(完整版)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題及知識點(diǎn)整理考試大綱1考 試的目的與作用；機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。 學(xué)生的考試成績是對其學(xué)習(xí)水平評價(jià)的重要因素之一， 通過復(fù)習(xí)考試， 可以鞏固學(xué)生所學(xué)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論， 加深對機(jī)電一體化系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)方法的認(rèn)識； 教師通過考試可以考核學(xué)生對所學(xué)知識點(diǎn)的掌握程度， 找出共性問題； 另外，通過考試還可以檢查教學(xué)效果， 為今后進(jìn)一步提高機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)課程建設(shè)提供重要的參考依據(jù)。2考核 內(nèi)容與考核目標(biāo)；理解機(jī)電一體化系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)要素在系統(tǒng)中的作用和相互關(guān)系。 了解機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

2、了解機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用傳感器、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)種類和特點(diǎn)。 掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械、 傳感檢測、伺服驅(qū)動(dòng)、控制等基本結(jié)構(gòu)要素的技術(shù)特點(diǎn)， 掌握典型裝置的技術(shù)原理和使用方法。了解典型機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成、 特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法， 學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡單的機(jī)電一體化產(chǎn)品。3主要 參考書；劉武發(fā)等編，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社，2007張建民等編著 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第三版）. 高等教育出版社，2007.74課 程考試內(nèi)容與教材的關(guān)系；根據(jù)教學(xué)大綱選用教材，根據(jù)大綱要求確定考核內(nèi)容。5分章 節(jié)的考核知識點(diǎn)；第1章緒論機(jī)電一體化的定義， 機(jī)電一體化的基本結(jié)構(gòu)要素， 機(jī)電一體化的

3、相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。第2章 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)流程，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，調(diào)試過程，接口設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)。第3章 典型機(jī)電一體化產(chǎn)品規(guī)劃和概念設(shè)計(jì)。數(shù)控機(jī)床的概念設(shè)計(jì)。第4章 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)特點(diǎn)，齒輪傳動(dòng)比的確定方法與分配方法，調(diào)整齒輪側(cè)隙的措施；諧波齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及傳動(dòng)比的計(jì)算，聯(lián)軸器選擇；滾珠絲杠副的選則預(yù)緊計(jì)算；滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌的特點(diǎn)及選用；支承機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)。第5章 機(jī)電一體化中的檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)1傳感器的組成、 分類和性能指標(biāo)， 各種傳感器的基本原理及應(yīng)用特點(diǎn)。 傳感器與計(jì)算機(jī)的接口設(shè)計(jì)，新型傳感器。第6章 機(jī)電一體化中的伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一

4、體化系統(tǒng)中的伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)方法，交、直流伺服系統(tǒng)，步進(jìn)伺服系統(tǒng)的組成以及工作原理，電液伺服系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)。第7章 機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的組成，控制系統(tǒng)建模和機(jī)床的控制系統(tǒng)。6題 目類型、考核方法；題目類型： 填空 (30 分 ) 、單項(xiàng)選擇（ 10分）、判斷正誤（ 10分）、名詞解釋（ 20分）、簡答（ 20分）、計(jì)算（ 10分）等。考核方法： 采用閉卷考核。7考 試時(shí)間： 120 分鐘。8成績評定辦法采用試卷考核時(shí)， 考試總成績包含兩部分： 平時(shí)成績占 30，試卷成績占 70。2第一章思考題1、試說明機(jī)電一體化的涵 義。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、 動(dòng)力功能、

5、 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)成的系統(tǒng)總稱。2、什么是工業(yè)三大要素？答：工業(yè)三大要素是指：物質(zhì)、能量和信息。3、機(jī)電一體化系 統(tǒng)的主要組成、作用是什 么？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的 五大功能 ：主功能： 系統(tǒng)的主要加工目的；動(dòng)力功能： 給系統(tǒng)提供動(dòng)力、能量；檢測功能： 測量監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況；控制功能： 控制調(diào)整系統(tǒng)的動(dòng)作流程等；構(gòu)造功能： 提供系統(tǒng)支撐、傳動(dòng)等。34、機(jī)電一體化系 統(tǒng)的構(gòu)成要素是什 么？ 它們各有什么作用？ 其主體和核心技術(shù)是什么？答：一個(gè)完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包括 機(jī)械本體、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及控制系統(tǒng)

6、五個(gè)基本要素，各要素和環(huán)節(jié)之間通過 接口聯(lián)系。1）機(jī)械本體用于支撐和連接其他要素，并把這些要素合理地結(jié)合起來，形成有機(jī)的整體。2）動(dòng)力系統(tǒng)按照系統(tǒng)控制要求， 為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供能量和動(dòng)力功能， 去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作以完成預(yù)定的主功能。3）傳感與檢測系統(tǒng)將機(jī)電一體化產(chǎn)品在運(yùn)行過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)換成可以測定的物理量， 同時(shí)利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進(jìn)行測定， 為機(jī)電一體化產(chǎn)品提供運(yùn)行控制所需的各種信息。4）信息處理及控制系統(tǒng)信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進(jìn)行相應(yīng)的處理、運(yùn)算和決策，以對產(chǎn)品的運(yùn)行施以按照要求的控制，實(shí)現(xiàn)控制功能。5）執(zhí)行部件在

