《机电系统设计》思考题

一、名词解释 1．VLSI 2．MCS 3．比功率

4．PWM 5．接口

6．静压轴承 7．格雷码(或葛莱码) 二、简答

1-1 试说明“机电一体化”的含义。 1-2 机电一体化的目的是什么？ 1-3 机电一体化时代的特征是什么？ 1-4 何谓机电一体化技术革命？

1-5 说明我国机电一体化优先发展的领域。

1-6 优先发展的机电一体化领域必须同时具备哪些条件？ 1-7 机电一体化系统由那些基本要素组成？分别实现哪些功能？ 1-8 工业三大要素指的是什么？ 1-9 机电一体化的三大效果是什么？

1-10 说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。 1-11 机电一体化系统（产品）的主要评价内容是什么？ 1-12 机电一体化系统的接口功能有哪两种？ 1-13 根据不同的接口功能说明接口的种类。 1-14 机电一体化工程与系统工程有何异同？ 1-15 说明机电一体化系统设计的设计思想方法。 1-16 什么是机电互补法、融合法、组合法？

1-17 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？

1-18 通过机电一体化系统（产品）的开发工程的流程，归纳其基本规律。 1-19 现代设计方法与传统设计方法相比较有何突出特点？

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。

2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常提出哪些要

求？

2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？

2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ 2-4 简述丝杠螺母机构的分类及其特点。 2-5 丝杠螺母机构的传动形式及选择方法是什么？ 2-6 丝杠螺母副的组成要素有哪些？ 2-7 滚珠丝杠副的传动特点有哪些？

2-8 珠丝杠副的典型结构类型有哪些？各有何特点？ 2-9 滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？

2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程为6mm、一端的齿轮齿数为100、 另一端的齿轮齿数为98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2个齿时， 试问：两个螺母之间相对移动了多大距离。

2-11 简述滚珠丝杠副的主要尺寸参数及其涵义。 2-12 简述滚珠丝杠副的精度等级及标注方法。 2-13 简述滚珠丝杠副的支承方式及其特点。 2-14 电磁制动装置的工作原理是什么？ 2-15 齿轮传动部件的作用有哪些？

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？

2-17 已知：4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为0.005rad，各级减速比相同，即 1.5，求：（1）该传动系统的最大转角误差；

（2）为缩小其最大转角误差，应采取何种措施？ 2-18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？

2-19 设有一谐波齿轮减速器，其减速比为100，柔轮齿数为100。当刚轮固定时，试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向（与输入轴的转向相比较）。 2-20 齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？

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。 2-22 导轨的截面形状及其特点是什么？ 2-23 简述旋转支承的种类及其基本要求。 2-24 简述圆柱支承中摩擦转矩及精度的计算方法。 2-25 轴系部件设计的基本要求有哪些？

3- 1 简述机电一体化系统的执行元件分类及特点。 3-2 简述机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ 3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。 3-4 简述伺服电动机的特点及应用。

3-5 简述直流伺服电动机控制方式的基本形式是什么？ 3-6 简述PWM直流驱动调速、换向的工作原理。 3-7 简述伺服电动机控制的基本形式是什么？ 3-8 简述步进电动机具有哪些特点？ 3-9 简述步进电动机的种类及其特点。 3-10 简述步进电动机的工作原理。 3-11 简述步进电动机步距角的计算方法。 3-12 简述步进电动机的环行分配方式。 3-13 简述步进电动机的运行特性。 3-14 举例说明步进电动机型号的表示方法。

3-15 简述步进电动机驱动电源的功率放大电路原理。 4-1 试说明CPU、MC与MCS之关系。

4-2 试说明微型计算机的基本特点及选用要点. 4-3 在设计微机控制系统中首先会遇到的问题是什么？ 4-4 从控制的角度得出所选择的微机应能满足哪些要求？ 4-5 试说明8086/8088微机的主要结构特点。

4-6 试说明8086/8088CPU的最小、最大工作模式的特征。 4-7 试说明Z80CPU的结构特点。

4-8 试说明在“0”工作状态下,PPI8255的输入/输出口的选择方法。 4-9 试说明MCS51系列单片机的结构特点。 4-10 单片机具有哪些独特优点？ 4-11 常用半导体存储器的种类有哪些？

