第一篇：機(jī)電一體化課后答案

機(jī)電一體化（第二版）

課后答案

第一章

1-1.試說(shuō)明較為人們所接受的機(jī)電一體化的含義。

答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

1-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)由哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？

答：①.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、動(dòng)力源、傳感件、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。

②.對(duì)應(yīng)的五大功能為：控制、動(dòng)力、計(jì)測(cè)、構(gòu)造、操作功能。

1-17.開發(fā)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)有何異同？

答：

1、開發(fā)性設(shè)計(jì)是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。

2、變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需求。

3、適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附加價(jià)值。

所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了獲得用來(lái)構(gòu)成事物的有用信息。

1-20.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與并行工程、虛擬設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的含義。

答：

1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來(lái)設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。

2、并行工程是把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過(guò)程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)的一種工作模式。

3、虛擬設(shè)計(jì)是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的映像，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新一代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

4、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要環(huán)節(jié)，快速響應(yīng)工程是企業(yè)面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，不斷迅速開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)的新系統(tǒng)，快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是有效開發(fā)和利用各種系統(tǒng)信息資源。

5、綠色設(shè)計(jì)是從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)新概念。綠色設(shè)計(jì)就是在新系統(tǒng)的開發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而減少對(duì)環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)、使用安全和人類健康等所產(chǎn)生的副作用。

反求設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有的系統(tǒng)進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。

第二章

2-10.現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程λ0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？

答：Z1=100，Z2=98，ΔS=（2/Z1）*λ0=0.02*6mm=0.12mm

2-16.各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？

答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則③等小傳動(dòng)慣量最小原則

（2）輸出軸傳動(dòng)誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比影按先小后大的原則分配，一邊降低齒輪的加工誤差、安裝誤差及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最末兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級(jí)齒輪副的加工精度。

2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動(dòng)方向（與輸入軸的傳向相比較）。

答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zr-zg)可知：當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=99，當(dāng)iHr=-100時(shí)，Zg=101；故該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)為101，柔輪輸出軸方向與波發(fā)生器輸入軸轉(zhuǎn)向相反。

2-21.簡(jiǎn)述導(dǎo)軌的主要作用，導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足的基本要求。

答：導(dǎo)軌的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。

導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件兩大部分組成。

常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面積的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。

第三章

3-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？

答：⒈慣量小、動(dòng)力大

⒉體積小、重量輕

⒊便于維修、安裝

⒋易于微機(jī)控制

3-6 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。

答：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過(guò)在不同晶體管的基極加正負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。

電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。如圖，分別記作 1.2.3.4.如果在 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同時(shí)，在 2 和 4 的基級(jí)上加以負(fù)脈沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo)通。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎环粗瑒t為負(fù)。電流的方向與前一情況相反，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到 1 和 3，2 和 4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和速。

3-11 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？

答：a=360/（K*M）

式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。M=運(yùn)行拍數(shù)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。

第四章

4-2 試說(shuō)明微型計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)及選用要點(diǎn)。

答：較完善的中斷系統(tǒng)，足夠的儲(chǔ)存容量，完備的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；字長(zhǎng)，速度，指令。

4-15 鍵盤鍵值是如何確定？

答：將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置0電平，讀出各行狀態(tài)為非1狀態(tài)，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值。

4-17 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。

答：光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如書本P168圖 4.39。控制輸出時(shí)，如圖4.39a所示可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓，當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，法官二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如圖4.39b所示。

4-19 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的選用原則及注意事項(xiàng)。

答：首先要根據(jù)使用要求選擇適合自己所需要的，此外還可以采取某些技術(shù)措施來(lái)改善傳感器的性能如：平均技術(shù)，差分技術(shù)，穩(wěn)定性處理，屏蔽和隔離。選用傳感器時(shí)，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。

第五章

5-1 回顧所學(xué)機(jī)械控制工程的相關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)械控制工程理論的關(guān)系。

答：隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械控制工程基礎(chǔ)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

5-4 簡(jiǎn)述傳遞函數(shù)、系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程、伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的含義。

答：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為：在零初始值下，系統(tǒng)輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾時(shí)，其輸出量必將發(fā)生變化，但由于系統(tǒng)總含有慣性或儲(chǔ)能元件，其輸出量不可能立即變化到與外部干擾相應(yīng)的值，而需要有一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：1.系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)，即系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和震蕩性。2.系統(tǒng)的穩(wěn)定精度，即穩(wěn)態(tài)誤差ess的大小。

5-5 用所學(xué)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。

答：機(jī)械系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還將進(jìn)行力的傳遞。因此，機(jī)械系統(tǒng)的各構(gòu)成零部件必須具有承受其所受力的足夠強(qiáng)度和剛度的尺寸。但尺寸一大，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就大，系統(tǒng)的響應(yīng)就慢。如書本P207圖5.15a所示，輸入為力Fx(t)時(shí)，其響應(yīng)為Fy(t)或y(t)?f(x(t))，系統(tǒng)負(fù)載質(zhì)量和慣量不同，其響應(yīng)快慢也不同。含有機(jī)械負(fù)載的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性如圖5.15b所示。如果是齒輪減速器，其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換函數(shù)y?f(x)?()x就是線性變換。如果只有機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，則其動(dòng)態(tài)特性為

1t1，如果只有負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL，則其負(fù)載反2(Jms)力為JLs2y。包括負(fù)載在內(nèi)的機(jī)械總體的動(dòng)態(tài)特性，以傳遞函數(shù)形式可表示為X(s)/Fx(s)?1/[(Jm?JL/i2)s2]

第六章

6-4 簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義規(guī)則。

答：數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，確定機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)，假定刀具相對(duì)工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)。當(dāng)機(jī)床有機(jī)個(gè)主軸時(shí)，則選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸。規(guī)定增大工件和刀具距離的方向?yàn)閆的正方向。

X坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。對(duì)工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閄的正方向。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床則規(guī)定：當(dāng)Z軸為水平時(shí)，從刀具主軸后端向工件方向看，X正方向?yàn)橄蛴曳较颍划?dāng)Z軸為垂直時(shí)，對(duì)單立柱機(jī)床，面對(duì)刀具主軸向主軸方向看，右手方向?yàn)檎较颉坐標(biāo)按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定其正方向。

6-5 了解數(shù)控編程的輔助功能M指令代碼和數(shù)控G指令代碼。

答：M指令代碼：M00程序停機(jī)M01選擇停機(jī)，按下“選擇停”按鈕后才起作用；M02程序結(jié)束，到下一程序的起點(diǎn)；M03主軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；M04主軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；M05主軸停轉(zhuǎn)；M06換刀；M07開#號(hào)冷卻液；M08開*號(hào)冷卻液；M09關(guān)閉冷卻液；M10夾緊；M11松開；M30程序終了，返回到程序起點(diǎn)。

G指令代碼：1.坐標(biāo)平面選擇指令（G17、G18、G19）；2.絕對(duì)值和增量值編程指令（G90、G91）；3.快速點(diǎn)定位指令（G00）4.直線插補(bǔ)指令（G01）；5.圓弧插補(bǔ)指令（G01）；6.刀具半徑補(bǔ)償指令（G40、G41、G42）

6-6 簡(jiǎn)述數(shù)控（CNC）加工程序編制的主要內(nèi)容。

答：數(shù)控（CNC）程序編制分手工編程和自動(dòng)編程。手工編程是指從分析零件圖、制訂工藝規(guī)程、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫零件加工程序單、制作程序介質(zhì)直到程序效應(yīng)，整個(gè)過(guò)程主要由人工來(lái)完成，這種人工制備零件加工程序的方法稱手工編程。編制零件加工程序的全部過(guò)程主要由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的編程方法稱自動(dòng)編程。

第七章

7-7 在閉環(huán)之外的動(dòng)力傳動(dòng)鏈齒輪傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有無(wú)影響？為什么

答：有。由于動(dòng)力傳動(dòng)鏈存在齒輪傳動(dòng)間隙，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在齒隙范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，被控對(duì)象不轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有反饋信號(hào)，系統(tǒng)暫時(shí)處于開環(huán)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)齒隙后，主動(dòng)輪于從動(dòng)輪產(chǎn)生沖擊接觸，此時(shí)誤差角大于無(wú)齒輪加你時(shí)的誤差角，因此從動(dòng)輪以較高的加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。又因?yàn)橄到y(tǒng)具有慣量，當(dāng)被控對(duì)象轉(zhuǎn)角?c等于輸入轉(zhuǎn)角?r時(shí)，被控對(duì)象不會(huì)立即停下來(lái)，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使被控對(duì)象比無(wú)間隙時(shí)更多地沖過(guò)平衡點(diǎn)，這又使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的方向誤差。如果間隙不大，且系統(tǒng)中控制器設(shè)計(jì)得合理，那么被控對(duì)象擺動(dòng)的振幅就越來(lái)越小，來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次就停止在?c??r平衡位置上。如間隙較大，且控制器設(shè)計(jì)得不好，那么被控對(duì)象就會(huì)反復(fù)擺動(dòng)，即產(chǎn)生自激振蕩。因此，閉環(huán)之內(nèi)動(dòng)力傳動(dòng)鏈中的間隙會(huì)影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7-8 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？

