【正文】 答：導(dǎo)軌的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。綠色設(shè)計(jì)就是在新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而減少對(duì)環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)、使用安全和人類(lèi)健康等所產(chǎn)生的副作用。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附加價(jià)值。但是，由于它含有微分作用，在噪聲比較大或要求響應(yīng)快的系統(tǒng)中不宜采用；PID 調(diào)節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)更加 穩(wěn)定，其動(dòng)態(tài)性能也比用 PI調(diào)節(jié)器時(shí)好。（2）積分（I）調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖(b)，其傳遞函數(shù)為Gc(s)=1/（Tis）式中 Ti=RC。v1=ns*ph*.001。j1=.01。n3=360。13機(jī)電一體化技術(shù)第 7章參考答案73 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義：2 1 1 m n j k i cq i j i i k k v J m J答：典型負(fù)載是指慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載（滑動(dòng)摩擦負(fù)載、粘性摩擦 負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等）。ab55 簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。也就是說(shuō)，若，則由 可以完全地恢復(fù) e（t）。答:光電隔離電路主要 由光電耦合器的光電 轉(zhuǎn)換元件組成，如下 ，從上圖 a 可知，微機(jī)輸出的控 制信號(hào)經(jīng) 74LS04 非門(mén) 反相后，加到光電耦 合器 G 的發(fā)光二極管 正端。8機(jī)電一體化技術(shù)第 4章參考答案試說(shuō)明 CPU、MC 和 MCS 之關(guān)系。沒(méi)有脈沖輸入時(shí) 3DK4 和3DD15 功率晶體管截止，繞組中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？答：如教材圖例所示：如果先將電脈沖加到 A 相勵(lì)磁繞組，定子 A 相磁極就產(chǎn)生磁通，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子的 1 3 兩個(gè)齒與定子的 A 相磁極對(duì)齊，而后再將電脈沖通入B 相磁繞組，B 相磁極便產(chǎn)生磁通，這時(shí)轉(zhuǎn)子 2 4 兩個(gè)齒與 B 相磁極靠的最近，于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò) 30 度角，使轉(zhuǎn)子 2 4 兩個(gè)齒與定子 B 相磁極對(duì)齊。答：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通 的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。（3）錐齒輪采用彈簧調(diào)整方式。故諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比可以應(yīng)用行星輪系求傳動(dòng)比的方式來(lái)計(jì)算。210 現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程λ0=6mm、一端的 齒輪齒數(shù)為 100、另一端的齒輪齒數(shù)為 98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外 齒輪轉(zhuǎn)過(guò) 2 個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1 =100，Z2 =98，ΔS=(2/Z1)* λ0=*6 mm= mm。另一種是輸入/輸出。..................................................................11 56 簡(jiǎn)述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。為縮小 ?φmax，應(yīng)采取何種措施？...............................................................................................2 2－18 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？.......................................3 ,其減速比為100，,試求該 諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較).........................3 ?................................................................3 ？..........................................................................4 機(jī)電一體化技術(shù)第3 章參考答案..........................................................................................5 31 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，各內(nèi)部功能的評(píng)價(jià)內(nèi)容是什么？ 答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)：附加價(jià)值。機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技 術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱(chēng)。（3）機(jī)座的模型剛度試驗(yàn)；采用模型試驗(yàn)方法可測(cè)得與實(shí)際相接近的變形量；采用有限元法計(jì)算機(jī)座剛度。答：對(duì)于中間傳動(dòng)軸系一般要求不高。（1）滾動(dòng)體不循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，成本較低，有時(shí)難以施加預(yù)緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。簡(jiǎn)述靜壓導(dǎo)軌副的工作原理。兩燕尾面起壓板作用，用一根鑲條就可調(diào)節(jié)水平和垂直方向的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩；但剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便。特點(diǎn)同（1）；（3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法；可自動(dòng)補(bǔ)償側(cè)隙。（4）雙推自由式；軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊方式有幾種？各有何特點(diǎn)？答：（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式L；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛性好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便，但不能精確定量地進(jìn)行調(diào)整；（2）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式Ch或C；可實(shí)現(xiàn)定量調(diào)整，即可進(jìn)行精密微調(diào)，使用中調(diào)整較方便。