《机电一体化系统设计》思考题.doc

思考题和习题第一章：概论1、 工业三大要素P3物质、信息、能量2、 机电一体化技术对工业三大要素的作用P3对输入的物质、信息、能量进行某种处理，输岀具有所需形式或所需特效的物质、信息、能量3、 机电一体化的内容P1机电一体化是一个综合的概念，包含了技术和产品两方面内容它首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品机 电一体化技术是指包括技术基础，技术原理在内的、使机电一体化产品得以实现、使用和发展的技术机电一体化产品是指 采用机电一体化技术，在机械产品基础上创造出来的新一代机电产品4、 机电一体化的定义P1机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电了技术，并将机械装置与电了装置用相关软件 有机结合而构成系统的总称5、 机电一体化的基础P1机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总 体技术等现代高新技术群体6、 机电一体化的目的P2机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能省材料、省能源，并使产品向轻、薄、细、 小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、白动化要求。

7、 机电一体化的实质P2机电一体化技术的重要实质退应川系统T程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品或系统，综合运川各种现代高新技术 进行产品的设计与开发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效能最佳8、 机电一体化的效果P3机电一体化通过综合利用现代高新技术的优势，扬长避短，在提高精度、增强功能、改善操作性和使用性、提高生产率和降 低成本、节约能源和降低消耗、减轻劳动强度和改善劳动条件、提高安全性和可靠性、简化结构和减轻重帚、增强柔性和智 能化程度、降低价格等诸多方面都取得了显著的技术经济效益和社会效益，促使社会和科学技术又向前大大边进了一步9、 机电一体化系统五大功能要素P3主功能、动力功能、计测功能、控制功能、构造功能10、 解释：动力功能.信息功能、操作功能、计测功能、控制功能P3、4H、机电一体化系统五大结构要素P4、5机械木体、动力源、检测与传感装置、控制与信息处理装置、执行机构12、 机电一体化产品类型和特点P5功能附加型、功能替代型、机电融合型13、 何谓功能附加型产品P5在原有机械产品基础上，采用微电了技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。

经济犁数控机床、电子秤、数显 量具、全门动洗衣机14、何谓功能替代型产品P5采用微电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高，柔性增加电 了缝纫机、自动照相机15、 何谓机电融合型产品P5根据产品的功能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功能, 因而使产品结构更加紧凑、设计更加灵活、成本进一步降低机、复印机、摄像机、磁盘驱动器、CNC数控机床16、 机电系统的设计类型P8 开发性设计、适应性设计、变异性设计17、何谓开发性设计P8开发性设计是一个从无到有的创造过程，是在没有任何样板可供参照的情况下，根据功能和性能要求，按照机电一体化设计 原理，为满足市场需求所进行的设计18、何谓变异性设计P8变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下，通过改变尺寸、速度、力或功率等参数，以满足市场对产品规格方血的 需求所进行的系列化设计19、 何谓适应性设计P8适应性设计是在原有产品总的方案原理基木不变的情况下，对产品的某些局部加以变动或改进，以增加功能、提高性能和质 量或降低成本为目的所进行的设计。

20、 六项共性关键技术P6 机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术 第二章：机械系统设计21、机电一体化系统对机械系统的要求是什么？ P11 高精度、快速响应、良好的稳定性22、影响精度、快速响应性、稳定性的因素有哪些？ pptl3影响高精度的主要因素： 1、运动件的惯最 1、机械系统刚度1、 传动机构的间隙 2、运动件间的阻尼 2、机械系统的阻尼2、 受力元件的变形 3、机械构件的刚度 3、机械系统的惯量3、 运动件Z间的摩擦 4、运动传递系数及其分配（如传动比4、 制造装配误差 和各级传动比的分配）运动传递系数及其分配也会影响精度的大小（如传动比和各级传动比的分配）圆柱齿轮：斜齿轮：1、偏心轴套调整法1、垫片调幣法2、轴线垫片调整法2、轴向压簧调整法3、双片薄齿轮错齿调整法23、 为了达到要求应采取哪些措施？ ppt!61、 消除反向传动间隙2、 采用低摩擦阻尼传动件（滚动摩擦传动件）3、 最佳传动比和传动比最佳匹配24、 齿轮传动消除反向间隙的方法P12、13、14 ppt3725、滚珠丝杠传动消除反向传动间隙的方法P16 ppt67煤响快速响应性的主要因索： 煤响稳定性的主要因索：4、 缩短传动链（采用胃接驷动）5、 提高传动与支承刚度锥齿轮:齿轮齿条：1、轴向压簧调整法传动负载小:2、周向压簧调整法齿调整法传动负载大:双片薄齿轮错双齿轮调報法6、 采用现代设计方法1、双螺母垫片调隙式2、双螺母螺纹调隙式3、双螺母齿羌调隙式4、单螺母变导稈预紧 26、滚珠丝杠传动的特点P15 ppt496、不能自锁7、制造工艺复杂1、传动效率高2、运动具有可逆性3、系统刚度好4、传动精度高5、使用寿命长27、滚珠丝杠的支承方式及其特点.应用范围P19支承形式简 图特 点一端固定 一端自由 （F-O）Fz1. 结构简单2. 丝杠的轴向刚度比两端固定低3. 丝杠的压杆稳定性和临界转速都较低4・设计时尽童使丝杠受拉伸5.适用于较短和竖直的丝杠一端固定 一端游动 （F-S）/ —■ 1 ■s1. 需保持螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难2. 丝杠的轴向刚度和F-0相同3. 压杆稳定性和临界转速比同长度的F・O型高4・丝杠有热膨胀的余地 ；5.适用于较长的卧式安装丝杠 两端固定（F-F）F 1•同F-S的Z2. 只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍3. 丝杠一般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比-•端固 定要高4. 可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杠自重的F垂和热补偿膨 胀，但需一套预拉伸机构，结构及工艺都比校困难5 •要进行预拉伸的丝杠•其目标行程应略小于公称行程，减 少量等于拉伸量••6.适用于对刚度和位移精度更求高的场合28、滚珠丝杠的选用方法ppt781、 结构型式的选择2、 结构尺寸的选择3、 滚珠丝杠副的精度的选择4、滚珠丝杠副的选用要经过一定的设计计算: 承载能力选择压杆稳定性核算刚度的验算29>计算载荷Fc计算时考虑哪些因素？ ppt82载荷性质、滚道硬度、T作精度30、j定动载荷计算时考虑哪些应用条件？ PP183寿命和转速31、传动比的作用pptll3匹配速度、匹配转雉、匹配惯量、匹配精度32、 齿差调隙时，两齿轮同方向转过一个齿时，轴向调节多少距离？ P16 ppt72当两个螺母同方向转过一个齿时，所产生的相对轴向位移为：二仃/zl-l/z2）pp为丝杠导稈33、 滚动直线导轨的特点是什么？ P31. 32 pptl45（1）承载能力大（2）刚性强（3）寿命长（4）传动平稳可靠（5）具有结构白调整能力34、 滚动直线导轨有哪几种截面形状？和受力特征的关系P33 pptl48矩形：各方向受力大小相等梯形：能承受较大的垂育载荷，其他方向的承载能力较低35、 什么情况下应用同步齿形带传动较好？ P29 ppt99实现较远距离传动、传动精度高、齿形带强度高重最轻，适合高 低速传动、传动效率高、无需张紧，作用于轴和轴承的附加载荷 小。