答：所謂的可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。

7-9 機(jī)電一體化系統(tǒng)的“失效”與“故障”有何異同？

答：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對(duì)于可修復(fù)的系統(tǒng)也可稱故障。

7-10 保證機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性的方法有哪些? 答：1.提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量；2.冗余技術(shù)；3.診斷技術(shù)。

第二篇：機(jī)電一體化課后答案

第一章 1-1.試說(shuō)明較為人們所接受的機(jī)電一體化的含義。

答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

1-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)由哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？

答：①.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、動(dòng)力源、傳感件、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。

②.對(duì)應(yīng)的五大功能為：控制、動(dòng)力、計(jì)測(cè)、構(gòu)造、操作功能。

1-17.開發(fā)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)有何異同？

答：

1、開發(fā)性設(shè)計(jì)是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。

2、變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需求。

3、適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附加價(jià)值。

所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了獲得用來(lái)構(gòu)成事物的有用信息。

1-20.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與并行工程、虛擬設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的含義。

答：

1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來(lái)設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。

2、并行工程是把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過(guò)程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)的一種工作模式。

3、虛擬設(shè)計(jì)是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的映像，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新一代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

4、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要環(huán)節(jié)，快速響應(yīng)工程是企業(yè)面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，不斷迅速開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)的新系統(tǒng)，快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是有效開發(fā)和利用各種系統(tǒng)信息資源。

5、綠色設(shè)計(jì)是從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)新概念。綠色設(shè)計(jì)就是在新系統(tǒng)的開發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而減少對(duì)環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)、使用安全和人類健康等所產(chǎn)生的副作用。

反求設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維，對(duì)已有的系統(tǒng)進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。

第二章

2-10.現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程λ0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？

答：Z1=100，Z2=98，ΔS=（2/Z1）*λ0=0.02*6mm=0.12mm

2-16.各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？

答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則③等小傳動(dòng)慣量最小原則

（2）輸出軸傳動(dòng)誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比影按先小后大的原則分配，一邊降低齒輪的加工誤差、安裝誤差及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最末兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級(jí)齒輪副的加工精度。

2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動(dòng)方向（與輸入軸的傳向相比較）。

答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zr-zg)可知：當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=99，當(dāng)iHr=-100時(shí)，Zg=101；故該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)為101，柔輪輸出軸方向與波發(fā)生器輸入軸轉(zhuǎn)向相反。

2-21.簡(jiǎn)述導(dǎo)軌的主要作用，導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足的基本要求。

答：導(dǎo)軌的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。

導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件兩大部分組成。

常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面積的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。

第三章

3-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？

答：⒈慣量小、動(dòng)力大

⒉體積小、重量輕

⒊便于維修、安裝

⒋易于微機(jī)控制

3-6 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。

答：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過(guò)在不同晶體管的基極加正負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。

電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。如圖，分別記作 1.2.3.4.如果在 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同時(shí)，在 2 和 4 的基級(jí)上加以負(fù)脈沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo)通。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎环粗瑒t為負(fù)。電流的方向與前一情況相反，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到 1 和 3，2 和 4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和速。

3-11 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？

答：a=360/（K*M）

式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。M=運(yùn)行拍數(shù)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。

第四章

4-2 試說(shuō)明微型計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)及選用要點(diǎn)。

答：較完善的中斷系統(tǒng)，足夠的儲(chǔ)存容量，完備的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；字長(zhǎng)，速度，指令。

4-15 鍵盤鍵值是如何確定？

答：將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置0電平，讀出各行狀態(tài)為非1狀態(tài)，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值。

4-17 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。

答：光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如書本P168圖 4.39。控制輸出時(shí)，如圖4.39a所示可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓，當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，法官二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如圖4.39b所示。

4-19 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的選用原則及注意事項(xiàng)。

答：首先要根據(jù)使用要求選擇適合自己所需要的，此外還可以采取某些技術(shù)措施來(lái)改善傳感器的性能如：平均技術(shù)，差分技術(shù)，穩(wěn)定性處理，屏蔽和隔離。選用傳感器時(shí)，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。

第五章

5-1 回顧所學(xué)機(jī)械控制工程的相關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)械控制工程理論的關(guān)系。

答：隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械控制工程基礎(chǔ)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

5-4 簡(jiǎn)述傳遞函數(shù)、系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程、伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的含義。

答：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為：在零初始值下，系統(tǒng)輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾時(shí)，其輸出量必將發(fā)生變化，但由于系統(tǒng)總含有慣性或儲(chǔ)能元件，其輸出量不可能立即變化到與外部干擾相應(yīng)的值，而需要有一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：1.系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)，即系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和震蕩性。2.系統(tǒng)的穩(wěn)定精度，即穩(wěn)態(tài)誤差ess的大小。

5-5 用所學(xué)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。

答：機(jī)械系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還將進(jìn)行力的傳遞。因此，機(jī)械系統(tǒng)的各構(gòu)成零部件必須具有承受其所受力的足夠強(qiáng)度和剛度的尺寸。但尺寸一大，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就大，系統(tǒng)的響應(yīng)就慢。如書本P207圖5.15a所示，輸入為力Fx(t)時(shí)，其響應(yīng)為Fy(t)或y(t)?f(x(t))，系統(tǒng)負(fù)載質(zhì)量和慣量不同，其響應(yīng)快慢也不同。含有機(jī)械負(fù)載的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性如圖5.15b所示。如果是齒輪減速器，其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)變換函數(shù)y?f(x)?()x就是線性變換。如果只有機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，則其動(dòng)態(tài)特性為

1t1，如果只有負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL，則其負(fù)載反

(Jms2)力為JLs2y。包括負(fù)載在內(nèi)的機(jī)械總體的動(dòng)態(tài)特性，以傳遞函數(shù)形式可表示為X(s)/Fx(s)?1/[(Jm?JL/i2)s2]

第六章

6-4 簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義規(guī)則。

答：數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，確定機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)，假定刀具相對(duì)工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)。當(dāng)機(jī)床有機(jī)個(gè)主軸時(shí)，則選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸。規(guī)定增大工件和刀具距離的方向?yàn)閆的正方向。

X坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。對(duì)工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閄的正方向。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床則規(guī)定：當(dāng)Z軸為水平時(shí)，從刀具主軸后端向工件方向看，X正方向?yàn)橄蛴曳较颍划?dāng)Z軸為垂直時(shí)，對(duì)單立柱機(jī)床，面對(duì)刀具主軸向主軸方向看，右手方向?yàn)檎较颉坐標(biāo)按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定其正方向。

6-5 了解數(shù)控編程的輔助功能M指令代碼和數(shù)控G指令代碼。

答：M指令代碼：M00程序停機(jī)M01選擇停機(jī)，按下“選擇停”按鈕后才起作用；M02程序結(jié)束，到下一程序的起點(diǎn)；M03主軸順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；M04主軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；M05主軸停轉(zhuǎn)；M06換刀；M07開#號(hào)冷卻液；M08開*號(hào)冷卻液；M09關(guān)閉冷卻液；M10夾緊；M11松開；M30程序終了，返回到程序起點(diǎn)。

G指令代碼：1.坐標(biāo)平面選擇指令（G17、G18、G19）；2.絕對(duì)值和增量值編程指令（G90、G91）；3.快速點(diǎn)定位指令（G00）4.直線插補(bǔ)指令（G01）；5.圓弧插補(bǔ)指令（G01）；6.刀具半徑補(bǔ)償指令（G40、G41、G42）

6-6 簡(jiǎn)述數(shù)控（CNC）加工程序編制的主要內(nèi)容。

答：數(shù)控（CNC）程序編制分手工編程和自動(dòng)編程。手工編程是指從分析零件圖、制訂工藝規(guī)程、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫零件加工程序單、制作程序介質(zhì)直到程序效應(yīng)，整個(gè)過(guò)程主要由人工來(lái)完成，這種人工制備零件加工程序的方法稱手工編程。編制零件加工程序的全部過(guò)程主要由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的編程方法稱自動(dòng)編程。

第七章

7-7 在閉環(huán)之外的動(dòng)力傳動(dòng)鏈齒輪傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有無(wú)影響？為什么

答：有。由于動(dòng)力傳動(dòng)鏈存在齒輪傳動(dòng)間隙，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在齒隙范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，被控對(duì)象不轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有反饋信號(hào)，系統(tǒng)暫時(shí)處于開環(huán)狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)齒隙后，主動(dòng)輪于從動(dòng)輪產(chǎn)生沖擊接觸，此時(shí)誤差角大于無(wú)齒輪加你時(shí)的誤差角，因此從動(dòng)輪以較高的加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。又因?yàn)橄到y(tǒng)具有慣量，當(dāng)被控對(duì)象轉(zhuǎn)角?c等于輸入轉(zhuǎn)角?r時(shí)，被控對(duì)象不會(huì)立即停下來(lái)，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使被控對(duì)象比無(wú)間隙時(shí)更多地沖過(guò)平衡點(diǎn)，這又使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的方向誤差。如果間隙不大，且系統(tǒng)中控制器設(shè)計(jì)得合理，那么被控對(duì)象擺動(dòng)的振幅就越來(lái)越小，來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次就停止在?c??r平衡位置上。如間隙較大，且控制器設(shè)計(jì)得不好，那么被控對(duì)象就會(huì)反復(fù)擺動(dòng)，即產(chǎn)生自激振蕩。因此，閉環(huán)之內(nèi)動(dòng)力傳動(dòng)鏈中的間隙會(huì)影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

