机电一体化课程设计教学改革

李天景 贲能军 陈安柱 钱宗仁

摘 要 机电一体化技术是一门实践性和综合性很强的学科，它涉及的知识面广，是现代机械电子工业发展的必然趋势。近几年来工矿企业对机电一体化专业学生的需求量逐渐增高。机电一体化成为“机械设计制造及自动化”大专业的一个专业方向，简称为机电专业。机电一体化课程设计是机电专业的学生学完了计算机控制技术、机械制造装备设计等课程后所进行的一次重要的教学环节。本文结合了盐城工业职业技术学院机电一体化教学组实际教学环境，该教学组在教学过程中，注意因材施教，不断调整教学内容，教学方法，对课程的教学改革做了有益的探讨。

关键词 机电一体化 教学改革 课程设计

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.03.050

On Mechanical and Electrical Integration

Course Design Teaching Reform

LI Tianjing， BEN Nengjun， CHEN Anzhu， QIAN Zongren

（College of Automotive Engineering， Yancheng Institute of Industry Technology， Yancheng， Jiangsu 225004）

Abstract Mechanical and electrical integration technology is a practical and comprehensive very strong discipline， it involves a wide range of knowledge is the inevitable trend in the development of modern machinery and electronics industry. In recent years， the demand of industrial and mining enterprises of electromechanical integration professional students increased gradually. Electromechanical integration become a "mechanical design manufacturing and automation" big professional a professional direction， referred to as mechanical and electrical professional. Mechanics course is designed to mechanical and electrical professional students learned the computer control technology， mechanical manufacturing equipment design etc of course an important teaching link. This article combines the Yancheng industrial vocational and technical college mechanical and electrical integration of practical teaching faculty environment， the teaching faculty in the process of teaching， pay attention to their aptitude， constantly adjust the teaching content， teaching method， teaching about the course reform has made the beneficial discussion.

Key words mechanical and electrical integration; teaching reform; course design

機电一体化成为“机械设计制造及自动化”大专业的一个专业方向，简称为机电专业。机电一体化课程设计是机电专业的学生学完了计算机控制技术、机械制造装备设计等课程后所进行的一次重要的教学环节。①

1 机电一体化课程设计前期教学工作

机电一体化课程设计是我院成立机电工程学院以来的第一次设计，设计能力上都有一定的进步和提高。教师也获得了一定的指导经验和水平。但仍然存在着一些不足。

（1）设计题目、内容不规范，要求不统一。由于每届或每班的指导教师不同，设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等，要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难，有的设计任务又太简单。

（2）设计资料缺乏。由于机电一体化是一门新兴的技术和专业，这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载，书籍相对少一些。要进行课程设计，收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册，学生要花费较多的时间找资料，往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。②

（3）师资不足。最早几年机电专业方向只有一个班或两个班，指导教师有2～4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招，机电专业扩展到4～5个班，指导教师需要8～10人，明显不够，因此有必要进行培养。

2 机电一体化课程设计改进措施

（1）编写合适的机电一体化课程设计指导书，配齐设计资料。到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书，所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书，并收集较全的资料进行汇编，与指导书汇编成册。

（2）规范设计题目，统一要求。规范设计题目不是整个设计都用同一个题目，而是在一个范围内选择题目，教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很，不是所有的机电产品都适合做题目，因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的，在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统;机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件，如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床（或铣床、钻床等）设计、车床（或铣床、钻床等）数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容，如数控机床进给轴传动部件，机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计，计算机控制系统设计及对机械部分的控制;从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。③

（3）指导教师的培养。首先被培训的教师可以跟班听课，熟悉掌握相关的课程内容，然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导，以培养出合格的指导教师。

（4）加强督察。当指导教师接到指导课程设计任务后，首先拿到机电一体化课程设计指导书，根据要求写出课程设计任务书;并由教研室主任或院教学指导委员会审查，合格才可向学生下达任务。指导中，教师要填写指导日志，随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法，并进行小结，以便下一次指导时提高设计水平。

3 机电一体化课程设计指导书主要内容

3.1 设计题目确定及要求

3.2 总体方案确定

（1）总体方案设计;（2）绘制总体方案图。

3.3 伺服系统机械传动部件设计

（1）切削力计算;（2）滚动丝杠螺母副的计算与选型;（3）伺服系统传动设计;（4）步进电机当量扭矩计算及选型;（5）机械传动结构设计（绘制一个轴的机械装配图）。

3.4 控制系统硬件电路设计

（1）确定控制系统方案及绘制系统框图;（2）单片机的选用;（3）存储器的选用与扩展;（4）译码电路设计;（5）接口电路设计;（6）绘制控制系统硬件电路原理图。

3.5 基本的参考图表汇编。

4 近一届学生机电一体化课程设计进行情况

4.1 教师配备

近一届机电专业学生，每届有四个班进行机电一体化课程设计，共配备6名教师;其中有四名为独立指导教师，两名为辅导教师，为培养新的指导教师储备力量。④

4.2 指导书的使用及设计过程

设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程設计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书，并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中，要求设计进给轴部件时，一部分学生设计X轴进给部件，另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法，先进行总体方案设计，再进行机械传动部件设计，最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练，实现了机电结合，达到预期效果。

4.3 填写指导日志

教师在指导设计的过程中，及时填写指导日志，记录设计中的难点、问题，并进行小结。

5 本文总结

本项目对近几年进行的机电一体化课程设计进行了总结，在肯定成绩的基础上找出不足;针对现存的问题进行分析、研究，提出了改正措施和努力方向。本项目完成的《机电一体化课程设计指导书》结合学生知识现状及专业学科方向给出了规范的设计题目，统一的设计要求，机械、电控两方面的设计方法、步骤及相关的图表资料等。设计内容紧密结合课程教学及学科前沿，加强机电结合，理论联系实际，内容新颖、重点突出。近两届机电专业学生进行机电一体化课程设计，提高了设计水平，达到了预期效果。

注释

① 张静，聂章龙.浅谈技能大赛对高职院校教育教学改革的促进作用[J].中国电力教育，2011（3）：74-75.

② 陈炳和.技能大赛对高职人才培养价值研究[J].中国职业技术教育，2008（3）：36-37.

③ 杨建良.技能大赛与专业教学有效融合的实践研究[J].中国职业技术教育，2013（2）：19-21.

④ 梁文波.依托技能大赛平台 提高实习教学质量[J].新课程研究，2012（3）：148-149.