第一章緒論1．簡(jiǎn)述機(jī)電一體化技術(shù)的根本概念和涵義。p1答：機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程的根底上有機(jī)地加以綜合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)最正確化而建立起來(lái)的一門新的科學(xué)技術(shù)。2．機(jī)電一體化技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)可概括為哪三個(gè)方面？p2答：機(jī)電一體化技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)可概括為以下三個(gè)方面：〔1〕性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向開(kāi)展；〔2〕功能上，向小型化、輕型化、多功能方向開(kāi)展；〔3〕層次上，向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化的方向開(kāi)展。3．機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)是什么？p2答：機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)，在于它吸收了各相關(guān)學(xué)科之長(zhǎng)，且綜合利用各學(xué)科并加以整體優(yōu)化。因此，在機(jī)電一體化技術(shù)的研究與生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，特別強(qiáng)調(diào)技術(shù)融合、學(xué)科交叉的作用。機(jī)電一體化技術(shù)依賴于相關(guān)技術(shù)的開(kāi)展，機(jī)電一體化技術(shù)的開(kāi)展也促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的開(kāi)展。4．機(jī)電一體化技術(shù)主要的相關(guān)技術(shù)可以歸納為哪六個(gè)方面？p2答：機(jī)電一體化技術(shù)主要的相關(guān)技術(shù)可以歸納為以下六個(gè)方面：〔1〕機(jī)械技術(shù)，〔2〕檢測(cè)傳感技術(shù)，〔3〕信息處理技術(shù)，〔4〕自動(dòng)控制技術(shù)，〔5〕伺服傳動(dòng)技術(shù)，〔6〕系統(tǒng)總體技術(shù)。5．機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)具有哪六個(gè)根本功能要素？p4答：機(jī)電一體化系統(tǒng)應(yīng)具有以下六個(gè)根本功能要素〔即六個(gè)子系統(tǒng)〕：〔1〕機(jī)械本體，〔2〕動(dòng)力局部，〔3〕檢測(cè)局部，〔4〕執(zhí)行機(jī)構(gòu)，〔5〕控制器，〔6〕接口。6．何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口？接口的作用和根本功能是什么？p5答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口，是機(jī)電一體化系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息傳遞與交換的聯(lián)系部件。接口的作用使各要素或子系統(tǒng)聯(lián)接成為一個(gè)整體，使各個(gè)功能環(huán)節(jié)有目的地協(xié)調(diào)一致運(yùn)動(dòng)，從而形成機(jī)電一體化的系統(tǒng)工程。接口的根本功能有三個(gè)：一是交換，通過(guò)接口完成使各要素或子系統(tǒng)之間信號(hào)模式或能量的統(tǒng)一；二是放大，在兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度相差懸殊的環(huán)節(jié)間，經(jīng)接口放大，到達(dá)能量的匹配；三是傳遞，接口遵循協(xié)調(diào)一致的時(shí)序、信號(hào)格式和邏輯標(biāo)準(zhǔn)將變換和放大后的信號(hào)可靠、快速、精確地交換傳遞。7．簡(jiǎn)述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能和分類。P5答：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)部件，它將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為兩類：一是電氣式執(zhí)行部件，按運(yùn)動(dòng)方式的不同又可分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件〔如電動(dòng)機(jī)〕和直線運(yùn)動(dòng)零件〔如電磁鐵等〕；二是液壓式執(zhí)行部件，主要包括液壓缸和液壓馬達(dá)等執(zhí)行元件。8．從控制的角度簡(jiǎn)述典型機(jī)電一體化控制系統(tǒng)以及它們各自的特點(diǎn)。P5~6答：從控制的角度，機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是沒(méi)有輸出反響的控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、容易維修，它的主要缺點(diǎn)是精度低、對(duì)環(huán)境變化和干擾十分敏感，常用于低檔電器，如家用電器等。閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出信號(hào)的全部或局部以負(fù)反響的形式被反響到輸入端，輸入信號(hào)與反響信號(hào)比擬后的偏差信號(hào)送給控制器，控制器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后產(chǎn)生控制信號(hào)，再控制形被控對(duì)象的輸出，從而形成閉環(huán)回路。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)相比擬，具有精度高、動(dòng)態(tài)性能好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜、價(jià)格比擬昂貴、不容易維修等。9．何謂連續(xù)控制系統(tǒng)？