7-8 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？

答：所謂的可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。

7-9 機(jī)電一體化系統(tǒng)的“失效”與“故障”有何異同？

答：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對(duì)于可修復(fù)的系統(tǒng)也可稱故障。

7-10 保證機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性的方法有哪些? 答：1.提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量；2.冗余技術(shù)；3.診斷技術(shù)。

第三篇：機(jī)電一體化(第二版)課后答案

1、試說(shuō)機(jī)電一體化的含義

答：機(jī)電一體化是在機(jī)械主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。

2、機(jī)電一體化的主要組成、作用及其特點(diǎn)是什么

答：主要由機(jī)械本體、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感與檢測(cè)系統(tǒng)、信息處理及控制系統(tǒng)和執(zhí)行裝置等組成。機(jī)械本體用于支撐和連接其他要素，并把這些要素合理的結(jié)合起來(lái)，形成有機(jī)的整體。動(dòng)力系統(tǒng)為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。傳感與檢測(cè)系統(tǒng)將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換成可以測(cè)定的物理量，同時(shí)利用檢測(cè)系統(tǒng)的功能對(duì)這些物理量進(jìn)行測(cè)定，為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。執(zhí)行裝置在控制信息的作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能。

3、工業(yè)三大要素是什么？

答：物質(zhì)、能量和信息。

4、傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品與機(jī)電一體化產(chǎn)品主要區(qū)別是什么？

答：傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品機(jī)械與電子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，可以分別工作。機(jī)電一體化產(chǎn)品是機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，從而賦予其新的功能和性能的一種新產(chǎn)品，產(chǎn)品功能是由所有功能單元共同作用的結(jié)果。1-

5、試舉幾個(gè)日常生活中的機(jī)電一體化產(chǎn)品？

自動(dòng)洗衣機(jī)、空調(diào)、數(shù)碼相機(jī)

6、應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的突出特點(diǎn)是什么？

答： ①精度提高；②生產(chǎn)能力和工作質(zhì)量提高；③使用安全性和可靠性提高；④調(diào)解和維護(hù)方便，使用性能改善；⑤具有復(fù)合功能，適用面廣；⑥改善勞動(dòng)條件，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)；⑦節(jié)約能源，減少耗材；⑧增強(qiáng)柔性。

7、機(jī)電一體化的主要支撐技術(shù)有哪些，它們的作用如何？

答：

1、傳感測(cè)試技術(shù)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，工作過(guò)程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及工作過(guò)程有關(guān)的相關(guān)信息都要通過(guò)傳感器進(jìn)行接收，并通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工作過(guò)程的自動(dòng)控制。

2、信息處理技術(shù)，在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過(guò)程中，參與工作過(guò)程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出和決策分析。

3、自動(dòng)控制技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的目標(biāo)最佳化。

4、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，5、接口技術(shù)，將各組成要素的輸入/輸出裝置聯(lián)系成一體的系統(tǒng)。

6、精密機(jī)械技術(shù)，機(jī)電一體化產(chǎn)品的主功能和構(gòu)造功能大都以機(jī)械技術(shù)為主來(lái)實(shí)現(xiàn)。7.系統(tǒng)總體技術(shù)，將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用。從而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。

1-8試論述機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。

答：智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化、人格化和自適應(yīng)化。

2-1機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？

傳動(dòng)間隙小、精度高、低摩擦、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)速度快、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、高諧振頻率以及與伺服電機(jī)等其他環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配等要求的傳動(dòng)部件。

2-2絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式及其特點(diǎn)是什么？

①螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度較高，但剛性差。只適合行程較小的場(chǎng)合。

②絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母移動(dòng)。結(jié)構(gòu)緊湊，絲杠剛性較好，適合工作行程較大的場(chǎng)合。

③螺母移動(dòng)、絲杠移動(dòng)。機(jī)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用很少。

④絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，但使用不方便，應(yīng)用較少。

2-3滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)有哪些？

由絲杠、螺母、滾珠、反向器組成。特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)復(fù)雜、成本高、無(wú)自鎖能力、軸向剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)。

2-4如何選擇滾珠絲杠副？

（1）根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對(duì)調(diào)隙及預(yù)緊的要求，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。（2）選擇滾動(dòng)絲杠副結(jié)構(gòu)尺寸。主要選擇絲杠的公稱直徑和基本導(dǎo)程。

2-5齒輪傳動(dòng)的各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則的含義是什么？

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則、重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則。

各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差換算到末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差最小。

2-6（1）0.022（2）最末兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級(jí)齒輪副的加工精度。

2-8齒輪傳動(dòng)的尺側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些？

偏心套（軸）調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法

2-9對(duì)機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本要求有哪些？

慣性小、動(dòng)力大；體積小、重量輕；便于維修、安裝；易于計(jì)算機(jī)控制

2-10簡(jiǎn)述各類傳感器的特征及選用原則？

靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。

2-12簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件的分類和特點(diǎn)？

電氣式：操縱簡(jiǎn)單，適宜編程，響應(yīng)快，伺服性能好，易于微機(jī)相接

液壓式：輸出功率大，轉(zhuǎn)矩大，工作平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，但是占地面積大

氣壓式：可得到較大的驅(qū)動(dòng)力，行程和速度，但由于具有可壓縮性，故不能在定位精度較高的場(chǎng)合使用。2-13簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)的PWM調(diào)速換向的工作原理？

脈沖寬度調(diào)制是通過(guò)改變輸出脈沖信號(hào)的占空比來(lái)改變電樞電壓的平均值，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

3-1簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)由硬件和軟件組成。具有完善的輸入/輸出通道；具有實(shí)時(shí)控制功能；可靠性高；具有豐富、完善、能正確反映被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律的軟件系統(tǒng)。

3-2簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的常用類型及其特點(diǎn)

過(guò)程控制系統(tǒng)：根據(jù)生產(chǎn)流程對(duì)設(shè)備巡回檢測(cè)，然后按照控制規(guī)律對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制

伺服系統(tǒng)：控制信號(hào)能夠穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律

順序控制系統(tǒng)：按照邏輯順序控制

數(shù)字控制系統(tǒng)：根據(jù)零件編程或路徑指令控制

3-3簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本要求和一般設(shè)計(jì)方法

實(shí)時(shí)性；高可靠性；硬件配置的可裝配可擴(kuò)充性；可維護(hù)性。

3-4簡(jiǎn)述常用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)類型及其特點(diǎn)

普通PC機(jī)：一般不用作工業(yè)控制，硬件無(wú)需設(shè)計(jì)，軟件開發(fā)復(fù)雜，抗干擾等差，成本較高

單片機(jī)：控制系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)，軟硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，抗干擾等差，成本較低

可編程控制器:軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行速度慢，適用邏輯控制為主工業(yè)控制

工業(yè)PC機(jī)：硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，運(yùn)行速度，抗干擾能力強(qiáng)，成本高，適合較大規(guī)模的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制

3-5 PLC的硬件系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？

由CPU，存儲(chǔ)器，輸入/輸出單元，電源，編程器，其他接口電路。CPU是PLC的運(yùn)算和控制核心，存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，I/O單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件，電源提供電力，編程器用于對(duì)程序編輯，其他接口用于擴(kuò)展PLC的功能。

3-6 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟一般分為哪幾步？

選擇用戶輸入/輸出設(shè)備；選擇PLC；分配I/O點(diǎn)，繪制輸入/輸出端子的連接圖；設(shè)計(jì)控制程序；如果必要設(shè)計(jì)操作臺(tái)等；編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。

3-9數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定方法有哪些？

湊試法確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)；實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)法確定PID調(diào)節(jié)參數(shù)。

3-10簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的組成？

嵌入式系統(tǒng)組成包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器，存儲(chǔ)器，電源模塊，外圍電路及外設(shè)器件，I/O端口，圖形控制器；軟件包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

3-11簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法？

需求分析和描述；設(shè)計(jì)建模；軟硬件劃分；軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)；軟硬件實(shí)現(xiàn)和綜合；軟硬件協(xié)同測(cè)試和驗(yàn)證。

3-12簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路？

確定系統(tǒng)總體控制方案；建立數(shù)學(xué)模型并確定控制算法；選擇微型計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)；系統(tǒng)調(diào)試。

5-1．接口的定義及作用

答： 定義：機(jī)電一體化系統(tǒng)由許多要素或是子系統(tǒng)構(gòu)成，各要素或子系統(tǒng)之間必須能夠順利進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換。各種要素或各子系統(tǒng)相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，這些聯(lián)

系條件稱為接口。

作用：1.通過(guò)輸入輸出接口將其人、自然及其他系統(tǒng)相連；2.通過(guò)許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素聯(lián)系為一體。

5-2.按接口所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同，以信息處理系統(tǒng)（微電子系統(tǒng)）為出發(fā)點(diǎn)將接口分為哪幾類？各自特點(diǎn)是什么？

