1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程考核說(shuō)明（審定稿）第一部分 課程考核有關(guān)說(shuō)明1. 啟用時(shí)間2009 年秋季學(xué)期。2. 考核對(duì)象廣播電視大學(xué)工科類機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生。3. 考核目標(biāo)掌握機(jī)電一體化的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)， 熟悉機(jī)電一體化單元技術(shù)的接口和運(yùn)用， 了解 典型機(jī)電一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、 性能和特點(diǎn)， 通過(guò)學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和綜合集成技 術(shù)，能夠把各項(xiàng)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。4. 考核依據(jù)本考核說(shuō)明是以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)大 綱（2009 年 9 月）和機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （李建勇、 中央廣播電視大學(xué)出版

2、社、 2009） 為依據(jù)而編制的， 本考核說(shuō)明是形成性考核和終結(jié)性考試命題的依據(jù)。5. 考核方式 采用形成性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的方式。圖 1 本課程學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)形式6計(jì)分方法 本課程考核成績(jī)統(tǒng)一采用百分制。形成性考核和終結(jié)性考核比例為37。形成性考核包括平時(shí)作業(yè)和專題報(bào)告兩項(xiàng)，占 30%，形成性考核不合格者，不得參加終結(jié)性考核；終結(jié) 性考核為筆試，占 70%。總成績(jī) 60 分及以上為合格。7考試時(shí)限、方式、形式及輔助說(shuō)明。本課程終結(jié)性考試采用閉卷形式，答題時(shí)限為 90 分鐘。考生需自備計(jì)算器、直尺、鉛 筆、橡皮等文具。第二部分 課程考核的相關(guān)內(nèi)容一、形成性考核內(nèi)容形成性考核包括 4 次形成性考

3、核作業(yè)和 1 次專題報(bào)告， 由各地電大根據(jù)課程要求組織實(shí) 施。1形成性考核作業(yè)4 次形成性考核作業(yè)采用紙質(zhì)作業(yè)形式，要求認(rèn)真學(xué)習(xí)，按時(shí)、按質(zhì)、按量的獨(dú)立完成4 次形成性考核作業(yè)。2專題報(bào)告（1）目的 通過(guò)對(duì)社會(huì)生活或生產(chǎn)實(shí)踐中某一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行分析和研究， 理解機(jī)電 一體化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)與原理，培養(yǎng)對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品進(jìn)行分析和研究的能力。（2）選題選擇社會(huì)生活或生產(chǎn)實(shí)踐中機(jī)電一體化技術(shù)的典型應(yīng)用的產(chǎn)品。 同一班級(jí)中， 可按照個(gè) 人或小組在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行選題。（3）報(bào)告 專題報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括機(jī)電一體化產(chǎn)品（設(shè)備）的基本結(jié)構(gòu)及工作原理、主要技術(shù)特點(diǎn)、 主要用途、與本課程相關(guān)

4、內(nèi)容的聯(lián)系等。專題報(bào)告撰寫要做到形式和內(nèi)容規(guī)范、專業(yè)，文字部分不少于 1000 字。專題報(bào)告應(yīng)獨(dú) 立完成，如有抄襲或雷同部分，專題報(bào)告成績(jī)計(jì)為0 分。二、終結(jié)性考核內(nèi)容1考核要求重點(diǎn)考核本課程所涉及到的基本概念、 基礎(chǔ)知識(shí)和基本分析方法。 考核分三個(gè)層次要求：了解：對(duì)教學(xué)內(nèi)容達(dá)到一般認(rèn)知的要求。理解：對(duì)教學(xué)內(nèi)容涉及到的基本概念、基本理論和基本分析方法達(dá)到領(lǐng)會(huì)的要求。掌握： 對(duì)教學(xué)內(nèi)容涉及到的基本理論、 基本分析方法以及技能達(dá)到運(yùn)用的要求。2組卷原則 在教學(xué)大綱和考核說(shuō)明所規(guī)定的目的、 要求和內(nèi)容范圍之內(nèi)命題。 在教學(xué)內(nèi)容范圍之內(nèi)， 按照理論聯(lián)系實(shí)際原則，考察學(xué)員應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的試

