机电一体化系统设计习题答案Word格式.docx

1、控制、动力、计测、构造、操作功能。1-17. 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？ 1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计 原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。2、 变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有 产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。3、 适应性设计是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对 现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为 了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性 能和质量上增加某些附加价值。所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。1-20. 简

2、述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、 绿色设计、反求设计等的含义。 1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设 计一般机械产品的 cad 的研究成果。2、 并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体 进行综合协调的一种工作模式。3、 虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟 环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。4、 快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是 企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统， 快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。5、 绿色设计是从并行工程思想发

3、展而出现的一个新概念。绿色设计 就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响， 从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产 生的副作用。反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人 员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重 构、再创造的设计。第二章2-16. 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什 么？（1 ）各级传动比的分配原则是：重量最轻原则输出轴转角误差最小原则等小传动惯量最小原则（2）输出轴传动误差最小原则是：为提高机电一体化系统齿轮传动 的精度，各级传动比影按先小后大的原则分配，一边降低齿轮的加 工误差、安

4、装误差及回转误差对输出转角精度的影响。总转角误差 主要取决于最末一级齿轮的转角误差和传动比的大小，在设计中最 末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精 度。2-1 9.设有一谐波齿轮减速器，其减速比为 1 00 ，柔齿轮数为 100。 当刚轮固定时，试求该谐波减速器的钢轮齿数及输出轴的传动方向（与输入轴的传向相比较）。根据公式： ihr=zr/（zr-zg） 可知：当 ihr=100 时， zg=99 ，当 ihr=-100时，zg=101 ;故该谐波减速器的钢轮齿数为 101，柔轮输 出轴方向与波发生器输入轴转向相反。2-21. 简述导轨的主要作用，导轨副的组成、种类及应满

5、足的基本要 求。导轨的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规 定的运动方向运动。导轨副的组成：导轨副主要由承导件和运动件两大部分组成。 常用的导轨副种类很多，按其接触面积的摩擦性质可分为滑动导轨、 滚动导轨、流体介质摩擦导轨等;按其结构特点可分为开式导轨和 闭式导轨。导轨副应满足的基本要求：导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、 耐磨性好温度变化影响小以及结构工艺性好等。第三章3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？1惯量小、动力大2.体积小、重量轻3.便于维修、安装4.易于微机控制3-6 简述 pwm 直流驱动调速，换向的工作原理。通过电源的通断来获得电压脉冲信号，控制通断的时间

6、比来获 得不同的电压脉冲，通的时间越长，获得的平均电压越大，电机转 的就快，反之，电机转的就慢。电机的换向是通过桥式电路来实现 的，它是由四个大功率的晶体管组成，通过在不同晶体管的基极加 正负脉冲从而实现电机的转向控制。为使其实现双向调速，多采用 桥式电路，其工作原理与线性放大桥式电路相似。 电桥由四个大功 率的晶体管组成。如图，分别记作 1.2.3.4. 如果在 1 和 3 的基极上加 以正脉冲的同时，在 2 和 4 的基级上加以负脉冲，这时 1 和 3 导通， 2 和 4 导通。设此时的电动机转向为正；反之，则为负。电流的方向 与前一情况相反，电动机转向，显然，如果改变加到 1 和 3，

7、2 和 4这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率就可以改变电动机的转 向和速。3-11 简述步进电机步距角大小的计算方法？ a=360/ （k*m）式中：z=转子齿数。m=运行拍数。通常等于相数或相数整数倍，即m=k*n （n 为电动机的相数，单拍是 k=1 ，双拍时 k=2）。第四章4-2 试说明微型计算机的基本特点及选用要点。较完善的中断系统，足够的储存容量，完备的输入 /输出通道和 实时时钟；字长，速度，指令。4-15 键盘键值是如何确定？将行、列线按二进制顺序排列，当某一键按下时，键盘扫描程 序执行到给该列置 0 电平，读出各行状态为非 1 状态，这时的行、 列数据组合成键值。4-17

8、 试说明光电耦合器的光电隔离原理。光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换元件组成，如书本 p168 图 4.39 。控制输出时，如图 4.39a 所示可知，微机输出的控制 信号经 74ls04 非门反相后，加到光电耦合器 g 的发光二极管正端。 当控制信号为高电平时，经反相后，加到发光二极管正端的电平为 低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏晶体管 截止，输出信号几乎等于加在光敏晶体管集电极上的电源电压，当 控制信号为低电平时，法官二极管导通并发光，光敏晶体管接收发 光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。同样的 道理，可将光电耦合器用于信息的输入，如图 4.39b

9、所示。4-19 试说明检测传感器的选用原则及注意事项。首先要根据使用要求选择适合自己所需要的，此外还可以采取 某些技术措施来改善传感器的性能如：平均技术，差分技术，稳定 性处理，屏蔽和隔离。选用传感器时，要特别注意不同系列产品的 应用环境、使用条件和维护要求。第五章5-1 回顾所学机械控制工程的相关知识，简述机电一体化系统设计 与机械控制工程理论的关系。随着机电一体化技术的发展，机械控制工程基础在机电一体化 系统中的应用越来越广泛。 5-4 简述传递函数、系统的过渡过程、 伺服系统的动态特性的含义。线性定常系统传递函数定义为：在零初始值下，系统输出量拉 氏变换与输入量拉氏变换之比。系统的过渡过

10、程：当系统受到外部 干扰时，其输出量必将发生变化，但由于系统总含有惯性或储能元 件，其输出量不可能立即变化到与外部干扰相应的值，而需要有一 个过程，这个过程就是系统的过渡过程。伺服系统的动态特性： 1. 系 统过渡过程品质，即系统响应的快速性和震荡性。 2. 系统的稳定精度，即稳态误差 ess 的大小。5-5 用所学机械控制工程基础对机电一体化系统元、部件的动态特 性进行分析。机械系统在传递运动的同时还将进行力的传递。 因此，机械系统的各构成零部件必须具有承受其所受力的足够强度 和刚度的尺寸。但尺寸一大，质量和转动惯量就大，系统的响应就 慢。如书本 p207 图 5.15a 所示，输入为力 f

11、x（t） 时，其响应为 fy（t） 或 y（t）?f（x（t） ，系统负载质量和惯量不同，其响应快慢也不同。含有 机械负载的机械系统动态特性如图 5.15b 所示。如果是齿轮减速器， 其机构的运动变换函数 y?f（x）?（）x 就是线性变换。如果只有机构的 转动惯量jm，则其动态特性为1t1，如果只有负载转动惯量jl，则其 负载反 （jms2）力为 jls2y 。包括负载在内的机械总体的动态特性，以传递函数形式 可表示为 x（s）/fx（s）?1/（jm?jl/i2）s2【篇二：ss=txt1-1. 试说明较为人们所接受的机电一体化的含义。重量最轻原则输出轴转角 误差最小原则等小传动惯量最小原则当刚轮固定时，试求该谐波减速器的钢轮齿数及输出轴的传动方向故该谐波减速