《機電技術(shù)概論（第2版） 》課后答案

參考答案第1章機電技術(shù)概述1.1機電技術(shù)的基本概念機電技術(shù)是將機械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號變換技術(shù)等多種技術(shù)進行有機地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實際中去的綜合技術(shù)。1.2機電一體化設(shè)備的構(gòu)成與主要特點1.一個較完善的機電一體化系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾個基本組成部分：機械本體、動力單元、傳感檢測單元、執(zhí)行單元、驅(qū)動單元、控制及信息處理單元。2.機械本體是能夠?qū)崿F(xiàn)某種運動的機構(gòu)，包括機架、機械連接、機械傳動等。所有的機電一體化系統(tǒng)都有機械本體，它是機電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。機電一體化系統(tǒng)性能要求提高、功能得到增強，這就要求機械本體在機械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應(yīng)，具有高效、多功能、可靠、節(jié)能、小型、輕量、美觀等特點。3.動力單元主要是為執(zhí)行機構(gòu)提供能量。它是機電一體化產(chǎn)品的能量供應(yīng)部分，其作用就是按照系統(tǒng)控制要求向機器系統(tǒng)提供能量和動力，使系統(tǒng)正常運行。提供的能量類型包括電能、氣壓能和液壓能。4.傳感檢測單元包括各種傳感器組成的信號檢測電路，其作用就是監(jiān)測系統(tǒng)工作過程中本身和外界環(huán)境有關(guān)的參量的變化，并將檢測信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢測到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制指令。機電一體化系統(tǒng)要求傳感器及其信號檢測電路的精度、靈敏度、響應(yīng)速度和信噪比高，而且需要設(shè)備漂移小，穩(wěn)定性、可靠性好；不易受被測對象特征（如電阻、磁導(dǎo)率等）的影響；對抗惡劣環(huán)境的能力強；體積小、質(zhì)量小、對整機的適應(yīng)性好；受外部環(huán)境干擾的影響小；操作性能好，便于現(xiàn)場維修；價格低廉。5.執(zhí)行單元是驅(qū)動機械裝置運動的機構(gòu)，作用是根據(jù)電子控制單元的指令來驅(qū)動機械部件的運動。執(zhí)行器是運動部件，通常采用電力電子執(zhí)行裝置、氣動執(zhí)行裝置和液壓執(zhí)行裝置幾種方式。機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行器的要求一方面要響應(yīng)速度快、效率高；另一方面對溫度、油、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性好、可靠性高。電力電子執(zhí)行裝置可實現(xiàn)高速、高精度控制；氣動執(zhí)行裝置適用于對較輕的物體進行推拉等簡單操作；液壓執(zhí)行裝置適用于實現(xiàn)大功率驅(qū)動。6.控制單元是運動控制的計算和判斷部分?？刂萍夹g(shù)主要是軟件方面的技術(shù)，研究如何根據(jù)傳感器信號使執(zhí)行裝置和機械裝置能很好的運動，并編制出能夠?qū)崿F(xiàn)這種目標的計算機程序的技術(shù)。其作用是將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據(jù)信息處理的結(jié)果，按照一定的程序和節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個系統(tǒng)有目的地運行。7.驅(qū)動單元的功能是在控制信息作用下，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)完成各種動作和功能。機電一體化技術(shù)一方面要求驅(qū)動單元具有高頻率和快速響應(yīng)等特性，同時又要求其對水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境具有適應(yīng)性和可靠性；另一方面由于受幾何上動作范圍狹窄等限制，還需考慮維修方便，并且盡可能實現(xiàn)標準化。隨著電力電子技術(shù)的高度發(fā)展，高性能步進電動機、直流和交流伺服電動機將大量應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)。1.3典型機電一體化產(chǎn)品簡介1.（1）能源：驅(qū)動電動機的電源和驅(qū)動液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)的液壓源和氣壓源。（2）機械裝置：機器人的手指、手臂、手臂的連接部分和機座等能夠讓機器人運動的機械結(jié)構(gòu)。（3）執(zhí)行機構(gòu)：驅(qū)動機座上的機體、手臂、手指等運動的電磁鐵和電動機等。