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机电一体化系统设计课程教学大纲
英文名称：Mechatronics 课程编码：01111050 学 时：36
学 分： 2.5
课程性质：专业限选课 课程类别：理论课
先修课程：机械原理，机械设计，电工学，数字电子技术，模拟电子技术，控制工程基础， 微机原理，电气控制技术，数控技术 开课学期：秋季学期 适用专业：机械电子工程专业
一、课程的性质与任务
本课程是机械电子工程专业的主干专业课。本课程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。本课程主要学习机械系统、传感检测系统、伺服系统、控制系统等设计和选择方法，讨论机电一体化系统的接口、精度设计和可靠性等系统总体技术。
本课程的作用和任务是：通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。
二、教学目标与要求
本课程强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择计算和总体设计的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。
教学的基本要求包括：
1．学习机电一体化基本概念，理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。
2．了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。 3．熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发技术路线。
4．掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。
5．了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。
三、课程的基本内容与教学要求
第一章 绪论
[教学目的与要求]：
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1．掌握机电一体化的涵义，了解机电一体化技术的主要特点和范畴。 2．掌握机电一体化系统的功能构成和组成要素。 3．了解机电一体化共性关键技术包含的内容。 [本章主要内容]：
1.1机电一体化基本概念及涵义 1.2机电一体化的功能构成和组成要素 1.3机电一体化的共性关键技术 1.4机电一体化产品的设计方法 [本章重点]：
1．机电一体化的功能构成和组成要素 2．机电一体化的共性关键技术 [本章难点]：
1．机电一体化产品的设计方法
第二章 传感器技术
[教学目的与要求]：
1．掌握常用传感器的基本原理（旋转变压器、感应同步器、测速发电机、光栅尺、磁栅尺、编码器等）。
2．掌握检测系统的典型组成、模拟量的转换输入和数字信号的预处理等基本原理和基本电路。 [本章主要内容]：
1.1传感器的功用和特性 1.2常用传感器 1.3传感器的选择与使用 [本章重点]：
1．各类传感器的工作原理 2．传感器的功用和特性 [本章难点]：
1．传感器的选择与使用
第三章 信号调制
[教学目的与要求]：
1． 掌握信号调理的基本概念（滤波、相关、调制、解调）
2．熟悉接口电路、放大电路、模数转换、数模转换、模拟量的转换输入和数字信号的预处理等基本原理和基本电路。 [本章主要内容]：
1.1信号调理的基本概念 1.2信号的放大与滤波原理及电路 1.3惠斯通电桥 1.4数字信号
1.5信号幅度调制与解调的工作原理及应用
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[本章重点]：
1．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）
2．信号变换技术(传感器接口电路、放大电路、模数转换、数模转换) [本章难点]：
1．信号调理电路（滤波、相关、调制、解调）
第四章 检测系统
[教学目的与要求]：
1．掌握检测系统的组成原理，检测信号的预处理。 2．了解系统的测试与标定。 [本章主要内容]：
1.1检测系统的功用和特性 1.2检测系统的组成及原理 1.3检测信号预处理 1.4系统的测试及标定 [本章重点]：
1．检测系统的组成及原理 2．检测信号预处理 [本章难点]：
1．系统的测试与标定
第五章 机械系统设计
[教学目的与要求]：
1．掌握传动机构的种类、特点、基本要求。 2．了解常用执行机构的设计方法。 [本章主要内容]：
1.1传动机构 1.2导向机构 1.3执行机构 [本章重点]：
1．滚珠丝杠副传动机构 2．同步带传动机构 [本章难点]：
1．传动机构的设计方法 2．谐波齿轮传动
第六章 伺服系统
[教学目的与要求]：
1．了解伺服系统的一般组成、分类和三种基本组成形式。
2．了解步进电机的种类及结构；掌握步进电机的工作原理；掌握步进电机的主要性能指标；掌握步进电机控制的基本原理；掌握步进电机的基本功率驱动电路原理和细分驱动原理。
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