36、 谐波齿轮传动特点P30 pptl06传动链短、传动比大侧隙小、空程小、传动精度高体积小、噪声低37、 锥环无键联轴器的特点P26、27 ppt93无间隙传递转矩锥环对数不同可传递不同大小的转矩轴和连轴器毂的角度可调节a)滚动直线导轨的截面形式b)定心性好、传递转矩大、转速高、使川寿命长具有过载保护能力能在振动冲击载荷下工作安装、使用、维修方便作用于系统的附加载荷小、噪声低38、 热变形微动机构原理P41 pptl63靠电热元件通电后产生的热变性实现微小位移39、 磁滞伸缩微动机构原理P42 pptl64利用某些材料在磁场作用下改变尺寸的磁致伸缩效应实现微小位移40、 已知双波谐波齿轮的柔轮齿数ZI=200,刚轮齿数Z2=202,波发生器的转速HH=600Mnin试求：柔轮固定时刚轮的转 速 n2o pptl03> 104、105谐波齿轮传动的传动比计算：叫 分别为刚性轮、柔性轮和谐波发生器的转速（a）当柔轮固定3r=0则H轮主动，刚轮输出，求iHg（b）当刚轮固定a）g=0则H轮主动，柔轮输出，求iHr因为Zg>Zr ,则为iHr负，转向相反经=17“~ Zg :乙- =Zg•Hg =Zg _202/(202-200)=101人机接口是操作者与机电系统乙闻的信息交换接口，操作者 的指令要通过输入元件经输入接口输入计算机，机电系统的 T作状态信息由计算机通过输出接口送给输出元件显示、记 录等。

特点：1、 专用性2、 低速性3、 高性能价格比43、 按传递方向分，机电接口有哪两种接口组成?P53 输入接口和输出接口44、 人机接口和机电接口的信号形式有哪些?pptl3 ppt59 人机接口：二值量信号、模拟信号、数字信号机电接口：二机电接口连接机械系统和控制器（计算机），是机械系统和 计算机之间的信息交换接口计算机的控制指令要通过接口 输出给执行元件驱动机械系统工作；反映机械系统状态的传 感器的输入信号要经输入接口输入计算机特点：1、 接口信号多样性2、 接口需要精确性3、 需要抗干扰设计4、 接口功率大号、模拟信号、脉冲信号• H _ 一 如 _ Z1 呜 _ OJg _ COR 一因为Zg>Zr ,则为iHg正,转向相同600/101=5.94第三章接口设计41、 机电一体化系统五大结构要素之间有哪几种接口？ ppt3信息接口、物理接口、机械接口42、 人机接口和机电接口的作用和特点P53ppt9、10 P69ppt55、56机电接口所要连接的设备（执行元件）所要求的信号形式: 电磁阀、继电器、电磁铁需要二值量信号步进电机需要脉冲信号比例电磁铁、比例电磁阀、直流电机需要模拟量信号。

人机接口输出设备的信号类型：指示灯、蜂鸣器需要二值量信号数码显示器、图形显示器、微型打印机需要数字量信号4）键的单次响应保证按键一次计算机仅响应一次等待键释放以后再进入键 处理程序45、机电接口路径中有哪些环节？ ｛输入接口路径和输出接口路径、不同信号形式都要知道｝ppt58机电接口的输入设备（传感器）及其信号类型：点位传感器（行程开关、接近开关等）工作状态仅为通、断 两种状态，因此为二值量信号连续信号的物理量传感器给。