p6答：信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的系統(tǒng)。10．何謂計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？p6答：采用計(jì)算機(jī)作為控制器的控制系統(tǒng)即為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，又被稱為離散控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)〔離散控制系統(tǒng)〕，即系統(tǒng)中某處或多處的信號(hào)為脈沖序列或數(shù)碼形式，信號(hào)在時(shí)間上是離散的系統(tǒng)。11．在機(jī)械工程領(lǐng)域中，大量的機(jī)電一體化系統(tǒng)以機(jī)械裝置或機(jī)器為控制對(duì)象，以電子裝置或計(jì)算機(jī)為控制器，這些系統(tǒng)從控制的角度出發(fā)可大致分為哪四類？p6答：從控制的角度出發(fā)，這些系統(tǒng)可大致分為以下四類：〔1〕伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，〔2〕數(shù)字控制系統(tǒng)，〔3〕順序控制系統(tǒng)，〔4〕過(guò)程控制系統(tǒng)第二章機(jī)械傳動(dòng)與支承技術(shù)12．簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械結(jié)構(gòu)的作用以及設(shè)計(jì)時(shí)的考前須知。p13答：在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支承部件，用以完成規(guī)定的動(dòng)作；傳遞功率、運(yùn)動(dòng)和信息；起支承連接作用等。通常，它們是微機(jī)控制伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的有機(jī)組成局部。因此，在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮一般的機(jī)械設(shè)計(jì)要求外，還必須考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)因素與整個(gè)伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、電氣參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性能。13．簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)建模的方法。p13答：建模一般分兩步進(jìn)行，首先把機(jī)械系統(tǒng)中各根本物理量折算到傳動(dòng)鏈中的某個(gè)元件上，然后，再根據(jù)輸入量和輸出量的關(guān)系建立它的數(shù)學(xué)模型。14．簡(jiǎn)述兩運(yùn)動(dòng)物體間的三種摩擦力的特點(diǎn)以及摩擦對(duì)伺服系統(tǒng)的影響。p18答：摩擦力可分為粘性摩擦力Fv、庫(kù)侖摩擦力〔即動(dòng)摩擦力〕Fc和靜摩擦力Fs三種，方向均與運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)負(fù)載處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，摩擦力為靜摩擦力Fs，其最大值發(fā)生在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始前的一瞬間；當(dāng)運(yùn)動(dòng)一開(kāi)始，靜摩擦力即消失，此時(shí)摩擦力立即下降為動(dòng)摩擦力〔庫(kù)侖摩擦力〕Fc，庫(kù)侖摩擦力是接觸面對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻力，大小為一常數(shù)；隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，摩擦力呈線性增加，此時(shí)摩擦力為粘性摩擦力Fv，由此可見(jiàn)，只有物體運(yùn)動(dòng)后的粘性摩擦力才是線性的，而當(dāng)物體靜止時(shí)或剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，其摩擦是非線性的。摩擦對(duì)伺服系統(tǒng)的影響主要有：引起動(dòng)態(tài)滯后，降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，導(dǎo)致系統(tǒng)誤差和低速爬行。15．摩擦如何影響物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？p18~19答：摩擦對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響主要表達(dá)在以下兩個(gè)方面：〔1〕摩擦引起動(dòng)態(tài)滯后和系統(tǒng)誤差靜摩擦引起傳動(dòng)死區(qū)，在傳動(dòng)死區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)將在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)無(wú)響應(yīng)，從而造成動(dòng)態(tài)滯后，和形成運(yùn)動(dòng)誤差?！?〕摩擦引起低速爬行由于非線性摩擦的存在，機(jī)械系統(tǒng)在低速運(yùn)行時(shí)，常常出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。爬行一般出現(xiàn)在某個(gè)臨界轉(zhuǎn)速以下，高速運(yùn)行時(shí)并不出現(xiàn)。16．右圖為一旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)伺服系統(tǒng)框圖。其中齒輪在系統(tǒng)中的位置不同，其間隙的影響不同。根據(jù)右圖試述齒輪間隙對(duì)系統(tǒng)的影響。