电大机电一体化习题集（小抄参考） .doc

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1、专业好文档机电一体化技术习题集新疆大学机械工程学院2009年12月39第一部分1、 什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。2、 什么是机电一体化的变参数设计？在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。3、 机电一体化技术与传统机电技术的区别。传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继

2、电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。4、 试分析机电一体化技术的组成及相关关系。机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。5、 一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？机电一体化系统，

3、应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。6、 试简述机电一体化系统的设计方法。机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。7、 机电一体化系统（产

4、品）开发的类型。机电一体化系统（产品）开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性，可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。8、 机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。（1）诊断过程的智能化、（2）人一机接口的智能化、（3）自动编程的智能化、（4）加工过程的智能化9、 机电一体化的发展趋势体现在哪些方面。高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展10、 机电一体化系统中的接口的作用。 接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等11、 为什么说机电一体化技术是其它技术发展的基础？举例说明。机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发

5、展，可以预料，随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展，在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。12、 试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计预测一信号分析一科学类比一系统分析设计一创造设计一选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一机电一体化系统设计质量的综合评价13、 试简述机电一体化技术与并行工程的

6、区别。机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程是将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。14、 机电一体化技术与自动控制技术的区别。自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。15、 试分析家用洗衣机脱水系统的工作原理，如何体现机电一体化技术的。16、 机

7、电一体化技术与计算机应用技术的区别。机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。17、 试简述机电一体化系统的设计步骤。计步骤通常如下：设计预测一信号分析一科学类比一系统分析设计一创造设计一选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一机电一体化系统设计质量的综合评价。18、 试分析机电一体化技术在打印机中的应用。打印机是典型的光机电一

8、体化产品，材料、电子、光学、机械等领域的新技术都会很快地反映在打印机产品中，并推动打印机向自动化、人性化、多样化及更好地满足用户多种需求的方向发展。平推式走纸通道技术减少了由于纸张弯曲、卡纸造成的打印偏差，也使打印存折等复杂介质成为可能；平推式走纸还使纸张的进退纸速度加快，提高了柜台业务处理速度；而利用传感器判断纸张边界的纸张定位技术使打印内容的定位更加准确，使用户只需将纸张放入打印机即可，不必再调整纸张进纸位置这些技术促进了平推式票据打印机的发展。 引入LCD显示技术使打印机面板不再单调，液晶屏可以显示打印机状态、版本信息等内容，便于进行参数设置，使人机交流更加轻松，操作更加简单；Flash

9、下载技术使打印机可以直接通过主机下载升级程序，改变了以往需要专业工程师拆机更换芯片的麻烦，升级更加方便、快捷，甚至用户都可以自己动手过一把“下载升级”的瘾；一些打印机厂商还根据用户的需要开发出了双用户模式，使打印机可以同时使用串口和并口进行打印，达到一机多用、一机多联的功能；部分高档的存折打印机还配备有磁条读写模块，使打印机不仅能够打印，还具有自动读取存折磁条信息的功能存折进入打印机后，读写磁条信息、打印存折内容一气呵成，使柜台打印业务处理更高效，且保密性更好。 借助磁码打印技术（需特殊色带和打印装置）可使打印输出既具有可读性，又具有防伪、机读等特性，加强了系统的安全性、保密性、高效性。 安装

10、了网卡的打印机可以实现多机共享、远程控制、远程管理、远程诊断功能；安装了无线网卡就可实现无线操作；再加上自动翻页装置就可实现自助补登功能。 安装了扫描头的打印机可以同时进行扫描工作，使打印机具有了输入设备的功能，而配备IC卡读写器的打印机还可以同时进行IC卡的读写工作，这就大大节省了柜台的宝贵空间。19、 如何保证机电一体化系统的高性能？高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。20、 列举各行业机电一体化产品的应用实例，并分析各产品中相关技术应用情况。 见题15、18题第二部分1、如何保证机电一体化系统具有良好的伺服特性？在系统设计时，应综合考其性能指标，阻尼比一般取0.50.8的欠

