2022年机电一体化系统设计基础 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 机电一体化系统设计基础（本）课程基于网络考核改革试点方案（2022 年 1 月）一、考核改革的目的1通过本课程考核的改革,深化探究现代远程开放训练、成人学习课程考核的基本模 式；2通过本课程考核的改革,进一步加强教案过程的落实,指导同学在学习过程中懂得 把握课程的主要内容,检验同学各个学习环节的学习成效,达到培育目标；3通过本课程考核的改革,探究机电一体化系统设计基础课程的形成性考核合理的题 型、题量、难易程度等；4探究远程成人训练考核方法的可信度和有效性,提高学习质量；二、考核目标通过考核既要检测同学对机电一体化的基础理论与关键技术、机电一体化单元技术的 接口技术等基本概念、基本理论的懂得程度,又要检测同学通过学习机电一体化系统设计 原理和综合集成技术,能够把各项技术有机地结合起来进行简洁的机电一体化系统的分析和设计的才能；三、 考核对象 广播电视高校工科类机械设计制造及其自动化专业（专科起点本科）的同学；四、考核方式 本课程考核采纳形成性考核和终结性考核相结合的方式,形成性考核占总成果的30%,登陆形成性考核系统进行,随平常学习过程完成；终结性考试为笔试,占总成果的 70%,在学期末进行,具体时间见中心电大统一时间支配；（一）形成性考核完成肯定量的习题是学好本课程的一项重要的、必不行少的工作；通过这些习题的练 习,逐步加深对课程中各种概念的懂得、基本运算方法的应用,达到基本把握本课程主要 内容的目的；通过形成性考核一方面可以加强对地方电大老师教案过程的引导、指导和管 理,优质的完成教案任务,实现教案目标；另一方面可以加强对同学平常自主学习过程的 指导和监督,重在对同学自主学习过程进行的指导和检测,引导同学依据教案要求和学习方案完成学习任务,达到把握学问、提高才能的目标,提高同学的综合素养；第一部分形考说明设计 5 次测验题,占课程综合成果的 30；形式： 3 次客观测试卷；1 次主观测试卷；1 次专题报告；注：每次形考任务按百分制进行成果评定；操作：全部形成性考核试卷均由中心电大统一编制；其次部分形考内容序号章节内容形式发布最迟提权重时间交时间1 第 12 章机电一体化技术导论、机客观测试卷2 周10 周20电一体化机械技术2 第 34 章传感检测技术、伺服驱动客观测试卷4 周12 周20技术3 第 57 章自动掌握技术、机电一体客观测试卷6 周14 周20化系统设计与综合、4 第 17 章（ 含 前3 次 作 业 的 知 识主观测试卷8 周16 周20点）5 第 7 章机电一体化系统实例专题报告2 周16 周201 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一次形成性考核客观测试卷（ 100分）,学习完第1 章和第 2 章之后完成本次任务；本次测试从颁布到关闭的时间为 8 周,从颁布之日起,同学即可参与测试,运算机自动评判测试结果,测 试成果自动形成并记录；如同学对测试成果不中意,可多次参与测试,我们只认定成果最 好的测试结果为最终成果；题型：判定正误、单项挑选、运算；目的：检测同学对基本理论和基本方法的把握程度,帮忙同学找出学习的薄弱环节,明确努 力的方向,帮忙老师明白同学的学习成效,依据同学的需求不断调整教案策略,提高教案成效；要求：1明白机电一体化关键技术；明白机电一体化系统中常用传动机构的工作原理与选 用；明白机电一体化系统中常用执行机构的工作原理与选用；明白机电一体化中虚拟样机 技术；2懂得机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法；3把握机电一体化系统的组成结构；把握机电一体化中机械系统的基本要求；样题：判定正误（每题 4 分,共 40 分）机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质依据要求进行处理,输出具有所需特性 的物质；（）答案：×单项挑选（每道题 4 分,共 40 分）为提高机电一体化机械传动系统的固有频率,应设法（）；A 增大系统刚度 B增大系统转动惯量C增大系统的驱动力矩 D 减小系统的摩擦阻力 答案： A 运算题（共 20 分）现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程为 l 0=6mm、左端齿轮 齿数为 100、右端齿轮齿数为 98；当两端转向相同时,两端的外齿轮相对于内齿轮转过 2 个齿时,试求两个螺母之间产生的相对轴向位移？