p20~21答：右圖所示的工作臺(tái)伺服系統(tǒng)中，因齒輪在系統(tǒng)中所處的位置不同，將對(duì)系統(tǒng)的伺服精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響，主要表達(dá)在以下三個(gè)環(huán)節(jié)：〔1〕閉環(huán)之外的數(shù)據(jù)傳遞的齒輪(G1、G4)齒隙對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性無(wú)影響，但影響伺服精度。由于齒隙的存在，在傳動(dòng)裝置逆運(yùn)行時(shí)造成回程誤差，使輸出軸與輸入軸之間呈非線性關(guān)系，輸出滯后于輸入，影響系統(tǒng)的精度?！?〕閉環(huán)之內(nèi)傳遞動(dòng)力的齒輪(G2)齒隙對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)精度無(wú)影響，這是因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)有自動(dòng)校正作用。又由于齒輪副的嚙合間隙會(huì)造成傳動(dòng)死區(qū)，假設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度較小，那么會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩，因此閉環(huán)之內(nèi)動(dòng)力傳遞齒輪的齒隙對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有影響?！?〕反響回路上數(shù)據(jù)傳遞齒輪(G3)的齒隙既影響穩(wěn)定性，又影響精度。17．計(jì)算與分析系統(tǒng)出現(xiàn)爬行時(shí)的臨界轉(zhuǎn)速Ωc，由此得出的在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)減少摩擦影響的措施是什么？p19某數(shù)控機(jī)床位置控制系統(tǒng)的參數(shù)如下：K＝35N?m/rad；fm=8s?N?m；f=12s?N?m；J=21kg?m2；Ts-Tc=1.5N?m。求其臨界轉(zhuǎn)速Ωc?！蔡崾荆篕－系統(tǒng)的剛度系數(shù)；fm－電動(dòng)機(jī)電磁粘滯摩擦系數(shù)；f－機(jī)械系統(tǒng)粘滯摩擦系數(shù)；J－系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Ts－靜摩擦力矩；Tc－動(dòng)摩擦力矩；，出現(xiàn)爬行時(shí)系統(tǒng)的臨界初始相位φc≈79o〕解根據(jù)求得φc≈79o那么由以上分析可以看出，設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量減少靜摩擦和降低動(dòng)、靜摩擦之差值，以提高系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性。因此，機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常常采用摩擦性能良好的塑料－金屬滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠、靜動(dòng)壓導(dǎo)軌；靜動(dòng)壓軸承、磁軸承等新型傳動(dòng)件和支承件，并進(jìn)行良好的潤(rùn)滑。此外，適當(dāng)?shù)脑黾酉到y(tǒng)慣量J和粘性摩擦系數(shù)f也有利于改善低速爬行現(xiàn)象，但慣量J增加將引起伺服系統(tǒng)響應(yīng)性能的降低；增加f也會(huì)增加系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，故設(shè)計(jì)時(shí)必須權(quán)衡利弊，妥善處理。18．諧振將會(huì)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)工作產(chǎn)生什么影響？如何防止諧振的發(fā)生？p19~20答：當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率接近或落入伺服系統(tǒng)的帶寬之中時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生諧振而無(wú)法工作。為了防止機(jī)械系統(tǒng)由于彈性變形而使整個(gè)伺服系統(tǒng)發(fā)生結(jié)構(gòu)諧振，該機(jī)械系統(tǒng)的鎖定轉(zhuǎn)子固有頻率ωt應(yīng)大于伺服系統(tǒng)帶寬ωb的5倍，即ωt>5ωb。19．防止和抑制因結(jié)構(gòu)彈性變形造成的諧振發(fā)生的措施是什么？p20答：通常采用提高系統(tǒng)剛度、增加阻尼、調(diào)整機(jī)械構(gòu)件質(zhì)量和自振頻率等方法來(lái)提高系統(tǒng)的抗振性，防止諧振發(fā)生。采用彈性模量高的材料，合理選擇零件的截面尺寸，對(duì)支承件施加預(yù)加載荷等方法均可以提高零件的剛度。在多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，增大末級(jí)減速比可以有效地提高末級(jí)輸出軸的折算剛度。在不改變機(jī)械結(jié)構(gòu)固有頻率ωt的情況下，通過(guò)增大阻尼也可以有效地抑制諧振。20．適當(dāng)增大慣量在什么情況下對(duì)伺服系統(tǒng)有利？機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何把握慣量的大??？p20答：慣量的適當(dāng)增大只有在改善低速爬行時(shí)有利。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，在不影響系統(tǒng)剛度的條件下，應(yīng)盡量減小慣量。21．機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的要求是什么？p21答：在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，普遍采用計(jì)算機(jī)控制和具有動(dòng)力傳遞、變速與執(zhí)行等多重功能的伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)的伺服變速功能在很大程度上代替了機(jī)械傳動(dòng)中的變速機(jī)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈。因此機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置也不再僅僅是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變換器，已成為伺服系統(tǒng)的組成局部，必需根據(jù)伺服控制的要求進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。22．在伺服系統(tǒng)中，如何選擇系統(tǒng)的總傳動(dòng)比？傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配原那么是什么？p22~26答：在伺服系統(tǒng)中，通常采用負(fù)載角加速度最大原那么選擇總傳動(dòng)比，以提高整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配原那么是：〔1〕等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原那么1〕小功率傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比分配的結(jié)果應(yīng)遵循“前小后大”的原那么。2〕大功率傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比分配的結(jié)果仍應(yīng)遵循“前小后大”的原那么?！?〕質(zhì)量最小原那么1〕小功率傳動(dòng)裝置按“質(zhì)量最小”原那么來(lái)確定傳動(dòng)比時(shí)，其各級(jí)傳動(dòng)比相等。2〕大功率傳動(dòng)裝置按“質(zhì)量最小原那么”確定的各級(jí)傳動(dòng)比是逐級(jí)遞減的，即“前大后小”?！?〕輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原那么要使總轉(zhuǎn)角誤差最小，從輸入端到輸出端的各級(jí)傳動(dòng)比按“前小后大”原那么排列?！?〕三種原那么的選擇1〕對(duì)于傳動(dòng)精度要求高的降速齒輪傳動(dòng)鏈，可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小的原那么設(shè)計(jì)。假設(shè)為增速傳動(dòng)，那么應(yīng)在開(kāi)始幾級(jí)就增速。2〕對(duì)于要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的降速傳動(dòng)鏈，可按等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原那么和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小的原那么設(shè)計(jì)。對(duì)于負(fù)載變化的齒輪傳動(dòng)裝置，各級(jí)傳動(dòng)比最好采用不可約的比數(shù)，防止同時(shí)嚙合，使磨損均衡。3〕對(duì)于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動(dòng)鏈，可按質(zhì)量最小原那么設(shè)計(jì)。23．同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是什么？p30答：同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是在同步帶不打滑的情況下，具有較高的抗拉強(qiáng)度，即保證承載繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下還應(yīng)對(duì)帶齒進(jìn)行耐磨性計(jì)算。24．根據(jù)右圖簡(jiǎn)述諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特征。p34答：諧波齒輪傳動(dòng)主要由波形發(fā)生器H、柔輪1和剛輪2組成。柔輪具有外齒，剛輪具有內(nèi)齒，它們的齒形為三角形或漸開(kāi)線型。其齒距相等，但齒數(shù)不同。剛輪的齒數(shù)zg比柔輪的齒數(shù)zr多。柔輪的輪緣極薄，剛度很小，在未裝配前，柔輪是圓形的。由于波形發(fā)生器的直徑比柔輪內(nèi)圓的直徑略大，所以當(dāng)波形發(fā)生器裝入柔輪的內(nèi)圓時(shí)，就迫使柔輪變形，呈橢圓形。在橢圓長(zhǎng)軸的兩端，剛輪與柔輪的輪齒完全嚙合；而在橢圓短軸的兩端，兩輪的輪齒完全別離；長(zhǎng)短軸之間的齒，那么處于半嚙合狀態(tài)，即一局部正在嚙入，一局部正在脫出。發(fā)生器有兩個(gè)觸頭，稱雙波發(fā)生器，其剛輪與柔輪的齒數(shù)相差為2，周長(zhǎng)相差2個(gè)齒距的弧長(zhǎng)。25．根據(jù)右圖簡(jiǎn)述滾珠花鍵傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特征。P39答：滾珠花鍵傳動(dòng)裝置由花鍵軸、花鍵套、循環(huán)裝置及滾珠等組成。在花鍵軸的外圓上，配置有等分的三條凸緣。凸緣的兩側(cè)就是花鍵軸的滾道。同樣，花鍵套上也有相對(duì)應(yīng)的六條滾道。滾珠就位于花鍵軸和花鍵套的滾道之間。于是滾動(dòng)花鍵副內(nèi)就形成了六列負(fù)荷滾珠，每三列傳遞一個(gè)方向的力矩。當(dāng)花鍵軸與花鍵套作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠就在滾道和保持架內(nèi)的通道中循環(huán)運(yùn)動(dòng)。因此，花鍵軸與花鍵套之間，既可作靈敏、輕便的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，也可以軸帶套或以套帶軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，滾動(dòng)花鍵副既是一種傳動(dòng)裝置，又是一種新穎的直線運(yùn)動(dòng)支承。26．機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)支承部件的要求是什么？p40~41答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的支承部件不僅要支承、固定和聯(lián)接系統(tǒng)中的其它零部件，還要保證這些零部件之間的相互位置要求和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精度要求，而且還是伺服系統(tǒng)的組成局部。因此，應(yīng)按伺服系統(tǒng)的具體要求來(lái)設(shè)計(jì)和選擇支承部件。