中南大学机电体化复习

第一章绪论

1．简述机电一体化技术的基本概念和涵义.p1

答：机电一体化技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术.

2．机电一体化技术的发展趋势可概括为哪三个方面？p2

答：机电一体化技术的发展趋势可概括为以下三个方面：

（1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；

（2）功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展；

（3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展.

3．机电一体化的优势是什么？p2

答：机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长，且综合利用各学科并加以整体优化.因此，在机电一体化技术的研究与生产应用过程中，特别强调技术融合、学科交叉的作用.机电一体化技术依赖于相关技术的发展，机电一体化技术的发展也促进了相关技术的发展. 4．机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为哪六个方面？p2

答：机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为以下六个方面：（1）机械技术，（2）检测传感技术，（3）信息处理技术，（4）自动控制技术，（5）伺服传动技术，（6）系统总体技术. 5．机电一体化系统应具有哪六个基本功能要素？p4

答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素（即六个子系统）：（1）机械本体，（2）动力部分，（3）检测部分，（4）执行机构，（5）控制器，（6）接口.

6．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？p5

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、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，接口遵循协调一致的时序、信号格式和逻辑规范将变换和放大后的信号可靠、快速、精确地交换传递.

7．简述执行机构的功能和分类.P5

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.执行机构是运动部件，它将输入的各种形式的能量转换为机械能.常用的执行机构可分为两类：一是电气式执行部件，按运动方式的不同又可分为旋转运动零件（如电动机）和直线运动零件（如电磁铁等）；二是液压式执行部件，主要包括液压缸和液压马达等执行元件.

8．从控制的角度简述典型机电一体化控制系统以及它们各自的特点.P5~6

答：从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统.开环控制系统是没有输出反馈的控制系统，开环控制系统的主要优点是简单、经济、容易维修，它的主要缺点是精度低、对环境变化和干扰十分敏感，常用于低档电器，如家用电器等.闭环控制系统输出信号的全部或部分以负反馈的形式被反馈到输入端，输入信号与反馈信号比较后的偏差信号送给控制器，控制器对信号进行处理后产生控制信号，再控制形被控对象的输出，从而形成闭环回路.闭环控制系统与开环控制系统相比较，具有精度高、动态性能好、抗干扰能力强等优点；它的缺点是结构比较复杂、价格比较昂贵、不容易维修等.

9．何谓连续控制系统？p6

答：信号在时间上是连续变化的系统.

10．何谓计算机控制系统？p6

答：采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统.计算

机控制系统（离散控制系统），即系统中某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式，信号在时间上是离散的系统.

11．在机械工程领域中，大量的机电一体化系统以机械装置或机器为控制对象，以电子装置或计算机为控制器，这些系统从控制的角度出发可大致分为哪四类？p6

答：从控制的角度出发，这些系统可大致分为以下四类：（1）伺服传动系统，（2）数字控制系统，（3）顺序控制系统，（4）过程控制系统

第二章机械传动与支承技术

12．简述机电一体化系统中机械结构的作用以及设计时的注意事项.p13

答：在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等.通常，它们是微机控制伺服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、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能. 20．适当增大惯量在什么情况下对伺服系统有利？机械设计时应如何把握惯量的大小？p20 答：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.

21．机电一体化系统对机械传动的要求是什么？p21

答：在机电一体化系统中，普遍采用计算机控制和具有动力传递、变速与执行等多重功能的伺服电动机.伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了机械传动中的变速机构，大大简化了传动链.因此机电一体化系统中的机械传动装置也不再仅仅是转矩和转速的变换器，已成为伺服系统的组成部分，必需根据伺服控制的要求进行选择和设计.

22．在伺服系统中，如何选择系统的总传动比？传动链的级数和各级传动比的分配原则是什么？p22~26

答：在伺服系统中，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.

传动链的级数和各级传动比的分配原则是：

（1）等效转动惯量最小原则

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.

（4）三种原则的选择

1）对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计.若为增速传动，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，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计.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，使磨损均衡.

3）对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计.

26．机电一体化系统对支承部件的要求是什么？p40~41

答：机电一体化系统中的支承部件不仅要支承、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.因