7、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。機(jī)電一體化構(gòu)成要素間關(guān)系：（ 1）機(jī)電一體化是一種以 產(chǎn)品和過程為基礎(chǔ) 的技術(shù)。（ 2）機(jī)電一體化以 機(jī)械為主體 。（ 3）機(jī)電一體化以 微電子技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心 。（ 4）機(jī)電一體化將工業(yè)產(chǎn)品和過程都作為一個(gè)完整的系統(tǒng)看待，因此強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成，不是將各個(gè)單元或部件簡單拼湊到一起。（ 5）機(jī)電一體化貫穿于設(shè)計(jì)和制造的全過程中。5、傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品與機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要 區(qū)別是什么？答：機(jī)電一體化產(chǎn)品的特點(diǎn)是產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)是 所有功能單元共同作用 的結(jié)果，這與傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)備中 機(jī)械與電子系統(tǒng)相對獨(dú)立，可以分別工作 具有本質(zhì)的區(qū)別

8、。6、機(jī)電一體化各要素及其 與外界是通 過什么連接的？有什么重要性？答：機(jī)電一體化各要素及其與外界是通過 接口連接的。一方面，機(jī)電一體化系統(tǒng)通過輸入 / 輸出接口將其與人、自然及其他系統(tǒng)相連；另一方面，機(jī)電一體化系統(tǒng)通過許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素聯(lián)系為一體。 因此，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能。7、為什么說精密機(jī)械技 術(shù)是機(jī)電一體化的基 礎(chǔ)？答：精密機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)， 因?yàn)闄C(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)為主來得以實(shí)現(xiàn)。48、發(fā)展機(jī)電一體化的共性 關(guān)鍵技術(shù)有那些？它們的作用如何？答：發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)所面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)包括 傳感檢測技術(shù)、 信息處理技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)

9、技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)、接口技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù) 等。1）傳感檢測技術(shù)對工作過程的各種參數(shù)、 工作狀態(tài)以及與工作過程有關(guān)的相應(yīng)信息都要通過傳感器進(jìn)行接收，并通過相應(yīng)的信號檢測裝置進(jìn)行測量， 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)品工作過程中， 與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出和決策分析等技術(shù)。3）自動(dòng)控制技術(shù)在沒有人直接參與的情況下， 通過控制器使被控對象或過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件和驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的技術(shù)問題， 它涉及設(shè)備

10、執(zhí)行操作的技術(shù)， 對所加工產(chǎn)品的質(zhì)量具有直接的影響。 （執(zhí)行元件一方面通過接口電路與計(jì)算機(jī)相連， 接受控制系統(tǒng)的指令； 另一方面通過機(jī)械系統(tǒng)接口與機(jī)械傳動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連， 以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。 因此，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)直接影響著機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能執(zhí)行和操作， 對產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、 穩(wěn)定性能、操作精度和控制質(zhì)量等產(chǎn)生決定性的影響。）5）接口技術(shù)各要素及各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。6）精密機(jī)械技術(shù)精密機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)， 因?yàn)闄C(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，來得以實(shí)現(xiàn)。7）系統(tǒng)總體技術(shù)是最能體現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)特點(diǎn)的技術(shù)， 也是保證其產(chǎn)品工作性能和技

11、術(shù)指標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。9、試舉出幾個(gè)機(jī)電一體化的家 電產(chǎn)品。答：全自動(dòng)洗衣機(jī)、掃地機(jī)器人、空調(diào)等10 、試論述機(jī)電一體化的 發(fā)展趨勢。答：機(jī)電一體化的發(fā)展方向如下：智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、綠色化和人格化等。5第二章思考題1、簡述機(jī)電一體化系 統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。答：1）產(chǎn)品規(guī)劃：通過需求分析、需求設(shè)計(jì)、可行性分析，確定設(shè)計(jì)參數(shù)及制約條件，最后制訂出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書；2）概念設(shè)計(jì)：將總功能分解為各功能模塊， 確定它們之間的邏輯關(guān)系； 然后對各功能模塊輸入 / 輸出關(guān)系進(jìn)行分析，確定功能模塊的技術(shù)參數(shù)、控制策略、系統(tǒng)的外觀造型和總體結(jié)構(gòu)；得到各種方案，并通過構(gòu)想設(shè)計(jì)理念、創(chuàng)新構(gòu)思、搜索探求、優(yōu)

12、化篩選取得較理想的工作原理方案。3）詳細(xì)設(shè)計(jì)：各個(gè)功能單元的細(xì)部設(shè)計(jì)、 接口的設(shè)計(jì)、 各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)的總體評價(jià)及選優(yōu) ; 設(shè)計(jì)應(yīng)盡量模塊化和結(jié)構(gòu)化，以利于改進(jìn)，或進(jìn)行產(chǎn)品換代時(shí)參考。4）設(shè)計(jì)實(shí)施：制造、調(diào)試、復(fù)核。5）設(shè)計(jì)定型階段：工藝定型、編寫設(shè)計(jì)說明書等技術(shù)檔案。2、簡述開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)的異同？答：開發(fā)性設(shè)計(jì)：在工作原理、 結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下， 沒有參照產(chǎn)品， 應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過試驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)， 設(shè)計(jì)出質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的新產(chǎn)品。這是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。適應(yīng)性設(shè)計(jì)：對現(xiàn)有產(chǎn)品總的方案原理基本保持不變，進(jìn)行局部更改： 或用微電子技術(shù)代替原有