答： 按微電子系統(tǒng)分為人機(jī)接口和機(jī)電接口；

人機(jī)接口特點(diǎn)：人機(jī)接口包括輸出與輸入接口兩類，通過(guò)輸出接口。操作者對(duì)系

統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；通過(guò)輸入接口操作者向系統(tǒng)輸入各種命令及控制

參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制。

機(jī)電接口特點(diǎn)：機(jī)電接口按信息傳遞方向可分信息采集接口與控制量輸出接口。

計(jì)算機(jī)通過(guò)信息采集接口接收傳感器輸出信號(hào)，檢測(cè)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處

理后，發(fā)出有關(guān)控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制輸出接口的匹配、轉(zhuǎn)換、功率放大、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元

件來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，使其按要求動(dòng)作。

5-3.輸入接口可以有哪些方法？各自適用什么場(chǎng)合？

答：（1）簡(jiǎn)單開關(guān)輸入接口；（2）鍵盤輸入接口

簡(jiǎn)單開關(guān)輸入主要用于一些二值化的控制命令和參數(shù)；鍵盤輸入主要用于操作者需要輸入指 令或參數(shù)比較多時(shí)。

5-4.ADC0809的結(jié)構(gòu)及工作原理是什么？

答： ADC0809是一種8路模擬量輸入8位數(shù)字量輸出的逐次逼近法A/D器件。

工作原理：其內(nèi)部除A/D轉(zhuǎn)換部分，還有模擬開關(guān)部分。多路開關(guān)有8路模擬量輸入

端，最多允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。8路模擬開關(guān)切換由地

址鎖存和譯碼控制，3根地址線與A、B、C引腳直接相連，通過(guò)ALE鎖存。

5-5.控制量輸出接口的作用是什么？有那些種具體形式？各自使用什么情況？

答：作用：控制微機(jī)通過(guò)信息采集接口檢測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，發(fā)出有關(guān)控制 信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制輸出接口的匹配、轉(zhuǎn)換、和功率放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件去調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使其按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行。

具體有：（1）模擬量輸出接口；（2）功率驅(qū)動(dòng)接口。

使用情況：（1）模擬量輸出使用在被控對(duì)象要求模擬量作為控制信號(hào)，如交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào) 速、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是數(shù)字系統(tǒng)，不能輸出模擬量的時(shí)候。（2）功率驅(qū)動(dòng) 主要把微機(jī)系統(tǒng)后向通道的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作的具體一定電壓和電

流的強(qiáng)電功率信號(hào)或液壓氣動(dòng)信號(hào)。

5-6.什么是電磁兼容性？

答： 電磁兼容性是指設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即該設(shè)備

不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備電磁發(fā)射導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)。

5-7.何謂電磁干擾？電磁必須干擾具備條件是什么？

答：電磁干擾是指系統(tǒng)在工作過(guò)程中出現(xiàn)的一些與有用信號(hào)無(wú)關(guān)的，并且對(duì)系統(tǒng)性能或信號(hào) 傳輸有害電氣變化現(xiàn)象。

具備條件：（1）存在干擾源；（2）有相應(yīng)的傳輸介質(zhì)；（3）有敏感的接收元件。

5-8.電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是什么？如何進(jìn)行？

答：電磁兼容性設(shè)計(jì)是應(yīng)用那些已由理論和實(shí)踐證明，能保證系統(tǒng)相對(duì)免除電磁干擾的設(shè)計(jì) 方法，對(duì)干擾加以控制。？？？

5-9.電磁干擾有哪三種形式？并舉例說(shuō)明？

答：電磁干擾形式：（1）電容性耦合（2）電感性耦合（3）電磁場(chǎng)耦合5-10.在電磁輻射耦合中，如何判別干擾源的性質(zhì)？

答：常把干擾源通過(guò)電場(chǎng)耦合看成電容性耦合（電場(chǎng)耦合），通過(guò)磁場(chǎng)的耦合看點(diǎn)成電感耦

合，電場(chǎng)和電場(chǎng)同時(shí)存在則為電磁場(chǎng)耦合。

5-11.為了抑制電容性、電感性和電磁場(chǎng)三種耦合形式，應(yīng)分別采取何種有效措施？

答：常用的方法有濾波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔離等

5-12、常見的抑制電磁干擾措施有哪些？

答：常用的方法有濾波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔離。

13、如何進(jìn)行電場(chǎng)屏蔽，磁場(chǎng)屏蔽？

答：電場(chǎng)屏蔽：利用金屬屏蔽體可以對(duì)電場(chǎng)起到屏蔽作用，屏蔽體必須完善并良好地接地。最好用低電阻金屬（銅、鋁）做成屏蔽罩，并使之與機(jī)殼（地）可靠相連。

磁場(chǎng)屏蔽：低頻磁場(chǎng)屏蔽：采用磁屏蔽，用鐵磁材料制成管狀或杯狀罩進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽，這樣可以將磁場(chǎng)干擾限制在屏蔽罩內(nèi)，也可以使外界低頻干擾磁場(chǎng)對(duì)置于屏蔽罩內(nèi)的電路和器件不產(chǎn)生干擾。還可以利用雙絞線予以消除。高頻磁場(chǎng)屏蔽：采用低電阻率的金屬良好導(dǎo)體材料來(lái)屏蔽，把金屬導(dǎo)體做成金屬盒，把線圈包圍起來(lái)，則線圈電流產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)在金屬盒內(nèi)壁產(chǎn)生渦流，從而把原磁場(chǎng)限制在盒內(nèi)，不至于外泄漏。金屬外的高頻磁場(chǎng)同樣由于渦流的作用只能繞過(guò)金屬盒，不能進(jìn)入盒內(nèi)，從而屏蔽了外界的干擾。

14、接地系統(tǒng)分為幾類？舉例說(shuō)明。

答：接地系統(tǒng)分為保護(hù)地線、工作地線、地環(huán)路和屏蔽接地。電氣設(shè)備的機(jī)殼、底盤接地等 5-

15、如何實(shí)施軟件抗干擾？

答：（1）數(shù)據(jù)采樣的抗干擾設(shè)計(jì)： 1.抑制工頻干擾； 2.數(shù)字濾波

（2）程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾設(shè)計(jì)： 1.軟件陷阱法； 2.WTD技術(shù)法

6-1 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。P268

答：第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行需求分析、需求設(shè)計(jì)與可行性分析；

第二階段：概念設(shè)計(jì)。擬定總體方案、劃分功能模塊以及對(duì)方案進(jìn)行論證、確定模塊設(shè)計(jì)目標(biāo)；

第三階段：詳細(xì)設(shè)計(jì)。對(duì)各功能模塊和接口細(xì)部設(shè)計(jì)，并對(duì)所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)；

第四階段：設(shè)計(jì)實(shí)施。制造、裝配和編制各功能模塊并進(jìn)行調(diào)試，以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體安裝調(diào)試與可靠性、抗干擾性復(fù)核

第五階段：設(shè)計(jì)定型階段。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工藝定型，編寫技術(shù)文檔資料。

6-2 開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)有何異同? P271

答：開發(fā)性設(shè)計(jì)是在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，設(shè)計(jì)出質(zhì)量和性能方面滿足目的的要求的新產(chǎn)品，是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。

適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價(jià)值。

變型設(shè)計(jì)是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，針對(duì)原有缺點(diǎn)或新的工作要求，從工作原理、功能結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型和尺寸等方面進(jìn)行一些變異，設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品。

6-3 何謂概念設(shè)計(jì)？簡(jiǎn)述其具體設(shè)計(jì)步驟。P275

答：在確定任務(wù)之后，通過(guò)抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設(shè)計(jì)工作叫做概念設(shè)計(jì)。

步驟：首先將設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化，確定出系統(tǒng)的總功能，抓住本質(zhì)，尋找解決問(wèn)題的多種方法。

其次將總功能分解成子功能，知道分解到不能再分解，然后尋找子功能的解，并將原理進(jìn)行組合，對(duì)眾多方案進(jìn)行評(píng)價(jià)決策，最終選定最佳方案。

6-4 如何進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化？其作用是什么？ P278-279

答：工程設(shè)計(jì)中常用的抽象方法是黑箱法，將待求系統(tǒng)看作是黑箱，分析和比較系統(tǒng)的輸入/輸出的物料流、能量流、信息流的差別和關(guān)系，從而反映出系統(tǒng)的總功能，然后探求系統(tǒng)的機(jī)理和結(jié)構(gòu)，逐步使黑箱透亮，直到方案的擬訂。其作用是能擴(kuò)大解的范圍，放開視野，尋求更為理想的設(shè)計(jì)方案。6-5 總功能為什么要分解？應(yīng)如何進(jìn)行分解？P280-281

答：（1）因?yàn)樾庐a(chǎn)品的整體功能是由不同組成部分相互協(xié)調(diào)共同完成的，對(duì)總功能進(jìn)行分解既可顯示各功能元、子功能與總功能之間的關(guān)系，又可通過(guò)各功能元之間的有機(jī)組合求系統(tǒng)方案。

（2）首先從上層子功能的結(jié)構(gòu)考慮起，建立該層功能結(jié)構(gòu)的鄒形，再逐層向下細(xì)化，最終得到完善的功能結(jié)構(gòu)圖。

