天津14774机电一体化系统设计自考考试大纲(免费下载)

天津14774机电一体化系统设计自考考试大纲(免费下载)已公布，天津自学考试大纲14774机电一体化系统设计内容包括：14774机电一体化系统设计课程性质与目标、考核内容与考核目标、实践环节考核与成绩及有关说明与实施要求等，详情见下文：

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天津14774机电一体化系统设计自考考试大纲

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第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是高等教育自学考试机械电子工程专业本科段的一门专业选修课，“以机为主、以电为用、机电结合”为方向，涉及到机械、电子、计算机等多学科领域，应用范围极其广泛。学习机电一体化系统的设计理论、方法和应用，是适应技术新潮流的需要，是自主创新的需要，对培养学生的设计能力、新产品的开发能力具有十分重要的作用。

二、课程目标与基本要求

设置本课程的目的是使学生从机械工程、电气工程、计算机工程等融合的角度，了解机电一体化系统的定义、组成、设计思想及方法，了解典型产品的机电一体化系统设计过程。在了解机电一体化系统基本组成的基础上，使学生掌握常用机械传动系统、传感与检测系统、伺服驱动系统、微机控制系统的工作原理、性能、特点及应用。在以上学习的基础上，使学生领悟机电一体化系统的原理、应用原则和设计方法，提高其对机电一体化系统的综合分析、设计能力，也为学生以后从事机电类产品的开发奠定理论基础。

学习本课程要求掌握机械工程专业知识，能够用于对装备制造业及相关行业中复杂工程问题的解决途径进行分析、改进。能够设计满足特定需求的机械系统、零部件或工艺过程，并能够体现创新意识；设计方案能够综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等制约因素，并得出可接受的指标。要求具有终身学习的知识基础，掌握自主学习的方法，有不断学习和适应发展的能力。

第二部分考核内容与考核目标

第一章总论

一、学习目的与要求

本章介绍机电一体化基本概念，设计流程及方法。通过本章学习掌握机电一体化的基本涵义，掌握机电一体化系统及其组成；了解现代机电一体化系统设计流程及方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）“机电一体化”涵义（重点）：

