第一篇：《数控技术》教学大纲2
《数控技术》课程教学大纲
课程中文名称：数控技术/ NC Technology
课程总学时/学分：48/3（其中理论42学时，实验6学时）
适用专业：机械设计制造及其自动化、机械工程及自动化、材料成型与控制工程专业、过程装备与控制工程
一、教学目的和任务
本课程的教学目的与任务是使学生理解数控加工的基本概念、基本原理，熟悉数控机床的结构，掌握常见数控加工方法与加工工艺、编程与数控机床的基本使用，具有综合应用数控加工技术的基本能力与工程素质。
二、教学基本要求
该课程的基本要求是：
1、了解数控机床的产生与发展、基本分类、典型数控系统、数控加工技术的发展趋势和自动编程系统；
2、理解数控加工技术中的基本概念、基本原理和数控机床各组成部分的控制结构，数控车床、铣床、加工中心、数控电火花线切割加工机床和数控电火花成形机床的主要功能、分类与结构特点、主要加工对象；
3、掌握常见数控加工方法（数控车削、数控铣削、加工中心加工、数控电火花线切割、数控电火花成形加工）的加工工艺与工装、程序编制；
4、具备编制零件的数控加工工艺和数控程序的能力（手工编制简单零件数控程序，自动编制复杂零件数控程序）；
5、常用数控机床和其它数控设备的运用能力；
6、使用和调试工装的能力；
7、常用维护（维修）、选用、安装与调试、检测、验收与管理数控机床的一般能力；
8、具有数控加工的职业涵养和较好的数控技术综合的一般工程素质。
三、教学内容与学时分配
第一章数控技术基础（4学时）
了解数控机床的产生与发展，掌握数控机床的工作原理、组成与特点，数控机床的分类，数控机床的坐标系统，数控加工和程序编制基础，重点掌握数控加工的工艺设计内容与要求，了解数控加工技术的发展趋势。
难点：数控机床的工作原理，数控机床的坐标系统。
第二章数控机床各组成部分的结构及其控制原理（7学时）
理解数控原理，掌握数控机床各组成部分的结构等内容。
难点：数控机床的控制原理。
第三章数控车削加工技术（6学时）
了解数控车床的用途、组成及布局、分类和典型结构，重点掌握数控车削的加工工艺与工装，熟悉数控车削编程的常用指令用法，数控车削实例、工艺和综合编程等内容。
难点：数控车削的加工工艺和综合编程。
第四章数控铣削加工技术（5学时）
了解数控铣床的用途、组成及布局、分类和典型结构，重点掌握数控铣削的加工工艺与工装，熟悉数控铣削编程的常用指令用法，数控铣削实例、工艺和综合编程等内容。
难点：数控铣削的加工工艺和综合编程。
第五章加工中心加工技术（5学时）
了解加工中心的分类与结构特点、主要功能和加工对象，掌握加工中心的加工工艺与工装、程序编制，以及加工综合实例等内容。
难点：加工中心的加工工艺和综合编程实例。
第六章数控特种加工技术（6学时）
理解数控电火花成形加工原理，数控电火花成形机床的主要组成、加工特点，掌握加工的一般工艺规律、工艺过程及实例；理解数控电火花线切割加工原理，数控电火花线切割加工机床分类与基本组成、特点和应用范围，掌握数控电火花线切割的工艺与工装、编程与加工实例。
难点：数控电火花成形加工的一般工艺规律、工艺过程及编程实例；数控电火花线切割的工艺与工装、编程与加工实例。
第七章数控自动编程技术（5学时）
掌握数控自动编程技术。
难点：3D零件的数控自动编程。
第八章数控技术综合应用（4学时）
一般掌握数控机床的故障诊断与维修综合实例，数控机床的选用，数控机床的安装与调试，数控机床的检测、验收与设备管理。
难点：数控机床的故障诊断与维修综合应用。
四、教学方法及手段
教学方法：理论教学可选择案例式、讲练结合式、讨论启发式、归纳式、现场教学式等方法；实验（实践）教学可采用模块教学式、仿真式（模拟软件）、顶岗式等多种教学方法；课外教学可采用数控技术讲座、竞赛等形式。
教学手段：课堂教学可探索采用CAI课件、电视录像片、模拟软件演示等手段；实验（实践）教学可采用仿真（数控编程模拟）、浓缩、多媒体软件与环链等手段；课外采用在网上公布的电子教案、网络课件和教学录像等手段，把图像、二维和三维动画、音频、视频等表现形式集为一体，形成立体化的教学环境。
五、实验内容
实验一：数控机床总体结构与典型数控机床实验
实验二：数控车削加工综合实验
实验三：数控铣削加工综合实验
六、前续课程、后续课程
前续课程：机械控制理论基础、机械工程设计、机械工程测试技术基础、机电控制技术、微机原理与接口技术、机械制造工艺学。
后续课程：机械制造自动化技术、机电一体化系统设计、精密加工与特种加工、柔性制造自动化等。
七、考核方式
考核以目标控制为主，同时严格过程控制。课程考试成绩由两部分组成，第一部分包括课内实验、平时作业等，占30%；第二部分为期末闭卷考试成绩，占70%。
八、教材及主要参考资料
教材：王永章，等，主编．《数控技术》（第1版第2次印刷），高等教育出版社，2003.4。主要参考资料：
1、宋本基主编．《数控机床》（第1版），哈尔滨工程大学出版社，1999.3；
2、逯晓勤，李海梅，申长雨编著．《数控机床编程技术》，机械工业出版社，2006.1第1版；
3、明兴祖主编．《数控加工技术》（第1版第3次印刷），化学工业出版社，2003.1；
4、明兴祖主编．数控加工综合实践教程，清华大学出版社，2008.2；
5、课程教学网站：http://58.20.192.206/ec/C51/zjjs-1.htm
第二篇：《数控技术》教学大纲[定稿]
《数控技术》教学大纲
一、课程简介：
《数控技术》是机械类专业的一门必修主干专业基础课程。随着数控机床在机械制造行业中的推广和普及，数控技术越来越显示出其重要性。为了适应科学技术的高速发展，作为机械类学生来说，应该掌握数控技术在机械制造行业应用中的一些基本知识和技能，以便将来走上工作岗位能适应现代机械学科技术发展的需要。
通过本课程的学习，培养学生在数控编程、数控原理、数控系统、数控伺服驱动、数控机床机械结构以及数控新技术的发展等方面的专业知识。通过本课程的课堂讲授、实验、实训、课程设计等各个教学环节的训练，使得学生在理论与实践相结合的基础上，掌握扎实的理论基础和较为全面的专业知识，并且具备一定的实际操作能力，为今后参加实际工作打下坚实的基础。
课程内容主要包括：数控技术概论、数控编程、数控原理、数控系统、数控机床检测元件、数控机床机械结构、现代数控技术基本知识等。通过课程内容的讲授、实验、实训以及课程设计等环节，本课程的教学目的是使学生掌握数控加工工艺过程、数控原理的基本理论知识；具备编制数控加工程序及进行CAM加工的基本能力；了解数控检测元件的基本检测原理与安装使用方法；了解CNC与FMS制造系统的基本概念和应用。
二、前修课程、能力和知识结构要求：
先修课程：金属切削原理及刀具、金属切削机床、微机原理、机械设计、机械制造工艺学、相关的基本编程语言等。
先修主要能力和知识结构：在讲授本课程之前，需要学生能够掌握基本的机械设计与普通机床的基本结构等知识，对加工工艺过程有一个了解；熟悉汇编语言和C语言，能够有一定的动手实验能力；对数控机床有一个基本的感性认识。
三、课程主要内容
1.概论
内容:数控技术的基本概念、基本原理；数控机床的组成、分类、产生历史和数控技术的发展趋势。
2.数控编程技术
内容:数控程序编制的内容和方法: 数控标准、指令代码、工艺基础； 数控车削、数控铣削和数控孔加工的程序编制； 数控程编的数学处理；自动编程系统的基本原理，CAD/CAM软件（MASTERCAM9.1）软件的使用。
3.数控插补原理
内容: 数控加工轨迹控制的原理：基准脉冲插补、数据采样插补及其各种插补功能的实现方法，刀具半径补偿方法、速度控制方法。
4.计算机数控（CNC）装置
内容:CNC装置的功能、硬件结构、软件结构；CNC装置接口,开关量控制及PLC在数控中的应用；开放式数控系统结构。
5.数控系统的检测装置
内容：数控驱动系统中检测装置原理和应用。
6.数控伺服驱动系统
内容：数字直、交流伺服驱动系统(以交流为主)的组成、功能、速度控制、位置控制的原理。
7.数控机床机械结构
内容：数控机床的主传动系统、进给传动系统、自动换刀系统和辅助装置。
四、课程重点、难点及解决办法
解决办法：结合数控机床加工录像、多媒体动画演示和轨迹控制实验演示，理解数控轨迹控制的基本原理—多坐标微位移的合成运动。2.数控编程技术重点:
①数控加工程序的编程方法。
②常用G代码的指令格式、功能原理、应用条件。
③零件的孔加工、车加工和铣削加工“手工编程”方法。④复杂形状工件的计算机辅助编程方法。难点:
①G代码的指令的功能和应用。②数控编程的工艺基础。