6-7 為什么要進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和決策？分別簡(jiǎn)述其步驟。P288

答：進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)是為了對(duì)評(píng)價(jià)的事物與一定的對(duì)象進(jìn)行比較，決定該事物的價(jià)值；進(jìn)行系統(tǒng)決策是為了從各種可供選擇的方案中，選出作為實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的最佳方案。

系統(tǒng)評(píng)價(jià)的步驟：（1）明確系統(tǒng)評(píng)價(jià)的目的；（2）分析系統(tǒng)、熟悉系統(tǒng)；（3）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；（4）確定評(píng)價(jià)尺度；（5）確定評(píng)價(jià)方法；（6）計(jì)算評(píng)價(jià)價(jià)值；（7）綜合評(píng)價(jià)。

系統(tǒng)決策步驟：（1）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；（2）確定目標(biāo)；（3）制定方案；（4）評(píng)價(jià)與決策；（5）反饋。

第四篇：機(jī)電一體化課后小結(jié)

1.機(jī)電一體化技術(shù)是建立在機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感與測(cè)試技術(shù)、電力電子技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)群體之上的一種高新技術(shù)。

2.機(jī)電一體化發(fā)展概況：1）20世紀(jì)60年代前為第一階段，“萌芽階段”；2）70年代到80年代為第二階段，“蓬勃發(fā)展階段”；3）90年代后期開始為第三階段，“智能化階段”。

3.機(jī)電一體化的目的是使產(chǎn)品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同時(shí)又能省材料、省能源，并使產(chǎn)品向輕、薄、細(xì)、小、巧的方向發(fā)展，以不斷滿足人們的多樣化要求和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。

4.機(jī)電一體化產(chǎn)品一般都具有5種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、檢測(cè)功能，控制功能和構(gòu)造功能。

5.機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)要素：機(jī)械本體、動(dòng)力源、檢測(cè)與傳感裝置、控制與信息處理裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

6.機(jī)電一體化產(chǎn)品按照機(jī)電結(jié)合程度和形式分3類：1）功能附加型；2）功能替代型；3）機(jī)電融合型。

7.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的共性關(guān)鍵技術(shù)包括6方面：1）機(jī)械技術(shù)；2）計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù) ；3）檢測(cè)與傳感器技術(shù)；4）自動(dòng)控制技術(shù)；5）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；6）系統(tǒng)總體技術(shù)。

8.機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)可分為3種類型：1）開發(fā)性設(shè)計(jì)（創(chuàng)造）； 2）適應(yīng)性設(shè)計(jì)（變動(dòng)或改進(jìn)）；3）變異性設(shè)計(jì)（改變參數(shù)的系列化設(shè)計(jì)）。9.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要綜合應(yīng)用各項(xiàng)共性關(guān)鍵技術(shù)，必須考慮各種技術(shù)方案的等效性、互補(bǔ)性及可比性。1）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能單靠一種技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，必須進(jìn)行機(jī)械與電子及其它多種技術(shù)有機(jī)結(jié)合；2）當(dāng)產(chǎn)品的某一功能的實(shí)現(xiàn)有多種技術(shù)方案時(shí)，也必須應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)各種技術(shù)方案進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，在充分考慮同其他功能單元的連接與匹配的條件下，選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。

10.機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量以計(jì)算機(jī)為工具，充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、仿真分析、模擬設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

1.機(jī)械系統(tǒng)的功用：機(jī)械系統(tǒng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)的最基本要素，是由計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械及機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)。

2.機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的要求：1）高精度；2）快速響應(yīng)；3）良好的穩(wěn)定性。穩(wěn)定是前提，精度和快速響應(yīng)性是關(guān)鍵。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小；剛度大；阻尼合適；摩擦小；間隙小；抗振性能好。

3.機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的主要組成：機(jī)械系統(tǒng)包括傳動(dòng)部件、導(dǎo)向支撐結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，用于完成傳遞功率、運(yùn)動(dòng)和完成指定的動(dòng)作。

4.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)性能要求：1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)造成系統(tǒng)機(jī)械負(fù)載增大，系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低，系統(tǒng)固有頻率下降，產(chǎn)生諧振。設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2）剛度大，剛度是使彈性體產(chǎn)生單位變形量所需的作用力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用大剛度的機(jī)構(gòu)；3）阻尼合適，機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生共振時(shí)，系統(tǒng)中阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但

阻尼大會(huì)使系統(tǒng)增大穩(wěn)態(tài)誤差，降低精度。設(shè)計(jì)時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的阻尼應(yīng)選擇適當(dāng)；4）摩擦小（提高機(jī)構(gòu)的靈敏度）；5）抗振性好（提高機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性）；6）間隙小（保證機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精

5.常用傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：1）無(wú)側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2）滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ；3）同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；4）諧波齒輪減速器；5）軟軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；6）間歇機(jī)構(gòu)。

6.由于齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)精確度高，可做到零側(cè)隙無(wú)回差，強(qiáng)度大能承受重載，結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦力小和效率高等原因。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有自換向功能，就會(huì)使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反向滯后于指令信號(hào)，從而影響其驅(qū)動(dòng)精度。因此必須采取措施消除齒輪傳動(dòng)中的間隙，以保證機(jī)構(gòu)的雙向傳動(dòng)精度。

7.無(wú)側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有：1）直齒圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：①偏心軸套調(diào)整法、②雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 ；2）斜齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：①墊片調(diào)整法、②軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法；3）錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ：①軸向壓簧調(diào)整法、②周向壓簧調(diào)整法；4）齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

8.提高齒輪傳動(dòng)精度的措施：1）齒輪誤差的綜合；2）合理布置傳動(dòng)鏈；3）最佳總傳動(dòng)比的確定；4）各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則：5）三種原則的選擇。9.滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理：絲杠和螺母的螺紋滾道間有滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠和螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，與螺紋滾動(dòng)形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。

10.滾珠絲杠副的特點(diǎn)： ①傳動(dòng)效率高。達(dá)到 90%~95%。耗費(fèi)能量為滑動(dòng)絲杠1/3；②運(yùn)動(dòng)具有可逆性；③系統(tǒng)剛度好；④傳動(dòng)精度高；⑤使用壽命長(zhǎng)；⑥不能自鎖。需要設(shè)置制動(dòng)裝置；⑦工藝復(fù)雜。

11.滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)類型：可從螺紋滾道的截面形狀、滾珠的循環(huán)方式和消除軸向間隙的調(diào)整方法進(jìn)行區(qū)別。1）按螺紋滾道截面形狀分類：滾珠絲杠副的螺紋滾道型面的形狀有單圓弧型和雙圓弧型。2）按滾珠的循環(huán)方式分類：內(nèi)循環(huán) 和外循環(huán)2種。①內(nèi)循環(huán)：內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過(guò)程中與絲杠表面保持接觸。②外循環(huán)：外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)返回時(shí)，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。外循環(huán)有3種形式：端蓋式、螺旋槽式、插管式。12.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法：滾珠絲杠副既對(duì)本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求，又對(duì)其軸向間隙有嚴(yán)格要求，以保證其反向傳動(dòng)精度。通常采用雙螺母預(yù)緊或單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度。13.滾珠絲杠副安裝中的支撐方式選擇：雙推—自由式（一端固定，一端自由）；雙推—簡(jiǎn)支式（一端固定，一端游動(dòng)）；雙推—雙推式。

14.同步帶傳動(dòng)是綜合帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)特點(diǎn)的一種新型傳動(dòng)。利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

15.同步帶傳動(dòng)特點(diǎn)：1）兼有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，能方便的實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離傳動(dòng)且無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比較準(zhǔn)確；2）傳動(dòng)精度高，且?guī)У膹?qiáng)度高、厚度小、重量輕，用于低速及高速傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高；3）使用中齒形帶不需張緊，作用在軸和軸承處的載荷小，傳動(dòng)效率高。同步帶傳動(dòng)缺點(diǎn)：安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，具有一定的蠕變性；制造工藝復(fù)雜，成本高。16.諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大（幾十~幾百）、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人、航空、火箭等機(jī)電一體化系統(tǒng)中日益得到廣泛應(yīng)用。

17.諧波傳動(dòng)由3個(gè)主要構(gòu)件所組成，即具有內(nèi)齒的剛輪、具有外齒的柔輪和波發(fā)生器。通常波發(fā)生器為主動(dòng)件，而剛輪和柔輪之一為從動(dòng)件，另一個(gè)為固定件。

18.諧波齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) ：傳動(dòng)比大；單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)50-500，多級(jí)和復(fù)式80000以上；承載能力大。同時(shí)嚙合齒數(shù)30％~40％；傳動(dòng)精度高。誤差均化齒側(cè)間隙小；可以向密封空間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力；傳動(dòng)平穩(wěn)，基本上無(wú)沖擊振動(dòng)；傳動(dòng)效率高，單級(jí)69％~96％；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕。19.諧波齒輪傳動(dòng)的缺點(diǎn) ：柔輪和波發(fā)生器制造復(fù)雜（成本高），柔輪周期性變形，易疲勞破壞；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)力矩大，不適于小功率傳動(dòng)，散熱差；不能用于傳動(dòng)比較小場(chǎng)合（i <35）；不能做成交叉軸和相交軸的結(jié)構(gòu)。