1- 套筒 2- 内齿轮 3-圆柱齿轮 4- 丝杠图 双螺母齿差预紧式滚珠丝杠解：当两端转向相同时：一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过 1 个齿时,相对移 动的轴向距离为（）；（ 5 分）2 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - Al0Bl0C11l0 D11l0z 1z 2z 1z2z 1z2（两端的外齿轮相对于内齿轮转过 2 个齿时,试求两个螺母之产生的相对轴向位移为） m；（ 5 分）A1.2B2.4C120D240答案： C B 其次次形成性考核客观测试卷（ 100分）,学习完第3 章和第 4 章之后完成本次任务；本次测试从颁布到关闭的时间为 8 周,从颁布之日起,同学即可参与测试,运算机自动评判测试结果,测 试成果自动形成并记录；如同学对测试成果不中意,可多次参与测试,我们只认定成果最 好的测试结果为最终成果；题型：判定正误、单项挑选、运算；目的：检测同学对基本理论和基本方法的把握程度,帮忙同学找出学习的薄弱环节,明确努 力的方向,帮忙老师明白同学的学习成效,依据同学的需求不断调整教案策略,提高教案成效；要求：1明白常用传感器挑选及使用方法；明白常用传感器与运算机接口方式；明白机电一 体化伺服驱动系统的种类及其特点；2懂得常用伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其掌握方式；3把握常用传感器的类型、特点及工作原理；把握伺服驱动的基本原理；样题：判定正误（每题4 分,共 40 分）传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；（答案：（ ×）单项挑选（每道题4 分,共 40 分）在开环掌握系统中,常用（）做驱动元件；A直流伺服电动机 B步进电动机C同步沟通伺服电动机 D 异步沟通伺服电动机答案： B 运算题（共20 分）如下列图的电机驱动工作台系统,其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机,转子齿数 z 为 100；滚珠丝杠的基本导程为l0=6mm；已知传动系统的横向x 向脉冲当量 为0.005mm/ 脉冲；试求步进电机的步距角 和减速齿轮的传动比i；3 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工作台功放 电机i滚珠丝杠图 电机驱动工作台示意图A解：（ 1）步进电机的步距角=（）；（ 5 分）4 .536036033 B3603602zN40zK40Cz360N36031 .5K402（2）减速齿轮的传动比i=（）；（ 5 分）Ai1.5300 Bi0l60 .005100 .00536036035i0l6 0 .36000515Di0l6 0360.005C3603604.51 .5答案： C D 第三次形成性考核客观测试卷（ 100 分）,学习完第57 章之后完成本次任务；本次测试从颁布到关闭的时间为 8 周,从颁布之日起,同学即可参与测试,运算机自动评判测试结果,测试成果 自动形成并记录；如同学对测试成果不中意,可多次参与测试,我们只认定成果最好的测 试结果为最终成果；题型：判定正误、单项挑选；目的：检测同学对基本理论和基本方法的把握程度,帮忙同学找出学习的薄弱环节,明确努 力的方向,帮忙老师明白同学的学习成效,依据同学的需求不断调整教案策略,提高教案 成效；要求：1明白嵌入式系统的特点；明白机电一体化系统的产品规划的主要内容；明白机电一 体化系统的概念设计的内涵、特点及方法；明白机电一体化系统的评判与决策方法；明白 机电一体化系统的现代设计方法；明白工业机器人系统组成、分类及工作原理；明白常用 的数控机床分类及构成；明白机电一体化系统实现特别机构功能的方法和原理；2懂得机电一体化系统的掌握方式及特点；懂得运算机掌握系统的组成和常用类型；懂得可编程序掌握器的组成；3把握可编程序掌握器掌握系统设计；4 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 样题：判定正误（每题 3 分,共 60 分）自动掌握技术是机电一体化相关技术之一,直接影响系统的掌握水平、精度、响应速 度和稳固性；（）答案：（ ）单项挑选（每道题 4 分,共 