教学基本内容与要求

教学基本内容与要求第一章绪论(1.1~1.5)(1)教学目的和要求了解和认知机电一体化(技术)的内涵、定义或解释，研究的主要目的和发展历史和方向；机电一体化系统设计研究的主要方向和应用特点；机电一体化系统设计的基本要素，以及与工业设计基本要素之间的关系；主要构成和功能特征；各基本要素相互联系的核心技术问题——接口技术；机电一体化系统设计的基本流程、方法和评价体系。(2)主要教学内容机电一体化(技术)的内涵、定义或解释——原创性技术和变异性设计理念机电一体化(技术)设计研究的主要目的——在机械系统主功能、动力功能、信息功能和控制功能基础上，引入微电子技术、传感技术、计算机技术、自动控制理论，增强传统机械系统(产品)的附加值和自动化应用领域。机电一体化(技术)设计研究的主要内容(基本要素)——主要研究“省能源、省资源、智能化”三大基本要素，以及如何应用交叉学科的基础理论知识解决机电一体化(技术)设计中的核心技术问题——接口技术。机电一体化(技术)的发展历史和主要研究方向与领域。机电一体化系统的构成要素——机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感系统、执行控制系统(元件)组成的五大构成要素或子系统；实现机电一体化系统三大目的功能所具有的两大重要特征：以能源转换为主和以信息转换为主的功能特征。机电一体化系统应具有的主要功能要素——主功能、信息功能、控制功能、动力功能、构造功能。机电一体化(技术)设计中各子系统相互匹配的核心问题：接口技术——接口技术的定义、分类、输入/输出功能，主要研究内容和途径。机电一体化系统设计的基本流程——确定产品规格、性能指标—→系统功能部件、基本要素的划分—→接口设计；综合评价或系统评价—→可靠性复查—→试制与调试。机电一体化系统设计的评价体系——以系统主功能、信息功能、控制功能、动力功能、构造功能和规格、性能指标进行综合评价。(3)教学重点机电一体化(技术)的内涵、定义，研究目的，“省能源、省资源、智能化”三大基本要素，接口技术问题，机电一体化系统(产品)的构成要素和主要功能，设计的基本流程和评价体系。(4)教学难点与处理方法教学难点：接口技术问题，机电一体化系统(产品)的构成要素和主要功能，设计的基本流程和评价体系为学生认识和掌握的知识重点。教学处理方法：基于机电一体化系统构成，以网络信号传递方式系统分析讲解机电一体化系统(产品)的构成要素和主要功能；结合传统机电一体化系统(产品)的研发特点讲述机电一体化系统设计的基本流程和评价体系。第一章绪论(第1.6~1.10节)(1)教学目的和要求掌握机电一体化系统设计方法：一般原则(在充分发挥机电一体化的三大效能：省能源、省资源、智能化，提高系统的附加值的基础上，实现机电系统(产品)的自动化操作，即机电互补法、机电结合(融合)法、机电组合法；掌握机电一体化系统(产品)设计的类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计；了解机电一体第系统(产品)的设计程序、准则和规律；机电一体化系统(产品)的开发过程；机电一体化系统(产品)设计与现代设计方法的关系。(2)主要教学内容机电一体化系统设计的基本方法——掌握在充分发挥机电一体化的三大效能省能源、省资源、智能化，提高系统的附加价值，实现机电系统(产品)的自动化操作，即机电互补法、机电结合(融合)法、机电组合法。掌握机电一体化系统(产品)设计的类型——开发性设计、适应性设计、变异性设计。了解机电一体化系统(产品)的设计程序、准则和规律——设计程序：总体方案设计、部件(或关键零件)选择与设计、技术设计与工艺性设计、标准化设计、生产制造试验验收技术条件的制定，达到可靠性、适应性、完善性为设计目标。机电一体化系统(产品)设计与现代设计方法——机电一体化系统(产品)设计的特点；现代设计方法手段和特点；两者相互融合的必要性和优势；现代设计方法的基本类型：计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)，并行工程(CE——全寿命周期设计方法)，虚拟产品设计，快速响应设计，绿色环保产品设计，反求设计，网络协同合作设计等。(3)教学重点机电互补法、机电结合(融合)法、机电组合法；开发性设计、适应性设计、变异性设计理念和方法；机电一体化系统(产品)设计与现代设计方法的关系。