機(jī)電一體化答案總結(jié)

1-1試說明較為人們所接受的“機(jī)電一體化”的涵義。答：機(jī)電一體化乃是機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與微電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)總稱。

1-2機(jī)電一體化系統(tǒng)由哪些要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：由五大要素（子系統(tǒng)）組成：1．機(jī)械系統(tǒng)：具有構(gòu)造功能，相當(dāng)于人的骨骼；2．信息處理系統(tǒng)：具有控制功能，相當(dāng)于人體的大腦；3．動力系統(tǒng)：具有動力功能，相當(dāng)于人體的內(nèi)臟；4．傳感檢測系統(tǒng)：具有計測功能相當(dāng)于人體感觀；5．執(zhí)行元件系統(tǒng)：具驅(qū)動功能（主功能），相當(dāng)于人體四肢的肌肉。

1-3說明機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計步驟。答：分為四步：1．總體設(shè)計：分析設(shè)計要求，劃分功能模塊，決定性能參數(shù)，調(diào)研類似產(chǎn)品，確定總體方案，方案對比定型，編寫總體論證書。2．詳細(xì)設(shè)計：各子系統(tǒng)的設(shè)計（各元部件的選擇與設(shè)計），子系統(tǒng)間的接口設(shè)計；3．綜合評價：通過不同的評價指標(biāo)對產(chǎn)品的性能、價格進(jìn)行綜合評價；4．試制與調(diào)試：生產(chǎn)樣機(jī)，進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)試，看最終是否能達(dá)到最初的規(guī)格和性能指標(biāo)要求。1-4機(jī)電一體化產(chǎn)品特點(diǎn)：節(jié)能，自動化

1-5機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？答：接口功能：①輸入，輸出。②變換，調(diào)整。

2-2機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比有什么特點(diǎn)？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)相比，其特點(diǎn)在于：前者不僅要求較高的定位精度，還要求較高的動態(tài)響應(yīng)特性，即響應(yīng)快、穩(wěn)定性好。

2-3絲桿螺母機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn)？答：絲桿螺母機(jī)構(gòu)分兩類：1．滑動絲桿螺母副。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低，具有自鎖功能。缺點(diǎn)：摩擦阻力大，傳遞效率低（30%～40%）。2．滾動絲桿螺母副。優(yōu)點(diǎn)：摩擦阻力小，傳遞效率高（92%～98%）。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。

2-4滾珠絲桿副的傳動特點(diǎn)？答：滾珠絲桿副的滾珠絲桿副的有如下特點(diǎn)：1．優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高（達(dá)90%以上，比滑動絲桿的高2-4倍）；靈敏度高，傳動平穩(wěn)；磨損小，壽命長；可消除軸向間隙，提高軸向剛度。2．缺點(diǎn)：不能自鎖，運(yùn)動可逆，在用作升、降傳動機(jī)構(gòu)時需采用制動裝置。

2-7滾珠絲桿副的主要尺寸參數(shù)有哪些？答：滾珠絲桿副的主要尺寸(基本尺寸)參數(shù)有三個：公稱直徑d0特征尺寸、基本導(dǎo)程Ph（螺距t）、行程l。

2-10各級傳動比的分配原則有哪些？答：各級傳動比的最佳分配原則有三個：1．重量最輕原則：使系統(tǒng)重量最輕來分配各級傳動比的原則。2．輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則：為了保證齒輪傳動系統(tǒng)的精度，降低齒輪的加工、安裝誤差，使輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小的原則。3．等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則：為了使電機(jī)啟�？�、反轉(zhuǎn)快，要求齒輪傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量越小越好。

2-11諧波齒輪減速器由哪幾部分組成？答：諧波齒輪減速器主要由三部分構(gòu)成：剛輪、柔輪、波發(fā)生器。

2-12諧波齒輪傳動有何特點(diǎn)？答：諧波齒輪傳動的特點(diǎn)是：體積小，重量輕，傳動比大，傳動平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，傳動效率高。

