机电一体化系统设计期末复习题及答案

4)节约材料 5)节能降耗 对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化； 电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化； 机电产品体小、性优、价廉。 2、机电一体化系统的主功能组成是那些？ 物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移 动、输送）、储存（保持、积蓄、记录） 3、机械电气化与机电一体化的区别 机械电气化 –很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动 –机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的 –装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输 配电） 机电一体化 产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录， 自动信息处理，自动调节控制， 自动诊断，自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？ 五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它 部件)；执行机构(主操作功能)；驱动部件(动力功能)；传感部 件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制)
合。机电一体化产品的设计方法主要是把复杂的设计要求，通过 功能关系的分析抽象为简单的模式，以便寻找能满足设计对象主 要功能关系的原理方案。 例如：在机械本体上应用电子控制设备(机床,洗衣机) 电子设备置换机械控制系统（凸轮>运动伺服） 信息机器采用电子设备（打印机针打>静电吸附） 信息处理机全面置换机械装置(电子称,钟表) 检测系统采用电子设备 电子设备取代机械本体(电火花加工床) 7、试论述机电一体化功能设计的思想方法和特点？ 功能设计方法有： 机电互补(替代法)：功能取代：电取代机；凸轮，变速机构 机电结合(融合法)：集成互融为一体，直线电机 组合法：将用结合法（或互补法）制成的功能模块象积木一样组 成机电一体化系统，如 工业机器人不同的关节轴。 总之，从机械技术、电子技术、硬件技术和软件技术四个方面权 衡经济和技术上的利弊得失，选择最佳方案。 特点： 等效性： 机械、电子硬件、软件具有相同的功能替代：如计时器，传感器 互补性：
高。变异性设计：适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 5、简述产品功能、行为和结构及其建模之间的关系？ 1）功能行为结构的关系 产品结构的变化状态是行为，行为的作用是功能，结构是功能和 行为的载体；功能通过行为实现，行为受物理定律制约，行为变 量有明确的物理关系。 2）建模设计过程是根据需求确定产品功能，构思产品行为，指 定产生期望行为从而实现功 能的结构，然后评价的有限循环过程。具体如下： 功能建模：某个抽象层次的功能，进行功能设计分解，建立功能 结构图和功能结构。 行为建模：寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效应，构 思实现功能的行为，即进行功能 行为的映射 结构建模：进行行为 结构的映射。 评价决策：检验功能域，行为域、结构域上变量一致性，完备性； 判断有害故障行为，多余功能；决定接受改进，放弃；进行循环 或下一步详细设计。 6、传统机电产品设计与机电一体化产品设计的主要区别 传统的机电产品设计是以强度和低压控制为中心，其特点可以描 述为安全系数设计,经验设计,类比设计,和机电分离设计. 机电一体化产品：强调的是功能设计；由若干具有特定功能的机 械和电子要素组成的有机整体，在功能上实现机电技术的有机结
机电一体化系统设计期末复习题及答案
第一章绪论 判断（A 对，B 错） 1.工业三要素是资金、人才、技术。 2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。 答案：B A 单选 1、机电一体化系统机械本体的功能是（） A 执行机构 B 动力源 C 固定其它部件 D 主操作功能 2、下列哪一项是机电一体化的特性。 A 装置的控制属于强电范畴 B 自动信息处理 C 支撑技术是电工技术 D 以机械联结为主 3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（） A 电子装置 B 控制装置 C 驱动装置 D 机械装置 答案：C B A 问答题 1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体 化产品设计的意义？ 1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的 机械结构