（4）傳感器：檢測旋轉(zhuǎn)編碼器和測速發(fā)電機等的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)角速度。（5）控制機構(gòu)：根據(jù)來自旋轉(zhuǎn)編碼器或測速發(fā)電機的信號，判斷機器人當(dāng)前的狀態(tài)，并計算和判斷要達到所希望的狀態(tài)應(yīng)該如何操作。1.4機電產(chǎn)品的主要技術(shù)與要求1.機電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)主要有檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、機械技術(shù)、可靠性與抗干擾技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。2.檢測傳感技術(shù)是指與傳感器及其信號檢測裝置相關(guān)的技術(shù)。在機電一體化產(chǎn)品中，傳感器就像人體的感覺器官，將各種內(nèi)、外部信息通過相應(yīng)的信號檢測裝置感知并反饋給控制及信息處理裝置，因此檢測與傳感是實現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機電一體化要求傳感器能快速、精確地獲取信息并經(jīng)受各種嚴酷環(huán)境的考驗。3.信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策等，實現(xiàn)信息處理的主要工具是計算機，因此計算機技術(shù)與信息處理技術(shù)密切相關(guān)。在機電一體化產(chǎn)品中，計算機與信息處理裝置指揮整個產(chǎn)品的運行，信息處理是否正確、及時，直接影響產(chǎn)品工作的質(zhì)量和效率。因此，計算機應(yīng)用及信息處理技術(shù)已成為促進機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的最活躍的因素。人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計算機與信息處理技術(shù)。4.自動控制技術(shù)范圍很廣，包括自動控制理論、控制系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)仿真、現(xiàn)場調(diào)試、可靠運行等。5.常見的伺服驅(qū)動裝置有電液電動機、脈沖液壓缸、步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。伺服驅(qū)動技術(shù)是直接執(zhí)行操作的技術(shù)，對機電一體化產(chǎn)品的動態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、控制質(zhì)量等具有決定性的影響。6.機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)。機電一體化產(chǎn)品中的主功能和構(gòu)造功能往往是以機械技術(shù)為主實現(xiàn)的。在機械與電子相互結(jié)合的實踐中，機電一體化產(chǎn)品不斷對機械技術(shù)提出更高的要求，使現(xiàn)代機械技術(shù)相對于傳統(tǒng)機械技術(shù)而發(fā)生了很大變化。新機構(gòu)、新原理、新材料、新工藝等不斷出現(xiàn)，現(xiàn)代設(shè)計方法不斷發(fā)展和完善，以滿足機電一體化產(chǎn)品對減小質(zhì)量、縮小體積、提高精度和剛度、改善性能等多方面的要求。7.系統(tǒng)總體技術(shù)是一種從整體目標出發(fā)，用系統(tǒng)工程的觀點和方法，將系統(tǒng)總體分解成有機聯(lián)系的若干功能單元，并以功能單元為子系統(tǒng)繼續(xù)分解，直至找到可實現(xiàn)的技術(shù)方案，然后把功能和技術(shù)方案組合成方案組進行分析、評價和優(yōu)選的綜合應(yīng)用技術(shù)。8.可靠性是系統(tǒng)和產(chǎn)品的重要屬性之一，是考慮到時間因素的產(chǎn)品質(zhì)量，對于提高系統(tǒng)的有效性、降低壽命期費用和防止產(chǎn)品發(fā)生故障具有重要意義?？煽啃愿?，意味著故障少、壽命長、維修費用低；可靠性低，意味著故障多、壽命短、維修費用高。1.5機電技術(shù)的發(fā)展趨勢和展望1.機電一體化的主要發(fā)展方向有智能化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化，微型化，綠色化和系統(tǒng)化。2.智能化是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。3.微型化興起于２０世紀８０年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（ＭＥＭＳ），泛指幾何尺寸不超過１ｃｍ３的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。4.機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極小，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。