Введение в мехатронику [Текст] : учеб. пособие для студентов специальности 220401.65 — Мехатроника / Б. М. Готлиб Урал. гос. ун-т путей сообщения : в 2 т. — Екатеринбург : УрГУПС, 2008.


Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО
«Уральский государственный лесотехнический университет»
Кафедра Автоматизации производственных процессов (АПП)
Одобрена:
кафедрой ____________________
Протокол от_________2015г. №
Зав. кафедрой __________/А.Г. Гороховский/

Методической комиссией
ИЛБиДСпротокол от ______2015 г. №
Председатель ___________/А.А. Чижов/
Утверждаю:
Проректор по учебной работе
___________С.И. Колесников
«___» __________________2015 г.
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Б1.В.ОД.17 Электромеханические, мехатронные системы
Направление: 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Профиль: Академический бакалавриатКоличество зачетных единиц (Трудоемкость, час) 3 ЗЕ (108 часа)
___________________________________
Разработчик программы к.т.н., доцент Тойбич В.Я.
Екатеринбург, 2015 г.
Содержание
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ………………………………………………..3
2 Пояснительная записка…………………………………………………3
2.1 Введение ………………………………………………………………….3
2.2 Цель и задачи преподаваемой учебной дисциплины………………….4
2.3 Место дисциплины в учебном процессе……………………………….4
2.4 Требования к знаниям, умениям и владениям, которые должны иметь обучающиеся до начала (вход) и после окончания (выход) изучения учебной дисциплины……………………………………………………………………4
3 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ………………………6
3.1 Перечень и содержание разделов (модулей) дисциплины)……………63.2 Перечень лабораторных работ, практических, семинарских и других видовых учебных занятий……………………………………………………7
3.3 Перечень самостоятельной работы студентов………………………….7
3.4 Контроль результативности учебного процесса по дисциплине………8
4 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ……………………8
5 ТРЕБОВАНИЯ К РЕСУРСАМ………………………………………….9
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………….9
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Рабочая программа составлена на основе:
- Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» (уровень бакалавриата), утвержденного приказом Минобрнауки РФ от 12 марта 2015 г. №200;
- Учебного плана УГЛТУ по основной профессиональной образовательной программе высшего образования – программе подготовки академического бакалавриата по направлению подготовки 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств».
- Стандарта УГЛТУ СТП 1.2.1.3–00–13 «Программа учебной дисциплины. Требования к содержанию и оформлению».
2. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
2.1 Введение
Актуальность и область применения дисциплины
Актуальность дисциплины определяется необходимостью свободного владения современным инженерно-техническим работником вопросами электромеханических и мехатронных систем.
Область применения – проектирование и эксплуатация электромеханических систем управления, контроля и регулирования.
Роль и место дисциплины в структуре подготовки выпускников
Дисциплина играет важную, основополагающую роль в формировании научного, технического и технологического мировозрения студента и в этой связи занимает одно из центральных мест среди дисциплин, создающих умения и практические навыки использования современных подходов при проектировании и эксплуатации электромеханических устройств управления, контроля и регулирования.
Особенности изучения дисциплины
Преподавание дисциплины предполагает априори хороших знаний студентами, физики, математики, теоретической механики, сопромата.
Объем дисциплины и виды учебной работы:
Виды учебной работы Всего часов
очное Заочное Очно-заочное
Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах 3 3 -
Аудиторные занятия, час 36 8 -
В том числе:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные занятия (ЛЗ) 16
20
4
4
- -
Самостоятельная работа студентов (CP), час 72 100 -
В том числе:
Реферат
Курсовая работа (КР)
Зачет (З)
Экзамен (Э) 36
36

-
Общая трудоемкость дисциплины, час 108 108 -
Вид итогового контроля Зачет Зачет -
2.2 Цель и задачи преподаваемой учебной дисциплины
В соответствии с ФГОС и учебным планом цель преподавания данной дисциплины определяется следующей характеристикой профессиональной деятельности выпускников, освоивших программу академического бакалавриата включает: обеспечение высокоэффективного функционирования средств и систем автоматизации, управления, контроля и испытаний в соответствии с заданными требованиями при соблюдения правил эксплуатации и безопасности.
Поставленная цель достигается решением ряда конкретных задач, перечень которых определяется требованиями к результатам освоения программы академического бакалавриата, а именно формированием следующих компетенций:
ПК-27 – способностью составлять заявки на оборудование, технические средства и системы автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления, запасные части, инструкции по испытаниям и эксплуатации данных средств и систем, техническую документацию на их ремонт.
2.3 Место дисциплины в учебном процессе
Обеспечивающие Сопутствующие Обеспечиваемые
Теоретическая механика
Материаловедение
Электротехника и электроника