2-15等效轉(zhuǎn)動慣量和等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算方法。答：等效轉(zhuǎn)動慣量是指將機(jī)械傳動系統(tǒng)中若干個部件的轉(zhuǎn)動慣量等效轉(zhuǎn)化到其中某一個轉(zhuǎn)動部件上所得的系統(tǒng)總轉(zhuǎn)動慣量，一般根據(jù)等效前后，系統(tǒng)的總動能守衡原理來求。等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩是將傳動系統(tǒng)中的的摩擦負(fù)載、外力負(fù)載等效到系統(tǒng)某個轉(zhuǎn)動部件上所得的系統(tǒng)總負(fù)載轉(zhuǎn)矩，一般按照等效前后，系統(tǒng)的負(fù)載功率相等來求。3-3步進(jìn)電機(jī)的工作原理是什么？答：步進(jìn)電機(jī)的工作原理是：輸入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一步，即轉(zhuǎn)過一個步距角，改變脈沖頻率就改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，改變通電順序就改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。

3-4步進(jìn)電機(jī)步距角的計算方法。答：360zm

3-5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源由哪三部分組成？答：由環(huán)形分配器、光電隔離電路、功率放大器三部分組成。

3-6步進(jìn)電機(jī)功率放大電路有哪六種？各有何特點(diǎn)？答：步進(jìn)電機(jī)功率放大電路有以下六種：1．單電壓型：優(yōu)點(diǎn)：線路簡單。缺點(diǎn)：電流上升不夠快，輸出脈沖波形差，輸出功率低，高頻時帶負(fù)載能力低。適用范圍：低速、輕載的小型步進(jìn)電機(jī)。2.雙電壓型（高低壓型）：優(yōu)點(diǎn)：高壓驅(qū)動，電流上升快，脈沖波形好，頻率范圍寬，效率高。缺點(diǎn)：電壓波頂有凹陷，電流不穩(wěn)定，電路較復(fù)雜。

3-7控制用電機(jī)包括哪三種？各用于什么伺服系統(tǒng)中？答：控制用電機(jī)按照工作原理不同分為三種：步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)。分別用于開環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)中。

3-8什么叫機(jī)械特性曲線？直流伺服電機(jī)與交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性曲線有何區(qū)別？答：機(jī)械特性是指控制電壓V2為常數(shù)時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n間的關(guān)系曲線，即n=f(M)曲線。直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性曲線為線性，而且在不同的控制電壓下，其曲線相互平行，斜率不變，屬硬特性；交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性曲線為非線性，而且在不同的控制電壓下，其特性曲線互不平行，屬軟特性，低速時更軟，故直流伺服電機(jī)比交流伺服電機(jī)的動態(tài)精度高，性能品質(zhì)好；

直流伺服電機(jī)的調(diào)速驅(qū)動方式有兩種：晶體管脈寬調(diào)速：PWM調(diào)速(Pulsewidthmodulation)，晶閘管調(diào)速：SCR調(diào)速(Siliconcontrolledrectifier)

4-1微機(jī)由哪部分組成？微機(jī)分哪幾類？答：微機(jī)硬件由四部分組成：1．中央處理單元，即CPU，是控制系統(tǒng)的核心；2．總線（數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB、控制總線CB），是傳遞信息的紐帶；3．存儲器（RAM、ROM等），是存儲信息的倉庫；4．輸入、輸出接口電路（I/O口），是與外設(shè)連接的橋梁。微機(jī)分三類：單片機(jī)、單扳機(jī)、微機(jī)系統(tǒng)4-28086/8088CPU最小、最大工作模式的特征。答：最小工作模式------指單微處理器系統(tǒng)，即系統(tǒng)中只有8086或8088一個微處理器。最大工作模式------指系統(tǒng)中可以包括兩個或多個微處理器，即允許多個微處理器一起工作，系統(tǒng)的控制信號由總線控制器提供，主處理器為8086/8088，其他為協(xié)處理器（如8087用于數(shù)值計算、8089用于I/O操作。