13、的機(jī)械結(jié)構(gòu)， 或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對機(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。變異性設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變， 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要求。63、何謂概念設(shè)計(jì)？簡述概念設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)步驟。答：概念設(shè)計(jì) 可以理解為是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、 有目標(biāo)的一系列活動(dòng)，它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化與展開的推理與決策的過程。概念設(shè)計(jì)過程的步驟： 設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化， 確定系統(tǒng)的總功能將總功能分解為子功能，直到功能元尋找子功能（功能元）的解將原理解進(jìn)行組合，形成多種原理解設(shè)計(jì)方案對眾多方案進(jìn)

14、行評價(jià)決策，選定最佳方案概念產(chǎn)品。4、簡述功能行 為結(jié)構(gòu)三者的關(guān)系。答： 1）結(jié)構(gòu)是功能和行為的 載體：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化是行為，行為的作用是功能。2）行為與結(jié)構(gòu)、功能與行為的關(guān)系是多對多的。5、如何進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象化，其作用是什 么？答：工程設(shè)計(jì)中常用的抽象方法是“黑箱法”。設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化的作用是使設(shè)計(jì)人員暫時(shí)拋棄那些偶然情況和枝節(jié)問題， 突出基本的、 必要的要求， 這樣就便于抓住問題核心， 同時(shí)避免了構(gòu)思方案前的框框， 可以放開視野， 尋求更為理想的設(shè)計(jì)方案。通過抽象化， 設(shè)計(jì)人員無需涉及具體的解決方案， 就能清晰地掌握所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本功能和主要約束條件， 從而抓著了設(shè)計(jì)中的主要矛盾。

15、這樣就可以把思維注意力集中到關(guān)鍵問題上來，容易有計(jì)突破和創(chuàng)新。6、總功能為什么要分解， 應(yīng)如何進(jìn)行分解？答：總功能 表達(dá)輸入量轉(zhuǎn)變成輸出量的能力，它是系統(tǒng)的屬性， 它表明系統(tǒng)的效能及可能實(shí)現(xiàn)的能量、物料、信息的傳遞和轉(zhuǎn)換。對于所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品對象來說，產(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。因此，產(chǎn)品總功能可以分解為子功能和多級子功能，它們按確定的功能結(jié)合起來，建立功能結(jié)構(gòu)圖， 這樣既可顯示各功能元、 子功能與總功能之間的關(guān)系， 又可通過各功能元之間的有機(jī)組合求系統(tǒng)方案?？偣δ芊纸獠襟E和方法：建立功能結(jié)構(gòu)示意圖 （前級功能元是后級的目的功能； 后級功能元是前級的手段功能。）尋找功能元（功

16、能元 是能直接從物理效應(yīng)和邏輯關(guān)系找到可滿足功能要求的最小單位，可分為： 物理功能元 反映系統(tǒng)中能量、物料、信息變化的基本物理動(dòng)作，包括：“變換”、“縮放”、“合并、分離”、“儲(chǔ)存”； 邏輯功能元 主要用于信號及操作系統(tǒng)控制， 包括：“與”、“或”、“非”、“與或” 、“與非”、“或非”； 數(shù)學(xué)功能元 加、減、乘、除、乘方、開方、微積分等。）77、什么是功能結(jié)構(gòu)，三種基本結(jié)構(gòu)形式是什 么？答：在功能分解中要求同級子功能相互協(xié)調(diào)組合起來應(yīng)能滿足上一級子功能的要求，最后組合起來應(yīng)能滿足總功能，這種功能的分解與組合關(guān)系稱為 功能結(jié)構(gòu) 。3種基本結(jié)構(gòu)形式是： 串聯(lián)（鏈狀）結(jié)構(gòu) 、并聯(lián)（平行）結(jié)構(gòu) 和環(huán)

17、形結(jié)構(gòu)（反饋連接）。8、舉例說明什么是物理效 應(yīng)和功能載體？答：所謂物理效應(yīng)即由某種物理原理所引發(fā)產(chǎn)生的某種現(xiàn)象， 而功能載體即是實(shí)現(xiàn)功能的物理結(jié)構(gòu)， 例如“高速旋轉(zhuǎn)的葉片帶動(dòng)水旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力， 可把水上揚(yáng)”，其中“水旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，可把水上揚(yáng)”為物理效應(yīng)，而“高速旋轉(zhuǎn)的葉片”為產(chǎn)生這一物理效應(yīng)的功能載體。9、什么是藝術(shù)造型三要素？答：藝術(shù)造型三要素是：功能、物質(zhì)技術(shù)條件及藝術(shù)內(nèi)容。10 、人機(jī)接口和機(jī) 電接口各有 哪些分類？ 并舉例說明。答：人機(jī)接口 是操作者與機(jī)電一體化系統(tǒng) （主要是控制微機(jī)） 之間進(jìn)行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為兩大類： 輸入接口 與輸出接口 。系