5.系統(tǒng)化的表現(xiàn)之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)；表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強。6.在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向發(fā)展；在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發(fā)展；在層次上向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向發(fā)展。第2章機電產(chǎn)品的主要制造技術(shù)簡介2.1機械裝調(diào)技術(shù)1.機械產(chǎn)品是由許多零部件組成的，按照規(guī)定的技術(shù)要求，將若干個零件組裝成部件或?qū)⑷舾蓚€零件和部件組裝成產(chǎn)品的過程，叫作裝配。2.生產(chǎn)類型一般可分為三類：單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。3.（1）研究和熟悉產(chǎn)品裝配圖及有關(guān)的技術(shù)資料，了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、各零件的作用、相互關(guān)系及連接方法。（2）確定裝配方法。（3）劃分裝配單元，確定裝配順序。（4）選擇準備裝配時所需的工具、量具和輔具等。（5）確定裝配工藝卡片。（6）采取安全措施。4.裝配過程中應(yīng)遵循先選裝配基準、先下后上、先內(nèi)后外、先難后易、先重后輕、先精密后一般的基本原則。5.裝配時零件連接的種類按照其連接方式的不同可分為固定連接和活動連接兩種。固定連接有可拆的連接，如螺紋、鍵、銷等；不可拆的連接如鉚接、焊接、壓合、膠合、擴壓等。活動連接也有可拆和不可拆兩種。6.十字頭比一字頭出現(xiàn)得晚，但十字可以縮短槽口的長度，提高槽口抵抗破壞的能力，和一字槽相比，承受同樣的扭力但槽口的長度卻短了一半，抵抗破壞的能力也大大地加強了，所以現(xiàn)在新的機器大都采用十字螺絲刀，其應(yīng)用非常廣泛。7.梅花扳手兩端具有帶六角孔或十二角孔的工作端，可以用來擰外六角的螺栓或螺母，適用于工作空間狹小，不能使用普通扳手的場合。8.常用的氣動工具有氣鉆、氣動螺絲刀、氣砂輪、氣動扳機、氣動截斷機、氣動攻絲機、氣動鉚釘機、氣動射釘槍等。9.螺紋連接是一種可拆的固定連接。螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡單，連接可靠，裝拆方便、迅速，裝拆時不易損壞機件等優(yōu)點，因而在機械固定連接中應(yīng)用極為廣泛。螺紋連接的類型有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接、緊定螺釘連接。10.鍵連接是用鍵將軸與軸上零件連接在一起，用以傳遞扭矩的一種連接方法。鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、裝拆方便等優(yōu)點。11.（1）定位作用。（2）起連接作用。（3）起保險作用。12.（1）管道的選擇應(yīng)該根據(jù)壓力和使用場所的不同來進行。要保證有足夠的強度、內(nèi)壁光滑、清潔、無砂眼、無銹蝕、無氧化皮等缺陷。（2）對有腐蝕的管道，在配管作業(yè)時要進行酸洗、中和、清洗、干燥、涂油、試壓等工作，直到合格才能使用。（3）管子切斷時，斷面要與軸線垂直。（4）管子彎曲時，不能把管子壓扁。（5）管道每隔一定的長度要有支撐，用管夾頭牢固固定，以防振動。（6）管道在安裝時，應(yīng)保證壓力損失最小。（7）在管路的最高部分應(yīng)裝設(shè)排氣裝置。（8）管道中，任何一段管道或者元件都能單獨拆裝，且不影響其他元件，便于修理。（9）安裝好管道后，應(yīng)再拆下來，經(jīng)過清洗干燥、涂油及試壓，再進行二次安裝，以免污物進入管道。13.（1）裝配后最小實際過盈量，要能保證兩個零件相互之間的準確位置和一定的緊密度。（2）裝配后最大的實際過盈量要保證不會使零件遭到損傷，甚至破裂。（3）為了便于裝配，包容件的孔端和被包容件的進端要適當(dāng)?shù)菇牵?°～10°）。14.用來支承軸或軸上的旋轉(zhuǎn)零件的部件稱為軸承。軸承分為如下幾類：（1）按摩擦性質(zhì)分：①滑動軸承；②滾動軸承（按摩擦性質(zhì)分）。（2）按受力方向不同分：①徑向軸承——承受徑向力；②推力軸承——承受軸向力（按受力方向不同分）。15.（1）影響主軸徑向圓跳動的因素。①主軸本身的精度（如主軸軸頸同軸度、錐度以及圓度等）。②軸承本身的精度（主要是指軸承內(nèi)滾道表面的圓度）。③主軸箱殼體前后軸承孔的同軸度、錐度與圓度。（2）影響主軸軸向竄動的因素。①主軸軸頸肩后面的垂直度與徑向圓跳動。②緊固軸承的螺母、襯套、墊圈等端面圓跳動和平行度。③軸承本身的端面圓跳動和軸向竄動。④主軸箱殼體孔的端面圓跳動。（3）影響主軸部件旋轉(zhuǎn)均勻性和平穩(wěn)性的因素。①主軸及軸上傳動零件（如齒輪、帶輪等）精度和裝配質(zhì)量。②外界振源（如電動機、鍛錘等）引起主軸振動。2.2傳感檢測技術(shù)1.