的标定校准及选用原则；）传感器的标定校准及选用原则； （（ 44 ）传感器测量电路及其计算机接口。）传感器测量电路及其计算机接口。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）掌握传感检测的基本原理和方法；）掌握传感检测的基本原理和方法； （（ 22 ）了解机电一体化系统中的常用传感器；）了解机电一体化系统中的常用传感器； （（ 33 ）了解传感器的标定校准方法和选用原则；）了解传感器的标定校准方法和选用原则； （（ 44 ）熟悉传感器基本测量电路及其计算机接口。）熟悉传感器基本测量电路及其计算机接口。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）常用传感器的类型、特点及工作原理；）常用传感器的类型、特点及工作原理； （（ 22 ）常用传感器的选用原则及使用方法；）常用传感器的选用原则及使用方法； （（ 33 ）常用传感器与计算机接口方式。）常用传感器与计算机接口方式。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）掌握常用传感器的类型、特点及工作原理；）掌握常用传感器的类型、特点及工作原理； （（ 22 ）了解常用传感器选择及使用方法；）了解常用传感器选择及使用方法； （（ 33 ）了解常用传感器与计算机接口方式。）了解常用传感器与计算机接口方式。

传感传感检测检测

1.1. 传感器的特性传感器的特性

2.2. 常用传感器常用传感器

3.3. 传感检测系统的组成传感检测系统的组成

4.4. 测量方案对比测量方案对比5.5. 与计算机接口与计算机接口

位移传感器位移传感器速度、加速度传感器速度、加速度传感器力、力矩传感器力、力矩传感器

编码器 编码器 光栅光栅

高速端间接测量高速端间接测量低速端间接测量低速端间接测量低速端直接测量低速端直接测量

传感器检测系统的组成 传感器检测系统的组成 执行器执行器 控制及功率控制及功率放大放大

信号信号显示显示

信号信号输出输出

信号信号记录记录

输入输入设备设备

被测被测对象对象 传感器传感器 数据数据采集采集信号调信号调理电路理电路

信号信号处理处理

稳压稳压电源电源

高速端间接、 低速端间接、低速端直接测量高速端间接、 低速端间接、低速端直接测量测量方案对比： 测量方案对比：

DCDC伺服电机伺服电机 联轴器联轴器 齿轮齿轮工件工件工作台工作台

丝杠丝杠 滚珠螺母滚珠螺母光电编码器光电编码器

直线测直线测量系统量系统

四、伺服驱动技术（四、伺服驱动技术（ 1616 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）伺服驱动技术概述；）伺服驱动技术概述； （（ 22 ）伺服驱动系统的种类及其特性；）伺服驱动系统的种类及其特性； （（ 33 ）机电一体化系统常用的伺服驱动电机。）机电一体化系统常用的伺服驱动电机。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）掌握伺服驱动的基本原理；）掌握伺服驱动的基本原理； （（ 22 ）了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特性；）了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特性； （（ 33 ）熟悉常用伺服驱动电机的基本原理及其控制方法。）熟悉常用伺服驱动电机的基本原理及其控制方法。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）伺服驱动的基本原理；）伺服驱动的基本原理； （（ 22 ）伺服驱动系统的种类及其特点；）伺服驱动系统的种类及其特点； （（ 33 ）机电一体化系统常用的伺服驱动电机的工作原理、特）机电一体化系统常用的伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其控制方式。点、选用及其控制方式。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）掌握伺服驱动的基本原理；）掌握伺服驱动的基本原理； （（ 22 ）了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特点；）了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特点； （（ 33 ）理解常用伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其）理解常用伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其控制方式。控制方式。

