(完整版)机电一体化设计基础

——《机电一体化设计基础》——

课后习题及知识点整理

考试大纲

1．考试的目的与作用；

机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课。 学生的考试成绩是对其学习水平评价的重要因素之一，通过复习考试，可以巩固学生所学机电一体化系统设计的基本理论，加深对机电一体化系统各组成部分的结构以及设计方法的认识；教师通过考试可以考核学生对所学知识点的掌握程度，找出共性问题；另外，通过考试还可以检查教学效果，为今后进一步提高机电一体化系统设计课程的教学质量，促进课程建设提供重要的参考依据。 2．考核内容与考核目标；

理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系。了解机电一体化系统的设计方法。了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。掌握机电一体化系统中机械、传感检测、伺服驱动、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。

3．主要参考书；

刘武发等编，机电一体化设计基础，化学工业出版社，2007

张建民等编著. 机电一体化系统设计（第三版）.高等教育出版社， 2007.7

4．课程考试内容与教材的关系；

根据教学大纲选用教材，根据大纲要求确定考核内容。 5．分章节的考核知识点；

第1章 绪论

机电一体化的定义，机电一体化的基本结构要素，机电一体化的相关的关键技术。

第2章 机电一体化系统设计基础

机电一体化设计流程，产品的设计过程，调试过程，接口设计和可靠性设计。 第3章 典型机电一体化产品规划和概念设计。 数控机床的概念设计。

第4章 机电一体化系统中的机械系统设计

机械设计特点，齿轮传动比的确定方法与分配方法，调整齿轮侧隙的措施；谐波齿轮传动、同步带传动的结构、特点及传动比的计算，联轴器选择；滚珠丝杠副的选则预紧计算；滚动导轨、塑料导轨的特点及选用；支承机构的特点。 第5章 机电一体化中的检测系统设计

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传感器的组成、分类和性能指标，各种传感器的基本原理及应用特点。传感器与计算机的接口设计，新型传感器。 第6章 机电一体化中的伺服系统设计

机电一体化系统中的伺服传动系统的组成与设计方法，交、直流伺服系统，步进伺服系统的组成以及工作原理，电液伺服系统的工作原理及特点。 第7章 机电一体化控制系统设计

控制系统的组成，控制系统建模和机床的控制系统。 6．题目类型、考核方法；

题目类型：填空(30分)、单项选择（10分）、判断正误（10分）、名词解释（20分）、简答（20分）、计算（10分）等。 考核方法：采用闭卷考核。 7．考试时间： 120分钟。 8．成绩评定办法

采用试卷考核时，考试总成绩包含两部分：平时成绩占30％，试卷成绩占70％。

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第一章

思考题

1、试说明机电一体化的涵义。

答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统总称。

2、什么是工业三大要素？

答：工业三大要素是指：物质、能量和信息。

3、机电一体化系统的主要组成、作用是什么？ 答：

机电一体化系统的五大功能： 主功能：系统的主要加工目的； 动力功能：给系统提供动力、能量； 检测功能：测量监测系统运行情况； 控制功能：控制调整系统的动作流程等； 构造功能：提供系统支撑、传动等。

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4、机电一体化系统的构成要素是什么？ 它们各有什么作用？ 其主体和核心技术是什么？

答：一个完善的机电一体化系统，应包括机械本体、动力系统、传感检测系统、执行部件、信息处理及控制系统五个基本要素，各要素和环节之间通过接口联系。 1）机械本体

用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 2）动力系统

按照系统控制要求，为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 3）传感与检测系统

将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。 4）信息处理及控制系统

信息处理及控制系统接收传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。 5）执行部件

在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 机电一体化构成要素间关系：

（1）机电一体化是一种以产品和过程为基础的技术。 （2）机电一体化以机械为主体。

（3）机电一体化以微电子技术，特别是计算机控制技术为核心。

（4）机电一体化将工业产品和过程都作为一个完整的系统看待，因此强调各种技术的协同和集成，不是将各个单元或部件简单拼凑到一起。 （5）机电一体化贯穿于设计和制造的全过程中。

5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别是什么？

答：机电一体化产品的特点是产品功能的实现是所有功能单元共同作用的结果， 这与传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作具有本质的区别。

6、机电一体化各要素及其与外界是通过什么连接的？ 有什么重要性？ 答：机电一体化各要素及其与外界是通过接口连接的。一方面，机电一体化系统通过输入/输出接口将其与人、自然及其他系统相连；另一方面，机电一体化系统通过许多接口将系统构成要素联系为一体。因此，系统的性能在很大程度上取决于接口的性能。

7、为什么说精密机械技术是机电一体化的基础？

答：精密机械技术是机电一体化的基础，因为机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来得以实现。

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