40 分）运算机掌握系统实际运行时,需要由用户自行编写（活性和通用性；）,具有实时性、针对性、灵A实时软件 B开发软件 C系统软件 D应用软件 答案： D 第四次形成性考核主观测试卷（100 分）,学习完本教材后完成本次任务；本次测试从颁布到关闭的时间为 8 周,从颁布之日起,同学即可参与测试,课程指导老师评测测试结果；题型：简答题、综合题；目的：检测同学对基本理论和基本方法的把握程度,帮忙同学找出学习的薄弱环节,明确努 力的方向,帮忙老师明白同学的学习成效,依据同学的需求不断调整教案策略,提高教案 成效；要求：测试同学对本课程的重点学问及其应用的把握程度；样题：简答题（每题 10 分,共 70 分）齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？答案：齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有：圆柱齿轮传动：偏心套轴向垫片双片薄齿 轮错齿调整法（轴向拉簧式、可调拉簧式）；斜齿轮传动：垫片错齿调整；综合题（每道题 15 分,共 30 分）某部门欲开发一款用于焊接印刷电路板芯片的机械手,请制订出该款机械手产品的开发设计流程；答案：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、具体设计、设计实施和设计定型阶段；第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计,以明确设计任务；机械手的用途：焊接芯片；工作方式：手动、自动方式；主要技术参数：3 自由度；使用环境要求：生产线；案；其次阶段：概念设计阶段：在功能分析的基础上,优化挑选取得较抱负的工作原理方第三阶段：具体设计阶段；对各功能模块进行细部设计,绘制相应的工程图；该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、掌握与运算机软件等系统的设计,又包括总装图和零 件图的绘制；第四阶段：设计实施阶段；第一依据机械、电气图纸和算法文件,制造、装配和编制 各功能模块；然后进行模块的调试；最终进行系统整体的安装调试,复核系统的牢靠性及 抗干扰性；第五阶段：设计定型阶段；对调试胜利的系统进行工艺定型,整理设计资料；小批量5 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 生产,试销；第五次形成性考核 专题报告（ 100 分）,学习本课程的过程中完成本次任务；本次测试从颁布到关闭的 时间为 14 周,从颁布之日起,同学即可参与测试,课程指导老师评测测试结果；目的：通过对社会生活或生产实践中某一种典型的机电一体化产品进行分析和讨论,懂得机 电一体化系统的组成结构、关键技术与原理,培育对机电一体化产品进行分析和讨论的能 力；选题：挑选社会生活或生产实践中机电一体化技术的典型应用的产品；同一班级中,可依据 个人或小组在指导老师的指导下进行选题；提交专题报告要求：1专题报告内容应包括机电一体化产品（设备）的基本结构及工作原理、主要技术特 点、主要用途、与本课程相关内容的联系等；2专题报告撰写要做到形式和内容规范、专业,文字部分不少于 1000 字,并要求画 出机电一体化产品（设备）的系统结构框图和工作流程图；3专题报告应独立完成,如有抄袭或雷同部分,专题报告成果计为 0 分；（二）终结性考试 主要目的：重点考核本课程所涉及到的基本概念、基础学问和基本分析方法；第一部分考试说明 比重：占课程综合成果的 70%,按百分制运算；题型：单项挑选、判定正误、运算、简答、综合；操作：采纳纸制闭卷考试,中心广播电视高校统一编制试卷,地方广播电视高校组织 考试；其次部分考试样题（一）判定题 此类型试卷考查同学对基本概念的把握程度,要特别精确的判定命题的正确与错误；例 1：数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等,它们的共同特点是利用自身 的物理特点,制成直线型和圆形结构的位移传感器,输出信号都是脉冲信号,每一个脉冲 代表输入的位移当量,通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸；（）说明：由光栅传感器、磁栅传感器、感应同步器的工作原理可知,这些传感器的输出 端得到一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出,可知被测的位 