機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)小結(jié)

1、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。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(chēng)。1- 2機(jī)4電一體化的目的是什么？機(jī)電一體化的目的是提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的高附加價(jià)值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向輕、薄、短、小巧化方向發(fā)展，從而不斷滿(mǎn)足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。1- 3機(jī)電一體化時(shí)代的特征是什么？機(jī)電有機(jī)結(jié)合1- 4何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可成“機(jī)電一體化技術(shù)革命。1-7機(jī)電一體化系統(tǒng)

2、由哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計(jì)算機(jī)等）控制（信息儲(chǔ)存、處理、傳送）檢測(cè)傳感器計(jì)測(cè)（信息收集與變換）執(zhí)行兀件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造1-8工業(yè)三大要素指的什么？物質(zhì)、能量和信息1-9機(jī)電一體化的三大效果是什么?省能、省資源、智能化1-11機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的主要評(píng)價(jià)內(nèi)容是什么?1-12機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入/輸出與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)的構(gòu)成要素輸入/輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。1-13根據(jù)不同的接口功能說(shuō)明接口的種類(lèi)。根據(jù)接口的交換

3、、調(diào)整功能分為：零接口無(wú)源接口有源接口智能接口根據(jù)接口的輸入/輸出功能分為：機(jī)械接口物理接口信息接口環(huán)境接口1-14機(jī)電一體化工程與系統(tǒng)工程有何異同?系統(tǒng)工程機(jī)電一體化工程產(chǎn)生年代20世紀(jì)50年代（美國(guó)）20世紀(jì)70年代（日本）對(duì)象大系統(tǒng)小系統(tǒng)一一機(jī)器基本思想系統(tǒng)概念機(jī)電一體化概念（系統(tǒng)及接口概念）技術(shù)方法利用軟件進(jìn)行優(yōu)化、仿真、鑒定、檢查等硬件的超精密定位、超精密加工、優(yōu)化設(shè)計(jì)、微機(jī)控制及仿真等信息處理系統(tǒng)大型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)實(shí)例阿波羅計(jì)劃銀行在線系統(tǒng)日本新干線航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星等CNC機(jī)床ROBOT（機(jī)器人）VTR（錄像機(jī)）、DVD照相機(jī)、攝像機(jī)等共同點(diǎn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)，具有實(shí)用性、綜合性、復(fù)合

4、性1-15說(shuō)明機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想方法。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)快速響應(yīng)設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)反求設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計(jì)1-16什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？機(jī)電互補(bǔ)法:又稱(chēng)取代法，該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)。融合法：它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專(zhuān)用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。組合法：它是將結(jié)合法制成的專(zhuān)用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組合成各個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱(chēng)組合法。1-17開(kāi)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？開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)：它是沒(méi)有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅

5、是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理和要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿(mǎn)足目的要求的產(chǎn)品（系統(tǒng)）。變異性設(shè)計(jì)：它是在設(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。適應(yīng)性設(shè)計(jì)：它是在總的設(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。1-19現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比較有何突出特點(diǎn)？現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與用經(jīng)驗(yàn)公式、圖表和手冊(cè)為設(shè)計(jì)依據(jù)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法不同，它是以計(jì)算機(jī)為輔助手段進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效方法。其設(shè)計(jì)步驟通常是：技術(shù)預(yù)測(cè)-市場(chǎng)需

6、求-信息分析-科學(xué)類(lèi)比-系統(tǒng)設(shè)計(jì)-創(chuàng)新性設(shè)計(jì)-因時(shí)制宜的選擇各種具體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法-機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)等。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。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化船票（系統(tǒng)）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，包括計(jì)算機(jī)硬件和軟件，以及圖像儀和繪圖儀等外圍設(shè)備，都可以用于機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要補(bǔ)充的不過(guò)是有關(guān)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的數(shù)據(jù)、計(jì)算方法和特殊表達(dá)的形式而已。并行工程：是把產(chǎn)品（系統(tǒng)）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（并行）協(xié)調(diào)的一種工作模式。虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)：是虛擬環(huán)境中

7、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?？焖夙憫?yīng)設(shè)計(jì)：是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要一環(huán)。是企業(yè)面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，不斷迅速開(kāi)發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的新系統(tǒng)（產(chǎn)品），以保證企業(yè)在激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中立于不敗之地的重要工程。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。就是在新系統(tǒng)（產(chǎn)品）的開(kāi)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(lèi)健康等所產(chǎn)生的副作用。反求設(shè)計(jì)：反求設(shè)計(jì)思想屬于反向推理、逆向思維體系。網(wǎng)絡(luò)合作設(shè)計(jì)：是現(xiàn)代設(shè)計(jì)最前沿的一種方法。其核心是利用網(wǎng)絡(luò)工具來(lái)匯集設(shè)計(jì)知識(shí)、資源以及知識(shí)獲取的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二章2- 1設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為