Метрология, стандартизация и сертификация
Средства автоматизации и управления
Инженерное конструирование ТСА
2.4 Требования к знаниям, умениям и владениям, которые должны иметь обучающиеся до начала (вход) и после окончания (выход) изучения учебной дисциплины
До начала изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- электротехнику и электронику, теоретическую механику, инженерную и компьютерную графики.
Уметь:
- читать и выполнять машиностроительные и электротехнические чертежи в основных машиностроительных и электротехнических программах.
.
Владеть:
- навыками устного и письменного речевого общения в соответствии с нормами современного литературного языка, пользования общеприменимыми и специализированными компьютерными программами, составления принципиальных кинематических схем машин и механизмов;
Иметь представление:
о современном состоянии отечественной и зарубежной машиностроительной и электротехнической отрасли промышленности и народного хозяйства.
После окончания изучения дисциплины студент должен:
Знать:
• системы и методы проектирования электромеханических и мехатронных модулей;
• принципы работы, условия монтажа и технической эксплуатации проектируемых изделий;
• технические характеристики и показатели отечественных и зарубежных изделий;
• средства автоматизации проектирования, современные средства вычислительной техники;
• методы проведения технических расчетов, применяемые в конструкциях материалы и их свойства;
• передовой отечественный и зарубежный опыт разработки мехатронных модулей.
- Уметь:
• проводить расчеты простейших электромеханических и мехатронных схем и устройств;
• знать роль отечественных ученых в развитии теоретической и прикладной электромеханики и мехатроники;
• использовать электромеханические системы и мехатронные устройства в профессиональной и общественной деятельности.
- Владеть:
методами компьютерного моделирования механизмов и приборов
• практическими навыками решения конкретных мехатронных задач;
• навыками извлечения необходимой информации из оригинального текста по проблемам приборостроения.
• информациео о технических характеристиках и показателях отечественных и зарубежных изделий механизмов и приборов
• средствами автоматизации проектирования, современными средствами вычислительной техники;
• методами проведения технических расчетов, применяемые в конструкциях материалы и их свойства;
• передовой отечественный и зарубежный опыт разработки мехатронных модулей.