18、統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、 運(yùn)行參數(shù)及結(jié)果等信息， 例：靜態(tài)顯示接口、動(dòng)態(tài)顯示接口等； 另一方面，操作者通過輸入接口向系統(tǒng)輸入各種控制命令及控制參數(shù)，對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)所要求完成的任務(wù)，例：簡單開關(guān)輸入接口、鍵盤輸入接口等。機(jī)電接口 是指機(jī)電一體化產(chǎn)品中的機(jī)械裝置與控制微機(jī)間的接口。 按照信息的傳遞方向可以將機(jī)電接口分為 信息采集接口 （又稱傳感器接口，如： A/D轉(zhuǎn)化器）與控制量輸出接口 ( 如： D/A轉(zhuǎn)換器 ) 。11 、為什么要進(jìn)行系統(tǒng)的評價(jià)？簡述其步驟。答：系統(tǒng)評價(jià)的 目的是決策，是為了獲取成功得經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)， 以便將來作出更合理的決策。系統(tǒng)評價(jià)的 步驟 :

19、明確系統(tǒng)評價(jià)的目的 ; 分析系統(tǒng)、熟悉系統(tǒng) ; 建立評價(jià)指標(biāo)體系 ; 確定評價(jià)尺度 ; 確定評價(jià)方法 ; 計(jì)算評價(jià)值 ; 綜合評價(jià)12 、為什么要進(jìn)行系統(tǒng)的決策？ 簡述其步驟。答：是在占有一定信息和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 根據(jù)客觀條件與環(huán)境的可能， 借助于一定的科學(xué)方法， 從各種可供選擇的方案中， 選出作為 實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的最佳方案的活動(dòng)。 決策步驟：發(fā)現(xiàn)問題確定目標(biāo)找出各種可供選擇的方案對每個(gè)方案進(jìn)行評估選擇其中最佳方案執(zhí)行813 、如何確定系 統(tǒng)的評價(jià)指標(biāo)體系？答：確定指標(biāo)體系要根據(jù)系統(tǒng)的不同特點(diǎn)， 遵循系統(tǒng)性、 可行性和重要性的原則來進(jìn)行選擇各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)。系統(tǒng)評價(jià)時(shí)，首先要根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)規(guī)定一組評價(jià)

20、指標(biāo)， 確定系統(tǒng)的評價(jià)項(xiàng)目，制定評價(jià)的準(zhǔn)則， 通過對各因素賦予反映價(jià)值地位的加權(quán)系數(shù)， 從而形成一種評價(jià)的價(jià)值體系。14 、常用的系 統(tǒng)評價(jià)方法是什 么？答：常用的系統(tǒng)評價(jià)方法：德爾菲法（專家評價(jià)法）、評分法、層次分析法、模糊綜合評價(jià)方法等。15 、系統(tǒng)調(diào)試的一般規(guī)律是什么？答：系統(tǒng)調(diào)試的一般規(guī)律：先模塊，后系統(tǒng)；先子功能，再總功能；先模擬，后在線；先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)。16 、簡述各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的內(nèi)涵。答：常用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)等。1）可靠性設(shè)計(jì)：分析系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力；是建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)之上， 以零件、產(chǎn)品或系統(tǒng)

21、的失效規(guī)律為基本研究內(nèi)容的一門學(xué)科。2）優(yōu)化設(shè)計(jì)：將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)過程，最終獲得比較合理的設(shè)計(jì)參數(shù)的方法。3）反求設(shè)計(jì)：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)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識和創(chuàng)新思維，對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，掌握其功能原理、零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)、 材料、結(jié)構(gòu)、尺寸和關(guān)鍵技術(shù)等指標(biāo)， 進(jìn)而對該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。4）綠色設(shè)計(jì)：從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一種新概念，是在新產(chǎn)品（系統(tǒng)）的開發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，從而減少對環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)，消除在使用安全和人類健康等方面所產(chǎn)生的負(fù)作用。5）虛擬設(shè)計(jì)：是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新一代計(jì)算機(jī)

22、輔助設(shè)計(jì)。在基于三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)環(huán)境中， 設(shè)計(jì)者進(jìn)行三維實(shí)體建模和裝配建模， 最終生成精確的系統(tǒng)模型，進(jìn)行一些相關(guān)分析從而滿足工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用的需要。17 、如何進(jìn)行機(jī)電一體化系 統(tǒng)的可靠性 設(shè)計(jì)？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)分為現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)：9 縮短傳動(dòng)鏈，減少元件數(shù) 必要時(shí)增加設(shè)備用元件或系統(tǒng) 簡化結(jié)構(gòu) 增加過載保護(hù)裝置、自動(dòng)停機(jī)裝置 設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng) 合理規(guī)定維修期控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)： 自動(dòng)控制 通過元器件的合理選擇提高可靠性 對功率接口采用降額設(shè)計(jì)提高可靠性 采用監(jiān)視定時(shí)器提高可靠性 采取抗干擾措施提高可靠性18 、傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與綠