傳感器也稱變換器，是將非電量（物理量、化學(xué)量等）等按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測量、傳輸和控制的電量或另一種非電量的元器件或裝置。2.傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路組成。3.（1）按被測物理量分類的傳感器包括位移傳感器、速度傳感器、負荷傳感器、力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器等。（2）按工作原理分類的傳感器包括電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、霍爾傳感器、超聲波傳感器等。（3）按能量的傳遞方式可分為有源元件和無源元件。4.傳感器的靜態(tài)的性能指標有靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力和分辨率等。5.較常見的傳感器有位移傳感器，速度、加速度傳感器，力、扭矩傳感器，接近開關(guān)等幾大類。6.（1）非接觸測量，避免了對傳感器自身和目標物的損壞。（2）無觸點輸出，輸出信號大，便于與計算機或可編程控制器（ＰＬＣ）等對接。（3）采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強。（4）反應(yīng)速度快。（5）感測頭小，安裝靈活、方便調(diào)整。7.傳感器的基本要求：體積小、質(zhì)量小、適應(yīng)性好；精度和靈敏性高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高；安全可靠、壽命長；便于與計算機對接；不易被檢測對象和外部環(huán)境影響；環(huán)境適應(yīng)能力強；現(xiàn)場安裝、處理簡單、操作方便、價格便宜。8.接近開關(guān)是一種常用的傳感器，它在航空、航天技術(shù)以及工業(yè)生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用。在日常生活中，接近開關(guān)在賓館、飯店、車庫的自動門，自動熱風(fēng)機上都有應(yīng)用；在安全防盜方面，如資料檔案、財會、金融、博物館、金庫等重地，通常都裝有由各種接近開關(guān)組成的防盜裝置；在測量技術(shù)中，其用于長度、位置的測量；在控制技術(shù)中，如位移、速度、加速度的測量和控制，也都使用著大量的接近開關(guān)。2.3機電一體化接口技術(shù)1.機電一體化系統(tǒng)由許多要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，各要素或子系統(tǒng)之間必須能順利地進行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換。因此，各要素或各子系統(tǒng)的相接處必須具備一定的連接條件，即接口?！敖涌诩夹g(shù)”是指系統(tǒng)中各個器件及計算機間的連接技術(shù)。2.（1）變換。兩個需要進行信息變換和傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)之間，由于信號的模式不同（數(shù)字量與模擬量、串行碼與并行碼、連續(xù)脈沖與序列脈沖等）無法直接實現(xiàn)信息或能量的交流，通過接口可完成信號或能量的統(tǒng)一。（2）放大。在兩個信號強度相差懸殊的環(huán)節(jié)之間，經(jīng)接口的放大，達到能量的匹配。（3）傳遞。變換和放大后的信號在環(huán)節(jié)間能可靠、快速、準確地交換，必須遵循協(xié)調(diào)一致的時序、信號格式和邏輯規(guī)范，接口具有保證信息傳遞的邏輯控制功能，使信息按規(guī)定的模式進行傳遞。3.接口有存儲器接口與I/O外設(shè)接口，串行接口與并行接口，模擬接口與數(shù)字接口，高速接口和低速接口。4.主要性能參數(shù)有分辨率、量化誤差、轉(zhuǎn)換時間、絕對精度、相對精度。5.常用的有逐次逼近法、雙積分法及電壓頻率轉(zhuǎn)換法等。6.A/D轉(zhuǎn)換器可分為積分型、逐次比較型、并行比較型／串并行比較型、Σ－Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型等。7.（1）滿足TTL電平規(guī)范的邏輯輸入。（2）分辨率為8位。（3）建立時間為1μｓ。（4）功耗20ｍＷ。（5）電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器。2.4機電產(chǎn)品的常用控制技術(shù)1.單片機系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計，包括系統(tǒng)的要求、控制方案的選擇以及工藝參數(shù)的測量范圍等；選擇各參數(shù)檢測元件及變送器；建立數(shù)學(xué)模型及確定控制算法；選擇單片機，并決定是自行設(shè)計還是購買成套設(shè)備；系統(tǒng)硬件設(shè)計，包括接口電路、邏輯電路及操作面板；系統(tǒng)軟件設(shè)計，包括管理、監(jiān)控程序以及應(yīng)用程序的設(shè)計，系統(tǒng)的調(diào)試與試驗。2.單片機控制系統(tǒng)中控制算法有直接數(shù)字控制、數(shù)字化PID控制。