機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)支承部件的要求是：精度高、剛度大、熱變形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和結(jié)構(gòu)工藝性。27．空心圓錐滾子軸承中滾子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？p42答：滾子是中空的，工作時(shí)潤(rùn)滑油的大局部將被迫通過(guò)滾子中間的小孔，以便冷卻最不易散熱的滾子，潤(rùn)滑油的另一局部那么在滾子與滾道之間通過(guò)，起潤(rùn)滑作用。此外，中空的滾子還具有一定的彈性變形能力，可吸收一局部振動(dòng)。28．滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其作用是什么？p50答：滾動(dòng)導(dǎo)軌是在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩導(dǎo)軌面之間參加滾動(dòng)體，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的一種直線運(yùn)動(dòng)支承。29．根據(jù)右圖簡(jiǎn)述滾動(dòng)導(dǎo)軌塊〔又稱滾子導(dǎo)軌塊〕的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)。p52答：滾子在導(dǎo)軌塊內(nèi)作周而復(fù)始的循環(huán)滾動(dòng)。工作時(shí)，回路滾子低于安裝平面“A”，承載滾子高于安裝平面“B”，承載滾子與機(jī)床導(dǎo)軌面作滾動(dòng)接觸，呈下部支承和上部空回形式，單面受力。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌塊承載能力大，剛度高，行程不受限制，但滾子容易側(cè)向偏移，裝配比擬困難。第三章伺服傳動(dòng)技術(shù)30．何謂伺服？p58答：伺服就是在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件按照指令要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。31．伺服系統(tǒng)由哪四大局部構(gòu)成其根本組成？p58答：一般來(lái)說(shuō)，伺服系統(tǒng)的根本組成可包括控制器、功率放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檢測(cè)裝置等四大局部。32．簡(jiǎn)述開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)和閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)的特征。p59答：〔1〕開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上較為簡(jiǎn)單，技術(shù)容易掌握，調(diào)試、維護(hù)方便，工作可靠，本錢低。缺點(diǎn)是精度低、抗干擾能力差。一般用于精度、速度要求不高，本錢要求低的機(jī)電一體化系統(tǒng)?！?〕閉環(huán)伺服系統(tǒng)，采用反響控制原理組成系統(tǒng)，具有精度高、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、本錢高等。一般用于要求高精度高速度的機(jī)電一體化系統(tǒng)。33．常用的伺服電動(dòng)機(jī)有哪三大類？p59答：常用的伺服電動(dòng)機(jī)有直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三大類。34．何謂直流伺服系統(tǒng)？p65答：采用直流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為直流伺服系統(tǒng)。35．何謂交流伺服系統(tǒng)？p79答：采用交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為交流伺服系統(tǒng)。36．什么是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)？步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是如何工作的？常用的有哪三種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)？p60答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的執(zhí)行元件。對(duì)這種電動(dòng)機(jī)施加一個(gè)電脈沖后，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，稱為一步；脈沖數(shù)增加，角位移隨之增加；脈沖頻率高，那么電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度就高，反之那么慢；分配脈沖的相序改變后，電動(dòng)機(jī)便反轉(zhuǎn)。這種電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與通常均勻旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)有一定的差異，是步進(jìn)形式運(yùn)動(dòng)的。目前在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的有三種：反響式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。37．功率放大器由什么組成？p61答：功率放大器是由開(kāi)關(guān)器件、電感、電容以及保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。38．相敏放大器的功能和輸出特點(diǎn)是什么？p67~68答：相敏放大器也稱為鑒幅器。它的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓的相位相適應(yīng)。由于相敏放大器輸出的是脈動(dòng)的直流電壓，必須采用濾波器，將其變成平滑的直流電壓。39．脈寬調(diào)制型〔PWM〕功率放大器的根本原理是什么？