20.軟軸又稱鋼絲軟軸，是由幾層緊密纏在一起的彈簧鋼絲層構(gòu)成的，相鄰鋼絲層的纏繞方向相反。工作時(shí)，相鄰兩層鋼絲中的一層趨于擰緊，另一層趨于擰松，以使各層鋼絲間趨于壓緊，傳遞轉(zhuǎn)矩。

21.常用的軟軸傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式有功率型軟軸和控制型軟軸。

22.軟軸傳動(dòng)應(yīng)用范圍：1）主要用于兩個(gè)傳動(dòng)件的軸線不在同一直線上或工作時(shí)彼此要求有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合；2）可以彎曲地繞過(guò)各種障礙物，遠(yuǎn)距離傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；3）適合受連續(xù)沖擊，也適合高速、小扭矩的場(chǎng)合，其轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min，功率不超過(guò)5.5kW；4）不適合低速大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。23.間歇傳動(dòng)部件有：棘輪傳動(dòng)、槽輪傳動(dòng)（馬爾他或馬氏機(jī)構(gòu)）、蝸形凸輪傳動(dòng)等部件。

24.導(dǎo)軌的功用：機(jī)電一體化產(chǎn)品要求其機(jī)械系統(tǒng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)必須得到安全的支撐，并能準(zhǔn)確地完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是導(dǎo)軌，其作用是導(dǎo)向和支撐。

25.導(dǎo)軌的分類和特點(diǎn)：導(dǎo)軌主要由兩部分組成，在工作時(shí)一部分固定不動(dòng)，稱為支撐導(dǎo)軌（或?qū)?dòng)軌），另一部分相對(duì)支撐導(dǎo)軌作直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱為動(dòng)導(dǎo)軌（或滑座）；1）滑動(dòng)導(dǎo)軌；2）滾動(dòng)導(dǎo)軌。

26、導(dǎo)軌的基本要求：1）導(dǎo)向精度； 2）耐磨性；3）疲勞和壓潰 ；4）剛度；5）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；6）結(jié)構(gòu)工藝性

26.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)：承載能力大；剛性強(qiáng)；壽命長(zhǎng)；傳動(dòng)平穩(wěn)可靠；具有結(jié)構(gòu)自調(diào)整能力。

27.滾動(dòng)直線導(dǎo)軌分類：①滾動(dòng)導(dǎo)軌按滾動(dòng)體形狀，分為滾珠、滾柱導(dǎo)軌等；②按導(dǎo)軌截面形狀分，有矩形和梯形2種；③按滾道溝槽形狀分，有單圓弧和雙圓弧2種。

28.常用的塑料導(dǎo)軌材料有3種：1）塑料導(dǎo)軌軟帶：①摩擦系數(shù)低且穩(wěn)定；②動(dòng)靜摩擦系數(shù)相近；③吸收振動(dòng)；④耐磨性好；⑤化學(xué)穩(wěn)定性好；⑥維護(hù)修理方便；⑦經(jīng)濟(jì)性好；2）金屬塑料復(fù)合導(dǎo)軌板：摩擦特性優(yōu)良，耐磨損；3）塑料涂層。

29.機(jī)電一體化產(chǎn)品由機(jī)械分系統(tǒng)和微電子分系統(tǒng)2大部分組成。

30.按照接口所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同，以控制微機(jī)（微電子系統(tǒng)）為出發(fā)點(diǎn)，將接口分為人機(jī)接口與機(jī)電接口2大類。

31.人機(jī)接口是指操作者與機(jī)電系統(tǒng)（主要是控制微機(jī)）之間進(jìn)行信息交換的接口。包括人機(jī)輸入接口和人機(jī)輸出接口。

32.人機(jī)接口的特點(diǎn)：1）專用性；2）低速性；3）高性能價(jià)格比。33.消除抖動(dòng)方法：軟件方法和硬件方法。

34.撥盤接口設(shè)計(jì)可分為①靜態(tài)接口方法；②動(dòng)態(tài)接口方法。35.鍵盤可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式（行列式）鍵盤2種。36.編碼鍵盤和非編碼鍵盤；鍵名和鍵值的確定。

37.鍵值求法：①行線權(quán)值和列線權(quán)值直接組合；②公式法；③首號(hào)+行號(hào)。38.矩陣鍵盤掃描原理：①首先確定有無(wú)鍵閉合；②去抖動(dòng)；③判斷哪個(gè)鍵閉合。39.人機(jī)對(duì)話輸出設(shè)備是操作者對(duì)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的窗口，可以用它來(lái)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、關(guān)鍵參數(shù)、運(yùn)行結(jié)果及故障報(bào)警等。

40.LED數(shù)碼管一般由8只發(fā)光二極管組成，7只顯示字段、1只顯示小數(shù)點(diǎn)，有時(shí)也稱為七段式數(shù)碼顯示器。

41.顯示字符：七段LED數(shù)碼管上有的段亮，有的段不亮，由亮的那些段所組成的圖形，稱為“顯示字符”。

42.段選碼：為了得到某個(gè)“顯示字符”，就必須讓七段數(shù)碼管有的亮，有的不亮，即為其a~dp各引腳提供相應(yīng)的電平，將a上的電平狀態(tài)做為最低位，dp上的電平狀態(tài)做為最高位，就得到一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，稱為相應(yīng)于該“顯示字符”的“段選碼”。

43.譯碼：由“顯示字符”到“段選碼”的過(guò)程稱為譯碼。

44.LED顯示接口方法：1）靜態(tài)顯示：即每一位LED數(shù)碼管上的顯示都是穩(wěn)定地持續(xù)顯示，顯示內(nèi)容無(wú)閃動(dòng)；2）動(dòng)態(tài)顯示：即所有位LED數(shù)碼管共用一個(gè)段選碼接口，并分別配置自己的位選線，各位LED數(shù)碼管在位選接口的控制下輪流使用段選碼接口并顯示自己的字符，在任一時(shí)刻都是只有一位LED數(shù)碼管在亮，但由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，看上去好象所有LED數(shù)碼管在同時(shí)顯示。45.機(jī)電接口是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中機(jī)械裝置與控制微機(jī)之間的接口。按信息傳遞的方向可分為信息采集接口（傳感器接口）和控制輸出接口。

46.控制微機(jī)是一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，要求能將傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，輸入給控制機(jī)，這一工作通常采用A／D轉(zhuǎn)換器完成。47.常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片有雙積分式和逐次比較式2種。

48.A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的主要術(shù)語(yǔ)：①多路選擇模擬開關(guān)；②信號(hào)調(diào)節(jié)器(調(diào)節(jié)模擬信號(hào)的幅度，使模擬信號(hào)大小符合A/D轉(zhuǎn)換要求)；③采樣保持和孔徑誤差；④A/D 轉(zhuǎn)換、分辨率、量化誤差；⑤采樣定理和抗混疊濾波；⑥A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換速率；⑦轉(zhuǎn)換精度。

49.A/D轉(zhuǎn)換器分辨率：即A/D轉(zhuǎn)換器能夠提供的數(shù)字量的多少。

50.設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換接口時(shí)，一般將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間作為最重要的參數(shù)。51.實(shí)現(xiàn)功率放大的接口電路稱為功率接口電路。

52.單向晶閘管（SCR）有4層半導(dǎo)體、3個(gè)PN結(jié)、3個(gè)電極組成；主要內(nèi)容：導(dǎo)通條件、截止條件、控制角、導(dǎo)通角。

53.導(dǎo)通條件：是指晶閘管從阻斷到導(dǎo)通所需的條件。在晶閘管的陽(yáng)極加上正向電壓，同時(shí)在控制極加上正向電壓。

54.截止條件：是指晶閘管從導(dǎo)通到阻斷所需的條件，晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極就不起控制作用了。使流過(guò)晶閘管的電流小于保持晶閘管導(dǎo)通所需的電流即維持電流時(shí)，晶閘管關(guān)斷。

55.控制角：從零電壓到被觸發(fā)導(dǎo)通瞬間的這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電度角。

56.導(dǎo)通角：從被觸發(fā)導(dǎo)通的瞬間開始到電壓為零這段時(shí)間所對(duì)應(yīng)的電度角。57.功率晶體管是指在大功率范圍應(yīng)用的晶體管，有時(shí)也稱為電力晶體管。與晶閘管相比，功率晶體管有如下特點(diǎn)：a）不僅可以工作在開關(guān)狀態(tài)，也可工作在模擬狀態(tài)；b）開關(guān)速度遠(yuǎn)大于晶閘管；c）控制比晶閘管容易；d）價(jià)格高于晶閘管。

58.將續(xù)流二極管VD1反向接在VT1的集電極和電源之間，使得功率晶體管VT1在截止瞬間，W上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過(guò)VD1的續(xù)流作用而回饋給電源，從而保護(hù)了晶體管VT1不受損壞。

59.光電藕合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，當(dāng)在發(fā)光二極管二端加正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，照射光敏晶體管使之導(dǎo)通，產(chǎn)生輸出信號(hào)。①電—光—電形式，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)電部分和弱電部分的隔離，避免干擾由輸出通道竄入控制微機(jī)。②具有很強(qiáng)的抑制干擾能力。③耐用、可靠性高和高速等優(yōu)點(diǎn)。60.在接口電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮光電藕合器的2個(gè)參數(shù)：電流傳輸比CTR與時(shí)間延遲。

