模塊一 機電一體化系統概論
【學習目標】
任務一 認知機電一體化
【任務描述】
【知識準備】
1.機電一體化的發展概況及發展趨勢
2.機電一體化的關鍵技術
3.機電一體化系統設計及其工程路線
4.詳細設計步驟
【任務實施】了解CNC機床內部功能構成
1.機電一體化產品的五種內部功能
2. CNC機床的內部功能
【知識拓展】機電一體化的發展趨勢
【學習小結】
習題一
模塊一 機電一體化系統概論
【學習目標】
任務一 認知機電一體化
【任務描述】
【知識準備】
1.機電一體化的發展概況及發展趨勢
2.機電一體化的關鍵技術
3.機電一體化系統設計及其工程路線
4.詳細設計步驟
【任務實施】了解CNC機床內部功能構成
1.機電一體化產品的五種內部功能
2. CNC機床的內部功能
【知識拓展】機電一體化的發展趨勢
【學習小結】
習題一
模塊二 機械系統設計
【學習目標】
任務一 傳動機構設計
【任務描述】
【知識準備】
1.傳動機構性能要求
2.傳動機構類型及其原理
3.傳動機構的典型結構
【任務實施】傳動機構的典型結構設計計算
【知識拓展】常用傳動機構簡介
任務二 支撐與導向機構設計
【任務描述】
【知識準備】
1.支撐與導向機構性能要求
2.支撐與導向機構類型
3.支撐與導向機構的典型結構
【任務實施】支撐與導向機構的典型結構設計計算
【知識拓展】導軌的材料
任務三 執行機構設計
【任務描述】
【知識準備】
1.執行機構性能要求
2.執行機構類型及其原理
【任務實施】執行機構的設計計算
1.機械夾持器
2.特種末端執行器
3.靈巧手
【知識拓展】執行機構的新型結構
【學習小結】
習題二
模塊三 檢測系統設計
【學習目標】
任務一 模擬式傳感器信號的檢測
【任務描述】
【知識準備】模擬信號檢測系統的構成
【任務實施】
1.認知基本轉換電路
2.認知信號放大電路
3.認知濾波器
4.認知運算電路
【知識拓展】模擬傳感器系統的抗干擾措施
1.干擾的種類
2.模擬傳感器抗干擾的措施
任務二 數字式傳感器信號的檢測
【任務描述】
【知識準備】數字信號檢測系統的組成
【任務實施】
1．多路采集細分與辨向
2.電阻鏈移相細分與辨向
3.鎖相倍頻細分與辨向
4．脈沖填充細分與辨向
【知識拓展】數字傳感器的驅動電路
任務三 檢測信號的采集和預處理
【任務描述】
【知識準備】模擬量的轉換輸入方式
【任務實施】
1.認知模擬多路開關
2.了解信號采樣與保持
3.了解數字信號的預處理
4.了解傳感器的非線性補償
【知識拓展】傳感器的零位誤差和增益誤差補償
【學習小結】
習題三
模塊四 控制系統設計
【學習目標】
任務一 被控對象數學模型的建立
【任務描述】
【知識準備】
1.數學模型的類型
2.建立數學模型方法
3.被控對象模型的辨識
【任務實施】被控對象數學建模實例
【知識拓展】典型環節的數學模型實例
1.機械平移系統
2.機械轉動系統
任務二 了解計算機控制技術
【任務描述】
【知識準備】
1.計算機控制系統的組成及特點
2.計算機控制算法
3.數字控制器設計
4.控制輸出接口設計
【任務實施】計算機控制技術應用實例
1.自動化立體倉庫概述
2．巷道堆垛機控制系統
3． DeviceNet網絡結構及其網絡配置
【知識拓展】計算機控制技術的發展
【學習小結】
習題四
模塊五 伺服系統設計
【學習目標】
任務一 熟悉伺服系統的分類及設計要求
【任務描述】
【知識準備】
1.伺服系統的概念
2.伺服系統的分類
3.伺服系統的構成
4.伺服系統的基本要求
5.伺服系統的執行元件
