《机电一体化系统设计》 期末复习题及答案

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，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
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
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）
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)
5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面
传统机电产品
机电一体化产品
技术范畴
机械电气化产品
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→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。
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
检测传感技术Biblioteka 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
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。
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
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。
中国石油大学（北京）远程教育学院
《机电一体化系统设计》期末复习题
第一章绪论
判断
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
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。
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。
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
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。
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
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 BDCBDABABC 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
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。
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
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
判断
1、产品的功能、原理、结构设计 ，是机电一体化产品概念设计的核心内容。
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。
传统机械产品
机电一体化产品
现代机械产品
生产
大批量
中小
机械部分
复杂的机械系统
简化
运动循环
不可调的运动循环
可编程运动
速度控制
常速驱动
变速控制
同步性
机械同步
电子同步
结构重量
笨重结构
轻巧
精度控制
机械公差定精度
反馈实现
操作控制
人工控制
自动可编程
6、机电一体化的关键支撑技术有哪些它们的作用如何
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：
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
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 BBABA AAABB ABABA AAABA AB
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。