2021石河子大学机电一体化系统设计研究生考试大纲

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    石河子大学机械电气工程学院硕士研究生入学考试

    《机电一体化系统设计》考试大纲

    一、教学目的

    《机电一体化系统设计》课程是高等学校自动化类、机电类专业一门重要的专业基础课，主要学习机械系统、传感检测系统、伺服系统、控制系统等设计和选择方法，讨论机电一体化系统的接口、精度设计和可靠性等系统总体技术。本课程从系统的观点出发，利用机械技术和电子技术，通过机电有机结合构造最佳的机电系统。通过本课程的学习，使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，了解各项技术之间的接口关系，能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。

    通过本课程的学习，学生应达到以下几方面的目标：

    1)学习机电一体化基本概念，理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系，初步建立机电产品的系统化设计思想。

    2)了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。

    3)熟悉机电一体化产品的设计方法和工程路线，能够针对具体的机电一体化产品确定产品开发技术路线。

    4)掌握机电一体化系统中机械、传感检测、动力、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。

    5)了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。

    二、考试内容

    1、传感器概论：传感器的定义、功能、组成；命名和分类方法；传感器的基本特性：静态特性（线性度、迟滞性、重复性、灵敏度等）；传感器的发展方向；

    2、光栅位移传感器、感应同步器、磁栅位移传感器、旋转变压器、光电编码器、直流测速发电机、光电式速度传感器、差动变压器式速度传感器、加速度传感器、测力传感器、压力传感器、力矩传感器、力与力矩复合传感器、固态图像传感器（CCD）、激光检测、超声波检测传感器的结构、工作原理、特点及应用。

    3、执行与伺服驱动装置的任务、类型、基本要求；执行与伺服驱动装置的执行元件类型、特点；伺服电机、步进电机的结构、工作原理及其控制方式；执行与伺服驱动装置的方案设计、系统稳态设计、动态设计；执行与伺服驱动装置的实际应用。

    4、控制装置的组成；控制系统的分类；控制系统的过渡过程和性能指标；控制系统的数学模型及其建立；微机控制装置的组成及特点；PLC编程方法及实例分析。

    5、接口的定义、作用、分类、特点；人机接口的类型及特点；输入接口和输出接口方法和适用场合；机电接口的分类；A/D转换接口和D/A转换接口的作用及特点；控制量输出接口的作用、形式和适用场合。

    6、机电一体系统机械系统的基本要求；机械传动方式、分类、特点和应用；同步带传动、齿轮传动、谐波齿轮传动、滚珠螺旋传动的设计方法和设计计算过程；机械系统支承部件（轴承、导轨）的基本要求、种类、特点及选用方法。

    7、干扰来源、传播途径；硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术的分类、特点、具体形式、具体措施；可靠性设计的基本概念；硬件可靠性设计和软件可靠性设计的具体方法和措施。

    8、机电一体化产品设计综合实例分析。

    三、考试题型

    考试题型包括：名词解释、填空、选择、判断、简答、应用设计与分析、设计计算等。

    答题要求：

    1）填空、选择、判断等题型要求准确；

    2）名词解释、简答题要求基本准确，答出要点即可；

    3）应用设计题要求画出设计示意图或电路原理图，传感器选型，阐明设计思想，叙述工作原理等。

    4）设计计算题要求思路正确，计算准确。

    四、参考书目

    张建民.机电一体化系统设计（第四版），北京：高等教育出版社