③复杂形状工件的计算机辅助编程方法。
解决办法：通过多媒体讲解和现场实验、实际加工相结合，来理解和掌握代码的指令功能和应用，并掌握程序的编制、调试和回零位、对刀、试切、实际加工等操作过程。通过MASTERCAM软件的CAD/CAM功能，进行实体设计、加工轨迹生成、实际加工的现场教学和实验，让学生掌握复杂形状工件的计算机辅助编程方法。
3.数控插补原理重点:
①数字积分插补算法。②数据采样插补算法。难点:
①圆弧数字积分插补算法。②圆弧数据采样插补算法。③C刀补的原理。
④进给速度计算和加减速控制。
解决办法：在授课、实验与实训三合一多媒体教室授课，除了教师采用动画的形式精讲外，微型机床的现场插补过程，使抽象难于理解、难于讲解的插补原理和算法形象化。
4.计算机数控（CNC）装置 重点:
①数控装置的功能。
②单微处理器数控装置的硬件结构。③计算机数控装置的软件结构。难点:
①各种软件功能是如何实现的。
解决办法：在授课、实验与实训三合一多媒体教室授课，课堂讲解和现场展示和演示、实验相结合，加深学生对数控系统硬件结构、各种功能实现方法的认识和理解。
5.数控系统的检测装置 重点:
①数控系统中光电脉冲编码器检测逻辑电路原理及波形图。②数控系统中光栅尺检测逻辑电路原理及波形图。难点:
对于带有方向端计数器和可逆计数器时，检测电路构成的区别。
解决办法：学生加强对先修课程“数字电路”知识的复习,教师结合数控的具体要求进行讲解。
6.数控伺服驱动系统 重点：
①应用“脉宽调制”速度控制原理的数控伺服驱动的速度控制。②应用“交流变频”调速原理的数控伺服驱动的速度控制。③交流调速的“矢量变换控制”原理 难点：
①电流环、速度环、位置环的数学模型。②正弦脉宽调制原理。③矢量控制原理。
④脉宽调制原理功放电路。
解决办法：该部分内容涉及到“数字电路”、“模拟电路”、“自动控制”、“电机学”和“计算机应用”等知识，而且是综合应用，所以较难理解。解决办法是首先预习所引用的知识，然后在各学科知识在数控技术的综合应用上详细讲解，再通过答疑、实验进一步理解该部分知识难点。
五、课程学时分配
《数控技术》授课课时分配表
六、课程教学方法
以教师课堂讲授为主，并结合现场教学、实验、实训、课程设计、校外实习基地参观等，以及教学过程中运用多媒体课件、相关教学软件等多方式教学方法。
七、成绩考核方式
本科为考试课，成绩以百分计，平时成绩（上课表现、考勤及作业成绩）占总成绩的20%，考试成绩占总成绩的80%。实训、课程设计成绩另行计算
八、制定本大纲的有关说明
1.本大纲在编写过程中力求学生在掌握好基本理论、基本知识的同时，学好一门实用技能和现代加工设备使用方法，掌握数控编程基本技能，会进行计算机数控系统的硬、软件设计，掌握伺服驱动系统的工作原理以及机械结构设计方法。2.与本课程相关的课程及内容说明(1)本课程是在“金属切削原理与刀具”、“微机原理”、“机械设计”和“金属切削机床”“机械制造工艺学”、“传感器与检测技术”、“汇编语言”、“C语言程序设计”等课程后讲授，与本课程有关的内容，本课程将不予重复。
(2)本课程是以数控机床加工过程为主线，分别介绍数控编程、硬软件结构、伺服系统及位置检测、数控机床用PLC与数控机床的机械结构，数控机床加工过程贯穿于课程的各个环节。
3.教学环节的说明
根据本课程来源于和应用于生产实践的特点，为使学生牢固地掌握本门课程的基本理论和内容，提高学生应用所学的理论分析和解决工程实际问题的能力，必须在讲课的同时和讲授课程之后，加强有关实践性教学环节。课内学时不含实践性教学环节。(1)习题：在课程讲授过程中，结合各阶段课程的中心内容布置适当的习题作业供学生分析、计算、思考和讨论。(2)实验
为加深对基本理论的理解，培养学生实验研究技能和实际动手能力，开设以下实验：
预约选
做，以丰富实验内容，扩大学生的知识面，提高学生的综合应用能力。另外，所有实验都有配套的实验设备、实验指导书、实验报告、思考题等详细资料说明。（3）数控实训 本课程授课结束后，在学校工程实训中心，安排1周的数控车床、数控铣床、数控线切割加工、数控电火花成型加工、现代集成制造系统等编程、加工等数控操作实训。
（详见数控实训指导书，已另行成册）。
（4）课程设计 数控实训结束后，安排两周以数控系统伺服驱动和硬、软件为中心内容的课程设计，以培养学生的设计及综合应用能力（详见课程设计指导书，已另行成册）。
4.本课程授课计划与进度
主讲教师根据本大纲和学校教学安排的实际情况，制定具体的授课进度计划。
大纲制定者：张桂香大纲审定者：赵玉刚
第三篇：数控技术教学大纲
《机床数控技术》课程教学大纲
课程编号：数控技术 课程类别：专业教学课程
授课对象：机械制造及自动化专业 开课学期：第7学期 学
分：2学分 主讲教师：倪俊芳
指定教材：宋天麟，《数控机床及其使用与维护》，东南大学出版社，2003年
教学目的：
使学生较全面地了解数控技术的基本知识与核心技术，掌握数控加工编程方法、掌握数控机床操作技能、学习数控系统的控制原理及数控设备的维修技能。并具备进一步学习和研究计算机辅助设计和制造、柔性制造系统、计算机集成制造技术与自动化工厂等高新制造技术领域知识的相关能力。
第一章 概述
课时：2周，共4课时
第一节
数控机床及其特点
一、数控机床的概念
数字控制的概念，数控机床与数字控制的关系，数控机床的概念
二、数控机床的特点
通过从加工范围，加工精度，采用夹具，生产率，经济效益，工人操作等角度将数控机床与普通机床相比较，分析数控机床的优越性能
三、数控机床的构成
数控机床的工作原理及构成模块，各构成模块的概念和功能，分析其如何相互协调工作。
第二节
数控机床分类
一、按控制系统分类
点位控制，直线控制和轮廓控制的概念和应用
二、按执行机构伺服系统类型分类
开环，闭环和半闭环的概念，反馈装置和精度
三、按数控装置类型分类
硬件式数控和软件式数控的概念及其优缺点 第三节
数控机床的发展
一、国外数控机床的发展
介绍国外数控机床的主要发展历程
二、国内数控机床的发展
介绍国内数控机床的主要发展历程
三、数控机床的发展趋势
分析未来数控机床的主要发展方向
思考题：
1、数控机床与普通机床的异同？
2、数控机床由哪几部分组成？
3、简述数控机床的分类？
第二章 数控编程
课时：4周，共8课时
第一节
编程的概念
一、编程的目的
数控编程的概念和意义
二、编程的步骤
分析数控编程的主要步骤及其注意点，对刀点、刀位点和对刀的概念和关系
三、编程的方法
手工编程和自动编程的概念
第二节
手工程序编制的标准
一、数控的主要标准
介绍ISO、EIA和ASCII码标准
二、我国数控的标准
介绍机械部标准和穿孔纸带的代码
第三节
数控机床的坐标系
一、数控机床的坐标轴和运动方向
机床坐标和运动方向的命名原则，右手螺旋法则
二、绝对坐标系统与相对坐标系统
绝对坐标和相对坐标的概念
三、机床原点与工件原点
机床原点与工件原点的概念及其关系
第四节
数控指令
一、准备功能指令
准备功能指令的作用、组成和常用G指令的介绍，刀具补偿功能
二、辅助功能指令
辅助功能指令的作用、组成和常用G指令的介绍
三、其他功能指令
指定机床进给速度的F指令，指定主轴转速的S指令，指定刀具的T指令
四、数控程序的结构
一个完整数控程序的组成结构及分析
五、数控程序的程序段格式
介绍字地址程序段格式和分隔符固定顺序格式 第五节
程序编制中的数值计算
基点和节点的概念，非圆曲线节点的计算，等间距直线逼近法，等弦长直线逼近法，等误差直线逼近法和圆弧逼近法 第六节
数控编程实例分析
通过对几个编程实例的分析，进一步巩固掌握数控编程 第七节
自动编程
自动编程的概念和框架
思考题：
1、简述数控编程的步骤？
2、什么是刀具补偿功能？
3、什么是自动编程？与手工编程的不同点？
第三章 插补计算原理
课时：3周，共6课时
第一节
插补计算原理
一、插补的概念
插补的概念和意义
二、插补的方式
按产生数学模型分和按输出数值形式分
第二节
逐点比较法
一、逐点比较法的概念和特点
逐点比较法的工作原理，工作节拍和特点
二、逐点比较法的两种插补
分析逐点比较法的直线插补和圆弧插补，给出其偏差判别公式
三、坐标转换和终点判别
象限和坐标转换的概念，终点判别的实现方法
四、逐点比较法的合成进给速度
脉冲频率和进给速度的关系
思考题：
1、什么是插补？
2、逐点比较法的工作原理和特点？
3、逐点比较法的终点如何判别？
第四章 进给伺服电机
课时：2周，共4课时
第一节
伺服系统概述
一、伺服驱动系统的性能