11、阻尼系统，既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料金属滑动导轨、滚动导轨、滚珠丝杠、静、动压导轨；静、动压轴承、磁轴承等新型传动件和支承件，并进行良好的润滑。转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态响应都有影响。惯量大，系统的机械常数大，响应慢。惯量大，值将减小，从而使系统的振荡增强，稳定性下降；惯量大，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。惯量的适当增大只有在改善低速爬行

12、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。 应尽量减小或消除间隙，目前在机电一体化系统中，广泛采取各种机械消隙机构来消除齿轮副、螺旋副等传动副的间隙。2、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除要求较高的制造精度外，还应具有良好的动态响应特性，即快速响应和良好的稳定性。3、机电一体化机械系统的三大主要机构是什么？（1）传动机构、（2）导向机构、（3）执行机构4 机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。机械传动是一种把动力机产生的

13、运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。而更重要的是为了提高系统的伺服性能。为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要

14、求。5、如何进行转动惯量的折算。传动装置总传动比i的最佳值就是JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量Jm，在传动装置设计完以后，在动态设计时，通常将传动装置的转动惯量归算为负载折算到电机轴上，并与实际负载一同考虑进行电机响应速度验算。6、如何理解质量最小原则。质量方面的限制常常是伺服系统设计应考虑的重要问题，特别是用于航空、航天的传动装置，按“质量最小”的原则来确定各级传动比就显得十分必要。7、传动间隙对系统性能的影响有哪些？（1）、闭环之外的齿轮G1、G4的齿隙，对系统稳定性无影响，但影响伺服精度。由于齿隙的存在，在传动装置逆运行时造成回程误差，使输出轴与输入轴之间呈非线

15、性关系，输出滞后于输入，影响系统的精度。（2）、闭环之内传递动力的齿轮G2的齿隙，对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。又由于齿轮副的啮合间隙会造成传动死区，若闭环系统的稳定裕度较小，则会使系统产生自激振荡，因此闭环之内动力传递齿轮的齿隙对系统的稳定性有影响。 (3）、反馈回路上数据传递齿轮G3的齿隙既影响稳定性，又影响精度8、试述机械性能参数对系统性能的影响。（1）阻尼的影响、（2）摩擦的影响、（3）弹性变形的影响（4）惯量的影响9、试述齿轮传动的总等效惯量与传动级数之间的关系。无论传递的功率大小如何，按“转动惯量最小”原则来分配，从高速级到低速级的各级传动比总是逐级增加的，

16、而且级数越多，总等效惯量越小。但级数增加到一定数量后，总等效惯量的减少并不明显，而从结构紧凑、传动精度和经济性等方面考虑，级数不能太多10、传递函数在系统分析设计中的作用。用一个函数(输出波形的拉普拉斯变换与输入波形的拉普拉斯变换之比)来表示的,称为传递函数。在控制工程中，直接求解系统微分方程是研究分析系统的基本方法。系统方程的解就是系统的输出响应，通过方程的表达式，可以分析系统的动态特性，可以绘出输出响应曲线，直观地反映系统的动态过程对于线性定常系统，传递函数是常用的一种数学模型，它是在拉氏变换的基础上建立的。用传递函数描述系统可以免去求解微分方的麻烦，间接地分析系统结构及参数与系统性能的关

17、系，并且可以根据传递函数在复平面上的形状直接判断系统的动态性能，找出改善系统品质的方法。因此，传递函数是经典控制理论的基础，是一个极其重要的基本概念。11、试述在机电一体化系统设计中，系统模型建立的意义。机械系统的数学模型分析的是输入（如电机转子运动）和输出（如工作台运动）之间的相对关系。等效折算过程是将复杂结构关系的机械系统的惯量、弹性模量和阻尼（或阻尼比）等机械性能参数归一处理，从而通过数学模型来反映各环节的机械参数对系统整体的影响。 12、机电一体化系统中，机械传动的功能是什么？机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械及机电部件