移量；故此题的表达是正确的,括号内应填入“ ” 号；例 2：数字化物理样机就是一种结构设计软件,强调结构上的设计；（）说明：数字化物理样机,不是强调结构上的设计,而是更重视物理样机零部件的形状 特性和系统装配特性的数字化检视；故结论是错误的,括号内应填入“ × ” 号；（二）挑选题 此类型试卷考查同学对基本理论和应用性学问的懂得、对常用的重要概念和公式的掌 握程度；如不注明,就为单项挑选题；题型举例：例：在机电一体化系统中,机械传动要满意伺服掌握的三个主要要求是（）；A传动精度、稳固性、快速响应性 B传动精度、稳固性、低噪声 6 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - C传动精度、高牢靠性、小型轻量化 D传动精度、高牢靠性、低冲击振动说明：这里只有一个答案是正确的,应在括号中填 A；（三）简答题简答题考察同学对重要概念和公式的把握情形,要抓住问题的要点进行回答,不需要过于具体地描述；例：简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响；机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：（1）失动量 系统刚度越大,因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小,系统的失动量也越小；（2）固有频率 机械系统刚度越大,固有频率越高,可远离掌握系统或驱动系统的频带宽度,从而防止产生共振；（3）稳固性 刚度对开环伺服系统的稳固性没有影响,而对闭环伺服系统的稳固性有很大影响,提高刚度可增加闭环系统的稳固性；（四）运算题运算题考察同学的基本运算才能,对重要公式的把握情形,以及对数据进行分析的水平；例：如下列图的电机驱动工作台系统,其中驱动x 向工作台的三相单三拍步进电机,转子齿数z 为 100；滚珠丝杠的基本导程为l0=6mm；已知传动系统的横向x 向脉冲当量 为 0.005mm/ 脉冲；试求：工作 台功放 电 机i滚珠丝杠图 1 电机驱动工作台示意图（1）步进电机的步距角；0lz360.360315.（2）减速齿轮的传动比i；解：（ 1）步进电机的步距角KN402（2）减速齿轮的传动比i60005536036015.（五）综合题综合题考察同学对本课程所学学问的综合运用才能,包括对简洁机电一体化系统或产品的分析或设计；例：已知某物料搬动机械手的结构如下列图,动作过程如下列图,要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式；机械手有升降、水平移动、手爪夹持等 3 个自由度,采纳电磁阀掌握的气缸驱动,PLC 掌握；要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的具体工程路线；7 / 8 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2 物料搬动机械手结构原理图 解：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、具体设 计、设计实施和设计定型阶段；第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计,以明确设计任务；机械手的用途 : 物料搬运；工作方式：手动、自动方式；主要技术参数：3 自由度；使用环境要求：生产线；案；其次阶段：概念设计阶段：在功能分析的基础上,优化挑选取得较抱负的工作原理方第三阶段：具体设计阶段；对各功能模块进行细部设计,绘制相应的工程图；该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、掌握与运算机软件等系统的设计,又包括总装图和零 件图的绘制；第四阶段：设计实施阶段；第一依据机械、电气图纸和算法文件,制造、装配和编制 各功能模块；然后进行模块的调试；最终进行系统整体的安装调试,复核系统的牢靠性及 抗干扰性；第五阶段：设计定型阶段；生产,试销；五、考试手段对调试胜利的系统进行工艺定型,整理设计资料；小批量形成性考核运用“ 形成性考核测评系统” ；终结性考试为闭卷笔试,随期末考试进 行,考试时间：90 分钟；六、考试日期 另行通知；8 / 8 名师归纳总结 - 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