23、色產(chǎn)品設(shè)計(jì)有何區(qū)別與聯(lián) 系？答：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì) 是將產(chǎn)品壽命周期內(nèi)各個(gè)階段（設(shè)計(jì)、制造、使用、回收處理等）看成一個(gè)有機(jī)整體，在保證產(chǎn)品良好性能、質(zhì)量及成本等要求的情況下，還充分考慮到產(chǎn)品的維護(hù)資源及能源的回收利用以及對環(huán)境的影響等問題。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 是以市場需求的預(yù)測為基礎(chǔ)的， 其技術(shù)方案的確定， 重點(diǎn)考慮設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)領(lǐng)域的問題，而在產(chǎn)品維護(hù)和產(chǎn)品廢棄方面對環(huán)境的影響考慮很少，甚至根本就不考慮。10第四章思考題1、機(jī)電一體化的機(jī)械系 統(tǒng)主要內(nèi)容有哪些？答：在構(gòu)成機(jī)電一體化系統(tǒng)的要素中， 幾個(gè)部分并不是并列的， 機(jī)械部分是主體，而且系統(tǒng)的主功能必須由機(jī)械裝置來完成。機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成： 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （傳

24、遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)）、 支承與導(dǎo)向機(jī)構(gòu) （為機(jī)械系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)裝置安全、準(zhǔn)確地完成其特定方向的運(yùn)動(dòng)提供支承和導(dǎo)向） 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)操作指令的要求在動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)下， 完成預(yù)定的操作。 一般要求它具有較高的靈敏度、精確度、重復(fù)性和可靠性等）、 軸系（傳遞轉(zhuǎn)矩及精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它直接承受外力或力矩）、 機(jī)座機(jī)架（承重、支撐、保證各零部件相對位置的基準(zhǔn)作用）。2、對機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能要求是什 么？答： a. 無（?。﹤鲃?dòng)間隙（對間隙要進(jìn)行處理）； b. 慣量小（慣量要合理）； c. 摩擦??； d. 剛度大； e. 阻尼適中； f. 縮短傳動(dòng)鏈3、常用無 側(cè)隙齒輪傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)有哪幾種？答： 1）偏心套調(diào)

25、整法（中心距調(diào)整法） 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，需反復(fù)調(diào)試。2）軸向墊片調(diào)整法（齒寬增厚調(diào)整法） 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，但其側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。需反復(fù)調(diào)試。3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法特點(diǎn)：齒側(cè)間隙可自動(dòng)補(bǔ)償，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。4、滾珠絲杠副有哪些特點(diǎn)？答： 傳動(dòng)效率高： 92 96 ，耗費(fèi)的能量僅為滑動(dòng)絲打的 l/4 1/3 ； 運(yùn)動(dòng)具有可逆性： 需設(shè)置制動(dòng)裝置； 軸向剛度好 ； 傳動(dòng)精度高，使用壽命長： 低速時(shí)無爬行現(xiàn)象， 能始終保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏性；摩擦小，絲杠副工作時(shí)溫升和熱變形小， 可獲得較高的傳動(dòng)精度； 壽命長； 制造工藝復(fù)雜 ；5、滾珠絲杠副常用的支承方式有 哪幾種？各有什 么特點(diǎn)

26、？答：滾珠絲杠副常用的有三種支承方式。1）一端固定一端自由（ F-O）：結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度較兩端固定低，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較低，用于較短和豎直的絲杠。2）一端固定一端支承（ F-S）：兩端與螺母要同軸，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，剛度同（ F-O）相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速較（ F-O）高，用于較長的臥式安裝11絲杠。3）兩端固定（ F-F）：兩端與螺母要同軸，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，軸承無間隙時(shí)剛度為（ F-S）的四倍，無壓桿穩(wěn)定性問題，固有頻率高，適用于剛度和精度要求較高的場合。6、滾珠絲杠副為何要預(yù)緊？預(yù)緊力常為多少？答：滾珠絲杠副預(yù)緊是為了消除其間隙，使其內(nèi)部受力更均勻，傳動(dòng)更精確。預(yù)緊

27、力不能太小， 太小間隙不能完全消除； 預(yù)緊力也不宜過大， 否則會(huì)使空載力矩增大，降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。7、常用的直 線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 有哪些？答：一般滑動(dòng)導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌（液體靜壓、氣體靜壓）8、對機(jī)座機(jī)架的基本要求是什么？答：（ 1）保證剛度： 動(dòng)剛度、靜剛度。方法：筋板（ 2）減少熱變形： 減少發(fā)熱； 散熱良好； 恒溫控制； 選擇熱變形對稱的結(jié)構(gòu)形式；（ 3）提高抗震性： 提高靜剛度； 增加阻尼；減輕重量；隔振（ 4）良好的結(jié)構(gòu)工藝性： 機(jī)械加工工藝性和裝配工藝性9、簡述花崗巖的特點(diǎn)及 應(yīng)用？10 、當(dāng)工作臺(tái)重量 為400kg ，夾具和工件重量 為400kg ，最大工作行