- Иметь представление:
о современном состоянии отечественной и зарубежной машиностроительной и приборостроительной отрасли промышленности и народного хозяйства.
содержание учебной дисциплины
Перечень и содержание разделов (модулей) дисциплины
№ п/п Содержание модулей (разделов) Количество часов Рекомендуемая
литература (примечание) Код формируемых компетенций
Аудиторная
работа Самостоятельная работа очное обучение заочное обучение очное обучение заочное обучение Общие тенденции развития мехатронных систем 1.1 Основные направления развития мехатронных
систем: интеграция, интеллектуализация,
миниатюризация 2 2 4 12 1-3 ПК-27
1.2 Концепция построения мехатронных систем 2 4 16 1-3 ПК-27
1.3 Информационные технологии интеллектуальных систем
управления 2 4 12 1-3 ПК-27
Функциональные модули мехатронных систем 2.1 Мехатронные модули движения 2 2 12 12 1-3 ПК-27
2.2 Измерительно-информационные модули 2 2 12 12 1-3 ПК-27
2.3 Модули систем управления исполнительного уровня2 2 12 12 1-3 ПК-27
Основы проектирования мехатронных устройств и систем 3.1 Концепция проектирования мехатронных модулей и систем 2 12 12 1-3 ПК-27
3.2 Системы автоматизированного проектирования 2 12 12 1-3 ПК-27
ИТОГО 16 8 72 100 Перечень практических занятий
№ п/п Наименование практических (семинарских)
занятий Количество
часов Рекомендуемая
литература
(примечание)
очное обучение заочное обучение 1 Концепция построения мехатронных систем 2 2 1-3
Базовые функции экспертных систем 2 1-3
Мехатронные модули движения 2 2 1-3
Движители мобильных мехатронных2 2 1-3
Модули систем управления исполнительного уровня2 1-3
Транспортные мехатронные системы 4 1-3
Структура и разновидности САПР 4 2 1-3
Алгоритм проектирования 2 1-3
Итого 20 8 3.3 Перечень самостоятельной работы студентов
Вид работы Содержание Кол-во часов Учебно-методическое обеспечение
Очная форма обучения Заочная форма обучения Текущая проработка теоретического
материала В соответствии
с содержанием
лекционных занятий 24 24 1-3
Подготовка
к практическим
занятиям В соответствии
с содержанием
лабораторных занятий 24 32 1-3
Подготовка рефератов Общая тематика: Электромеханические и мехатронные системы 12 32 1-3
Подготовка к зачету 12 12 1-3
ИТОГО 72 100 График самостоятельной работы установлен в графике учебных занятий в строке «Самостоятельная работа».
3.4 Контроль результативности учебного процесса по дисциплине
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация студентов, критерии оценки знаний оговорены в Положении о текущем контроле успеваемости и промежуточная аттестация студентов в Уральском государственном лесотехническом университете (утверждено ученым советом УГЛТУ протокол № 7 от 18.09.2014).
№ п/п Вид контроля Форма контроля
1 Промежуточный контроль Защита рефератов
2 Итоговый контроль Зачет
Примечания: 1. Тематика вопросов к экзамену представлена в приложении 1.
2. Тематика рефератов представлена в приложении 2.
4. Учебно-методическое обеспечение
Основная и дополнительная учебная литература