18、相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械、电力、电子、液压、光学等技术的伺服系统。它的主要功能是完成一系列机械运动，每一个机械运动可单独由控制电动机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调和控制，以完成其系统功能要求。机电一体化机械系统的设计要从系统的角度进行合理化和最优化设计。机电一体化系统的机械结构主要包括执行机构、传动机构和支承部件。在机械系统设计时，除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。13、试分析谐波齿轮的工作原理与特点。（图一）谐波齿轮传动是一种新型传动，其原理是依靠柔性齿轮

19、所产生的可控制弹性变形波，引起齿间的相对位移来传递动力和运动的。柔轮的变形是一十基本对称的和谐渡，故称为谐波传动谐波齿轮传动的工作原理： 如图所示，谐波齿轮传动主要由波形发生器H、柔轮1和刚轮2组成柔轮具有外齿，刚轮具有内齿，它们的齿形为三角形或渐开线型其齿距P相等但齿数不同刚轮的齿数、比柔乾齿数多柔轮的轮缘极薄，刚度很小，在未装配前，柔轮是圆形的由于波形发生器的直径比柔轮内圆的直径略大所以当波形发生器装入柔轮的内圆时，就迫使柔轮变形，呈椭圆形在椭圆长轴的两端(图中A点，B点)，刚轮与柔轮的轮齿完全啮合而在椭圆短轴的两端(图中c点、D点)，两轮的轮齿完全分寓，长短轴之间的齿，则处于半啮合状态，

20、即一部分正在啃入，一部分正在脱出 图所示的波发生器有两个触头，称双波发生器其刚轮与柔轮的齿数相差为2，周长相差2个齿距的弧长若采用三技时，齿数差为3 当波发生器转动时，迫使柔轮的长短轴的方向随之发生变化柔轮与刚轮上的齿依次进入啮合柔轮和刚轮在节圆处的啮合过程，如同两个纯滚动的圆环一样，它们在任一瞬间转过的弧长都必须相等对于双波传动，由于柔轮比刚轮的节圆周长短丁两个齿距弧长，因此柔轮在啮入和啮出的一转中，就必然相对于刚轮在圆周方向错过两个齿距弧长，这样柔轮就相对于刚轮沿着波发生器相反的方向转动当波发生器沿逆时针旋转45时，将迫使柔轮和刚轮相对移动14个齿距当波发生器转过180时，两者相对位移1十

21、齿距当波发生器连续运转时，柔轮上任何一点的径向变形量A是随转角变化的变量其展开图为一正弦波，如图所示14、某类数控机床位置控制系统的参数如下：；，求其临界转速。根据： =0.369 15、阐述机械系统的加速度控制原理。 在力学分析时，加速与减速的运动形态是相似的。但对于实际控制问题来说，由于驱动源一般使用电动机，而电动机的加速和减速特性有差异。此外，制动控制时制动力矩当作常值，一般问题不大，而在加速控制时电动机的起动力矩并不一定是常值，所以加速控制的计算要复杂一些。 下面分别讨论加速力矩为常值和随控制轴的转速而变化的两种情况。 1、加速（起动）时间 计算加速时间分为加速力矩为常值和加速力矩随时

22、间而变化的两种情况。计算时应知道加速力矩、等效负载力矩、等效摩擦阻力矩、装置的等效转动惯量以及转速（速度）。加速力矩随时间而变化 为简化计算一般先求出平均加速力矩再计算加速时间。计算平均加速力矩的方法有两种：一是把开始加速时的电机输出力矩和最大电机输出力矩的平均值作为平均加速力矩；或是根据电机输出力矩转速曲线和负载转速曲线来求出平均加速力矩。16、简析机电一体化中机械系统的制动的主要参考因素。(1) 制动力矩 (2) 制动时间 (3) 制动距离（制动转角）17、机电一体化系统的机械传动设计往往采用“负载角加速度最大原则”。为什么？ 以图所示四级齿轮减速传动链为例。四级传动比分别为 i1、 i2