p68答：PWM功率放大器的根本原理是：利用大功率器件的開(kāi)關(guān)作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，通過(guò)對(duì)方波脈沖寬度的控制，改變輸出電壓的平均值。40．PWM的控制電路由哪些器件組成？p70答：PWM的控制電路主要包括脈沖調(diào)制器，邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)和晶體管基極驅(qū)動(dòng)器等。其中最關(guān)鍵的部件是脈沖調(diào)制器。41．影響伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差的主要因素有哪3個(gè)方面？p74答：影響伺服系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差的主要因素有3個(gè)方面：〔1〕由檢測(cè)元件引起的檢測(cè)誤差；〔2〕由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和輸入信號(hào)引起的原理誤差；〔3〕負(fù)載擾動(dòng)引起的擾動(dòng)誤差。42．常用的交流伺服電動(dòng)機(jī)有哪兩大類？p79答：目前常用的交流伺服電動(dòng)機(jī)分為同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)和異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。43．何謂交流調(diào)速過(guò)程中的同步調(diào)制？p82答：在改變正弦調(diào)制波的頻率f的同時(shí)成正比的改變?nèi)禽d波的頻率fc，使載頻比N保持不變，那么稱為同步調(diào)制。44．何謂異步調(diào)制？p82答：在改變正弦調(diào)制波的頻率f的同時(shí)，三角載波的頻率fc的值保持不變,使載頻波比N值不斷變化，那么稱為異步調(diào)制。45．何謂環(huán)形分配器？p85答；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各繞組必須按一定的順序通電才能正確工作。這種使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的裝置稱為脈沖分配器，又稱為環(huán)形分配器。46．簡(jiǎn)述以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的伺服系統(tǒng)的組成及其作用。p88答：以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的伺服系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩大局部。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的作用是把脈沖源發(fā)出的進(jìn)給脈沖進(jìn)行重新分配，并把此信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依次通、斷電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)〔如絲杠〕與執(zhí)行部件連接在一起，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行部件的移動(dòng)。47．按控制元件的種類和驅(qū)動(dòng)方式分類，有哪兩類電液位置控制系統(tǒng)？廣泛應(yīng)用的是哪一類控制系統(tǒng)？其中包括哪兩種控制方式？p89~90答：電液位置控制系統(tǒng)中，按控制元件的種類和驅(qū)動(dòng)方式分為：節(jié)流式控制〔閥控式〕和容積式控制〔泵控式〕系統(tǒng)兩類。廣泛應(yīng)用的是閥控系統(tǒng)，它包括閥控液壓缸和閥控液壓馬達(dá)系統(tǒng)兩種方式。48．何謂電液速度伺服控制系統(tǒng)？p93答：假設(shè)系統(tǒng)的輸出量為速度，將此速度反響到輸入端，并與輸入量比擬，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的速度控制，這種控制系統(tǒng)稱為速度伺服控制系統(tǒng)。第四章計(jì)算機(jī)控制技術(shù)49．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由哪兩局部組成？p97答；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩局部組成?！?〕硬件組成，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要是由主機(jī)、外圍設(shè)備、過(guò)程輸入與輸出設(shè)備、人機(jī)聯(lián)系設(shè)備和通信設(shè)備等組成?！?〕軟件組成，軟件是各種程序的統(tǒng)稱，軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。50．何謂監(jiān)督控制系統(tǒng)〔SCC〕？其任務(wù)的重點(diǎn)是什么？p98答：監(jiān)督控制〔SupervisoryComputerControl〕就是根據(jù)原始的生產(chǎn)工藝信息及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信息按照描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字模型，計(jì)算出生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)設(shè)定值。輸入給直接數(shù)字控制系統(tǒng)〔DDC系統(tǒng)〕或連續(xù)控制系統(tǒng)。SCC系統(tǒng)的輸出值不直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是給出下一級(jí)的最正確給定值。因此是較高一級(jí)的控制。它的任務(wù)是著重于控制規(guī)律的修正與實(shí)現(xiàn)，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等，實(shí)際上它是操作指導(dǎo)系統(tǒng)與DDC系統(tǒng)的綜合與開(kāi)展。51．何謂分布式控制系統(tǒng)〔DCS〕？