进给速度的范围，工作的稳定性，跟随误差和位移精度
二、伺服驱动系统的组成
开环伺服系统和闭环伺服系统
第二节
伺服系统装置
步进电机的分类，机构和工作原理
思考题：
1、对数控机床伺服系统的要求？
2、伺服驱动系统有哪几部分组成？
3、步进电机是如何工作的？
第五章 机床结构和机械部件
课时：3周，共6课时
第一节
数控机床的结构设计
一、数控机床的结构设计要求
对加工精度、切削效率和使用效率要求
二、提高机床的结构刚度
构件的合理结构形式，合理的结构布局
三、提高机床的抗震性
机床的强迫震动和自激震动
第二节
数控机床的主运动部件
一、主运动变速系统的参数
动力参数和运动参数
二、主运动有级变速系统的设计
转速数列，变速级数与变速组传动副数的关系，变速组的变速范围和级比，结构网和结构式，设计步骤、方法和原则
三、主运动无级变速系统的设计
主运动宽调速直流电动机，恒功率和恒转矩传动，主轴转速的自动变换，液压变速机构和电磁离合器变速
四、主轴部件
主轴端部的结构形状，主轴部件的支承，主轴的材料和热处理 第三节
自动换刀装置
一、自动换刀装置的形式
回转刀架换刀、更换主轴换刀、更换主轴箱换刀和带刀库的自动换刀系统
二、刀库的形式
鼓轮式和链式
三、设计刀库时应考虑的主要问题
确定刀库储存量、缩短选刀时间、运动速度应适宜、运行平稳和刀座在刀库中的排列等
四、刀具的选择方式
顺序选择刀具和任意选择刀具
五、任意选择刀具的编码方式
刀具编码方式、刀座编码方式、编码附件方式
六、刀具（刀座）识别装置
接触式刀具识别装置、非接触式刀具识别装置、利用plc实现随机换刀
七、刀具交换装置
交换装置的形式、刀具的夹持
思考题：
1、数控机床的结构设计的要求是什么？
2、简述主运动有级变速系统的设计步骤？
3、简述加工中心是如何自动选刀的？
第六章 数控机床的位置检测装置
课时：2周，共4课时
第一节
位置检测装置的要求
一、基本要求
抗干扰性，精度和速度，使用维护性和成本
二、位置检测装置的分类
数字式测量、模拟式测量、增量式测量、绝对式测量、直接测量和间接测量
第二节
感应同步器位置检测装置
一、感应同步器的工作原理
利用电磁耦合原理将位移或转角转变为电信号
二、感应同步器的分类
直线感应同步器、圆感应同步器
三、鉴相型系统的工作原理
通过检测感应电压的相位来测量位移
四、鉴幅型系统的工作原理
通过检测感应电压的幅值来测量位移
五、感应同步器的特点及使用时应注意的事项
精度高、可拼接、适应性强、寿命长、注意安装间隙 第三节
旋转变压器位置检测装置
一、旋转变压器的工作原理
电磁耦合原理，精度较低，用于精度不高或大型机床粗测或中测系统中。
二、磁阻式多极旋转变压器
无接触式磁阻可变的耦合变压器 第四节
磁尺位置检测装置
一、磁性标尺
平面实体型磁尺、带状磁尺、线状磁尺和圆型磁尺
二、磁头
速度响应型磁头和磁通响应型磁头
三、检测线路
鉴幅型系统工作原理和鉴相型系统工作原理
四、磁尺特点
制造工艺简单、可以制作较长、难以跟上高的移动速度 第五节
光栅位置检测装置
一、光栅检测的工作原理及分类
应用于闭环系统中测量长度、角度、速度、加速度，直线光栅和圆光栅，放大作用、平均效应和莫尔条纹的移动规律
二、直线光栅检测装置的辨向
至少两个光电元件才能进行光栅检测工作
三、提高光栅分辨精度的措施
提高刻线精度和增加线纹密度，采用倍频方法来提高分辨率
四、光栅检测装置的特点
精度高、无磨损、调试困难，对环境要求高 第六节
脉冲编码器
一、原理
光电感应获取脉冲信号，无磨损，可得到较快的响应速度
二、增量式编码器
相对于前一点或转数计数，若因故停机后不能再找到原前执行部件的正确位置
三、绝对值式编码器
通过读取编码器上的图案来表示数值，克服增量式的缺点，但易误读
四、葛莱编码器
每个十进制数字之间只有一位二进制码不同，能把误读控制在一个信号之内，提高了精度
思考题：
1、位置检测装置分为哪几类？
2、简述旋转变压器的工作原理？
3、简述光栅检测的工作原理和特点？
参考书目廖效果，朱启逑．数字控制机床[M]．武汉：华中理工大学出版社，1992．9 2 顾京．数控机床加工程序编制[M]．北京：机械工业出版社，1997．8 3 严爱珍．机床数控原理与系统[M]．北京：机械工业出版社，1999 4 高钟毓．机电一体化设计[M]．北京：机械工业出版社，2000．9 5 叶伯生．计算机数控系统原理、编程与操作[M]．武汉：华中理工大学出版社，1999 6 于华．数控机床的编程及实例[M]．北京：机械工业出版社，1996 7 李善术．数控机床及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1996 8 刘文信，孙学礼．机床数控技术[M]．北京：机械工业出版社，1995 9 王永章．机床的数字控制技术[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1995 10 刘又午，杜君文．数字控制机床[M]．北京：机械工业出版社，1997 11 张俊生．金属切削机床与数控机床[M]．北京：机械工业出版社，1996 12 杨有君．数字控制技术与数控机床[M]．北京：机械工业出版社，1999 13 方沂．数控机床编程与操作[M]．北京：国防工业出版社，1999．9 14 王侃夫．数控机床故障诊断及维护[M]．北京：机械工业出版社，2000 15 刘跃南．机床计算机数控及其应用[M]．北京：机械工业出版社，1999 16 许祥泰，刘艳芳．数控加工编程实用技术[M]．北京：机械工业出版社，2000．1 17 李峻勤，费仁元．数控机床及其使用与维修[M]．北京：国防工业出版社，2000．10 18 杨岳．CAM技术与应用[M]．北京：机械工业出版社，2000 19 孙大涌，屈贤明，张松滨．先进制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2001 20 王志平．机床数控技术应用[M]．北京：高等教育出版社，1998．7
执笔人：倪俊芳
2006年10月8日
第四篇：数控技术教学大纲(目录)
贵港市机械职业技术学校
数控技术应用专业教学大纲
《机械制图》教学大纲……………………………………………………………2
《机械制造工艺基础》教学大纲…………………………………………………5
《机械设计基础》教学大纲………………………………………………………8
《电工与电子技术》教学大纲……………………………………………………13
《互换性与技术测量》教学大纲…………………………………………………17
《数控机床编程与操作》教学大纲………………………………………………20
《AUTOCAD》教学大纲…………………………………………………………24
《金属工艺学》教学大纲…………………………………………………………27
《模具设计与制造》教学大纲……………………………………………………30
《机电设备运行与维护》教学大纲………………………………………………33
《计算机辅助设计》教学大纲……………………………………………………36
《计算机辅助制造》教学大纲……………………………………………………40
《机床电气控制技术》教学大纲…………………………………………………44
《数控系统》教学大纲……………………………………………………………47
《冲压工艺与模具设计》教学大纲………………………………………………49
《普通车床操作实训》教学大纲…………………………………………………52
《普通铣床操作实训》教学大纲…………………………………………………53
《数控车床操作实训》教学大纲…………………………………………………56
《数控铣床操作实训》教学大纲…………………………………………………57 贵港市机械职业技术学校
模具设计与制造专业教学大纲