伺服 伺服 驱动驱动

1.1. 作用、分类及要求作用、分类及要求

2.2. 步进伺服步进伺服 系统系统

3. 3. 直流伺服直流伺服 系统系统

工作原理工作原理调速特性调速特性驱动驱动闭环控制闭环控制

分类分类工作原理工作原理运行特性运行特性驱动与控制驱动与控制

调速特性调速特性机械特性 机械特性 晶闸管调速驱动晶闸管调速驱动PWMPWM 驱动驱动

步距角的计算步距角的计算定子旋转的方向定子旋转的方向转子的转速转子的转速

闭环伺服系统中工作台的位置信号仅能通过电机上的闭环伺服系统中工作台的位置信号仅能通过电机上的传感器或是安装在丝杆轴端的编码器测得。（ 传感器或是安装在丝杆轴端的编码器测得。（ × × ））

对同一种步进电机，三相单三拍的步距角是三相六拍对同一种步进电机，三相单三拍的步距角是三相六拍的（的（ C C ）倍。）倍。 AA ．． 0.5 B0.5 B ．． 1 C1 C ．． 2 D2 D ．． 33

五、自动控制技术（五、自动控制技术（ 1616 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）机电一体化自动控制技术概述；）机电一体化自动控制技术概述； （（ 22 ）机电一体化自动控制系统的设计方法；）机电一体化自动控制系统的设计方法； （（ 33 ）计算机控制技术；）计算机控制技术； （（ 44 ）可编程序控制器技术；）可编程序控制器技术； （（ 55 ）嵌入式技术。）嵌入式技术。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）熟悉机电一体化系统的控制方式及其理论基础；）熟悉机电一体化系统的控制方式及其理论基础； （（ 22 ）掌握机电一体化自动控制系统的设计方法；）掌握机电一体化自动控制系统的设计方法； （（ 33 ）熟悉计算机控制技术；）熟悉计算机控制技术； （（ 44 ）了解可编程序控制器技术；）了解可编程序控制器技术； （（ 55 ）了解嵌入式技术。）了解嵌入式技术。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）机电一体化系统的控制方式及特点；）机电一体化系统的控制方式及特点； （（ 22 ）计算机控制系统的组成和常用类型；）计算机控制系统的组成和常用类型； （（ 33 ）可编程序控制器的组成技术及控制系统设计；）可编程序控制器的组成技术及控制系统设计； （（ 44 ）嵌入式系统的特点。）嵌入式系统的特点。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）理解机电一体化系统的控制方式及特点；）理解机电一体化系统的控制方式及特点； （（ 22 ）理解计算机控制系统的组成和常用类型；）理解计算机控制系统的组成和常用类型； （（ 33 ）理解可编程序控制器的组成，掌握可编程序控）理解可编程序控制器的组成，掌握可编程序控制器控制系统设计；制器控制系统设计； （（ 44 ）了解嵌入式系统的特点。）了解嵌入式系统的特点。

自自动动控控制制

1. 1. 基本要求基本要求

•系统组成系统组成•数字数字 PIDPID

•系统设计思路系统设计思路

PLCPLC应用技术应用技术

建模与仿真建模与仿真

计算机计算机控制系统控制系统

2. 2. 主要 主要 内容内容

嵌入式系统嵌入式系统现场总线技术现场总线技术

建模建模仿真仿真 : Simulink: Simulink

•模型类型模型类型•建模方法建模方法•建模过程及实例建模过程及实例•组成及各部分作用组成及各部分作用•参数整定参数整定•采样周期的确定采样周期的确定

基本组成基本组成工作原理工作原理常用语言及指令常用语言及指令程序编制程序编制

仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。（ √ ）全物理仿真。（ √ ） PIDPID 控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？ 答：答： PP （比例）（比例） II （积分）（积分） DD （微分）调节器是将偏差的（微分）调节器是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。其中比例调比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。其中比例调节起纠正偏差的作用，其反应迅速；积分调节能消除静差节起纠正偏差的作用，其反应迅速；积分调节能消除静差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。此三部分作用配合得当，可使调节过程快统的过渡过程。此三部分作用配合得当，可使调节过程快速、平稳、准确，收到较好的效果。速、平稳、准确，收到较好的效果。

