机电一体化习题集.doc

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1、第一部分1、什么是机电一体化？机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。2、机电一体化技术与传统机电技术的区别。传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程

2、中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。3、试简述机电一体化系统的设计方法。机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。4、机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。（1）诊断过程的智能化、（2）人一机接口的智能化、（3）自动编程的智能化、（4）加工过程的智能化5、机电一体化的

3、发展趋势体现在哪些方面。高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展6、机电一体化系统中的接口的作用。接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等7、试简述机电一体化系统的设计步骤。计步骤通常如下：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价。8、如何保证机电一体化系统的高性能？高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。第二部分1

4、、如何保证机电一体化系统具有良好的伺服特性？在系统设计时，应综合考其性能指标，阻尼比一般取0.5<<0.8的欠阻尼系统，既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料——金属滑动导轨、滚动导轨、滚珠丝杠、静、动压导轨；静、动压轴承、磁轴承等新型传动件和支承件，并进行良好的润滑。转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态响应都有影响。惯量大，系统的机械常

5、数大，响应慢。惯量大，值将减小，从而使系统的振荡增强，稳定性下降；惯量大，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。应尽量减小或消除间隙，目前在机电一体化系统中，广泛采取各种机械消隙机构来消除齿轮副、螺旋副等传动副的间隙。2、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定

6、性。3、机电一体化机械系统的三大主要机构是什么？（1）传动机构、（2）导向机构、（3）执行机构4机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满

7、足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。而更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。5、如何进行转动惯量的折算。传动装置总传动比i的最佳值就是JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量Jm，在传动装置设计完以后，在动态设计时，通常将传动装置的转动惯量

8、归算为负载折算到电机轴上，并与实际负载一同考虑进行电机响应速度验算。6、如何理解质量最小原则。质量方面的限制常常是伺服系统设计应考虑的重要问题，特别是用于航空、航天的传动装置，按“质量最小”的原则来确定各级传动比就显得十分必要。7、传动间隙对系统性能的影响有哪些？（1）、闭环之外的齿轮G1、G4的齿隙，对系统稳定性无影响，但影响伺