4-48031最小應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展（即存儲器、I/O接口芯片的連線方法）。答：8031不具備內(nèi)部ROM或EPROM（內(nèi)部有一個128字節(jié)的RAM，還有CPU、總線），不能形成一個完整的微機(jī)，所以必須擴(kuò)展，外接EPROM作為程序存儲器后，才構(gòu)成一個最小應(yīng)用系統(tǒng)。8031與存儲器、I/O接口芯片的連線方法見書上P153圖4-31。

4-7行列式健盤的鍵值如何確定？答：將行線、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵被按下后，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置“0”電平，讀出各行狀態(tài)為非全“1”狀態(tài)，這時的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵的鍵值。4-8光電隔離電路的作用？答：光電隔離電路的作用有三個：1．電隔離：防止高壓竄入微機(jī)，防止干擾信號進(jìn)入電路；2．電平轉(zhuǎn)換：使不同電平的電路間方便地實(shí)現(xiàn)耦合；3．提高驅(qū)動能力：如采用達(dá)林頓和可控硅管制成的光電耦合器可以驅(qū)動較大電流的負(fù)載。

擴(kuò)展閱讀：機(jī)電一體化 考試總結(jié) 習(xí)題答案

1.什么是機(jī)電一體化？各國的主要觀點(diǎn)有哪些？(P1~3)

答：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。

2.試述機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的區(qū)別。(P2)

答：傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機(jī)控制。機(jī)電一體化技術(shù)以計算機(jī)為控制中心，在設(shè)計過程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機(jī)控制下具有一定的智能性。

1．機(jī)電一體化技術(shù)是微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)向機(jī)械工業(yè)滲透的過程中逐漸形成并發(fā)展起來的一門多學(xué)科領(lǐng)域交叉的新型綜合性學(xué)科，它是機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的核心技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)的另外一個重要表現(xiàn)形式是機(jī)器人技術(shù)。

2．系統(tǒng)論、信息論和控制論是數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)，微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和精密機(jī)械技術(shù)就是數(shù)控技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3．?dāng)?shù)字控制是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）進(jìn)行可編程控制的自動化方法。

數(shù)控技術(shù)采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。它集計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)等多學(xué)科、多技術(shù)于一體。

數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的裝置。它能夠自動輸入載體上事先給定的數(shù)字量，并將其譯碼后進(jìn)行必要的信息處理和運(yùn)算后，控制機(jī)床動作并加工零件。CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。

4．?dāng)?shù)控機(jī)床的優(yōu)勢：自動化程度高；效率高，操作人員少；精度高和質(zhì)量穩(wěn)定；廢品率低、工裝成本低；復(fù)雜零件加工；一機(jī)多用；便于建立通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化管理；附加值高

5．?dāng)?shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢：1.大功率、高精度2.高速度3.CNC智能化（a.適應(yīng)控制技術(shù)b.故障自診斷、自修復(fù)功能c.刀具壽命自動檢測和自動換刀功能d.模式識別技術(shù)e.智能化交流伺服驅(qū)動技術(shù)）4.具有高速、多功能的內(nèi)裝可編程機(jī)床控制器5.彩色CRT圖形顯示、人機(jī)對話功能及自我診斷功能6.采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng)。。。。。。。

3.試分析機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及相關(guān)技術(shù)。(P1~3)

答：機(jī)電一體化系統(tǒng)是多學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，是技術(shù)密集型的系統(tǒng)工程。其技術(shù)組成包括：機(jī)械技術(shù)、檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、計算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等�，F(xiàn)代的機(jī)電一體化產(chǎn)品甚至還包含了光、聲、化學(xué)、生物等技術(shù)等應(yīng)用。4.一個典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含哪些幾個基本要素？

答：機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運(yùn)動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內(nèi)部及其之間，形成通過接口耦合來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)融合的一個完整系統(tǒng)。