《机械制图》教学大纲……………………………………………………………2 《机械制造工艺基础》教学大纲…………………………………………………5 《机械设计基础》教学大纲………………………………………………………8 《电工与电子技术》教学大纲……………………………………………………13 《互换性与技术测量》教学大纲…………………………………………………17 《数控机床编程与操作》教学大纲………………………………………………20 《AUTOCAD》教学大纲…………………………………………………………24 《金属工艺学》教学大纲…………………………………………………………27 《模具设计与制造》教学大纲……………………………………………………30 《模具制造工艺学》教学大纲……………………………………………………33 《计算机辅助设计》教学大纲……………………………………………………36 《计算机辅助制造》教学大纲……………………………………………………40 《机床电气控制技术》教学大纲…………………………………………………44 《数控系统》教学大纲……………………………………………………………47 《冲压工艺与模具设计》教学大纲………………………………………………49 《普通车床操作实训》教学大纲…………………………………………………52 《普通铣床操作实训》教学大纲…………………………………………………53 《数控车床操作实训》教学大纲…………………………………………………56 《数控电加工机床实训》教学大纲……………………………………………58 《钳工操作实训》教学大纲………………………………………………………59
第五篇：《数控技术》课程教学大纲
四
川
理
工
学
院
《机电一体化系统设计》
课 程 教 学 规 范
四川理工学院机电工程系 制造技术及自动化教研室
二00六年十一月
《机电一体化系统设计》课程教学规范
机电工程系机械设计制造及其自动化教研室
课程编号：401011 教学课时：48~56学时；
学
分：3~3.5学分。
适用专业：《机械设计制造及其自动化》本科专业（机械制造、机电一体化方向）；《测控技术与仪器》本科专业等。
执 笔 人：何庆中；
修订日期：2006-11-17
第一部分
教学基本要求
一、《机电一体化系统设计》课程教学的性质 1.1 《机电一体化系统设计》课程教学的重要性
机电一体化是机械工业的重点发展方向之一。是机械技术与微电子技术等相融合的新兴交叉学科。所谓“一体化”，并不是机械技术与微电子技术的简单组合，而是相互取长补短、有机结合（融合），以实现系统（产品）构成的最佳化。随着机械技术、微电子技术的飞速发展，机械技术与微电子技术的相互渗透越来越快。“机电有机结合”是实现机电一体化系统（产品）的短、小、轻、薄和智能化，从而达到节省能源、节省材料、实现多功能、高性能和高可靠性目的的根本手段。因而在机械产品、机电产品、测试仪器、家电产品、工业自动化和过程装备自动化系统设计中，机电一体化技术已得到了广泛应用，并取得了很大的成功。由此可知，机电一体化技术已得到广大科技工作者的广泛重视，并逐步成为科学研究和新产品开发的关键技术手段之一。主要表现如下：
1.1.1 机电一体化技术的引用使传统机械系统（产品）的附加值得到了很大的提高
在机电一体化系统设计原理和方法中能充分体现“以机为主、以电为用、机电有机结合”的设计原则，在传统机械技术基础上，有效的引入微电子技术、系统控制技术、传感技术，从而使传统的机械系统（产品）的附加值得到了很大的提高。
1.1.2 使小型化、高精度、多功能智能化产品得以实现
纵观机械产品、机电产品、自动化控制过程的发展历史，其发展模式沿着“单功能省能→单功能自动化→多功能自动化→自动化高精度”的方向发展。当今机电一体化系统设计原理和方法已为柔性自动化、智能自动化、高精度自动化技术的研究和产品开发提供了良好的基础和机电产品有机结合创造了条件。在结合自动控制技术、测试技术、机电一体化技术、过程控制技术、微电子技术以及计算机技术，使小型化、高精度、多功能智能化的机电一体化产品得以实现。
1.1.3 使省能源、省资源、智能化的机电一体化技术研究的目标成为现实
工业技术研究的三大基本要素是物质、能源、信息；而在工业技术研究基础上的机电一体化技术的追求目标是使机电一体化系统（产品）能实现省能源、省资源、智能化，要达到这一目标以满足市场和用户的系统或产品的小型化，高精度、智能化、低投入、高效益等的要求，唯有机电一体化技术在传统机械技术的基础上，有效而合理的将机械技术、电子技术、微电子技术、测试技术、传感器技术、自动控制技术有机的结合起来才能现实省能源、省资源、智能化的机电一体化技术研究的目标。
由此可得出，在《机械制造及其自动化》（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、《测试技术与 控制》本科专业人才的培养计划课程设置，以及《机械设计及理论》、《机械电子工程》、《机械设制造及自动化》等专业硕士研究生培养计划课程设置中，将《机电一体化系统设计》课程作为专业必修课程或选修课程教学是非常必要的。
1.2 《机电一体化系统设计》课程教学的性质
作为综合性较强的主干专业课程教学，使学生通过该课程学习，可培养学生初步了解和掌握应用所学专业基础知识和专业知识解决机电一体化系统或产品设计、维护维修的基本方法和技能，初步具备综合应用各学科知识解决实际问题的能力，为今后参与工程实践打下一定的基础。
二、《机电一体化系统设计》课程教学的主要任务和基本目的 2.1 《机电一体化系统设计》课程教学的主要任务
依据四川理工学院机电工程系《机械制造及其自动化》（机械制造、机电一体化方向）本科专业教学计划、《测控技术与仪器》本科专业教学计划。以培养能在工业生产第一线从事机械设计、制造、机械电子工程（机电一体化系统和产品设计）以及测试技术与控制领域内应用机电一体化系统设计技术承担机电产品设计制造、科技开发、应用性研究等方面的应用型技术人才，掌握机电一体化技术的基础知识、基本技能和一定的动手能力为本专业课程教学的主要任务。
2.2 《机电一体化系统设计》课程教学的基本目的
《机电一体化系统设计》课程是《机械制造及其自动化》本科（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、《测试技术与控制》本科以及《电气自动化专业》等专业教学的重点专业主干课程之一。课程教学的基本目的在于让所培养的各专业本科学生能掌握和了解机电一体化系统设计的基本原理、基本设计原理和方法，从系统和产品的角度出发，掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地的对常见机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品实例设计分析，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计方法和静态设计方法。
三、《机电一体化系统设计》课程教学的基本要求
基本要求在于培养学生掌握机电一体化系统设计与分析的基本原理、基本设计手段和方法，从系统和产品的角度出发，使学生掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地对常见的机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品设计实例分析，从机电有机结合的角度出发，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计和静态设计方法。
最终目的是培养学生在今后参与工程实践的过程中，能在工业生产第一线从事机械设计、制造、机械电子工程（机电一体化系统和产品设计）以及测试技术与控制领域内应用机电一体化系统设计与分析技术承担机电产品开发、设计制造、应用性研究等方面的基本能力。
四、《机电一体化系统设计》课程重点难点及处理方法
《机电一体化系统设计》课程的教学难点主要体现在机电一体化系统设计的基本工作原理、基本设计思想和方法，从系统和产品的角度出发，使学生如何更好地掌握组成机电一体化系统或产品机械系统元件和部件、常用机电执行元件和传感元件、微电子控制系统和微机控制系统等的基本工作原理、特点、选用原则与方法，能有效地对常见的机电一体化系统或产品进行简要的分析与评价，通过一定的机电产品设计实例，从机电有机结合的角度出发，初步掌握机电一体化系统或产品动态设计和静态设计方法。结合本门课程的特点，以大量生产实例为平台，理论与实践相结合等教学方法和手段，使学生能更好地掌握本门课程的基础知识和要点，以及常见的机电一体化系统或产品的静态和动态设计方法，并能在今后的工作中有所应用。
五、《机电一体化系统设计》课程与其他课程的联系与分工
机电一体化技术是以机械技术为基础，引入电子/微电子技术、自动控制理论、信号处理技术、传 感技术以及计算机技术等相互融合逐渐形成的综合性学科，因而它与其他课程之间的联系非常紧密。在学习《机电一体化系统设计》课程专业课程前，学生应完成如下基础课程和基础专业课程的学习：