采用采用 PLCPLC 设计两台电动机设计两台电动机 AA 、、 BB交替工作的系统，要求交替工作的系统，要求如下：①按压瞬时接触按钮如下：①按压瞬时接触按钮 X1X1 ，， AA 电机工作电机工作 ((输出输出 Y1)Y1)，， BB 电机停止；只有在电机停止；只有在 AA 电机工作的条件下，按压瞬时接电机工作的条件下，按压瞬时接触按钮触按钮 X2X2 ，， BB 电机工作电机工作 ((输出输出 Y2)Y2) 。。 AA 电机停止；任何电机停止；任何时候按压瞬时接触按钮时候按压瞬时接触按钮 X3X3 ，， AA ，， BB二电动机都停止工作二电动机都停止工作。。

（（ 11 ）写出）写出 I/OI/O 分配表；分配表； （（ 22 ）选择）选择 PLCPLC ，画出梯形图。，画出梯形图。

六、机电一体化系统设计与综合（六、机电一体化系统设计与综合（ 1616 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）机电一体化系统设计概述；）机电一体化系统设计概述； （（ 22 ）机电一体化系统的产品规划；）机电一体化系统的产品规划； （（ 33 ）机电一体化系统的概念设计；）机电一体化系统的概念设计； （（ 44 ）机电一体化系统接口设计；）机电一体化系统接口设计； （（ 55 ）机电一体化系统的评价与决策；）机电一体化系统的评价与决策； （（ 66 ）机电一体化系统的试制与调试；）机电一体化系统的试制与调试； （（ 77 ）机电一体化系统的现代设计方法。）机电一体化系统的现代设计方法。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）掌握机电一体化系统设计的流程和规律；）掌握机电一体化系统设计的流程和规律； （（ 22 ）了解机电一体化系统的产品规划；）了解机电一体化系统的产品规划； （（ 33 ）了解机电一体化系统的概念设计；）了解机电一体化系统的概念设计； （（ 44 ）熟悉机电一体化系统的接口设计；）熟悉机电一体化系统的接口设计； （（ 55 ）了解机电一体化系统的评价与决策方法；）了解机电一体化系统的评价与决策方法； （（ 66 ）了解机电一体化系统的试制与调试方法；）了解机电一体化系统的试制与调试方法； （（ 77 ）了解机电一体化系统的现代设计方法。）了解机电一体化系统的现代设计方法。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）机电一体化系统设计流程；）机电一体化系统设计流程； （（ 22 ）机电一体化系统的产品规划的主要内容；）机电一体化系统的产品规划的主要内容； （（ 33 ）机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法；）机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法； （（ 44 ）机电一体化系统的评价与决策方法；）机电一体化系统的评价与决策方法； （（ 55 ）机电一体化系统的现代设计方法。）机电一体化系统的现代设计方法。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）掌握机电一体化系统设计流程；）掌握机电一体化系统设计流程； （（ 22 ）了解机电一体化系统的产品规划的主要内容；）了解机电一体化系统的产品规划的主要内容； （（ 33 ）了解机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法；）了解机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法； （（ 44 ）了解机电一体化系统的评价与决策方法；）了解机电一体化系统的评价与决策方法； （（ 55 ）了解机电一体化系统的现代设计方法。）了解机电一体化系统的现代设计方法。

系系统统设设计计与与综综合合

设计思想、类型和准则设计思想、类型和准则

设计设计 流程流程

现代设计方法现代设计方法

内涵内涵特征 特征 过程过程

产品规划 产品规划 概念设计概念设计详细设计详细设计设计实施设计实施设计定型设计定型

需求分析需求分析需求设计 需求设计

理念理念内容内容方法方法

分析分析综合综合评价评价决策决策

机电产品的开发设计流程。机电产品的开发设计流程。 答：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：答：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。型阶段。