功能的行为，是什么设计过程？ A 行为建模 B 结构建模 C 功能建模 D 评价决策 2、进行行为、结构的映射是（）设计过程。 A 功能建模 B 行为建模 C 结构建模 D 评价决策 3、下列哪一项属于适应性设计？ A 没有参照样板的设计 B 原理不变wenku.baidu.com改变结构 C 局部更改，适应性变动 D 适应于量的方面变更要求，方案功能 结构不变 4、下列哪一项属于变异性设计？ A 没有参照样板的设计 B 原理不变，改变结构 C 局部更改，适应性变动 D 适应于量的方面变更要求，方案功能 结构不变 5、传统的机电产品的设计注重（）。 A.安全系数设计 B.功能设计 C.机械设计 D.电路设计 6、机电一体化产品的设计注重（）。 A.安全系数设计 B.功能设计 C.机械设计 D.电路设计
→将总功能分解为子功能，直到功能元→寻找子功能(功能元) 的解→将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案→对众多方 案进行评价决策，选定最佳方案→概念产品。 设计过程可以表述为根据需求确定产品功能，构思产品行为，指 定产生期望行为从而实现功能的结构，然后评价的有限循环过 程。 设计过程包括以下活动：功能建模、行为建模、结构建模及评价 和决策。 1) 功能建模。确定某个抽象层次的功能，分解功能，建立功能 结构图和功能结构。 2) 行为建模。寻找实现功能的物理效应、化学效应或生物效应， 构思实现功能的行为，即进行功能+行为的映射。 3) 结构建模。指能产生所要求行为、完成预定功能的系统结构， 即进行行为→结构的映射。 4) 评价和决策。测试和评价设计方案，检验功能域、行为域和 结构域上变量的一致性、完备性，决定是接收、改进或是放弃该 设计方案，并决定是继续进行概念设计循环还是返回到需求分析 或进入详细设计。 2、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。 可按使用要求划分为功能性指标、经济性指标和安全性指标三类 外，还可以从设计的角度划分为特征指标、优化指标和寻常指标 三类。不同的性能指标，对产品总体设计的限定作用也不同。
产品的功能性要求是要求产品在预定的寿命期间内有效地实现 其预期的全部功能和性能。包括功能范围，精度指标，可靠性指 标，维修性指标 产品的经济性要求是指用户对获得具有所需功能和性能的产品 所需付出的费用方面的要求。该费用包括购置费用和使用费用。 安全性要求包括对人身安全的要求和对产品安全的要求。 特征指标是决定产品功能和基本性能的指标，是设计中必须设法 达到的指标。 优化指标是在产品优化设计中用来进行方案对比的评价指标。优 化指标一般不像特征指标那样要求必须严格达到，而是有一定范 围和可以优化选择的余地。常被选作的优化指标有生产成本、可 靠度等。 寻常指标是产品设计中作为常规要求的一类指标，寻常指标有较 为固定的范畴，一般不定量描述，如工艺性、人机接口、美学指 标、安全性、标准化指标等。寻常指标一般不参与优化设计，只 需采用常规设计方法来保证。 3、什么是机电一体化产品概念设计的核心内容？ 产品的功能设计、原理设计和结构设计是机电一体化产品概念设 计的核心内容。 4、机电产品设计有哪些类型？试简要说明？ 开发性设计：没有参照样板的设计 适应性设计：局部更改，适应性变动；以使产品的性能和质量提
7、传统设计方法的特点是（）。 A 绿色设计 B 设计和制造的一体化 C 设计过程的并行化 D 用经验 公式 8、现代设计方法的特点是（）。 A 用经验公式 B 以图表手册为设计依据 C 设计手段的计算机化 D 预测性设计 9、机电一体化系统设计中概念设计阶段最终目标是建立在（） 的基础上。 A 结构分析 B 功能分析 C 系统分析 D 总体分析 10、机电一体化系统设计强调的是( )实现上的概念设计。 A 电子 B 结构 C 机械 D 功能 11、工程设计中常用的抽象方法是（）。 A 黑箱法 B 白箱法 C 虚拟设计法 D 反求设计法 12、对于技术系统来说，其功能可以描述为（）之间的关系。 A 机械结构与电子结构 B 输入量与输出量 C 物料、能量和信号 D 系统与用户 13、在机电一体化产品中，对于一些简单的二值性的控制参数， 可以考虑采用（）。 A 控制开关 B BCD 拨码盘 C 行列式键盘 D 鼠标 14、在机电一体化产品中，对一些少量的数值型参数的输入可以 考虑使用（）。 A 控制开关 B BCD 拨码盘 C 行列式键盘 D 鼠标