【任務實施】伺服系統設計
【知識拓展】數控機床的主軸與進給伺服系統
1.主軸伺服系統
2.進給伺服系統
任務二 認知步進電機伺服系統
【任務描述】
【知識準備】
1.步進電機的工作原理及特點
2.步進電機的結構類型
3.步進電機的運行特性及參數
4.步進電機的微機開環控制
5.步進電機的微機閉環控制
【任務實施】步進電機伺服系統的典型計算
1.系統的脈沖當量
2.慣量匹配
3.轉矩的匹配
4.速度的匹配
【知識拓展】步進電機伺服系統設計的主要內容
任務三 認知直流伺服系統
【任務描述】
【知識準備】
1.直流伺服電機的原理、結構、控制方式及分類
2.直流伺服電機的靜態和動態特性
3.直流伺服電機的調速
4.直流位置伺服系統的結構及數學模型
【任務實施】直流伺服系統設計的有關計算
1.伺服剛度
2.滾珠絲桿的扭轉剛度及綜合軸向剛度
3.固有頻率的計算
4.失動量的計算
【知識拓展】無刷直流伺服電機
任務四 認知交流伺服系統
【任務描述】
【知識準備】
1.交流伺服電機工作原理和特點
2.交流伺服電動機的類型
【任務實施】異步電動機的調速
1. V1/f1變頻調速原理
2.轉差頻率控制的變頻調速
3.矢量控制技術
【知識拓展】高性能交流伺服系統的發展
任務五 認知直線電動機
【任務描述】
【知識準備】
1.直線電動機的基本原理
2.直線電機的分類及特點
【任務實施】分析典型直線電動機
1.直線直流電動機
2.直線步進電動機
3.壓電式直線電動機
【知識拓展】直線電機技術的發展
【學習小結】
習題五
模塊六 仿真在機電系統設計中的作用
【學習目標】
任務一 機械傳動系統的仿真
【任務描述】
【知識準備】
1. Simulink和SimMechanics環境下的建模仿真
2.機械傳動系統的動力學模型
3.傳動機構的仿真分析
【任務實施】
1.齒輪傳動機構Simulink仿真分析
2.齒輪傳動機構SimMechanics仿真分析
【知識拓展】傳動機構的機械參數對系統性能的影響
1.慣量的影響
2.摩擦阻尼的影響
3.剛度的影響
4.傳動鏈的誤差
任務二 機構動態仿真
【任務描述】
【知識準備】
1.機構運動學模型及仿真
2.機構動力學分析
【任務實施】平面五連桿機器人動態仿真實例
1.正向運動學模型
2.逆向運動學模型
3.基于數學模型的運動學仿真分析
4.基于SimMechanics的動力學仿真分析
【知識拓展】建模與仿真的校核、驗證與確認
任務三 伺服驅動系統的仿真
【任務描述】
【知識準備】
1.基于傳遞函數的伺服控制系統仿真
2.基于狀態空間的伺服控制系統仿真
【任務實施】倒立擺系統伺服控制仿真實例
【知識拓展】模糊控制系統仿真
1.模糊控制系統組成
2.模糊控制的基本原理
【學習小結】
習題六
模塊七 機電一體化總體設計
【學習目標】
任務一 了解總體設計功能及性能指標的分配
【任務描述】
【知識準備】
1.機電一體化系統內部功能的設計要求
2.機電一體化系統常用性能指標
3.常用性能指標分配原則
【任務實施】功能及性能指標分配實例
【知識拓展】機電一體化系統的性能評價
任務二 熟悉總體設計的方法和步驟
【任務描述】
【知識準備】
1.機電一體化產品的設計類型和總體設計方法
2.機電一體化產品的設計與現代設計方法
3.機電一體化系統(或產品)的設計步驟
【任務實施】定量電子秤總體設計實例
【知識拓展】機電一體化系統的可靠性設計方法
【學習小結】
習題七
參考文獻
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