5.1 基础课程
高等数学、线性代数与概率论、积分变换与复变函数、大学物理、画法几何与机械制图等基础课程，是为基础专业课程学习和专业课程学习打下坚实的基础。
5.2 专业基础课程
（1）技术基础课程学习
理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械工程材料、电工电子技术（模点/数电）、互换性与技术测量基础等一级学科基础专业课程，是机械工程一级学科各专业学习掌握的专业基础课程，为进一步学习掌握二级学科各专业方向的专业基础知识和专业知识创造条件并打下一定的基础。（2）专业方向基础课程学习
机械控制工程基础、机电传动控制基础、机械工程测试技术基础、材料成型技术基础、液压传动与控制、计算机辅助设计（CAD/三维设计）、机械制造技术基础等二级学科专业基础课程，是以培养机械设计制造及自动化（机械设计、机械制造、机电一体化方向）、测试技术与仪器、过程装备与控制工程本科专业人才培养目标为依据，制定的专业方向基础课程，目的为完成后续的专业课程学习打下基础。
5.3 专业课程学习
机械设计学、机械系统设计、测试技术与传感器、计算机原理与控制、自动控制理论、数控技术、机电系统控制与驱动设计、机电系统与计算机仿真等专业课程，也是为培养各专业人才进一步学习《机电一体化系统设计》课程必要的专业知识。
5.4 继续教育的基础
《机电一体化系统设计》课程的学习，可为以下选修课程和继续教育课程学习打下一定的专业基础知识或技能。ADAMS模态分析、机电系统运动学/动力学仿真、自动控制系统仿真，机电系统虚拟样机设计等。
六、建议教材与参考文献 6.1 建议教材
张建民 主编，《机电一体化系统设计》，高等教育出版社，2001年第2版（普通高等教育“十五”国家级规划教材）。
6.2 参考文献
赵先仲 编著，《机电系统设计》，机械工业出版社，2002年第1版。何克忠、李伟主编，《计算机控制系统》，清华大学出版社，1998年第1版。薛定宇著，《反馈控制系统设计与分析》，清华大学出版社，2000年第1版。刘政华、何将三等编著，《机械电子学》，国防科技大学出版社，1999年第1版。
第二部分
教 学 大 纲
《机电一体化系统设计》课程理论教学基本内容与要求（含重点难点，教学组织）
1、第一章
总
论（第1.1~1.5节）
（1）理论教学学时：4学时
（2）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。（3）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。
（4）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。（5）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。
2、第一章
总
论（第1.6~1.10节）
（1）理论教学学时：4学时（2）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，提高系统的附加价值的基础上，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；了解机电一体化系统（产品）的设计程序、准则和规律；机电一体化系统（产品）的开发工程；机电一体化系统（产品）设计与现代设计方法的关系。（3）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。（4）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。
（5）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。
（6）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。
3、第二章 机电一体化系统机械系统部件的选择与设计（第2.1节）
（1）理论教学学时：4学时
（2）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。（3）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（4）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。（5）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（第2.2节）
（1）理论教学学时：4学时（2）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。（3）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。
（4）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。（5）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。（6）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）；齿轮传动系统传动比的分配原则。
题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。
5、第三章 机电一体化系统执行元件选择与设计（第3.1~3.2节）
（1）理论教学学时：4学时（2）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。（3）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）。（4）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。
（5）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。
6、第三章 机电一体化系统执行元件选择与设计（第3.3~3.5节）
（1）理论教学学时：6学时（2）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。（3）主要教学内容
·复习内容：步进电机的定义；基本工作原理；主要类型与主要特点。
·步进电动机的运行特性与主要性能指标——分辨率；静态特性（矩－角特性、静态稳定特性）；动态特性（动态稳定区、启动转矩、矩－频特性、惯－频特性）；其他技术参数。
·步进电机的驱动与控制——驱动电路：主要由脉冲分配器和功率放大器两部份组成，实现信号分配和能量放大；变频控制信号：主要有脉冲频率与电机转动方向控制信号，确定位移、转速、转向的实现。
·环形脉冲分配器——软件分频；通用集成电路分频；专用集成电路分频。
·功率放大器与作用——功率放大；限制电流；续流保护；典型放大电路：单电压功率放大电路、高低压功率放大器、晶闸管功率放大器、恒流源功率放大器。
·细分驱动电路——工作原理：在不改变步进电机结构的条件下，将步进脉冲电流细分逐步增加到Imax，再逐步减少到Imin，形成阶梯波电流，从而提高了步进电机的步进精度，减小了振动、噪声。细分驱动电路的特点：在不改变步进电机结构参数的条件下，可降低电机运转的步进角。·典型细分驱动电路——多路功率开关细分电路；单功率放大细分电路。·直流伺服电动机及其驱动 ·交流伺服电动机及其驱动
（4）教学重点
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）；直流伺服电动机及其驱动；交流伺服电动机及其驱动。（5）教学难点与处理方法
教学难点：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）；直流伺服电动机及其驱动；交流伺服电动机及其驱动。教学处理方法：在详细讲解步进电动机、直流/交流伺服电动机、工作原理的基础上，结合实际机电一体化系统或产品中对控制电动机的基本要求，选用和应用特点。（6）第三章课外习题要点
复习巩固掌握机电一体化系统中对执行元件的分类与特点；机电一体化系统对执行元件的基本要求；步进电机具有哪些特点与环形分配方式、功率放大器电路种类以及工作原理、细分电路的特点、细分方式。
