内容发布更新时间 : 2024/5/20 2:47:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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 BDCBD ABABC 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？

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。

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。

4) 评价和决策。测试和评价设计方案，检验功能域、行为域和结构域上变量的一致性、完备性，决定是接收、改进或是放弃该设计方案，并决定是继续进行概念设计循环还是返回到需求分析或进入详细设计。

2、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。

可按使用要求划分为功能性指标、经济性指标和安全性指标三类外，还可以从设计的角度划分为特征指标、优化指标和寻常指标三类。不同的性能指标，对产品总体设计的限定作用也不同。

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。

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。

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？

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。

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

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。 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 机电结合(融合法)：集成互融为一体，直线电机

组合法：将用结合法（或互补法）制成的功能模块象积木一样组成机电一体化系统，如工业机器人不同的关节轴。

总之，从机械技术、电子技术、硬件技术和软件技术四个方面权衡经济和技术上的利弊得失，选择最佳方案。 特点： 等效性：

机械、电子硬件、软件具有相同的功能替代：如计时器，传感器 互补性：

控制系统的各个环节是相互关联的，共同影响系统性能。包括控制对象在内的大部分组成环节都作为可改变的设计内容。

优化设计：

在机械电子软件等技术之间进行比较权衡，根据可比性，用具有相同量纲的优化指标对各个方案进行比较。

8、简要说明机电一体化系统基本功能元的组成内容？ 物理功能元：变换缩放、合并分离、传导隔阻、储存 逻辑功能元：与、或、非

数学功能元：加、减、乘、除、乘方、开方、微分、积分 9、机电一体化的现代设计方法的有何特点？

传统设计以经验公式，图表和手册为设计依据。

现代设计方法以计算机为主要辅助手段较为成熟的设计方法；强调产品全寿命周期最优化；设计过程的并行化，智能化；设计手段的计算机化，精确化，拟实化；设计和制造的一体化；绿色设计，宜人性设计 10、优化设计的原理方法？

优化设计，是工程优化的重要组成部分（优化设计，优化实验，优化控制），

以数学规划为核心，以计算机为工具。优化设计是将优化技术用于设计过程，通过数学优选法最终获得比较合理的设计参数和选择。 步骤

建立数学模型，机电一体化系统的数学模型可以直接借用控制工程的理论和模型。

选择合适的优化算法及程序：解线性和非线性数学规划的程序得出最优化设计方案。

方案评价决策。