机电一体化系统设计习题答案

机电一体化系统设计习题答案

【篇一：机电一体化课后答案】

说明较为人们所接受的机电一体化的含义。

答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制

功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机

结合而构成系统的总称。

1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？

答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元

件系统五大要素组成。

②.对应的五大功能为：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？

答：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。

答：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？

答：（1）各级传动比的分配原则是：①重量最轻原则②输出轴转角误差最小原则③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。

2-19.设有一谐波齿轮减速器，其减速比为100，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）。

答：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、种类及应满足的基本要求。答：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？

答：⒈惯量小、动力大⒉体积小、重量轻⒊便于维修、安装⒋易于

微机控制

3-6 简述 pwm 直流驱动调速，换向的工作原理。

答：通过电源的通断来获得电压脉冲信号，控制通断的时间比来获

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 3，2 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？

答：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。

答：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？

答：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 试说明光电耦合器的光电隔离原理。

答：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所示。