第一章一、名词解释：1、机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术， 并将机械装置与电子装置，用相关软件有机地结合所构成系统的总称。2、机电一体化技术：主要是指其技术原理和使机电一体化系统得以实现、使用和发展的技术。3、接口：各要素和各子系统相处必须具备的联系条件。二、填空题：1、机电一体化系统中机械执行元件与传感器之间用机接口进行连接；传感器与控制器 之间用 信息 接口进行连接；动力源与控制器之间用 物理 接口进行连接。2、 机电一体化技术是在机械的 主功能、 动力功能 、 信息功能 、控制功能 基 础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。3、工业三大要素是 物质 、 能量 、 信息 。4、机电一体化研究的核心技术是 接口 问题。5、机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开发性设计、适应性设计、变异性设计。6、机电一体化工程研究所追求的三大目标是： 省能源、 省资源、智能化。7、机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。8、机电一体化接口按输入/输出功能分类 机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。9、机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能量转换为主和以信息处理为主。三、简答题：1、请划分图示机电一体化系统的组成要素，并说明各个部分的功能。计蝉肌电机21答：（1）信息处理系统（计算机）：控制功能（ 2）检测传感器：计测功能；（3）执行元件（电机）：驱动功能；（4）动力源：提供动力；（5）机构（工作台等）：构造功能。2、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？ 答：（1）机电互补法 特点：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能 部件或功能子系统，以弥补其不足。（2）融合法 特点是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件，其要素之 间机电参数的有机匹配比较充分。（3）组合法 它将融合法制成的专用或通用功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种 机电一体化系统。3、机电一体化相关技术有哪些? 答：机械技术；计算机与信息处理技术；系统技术；控制技术；感器测试技术和伺服驱动技 术。4、进行机电一体化设计是应遵循什么原则处理“机”和“电”的关系？答：替代机械系统 在极端情况下，机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代，从而 使机械产品变成电子产品。 简化机械系统在许多情况下，机械系统可采用机电一体化的方法加以简化。依靠微计算机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能。 增强机械系统将正常设计的机械与闭环控制回路相结合，可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性，有关的部件可以做得更轻、惯性更小。 综合机械系统采用嵌入式微处理系统，有能力综合不同的机械系统以及相关的功能。5、举例说明机电产品与电子产品的区别。答：机电一体化产品主要是指机械系统和微电子系统有机结合，从而赋予新的功能和性能的 新一代产品。特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子代机械产品。典型的 机电一体化产品（系统）有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排 版印刷系统、CAD/CAM系统等。尽管机电一体化产品（系统）中引入了微电子（计算机）技术，但其中的机械本体仍然 是主体，产品（系统）的主要功能必须由机械来完成，否则就不能称其为机电一体化产品。 如电子计算器，非指针式电子表等，其主要功能是由电子器件和电路等完成，机械退居次要 地位，这类产品应归属于电子产品，而不是机电一体化产品。第二章一、 名词解释：1、导轨导向精度：指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。2、导轨的刚度：抵抗载荷的能力。3、静压导轨：是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支承件之间的导轨。 二、填空题：1、滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为 单圆弧 和 双圆弧。2、在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最 小原则、传动精度最优原则等。3、 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。4、 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨 四 种形式。5、 丝杆螺母副结构有两类：滑动丝杆螺母副 、滚动丝杆螺母副。三、简答题：1、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？ 答：如果滚珠丝杠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当 螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母，调整两个 螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚 道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调 整预紧方法有下列三种：垫片调隙式；螺纹调隙式；齿差调隙式。2、为什么要消除齿轮副间隙？常用什么方法消除间隙？ 答：齿轮副的间隙使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能立即随之反 转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差。这种非线性因素将会影响全闭环伺服系统的 稳定性。消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法。3、滚动丝杠螺母机构有哪些特点？答： 1）传动效率高（ 0.9）；2）轴向刚度高；3）运动平稳，传动精度高；4）磨损小，寿命长；5）系统具有可逆性； 6）不能自锁；7）结构复杂。四、分析论述题：1、试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。答：图示为双螺母垫片预紧式滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧。调整垫片的厚度，可使两 螺母产生相对位移，以达到消除间隙，产生预紧拉力之目的。其结构特点是结构简单、预紧 可靠，但使用中调整不方便。2、试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。答：图示为双螺母齿差预紧式，如图所示两 个螺母的两端分别制有圆柱齿轮 3，二者齿 数相差一个齿，通过两端的两个内齿轮2与 上述圆珠齿轮相啮合并用螺钉和定位销固 定在套筒 1 上。调整时先取下两端的内齿轮 2，当两个滚珠螺母相对于套筒同一个方向 转动同一个齿固定后，则一个滚珠螺母相对 于另一个滚珠螺母产生相对移动，从而消除 间隙并产生一定的预紧力。其特点是可实现 定量调整，即可进行精密微调，使用中调整 较方便。3、试分析图示谐波齿轮的工作原理。答：当谐波发生器在柔轮内旋转时，迫使柔轮发生变形，同时进 入或退出刚轮的齿间。在谐波发生器的短轴方向，刚轮与柔轮的 齿间处于啮入或啮出的过程，伴随着发生器的连续转动，齿间的 啮合状态依次发生变化，即产生啮入啮合啮出脱开啮入 的变化过程。输人伺服电机传感胖控一制 功放4、试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响?答：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都 不能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。第三章1、依照图示试分析直流（DC ）伺服电动机的工作原理。答：工作原理：直流伺服电动机的结构原理如上图所示，由永磁体定子、线圈转子（电枢）、 电刷和换向器组成，磁场中的线圈通入电流时，就会产生电磁力，驱动转子转动。为了得到 连续的旋转运动，就必须随着转子的转动角度不断改变电流方向，因此，必须有电刷和换向 器。2、试述如图所示步进电机用功率开关细分驱动电路的基本工作原理。3、画出 CH250 三相双三拍的接线图。4、什么是步进电机的使用特性?步距误差 步距误差直接影响执行部件的定位精度。 最大静转矩 是指步进电动机在某相 始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩， 它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。 启动矩一频特性 空载 时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频 率。启动频率与负载转矩有关。 运行矩频特性 步进电动机连续运行时所能接受的最高频 率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。 最大相电压和最大相 电流 分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。5、步进电机为什么被应用于开环控制系统？（特点） 工作状态不易受各种干扰因素（如电压波动、电流大小与波形变化、温度等）的影响； 步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转 以后，其累积误差变为“零” ； 由于可以直接用数字信号控制，与微机接口比较容易； 控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”； 不需要传感器进行反馈6、说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？答：工业控制机与普通信息处理机的差别在于取消了普通信息处理机的大母板，将其改为功 能插板，与普通信息处理机相比较，工业控制机有以下特点：（1）具有丰富的过程输入输出功能。（2）良好的时实性，能对生产过程工况变化实时地进行监控。（3）可靠性高，故障率低，维修时间短，运行效率高。（4）采用抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。（5）丰富的应用软件。（6）具有良好的技术综合性。