识记：认识机电一体化英文“Mechatronics”。

理解：机电一体化的定义。

（二）机电一体化系统的共性关键技术与优先发展领域（次重点）：

理解：解决产品采用微电子技术所面临的的共性关键技术。

（三）机电一体化系统的构成要素、功能构成及其价值评价（重点）：

识记：机电一体化系统的基本构成要素。

理解：机电一体化系统具有的目的功能。

（四）机电一体化系统构成要素之间的相互连接（次重点）：

识记：接口的定义

（五）机电一体化系统设计的考虑方法及设计类型与流程（重点）：

识记：机电一体化系统（产品）设计的考虑方法及特点。

理解：机电一体化系统（产品）的设计类型。

理解：机电一体化系统（产品）的设计流程。

（六）机电一体化系统的设计程序、准则与规律（次重点）：

识记：机电一体化系统的设计程序及方法。

识记：机电一体化系统设计准则中考虑因素包含哪些。

（七）机电一体化系统（产品）的开发工程与现代设计方法（次重点）：

识记：现代设计方法列举。

第二章机电一体化系统机械系统部件的选择与设计

一、学习目的与要求

掌握机电一体化系统中传动机构的种类、特点、基本要求；了解机电一体化系统中典型的传动部件、导向和旋转支承部件以及架体等的结构设计要求。

二、考核知识点与考核目标：

（一）机械系统部件的设计要求（重点）：

理解：机电一体化系统的机械系统特点、要求及相关措施。

（二）机械传动部件的选择与设计（重点）：

1.机械传动部件及其功能要求（次重点）

理解：常用的机械传动部件列举、主要功能、目的和要求。

2.四杠螺母机构基本传动形式（重点）

理解：根据丝杠和螺母相对运动组合情况，确定基本传动形式类型。

3.滚珠丝杠传动部件（重点）

理解：滚珠丝杠副的组成及结构特点

理解：滚珠的循环方式

理解：滚珠丝杠副支承方式种类。

应用：掌握滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧方法

4.齿轮传动部件（重点）

理解：各级传动比的最佳分配原则。

理解：谐波齿轮组成部分。

应用：掌握圆柱齿轮和斜齿轮传动间隙的调整方法。

（三）导向支承部件的选择与设计（重点）：

识记：导轨副的组成和分类

理解：导轨副满足的基本要求。

（四）旋转支承部件的选择与设计（次重点）：

理解：旋转支承按结构特点的分类及基本要求。

（五）轴系部件的选择与设计（一般）：

识记：轴系设计要考虑的基本问题。

识记：轴系用轴承的种类。

（六）系统（产品）的机座或机架设计（次重点）：

识记：机座或机架的作用及基本要求

理解：机座或机架的结构设计要点

第三章机电一体化系统执行元件的选择与设计

一、学习目的与要求

本章介绍了执行元件的种类和特点，要求通过本章学习了解常用控制用电机种类及要求。掌握步进电机的种类及结构、工作原理；掌握直流和交流伺服电机结构组成、调速方法。

二、考核知识点与考核目标：

（一）对执行元件的种类、特点及基本要求（重点）：

理解：执行元件的分类以及机电一体化系统对执行元件的基本要求。

（二）常用的控制用电动机（重点）：

理解：机电一体化系统对控制用电动机的基本要求。

识记：控制方式的基本形式及种类。

（三）直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动（重点）：

识记：直流和交流电机的组成结构。

理解：带励磁线圈的直流电机励磁方式分类和直流电机的调速方式。

（四）步进电机及其驱动（重点）：

识记：步进电机的特点及种类

理解：步进电机的工作原理，步距角大小与通电方式和转子齿数的关系。

第四章机电一体化系统微机控制系统的选择及接口设计

一、学习目的与要求

本章介绍机电一体化系统的微机控制系统中相关设计内容，通过本章学习了解微机控制

系统的设计思路、构成与种类，以及常用硬件特点。掌握机电一体化系统中常用传感器的基本原理与适用场合；了解传感检测系统中常用信号预处理技术的基本原理。

二、考核知识点与考核目标：

（一）微机控制系统的设计思路（次重点）：

识记：了解微机控制系统设计过程中遇到的问题。

识记：了解微机控制系统的设计思路。

（二）微机控制系统的构成与种类（次重点）：

识记：了解微型计算机的系统构成及种类。

（三）微机应用领域及其选用要点（次重点）：

识记：了解微型计算机的应用范围。

（四）微机控制系统的软件与程序设计语言（一般）：

识记：概述微机软件内容。

（五）8086／8088微机的硬件特点（一般）：

识记：了解8086／8088CPU的主要结构特点。

（六）微机应用系统的输入／输出控制的可靠性设计（一般）：

识记：了解光电隔离电路的作用。

（七）可编程序逻辑控制器（PLC）的构成及应用举例（一般）：

识记：了解PLC的定义及特点。

（八）常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口（重点）：

理解：传感器的定义及对检测传感器的基本要求。

识记：了解传感器的种类及各自特点。掌握改善传感器性能的技术措施。

识记：了解传感器的测量电路组成。

第五章机电一体化系统元、部件的特性分析

一、学习目的与要求

本章通过介绍机械系统、传感监测系统、执行元件系统特点，了解自动控制理论基本目标及特点，掌握元、部件、传感器和执行元件的特点。

二、考核知识点与考核目标：

（一）自动控制理论与机电一体化系统（重点）：

理解：伺服控制的目标及“反馈”的涵义

（二）元、部件的力学特性分析（重点）

理解：机械系统的特性及变换机构

（三）传感器的动态特性（次重点）

理解：掌握机电一体化系统中传感器输入和输出物理量类别。

识记：了解变换器根据变换物理过程分类。

（四）执行元件的动态特性（次重点）

识记：了解机电一体化系统中电气执行元件输入和输出量。

第六章机电一体化系统机电有机结合的分析与设计

一、学习目的与要求

本章介绍机电一体化系统设计过程中各机电参数相互匹配结合过程，要求了解机电设计过程中稳态与动态设计特点及相关考虑方法。

二、考核知识点与考核目标：

（一）机电有机结合的稳态与动态设计（次重点）：

识记：了解机电一体化系统设计中稳态设计和动态设计特点

（二）机电有机结合之一：稳态设计的考虑方法（次重点）：

识记：了解减速比的匹配选择原则和伺服系统放大器的设计和选择应该考虑的主要问题。

（三）机电有机结合之二：动态设计的考虑方法（次重点）：

识记：了解PID调节的涵义及各自特点

（四）可靠性、安全性设计（次重点）：

识记：了解可靠性的概念及保证可靠性的方法

第三部分有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：能在理解掌握的基础上，培养学生设计能力及对新产品的开发能力，为新产品的开发奠定基础，是最高层次的要求。