3.一個獨立的單片機核心系統(tǒng)，一般由時鐘電路、地址鎖存器電路、地址譯碼器、存儲器擴展、模擬量輸入通道的擴展、模擬量輸出通道的擴展、開關(guān)量的I/O接口設(shè)計、鍵盤輸入和顯示電路等組成。4.軟件開發(fā)步驟大體包括：劃分功能模塊及安排程序結(jié)構(gòu)；畫出各程序模塊詳細流程圖；選擇合適的語言編寫程序；將各個模塊連接成一個完整的程序。5.（1）脫機檢查：用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。有時為保護芯片，先對各管座的電位（或電源）進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。（2）仿真調(diào)試：暫時排除目標板的CPU和EPROM，將樣機接上仿真機的40芯仿真插頭進行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計要求。這部分工作是一種經(jīng)驗性很強的工作，一般來說，設(shè)計制作的樣機不可能一次性完好，總需要調(diào)試。通常的方法是，首先編寫調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計的準確性。其次是調(diào)試MONITOR程序，只有MONITOR程序正常工作才可以進行下面的應(yīng)用軟件調(diào)試。6.PLC即可編程控制器，它是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。7.PLC控制系統(tǒng)的硬件主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程器和電源單元組成。8.CPU模塊主要由微處理器和存儲器組成。CPU的主要作用是診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤，采集現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，送入PLC的寄存器中，逐條讀取指令，完成各種運算和操作。將處理運算結(jié)果送到輸出端響應(yīng)外部各種設(shè)備的工作請求。9.工控機即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設(shè)備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及人們生活的方方面面。例如，控制現(xiàn)場、路橋控制收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護監(jiān)測、通信保障、智能交通管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊機、ＰＯＳ柜臺收銀機、數(shù)控機床、加油機、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告等。10.工控機的主要類別有：工業(yè)PC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DSC（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。11.（1）可靠性。（2）實時性。（3）擴充性。（4）兼容性。12.（1）開放性。（2）實時性。（3）網(wǎng)絡(luò)集成化。（4）人機界面更加友好。（5）多任務(wù)和多線程性。13.（1）機箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。（2）機箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。（3）機箱內(nèi)有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。（4）要求具有連續(xù)長時間工作能力。（5）一般采用便于安裝的標準機箱。14.不能帶電插拔（內(nèi)存條，板卡后面的鼠標、鍵盤等），帶電插拔會導(dǎo)致插孔損壞，嚴重的甚至?xí)怪靼鍝p壞。主板上的跳線不能隨便跳，要查看說明書或用戶手冊，否則會由于不同型號主板的電壓設(shè)置不同而導(dǎo)致?lián)p壞。對主板的灰塵應(yīng)定時清潔，不能用酒精或水，應(yīng)用干刷子、吸塵器或皮老虎把灰塵吸完或吹掉。保持主板上內(nèi)存插槽干凈，無斷腳、歪腳。主板下插入無源底板中的金手指要干凈，在底板上要插緊、插到位。2.5機電產(chǎn)品的典型執(zhí)行裝置簡介1.執(zhí)行裝置就是“按照電信號的指令，將來自電、液壓和氣壓等各種能源的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動、直線運動等方式的機械能的裝置”。2.（1）特點：具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便、效率較高、體積小、質(zhì)量小等一系列優(yōu)點，缺點是功率因數(shù)較低，啟動和調(diào)速性能不如直流電動機。（2）用途：廣泛應(yīng)用于對調(diào)速要求不高的場合，在中小企業(yè)中應(yīng)用特別多，可用于普通機床、起重機、生產(chǎn)線、鼓風(fēng)機、水泵以及各種農(nóng)副產(chǎn)品的加工機械等。