8、確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常提出哪些要求？低摩擦、無(wú)間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆?- 2機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速2- 3機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？對(duì)工作機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，既要求能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換，又要求能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的變換；對(duì)信息機(jī)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，則主要要求具有運(yùn)動(dòng)的變換功能，只需要克服慣性力（力矩）和各種摩擦阻力（力矩）及較小的負(fù)載即可。2- 4簡(jiǎn)述絲杠螺母機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及其特點(diǎn)。絲杠螺母機(jī)構(gòu)主要用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既有以傳遞能量為主的（如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋灿幸詡鬟f

9、運(yùn)動(dòng)為主的（如工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠），還有調(diào)整零件之間相對(duì)位置的（如螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）。2-6絲杠螺母副的組成要素有哪些？滾珠絲杠副構(gòu)成原理：1-反向器；2-螺母；3-絲杠；4-滾珠。2-7滾珠絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn)？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)等特點(diǎn)。2-9滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些？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2-13簡(jiǎn)述滾珠絲杠副的支承方式及特點(diǎn)？1單推一單推式：軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推一雙推式低。2雙推一雙推式：該

10、方式適合于高剛度，高轉(zhuǎn)速，高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。3雙推一簡(jiǎn)支式：雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。4雙推一自由式：軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。2-15齒輪傳動(dòng)部件的作用有哪些？傳遞轉(zhuǎn)矩、改變轉(zhuǎn)速、改變轉(zhuǎn)向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？1重量最輕原則2輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則：為了提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。3等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則2-18諧波齒輪傳動(dòng)有何特

11、點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？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)、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。傳動(dòng)比計(jì)算方法：.當(dāng)柔輪固定時(shí)，W二0，則r.一z3zz-z.ziH=H=g,4=1=,i=H=grg33z3zzH3zzgHrHggggr設(shè)z=200、z=202時(shí)，則i=101。結(jié)果為正值說(shuō)明剛輪與波形發(fā)生器轉(zhuǎn)向相同。rgHg.當(dāng)剛輪固定時(shí)，3=0，則g33z3z.3zrH=,1l=,i=H=r03z3zHr3zzHrHrrrg設(shè)z=200、z=202時(shí)，則i=100。結(jié)果為正值說(shuō)明柔輪與波形發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反。rgHr2-20輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪

12、些？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)2-21簡(jiǎn)述導(dǎo)軌的主要作用，導(dǎo)軌副的組成、種類(lèi)及應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求。導(dǎo)向支承部件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)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件兩部分組成。種類(lèi)：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌、開(kāi)式導(dǎo)軌、閉式導(dǎo)軌?；疽螅簩?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。2- 23簡(jiǎn)述旋轉(zhuǎn)支承的種類(lèi)及其基本要求。按其相互摩擦的性質(zhì)可分為滑動(dòng)、滾動(dòng)、彈性、氣體(或液體)摩擦支承。對(duì)支承的要求應(yīng)包括：1方向精度和置中精度；2摩擦阻力矩的大??；3許用載荷；4對(duì)

13、溫度變化的敏感性；5耐磨性以及磨損的可補(bǔ)償性；6抗振性；7成本的高低；第三章3- 3簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及功率的定義。電動(dòng)機(jī)的功率密度：P=P/GG電動(dòng)機(jī)的功率比：dp/dt二d(Te)/dt二Td/dt二T2/J。N丿T=TnNm3- 6簡(jiǎn)述PWM直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速、換向的工作原理。3- 9簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)及特點(diǎn)。種類(lèi)：可變磁阻型永磁型混合型特點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響，只要在它們的大小未引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步”現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作；步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)以轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不?huì)長(zhǎng)期累積；控制性能

14、好，在起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”。3- 11簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法。a=360/(zm)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=KN第四章4- 1是說(shuō)明CPU、MC與MCS之關(guān)系。4- 3在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？通常先從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮是采用開(kāi)環(huán)控制還是閉環(huán)控制，當(dāng)采用閉環(huán)控制時(shí)，應(yīng)考慮采用何種檢測(cè)傳感元件，檢測(cè)精度要求如何。4- 4從控制的角度出發(fā)所選擇的微機(jī)應(yīng)能滿(mǎn)足哪些要求。1、較完善的中斷系統(tǒng)2、足夠的存儲(chǔ)容量3、完備的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘4- 10單片機(jī)具有哪些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)具有集成高度、功能強(qiáng)、通用性好，特別是體積小、重量輕、能耗低

15、、價(jià)格低，而且可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。4-13試說(shuō)明七段LED的組成原理。通常的七段LED顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，故也叫八段顯示塊。其中七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字形“8”，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。只要將一個(gè)8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符。4-14靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示的主要區(qū)別有哪些。靜態(tài)顯示時(shí)，較小的電流能得到較高的亮度，所以由8255的輸出口直接驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器（掃描）。對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。4-17試說(shuō)明發(fā)光耦合器的光電隔離原理。發(fā)光隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換原件組成?？刂戚敵鰰r(shí)，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門(mén)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(méi)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)，發(fā)光二極管導(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