23、、 i3、 i4，齿轮l8的转角误差依次为 。该传动链输出轴的总转动角误差为： 由上式可以看出，如果从输入端到输出端的各级传动比按“前小后大”原则排列，则总转角误差较小。而且低速级的误差在总误差中占的比重很大。因此，要提高传动精度，就应减少传动级数。并使末级齿轮的传动比尽可能大，制造精度尽量高。 18机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适当选择其参数，而不是越小越好。为什么？阻尼比不同的系统，其时间响应特性也不同。（1）当阻尼比0时，系统处于等幅持续振荡状态，因此系统不能无阻尼。（2）当 1时，系统为临界阻尼或过阻尼系统。此时，过渡过程无震荡，但响应时间较长。（3）当01时，系统为欠

24、阻尼系统，此时，系统在过渡过程中处于减幅震荡状态，其幅值衰减的快慢，取决于衰减系数。在确定以后, 愈小，其震荡愈剧烈，过渡过程越长。相反，越大，则震荡越小，过渡过程越平稳，系统稳定性越好，但响应时间较长，系统灵敏度降低。因此，在系统设计时，应综合考其性能指标，一般取0.50.8的欠阻尼系统，既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。因此，机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料金属滑动导轨、滚动导轨、滚珠丝杠、静、动压导轨；静、动压轴承、磁轴承等新型传动件和

25、支承件，并进行良好的润滑。适当的增加系统的惯量J和粘性摩擦系数f也有利于改善低速爬行现象，但惯量增加将引起伺服系统响应性能的降低；增加粘性摩擦系数f也会增加系统的稳态误差，故设计时必须权衡利弊，妥善处理。19、系统的稳定性是什么含义？ 机电一体化系统要求其机械装置在温度、振动等外界干扰的作用下依然能够正常稳定的工作。既系统抵御外界环境的影响和抗干扰能力强。20、从系统的动态特性角度来分析：产品的组成零部件和装配精度高，但系统的精度并不一定就高的原因。 产品的组成零部件和装配精度高，是静态的，由于阻尼的影响、摩擦的影响、弹性变形的影响以及惯量的影响在动态响应上存在滞后或超前的影响，使得整个系统的

26、动态精度不高。第三部分1. 机电一体化系统中的机械装置包括那些内容？主要包括传动、支承、导轨等2. 机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？(1) 齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。(2) 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动 (3) 滑动摩擦导轨 直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦

27、状态。3. 齿轮传动间隙对系统有何影响？有那些方法可以消除该因素引起的系统误差？（1）偏心轴套调整法 (2) 双片薄齿轮错齿调整法 (3) 垫片调整法 (4) 轴向压簧调整法(5) 周向弹簧调整法 4. 消除直齿间隙的常用方法有哪些？各有什么特点？偏心轴套调整法: 这种方法结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿。双片薄齿轮错齿调整法: 这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。5. 导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚

28、柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动导轨的特点是：摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为 0.10.2m，而滑动导轨的定位误差一般为1020m。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；磨损较小，寿命长，润滑简便；结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；对脏物及导轨面的误差比较敏感。液体静压导轨的优点是：摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；承载能力大，刚度好；

29、摩擦发热小，导轨温升小；油液具有吸振作用，抗振性好。 静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难，这些都影响静压导轨的广泛使用。气体静压导轨是由外界供压设备供给一定压力的气体将运动件与承导件分开，运动件运动时只存在很小的气体层之间的摩擦，摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合，在精密机械中的应用愈来愈广。6. 滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就