61.檢測(cè)系統(tǒng)功用：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需的自身和外界環(huán)境參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，將其變成系統(tǒng)可識(shí)別的電信號(hào)，傳遞給信息處理單元。傳感器及相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)與處理電路構(gòu)成機(jī)電一體化產(chǎn)品的檢測(cè)系統(tǒng)。

62.檢測(cè)系統(tǒng)基本要求：1）靈敏度及分辨率；2）精確度；3）系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性；4）穩(wěn)定性；5）線性特性；6）重復(fù)性；7）靜、動(dòng)態(tài)特性。

63.檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)使用要求合理選用傳感器，并設(shè)計(jì)或選用相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)與處理電路以構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析與調(diào)試，使之在機(jī)電一體化產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)預(yù)期的計(jì)測(cè)功能。

64.檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要方法是實(shí)驗(yàn)分析法，即理論分析和計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法。

65.檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟：設(shè)計(jì)任務(wù)分析；系統(tǒng)方案選擇；系統(tǒng)構(gòu)成框圖設(shè)計(jì)；環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與制造；總裝調(diào)試及實(shí)驗(yàn)分析；系統(tǒng)運(yùn)行及考核。

66.模擬信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成：傳感器、基本檢測(cè)電路、放大器、解調(diào)器、濾波器、運(yùn)放電路、A/D變換器、計(jì)算機(jī)。

67.運(yùn)算電路是對(duì)信號(hào)運(yùn)算處理的電路，分為模擬和數(shù)字運(yùn)算電路2種。68.數(shù)字信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的組成：傳感器、放大器、整形電路、辯向電路、細(xì)分電路、脈沖當(dāng)量變換電路、計(jì)數(shù)器、寄存器、計(jì)算機(jī)。

69.預(yù)處理的目的是去除干擾，并對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的非線性、零位誤差和增益誤差等進(jìn)行補(bǔ)償和修正。

70.模擬開關(guān)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的主要部件之一，其作用是切換各路輸入信號(hào)。71.CD4051組成：CD4051八選一模擬開關(guān)主要由8路CMOS開關(guān)、譯碼電路和電平轉(zhuǎn)換電路3部分組成。

72.采樣是把時(shí)間連續(xù)的信號(hào)變成一連串不連續(xù)的脈沖時(shí)間序列的過(guò)程。

73.采樣／保持電路：由于采樣信號(hào)f*(t)在函數(shù)軸上仍是連續(xù)變化的模擬量，需用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程需要一定時(shí)間，為防止產(chǎn)生誤差，要求在此期間內(nèi)保持采樣信號(hào)不變。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱采樣／保持電路。

74.常用濾波方法：1)中值濾波；2)算術(shù)平均濾波；3)滑動(dòng)平均濾波。

75.在檢測(cè)系統(tǒng)中，由于傳感器、測(cè)量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時(shí)間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響，所以必須對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)償，常用軟件方法進(jìn)行補(bǔ)償。

76.軟件補(bǔ)償方法很多，概括起來(lái)有計(jì)算法和查表法2大類。

77.代數(shù)插值法以多項(xiàng)式作為插值函數(shù)，因而又稱為多項(xiàng)式插值法。采用這種方法進(jìn)行非線性補(bǔ)償時(shí)，首先需根據(jù)傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)建立插值多項(xiàng)式，這是問(wèn)題的關(guān)鍵。

78.在檢測(cè)系統(tǒng)中，由于傳感器、測(cè)量電路和放大電路等不可避免地存在溫度漂移和時(shí)間漂移，這樣就引起了零位誤差和增益誤差。這類誤差屬于系統(tǒng)誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響，所以必須對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)償，常用軟件方法進(jìn)行補(bǔ)償。

79.零位誤差是指檢定中未加負(fù)荷時(shí)，儀器示數(shù)不為零。

80.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的增益誤差代表實(shí)際傳輸函數(shù)的斜率與理想傳輸函數(shù)的斜率的差別。

81.伺服系統(tǒng)（隨動(dòng)系統(tǒng)），是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確位置，速度或力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

82.伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式：比較元件、調(diào)節(jié)元件、執(zhí)行元件、被控對(duì)象、測(cè)量反饋元件。

83.伺服系統(tǒng)看作是由電氣控制裝置和機(jī)械執(zhí)行裝置兩大部分組成的。84.伺服系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。85.執(zhí)行元件的類型：1）電氣式；2）液壓式；3）氣動(dòng)式。

86.執(zhí)行元件的要求：1）慣性小，動(dòng)力大；2）體積小、質(zhì)量輕；3）便于計(jì)算機(jī)控制；4）成本低、可靠性好、便于安裝和維修。

87.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)。可以按照輸入的脈沖指令一步步地旋轉(zhuǎn)，即可將輸入的指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的角位移。

88.按照力矩產(chǎn)生原理不同步進(jìn)電機(jī)分為：激磁式、反應(yīng)式、混合式。

89.一般情況下，m相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可采用單相通電、雙相通電或單雙相輪流通電方式。分別稱為m相單m拍、m相雙m拍或m相2m拍通電方式。

90.轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，齒距為360o/40=9o，若三相三拍，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與A相定子齒對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與B相定子齒相差1/3齒距，即3o，與C相定子齒相差2/3齒距，即6o。

91.相：磁極的對(duì)數(shù)稱為“相”，相對(duì)的磁極為一相。92.步矩角：指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每拍轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

93.“拍”——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組的每一次通斷電操作。94.單相通電方式：每拍中只有一相繞組通電。95.雙相通電方式：每拍中只有兩相繞組通電。

96.單雙相輪流通電方式：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)。

97.方向的改變：通過(guò)改變各相繞組的通電順序。

98.速度的控制：通過(guò)改變繞組的通斷電頻率，即輸入脈沖頻率，則可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

99.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)及特性：①步距誤差；②最大靜轉(zhuǎn)矩；③啟動(dòng)矩頻特性；④啟動(dòng)慣頻特性；⑤運(yùn)行矩頻特性；⑥步進(jìn)運(yùn)行和低頻振蕩；⑦最大相電壓和最大相電流。

20.直流伺服電動(dòng)機(jī)主要用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。

21.工作原理：當(dāng)電樞繞組中通過(guò)直流電時(shí)，在定子磁場(chǎng)的作用下就會(huì)產(chǎn)生帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

22.按定子磁場(chǎng)產(chǎn)生方式分為：永磁式、他勵(lì)式。

23.旋轉(zhuǎn)方向和速度控制：通過(guò)控制電樞繞組中電流的方向和大小。24.直流伺服電動(dòng)機(jī)控制方式主要有：①電樞電壓控制；② 勵(lì)磁磁場(chǎng)控制。25.靜態(tài)特性是指電機(jī)在穩(wěn)態(tài)情況下工作時(shí)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、電磁力矩和電樞電壓3者之間的關(guān)系。

26.影響靜態(tài)特性的因素：①功放電路、②直流伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的摩擦對(duì)調(diào)速特性的影響、③負(fù)載變化對(duì)調(diào)節(jié)特性的影響。

27.伺服系統(tǒng)對(duì)的伺服電機(jī)基本要求：額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、機(jī)電時(shí)間常數(shù)τj和電磁時(shí)間常數(shù)τd、熱時(shí)間常數(shù)、阻尼系數(shù)。

28.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正常工作的前提條件：①必須輸入一定頻率的脈沖信號(hào)；②將輸入脈沖信號(hào)按照一定的順序分配到各相繞組；③分配到各相繞組的脈沖信號(hào)必須具有一定驅(qū)動(dòng)功率。

29.功率放大器（驅(qū)動(dòng)電路）有：①單壓驅(qū)動(dòng)電路；② 高低壓驅(qū)動(dòng)電路；③單壓斬波限流驅(qū)動(dòng)電路；④ 細(xì)分驅(qū)動(dòng)。

30.控制信號(hào)由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)給定，通過(guò)接口和功放電路驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)。

31.直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要有晶閘管功率放大器和晶體管功率放大器2種。

32.晶體管功率放大器有線性直流伺服放大器和脈寬調(diào)制放大器（PWM）。①電壓-脈寬變換器：其作用是根據(jù)控制指令對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，以便用寬度隨指令變化的脈沖信號(hào)去控制大功率管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)電樞繞組兩端電壓的控制。②開關(guān)功率放大器：其作用是對(duì)電壓-脈寬變換器輸出的信號(hào)US進(jìn)行放大，輸出具有足夠功率的信號(hào)UP，以驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)。

33.設(shè)計(jì)功放電路時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題：①切換頻率的選擇；②大功率晶體管的選擇。

34.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總原則：當(dāng)伺服系統(tǒng)負(fù)載不大，精度要求不高時(shí)，采用開環(huán)控制，當(dāng)負(fù)載較大或精度要求較高時(shí)，采用閉環(huán)或半閉環(huán)。

35.設(shè)計(jì)開環(huán)伺服系統(tǒng)的原則：開環(huán)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性很容易滿足，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮滿足精度要求，并通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有良好的快速響應(yīng)性。