请制订出概念设计的流程。请制订出概念设计的流程。 答答 :: （（ 11 ）首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能；）首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能； （（ 22 ）根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能）根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解，划分出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到分解，划分出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能树；确定它们之间的逻辑关系；不能再分解的功能元，形成功能树；确定它们之间的逻辑关系； （（ 33 ）对各功能模块输入）对各功能模块输入 //输出关系进行分析，确定功能模块的输出关系进行分析，确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构； （（ 44 ）寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成）寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案，多种原理解设计方案， （（ 55 ）以技术文件的形式交付设计组讨论、审定。由于体现同一）以技术文件的形式交付设计组讨论、审定。由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理，功能的产品可以有多种多样的工作原理， （（ 66 ）方案进行整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综）方案进行整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优的设计方案。最终选定最佳方案形成概念产品。合指标最优的设计方案。最终选定最佳方案形成概念产品。

七、典型机电一体化系统分析（七、典型机电一体化系统分析（ 1010 小时）小时） 11 ．教学内容．教学内容 （（ 11 ）工业机器人系统；）工业机器人系统； （（ 22 ）数控设备；）数控设备； （（ 33 ）机电一体化系统与特殊机构。）机电一体化系统与特殊机构。 22 ．教学要求．教学要求 （（ 11 ）了解工业机器人系统；）了解工业机器人系统； （（ 22 ）了解常用的数控设备；）了解常用的数控设备； （（ 33 ）熟悉运用机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。）熟悉运用机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。

[[ 考核内容考核内容 ]] ：： （（ 11 ）工业机器人系统组成、分类及工作原理；）工业机器人系统组成、分类及工作原理； （（ 22 ）数控机床分类及构成；）数控机床分类及构成； （（ 33 ）机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。）机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。 [[ 考核要求考核要求 ]] ：： （（ 11 ）了解工业机器人系统组成、分类及工作原理；）了解工业机器人系统组成、分类及工作原理； （（ 22 ）了解常用的数控机床分类及构成；）了解常用的数控机床分类及构成； （（ 33 ）了解机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。）了解机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。

组成组成 机械系统机械系统 驱动系统驱动系统 控制系统控制系统 传感检测系统传感检测系统 人工智能系统等 人工智能系统等

七、机电一体化系统实例 七、机电一体化系统实例

工业机工业机器人器人

SCARASCARA

机械本体机械本体 动力系统动力系统 执行元件执行元件 传感检测系统传感检测系统 信息处理与控制系统信息处理与控制系统

控制与检测传感系统原理控制与检测传感系统原理测量仪测量仪

功率放大功率放大升降升降速速 脉冲脉冲分配分配 功率功率驱动驱动

方向判别方向判别 光电编光电编码器码器

步进步进电机电机

气动电气动电磁阀磁阀

涡流传涡流传感器感器

机器人手臂机器人手臂

CMC80CMC80 工工业控制机业控制机

输入输入输出输出

11

输出输出22

计数计数

接接

口口

位置位置尺寸尺寸状态状态上下上下回转回转加紧加紧左小臂左小臂左大臂左大臂右小臂右小臂右大臂右大臂

简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。 答：在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部答：在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。计算机数控装置根接口以及机床控制器等部分构成。计算机数控装置根据输入的数据和程序，完成数据运算、逻辑判断、输据输入的数据和程序，完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能；机床控制器主要用于机床的辅助入输出控制等功能；机床控制器主要用于机床的辅助功能，主轴转速的选择和换刀功能的控制。功能，主轴转速的选择和换刀功能的控制。   

总结总结 一、机电一体化技术导论一、机电一体化技术导论 二、机电一体化的机械技术二、机电一体化的机械技术 三、传感检测技术三、传感检测技术 四、伺服驱动技术四、伺服驱动技术 五、自动控制技术五、自动控制技术 六、机电一体化系统设计与综合六、机电一体化系统设计与综合 七、机电一体化系统实例 七、机电一体化系统实例