系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论，具体来说有六个 方面的关键技术： 检测传感技术：是自动化、智能化、闭环控制基础 信息处理技术：控制的基础,处理速度,可靠抗干扰 自动控制技术：核心是计算机控制,关系着系统的静动特性和稳 定性 伺服传动技术：动力和运动控制实现包括电,液,气的伺服传动技 术 精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表 现为减轻重量，缩小体积，提高精度，改善性能，提高可靠性 系统总体技术：包括总体设计和接口设计；涉及到产品的功能分 解与技术实现、系统总体综合与接口技术 第二章系统总体设计 判断（A 对，B 错） 1、产品的功能、原理、结构设计，是机电一体化产品概念设计
设计、结构设计、设计实施和设计定型阶段。 16、机电一体化系统设计中功能模块是实现某一特定功能的具有 标准化、通用化或系列化的技术物理效应。 17、机电一体化系统设计的概念设计的结果是产生实际产品方 案。 18、系统的任何输入、输出都可用物料、能量、信号来概括。 19、机电一体系统的设计过程中，将总功能分解后，前级功能是 后级功能的手段功能，后级功能是前级功能的目的功能。 20、可靠性分配中常用的数学方法有代数方法和最优化分配法。 21、通过“黑箱”可以明确所设计的系统与输入输出量及外界环 境的关系。 22、一个产品的功能就是产品的效能和作用，即产品行为产生的 作用和对环境的配置影响。 23、微机接口通常由接口电路和与之配套的驱动程序组成。 24、为提高机械系统可靠性，应尽可能地加长传动链，增加元件 数。 25、进行反求设计的目的是为了开发新的产品。 26、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一种新概念。 27、逻辑功能元包括:与、或、非、加、减、乘、除。 答案：ABBAB B BABA AAABB ABABA AAABA AB 单选 1、寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效应，构思实现
15、在机电一体化产品中，要求输入的控制命令和参数比较多时， 则应考虑使用（）。 A 控制开关 B BCD 拨码盘 C 行列式键盘 D 鼠标 16、( )是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能 的能力是（）。 A 可靠性 B 安全性 C 保障性 D 测试性 17、在( )中，只要有一个单元功能失效，整个系统的功能也随 之失效。 A 串联系统 B 并联系统 C 复杂系统 D 混联系统 18、( )是产生元部件失效或数据传输、处理失误、进而影响其 可靠性的最常见和最主要的因素。 A 机械干扰 B 电磁噪声干扰 C 光电干扰 D 环境干扰 19、当失效真正是( )时，冗余技术就能大大提高可靠度。 A 早期失效 B 损耗失效 C 晚期失效 D 随机失效 20、机电一体化优化设计通常采用( )的方法。 A 单目标规划 B 整体规划 C 多目标规划 D 详细规划 21、机电一体化系统中解决功能模块间的信号匹配问题的是（）。 A 通信模块 B 接口模块 C 测量模块 D 软件模块 答案：ACCDA BDCBD ABABC AABDC B 问答题 1、试论述机电一体化产品的概念设计步骤及过程？ 概念设计过程的步骤如下：设计任务抽象化，确定系统的总功能
的核心内容。 2、机电产品的功能可以划分原理、结构、行为。 3.逻辑功能元包括:与、或、非、加、减、乘、除。 4.现代设计方法强调产品全寿命周期最优化。 5.机电一体化设计以强度和低压控制为中心，强调功能设计。 6.如果在所设计的产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该 产品的设计只需采用常规设计方法。 7.系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。 8.可靠性原理是指规定条件和规定时间内，完成规定功能的能 力。 9、机电结合(融合法)是指制成的功能模块象积木一样组成机电 一体化系统。 10、优化设计是工程优化的重要组成部分，以数学规划为核心， 以计算机为工具。 11、优化设计包括建立数学模型，选择合适的优化算法及程序及 方案评价决策。 12、优化设计算法把多目标问题转化为单目标问题求解的方法。 13、机电一体化系统设计中产品规划要求进行需求分析、需求设 计、可行性分析。 14、液压源、气压源同液动、气动系统一样，存在着提高可靠性、 标准化和增加质量的问题。 15、机电一体化系统设计过程可分为 5 个阶段：产品规划、概念