優(yōu)點(diǎn)滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。斬波恒流功放電路：該電路去掉了限流電阻，效率顯著提高，并利用高壓給電動(dòng)機(jī)繞組儲(chǔ)能，波的前沿得到了改善，從而使步進(jìn)電機(jī)的輸出加大，運(yùn)行效率得到提高。/（zm）；α：步距角；z:轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m為計(jì)算機(jī)的工作時(shí)間。步進(jìn)電機(jī)有哪幾種通電方式？步距角與通電方式有否有關(guān)？ 答：三相步進(jìn)電機(jī)：?jiǎn)蜗噍喠魍姺绞?，三相單三拍通電。與VR型相比轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)子慣量也較大。應(yīng)用：計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公機(jī)械、數(shù)控裝置直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有哪幾種？ 晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)、晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為哪幾種？各有何特點(diǎn)？可變磁阻（VR）型：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子直徑小，有利于快速響應(yīng)。晶體管式無(wú)刷直流伺服電機(jī)：無(wú)接觸換向部件；需要磁極位置檢測(cè)器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)具有特點(diǎn)是什么？ 1)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高。通過(guò)選擇所用錐環(huán)的對(duì)數(shù)，可傳遞不同大小的轉(zhuǎn)矩。7齒輪傳動(dòng)有兩軸平行、兩軸相交、兩軸交叉3種形式。、信息處理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五個(gè)子系統(tǒng)組成。3)最大限度地利用已有的資源（Resource)。4)可持續(xù)發(fā)展的理念及對(duì)生態(tài)環(huán)境方面的關(guān)注，使人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程和消費(fèi)過(guò)程中更注意生態(tài)和環(huán)境方面的相容性和友善性，綜合考慮產(chǎn)品的環(huán)境影響與資源效率已成潮流。？(P215)1)直接開(kāi)關(guān)量的輸出。從信息流的功能來(lái)分，有控制信息流、檢測(cè)信息流、數(shù)據(jù)信息流、顯示信息流等。4)最佳的經(jīng)濟(jì)性。？（P116）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)品質(zhì)是指結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和靜剛度、結(jié)構(gòu)動(dòng)剛度、結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)工藝性等四大方面應(yīng)注意的問(wèn)題第四章？它的基本功能應(yīng)包括那些？(P149~150)機(jī)電一體化機(jī)械的控制器是一個(gè)以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)量和控制系統(tǒng)它將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信號(hào)與外部輸人命令進(jìn)行集中，存儲(chǔ)、分析、轉(zhuǎn)換，根據(jù)信息處理結(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(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。移功件在沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，不論有無(wú)載荷，部應(yīng)保證移動(dòng)軌跡的直線(xiàn)性及其位置的精確性。5)根據(jù)高效、經(jīng)濟(jì)、可靠、美觀、使用方便等原則，初步規(guī)定技術(shù)系統(tǒng)的邊界及工作范圍。？（P3～13）現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法門(mén)類(lèi)眾多且不斷出新。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動(dòng)界限分明，整個(gè)裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)控制。機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為控制中 心，在設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直要堅(jiān)持貫徹機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)思維方法，要從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)分析研究各個(gè)組成要素間的有機(jī)聯(lián)系，從而確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法，并用自動(dòng)控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。可按所研究解決的問(wèn)題性質(zhì)分為總體問(wèn)題和個(gè)別性能問(wèn)題兩大類(lèi)：(1)設(shè)計(jì)方法學(xué)(2)價(jià)值工程設(shè)計(jì)(3)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)（4)綠色設(shè)計(jì)(5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(6)并行工程設(shè)計(jì)(7)虛擬設(shè)計(jì)(8)反求工程設(shè)計(jì)(9)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其發(fā)展(10)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)2．研究產(chǎn)品性能的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法(1)工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)(2)模塊化設(shè)計(jì)(3)相似性設(shè)計(jì)(4)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)(5)三次設(shè)計(jì)(6)人機(jī)工程設(shè)計(jì)(7)智能設(shè)計(jì)(8)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(9)可靠性設(shè)計(jì)(10)有限元法(11)機(jī)械疲勞設(shè)計(jì)？（P13）功能視圖、結(jié)構(gòu)視圖、控制視圖和信息視圖第二章？什么是技術(shù)過(guò)程？什么是作業(yè)對(duì)象？