п/п Автор, наименование Год издания Количество экземпляров в научной библиотеке Количество обучающихсяКоэффициент книгообеспеченностиОсновная литература
1 Проектирование мехатронных и робототехнических устройств [Текст] : учебное пособие [для бакалавров и магистров] / А. П. Лукинов. - СПб. ; М. ; Краснодар : Лань, 2012. - 608 с. : ил. + 1 эл. опт. диск (CD-ROM). - (Учебники для вузов. Специальная литература). - Библиогр.: с. 596. 2012 15 10 1,5
Дополнительная литература
2 Введение в мехатронику [Текст] : учеб. пособие для студентов специальности 220401.65 - "Мехатроника" / Б. М. Готлиб ; Урал. гос. ун-т путей сообщения : в 2 т. - Екатеринбург : УрГУПС, 2008.
Т. 1 : Концептуальные основы мехатроники. - 2008. - 521 с. : ил. - Библиогр.: с. 294. 2008 5 10 0,5
3 Введение в мехатронику [Текст] : учеб. пособие для студентов специальности 220401.65 - "Мехатроника" / Б. М. Готлиб ; Урал. гос. ун-т путей сообщения : в 2 т. - Екатеринбург : УрГУПС, 2008.
Т. 2 : Проектирование и применение мехатронных модулей и систем. - 2008. - 302 с. : ил. - Библиогр.: с. 294. 2008 5 10 0,5
5. Требования к ресурсам
Мультимедийный класс: проектор, ноутбук.
Класс ПК с выходом в сеть Internet.
Лаборатория электроники, схемотехники и компьютерного моделирования.
Приложение 1.
Перечень вопросов к зачету
1. Какое понятие вкладывается в термин «Мехатроника»? Происхождение этого термина. Три основные составные части мехатроники.
2. В чем состоит основная особенность мехатронных систем? Их отличие
от традиционных механических и электромеханических управляемых
систем.
3. Сформулируйте основные признаки «сложных систем».
4. Укажите основные направления развития мехатронных систем.
5. Сформулируйте признаки интеллектуальных систем управления,
интеллектуальных мехатронных модулей и систем.
6. В чем состоит взаимосвязь понятий «интеллектуальные системы» и
«искусственный интеллект»?
7. Какие современные информационные технологии используются
в интеллектуальных системах управления?
8. Какие основные определения используются при описании структур и
принципов построения мехатронных систем?
9. На какие три класса делятся мехатронные системы по характеру их
взаимодействия с внешней средой?
10. Опишите основные блоки интеллектуальных систем управления.
11. Сформулируйте две основные идеи, на которых базируются
интеллектуальные системы управления.
12. Объяснить принцип действия пневмогидропривода.
13. Объяснить принцип действия пьезоэлектрических модулей движения.
14. Объяснить причины появления комбинированных модулей движения.
15. Структурные и функциональные схемы мехатронных модулей движения.
16. Основные элементы интеллектуальных мехатронных модулей.
17. Классификация движителей мобильных систем.
18. Сравнительный анализ различных видов движителей (область применения, технические характеристики проходимости, экономичность,
конструктивная сложность).
19. Основные элементы измерительно-информационных модулей (ИИМ).
20. Типовая структурная схема ИИМ.
21. Основные типовые операции и преобразования информационных
сигналов в ИИМ.
22. уровни иерархии управления мехатронных модулей.
23. Предсказуемая и непредсказуемая неопределенность, связанная с
формированием управляющих воздействий по измеряемой и априорной
информации (системы управления I и II рода).
24. Источники неопределенности.
25. Пять принципов организации интеллектуальных систем управления.
26. Четыре слоя обработки неопределенной информации (слои интеллек-туальности). 27. Определение адаптивной системы управления.
28. Понятия «самоорганизующейся» и «самонастраивающейся» адаптивных
систем. Отличие этих систем.
29. Определение робастной системы управления.
30. Определение нечеткой системы управления, нечеткого регулятора
(контроллера).
31. Определение нейро-нечеткой системы управления.
32. Система управления движением человека: пять уровней управления.
33. Укажите основные компоненты системотехники.
34. Укажите основные иерархические уровни.
35. Приведите примеры иерархической структуры технических объектов, их
внутренних, внешних и выходных параметров.
36. Почему проектирование обычно имеет итерационный характер?
37. Назовите основные стадии проектирования технических систем.
38. Укажите типовые проектные процедуры.
39. Дайте характеристику этапов жизненного цикла промышленной
продукции.
40. Назовите основные типы промышленных автоматизированных систем
(АС).
41. Укажите место САПР среди других АС.
42. Назовите основные подсистемы и разновидности САПР.
43. Охарактеризуйте основные этапы проектирования АС.
44. Определите понятие «открытая система». Чем обеспечивается открытость
системы?
45. Дайте определение понятия «совмещенное проектирование».
46. Какие причины привели к появлению и развитию CALS-технологий?
47. Дайте определение понятия «единое информационное пространство»
(ЕИП).
48. Сформулируйте основные свойства ЕИП.
49. Опишите задачи, решаемые системой управления данными (PDM-системой).
50. Дайте определение и сформулируйте назначение STEP-стандартов.
51. В чем состоит методика концептуального проектирования?
52. Укажите основные инструментальные средства концептуального
проектирования (CASE-системы, методики IDEE0 и IFF1X). Опишите их
функции и назначения.
53. Сформулируйте основные проблемы практического использования CALS-технологий.
54. Какие положения являются основой концепции проектирования
мехатронных систем?
55. Опишите общий алгоритм проектирования мехатронных систем. Какие
этапы содержит этот алгоритм?
56. Укажите основные принципы, лежащие в основе проектирования
интеллектуальных систем управления сложными объектами.
57. Опишите обобщенную структуру экспертной системы для
проектирования мехатронных систем.
Приложение 2
Перечень тем рефератов
Электродвигатели
Электродвигатели углового движения
Электродвигатели линейногоперемещения
Гидравлические двигатели
Особенности расчета преобразователей
движения мехатронных модулей
Цилиндрические зубчатые передачи
Планетарные зубчатые передачи
Волновые зубчатые передачи
Передачи винт-гайка скольжения
Шарико-винтовые передачи
Определение кинематической погрешности
и мертвого хода преобразователей движения
Насосы
Клапаны и дроссели
Гидрораспределители
Механические тормозные устройства
Электромагнитные тормозные устройства
Датчики информации
Датчики положения и перемещения
Датчики скорости
Реле давления и манометры
Динамометры

Приложенные файлы

  • docx 26236369
    Размер файла: 47 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий