高职国培习题及答案
2014 年3月高职骨干教师培训学习
习题
1．什么是制造业，它都包括哪些行业，在国民经济中的地位体现在哪些方面？2．什么是机械制造业？它担负的任务是什么？
3．请简述自约翰·威尔金森（J·Wilkinson）为加工瓦特蒸汽机的汽缸，研制成功镗床后的机械制造业的发展史。
4．与先进工业国家相比，我国机械装备制造业的竞争能力还不够强，突出反映在哪些方面？
5．简述当前机械制造技术的发展趋势，具体体现在哪几方面？
6．结合我国的实际情况，提出你对绿色制造与可持续发展的思考。
7．四次工业革命指的是什么？
8．简答机电一体化的含义。
9．简述机电一体化系统的组成及其各部分的作用。
10．简述机电一体化所涉及的相关技术。
11．列举两例机械制造领域的典型机电一体化装备或系统。
12．液压传动有哪几种基本控制回路？简要叙述其工作原理。
13．说明液压与气压传动在工业中的主要应用情况。
14．在先进的机械制造装备中应用哪些位移传感器？以一例典型传感器说明其工作原理及具体使用场合。
15．结合高职机械制造专业学生情况，如何开展专业教学工作？
答案
1.制造业是指对制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人
力等），按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的行业。包括扣除采掘业、公用业后的所有30个行业。作为我国国民经济的支柱产业，制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础；作为经济社会发展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。
2.机械制造业指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、
化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的行业。机械制造业为整个国民经济提供技术装备，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一，是国家重要的支柱产业。
3.
1774年，英国的威尔金森发明较精密的炮筒镗床，这是第一台真正的机床—加工机器的机器。它成功地用于加工汽缸体，使瓦特蒸汽机得以投入运行。
1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，首次提出摩擦理论。
英国的卡特赖特发明动力织布机，完成了手工业和工场手工业向机器大工业的过渡
1786年，英国的西兹发明割穗机。
1787年，英国的威尔金森建成第一艘铁船。
1789年，法国首次提出“米制”概念。1799年制成阿希夫米尺(档案米尺)
1790年，英国的圣托马斯发明缝制靴鞋用的链式单线迹手摇缝纫机，这是世界上第一台缝纫机。
18世纪90年代，英国的边沁先后发明平刨床、单轴木工铣床、镂铣机和木工钻床。
1792年，英国的莫兹利发明加工螺纹的丝锥和板牙。
1794年，英国的威尔金森建成冲天炉。
1795年，英国的布拉默发明水压机。
1797年，英国的莫兹利发明带有丝杠、光杠、进给刀架和导轨的车床，可车削不同螺距的螺纹。
1799年，法国的蒙日发表《画法几何》一书，使画法几何成为机械制图的投影理论基础。
4.企业规模有限, 装备和技术落后, 缺乏国内市场
5.
（1）、向高速、强力切削方向发展。金属切削机床结构设计与制造水平的提高和新型刀具材料的应用，使切削加工效率大为提高.目前，数控机床的主轴转速已达到5 000 r/min,(工业发达国家有的加工中心的主轴转速已达到70 000 r/min,高速铣床的主轴转速已经达到100 000 r/min);机床进给系统采用直流或交流伺服电动机W动、大导程滚珠丝杠螺母传动，其快进速度最高可达60 m/min，当采用直线电动机传动装置时，快进速度可达150-210 m/mine采用新型刀具材料如涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化翻等，使常规切削速度提高了5-10倍.