题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。
7、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.1节）
（1）理论教学学时：4学时
（2）教学目的和要求
掌握微机控制系统的定义；了解常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；掌握微机控制系统的设计思路和微机系统构成与种类；了解微机软件与程序设计语言。
（3）主要教学内容
·微机控制系统：是将微型计算机作为机电一体化产品的控制器，结合微型计算机的工作原理、接口电路（数字和模拟）的设计、相应的控制软件，实现对控制对象的控制形式和动作控制方式等控制功能的实现。
·常用控制计算机的类型：单片机、单板机，微型计算机——构成与特点。
·微机控制系统专用与通用、硬件与软件的抉择和权衡——专用与通用的抉择；硬件与软件的权衡；必要的抗干扰措施。
·微机控制系统的设计思路——确定系统总体控制方案；确定控制算法（逐点比较法、数字积分法、PID调节控制法、最小拍控制法、最优控制法、随机控制法、自适用控制法、遗传控制法、模糊控制法、鲁棒控制法、神经网络控制法、专家系统）；选择微型计算机（较完善的中断系统、足够的存储容量、完善的输入/输出通道、实时时钟控制能力、）；系统总体设计（接口设计、通道设计、）；软件设计：系统软件、应用软件。
·应用程序的一般编写方法：模块化程序设计法和结构化程序设计法。·系统调试：硬件调试、软件调试、系统调试三大步骤。
·微机系统构成与种类——微处理机、微型计算机、微型计算机系统等系统的总称。
·微机软件与程序设计语言——机器语言（Machine language），汇编语言（Assembly language），高级语言（High level language），操作系统（Operating System）；应用程序库或软件包（OFFICE、C、VC、JAVA、CAD、PRO/E、UG、3DMAX、MATLAB、MAPLE 等）。（4）教学重点
微机控制系统的定义；常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；微机控制系统的设计思路和微机系统构成与种类。
（5）教学难点与处理方法
教学难点：微机控制系统的设计思路。
教学处理方法：结合不同微型计算机的构成和性能特点，以及在机电一体化中的应用进行设计思
++路的讲解，并对一定的实例进行分析。
8、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.6节）
第4.2节 第4.3节 第4.4节 第4.5节 内容在计算机硬件基础、计算机原理等课程中已学习过，在此不做讲解。
（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求
掌握PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程；了解PLC的应用和编程步骤。（3）主要教学内容
·PLC的基本工作原理与基本构成
工作原理：使用可编程存储器存储用户设计的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数、算术运算和I/O接口通讯来控制机电一体化系统（产品）。
基本构成：如图4-2所示，主要由微处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、EPROM）、I/O接口（数字、模拟）、编程接口、编程器（含显示）等组成。·PLC的编程特点与执行过程——顺序串行编程与执行。
·PLC的应用举例——下面借助于实际例子了解PLC的应用和编程步骤（执行加工工艺流程）。（4）教学重点
PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程。（5）教学难点与处理方法
教学难点：PLC的编程特点与执行过程。
举例讲述PLC在机电一体化系统中的应用和编程特点。
9、第四章 机电一体化系统微机控制系统的选择与设计（第4.7节~第4.8节）
（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求
掌握输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求；提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法；了解检测传感器的分类与基本要求，传感器的选择原则及注意事项，传感器的测量电路和传感器的微机接口。
（3）主要教学内容
第4.7节 微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计
·输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求：能可靠地传递控制输入/输出信息；能够进行信息的转换，以满足微机对输入/输出信息转换要求；电平量转换与匹配；电量与非电量转换；强电与弱点转换与匹配；具有阻断干扰信号进入微机控制系统的能力。
·提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法：光电隔离电路和信息转换电路设计。·信息转换电路设计：弱点/强电转换电路；数字/脉冲信号转换；数/模(D/A)转换、模数(A/D)转换；电量转非电量。
4.8 常用检测传感器的性能特点、选用与微机接口
·检测传感器的分类与基本要求：检测传感器的定义、作用；检测传感器的分类； ·传感器的选择原则及注意事项：选用原则；改善和提高传感器的性能的技术措施。·传感器的测量电路：模拟型测量电路；数字型测量电路；开关型测量电路。·传感器的微机接口：模拟量接口方法、数字量接口方式、开关量接口方式。
（4）教学重点
输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求和提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。（5）教学难点与处理方法
教学难点：提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。教学处理方法：重点讲述不同接口电路中的可靠性设计方法。（6）课外习题要点
复习巩固掌握机电一体化微机控制系统设计中，微机选择应满足的基本条件；提高微机控制系统抗干扰能力的主要方法和手段；光电耦合器的光电隔离原理；常用传感器的种类及其基本特性。
题量4~5题 —— 祥见本课程教案或教学日历。
10、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.1节）
（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求
重点掌握机械系统的主功能和基本特性要求，变换机构及其运动变换分析。了解机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题。（3）主要教学内容
·机械系统的主功能：将一种机械物理量变换成与目的要求相对应的另一种机械物理量（运动参量、力/力矩参量）。·机械系统的基本特性要求：在具有承担外载荷足够的强度（бb, бs, бp）和刚度（结构刚度、接触刚度和局部刚度）的前提下，质量和惯量要小，系统响应要快，带负载的能力要强。·一般线性机械系统的动态特性（传递函数）：X(s)/Fx(s)= 1/[(Jm+JL/i2)s2] 典型机械系统的动态特性（传递函数）：齿轮减速：Y = f(x)=(1/i)x；只有机构转动惯量：X(s)/Fx(s)= 1/Jms2；只有负载转动惯量：X(s)/Fx(s)= 1/(JL/i2)s2。
,)x·非线性机械系统的动态特性（传递函数）：FxFm(x,xdf(x)dt,)。Fy(y,yy· 变换机构及其运动变换分析：齿轮传动机构（线性）；柔性带/链传动机构（线性）；回转/直线机构（线性）；间歇机构（非线性）；连杆机构（非线性）；凸轮机构（非线性）等。
·机构静力学特性与研究的主要问题：输出端负载向输入端的转换；机构内的摩擦力/矩对输入端的影响；各外部和内部载荷或重力载荷产生的加速度对机构内部构件承载能力的影响。