36.閉環(huán)與半閉環(huán)共同點(diǎn)：①都要對(duì)系統(tǒng)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和反饋，即都有反饋環(huán)節(jié)；②都是根據(jù)偏差對(duì)系統(tǒng)實(shí)施控制。區(qū)別：傳感器位置不同。

37.設(shè)計(jì)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的原則：先考慮穩(wěn)定性要求，再滿足快速響應(yīng)性及精度要求。

38.機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算：執(zhí)行元件參數(shù)及規(guī)格的確定；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)；系統(tǒng)慣量、剛度等參數(shù)的計(jì)算。

問(wèn)：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和光電編碼器做轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)各有何特點(diǎn)？ 答：（1）直流測(cè)速發(fā)電機(jī)由永久磁鐵與感應(yīng)線圈組成，用電樞獲取速度信號(hào)。它具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，常用于高精度低速伺服系統(tǒng)，也可與永磁式直流電動(dòng)機(jī)組成低速脈寬調(diào)速系統(tǒng)。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)是與輸入軸的轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓信號(hào)，信號(hào)幅度大，信號(hào)調(diào)理電路簡(jiǎn)單。由于輸出電壓信號(hào)有波紋，一般需要配置濾波電路。（2）光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤和光電器件組成，具有體積小、使用方便、測(cè)量精度高等特點(diǎn)，常與直流電機(jī)配合使用構(gòu)成脈寬調(diào)

速系統(tǒng)。增量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例的增量脈沖信號(hào)，可通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)獲得角位置信號(hào)，也可定時(shí)取樣脈沖數(shù)的增量實(shí)現(xiàn)角 速度測(cè)量。因此，可同時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。

TTL與COMS電平比較：1.CMOS電平：“1”邏輯電平電壓接近于電源電壓，“0”邏輯電平接近于0V。噪聲容限很大。

2.TTL電平：輸出高電平>2.4V，輸出低電平<0.4V。在室溫下，一般輸出高電平是3.5V，輸出低電平是0.2V。最小輸入高電平和低電平：輸入高電平>=2.0V，輸入低電平<=0.8V，噪聲容限是0.4V。

3.電平轉(zhuǎn)換電路：TTL和COMS高低電平不同（TTL 5V，CMOS 3.3V），所以互相連接時(shí)需要電平的轉(zhuǎn)換：用2個(gè)電阻對(duì)電平分壓。

? 功耗：TTL門電路的空載功耗與CMOS門的靜態(tài)功耗相比，是較大的，約為數(shù)十毫瓦（mw）而后者僅約為幾十納（10-9）瓦；在輸出電位發(fā)生跳變時(shí)（由低到高或由高到低），TTL和CMOS門電路都會(huì)產(chǎn)生數(shù)值較大的尖峰電流，引起較大的動(dòng)態(tài)功耗。

? 速度：通常TTL門的速度高于CMOS門電路。

傳感器的選擇：（1）靈敏度：高靈敏度意味著被測(cè)量稍有微小變化時(shí)，傳感器就有較大輸出，外界干擾信號(hào)容易混入，并被放大裝置放大。另外高靈敏度意味著測(cè)量范圍縮小。

（2）響應(yīng)特性：實(shí)際傳感器的響應(yīng)總有一定延遲，但延遲時(shí)間愈短愈好。（3）線性范圍：線性范圍越大，工作量程越大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測(cè)量精確度的前提。例如：機(jī)械式傳感器中的測(cè)力彈性元件，材料的彈性極限是測(cè)力量程的基本因素。考慮被測(cè)量的變化范圍，例如變間隙型電容、電感傳感器。

（4）可靠性：使用過(guò)程中注意傳感器規(guī)定的使用條件，減少使用條件的不良影響。例如：電阻應(yīng)變式傳感器，濕度影響絕緣性；溫度會(huì)產(chǎn)生零漂。

（5）精確度：要考慮經(jīng)濟(jì)性。非精確度越高越好。先了解測(cè)試目的是定性分析還是定量分析。例如：研究超精密度切削機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的定位精度，主軸回轉(zhuǎn)誤差，振動(dòng)及熱變形，都要求精確度在0.1-0.01um范圍內(nèi)。（6）測(cè)量方式：接觸或非接觸，在線和非在線測(cè)量。

第五篇：機(jī)電一體化答案

基本概念1.機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能，動(dòng)力功能，信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。2.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五個(gè)子系統(tǒng)組成。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價(jià)值。3機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)有：檢測(cè)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。4機(jī)電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。具有：軸向剛度高；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；傳動(dòng)精度高；不易磨損；使用壽命高等優(yōu)點(diǎn)。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。6滾珠絲杠副的精度分為1、2、3、4、5、7、10共七個(gè)等級(jí)。最高級(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。7齒輪傳動(dòng)有兩軸平行、兩軸相交、兩軸交叉3種形式。傳動(dòng)比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則。8同步帶由包布層、帶齒、帶背和加強(qiáng)筋組成。9常用的間歇機(jī)構(gòu)有棘輪傳動(dòng)、槽輪傳動(dòng)、蝸形凸輪傳動(dòng)等。這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將原動(dòng)機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇運(yùn)動(dòng)。10常見的導(dǎo)軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。11交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速、變頻調(diào)速。12錐環(huán)無(wú)鏈聯(lián)軸器利用錐環(huán)對(duì)之間的摩擦實(shí)現(xiàn)軸與轂之間的無(wú)間隙聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩，且可任意調(diào)節(jié)兩聯(lián)接件之間的角度位置。通過(guò)選擇所用錐環(huán)的對(duì)數(shù)，可傳遞不同大小的轉(zhuǎn)矩。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動(dòng)機(jī)的比功率最高，直流伺服電動(dòng)機(jī)次之，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最低。

簡(jiǎn)答1.光電隔離電路的作用是什么？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動(dòng)能力2．在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換器（2）檢測(cè)作業(yè)對(duì)象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器;按輸出信號(hào)的性質(zhì)分為：（1）開關(guān)型（2）模擬型（3）數(shù)字型3.齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些？答：圓柱齒輪傳動(dòng)：（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 ；斜齒輪傳動(dòng)：（1）墊片錯(cuò)齒調(diào)整（2）軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式（2）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式5．對(duì)傳感器的應(yīng)用中，通常采取哪些技術(shù)措施來(lái)改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術(shù)（2）差分技術(shù)（3）穩(wěn)定性處理（4）屏蔽和隔離6.你對(duì)機(jī)電一體化微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的理解是什么？答：（1）微機(jī)控制系統(tǒng)整體控制方案的確定（2）控制算法的確定（3）微機(jī)計(jì)算機(jī)的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（5）軟件設(shè)計(jì)7.諧波齒輪傳動(dòng)的特（優(yōu)）點(diǎn)是什么？答：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。8.同步帶傳動(dòng)的特（優(yōu)）點(diǎn)是什么？答：傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高、能吸震、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、能高速傳動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。9.同步帶傳動(dòng)的主要失效形式有哪三種？答：（1）同步帶的承載繩疲勞拉斷（2）同步帶的打滑和跳齒（3）同步帶齒的磨損。10.機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)執(zhí)行元件的基本要求有哪些？答：（1）慣量小，動(dòng)力大（2）體積小，重量輕（3）便于維修，安裝（4）易于微機(jī)控制。11.機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制用電動(dòng)機(jī)的基本要求有哪些？答：（1）性能密度大（2）快速性好（3）位置控制精度高，調(diào)速范圍高，低速運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動(dòng)噪聲小（4）適應(yīng)起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長(zhǎng)。12.與一般帶傳動(dòng)相比較，同步帶傳動(dòng)具有特點(diǎn)是什么？ 1)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高;2)工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)；3)不需潤(rùn)滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高;5)制造工藝復(fù)雜，成本高。13.機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的間歇傳動(dòng)部件通常有哪幾種，其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動(dòng)（2）槽輪傳動(dòng)（3）蝸形凸輪傳動(dòng)；基本要求：位移迅速，位移過(guò)程中運(yùn)動(dòng)無(wú)沖擊，停位準(zhǔn)確可靠14導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求？答：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。

15．導(dǎo)軌副的組合形式包括哪幾種？答：（1）雙三角形（2）矩形和矩形組合（3）三角形和矩形組合（4）三角形和平面組合（5）燕尾形導(dǎo)軌及其組合16.提高導(dǎo)軌副耐磨性的措施通常有哪幾種？答：（1）采用鑲裝導(dǎo)軌（2）提高導(dǎo)軌精度與改善表面粗糙度（3）減小導(dǎo)軌單位面積上的壓力17.齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則都有哪些？答：

（1）重量最輕原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則（3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則18.執(zhí)行元件的種類及特點(diǎn)?答：根據(jù)能量不同分為：（1）電動(dòng)式 ：可使商用電源信號(hào)與動(dòng)力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應(yīng)注意電壓之大小；（2）液動(dòng)式 ：要求操作人員技術(shù)熟練，液壓源壓力為（20~80）*10^5（3）氣動(dòng)式 ：空氣壓力源的壓力為（5~7）*10^5Pa，要求操作人員技術(shù)熟練19.保證機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性的方法有哪些？答：（1）提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量（2）冗余技術(shù)（3）診斷技術(shù)