（2）、向超精密及细微加工技术方向发展。各种精密、超精密加工技术，细微加工与纳米加工技术在微电子芯片、光电子芯片、徽机电系统(MEMS)等尖端技术及国防装备领域中将大显身手.机械加工精度已从20世纪初的1um,提高
到0.001um,最近已达到0.001--0.1 nm,即超精密加工.超精密加工的发展有力地推动了各种新技术的发展，已成为在国际竞争中立于不败之地的关键技术。
（3）、制造系统的自动化。为适应市场的不断变化，机电产品更新换代的频率在加快，多品种、中小批量的生产将成为今后一种主要生产类型，因此，自动制造技术将进一步向柔性化、集成化、智能化、网络化方向发展。
CAD/CAPP/CAE/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助工艺规程/计算机辅助分析/
计算机辅助制造)等技术进一步地完善，提高了多品种、中小批量产品的质量、加工效率。精益制造(LP),敏捷制造(AM)等先进制造管理模式将主导21世纪的制造业。
（4）、绿色制造技术。综合考虑社会、环境、资源等可持续发展因素的绿色制造(无浪费制造)技术，将朝着能源与原材料消耗最少，所产生的废弃物最少并尽可能回收利用，在产品的整个生命周期中对环境无害等方向发展，它是精益生产、柔性生产、敏捷制造的延伸和发展。
6．
我国绿色制造仍处在初级发展阶段，存在着许多政策、制度及技术上的问题。他建议:第一，尽快制定和实行相关法律法规，实现传统制造模式向绿色模式的转变。目前，我国实施绿色制造的内部推动力不足，外部压力巨大。实现管理和经营者的思想从单纯的经济增长到可持续发展转变，需要健全的法律法规支持。第二，建立有效政府激励机制，鼓励企业实施绿色制造。政府激励的具体措施可以包括税收优惠、专利制度、对推动绿色制造的关键技术直接研究等方式。在对绿色制造进行激励的同时，政府应弱化环境污染严重、资源消耗极大模式的市场竞争力，甚至使其不具备竞争力。这样，在激励机制的作用下，传统制造模式将退出市场。第三，重视绿色制造基础研究和支持工具开发。第四，加强绿色制造技术的产业化推广。第五，大力发展与绿色制造相关的新兴产业。
7.
第一次工业革命所开创的“蒸汽时代”（1760-1840年），标志着农耕文明向工业文明的过渡，是人类发展史上的一个伟大奇迹；第二次工业革命进入了“电气时代”（1840-1950年），使得电力、钢铁、铁路、化工、汽车等重工业兴起，石油成为新能源，并促使交通的迅速发展，世界各国的交流更为频繁，并逐渐形成一个全球化的国际政治、经济体系；两次世界大战之后开始的第三次工业革命，更是开创了“信息时代”（1950-），全球信息和资源交流变得更为迅速，大多数国家和地区都被卷入到全球化进程之中，世界政治经济格局进一步确立，人类文明的发达程度也达到空前的高度。第三次信息革命方兴未艾，还在全球扩散和传播。
前三次工业革命使得人类发展进入了空前繁荣的时代，与此同时，也造成了巨大的能源、资源消耗，付出了巨大的环境代价、生态成本，急剧地扩大了人与自然之间的矛盾。进入21世纪，人类面临空前的全球能源与资源危机、全球生态与环境危机、全球气候变化危机的多重挑战，由此引发了第四次工业革命——绿色工业革命,一系列生产函数发生从自然要素投入为特征，到以绿色要素投入为特征的跃迁，并普及至整个社会。
8.
机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。
9.
1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强，这就要求
机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。
2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。
3.电子控制单元电子控制单元又称ECU（Electrical Control Unit ），是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。
4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。
5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能，以电能为主。
10.
机电一体化的相关技术有：机械技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术和伺服驱动技术。11.
加工机电装备、包装机电装备
12.
压力控制回路，利用溢流阀和减压阀等压力控制阀来控制整个系统或某一部分压力，达到调压、卸载、减压、增压、平衡、保压的目的。
流量控制回路，由于采用双泵供油回路, 故用液控顺序阀实现低压大流量泵卸荷,用溢流阀调整高压小流量泵的供油压力,通过流量调节运动速率。
方向控制回路，通过控制进入执行元件液流的通、断或变向来实现液压系统执行元件的启动、停止或改变运动方向的回路称为方向控制回路。
13．
（1）.军事工业：如今的军事武器，飞机、坦克战车、军舰航母等等，液压与气动技术的运用随处可见，举例说航母上的飞机升降平台。如果战斗机单纯的停靠在航母甲板上，是不安全的，很容易遭到敌人的空袭，那样的话，整个甲板上的战斗机都将成炮灰，没有了战斗机的航母舰队，就相当于损失了一大半的战斗力，对战争的影响会很大；相反，航母上安装了升降平台以后，降落在甲板上的战斗机，如果没有新的作战任务，可以通过飞机升降平台将战斗机运送到甲板下面的机库，这样就避免了遭受空袭的危险，而且也为甲板上节约了很大一部分空间，有利于其他战斗机的安全起降。再例如导弹战车。一个庞大的导弹战车，整个重量都在三十吨以上，用过去的人拉肩扛是根本无法完成操作的，运用了液压与气动技术后，几十吨重的导弹，可以通过发射车的自动控制系统通过大型液压杆将弹体举起并精准的安排好发射角度，整个过程最多只需要三个人，十分高效。此外军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等，都是液压气动技术的真实应用。
（2）. 民用工业：现在的工业已经发展成为了一个相当庞大的工业体系，可以分为制造业、建筑业、服务业等几大部门，液压与气动技术在制造业和建筑业中应用的较多，特别是大型的装备制造业中，气液压的作用相当重要，例如我们经常见到的挖掘机、推土机、铲车等，都是通过一个个的液压杆来传递动力，从而指使各个部件运动，最终达到工作目的。建筑业中，大型的轨行式施工机械，可以将重达几百吨几千吨的材料运送到规定的地点并完成工作，例如高铁高架桥的修建，大部分的桥梁部件都是在一个地方浇灌铸成，然后再用运输车运送到大桥上安装上的，整个过程需要功率相当大的液压组合机械来完成。
14.