3.三相定子繞組中通入三相對稱電流后，定子、轉(zhuǎn)子鐵芯及其之間的空氣隙中產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速為狀n0的旋轉(zhuǎn)磁場，靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生相對運動，因而轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動。4.現(xiàn)在比較常用的步進電動機包括永磁式步進電動機（PM）、反應(yīng)式步進電動機（VR）、混合式步進電動機（HB）等。5.（1）一般步進電動機的精度為步進角的３％～５％，且不累積。（2）步進電動機溫度過高首先會使電動機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至失步，因此電動機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電動機磁性材料的退磁點。（3）步進電動機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。（4）步進電動機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。6.控制步進電動機運行時，應(yīng)注意考慮在防止步進電動機運行中失步的問題。步進電動機失步包括丟步和越步。7.伺服系統(tǒng)的基本組成可包含控制器、功率放大器、執(zhí)行機構(gòu)和檢測裝置四大部分。8.（1）根據(jù)使用能量的不同，可以將伺服驅(qū)動系統(tǒng)分為電氣式、液壓式和氣壓式等幾種類型。（2）按控制方式劃分，可以將伺服驅(qū)動系統(tǒng)分為開環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)。9.（1）機械特性：在輸入的電樞電壓犝Uａ保持不變時，電動機的轉(zhuǎn)速狀隨電磁轉(zhuǎn)矩犕變化而變化的規(guī)律，稱為直流電動機的機械特性。（2）調(diào)節(jié)特性：直流電動機在一定的電磁轉(zhuǎn)矩犕（或負載轉(zhuǎn)矩）下電動機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速狀隨電樞的控制電壓犝ａ變化而變化的規(guī)律，稱為直流電動機的調(diào)節(jié)特性。（3）動態(tài)特性：從原來的穩(wěn)定狀態(tài)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，存在一個過渡過程，這就是直流電動機的動態(tài)特性。10.（1）控制回路：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。（2）主回路：可控硅整流放大器等。（3）速度環(huán)：速度調(diào)節(jié)，它有好的靜態(tài)、動態(tài)特性。（4）電流環(huán)：電流調(diào)節(jié)，它有加快響應(yīng)、啟動、低頻穩(wěn)定等特性。（5）觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。（6）可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動，使電動機轉(zhuǎn)動。11.交流同步伺服電動機的主要類型有異步型和同步型。12.（1）無電刷和換向器，因工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。（2）定子繞組散熱比較方便。（3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。（4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。13.液壓傳動技術(shù)可以應(yīng)用在一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。14.液壓系統(tǒng)主要由動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。15.優(yōu)點：（1）體積小、質(zhì)量小，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊。（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)地自動調(diào)節(jié)牽引速度并可實現(xiàn)無級調(diào)速。（3）換向容易，在不改變電動機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換。（4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制。（5）由于油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。（6）操縱控制簡便，自動化程度高。（7）容易實現(xiàn)過載保護。