p99答：分布式控制系統(tǒng)DCS〔DistributedControlSystems〕是以多臺(tái)微型機(jī)為根底的控制系統(tǒng)。DCS綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)，采用多層分級(jí)結(jié)構(gòu)，分為控制級(jí)、控制管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)。每級(jí)用一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)，級(jí)間連接通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線。DCS采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理和分而自治的原那么。其平安可靠性、通用靈活性、最優(yōu)控制性能和綜合管理能力，開(kāi)創(chuàng)了計(jì)算機(jī)控制新方法。52．何謂接口技術(shù)？p99答：接口技術(shù)是研究主機(jī)與外圍設(shè)備交換的技術(shù)。53．常用的接口方式有哪幾種？p99~100答：對(duì)于多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)工作的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，為了便于整體控制及資源共享，各個(gè)系統(tǒng)間應(yīng)當(dāng)有系統(tǒng)間通道接口，接口有通用和專用之分，外部信息的不同，采用的接口方式也不同。一般可分為如下幾種：〔1〕人機(jī)通道及接口，〔2〕檢測(cè)通道及接口，〔3〕控制通道及接口，〔4〕系統(tǒng)間通道及接口。54．接口電路的最重要的功能是什么？常用什么方式傳送數(shù)據(jù)？p100答：接口電路處于運(yùn)行速度快的微處理器與運(yùn)行速度比擬慢的外設(shè)之間，它的一個(gè)重要功能就是能使它們?cè)谒俾噬掀ヅ?，正確地傳送數(shù)據(jù)。通常使用的方法有：無(wú)條件傳送、查詢式傳送和中斷傳送。55．何謂D/A轉(zhuǎn)換器？p103答：D/A轉(zhuǎn)換器是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的電路。56．何謂A/D轉(zhuǎn)換器？p105答；A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件。57．何謂總線式工業(yè)控制機(jī)？p110答：總線式工業(yè)控制機(jī)即是依賴于某種標(biāo)準(zhǔn)總線，按工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，包括主機(jī)在內(nèi)的各種I/O接口功能模板而組成的計(jì)算機(jī)。58．單片微計(jì)算機(jī)由什么集組成？p112答：?jiǎn)纹⒂?jì)算機(jī)是將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)、多功能I/O〔并行、串行、A/D〕、通信控制器，甚至圖形控制器、高級(jí)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)等都集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上。59．STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)由什么組成？p115答：STD總線工業(yè)控制計(jì)算機(jī)就是由某種型號(hào)CPU芯片構(gòu)成的主機(jī)板和按要求配置的I/O功能模板共同插在帶有總線板的機(jī)箱內(nèi)，再配上相應(yīng)的電源而組成。第五章可靠性和抗干擾技術(shù)60．可靠性的定義是什么？p129答：可靠性的定義是：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。61．何謂失效？何謂故障？p130答：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定的功能，就稱為失效。對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品，也稱為故障。62．產(chǎn)品〔或系統(tǒng)〕的可靠性指標(biāo)的意義是什么？衡量可靠性上下的數(shù)量指標(biāo)有哪兩類？產(chǎn)品的可靠性由什么決定？又用什么來(lái)保證？p130~131答：“可靠性指標(biāo)”是可靠性量化分析的尺度。衡量可靠性上下的數(shù)量指標(biāo)有兩類，一類是概率指標(biāo)；另一類是壽命指標(biāo)。它們一般都是時(shí)間的函數(shù)。產(chǎn)品的可靠性是由設(shè)計(jì)決定的，由制造和管理來(lái)保證的。63．提高系統(tǒng)可靠性，應(yīng)從哪幾個(gè)方面考慮？p136~137答：提高系統(tǒng)可靠性主要從以下3個(gè)方面考慮：〔1〕提高系統(tǒng)各組成元、器件的設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量及系統(tǒng)的裝配質(zhì)量；〔2〕采用容錯(cuò)法設(shè)計(jì)；〔3〕采用故障診斷術(shù)，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。64．何謂抗干擾技術(shù)？p138答：抗干擾技術(shù)就是研究電子設(shè)備及系統(tǒng)抵抗外部和內(nèi)部電磁干擾，保證其正常工作的具體措施。第六章簡(jiǎn)單機(jī)電一體化系統(tǒng)〔免考〕第七章工業(yè)機(jī)器人65．工業(yè)機(jī)器人的定義是什么？p160答：工業(yè)機(jī)器人定義為：“一種能自動(dòng)定位控制、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的操作機(jī)。能搬運(yùn)材料、零件或操作工具，用以完成各種作業(yè)?！?6．工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的定義是什么？p160答：工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)定義為：“具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作的機(jī)械裝置