28、程 為1000mm ，其它條件和 4.5.2 節(jié)相同時(shí)，試選擇設(shè)計(jì)滾 珠絲杠副。11 、工作臺(tái)重量 為 400kg ，夾具和工件重量 為 400kg ，最大工作行程 為 1000mm ，其它條件和 4.5.3 節(jié)相同時(shí)，試選擇設(shè)計(jì)線 性運(yùn)動(dòng)滾珠導(dǎo)軌 。12第五章思考題1、簡述傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成及各環(huán)節(jié)的作用？答：傳感監(jiān)測系統(tǒng)可分為： 開關(guān)量監(jiān)測系統(tǒng) 、模擬量監(jiān)測系統(tǒng) 和數(shù)字量監(jiān)測系統(tǒng) 。132、在傳感檢測系統(tǒng)中為什么要進(jìn)行標(biāo)度變換？答：各種不同的傳感器都有不同的量綱和數(shù)值， 被測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后僅僅與其輸入的參數(shù)值對應(yīng)， 但其量綱與大小并不與輸入的被測參數(shù)相同， 因此必須把它轉(zhuǎn)換成和輸入?yún)?shù)

29、具有相同的量綱，這些轉(zhuǎn)換就是標(biāo)度變換。3、在什么情況下采用數(shù)字濾波？ 數(shù)字濾波和模擬濾波相比有何 優(yōu)點(diǎn)？答：在由微處理器對傳感器采樣時(shí)， 為了減少干擾對采樣值的影響， 提高系統(tǒng)的可靠性，常采用數(shù)字濾波方法。數(shù)字濾波和模擬濾波相比有以下優(yōu)點(diǎn)：1）不需要增加任何硬件設(shè)備；2）傳感精度可以提高，不存在阻抗匹配問題；3）可以多個(gè)通道共用；4）可以多頻率很低的信號進(jìn)行濾波；5）使用靈活方便。4、試舉一例說明傳感器非線性特性的 線性化過程。答：非線性化類型： 指數(shù)型曲線 、有理代數(shù)型曲線（ 1） 指數(shù)曲線型非線性特性（熱敏電阻）VoaebVi CRTRT0 eb(1 T 1 T0 )（ 2） 有理代數(shù)函數(shù)

30、型非線性特性（熱電偶）VaaVa V 2L a V no01 i2 in iRTR01aTbT 2 5、為何對傳感器的溫度誤差要采用 軟件補(bǔ)償？ 簡述其關(guān)鍵和步驟。答：由于溫度傳感器和微處理器性價(jià)比的提高， 且只要精確地建立溫度誤差的數(shù)學(xué)模型，軟件溫度誤差也能得到較為滿意的補(bǔ)償， 故對傳感器的溫度誤差多采用軟件補(bǔ)償。6、增量式脈沖 編碼器是如何 檢測數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸的進(jìn)給速度和進(jìn)給行程的？答：增量式脈沖編碼器安裝在控機(jī)床進(jìn)給電機(jī)或絲杠上， 當(dāng)光電碼盤與工作軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，光線通過光欄板和光電碼盤產(chǎn)生明暗相間的變化，由光電元件接收。通過信號處理電路將光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號， 通過計(jì)算脈沖的數(shù)目， 即

31、可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角， 通過計(jì)量脈沖的頻率， 可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速， 再通過傳動(dòng)比和導(dǎo)程等可進(jìn)一步求出數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸的進(jìn)給速度和進(jìn)給行程。147、CCD 圖像傳感器的工作原理是什 么？答： CCD圖像傳感器是基于金屬、氧化物、半導(dǎo)體技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換器件。其基本工作原理是信號電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和傳輸。8、光纖傳感器的工作原理是什 么？答：光纖傳感器主要由 光源、光纖、光檢測器 和附加裝置 等組成。光纖傳感器的基本工作原理 是將來自光源的光信號經(jīng)過光纖送入調(diào)制器， 使待測參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì) ( 如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等 ) 發(fā)生變化，成為被調(diào)制的信號源， 在經(jīng)過光纖

32、送入光探測器， 經(jīng)解調(diào)后，獲得被測參數(shù)。15第六章思考題1、簡述機(jī)電一體化系 統(tǒng)中的執(zhí)行元件的分 類及特點(diǎn) (優(yōu)缺點(diǎn))。答：（ 1）電動(dòng)式電動(dòng)式執(zhí)行裝置以電能為動(dòng)力，經(jīng)電力變換器變換后輸送給執(zhí)行裝置，使執(zhí)行裝置作回轉(zhuǎn) ( 或直線 ) 運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)負(fù)載機(jī)械 ( 運(yùn)行機(jī)構(gòu) ) 運(yùn)動(dòng)， 并在指令器給定的指令位置定位停止。（ 2）液壓式液壓執(zhí)行裝置是按密閉連通容器的原理工作的，依靠油液通過密閉容積變化的壓力能來傳遞能量。（ 3）氣壓式氣壓式執(zhí)行裝置除了用壓縮空氣作為工作介質(zhì)外， 與液壓式執(zhí)行裝置無太大區(qū)別。（ 4）其他執(zhí)行裝置162、機(jī)電一體化系 統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什 么 ?答：（ 1） 體積小、