·机构动力学特性与研究的主要问题：研究机构要素的惯性和机构中各元素、部件以及整机的刚度特性和振动特性；平面运动机构要素的动态力及动态力矩；空间运动机构要素的动态力及动态力矩；机构输出端的弹性与动态特性。（4）教学重点
机械系统的主功能和基本特性要求；变换机构及其运动变换分析；机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题。（5）教学难点与处理方法
教学难点：机械系统的机构静力学特性研究和机构动力学特性研究。
教学处理方法：以动力机构、变换机构为基础，分析机械系统的机构静力学特性和机构动力学特性问题的主要研究内容。
11、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.2节）
（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求
重点掌握机械系统中传感器的主功能；传感器的分类；动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性。了解具有其他平滑特性的变换传感器和传感器检测系统的特性。掌握传感器检测系统的整体特性的组成部分与要求。
（3）主要教学内容
·机械系统中传感器的主功能：由传感元件将机械物理量变换成电平参量或另一机械物理量，再经运算放大器或机械变速器转换成可接受利用的信号参量。
·传感器的分类（按变换物理过程分类）：电/磁变换传感器（动电式、静电式、磁阻式、霍尔效应式等）；压电变换传感器；应变/电阻变换传感器；光/电变换传感器。·典型传感器的特性。
动电式变换传感器的特性： VS(s)Y(s)Gme(s)Ks1Ls/RRs1RCskRsdRs1RCsd，当LS/R<<1时，传感器具有线性特征。，当RCs>>1时，Gme≈d/C，放大系压电式变换传感器的特性： VS(s)F(s)Gme(s)数与压电系数成正比，与电容量成反比。但在τ= RC（固有振动周期）低时，系统测试不准确。故压电式变换传感器只能用在被测信号频率足够高时，测试结果才准确。
·具有其他平滑特性的变换传感器（即线性特性或数字特性）：差动变压器传感器、静电/电桥式传感器、应变计传感器、光电编码器。
·传感器检测系统的特性：机械变换、机电变换、电气变换等部分组成。（4）教学重点
机械系统中传感器的主功能；传感器的分类；动电式变换传感器和压电式变换传感器的特性。（5）教学难点与处理方法
教学难点：各类传感器或传感系统传递函数特性分析与应用。
教学处理方法；以不同传感器的工作和应用特点为基础，进行特性分析与应用原则的讲解。
12、第五章 机电一体化系统的元、部件特性分析（第5.3节，第5.4节）
（1）理论教学学时：2学时（2）教学目的和要求
重点掌握电气式执行元件系统的主功能和系统组成；电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。了解压电式执行元件及其特性分析；执行元件与机械结构结合中的若干问题。（3）主要教学内容
·电气式执行元件系统的特性分析
电气式执行元件系统的主功能：将输入电控信号转换为机械物理参量。
电气式执行元件系统的组成：控制电路→驱动电路→电/机变换→机械变换。
常用电气式执行元件：DC/AC伺服电机，步进电机，直线电机（含电磁铁）、压电元件、超声波电机等。
·电磁变换执行元件的特性分析：DC/AC伺服电机为例进行特性分析。
·具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析：DC伺服电机典型反馈驱动电路控制的动态特性分析；测速发电机（旋转变压器）反馈驱动电路控制的动态特性分析。·步进电动机的特性分析：环行分配、功率放大、步进电动机变换的特性分析 ·压电式执行元件及其特性分析：电压—电荷—应力变形特性分析。
·执行元件与机械结构结合中的若干问题：机械惯性阻转矩的匹配方法、凸轮理论曲线分析、残余振动分析、无残余振动的定位分析。（4）教学重点
电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。
（5）教学难点与处理方法
教学难点：电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。
教学处理方法：结合不同的电磁变换元件的工作原理，以及在系统中的应用特点，详细分析执行元件的动态特性分析。（6）课外习题要点
复习巩固掌握典型机械系统的动态特性和常用的线性变换机构的特点与应用。题量2~3题 —— 祥见本课程教案或教学日历。
13、第六章 机电一体化系统的机电有机结合分析与设计（第6.1节）
（1）理论教学学时：4学时
（2）教学目的和要求
重点掌握机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计。稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求。（3）主要教学内容
·机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容：
系统的输出运动参数的技术状态；执行元件的参数选择；功率（力/力矩）的匹配以及过载能力的验算；各主要元件的选择与控制电路的设计；信号的有效传递；各级增益的分配；各级之间阻抗匹配和所采取的抗干扰的措施。
·负载分析：典型负载，负载的等效换算。
·执行元件的匹配选择：伺服系统执行元件的转矩匹配，伺服系统执行元件的功率匹配。
·减速比的匹配选择与各级减速比的分配：减速比匹配选择一般原则要求，各级减速比的分配原则。·检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计；伺服系统的稳态设计方法，伺服系统主要功能部件的选择与设计。
·系统数学模型的建立：半闭环控制方式（数学模型），全闭环控制方式（数学模型）。·稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求
（4）教学重点
机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计。
（5）教学难点与处理方法
教学难点：稳态设计考虑方法的主要设计程序及要求的认知了解。
教学处理方法：应用实例分析进一步学习和认知稳态设计考虑方法的主要研究内容和重点考虑的问题。
14、第六章 机电一体化系统的机电有机结合分析与设计（第6.2节，第6.3节）
（1）理论教学学时：4学时（2）教学目的和要求
重点掌握机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。了解机械结构弹性变形对系统的影响和减少影响可采用的措施，动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。（3）主要教学内容
·机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容：在稳态设计所建立的数学模型（传递函数）基础上，选择系统的控制方式和校正（或误差补偿）形式；设计校正（或误差补偿）装置，并有效的与稳态设计所建立的数学模型（传递函数）系统相融合，构成具有误差补偿作用的反馈调节系统，最终达到稳定工作和满足被控制对象的各项动态指标要求。
·伺服系统的控制方式：前置反馈和反向误差调节反馈控制方式。·校正（或误差补偿）形式：波德（Bode）图法和根轨迹图法。
·伺服系统的调节方法：伺服系统动态稳定性分析与过渡过程，动态特性与动态稳定性参量或指标，伺服系统动态稳定性校正，伺服系统调节校正分析，速度反馈校正（测速发电机局部负反馈）。机械结构弹性变形对系统的影响：有效地减少机械系统产生自激振荡而影响系统正常工作的各种因素，最有效的方法是机械系统的控制频带避开机械系统的固有谐振频率。
·通常采用的方法：机械振动系统运动学和动力学方程的建立；简化系统，建立弹性变形时机械系统的运动和动力传递结构框图；写出机械系统的运动和动力传递的控制等效框图；建立机械系统的传递函数；应用根轨迹法判定系统的工作稳定性。
·动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。
·机电系统的可靠性设计方法：可靠性的概念、保证产品（系统）可靠性的主要方法。（4）教学重点
机电有机结合动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。（5）教学难点与处理方法
