《机械电子工程综合课程设计》教学大纲
总学时：4周； 学分：4
教 学 大 纲 说 明
一、课程的目标和任务
机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生综合运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：
1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。
2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗轮蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。
3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、步进伺服进给系统、增量式旋转编码器、直线光栅等。
4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等。
5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。
6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。 通过本课程的学习，可以使学生掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识，具有系统的工程实践学习经历；通过安排课堂互动教学环节，培养文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力；培养学生具有追求创新的态度和意识；对终身学习有正确认识，具有不断学习和适应发展的能力；具备设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析。
二、课程的基本要求
课程设计的对象应是典型的机电一体化系统（产品），如微机数控机床、工业机器人、三坐标测量机、自动检测仪、全自动洗衣机、电子秤、自动售货机、家用智能装置等。根据设计时间和难易程度的不同，可安排以下选题：
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1）数控车床进给传动机构及数控系统设计；
2）数控车床自动回转刀架机械结构及控制装置设计； 3）X-Y数控工作台机电系统设计； 4）普通铣床数控化改造设计； 5）波轮式全自动洗衣机机电系统设计。
设计内容由机械系统、控制系统和设计说明书三部分组成。具体工作量要求为：
1．机械系统设计（装配图：A0图1张或A1图2张；零件图：选2～3个零件）
1) 数控车床纵、横向进给传动机构装配图各1张（A1图2张）； 2）数控车床自动回转刀架机械结构装配图1张（A0图1张）；
3）X-Y数控工作台机械结构装配图（A0图1张，只要求剖视一个坐标）； 4）普通铣床数控化改造进给传动机构装配图（A0图1张，只要求剖视一个坐标）；
5）波轮式全自动洗衣机传动机构装配图（A0图1张）。 2. 控制系统设计（电气原理图：A1图1张）
控制系统一般包括系统电源配置、CPU电路、RAM与ROM扩展、键盘与显示、A/D与D/A接口、I/O通道接口、通信接口等。要求完成1张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM和I/O接口芯片进行详细编程，对伺服电动机进行控制编程。条件允许时，尽量对所编软件进行调试实验。 3．设计说明书
设计说明书是课程设计的总结性文件，认真地写好说明书可以锻炼科技论文的写作能力。设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析、比较与确定，机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。说明书的撰写内容不应少于7000字符，要求内容丰富、条理清晰、图文并茂。
三、与其它课程的联系与分工
1）开课时间：第七学期期末。
2）本课程的前期课程主要有：《电子技术基础》、《微机原理与应用》、《微机接口与控制》、《数控技术》、《机械制造工程基础》、《机电传动控制》、《单片机原理及应用》、《传感器技术》、《PLC原理及应用》、《计算机控制技术》、《机电一体化系统设计》等，要求学生具备机械、电子和计算机软件设计方面的基本知识，初步了解机电产品和控制系统设计的基本方法和基本步骤。
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四、教学形式和学时分配
教学形式以教师指导、学生自己动手为主，根据需要教师安排集中辅导，学生在实验室、教室和图书馆之间穿插进行设计。本课程设计用时4周（4周×5天/周= 20天），时间分配大致如下：
1）分析研究设计任务，总体方案论证设计 3天 2）机械系统设计 6天 3）控制系统设计 5天 4）软件设计 2天 5）编写设计说明书 3天 6）整理资料及答辩 1天
五、本课程的性质及适应对象
机械设计制造及其自动化专业院定必修课。
教 学 大 纲 内 容
第1天：
召开设计动员大会，准备绘图工具，搜集参考资料。
第2天~第4天：
分析设计任务，规划总体方案，制定机械部分设计方案。
第5天~第10天：
对机械部分进行详细的设计计算，根据计算结果选择运动部件；手工绘制总体装配图和重要部件的零件图。
第11天~第14天：
选择CPU，配置外围电路，设计控制系统；手工绘制详细的电气连接图。
第15天~第17天：
针对控制系统，编制接口软件，进行联机调试。
第18天~第19天：
编写设计说明书，内容不少于7000字符；整理资料准备答辩。
第20天：答辩，评定成绩。
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成 绩 评 定 方 法
学生按照任务书要求，在规定时间完成设计任务后，应通过教研室组织的小组答辩。答辩小组一般由2～3位教师组成。课程设计的最终成绩，应根据学生平时设计工作状况、图纸完成情况、设计说明书撰写质量，以及答辩时回答问题情况，进行综合评定，按“优、良、中、及格、不及格”五级记分。第一次答辩未通过的学生，经认真准备后，可在指定时间补答辩一次。如第二次答辩时仍未通过，则成绩定为不及格。
建议选用教材及参考书目
选用教材：
国家“十一五”规划教材《机电一体化系统设计课程设计指导书》，合肥工业大学尹志强、王玉琳主编，机械工业出版社，2008年3月第1版。
参考书目：
（1） 于骏一，邹青. 机械制造技术基础 [M]. 北京：机械工业出版社，2004 （2） 陆剑中，孙家宁. 金属切削原理与刀具（第4版）[M]. 北京：机械工业出
版社，2005
（3） 朱龙根. 简明机械零件设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，1997 （4） 成大先. 机械设计手册 单行本 机械传动 [M]. 北京：化学工业出版社，
2004
（5） 濮良贵. 机械设计（第7版）[M]. 北京：高等教育出版社，2001 （6） 张建民. 机电一体化系统设计（第2版）[M]. 北京：高等教育出版社，2001
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