5.試述機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計方法。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程中，一直要堅持貫徹機(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)計方法，并用自動控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(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。

6.試述現(xiàn)代設(shè)計的概念。（P4）

設(shè)計這個詞有兩種概念。廣義的概念是指發(fā)展過程的安排，包括發(fā)展的方向、程序、細(xì)節(jié)和達(dá)到的目標(biāo)。狹義的概念指的是將客觀需求轉(zhuǎn)化為滿足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的活動，各種產(chǎn)品包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計即屬此類。

現(xiàn)代設(shè)計是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展，是隨著設(shè)計實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，由個別到一般、具體到抽象、感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發(fā)展起來的。由于科技進(jìn)步的速度日益增快，特別是計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人們在掌握事物的客觀規(guī)律和人的思維規(guī)律的同時，運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)原理，進(jìn)行過去難以想象的綜合集成設(shè)計計算，使設(shè)計工作包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計過程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

8.現(xiàn)代設(shè)計方法有哪些？（P3～13）

現(xiàn)代設(shè)計方法門類眾多且不斷出新�？砂此�研究解決的問題性質(zhì)分為總體問題和個別性能問題兩大類：

1.研究總體設(shè)計的現(xiàn)代設(shè)計方法

(1)設(shè)計方法學(xué)(2)價值工程設(shè)計(3)優(yōu)勢設(shè)計（4)綠色設(shè)計(5)計算機(jī)輔助設(shè)計(6)并行工程設(shè)計(7)虛擬設(shè)計(8)反求工程設(shè)計(9)優(yōu)化設(shè)計及其發(fā)展(10)創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)2．研究產(chǎn)品性能的現(xiàn)代設(shè)計方法

(1)工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(2)模塊化設(shè)計(3)相似性設(shè)計(4)摩擦學(xué)設(shè)計(5)三次設(shè)計(6)人機(jī)工程設(shè)計(7)智能設(shè)計(8)動態(tài)設(shè)計(9)可靠性設(shè)計(10)有限元法(11)機(jī)械疲勞設(shè)計9.何為機(jī)電一體化系統(tǒng)的四視圖設(shè)計？（P13）功能視圖、結(jié)構(gòu)視圖、控制視圖和信息視圖

第二章

1.什么技術(shù)系統(tǒng)？什么是技術(shù)過程？什么是作業(yè)對象？(P27)

例如，為了得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過編程在加工中心上對坯料進(jìn)行加工。壞料是作業(yè)對象，加工中心是技術(shù)系統(tǒng)，所完成的加工過程是技術(shù)過程。

作業(yè)對象一般可分為三大類：物料、能量和信息

2.確定技術(shù)過程的一般步驟是什么？(P27)

1)根據(jù)信息集約和調(diào)研預(yù)測的資料，分析確定作業(yè)對象以及主要轉(zhuǎn)換要求。2)分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實(shí)踐，確定實(shí)現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工作原理。

3)明確實(shí)現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的總和，包括經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會條件等。4)確定主要技術(shù)過程和其他輔助過程。

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。

3.試述功能設(shè)計方法和主要步驟。(P28~30)

功能是對技術(shù)系統(tǒng)中輸入和輸出的轉(zhuǎn)換所作的抽象化描述。只有用抽象的概念來表述系統(tǒng)的功能，才能深入識別需求的本質(zhì)，辨明主題，發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新，

總功能逐步分解為比較簡單的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能樹(一)功能分析(二)功能元求解1．選擇工作原理2．構(gòu)思功能載體(三)方案綜合

4.功能設(shè)計的工具有哪些？（P30）1．設(shè)計目錄

(1)對象目錄(2)作業(yè)日錄(3)解法目錄2．知識庫

(1)數(shù)據(jù)庫(2)設(shè)計詞典(3)手冊

5.試分析設(shè)計與技術(shù)系統(tǒng)的關(guān)系。

設(shè)計若是為了對作業(yè)對象完成某種技術(shù)過程，設(shè)計對象就是人造技術(shù)系統(tǒng)。

第三章

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計有哪些內(nèi)容？（P78）

宏觀地看，結(jié)構(gòu)設(shè)計大致有以下三方面內(nèi)容:

(1)功能設(shè)計以各種具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能要求。(2)質(zhì)量設(shè)計兼顧各種要求和限制，提高機(jī)電一體化系統(tǒng)質(zhì)量和性能,

(3)優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計充分應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法系統(tǒng)地構(gòu)造設(shè)計優(yōu)化模型，用創(chuàng)造性設(shè)計思維方法進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化和創(chuàng)新。

2.機(jī)電一體化系統(tǒng)中運(yùn)動聯(lián)系結(jié)構(gòu)的基本單元有哪些？(P87)

需要聯(lián)軸器、減速、變速裝置及運(yùn)動換向與轉(zhuǎn)換裝置等基本傳動結(jié)構(gòu)

3.滾動導(dǎo)軌副的品質(zhì)用那幾方面來衡量？(P108)

(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副最基本的性能指標(biāo)。移功件在沿導(dǎo)軌運(yùn)動時，不論有無載荷，部應(yīng)保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。各種設(shè)備對導(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。

(2)耐磨性導(dǎo)軌副應(yīng)在預(yù)定的使用期內(nèi)，保持其導(dǎo)向精度。精密滾動導(dǎo)軌副的主要失效形式是磨損。因此，耐磨性是衡量滾動導(dǎo)軌副性能的主要指標(biāo)之一。

(3)剛度為了保證足夠的剛度，應(yīng)選用最合適的導(dǎo)軌類型、尺寸及其組合。選用可調(diào)整間隙和能夠預(yù)緊的導(dǎo)軌副可以提高剛度。

(4)工藝性導(dǎo)軌副要便于裝配、調(diào)整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)。

4.結(jié)構(gòu)設(shè)計品質(zhì)是指在那些方面應(yīng)注意的問題？（P116）

結(jié)構(gòu)設(shè)計品質(zhì)是指結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和靜剛度、結(jié)構(gòu)動剛度、結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)工藝性等四大方面應(yīng)注意的問題

第四章

1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中控制器的作用是什么？它的基本功能應(yīng)包括那些？(P149~150)

機(jī)電一體化機(jī)械的控制器是一個以計算機(jī)為核心的測量和控制系統(tǒng)它將來自各傳感器的檢測信號與外部輸人命令進(jìn)行集中，存儲、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，控制整個系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。

它的基本功能應(yīng)包括以下幾點(diǎn):1)實(shí)時的信息轉(zhuǎn)換和控制功能。2)人機(jī)交互功能。3)和機(jī)電部件接口的功能。4)對控制軟件運(yùn)行的支持功能。

2.單板機(jī)模式的控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？(P150)

1)結(jié)構(gòu)形態(tài)的隨意性。2)空間位置的隨意性。3)形態(tài)規(guī)模的隨意性。4)最佳的經(jīng)濟(jì)性。

3.組合模式的控制系統(tǒng)有哪幾種模式？(P150~151)

采用商品化硬件模塊通過總線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)。

4.在工控機(jī)中對存儲器有哪些要求？(P153)

像個人計算機(jī)存儲代碼和數(shù)據(jù)供CPU或其他設(shè)備讀寫

(1)可靠性高即抗干擾能力強(qiáng)，能在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下準(zhǔn)確進(jìn)行讀寫操作。(2)實(shí)時性好能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對存儲器訪問的要求。

(3)功耗低降低自然發(fā)熱造成的溫升，并可用電池供電。

(4)數(shù)據(jù)存儲器非易失性這并不是對全局存儲器的要求，但系統(tǒng)中至少有局部非易失數(shù)據(jù)段或程序代碼段，以便能長期保存數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)突然停電后再重新啟動時能迅速恢復(fù)現(xiàn)場運(yùn)行