(4)教学难点与处理方法教学难点：机电一体化系统(产品)设计与现代设计方法的关系及各种现代设计方法的初步认知。教学处理方法：结合机电一体化系统(产品)现代设计方法的特点与发展趋势，工业生产和日常生活产品中的实例，重点讲述机电互补法、机电结合(融合)法、机电组合法；开发性设计、适应性设计、变异性设计理念和方法。(5)课外习题要点复习巩固机电一体化涵义、目的、特征、基本组成要素及可实现哪些功能；工业三大要素和机电一体化三大效果(要素)的内涵；电一体化系统设计的设计思想、方法；开发性设计、变异性设计、适应性设计之间的关系与异同。题量4~5题——祥见本课程教案或教学日历。第二章机电一体化系统机械系统部件的选择与设计(2.1~2.2)(1)教学目的和要求掌握机电一体化系统机械部分设计或选择的特点，目的，基本功能和基本要求；丝杠螺母机构的基本形式；滚珠丝杠传动部件及其要求；齿轮传动部件及其要求；了解挠性传动部件和间歇传动部件。(2)主要教学内容机电一体化系统机械部分设计或选择的特点——掌握机电一体化系统机械部分与一般机械系统机械部分相比所具有的特殊要求(四点)；达到这些特殊要求可采取的主要措施(五点)。机械传动部件的选择与设计——机械传动部件的基本功能、目的、要求基本功能：实现能量(动力)和运动形式的转换——工作机和信息机。目的：实现执行元件与负载之间的匹配——能量(动力)和运动匹配。基本要求：精密化，高速化，小型化，轻量化。丝杠螺母机构的基本形式——丝杠螺母机构的主要作用；分类：滑动和滚动丝杠螺母机构(包括结构和功能特点)；丝杠螺母机构的主要结构传动形式：螺母固定丝杠转动并移动、丝杠转动螺母移动、螺母移动丝杠移动、丝杠固定螺母转动并移动，以及差动传动等。滚珠丝杠传动部件及其要求——滚珠丝杠传动部件的组成及结构特点；滚珠丝杠传动副的典型结构(滚道截面形状、滚珠的循环方式)；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧(双螺母螺纹预紧调整、双螺母垫片式预紧调整、双螺母齿差式预紧调整、弹簧式自动预紧调整、单螺母变导程预紧调整)；滚珠丝杠副支承方式(四种)；轴承组合安装支承结构；滚珠丝杠副结构形式的确定与选择方法(单圆弧螺纹滚道的单螺母丝杠副，单圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副，双圆弧螺纹滚道的双螺母丝杠副)等。齿轮传动部件——齿轮传动的典型结构形式；齿轮传动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配原则；齿轮传动间隙的调整方法(偏心套筒或偏心轴齿侧间隙调整法，轴向垫片齿侧间隙调整法，双片薄齿轮错齿齿侧间隙调整法)。挠性传动部件简介间歇传动部件简介(3)教学重点滚珠丝杠传动副的典型结构(滚道截面形状、滚珠的循环方式)；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧；滚珠丝杠副的结构形式的确定与选择方法；齿轮传动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配原则；齿轮传动间隙的调整方法。(4)教学难点与处理方法教学难点：滚珠丝杠传动副的典型结构(滚道截面形状、滚珠的循环方式)；滚珠丝杠传动副轴向间隙的调整和预紧；齿轮传动间隙的调整方法。教学处理方法：与图文并茂和实际应用的形式，详细讲解教学难点，使学生易于理解和掌握。4、第二章机电一体化系统机械系统部件的选择与设计(2.2~2.6)(1)教学目的和要求掌握导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求；常见导轨副组合与间隙调整、特点；导轨副材料的选择及其机械性能确定；提高导轨副耐磨性的措施；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副。了解回转运动滚动导轨副；滚动轴承导轨副。(2)主要教学内容导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求——导轨支承部件的作用和组成；导轨副的主要类型；导轨副应满足的基本要求(导向精度、导轨的刚度、精度保持性、运动灵活性和低速运动平稳性、温度敏感性和结构工艺性要求)；导轨副设计的主要内容与步骤。