教学难点：伺服系统的调节方法。
在条件允许的情况下，利用自动控制系统仿真分析设计软件进一步分析和学习伺服系统的调节方法、调节程序步骤等机电有机结合动态设计方法的知识要点。
第三部分
教学实施细则
依据本课程教学的性质和教学目的，学生按本课程教学内容重点掌握和了解各章节或各教学环节的教学目的和要求，是本课程教学的基本任务，也是最终考查（考试）的基本范围和知识要点，可作为知识掌握和复习的基本内容和要求。由此制定出本课程的教学实施细则。
一、课堂教学方法
以各章节教学内容，教学重点和难点为依据，以每次课堂教学为基本教学单元，采取学生教师互动的教学方式，相互尊重的人性化管理加强课堂纪律的整理等教学模式；在多媒体教学手段应用的基础上，充分发挥传统教学方法（板书教学与互动）的特点，引用互动提问式教学，突出教学重点，图文并茂，尽可能让每一位学生更好地认知教学过程中应掌握和了解各章节的重点知识内容和难点。主要教学方法和手段如下：
1.1教学前的准备
认真熟悉地理解和掌握本专业学生的培养目标，教学计划与课程体系，基础课、专业基础课、专业课、选修课以及实践教学内容等之间的相互关系和联系。
1.2理论教学前应准备的教辅资料
在认真理解和掌握本课程教学理论研究和应用研究的相关领域和发展方向的基础上，消化熟悉所选用教材明确的知识体系和结构、重点内容和要点，参阅相关参考教材和著作，依据本课程教学规范中教学大纲的要求，在实施理论教学前，应完成准备的教辅资料主要有：课程教学教案，课程教学讲义，多媒体CAI课件，以及必要的习题（课内、外）等。
1.3课堂教学过程与方法
以各章节教学内容，教学重点和难点为依据，以每次课堂教学为基本教学单元实施理论教学。在教学过程中，应重点注重以下几方面教学手段的实施。
·在教学硬件设施许可的条件下，尽量应用多媒体教学方法与传统板书教学方法相结合，再结合主讲教师的教学特点，进行理论教学。在本课程教学过程中，引用多媒体教学手段，具有信息量大，直观性强的特点；应用传统板书教学方法具有逻辑性强，易于与学生进行互动教学，同时也可了解和掌握学生对知识要点、重点、难点的掌握程度。
·教师应严于师表，语言行动规范，尊重学生，平易近人。在上课前互动致敬整顿课堂纪律是每次课教学的第一手法；在每一课堂教学中，主讲教师应直立、面向学生进行教学，严而不俗，互动教学，随时注意学生的听课情况和反映，尽可能保持课堂教学进程的完成和课堂纪律；下课休息时间，尽量接近学生，与之交谈了解学生对本门课程知识的认识和获得的教学效果，尽量针对学生的实际情况，灵活完善教学方法，使之能尽可能多的掌握本门课程的基本知识要点。
1.4课外辅助教学方法
课外辅助教学主要包括课外作业、课外辅导，在条件具备的情况下，可带学生参观机电一体化系统或者产品，进行一定的现场讲解。教师必须认真修改课外作业，并做必要的批示和有完整的记录，教师最好全部修改课外作业；教师必须按规定时间按时进行课外辅导，并可根据学生的实际情况，适当拓宽大疑问题的范畴。
二、实现教学目标的措施和办法
为了落实教学目标的实现，有效管理和监控教学进程与教学质量，提高教学效果和总结教学经验，进一步改进教学方法，在教学实施过程中，主要采取如下措施和方法实现教学目标。
2.1 课堂教学与监控
每次课程教学前整顿课堂纪律，随机考勤与课堂提问相结合，监控教学进程与教学效果，考勤与提问考核结果作为学生平时成绩的组成部分。
2.2 课外作业
2.2.1 主要目的
布置课外习题作业应达到的主要目的是使学生在认真复习所学各章节的基础上，通过完成课外习题作业的方式，进一步掌握和巩固各章节的基本知识要点和重点内容，并初步具备灵活应用所学知识（基本原理、方法、概念和观念），解决相应的技术问题的手段或方法。2.2.2 各章节课外习题布置的要点和题量（1）第一章课外习题要点
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题为宜。（2）第二章课外习题要点
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）；齿轮传动系统传动比的分配原则。
题量4~5题为宜。（3）第三章课外习题要点
复习巩固掌握机电一体化系统中对执行元件的分类与特点；机电一体化系统对执行元件的基本要求；步进电机具有哪些特点与环形分配方式、功率放大器电路种类以及工作原理、细分电路的特点、细分方式。
题量4~5题为宜。
（4）第四章课外习题要点
复习巩固掌握机电一体化微机控制系统设计中，微机选择应满足的基本条件；提高微机控制系统抗干扰能力的主要方法和手段；光电耦合器的光电隔离原理；常用传感器的种类及其基本特性。题量4~5题为宜。（5）第五章课外习题要点
复习巩固掌握典型机械系统的动态特性和常用的线性变换机构的特点与应用。题量2~3题为宜。
（6）第六章课外习题要点
复习巩固掌握机电一体化系统的稳态设计方法和动态设计方法，以及在设计中应该掌握的基本要点和提高稳态/动态精度的手段。
题量2~3题为宜。
2.3 辅导答疑
合理安排辅导答疑时间，并对学生提问与答疑交谈的结果，做一定的纪律，并将提问和认知情况作为平时成绩参考的依据。
2.4近距离与学生交谈
充分利用课余时间和平时时间，近可能地与学生交谈和谈心，掌握学生对本门课程的认识和知识掌握的情况，使学生能认识到学好本门课程是教师和学生共同努力的结果。2.5 考核环节
《机电一体化系统设计》课程属大学四年学习的专业综合性课程，综合性和实用性较强，考核的重点在机电一体化系统设计的基本要求，设计思想、观念、思路与方法等范围。
2.5.1 考核形式与成绩构成
《机电一体化系统设计》课程以闭卷考试（卷面成绩）为主（85%），平时成绩（含作业成绩、上课考核情况等）为辅（15%）。
3.3.2 闭卷考试的主要内容或范围
第一章：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，提高系统的附加价值的基础上，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）；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；
第二章：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；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；提高导轨副耐磨性的措施；滚动导轨副的类型与选择（直线运动导轨副）。
第三章：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；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）。第四章：微机控制系统的定义；了解常用控制计算机的类型、抉择和权衡方法；PLC的基本工作原理与基本构成；PLC的编程特点与执行过程；输入/输出接口控制信号的可靠性设计基本要求；提高输入/输出电路与接口可靠性的主要方法。
第五章：机械系统的主功能和基本特性要求，变换机构及其运动变换分析；机械系统的机构静力学特性研究的主要问题和机构动力学特性研究的主要问题；机械系统中传感器的主功能、传感器的分类、动电式变换传感器的特性和压电式变换传感器的特性；传感器检测系统的整体特性与要求；电气式执行元件系统的主功能和系统组成；电磁变换执行元件的特性分析；具有反馈环节驱动电路电磁变换执行元件的动态特性分析；步进电动机的特性分析。
第六章：机电有机结合的稳态设计考虑方法研究的主要内容和检测传感装置、信号转换接口电路、放大电路、电源的匹配选择与设计；机电有机结合的动态设计考虑方法研究的主要内容，伺服系统的调节方法。了解机械结构弹性变形对系统的影响和减少影响可采用的措施，动态设计考虑方法的主要设计程序及要求。
3.3.3 考试试卷题型及题量的组成原则（1）客观题
以填空和单项选择题为主。建议一空和一项选择为1分，总计最多不超过30分。（2）简答题和简述题
以基本概念、基本定义、基本原理、基本方法和特点为主。建议6~8题为宜，每题6~8分。总计在40分~50分之间。
（3）思考题或叙述题
以基本原理和方法的应用、特点分析为主。建议2~3题为宜，每题8~12分。总计在20分~30分之间。
二00六年十一月
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