5、題，不屬于超綱。試題的考察要求覆蓋面廣，并適當(dāng)突出重點(diǎn)。試題兼顧各個(gè)能力層次，掌握60%，理解占 30%，了解占 10%。試題的難易程度和題量適當(dāng)， 按難易程度分為三個(gè)層次： 較易約占 30%，一般約占 50%， 較難約占 20%。題量安排以平時(shí)基本能夠獨(dú)立完成作業(yè)者，以能在規(guī)定的考試時(shí)間內(nèi)完成為 原則。3考核內(nèi)容（ 一 ） 機(jī)電一體化技術(shù)導(dǎo)論 考核內(nèi)容 ：（ 1）機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)和分類方法；（2）機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)；（ 3）機(jī)電一體化關(guān)鍵技術(shù)。 考核要求 ：（ 1）理解機(jī)電一體化技術(shù)的基本概念、特點(diǎn)和分類方法； （2）掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)；（ 3）了解機(jī)電一體化關(guān)

6、鍵技術(shù)。（ 二 ） 機(jī)電一體化機(jī)械技術(shù) 考核內(nèi)容 ：（ 1）機(jī)電一體化中的機(jī)械系統(tǒng)；（ 2）機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；（ 3）機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)；（ 4）機(jī)電一體化中的虛擬樣機(jī)技術(shù)。 考核要求 ：（ 1）掌握機(jī)電一體化中機(jī)械系統(tǒng)的基本要求；（2）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理與選用；（3）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理與選用；（ 4）了解機(jī)電一體化中的虛擬樣機(jī)技術(shù)。（ 三） 傳感檢測(cè)技術(shù) 考核內(nèi)容 ：（1）常用傳感器的類型、特點(diǎn)及工作原理；（2）常用傳感器的選用原則及使用方法；- 3 -3）常用傳感器與計(jì)算機(jī)接口方式。 考核要求 ：（1）掌握常用傳感器的

7、類型、特點(diǎn)及工作原理；（2）了解常用傳感器選擇及使用方法；（3）了解常用傳感器與計(jì)算機(jī)接口方式。（ 四） 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 考核內(nèi)容 ：（1）伺服驅(qū)動(dòng)的基本原理；（ 2）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類及其特點(diǎn)；（3）機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理、特點(diǎn)、選用及其控制方式。 考核要求 ：（1）掌握伺服驅(qū)動(dòng)的基本原理；（ 2）了解機(jī)電一體化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的種類及其特點(diǎn)；（3）理解常用伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理、特點(diǎn)、選用及其控制方式。（ 五） 自動(dòng)控制技術(shù) 考核內(nèi)容 ：（ 1）機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制方式及特點(diǎn)；（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和常用類型；（3）可編程序控制器的組成技術(shù)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（ 4）嵌入式系

8、統(tǒng)的特點(diǎn)。 考核要求 ：（ 1）理解機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制方式及特點(diǎn)；（2）理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和常用類型；（3）理解可編程序控制器的組成，掌握可編程序控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（ 4）了解嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)。（ 六 ） 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與綜合 考核內(nèi)容 ：（1）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程；（ 2）機(jī)電一體化系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)劃的主要內(nèi)容；（ 3）機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、特征及方法；（ 4）機(jī)電一體化系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與決策方法；5）機(jī)電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 考核要求 ：（1）掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程；（ 2）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的產(chǎn)品規(guī)劃的主要內(nèi)容；（ 3）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵、特征及

9、方法；（ 4）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與決策方法； （5）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。（ 七 ） 典型機(jī)電一體化系統(tǒng)分析 考核內(nèi)容 ：（1）工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成、分類及工作原理；（ 2）數(shù)控機(jī)床分類及構(gòu)成；（ 3）機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特殊機(jī)構(gòu)功能的方法和原理。 考核要求 ：（1）了解工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成、分類及工作原理； （2）了解常用的數(shù)控機(jī)床分類及構(gòu)成；（3）了解機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特殊機(jī)構(gòu)功能的方法和原理。第三部分 試題類型及規(guī)范解答舉例 本課程終結(jié)性考試的試題包括：判斷題、選擇題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和綜合題 5 種題型， 具體說(shuō)明如下：（一）判斷題 此類型試題考查學(xué)生對(duì)基本概念的掌握程度，要