33、重量輕、輸出功率大；（ 2） 快速性能好；（ 3） 宜于計(jì)算機(jī)控制；（ 4） 可靠性高、便于維修與安裝；（ 5） 有足夠有精確度，即實(shí)際的輸出與指令值之差要?。唬?6） 動(dòng)作平穩(wěn)、準(zhǔn)確度和分辨率高。3、機(jī)電一體伺服系 統(tǒng)有哪幾種，各有何特點(diǎn)？答：按控制原理可分為： 開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)；按信息傳遞：可分為連續(xù)控（模擬控制）和采樣控制（計(jì)算機(jī)控制）；按驅(qū)動(dòng)方式：可分為電氣、液壓和氣動(dòng)等伺服系統(tǒng)；按被控量性質(zhì)：運(yùn)動(dòng)控制（可分為位置控制、速度控制或加速度控制、速度或位置的同步控制）；力控制（力或力矩控制）；按控制過程：分為點(diǎn)位控制和輪廓控制。開環(huán)伺服系統(tǒng)： 控制系統(tǒng)中沒有檢測反饋環(huán)節(jié)； 采用步進(jìn)電機(jī)；

34、 開環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低、速度低（步進(jìn)電機(jī)失步），但簡單，故工作穩(wěn)定、可靠。閉環(huán)伺服系統(tǒng)： 位置檢測元件直接安裝在工作臺(tái)上； 定位精度高， 且主要取決于檢測裝置的分辨率和精度；系統(tǒng)調(diào)試復(fù)雜、成本高。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)： 位置檢測元件安裝在傳動(dòng)鏈的中間，間接測量工作臺(tái)的位置；精度較閉環(huán)系統(tǒng)要低一些，但調(diào)整容易，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，且穩(wěn)定性好具有較高性價(jià)比。4、簡述交流伺服 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式， SPWM 交流驅(qū)動(dòng)調(diào)速的工作原理。答：SPWM即正弦波脈沖寬度調(diào)制。 其原理是采用等腰三角形波形作為載波與正弦調(diào)制波相比較，得到一組幅值相等而脈沖寬度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖。 SPWM( Sine Pul

35、se Width Modulation). 是改變頻率的同時(shí)也改變電壓的一種調(diào)制方式。可實(shí)現(xiàn)在改變頻率的同時(shí)也改變幅值 PAM，改變頻率時(shí)，脈沖的幅值不變，通過改變脈沖的占空比來改變其平均電壓，稱 PWM。特點(diǎn)：脈沖序列中脈沖寬度和脈沖間的間隔是按正弦規(guī)律安排。175、簡述交流伺服 電動(dòng)機(jī)的矢量控制工作原理。答：矢量控制基本原理：模仿直流伺服電動(dòng)機(jī)。找出異步電動(dòng)機(jī)磁場（磁通）和轉(zhuǎn)子電流控制量，分別獨(dú)立地加以控制， 就會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)獲得與直流電動(dòng)機(jī)同樣的控制靈活性和動(dòng)態(tài)特性。必須將三相交流矢量轉(zhuǎn)換成與之等效的直流標(biāo)量， 建立起交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)等效的數(shù)學(xué)模型，然后按直流電動(dòng)機(jī)的控制方法對其進(jìn)

36、行控制。6、數(shù)控機(jī)床的伺服 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與 主軸驅(qū)動(dòng)有什么區(qū)別？答：主軸伺服驅(qū)動(dòng)有兩面的含義： 一方面是主軸的驅(qū)動(dòng)控制； 另一方面是主軸的定向控制。主軸的驅(qū)動(dòng)控制主要是指主軸的速度、 轉(zhuǎn)向控制；定向控制則是指某些數(shù)控機(jī)床要求在主軸停下?lián)Q刀等情況下需要對主軸的位置進(jìn)行控制。對主軸驅(qū)動(dòng)有以下幾點(diǎn)特殊要求： 由于主軸不需要像進(jìn)給工作臺(tái)那樣有各坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)，要求盡量簡單。 因?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工的材料的范圍很大，所以要求主軸轉(zhuǎn)速范圍也必須很大。 主軸驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)提供加工各類零件的切削功率。 在數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控車床要占 42，數(shù)控鉆、鏜、銑床占 33，數(shù)控磨床、沖床占 23，其它只占 2%。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求

37、： 調(diào)速范圍寬 位移精度高 穩(wěn)定性好 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快7、試述進(jìn)給伺服系統(tǒng)在伺服元件、 電路、控制和性能方面的 發(fā)展趨勢 。8、列舉新型執(zhí)行裝置在機(jī) 電一化系統(tǒng)中的應(yīng)用。答： 1）磁致伸縮執(zhí)行裝置磁性體的外部一旦加上磁場， 則磁性體的外形尺寸會(huì)發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象 。如果磁性體在磁化方向的長度增大， 則稱為正磁致伸縮 ；如果磁性體在磁化方向的長度減小，則稱為 負(fù)磁致伸縮 。從外部對磁性體施加壓力，則磁性體的磁化狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為 逆磁致伸縮現(xiàn)象 。在磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器中， 需要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器熱輸出的但該類機(jī)構(gòu)所提供的輸出位移量較小。一般用于精確位移調(diào)整、 切削刀具的磨損補(bǔ)償、 溫度