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

指定教材：《机电一体化系统设计第5版》张建民主编高等教育出版社2020年2月

三、自学方法指导

1、自学时必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应注意将精读与泛读相结合，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对历史脉络彻底弄清，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念术语、基本方法、基本原理加以整理，归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。如运根据齿轮间隙产生原因，调整齿轮间隙问题等等。要通过完成练习思考题、锻炼自己分析论证及书面表达的能力。

5、考生在自学过程中也可参考冯浩，汪建新，赵书尚，杨威主编《机电一体化系统设计》(第三版)（华中科技大学出版社，2020年版）辅助学习、理解相关知识。

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共6学分，其中理论课5学分，助学建议不少于90学时；实践课1学分，助学建议不少于18学时。

理论课程学时分配见下表，考生也可参考该表安排自学时间。

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为40%，“理解”为50%，“应用”为10%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：3：3：2左右。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占60%，次重点占30%，一般占10%。

5、试题题型一般分为：填空题、选择题（包括单项与多项）、解释概念（命题）题、简答题、论述题等。

6、考试采用闭卷笔试。考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、 题型示例（样题）

（一） 填空题

滚珠丝杠螺母副是机电一体化系统中将回转运动转换为                  的传动装置。

（二）单项选择题

PID控制器中，P的作用是（       ）

A.降低系统的稳态误差       B. 增加系统稳定性   

C. 提高系统无静差度         D. 减少系统阻尼

（三）多项选择题

略

（四）解释概念或命题

PID调节的含义是什么，并简述各调节器作用。

（五）简答题

直流电动机的调速方法有哪些？

（六）论述题

简述圆柱齿轮传动间隙调整方法中的偏心套(轴)调整法

七、实践考核内容与实施要求

本课程实验是机电一体化系统设计课程的重要组成部分，共安排4个必做实验：步进控制系统实训实验、交流伺服控制系统实训实验、单轴电机运动控制实验、丝杠反向间隙实验。通过实验，能够设计/开发满足机电装备设计与控制等特定需求的系统、单元（部件）或控制流程，并能够体现创新意识。

（一）实验项目一

实验名称：①步进电机控制系统实训实验；

预习要求：《机电一体化系统设计》实验指导书。

实验方式：在教师指导下，学生亲自动手操作。

实验目的：熟悉电机控制系统工作原理，步进伺服系统的操作和使用方法。

实验设备：机电一体化技术综合测试平台。

实验分组：5~10人/组（有条件时2人/组）。

（二）实验项目二

实验名称：②交流伺服电机控制系统实训实验。

预习要求：了解交流电机的工作原理、基本结构以及变频调速方法。注意接通电源前应检查实验板上不得有杂物。详见《机电一体化系统设计》实验指导书。

实验方式：在教师指导下，学生亲自动手操作。

实验目的：熟悉电机控制系统工作原理，交流伺服驱动器参数设置，操作和使用方法。

实验设备：机电一体化技术综合测试平台。

实验分组：5~10人/组（有条件时2人/组）。

（三）实验项目三

实验名称：③单轴电机运动控制实验；

预习要求：《机电一体化系统设计》实验指导书。

实验方式：在教师指导下，学生亲自动手操作。

实验目的：充分理解机电一体化系统设计方法与实例，掌握理解运动控制系统加、减速控制的基本原理及其常见实现方式。

实验设备：实验设备：机电一体化技术综合测试平台。

实验分组：5~10人/组（有条件时2人/组）。

（四）实验项目四

实验名称：④丝杠反向间隙实验。

预习要求：《机电一体化系统设计》实验指导书。

实验方式：在教师指导下，学生亲自动手操作。

实验目的：掌握几种位置检测装置（码盘、光栅尺）的使用方法及信号处理方法，理解半闭环控制系统误差的测量。理解丝杠反向间隙的概念及其测量和补偿的方法。

实验设备：机电一体化技术综合测试平台

实验分组：5~10人/组（有条件时2人/组）。

文章来源：http://www.zhaokao.net/zxks/system/2024/03/04/030007033.shtml

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