滑动导轨副的结构及其选择——常见滑动导轨副的截面形状和特点(三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨)。常见导轨副组合与间隙调整、特点——双三角形组合导轨，矩形与矩形导轨组合；三角形导轨与矩形导轨组合；三角形导轨与矩形和平面导轨组合；燕尾形导轨与矩形导轨组合。导轨副材料的选择及其机械性能确定——导轨副材料的选择的基本原则与要求；常用导轨副材料的基本性能和特点；导轨副材料机械性能确定的基本方法与手段。提高导轨副耐磨性的措施——采用镶装导轨；提高导轨精度、改善导轨表面粗糙度、采取合理的润滑；减少导轨单位面上的压力(比压)、采用必要的卸荷装置。滚动导轨副的类型与选择——滚动导轨副的组成、分类(滚动体和循环方式)与结构特点；滚动导轨副的基本要求：高的导向精度、高的耐磨性、足够的刚度、良好的工艺性。直线运动滚动导轨副——直线运动滚动导轨副滚动体循环工作方式的工作原理，结构特点和应用。回转运动滚动导轨副——回转运动滚动导轨副的工作方式的工作原理，结构特点和应用。滚动轴承导轨副——滚动轴承导轨副的工作方式的工作原理，结构特点和应用。(3)教学重点导轨副的组成、主要类型及其应满足的要求；常见导轨副组合与间隙调整、特点；导轨副材料的选择及其机械性能确定；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副工作原理与结构形式。(4)教学难点与处理方法教学难点：常见导轨副组合与间隙调整、特点；滚动导轨副的类型与选择；直线运动滚动导轨副工作原理与结构形式。教学处理方法：与图文并茂和实际应用的形式，详细讲解教学难点，使学生易于理解和掌握。(5)课外习题要点复习巩固机电一体化系统中传动机构的作用；对传动元件的基本要求；滚珠丝杠副的主要构成元件、传动特点以及支承方式(特点)；齿轮传动系统的传动比分配原则。第三章机电一体化系统执行元件选择与设计(3.1~3.2)(1)教学目的和要求了解执行元件的主要类型和特点；掌握机电一体化系统(产品)对执行元件的基本要求；了解常用控制电机类型与主要特点；掌握机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求；掌握典型伺服控制电动机的主要特点和选用原则。(2)主要教学内容执行元件的主要类型，能量转化方法及其特点——电气式、气压式、液压式、其他形式。机电一体化系统(产品)对执行元件的基本要求——惯量小，动力大；体积小，重量轻；安装方便、便于维修维护；易于实现自动化控制。机电一体化系统(产品)常用控制电机——DC/AC电动机、力矩电动机、步进(脉冲)电动机、变频调速电动机、开关电磁电动机以及其他电动机(直流或交流脉宽调速电动机、电磁伸缩元件)等，及其主要特点简介。机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求——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、响应特性好；位置控制/速度控制精度高、调速范围大、低速平稳性好、分辨率高和振动噪音小；能适应频繁启动，可靠性高、寿命长。伺服控制电动机的种类、特点以及选用种类：动力用电动机和控制用电动机；主要特点：伺服控制电机电特性与应用原则；伺服控制电机的选择基本原则(要求)。(3)教学重点执行元件的主要类型和特点；机电一体化系统(产品)对执行元件的基本要求；常用控制电机类型与主要特点；机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求；典型伺服控制电动机的主要特点和选用原则。(4)教学难点与处理方法教学难点：伺服控制电动机的工作原理和机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求，特点与选用原则。教学处理方法：在详细讲解伺服控制电动机工作原理的基础上，结合实际机电一体化系统或产品中对伺服控制电动机的基本要求，选用和应用特点。第三章机电一体化系统执行元件选择与设计(3.3~3.5)(1)教学目的和要求重点掌握步进电机与驱动技术：步进电动机的运行特性与主要性能指标，步进电机的驱动与控制(驱动电路、变频控制信号、环形脉冲分配器、功率放大器、细分驱动电路、典型细分驱动电路)；了解直流电机与驱动技术和交流电机与驱动技术。(2