5.I/O子系統(tǒng)的作用是什么？按其物理量的形式分成哪兩大類？(P153~154)

控制器除了基本系統(tǒng)以外，還應(yīng)包括各種檢測、控制量的輸入輸出接口，這部分功能稱為I/O子系統(tǒng)。按其物理量的形式來分，一般可分成開關(guān)量(數(shù)字量)I/O即DI／DO、模擬量I/O即AI/AO兩大類。

6.什么是總線？控制系統(tǒng)中包括哪些總線？各總線作用是什么？(P154~155)

所謂總線是指一組信號線的集合，是一種按規(guī)定協(xié)議傳送信息的公共通道，由數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線組成。

7.簡述控制系統(tǒng)的基本組成。（P152～155）(一)中央處理單元(CPU)(二)存儲器

(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

8.什么是計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)？(P155)

計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)簡稱CNC系統(tǒng)，它是用計算機(jī)通過執(zhí)行其存儲器內(nèi)的程序來完成數(shù)控要求的部分或全部功能，并配有接口電路、伺服驅(qū)動的一種專用計算機(jī)系統(tǒng)。

9.計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)由哪幾部分組成？(P155)

CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出設(shè)備、計算機(jī)數(shù)字控制裝置(CNC裝置)、可編程序控制器(PLC)、主軸驅(qū)動和進(jìn)給驅(qū)動裝置等組成，

第五章

1.根據(jù)自動化機(jī)械的基本模型，簡述信息流主要集中在那些子系統(tǒng)中？(P195)

信息流主要集中在人機(jī)界面、檢測機(jī)構(gòu)和控制器。

2.現(xiàn)代機(jī)械和傳統(tǒng)機(jī)械最本質(zhì)的區(qū)別是什么？(P195)

現(xiàn)代機(jī)械和傳統(tǒng)機(jī)械最本質(zhì)的區(qū)別是現(xiàn)代機(jī)械中具有信息流。信息系統(tǒng)保證了機(jī)電一體化系統(tǒng)基本單元(MEE)的正確運(yùn)行，也使許多基本MEE耦合組成復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)。

3.在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中信息流的作用是什么？(P196)

信息系統(tǒng)保證了機(jī)電一體化系統(tǒng)基本單元(MEE)的正確運(yùn)行，也使許多基本MEE耦合組成復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)。

信息流是軟件總體設(shè)計的基礎(chǔ)。

4.信息流是如何分類的？(P196)

從信息流的形態(tài)來分，信息流可以是借助于機(jī)、光、聲、電等介質(zhì)傳輸?shù)男盘�，也可以是語言、文字、圖表、圖像等抽象的信號，在計算機(jī)內(nèi)部則是數(shù)據(jù)表示的數(shù)據(jù)流。從信息流的功能來分，有控制信息流、檢測信息流、數(shù)據(jù)信息流、顯示信息流等。以信息流的流向來分，可分為輸入信息流、變換信息流、輸出信息流等。

5.分析信息流和數(shù)據(jù)流有什么意義？(P196)1)對機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作原理和工作過程有深刻理解。

2)可對系統(tǒng)進(jìn)行深入的總體分析與規(guī)劃，以達(dá)到解耦與集成的目的。

3)信息流是軟件總體設(shè)計的基礎(chǔ)。按軟件工程方法，從數(shù)據(jù)流可確定軟件的結(jié)構(gòu)，并定義此結(jié)構(gòu)中包含的程序模塊。同時也可以定義數(shù)據(jù)庫項、格式、規(guī)模和存取方法。特別是“全量程”的定義，即用于兩個以上的程序模塊內(nèi)的那些量的定義.