缺點：（1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。（2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。（3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平。（4）用油作工作介質(zhì)，工作面存在火災(zāi)隱患。（5）傳動效率低。16.優(yōu)點：（1）工作介質(zhì)是空氣，取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用過后可將其隨時排入大氣中，不污染環(huán)境。（2）相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應(yīng)快，一般只需0.02～0.03s就可達到工作壓力和速度。（3）氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。（4）氣動元件可靠性高、壽命長。（5）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越。（6）氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護方便、過載能自動保護。缺點：（1）因空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差。（2）氣動裝置工作壓力低，輸出力或力矩受到限制。（3）氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線路中。同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對一般的機械設(shè)備，氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的。（4）噪聲較大，尤其是在超音速排氣時要加消聲器。17.（1）氣源裝置。（2）空氣處理裝置。（3）控制元件。（4）邏輯元件。（5）執(zhí)行元件。（6）輔助元件。18.（1）可用于兩軸距離較遠的傳動（最大中心距可達40ｍ）。（2）皮帶本身具有彈性，因而可以緩和沖擊與振動，使傳動平穩(wěn)且無噪聲。（3）當(dāng)機器過載時，皮帶會在輪上打滑，能對機器起到保護作用。（4）結(jié)構(gòu)簡單、成本低，安裝維護方便，皮帶損壞后容易更換。（5）結(jié)構(gòu)不夠緊湊。（6）不能保證準確的傳動速比。（7）由于需要施加張緊力，所以軸及軸承受到的不平衡徑向力較大。（8）皮帶的壽命較短。19.（1）能保證傳動比穩(wěn)定不變。（2）能傳遞很大的動力。（3）結(jié)構(gòu)緊湊、效率高。（4）制造和安裝的精度要求較高。（5）當(dāng)兩軸間距較大時，采用齒輪傳動就比較笨重。20.（1）能保證較精確的傳動比（和皮帶傳動相比較）。（2）可以在兩軸中心距較遠的情況下傳遞動力（與齒輪傳動相比）。（3）只能用于平行軸間傳動。（4）鏈條磨損后，鏈節(jié)變長，容易出現(xiàn)脫鏈現(xiàn)象。21.（1）結(jié)構(gòu)緊湊并能獲得很大的傳動比。（2）工作平穩(wěn)無噪聲。（3）傳動功率范圍大。（4）可以自鎖。（5）傳動效率低，蝸輪常需用有色金屬制造。蝸桿的螺旋有單頭與多頭之分。22.螺旋傳動有傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋、調(diào)整螺旋。第3章機電產(chǎn)品與系統(tǒng)的應(yīng)用與維護簡介3.1工業(yè)機器人及應(yīng)用1.（1）它是一種機械裝置，可以搬運材料、零件、工具或者完成多種操作和動作功能，即具有通用性。（2）它可以再編程，具有多種多樣程序流程，這為人—機聯(lián)系提供了可能，也使之具有獨立的柔軟性。（3）它有一個自動控制系統(tǒng)，可以在無人參與下，自動地完成操作作業(yè)和動作功能。2.一個較完善的工業(yè)機器人一般由操作機、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及人工智能系統(tǒng)等部分組成。3.按操作機坐標形式可分為直角坐標型工業(yè)機器人，圓柱坐標型工業(yè)機器人，球坐標型工業(yè)機器人，多關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人和平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人。4.按控制方式可分為點位控制（PTP）工業(yè)機器人和連續(xù)軌跡控制（CP）工業(yè)機器人。5.按驅(qū)動方式可分為氣動式工業(yè)機器人，液壓式工業(yè)機器人和電動式工業(yè)機器人。6.（1）工業(yè)機器人有若干個關(guān)節(jié)，多個關(guān)節(jié)的運動要求各個伺服系統(tǒng)協(xié)同工作。（2）工業(yè)機器人的工作任務(wù)是要求操作機的手部進行空間點位運動或連續(xù)軌跡運動，對工業(yè)機器人的運動控制，需要進行復(fù)雜的坐標變換運算以及矩陣函數(shù)的逆運算。（3）工業(yè)機器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補償、解耦和自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。