1 二、名词解释题 1．（P2）系统：系统从广义上可以定义为两个或两个以上事物组成的相互依存、相互作用，共同完成某种特定功能或形成某种事物现象的一个统一整体的总称。在工程领域，系统可以是机械的、电力的、电子的，其他物理的、化学的、生物的、医学的等等，或者是这些系统的某种组合。 2．（P3）机电一体化：其涵义是机械与电子的集成技术。定义为在设计产品或制造系统时所思考的精密机械工程、电子控制以及系统的最佳协同组合。它是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成的系统总称。 3．(P3)机电一体化系统：机电一体化系统是按照系统和机电一体化的定义，所有的机电一体化产品以及这些产品的集成体。 4．(P4)伺服系统：伺服系统又叫做随动系统。它是一种反馈控制系统，它的受控变量是机械运动，如位置、速度及加速度。 5．（P5）数控机床：通过数字控制系统控制加工过程的机床称为数控机床。 6．(P8)顺序控制系统：顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统。 7．( P9 )FMS:将计算机数控机床、工业机器人以及自动导引车连接起来的系统称柔性制造系统。 8．( P10 )CIMS:通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为计算机集成制造系统。 三、简答题 1．什么是工业机器人？（P5） 答：工业机器人是一类数控机器，它是可编程多自由度的，用来通过一系列动作，搬运物料、零件、工具，或者其他装置，以实现给定的任务。 2．什么是顺序控制系统？分为哪几类？(P8) 答：顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统。根据如何开始和终结操作．顺序控制可以分为两类：(1)当某一事件发生时，开始或结束操作的称为事件驱动顺序控制；(2)在某一时刻或一定时问阳J隔之后，开始或结束操作的称为时间驱动顺序控制。 3．典型的机电一体化系统结构包含哪几个模块？简述各模块的作用。（P13） 答：典型的机电一体化系统结构包含： (1)机械受控模块 机械受控模块代表系统的机械结构，通常包含机械传动、支承和支座等。它的设计既涉及材料性能、结构特性、形状、体积及重量等参数，也涉及系统的外貌。机械受控模块在机电一体化系统中的主要功能是承载、传递力和运动，如改变速度、远距离动作、力的放大和反馈、速度和力的参数调爷、同步传动和传送物料等。 (2)测量模块 测量模块的功能是采集有关系统状态和行为的信息，由传感器、调理电路、变换电路等组成。对测量模块的设计要求，就是不失真地反呋被测物理变量的时间变化曲线。 (3)驱动模块 驱动模块通常是指由电动机及其驱动电路组成的技术模块。驱动模块在系统中的作用是提供驱动力改变系统包含速度和方向的运行状态，产生所希望的运动输出。 (4)通信模块 通信模块的功能足传递信息，实现系统的内部、外部，近程和远程通信。远距离传输 多数采用光缆或无线电通信网络。在车间环境一卜．工作，为防止电噪声干扰，红外通信用得比较普遍。在制造系统中，普遍采用局域网( LA N)实现各个独立设备之间的通信。 (5)微计算机模块 微计算机模块在系统中负责处理由测量模块和接口模块提供的信息。 (6)软件模块 软件模块包括系统的操作指令和预先定义的各种算法，负责控制微计算机模块工作。软件模块的特性和形式与所选用的微计算机模块密切相关。软件模块的质量对机电一体化系统的柔性和智能化有着巨大的影响。 (7)接口模块
2 接口模块在系统内主要用于各级之问的信息传递。 4．机电一体化系统的设计指标和评价标准大体上应包括哪几个方面？( P I4~ 15) 答：机电一体化系统的设计指标和评价标准大体上应包括以下几个方面： (1)系统功能 任何系统都是供给最终用户使用的口任何系统的功能要求，都应该从市场需求出发，尊重最终用户的意见，结合技术上的可行性，再作出抉择，不可片面追求功能的多寡。 （2）性能指标 性能指标是系统功能的定量度量。性能指标有分辨率、灵敏度、精度、可靠性、线性度，速度和位移范围，以及承载能力、功耗、体积、重量等。当系统功能决定后，每一项功能都应该满足一定的性能指标，只有这样，浚项功能才具有实用价值。制定性能指标时，必须有科学的依据，切不可轻率从事。否则，便会造成巨大的浪费。性能指标降低了，会使设计出来的系统不能实用；而性能指标高厂，将加大实现的难度和成本，而且可靠性可能降低。 (3)使用条件 任何系统都是在一定条件下运行的，其中包括客观的环境条件和．主观的人员素质。客观的环境条件有温度、湿度、振动、冲击、噪声、电磁干扰等，主观因素应考虑系统适合何种文化水平的人员使用。这里必须满足可操作性、可维修性、安全性及性能稳定性等一系列有关人身和设备的正常运转的要求。在满足客观环境和主观因素这两方面的使用条件下，系统应具有一定的平均无故障时间和足够的使用寿命。只有这样，系统才能经久耐用，具有实用价值。 (4)社会经济效益 所谓经济效益．应从两个方面考虑，一是从投资一方，花多少经费、人力及时问，可以开发出新一代产品并投放市场，估计在市场上占有多大的份额，将有多大的收益；二是从最终用户这一方，分析他们的费效比和经济承受能力。 5．传统的工程设计方法与机电一体化的工程设计方法之间有什么不同？(P7) 答：不同点如下表所示：
传统设计 机电一体化设计 传统没计 机电一体化设计 大批量系统 中小批量系统 机械同步 电子同步 复杂的机械系统 简化的机械系统 笨重结构 轻巧结构 不可调的运动循环 可编程序运动 由机械公差决定精度 由反馈实现精度 常速度驱动 可变速度驱动 人工控制 自动化和可编程序控制 6．进行机电一体化设计时应遵循什么原则处理“机”与“电”的关系？(P17～18) 答：在进行机电一体化系统设计时，通常，应遵循如下原则来处理“机”与“电”的关系： (1)替代机械系统 在极端情况下，机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代，从而使机械产品变成电子产品。 (2)简化机械系统 在许多情况下，机械系统可采用机电一体化方法加以简化。依靠微计算机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能。 (3)增强机械系统 将正常设计的机械与闭环控制回路相组合，可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性，有关的部件可以做得更轻、惯量更小。 (4)综合机械系统 采用嵌入式微处理系统，有能力综合不同的机械系统以及相关的功能。 7．一般机电一体化产品设计主要有哪几个阶段？（P20~24） 答：整个设计过程可以分为以下几个阶段： (1)市场调研、需求分析和技术预测； (2)概念设计； (3)可行性分析； (4)编制设计任务书；
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