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1、第一章 绪论1机电一体化包括哪六大共性关键技术（相关技术）？ pl答：机电一体化包括六大共性关键技术：（1）精密机械技术，（2）伺服传动技术，（3）检测传感技术，（4）信息处理技术，（5）自动控制技术，（6）系统总体技术。2一个较完善的机电一体化系统，应具有哪六个基本功能要素？ p2答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素：（1）机械本体，（2）动力部分，（3）传感检测部分，（4）执行机构，（5）驱动部分，（6）控制及信息处理、各 要素和环节之间相联系的接口。3何谓机电一体化系统中的接口？接口的作用和基本功能是什么？ p3答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、
2、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成为一个有机整体， 使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的系统工程。接口的基本功能主要有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系统之间信号模式或能量 的统一；二是放大，在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配；三是传递，变换和放大后的信号在环节间可靠、快速、精确地交换，必须遵循协 调一致的时序、信号格式和逻辑规范。接口具有保证信息传递的逻辑控制功能，使信息按规定模式进行传递。4. 简述执行部分的功能和分类。P3答：执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行部分是运动部件，一般采用机
3、械、电磁、电液等机构。它将输入的各种形式的能量转换为机械能。5. 何谓机械本体？ P2答：机械本体包括机械传动装置和机械结构装置。其主要功能是使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。6. 何谓动力部分？ p2答：部分动力部分的功能是按照机电一体化技术系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。7. 何谓传感检测部分？ p2答：传感检测部分的功能是对系统运行过程中所需要的本身和外界环境和各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生 相应的控制信息。8. 机电一体化技术方向？ p8 答：1）在原有机械系统的基础上采用
4、微型计算机控制装置，使系统的性能提高，功能增强。2）用电子装置局部替代机械传动装置和机械控制装置，以简化结构，增强控 制灵活性。3）用电子装置完全替代原来执行信息处理功能的机构，既简化了结构，又极大地丰富了信息传输的内容，提高了速度。4）用电子装置替代机械的主要功能， 形成特殊的加工能力。5）机电技术完全融合形成新型机电一体化产品。第二章 机械传动与支承技术9. 简述机电一体化系统中机械系统的作用以及设计时的注意事项。P9答：机械系统是机电一体化系统的最基本要素，主要用于执行机构、传动机构和支承部件，以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；支承联接相关部件等。机械系统 通常是微型计算机控制伺服
5、传动系统的有机组成部分，因此，在机械系统设计时，除考虑一般的机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服传动系统的性能参 数、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。10简述机电一体化对机械传动的要求。 P20答：机械的主要功能是完成机械运动。一部机器必须完成相互协调的若干机械运动，每个机械运动可由单独的控制电动机、传动件和执行机械组成的若干子系统珲完成， 若干个机械运动则由计算机来协调与控制。这就要求设计机械时的总体而已、机械选型和结构造型更加合理和多样化。11机械传动系统的特性是什么？ p21答：为满足机电一体化机械系统的良好伺服性能，要求机械传动部件满足转动已经惯量小、摩擦小、阻尼合理
6、、刚度大、抗振动性能好、间隙小的要求，还要求机械部分 的动态特性与电动机速度环的动态特性相匹配。12简述两运动物体间的三类摩擦力的特点。 P24答：两物体接触面间的摩擦力在应用上可简化为粘性摩擦力、库仑摩擦力（即动摩擦力）和静摩擦力三类，方向均与运动方向（或有运动趋势方向）相反。粘性摩擦力大 小与两物体相对运动速度成正比。库仑摩擦力是接触面对运动物体的阻力，大小为一常数；静摩擦力是有相对运动趋势但仍处于静止状态时摩擦面间的摩擦力，其最大值 发生在相对运动开始前的一瞬间，运动开始后，静摩擦力即消失。13机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求是什么？ p24答：静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为
7、尽可能小的正斜率，若为负斜率则易产生爬行，降低精度，减少寿命。14何谓刚度？机械系统的刚度有哪两类？何谓静刚度？何谓动刚度？ p25 答：由力学知识可知，刚度为使弹性体产生单位变形量所需的作用力。机械系统的刚度包括构件产生各种基本变形时的刚度和两接触面的接触刚度两类。静态力和变形之 比为静刚度；动态力（交变力、冲击力）和变形之比为动刚度。15. 齿轮传动齿侧间隙的消除方法有哪两种？ p2627答：1）刚性消隙法 刚性消隙法是在严格控制齿轮齿厚和齿距误差的条件下进行的，调整后，齿侧间隙不能自动补偿，但能提高传动精度；2）柔性消隙法 柔性消隙法 指调整后齿侧间隙可以自动补偿，采用这种消隙方法时，对
8、齿轮齿厚和齿距的精度要求可适当降低，但对传动平稳性有负面影响，且传动刚度低，结构也较复杂。16. 机电一体化系统中常用的丝杠螺母是什么结构？间隙的调整方法是什么？ p29 答：丝杠螺母传动系统的轴向间隙为丝杠静止时螺母沿轴向的位移量。机电一体化系统中常用滚珠丝杠螺母传动，其间隙的调整既要考虑轴向间隙又要考虑滚珠与滚道的 接触弹性变形。丝杠螺母传动系统的调隙一般采用双螺母。17. 在齿轮传动中，如何选择系统的总传动比？ p30 答：在齿轮传动系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高整个系统的响应速度。18. 齿轮传动链的级数和各级传动比的分配原则是什么？ p30答：齿轮副级数的确
