2001-2004高考实验题

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1、第1章绪论1.1机电一体化系统1.1.1机电一体化概念的产生严峻的考验20世纪80年代初，世界制造业进入一个发展停滞、缺乏活力的萧条期，几乎被人们视作夕阳产业。90年代后，微电子技术在该领域的广泛应用，为制造业注入了生机。机电一体化产业以其特有的技术带动性、融入性和广泛适用性，逐渐成为高新技术产业中的主导产业，成为新世纪经济发展的重要支柱之一。复合词“Mechatronics”是Mechanics（机械学）的前半部与Electronics（电子学）的后半部组合而成的日本造英语单词。我国的叫法称为机电一体化或机械电子学。如何理解机电一体化

2、到目前为止，较为人们所接受的涵义是日本“机械振兴协会经济研究所”于1981年3月提出的解释：“机电一体化这个词乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。”多种技术的有机结合，才能实现整体最佳，这样的产品才能称得上是机电一体化产品。如果仅用微型计算机简单取代原来的控制器，其产品不能称为机电一体化产品。案例机床、汽车、缝纫机、打字机等，由于应用了微型计算机等微电子技术，使它们都提高了性能并增添了头脑。机械闹钟、机械照相机及胶卷等产品遭到淘汰。又如：以往的化油器

3、车辆，发动机的供油是靠活塞下行后形成的真空吸力来完成的，并且节气门开度越大，进气支管的压力越高，发动机转速越高，化油器供油量也就越多。而现在的电子燃油喷射车辆，都已将上述机械动作转变为传感器的信号（如节气门开度用节气门位置传感器来测量，进气支管压力用绝对压力传感器来测量），并将这些信号送到发动机控制计算机后，经过计算机的分析、比较、处理、计算出精确的喷油脉宽，控制喷油嘴开启时间的长短，从而控制喷油量的多少。将以往的机械供油转为电控，这样不仅有效地发挥了燃油经济性，动力性，又使尾气排放降到了最低。机电一体化技术在制造业的应用从一般的数控机

4、床、加工中心和机械手发展到智能机器人、柔性制造系统（FMS）、无人生产车间和将设计、制造、销售、管理集于一体的计算机集成制造系统（CIMS）。机电一体化产品涉及工业生产、科学研究、人民生活、医疗卫生等各个领域，如集成电路自动生产线、激光切割设备、印刷设备、家用电器、汽车电子化、微型机械、飞机、雷达、医学仪器、环境监测等。51.1.2机电一体化系统的组成机电一体化系统包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动单元、执行机构单元、传感与检测单元、控制及信息处理单元、系统接口等部分。归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要

5、素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。系统接口，其基本功能主要有三个：（1）变换（2）放大（3）传递1.1.3机电一体化系统的相关技术1．机械技术2．传感检测技术3．计算机与信息处理技术4．自动控制技术5．伺服驱动技术6．系统总体技术（接口技术是系统总体技术的关键环节）1.1.4机电一体化技术区别于相关技术1．机电一体化技术与传统机电技术的区别强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响2．机电一体化技术与并行工程的区别十分注意机械和其他部件之间的相互作用3．

6、机电一体化技术与自动控制技术的区别侧重于用微电子技术改变传统的控制方法与方案例如：从异步电动机控制机床进给到用计算机控制伺服电机控制机床进给，机床主轴的反转制动到现代数控机床的主轴准停和主轴进给，机床内链环的螺纹加工到具有编码器的自动控制与检测的螺纹加工；汽车工业发动机化油器供油到电子燃油喷射；纺织工业的有梭织机到喷气、喷水无梭织机，纹板笼头控制提花方式到电子计算机提花方式的转变。4．机电一体化技术与计算机应用技术的区别机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。51.1.5机

7、电一体化技术的特点1．简化机械结构，提高精度2．易于实现多功能和柔性自动化3．产品开发周期缩短、竞争能力增强4．生产方式向高柔性、综合自动化方向发展5．促进经营管理体制发生根本性的变化1.2机电一体化系统的设计静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1.2.1机电一体化产品的分类机电一体化产品所包括的：1．大型成套设备大型火力、水力发电设备；大型核电站；大型冶金轧钢设备；大型煤化、石化设备；制造大规模及超大规模集成电路设备等。2．数控机床数控机床；加工中心；柔性制造系统（FMS）；柔性制造单元（FMC）；计算机集成制造系统

8、（CIMS）。3．仪器仪表电子化工艺过程自动检测与控制系统；大型精密科学仪器和试验设备；智能化仪器仪表等。4．自动化管理系统。5．电子化量具量仪。6．工业机器人、智能机器人。7．电子化家用电器。8．电子医疗