（4）較高級的工業(yè)機器人要求對環(huán)境條件、控制指令進行測定和分析，采用計算機建立龐大的信息庫，用人工智能的方法進行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求，自動選擇最佳控制規(guī)律。7.（1）實現(xiàn)對工業(yè)機器人的位姿、速度、加速度等的控制功能，對于連續(xù)軌跡運動的工業(yè)機器人，還必須具有軌跡的規(guī)劃與控制功能。（2）方便的人—機交互功能，操作人員采用直接指令代碼對工業(yè)機器人進行作業(yè)指示。使工業(yè)機器人具有作業(yè)知識的記憶、修正和工作程序的跳轉(zhuǎn)功能。（3）具有對外部環(huán)境（包括作業(yè)條件）的檢測和感覺功能。為使工業(yè)機器人具有對外部狀態(tài)變化的適應(yīng)能力，工業(yè)機器人應(yīng)能對視覺、力覺、觸覺等有關(guān)信息進行檢測、識別、判斷、理解等。在自動化生產(chǎn)線中，工業(yè)機器人應(yīng)有與其他設(shè)備交換信息、協(xié)調(diào)工作的能力。（4）具有診斷、故障監(jiān)視等功能。8.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)可以從不同角度進行分類，如按控制運動的方式不同分為關(guān)節(jié)運動控制、笛卡爾空間運動控制和自適應(yīng)控制；按軌跡控制方式的不同分為點位控制和連續(xù)軌跡控制；按速度控制方式的不同分為速度控制、加速度控制、力控制。9.（1）可從事單調(diào)重復(fù)的勞動。（2）可從事危險作業(yè)。（3）具有很強的通用性。（4）具有獨特的柔軟性。（5）具有高度的動作準確性。（6）可明顯提高生產(chǎn)率和大幅度降低產(chǎn)品成本。3.2數(shù)控機床簡介1.數(shù)控機床一般由信息載體、數(shù)控系統(tǒng)和機床本體組成。數(shù)控系統(tǒng)由輸入輸出裝置、計算機數(shù)控裝置、可編程序控制器和伺服驅(qū)動裝置四部分組成。2.優(yōu)點：（1）高柔性。（2）高精度。（3）高效率。（4）自動化程度高。（5）能加工復(fù)雜型面。（6）便于現(xiàn)代化管理。缺點：（1）價格較高。（2）調(diào)試和維修比較復(fù)雜，需要專門的技術(shù)人員。（3）對編程人員和操作人員的技術(shù)水平要求較高。3.（1）多品種小批量零件。（2）形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。（3）需要頻繁改型設(shè)計的零件。（4）價格昂貴、不允許報廢的關(guān)鍵零件，如飛機大梁零件，此零件雖不多，但若加工中出現(xiàn)差錯而報廢，將造成巨大的經(jīng)濟損失。（5）必須嚴格控制位置要求的零件，如箱體類零件、航空附件殼體等。4.按工藝用途，數(shù)控機床可分為普通數(shù)控機床，加工中心機床，金屬成型類數(shù)控機床，多坐標數(shù)控機床和數(shù)控特種加工機床。5.按機床運動的控制軌跡，數(shù)控機床可分為點位控制數(shù)控機床，直線控制數(shù)控機床和輪廓控制數(shù)控機床。6.按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機床可分為開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床和半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。7.按數(shù)控系統(tǒng)功能水平，數(shù)控機床可分為經(jīng)濟型數(shù)控機床，普及型數(shù)控機床和高檔型數(shù)控機床。8.（1）高速化和高精度化。（2）高可靠性。（3）智能化。（4）具有更高的通信功能。（5）開放性。3.3自動化生產(chǎn)線簡介1.人們把按輕工工藝路線排列的若干自動機械，用自動輸送裝置連成一個整體，并用控制系統(tǒng)按要求控制的、具有自動操縱產(chǎn)品的輸送、加工、檢測等綜合能力的生產(chǎn)線稱作自動化生產(chǎn)線，簡稱自動線或生產(chǎn)線。2.自動化生產(chǎn)線在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程，其目標是“穩(wěn)、準、快”。采用自動化生產(chǎn)線不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。3.機械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機械裝配等自動線，也有包括不同性質(zhì)的工序如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動化生產(chǎn)線。4.自動化生產(chǎn)線主要由基本設(shè)備、運輸儲存裝置和自動控制系統(tǒng)三大部分組成。5.自動化生產(chǎn)線有剛性自動化生產(chǎn)線（或稱同步自動化生產(chǎn)線），柔性自動化生產(chǎn)線（或稱非同步自動化生產(chǎn)線），組合自動化生產(chǎn)線。6.（1）高速化