(P27)例如，為了得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過(guò)編程在加工中心上對(duì)坯料進(jìn)行加工。各種設(shè)備對(duì)導(dǎo)軌副的平面度，垂直度及等高、等距的要求都有相應(yīng)的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)可以參照。它的基本功能應(yīng)包括以下幾點(diǎn): 1)實(shí)時(shí)的信息轉(zhuǎn)換和控制功能。？(P150~151)采用商品化硬件模塊通過(guò)總線(xiàn)母板組合成控制系統(tǒng)．具有多種靈活的組成模式，它可以自成系統(tǒng)，即采用獨(dú)立模式；也可以方便地作為其他小型、微型計(jì)算機(jī)的前端控制機(jī)，或者組成分布式系統(tǒng)的典型的分散系統(tǒng)。（P152～155）(一)中央處理單元(CPU)(二)存儲(chǔ)器(三)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的I/O子系統(tǒng)(四)人機(jī)接口(五)系統(tǒng)支持功能(六)總線(xiàn)(CNC)？(P155)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)CNC系統(tǒng)，它是用計(jì)算機(jī)通過(guò)執(zhí)行其存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)完成數(shù)控要求的部分或全部功能，并配有接口電路、伺服驅(qū)動(dòng)的一種專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。以信息流的流向來(lái)分，可分為輸入信息流、變換信息流、輸出信息流等。2)脈沖序列和運(yùn)動(dòng)方向控制標(biāo)記。（RMS）?(P230)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(Reconfigurable Manufacturing System，RMS)是指能夠通過(guò)對(duì)制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其組成單元的快速重組或更新，及時(shí)調(diào)整制造系統(tǒng)的功能和生產(chǎn)能力，以迅速響應(yīng)市場(chǎng)變化及其他需求的一種制造系統(tǒng)。4)在公共地基上達(dá)到物流最優(yōu)(Stream)。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價(jià)值。傳動(dòng)比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動(dòng)機(jī)的比功率最高，直流伺服電動(dòng)機(jī)次之，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最低。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)；3)不需潤(rùn)滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。由于VR型步進(jìn)電機(jī)的鐵心無(wú)極性，故不需要改變電流極性，因此多為單極性勵(lì)磁。混合（HB）型：具有VR型步進(jìn)電機(jī)步距角小、響應(yīng)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，還具有PM型步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁功率小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。雙相輪流通電方式，、單雙相輪流通電方式，三相六拍通電。采用專(zhuān)用環(huán)形分配器器件，如CH步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制方式有哪些？各有何特點(diǎn)？答：串行控制：在具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電源中必須含有環(huán)形分配器。缺點(diǎn)：反向器加工困難、裝配調(diào)整不方便。（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式D；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。滾珠絲杠的公稱(chēng)直徑應(yīng)根據(jù)什么選擇？基本導(dǎo)程應(yīng)根據(jù)什么選??？答：公稱(chēng)直徑d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇。1）周向彈簧式；受到周向圓弧槽及彈簧尺寸限制，故僅適用于讀數(shù)裝置而不適用于功率驅(qū)動(dòng)裝置。適用于運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場(chǎng)合。簡(jiǎn)述卸荷導(dǎo)軌的工作原理。適用于行程短的場(chǎng)合；（2）滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副；適合行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合；（3）滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌副；摩擦力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導(dǎo)軌面積小，加工工藝性好，能長(zhǎng)久地保持較高的精度。而對(duì)于完成主要作用的主軸軸系的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形及抗振性等得要求較高。（4）機(jī)座的結(jié)構(gòu)工藝性；保證剛度的情況下應(yīng)力求形狀簡(jiǎn)單；機(jī)座壁厚應(yīng)盡量均勻；鑄件要便于清砂；在同一側(cè)面的加工表面，應(yīng)處于同一平面上；必須有可靠的加工工藝基面。目的是提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加價(jià)值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向短、小、輕、薄化方向發(fā)展，從而不斷滿(mǎn)足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。主功能：系統(tǒng)誤差、抗干擾能力、廢棄物輸出變換效率； 動(dòng)力功能：輸入能量、能源；控制功能：控制輸入/輸出接口個(gè)數(shù)、手動(dòng)操作； 構(gòu)造功能：尺寸、重量、強(qiáng)度； 計(jì)測(cè)功能：精度。........................................................5 II32 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？....................................................5 33 簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。......................................................................12 機(jī)電一體化技術(shù)第7 章參考答案........................................................................................13 73 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義：...........................13 74 設(shè)有一工作臺(tái)x 軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知mA=400