38、補(bǔ)償及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。比如和絲杠螺母副相結(jié)合， 將磁致伸縮棒設(shè)置于螺母與工作臺(tái)之間， 利用粗、精位移相結(jié)合，既能實(shí)現(xiàn)較大的進(jìn)給，又能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。2）壓電執(zhí)行裝置壓電執(zhí)行裝置是電致驅(qū)動(dòng)器的一種， 它利用壓電陶瓷的 逆壓電效應(yīng) 來實(shí)現(xiàn)微量位移的執(zhí)行裝置。 壓電效應(yīng) 是指某些壓電材料在機(jī)械力的作用下發(fā)生變形， 內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 在材料的某些表面產(chǎn)生極性相反的電荷， 當(dāng)去掉外力后， 電荷18消失的現(xiàn)象。逆壓電效應(yīng) 是指對壓電陶瓷施加一直流電場， 改變其表面的極性強(qiáng)度，從而使壓電陶瓷的形狀和尺寸發(fā)生改變。 壓電執(zhí)行裝置基本上可分為 雙壓電式和積層式兩大類。雙電壓式壓電執(zhí)行裝置 以金屬彈性板為中心電極，

39、兩邊貼合兩層壓電材料，當(dāng)驅(qū)動(dòng)元件加上電源時(shí)， 則一層壓電材料伸長， 另一層發(fā)生收縮， 發(fā)生與施加的電源波形相應(yīng)的彎曲變形。積層式壓電陶瓷結(jié)構(gòu) 由許多相同的壓電陶瓷片以及銀 - 石墨內(nèi)部電極疊加而成。使用時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓以并聯(lián)方式加到每片壓電陶瓷上， 如果每片伸長量力 L，則 n片壓電陶瓷相疊加，總伸長量為 Ln·L。積層壓電元件的 特點(diǎn)：能量變換率高 ( 約50) 。驅(qū)動(dòng)電壓低， 75V（最大變形量為 4m時(shí)）， 150V（最大變形量為 16m時(shí)）。輸出力大（ 3400N/cm2）響應(yīng)快（幾十微秒 ) 。穩(wěn)定性好。超精度驅(qū)動(dòng)（ 1m以下可達(dá) 10nm）3）熱變形執(zhí)行裝置熱變形裝置是利用電

40、熱元件作為動(dòng)力源， 靠電熱元件通電后產(chǎn)生的熱變形來實(shí)現(xiàn)微小位移的執(zhí)行裝置。LL (t1t0 )Lt具有高剛度和無間隙的優(yōu)點(diǎn)， 并可通過控制加熱電流來獲得所需要的微量位移。由于熱慣性以及冷卻速度難以精確控制等原因， 這種執(zhí)行裝置只適用于行程較短、頻率不高的場合。4）形裝記憶合金執(zhí)行裝置某些特殊的金屬材料在發(fā)生了塑性變形后， 經(jīng)過加熱到某一溫度之后， 仍能回復(fù)到變形前的形狀。 研究者將這種現(xiàn)象叫做 形狀記憶效應(yīng) 。具有形狀記憶效應(yīng)的金屬通常是由兩種以上金屬元素組成的合金，這種合金叫做形狀 記憶合金 。形狀記憶臺(tái)金驅(qū)動(dòng)器 具有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)小，重量輕。動(dòng)作柔性好。不易受到周圍環(huán)境（溫度除外）的影響。

41、驅(qū)動(dòng)器本身具有一定的熱慣量，所以，形狀記憶驅(qū)動(dòng)器的最大缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢。5）靜電執(zhí)行裝置靜電執(zhí)行裝置是一種利用電荷間的庫侖力作為驅(qū)動(dòng)力， 從事作功的部件。 由于靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，適宜于小型化，越是小型化性能就越高。靜電驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)如下：構(gòu)造簡單、呈平面結(jié)構(gòu)。適宜于小型化、微型化。小型化時(shí)能量變換率高。19第七章思考題1、控制系統(tǒng)基本性能的要求是什 么？答：控制系統(tǒng)基本性能的要求是：（ 1）穩(wěn)定性一個(gè)控制系統(tǒng)能交付使用的首要條件是： 系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的， 這是對控制系統(tǒng)的一個(gè)基本要求。（ 2）快速性實(shí)際控制系統(tǒng)， 不僅要求系統(tǒng)穩(wěn)定， 面且要求被控量能迅速地按照輸入信號所規(guī)定的形式變化，即要求系統(tǒng)具有一定的響應(yīng)速度。（ 3）精確性除了要求控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、 快速性高以外，還要求控制系統(tǒng)的控制精度高。2、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步 驟有哪些？ 各步驟主要內(nèi)容是什么？答：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大致可分為以下步驟：（ 1）準(zhǔn)備階段對設(shè)計(jì)進(jìn)行機(jī)理分析和理論抽象，明確被控對象的特點(diǎn)及要求， 限定控制系統(tǒng)的工作條件及環(huán)境， 確定安全保護(hù)措施及等級；明確控制方案的特殊要求； 確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；制定試驗(yàn)項(xiàng)目及指標(biāo)。（ 2）理論設(shè)計(jì)建立被控對象的數(shù)學(xué)模型， 把被控對象的控制特性用數(shù)學(xué)表達(dá)式加以描述，作為控制方