10、非常準(zhǔn)確的判斷命題的正確與錯(cuò)誤。例 1 ：數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利用自身的 物理特征， 制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器， 輸出信號(hào)都是脈沖信號(hào)， 每一個(gè)脈沖代表這些傳感器的輸出端輸入的位移當(dāng)量，通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（ ）說(shuō)明： 由光柵傳感器、磁柵傳感器、 感應(yīng)同步器的工作原理可知， 得到一串電脈沖， 通過(guò)放大、 整形、 辨向和計(jì)數(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)輸出， 可知被測(cè)的位移量。 故本題的敘述是正確的，括號(hào)內(nèi)應(yīng)填入“”號(hào)。例 2 ：數(shù)字化物理樣機(jī)就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。（ ）說(shuō)明： 數(shù)字化物理樣機(jī)， 不是強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)， 而是更重

11、視物理樣機(jī)零部件的形態(tài)特 性和系統(tǒng)裝配特性的數(shù)字化檢視。 故結(jié)論是錯(cuò)誤的， 括號(hào)內(nèi)應(yīng)填入 “”號(hào)。二）選擇題此類型試題考查學(xué)生對(duì)基本理論和應(yīng)用性知識(shí)的理解、 對(duì)常用的重要概念和公式的掌握 程度。如不注明，則為單項(xiàng)選擇題。題型舉例：例：在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制的三個(gè)主要要求是（ ）。A 傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性B傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、低噪聲C傳動(dòng)精度、高可靠性、小型輕量化D傳動(dòng)精度、高可靠性、低沖擊振動(dòng)說(shuō)明：這里只有一個(gè)答案是正確的，應(yīng)在括號(hào)中填A(yù)。（三）簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題考察學(xué)生對(duì)重要概念和公式的掌握情況， 要抓住問(wèn)題的要點(diǎn)進(jìn)行回答， 不需要過(guò) 于具體地描述。例：簡(jiǎn)述機(jī)械系統(tǒng)的剛度

12、對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為以下幾方面：（ 1）失動(dòng)量 系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動(dòng)部件的彈性變形越小， 系統(tǒng)的失動(dòng)量也越小；（ 2）固有頻率 機(jī)械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頻 帶寬度，從而避免產(chǎn)生共振；（ 3）穩(wěn)定性 剛度對(duì)開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響，而對(duì)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性有 很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（四）計(jì)算題計(jì)算題考察學(xué)生的基本計(jì)算能力， 對(duì)重要公式的掌握情況， 以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的水平。例：如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)， 其中驅(qū)動(dòng) x 向工作臺(tái)的三相單三拍步進(jìn)電機(jī)， 轉(zhuǎn) 子齒數(shù) z 為 100

13、。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為 l 0=6mm。已知傳動(dòng)系統(tǒng)的橫向 （x 向 ） 脈沖當(dāng)量 為 0.005mm/脈沖。試求：- 6 -1）步進(jìn)電機(jī)的步距角 ；2）減速齒輪的傳動(dòng)比 i。解：（1）步進(jìn)電機(jī)的步距角360z K N360 1.540 2 32）減速齒輪的傳動(dòng)比（五）綜合題綜合題考察學(xué)生對(duì)本課程所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力， 包括對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品 的分析或設(shè)計(jì)。例：已知某物料搬動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖所示， 動(dòng)作過(guò)程如圖所示， 要求機(jī)械手的操作方 式分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。機(jī)械手有升降、 水平移動(dòng)、 手爪夾持等 3 個(gè)自由度， 采用電磁 閥控制的氣缸驅(qū)動(dòng)， PLC 控制。要求寫出物料搬動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的詳細(xì)工程路線。圖3 物料搬動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖解： 機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)流程分為五個(gè)階段：產(chǎn)品規(guī)劃、 概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)實(shí)施和設(shè)計(jì)定型階段。第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段 ：進(jìn)行需求分析和需求設(shè)計(jì)，以明確設(shè)計(jì)任務(wù)。機(jī)械手的用途 : 物料搬運(yùn)。 工作方式：手動(dòng)、自動(dòng)方式。 主要技術(shù)參數(shù)： 3 自由度。 使用環(huán)境要求：生產(chǎn)線。第