9、定和各级传动比的分配，按以下三种不同原则进行：1）最小等效转动惯量原则1）小功率传动装置各级传动比分配的结果应遵循“前小后大”的原则。2）大功率传动装置各级传动比分配的结果仍应遵循“前小后大”的原则。2）质量最小原则1）小功率传动装置按“质量最小”原则来确定传动比时，其各级传动比相等。2）大功率传动装置按“质量最小原则”确定的各级传动比是逐级递减的，即“前大后小”。（3）输出轴的转角误差最小原则要使总转角误差最小，从输入端到输出端的各级传动比按“前小后大”原则排列19. 如何综合考虑齿轮系各级传动比的分配三种原则的使用？ p32 答：1）对于以提高传动精度和回程误差为主的降速齿轮传动链，可按输
10、出轴转角误差最小的原则设计。若为增速传动链，则应在开始几级就增速；2）对于要求运转平稳、 启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按最小等效转动惯量原则和输出轴转角误差最小的原则进行设计。对于负载变化的齿轮传动装置，各级传动比最好采用不可约的 比数，避免同时啮合；3）对于要求质量尽可能轻/小的降速传动链，可按质量最轻/小原则设计；4）对于传动比很大的齿轮传动链，可把定轴轮系和行星轮系结合使用。20. 根据右图简述滚珠花键传动结构特征。P3233答：花键轴的外圆上均布3条凸起轨道，配有6条负载滚珠列，相对应有6 条退出滚珠列。轨道横截面为近似滚珠的凹圆形，以减小接触应力。承受载荷转矩时，3 条负 载
11、滚珠列自动定心。反转时，另3 条负载滚珠列自动定心。这种结构使切向间隙（角冲量）减小，必要时还可用一个花键螺母按放置方向施加预紧力后再锁紧，故刚度高 定位准确。外筒上开键槽，以备联接其他传动件。保持架使滚珠互不摩擦，且拆卸时不会脱落。用橡胶密封垫防尘，以提高使用寿命，通过油孔润滑以减少磨损。外筒与 花键轴之间，既可以轴带筒或以筒带轴作回转运动，又可以作灵活、轻便的相对直线运动，所以，滚珠花键既是一种传动装置，又是一种直线运动支承。2345621. 机电一体化系统对支承部件的要求是什么？ p36答：支承部件是机电一体化系统中的重要部件，它不仅要支承、固定和联接系统中的其它零部件，还要保证这些零部
12、件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，而且 还是伺服系统的组成部分。机电一体化系统对支承部件的主要要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性。第三章 检测技术22. 何谓传感器？ p41答：传感器是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定规律将它转换成另一种信息的装置。它获取的作息，可以是各种物理量、化学量和生物量，而且转换后的信 息形式也是不尽相同。23. 何谓传感器的基本特性？ p42 答：传感器的基本特性即是传感器的输入输出特性，由于输入信息的状态不同，传感器所表现的基本特性也不同，存在所谓的静态特性和动态特性。24. 衡量传感器的静态
13、特性的重要指标有哪些？ p42答：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性。25. 何谓位移测量传感器？ p44答：位移测量传感器是直线位移和角位移测量的总称。常用的直线位移测量传感器包括：电感传感器、差动传感器、电容传感器、感应同步器、光栅传感器等。26. 何谓光栅？ p47答：光栅是一种新型的位移检测元件，它的特点是测量精度高（可达1 “m）、响应速度快和量程范围大等。光栅由标尺光栅和指示光栅组成，两者的光刻密度相同， 但体长相差很多。光栅条纹密度一签为每毫米25、50、100、250 条等。27. 位置传感器有哪两种？试简单叙述。P51答：位置传感器分接触式和接近式两种。接触式传感器就是能获取两个
14、物体是否已接触的信息的一种传感器；接近式传感器是用来判别在某一范围内是否有某一物体的一 种传感器。第四章 伺服传动技术28. 何谓伺服？ p65答：伺服就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部件按照指令要求进行运动。29. 伺服系统由哪四大部分构成其基本组成？ p65答：一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。30简述开环控制伺服系统和闭环控制伺服系统的特征。P66答：（1）开环伺服系统，结构上较为简单，技术容易掌握，调试、维护方便，工作可靠，成本低。缺点是精度低、抗干扰能力差。一般用于精度、速度要求不高，成本 要求低的机电一体化系统
15、。（2）闭环伺服系统，采用反馈控制原理组成系统，具有精度高、调速范围宽、动态性能好等优点，缺点是系统结构复杂、成本高等。一般用于要求高精度、高速度的机 电一体化系统。31. 常用的伺服电动机有哪三大类？ p66答：目前常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三大类。32. 什么是步进电动机？步进电动机是如何工作的？常用的有哪三种步进电动机？ p67答：步进电动机是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。对这种电动机施加一个电脉冲后，其转轴就转过一个角度，称为一步；脉冲数增加，角位移随之增加；脉冲 频率高，则电动机旋转速度就高，反之则慢；分配脉冲的相序改变后，电动机便反转。这种
16、电动机的运动状态与通常均匀旋转的电动机有一定的差别，是步进形式运动， 故称为步进电动机。32. 功率放大器由什么组成？ p68答：功率放大器是由开关器件、电感、电容以及保护电路和驱动电路组成。33. 何谓直流伺服系统？ p72答：采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为直流伺服系统。34. 相敏放大器的功能和输出特点是什么？ p74，75答：相敏放大器也称为鉴幅器。它的功能是将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。由于相敏放大器输出的是脉动的直流电压，必须采用滤波器，将其变成平滑的直流电压。35. 脉宽调制型（PWM）功率放大器的基本原理是什么？ p75答：PWM