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。
霍尔传感器
磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压
越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况
位移测量
两块永久磁铁同极性相对放置，将线性型霍尔传感器置于中间，其磁感应强度为零，这个点可作为位移的零点，当霍尔传感器在Z轴上作△Z位移时，传感器有一个电压输出，电压大小与位移大小成正比。
15.
1．建议系暂多聘请一些兼职教师，减少专职教师上课工作量。一是进一步加强专业建设工作，二是对青年教师加强实践能力、研究能力的培养，三是加紧引进人才。建议：一方面增加聘用兼职专任教师。拟聘其它高校在职或退休教师，有的在职专家可作为特聘教授或专业教学科研团队带头人等特聘岗位聘请。另一方面，在加强对现有教师进修培养同时，对人才紧俏专业采取必要特殊政策予以引进。
2．建议系对实验室建设规划进行讨论，统一思想认识，修改与完善。按工作职责及时提出实验室的设备清单等上报，争取职能部门支持。包括实验室及实训基地应开实验课程、项目、类型，应建实验室、基地名称及应配备的仪器设备台套数、经费，房间面积及分布结构及组织管理和时间等。教务处、行政处等职能部门应进一步加强对专业实验室建设的服务、指导、督促、出主意想办法，简化程序，保证设备质量，为学生质量负责共同努力。
对本专业的专业实验室建设的所需主要设备，建议有关数控加工技术、机械制造及其自动化、测试技术、机电综合实验以及金工等拟采用一种过渡方案，使学生开出必要的主要实验。对过渡方案，可否召开一次听证会，妥善协调解决本专业实验教学的突出问题。
3．进一步规范教学计划执行、加强以实践教学为主的质量规范建设与质量控制。①教学计划的执行从教务处到系、教研室、实验室以及教师、学生要明确工作程序，每学期都要按工作程序进行下达、实施、执行情况记载、调整审批、建档归档、数据统计与总结反馈。②对实验、实习、课程设计、毕业设计等实践环节及考试的计划执行，系每学期要进行一次自查。③完善教学大纲。重点是实践教学大纲，拟由教务处统一规范，明确其内容要求。考核标准评分要求。特别是毕业设计（论文）全过程的质量监控是重点。实践指导书拟单独成文。④系教学办、学工办应每学期开学后及时做好上学期状态运行数据统计，及有关计划执行材料总结整理、归档工作。
4．提出相应措施引导与鼓励学生参加英语四级测试、计算机等级测试，系要加强同外语系、信息系联系，组织学生参加网络环境下教师指导学生英语自主
学习活动、听说能力训练，以及计算机文化基础、C语言开放性上机实验，提高程序设计及等级测试的知识技能。重视在学生中发展党员，提高学生党员比例。
5．加强学风建设、调动学的积极性。①建议院学工处为主，采取听证会形式讨论如何树立良好学风，“降低不及格率，提高可比率”问题。包括学生管理与教育的模式、学籍管理严与宽的尺度等，提出结合我院实际的有效措施。如：组成学习团队互帮互学活动，重点做好后进学生班、后进学生转化与进步工作。
②建议系可否对学生明确做到上课“一不、三带”，的最基本要求，即“一不”无故缺席，“三带”：带书、带笔、带本子。③班干部拟爱学习的学生担任，可采取竞聘上岗方式产生，这对低年级班风影响较大。④对学习成绩达不到要求者，要严格学籍管理条例。有的老师介绍了有的学院的做法，退学极少，有的采取结业后再补考、补做，严格一点把风气扭过来了，就会促进学风好转。若放松一个年级，就传染下一个年级。学风会恶性循环。⑤教师改革教学方式方法及考试方法。少讲一点，让学生多实践，激发学生学习兴趣。有的学校考试方式4－5种，考试方法几十种。拟鼓励教师采用多种考试方法改革，减少书面考试，重视学生实践能力考核，有的可首页开卷与其它背卷结合方式。