6.分析信息流的基本工具有哪些？(P196～198)(一)信息流的基本環(huán)節(jié)(二)數(shù)據(jù)流程圖(三)信息流和軟件結(jié)構(gòu)

7.人機(jī)輸入界面的基本硬件有哪些？(P204)

其基本硬件是鍵盤、開關(guān)(包括操作按鈕和觸摸屏等)，并通過CRT實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

8.輸出界面的信息流中對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信息輸出有哪幾種形式？(P215)

1)直接開關(guān)量的輸出。

2)脈沖序列和運(yùn)動方向控制標(biāo)記。

3)直接數(shù)字輸出。4)模擬量輸出。

5)其他控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)

第六章

1.簡述機(jī)電一體化可重構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計提出的背景。(P229～230)

1)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快。

2)社會對產(chǎn)品的需求趨于多樣化、個性化和動態(tài)化，順應(yīng)客戶愛好(也稱客戶化或定制)、多品種中小批量生產(chǎn)已成為生產(chǎn)方式的主流。

3)市場對企業(yè)的要求從原來的對質(zhì)量、成本的要求演變?yōu)楝F(xiàn)在的對時間(Time)、質(zhì)量(Quality)、成本(Cost)、創(chuàng)新(Innovation)、服務(wù)(Service)和環(huán)境(Environment)等諸多方面的要求，時間已成為競爭力的第一要素，能否在最短的時間內(nèi)開發(fā)出最新的產(chǎn)品并推向市場，是贏得市場競爭的關(guān)鍵。

4)可持續(xù)發(fā)展的理念及對生態(tài)環(huán)境方面的關(guān)注，使人們在生產(chǎn)過程和消費(fèi)過程中更注意生態(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。2.什么是可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）?(P230)

可重構(gòu)制造系統(tǒng)(ReconfigurableManufacturingSystem，RMS)是指能夠通過對制造系統(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)市場變化及其他需求的一種制造系統(tǒng)。

3.可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）的重構(gòu)分為哪幾個層次？(P230)1)制造系統(tǒng)級的重構(gòu)。2)制造設(shè)備級的重構(gòu)。3)子系統(tǒng)或部件層的重構(gòu)。

4.對于可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMS）而言，可重構(gòu)控制系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？(P230)

開放式結(jié)構(gòu)控制器是可重構(gòu)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。

5.機(jī)電一體化可重構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)是什么？(P231)1)低的生產(chǎn)成本和重構(gòu)成本的綜合值(cost)。2)短的設(shè)計建造時間和斜升時間（Time)。3)最大限度地利用已有的資源（Resource)。4)在公共地基上達(dá)到物流最優(yōu)(Stream)。

6.機(jī)電一體化可重構(gòu)系統(tǒng)的特征是什么？(P231～232)1)模塊性(Modularity)2)可集成性(Integrability)3)可轉(zhuǎn)換性(Convertibility)4)可診斷性(Diagnosability)5)客戶化性(Customization)

7.可重構(gòu)機(jī)床設(shè)計的主要目的是什么？可重構(gòu)機(jī)床包括那些內(nèi)涵？(P232)

主要目的是使機(jī)床能快速低成本地適應(yīng)被加工零件的各種變化。

1)可重構(gòu)機(jī)床綜合了流水線機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，它每次提供給客戶確定的、滿足其當(dāng)前需要的功能和生產(chǎn)能力，同時當(dāng)客戶的需求發(fā)生變化時，可快速改變機(jī)床的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，以較低的成本在一個零件族內(nèi)快速調(diào)節(jié)／升級生產(chǎn)能力和功能性。2)可重構(gòu)機(jī)床由可重構(gòu)的硬/軟件組成。

3)可重構(gòu)機(jī)床必須設(shè)計開始就考慮可重構(gòu)性，而且必須由基本的硬／軟件模塊創(chuàng)建，能夠通過所設(shè)計的接口快速集成。4)可重構(gòu)機(jī)床是開放的、模塊化結(jié)構(gòu)。

8.機(jī)械加工中常用的三類機(jī)電一體化系統(tǒng)是什么？(P232)

DML、FMS和RMT三類機(jī)電一體化系統(tǒng)

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