4-12 试说明8031单片机的输入输出及存储器的扩展方法。 4-13 试说明七段LED的组成原理。

4-14 静态显示与动态显示的主要区别有哪些？ 4-15 键盘键值如何确定。

4-16 微机应用系统I/O控制的可靠性设计分析方法是什么？ 4-17 试说明光电耦合器的光电隔离原理。 4-18 试说明常用传感器种类、原理及其特性参数。 4-19 试说明检测传感器的选用原则及注意事项。 4-20 试说明检测传感器的微机接口基本方式。

5-1 回顾所学机械控制工程（自动控制理论基础）的相关知识，简述机电 一体化系统设计与机械控制工程理论的关系。 5-2 机电一体化系统的操作过程控制目的是什么？

5-3 为什么说以反馈控制理论为基础的控制理论是机电一体化系统设计不 可缺少的基础理论？

5-4 简述传递函数、系统的过渡过程、伺服系统的动态特性的含义。 5-5 用所学机械控制工程（自动控制理论基础）对机电一体化系统元、部 件的动态特性进行分析。 6-1 何谓数控（CNC）机床？

6-2 MC、FMC、FMS、FA、CIMS的含义是什么？

6-3 从数控（CNC）伺服控制系统的控制方式来看，控制方式有哪几种？ 6-4 简述数控机床坐标系的定义规则。

6-5 了解数控编程的辅助功能M指令代码和数控G指令代码。 6-6 简述数控（CNC）加工程序编制的主要内容。 6-7 直线插补与圆弧插补有何区别？

7-1 利用“微机”实现传统机床的机电一体化改造的方法有哪两种？ 7-2 分析C620-1车床的机电一体化改造的原理方案。

7-3 为何说传统切削机床的机一体化改造大简化了其机械传动系统。 7-4 了解一两种自动转位刀架的原理。

7-5 在对传统切削加工机床进行机电一体化改造之前，首先要选择机床的哪些性能指标。

7-6 在对传统切削加工机床进行机电一体化改造时，对进给系统必须作怎样的设计计算？

7-7 为什么说在对传统切削加工机床进行机电一体化改造时，最好应根据实际需要对所选定的机床所限用的最大切削量进行计算。

7-8 以X52K型立式铣床为例，分析并绘制其进给系统的传动系统改造方案。 7-9 分析图7-10和图7-20所示控制系统工作原理图中存储器及I/O口的扩展方法。 8-1 采用“微机”实现传统机床的机电一体化改造的方法有哪两种？ 8-2 分析C620-1、CA6140车床机电一体化改造的原理方案。

8-3 为何说传统切削机床的机电一体化改造大大简化了其机械传动系统？ 8-4 了解一、两种自动转位刀架的工作原理。

8-5 在对传统机械加工机床进行机电一体化改造之前，首先要选择机床的 哪些性能指标？

8-6 在对传统机械加工机床进行机电一体化改造时，对进给系统必须作 怎样的设计计算？

8-7 在对传统机械加工机床进行机电一体化改造时，为什么最好应根据实际 需要所选定的机床所限用的最大切削用量进行计算？

8-8 以X52K立式铣床为例，分析并绘制其进给系统传动系统改造的方案。

8-9 分析图8.10和图8.20所示控制系统工作原理图中存储器及I/O口的扩展方法。 9-1 简述并联加工机床的主要组成。 9-2 简述工业机器人的坐标形式分类。 9-3 何谓工业机器人的自由度？ 9-4 工业机器人的主要技术参数有哪些？ 9-5 简述汽车机电一体化的相关内容。 9-6 简述典型电子秤的工作原理。 9-7 三坐标测量机探测头的形式有哪些？ 9-8 三坐标测量机的主体形式是怎样的？ 9-9 简述自动售票机的功能构成原理。 9-10 简述自动售货机的功能构成原理。 9-11 简述微波电子灶的功能原理。

三、已知CPM1A可编程控制器的助记符程序如下。 LD 00001 OR 20000 AND NOT 00000

LD 20000 AND NOT TIM 002 TIM 002

OUT 20000 LD 20000 AND NOT TIM 002 TIM 001 #0003 请说明： （1）程序功能。

（2）输入继电器0000、0001的作用。 （3）输出继电器1000能实现的动作。 （8分）写出四位格雷码的代码表

#0005 LD 20000 AND NOT TIM 001 OUT 1000 END

四、（8分）某机床所使用的滚珠丝杠的计算寿命为2000小时，机床改造后，丝杠的工作载荷为原来的1.5倍，问此时该丝杠的寿命为多少小时。

五、（12分）作出振动加速度传感器的传递函数和频率特性曲线，并由此说明传感器的固有频率和工作频率之间的关系。