30、以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形（图3-25），从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度7. 试比较塑料导轨和滚珠导轨的性能特点。塑料、聚四氟乙烯具有优良的减摩、耐磨和抗振性能，工作温度适应范围广（-200+280C），静、动摩擦系数都很小，是一种良好的减摩材料。以聚四氟乙烯为基体的塑料导轨性能良好，它是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材，导轨板的厚度为1.53mm，在多孔青铜颗粒上面的聚四氟乙烯表层厚为0.025mm。这种塑料导轨板既有聚四氟乙烯的摩擦特性，又具有青铜和钢铁的刚性与导热性，装配时可用环氧树脂粘接在动导轨上。这种导轨用在数控机床、集

31、成电路制板设备上，可保证较高的重复定位精度和满足微量进给时无爬行的要求。滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动摩擦导轨按滚动体的形状可分为滚珠导轨、滚柱导轨、滚动轴承导轨等。与滑动摩擦导轨比较，滚动导轨的特点是：摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为 0.10.2m，而滑动导轨的定位误差一般为1020m。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；磨损较小，寿命长，润滑简便；结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；对脏物及导轨面的误差比较敏感

32、。8. 试比较液体和气体静压装置的特点。液体静压导轨的优点是：摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；承载能力大，刚度好；摩擦发热小，导轨温升小；油液具有吸振作用，抗振性好。静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难，这些都影响静压导轨的广泛使用气体静压导轨是由外界供压设备供给一定压力的气体将运动件与承导件分开，运动件运动时只存在很小的气体层之间的摩擦，摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合，在精密机械中的应用愈来愈广。9. 查

33、阅资料，了解磁悬浮技术。试分析磁悬浮技术在机械传动和导向中的应用。汽车 的主要技术含量在车上,公路没有太多技术含量磁悬浮不同咯!研制的最大难关不在车体上,而在轨道上.轨道的技术含量占整个项目至少7成.抛开线圈和电控装置不说,光轨道体的设计和建设都对技术要求极高.列车悬浮在仅仅几毫米高的轨道上以400公里的速度运行,轨道的一点点起伏对于列车来说都是致命的.轨道建设的线度要求极高,10. 滑动螺旋齿轮传动、滚珠螺旋传动、静压螺旋传动、珠螺旋传动各有什么特点?他们各自主要应用在什么地方?当要求运动件的行程很大或需要简化导轨的设计和制造时，可采用滚珠循环式导轨。为了提高滚动导轨的承载能力和刚度，可采用

34、滚柱导轨或滚动轴承导轨。这类导轨的结构尺寸较大，常用在比较大型的精密机械上。静压螺旋传动与滑动螺旋和滚动螺旋传动相比，具有下列特点： （1）摩擦阻力小，效率高(可达99)。（2）寿命长。螺纹表面不直接接触，能长期保持工作精度。（3）传动平稳，低速时无爬行现象。（4）传动精度和定位精度高。 （5）具有传动可逆性，必要时应设置防止逆转机构。（6）需要一套可靠的供油系统，并且螺母结构复杂，加工比较困难。11. 滑动螺旋齿轮有那些传动形式，各有什么特点?滑动螺旋传动主要有以下两种基本型式。螺母固定，螺杆转动并移动: 这种传动型式的螺母本身就起着支承作用，从而简化了结构，消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴

35、向窜动，容易获得较高的传动精度。缺点是所占轴向尺寸较大（螺杆行程的两倍加上螺母高度），刚性较差。因此仅适用于行程短的情况 螺杆转动，螺母移动: 这种传动型式的特点是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。适用于工作行程较长的情况。12. 常见的螺旋副零件与滑板连接结构主要有那些类型，各有什么特点和应用？1、螺母固定，螺杆转动并移动这种传动型式的螺母本身就起着支承作用，从而简化了结构，消除了螺杆与轴承之间可能产生的轴向窜动，容易获得较高的传动精度。缺点是所占轴向尺寸较大（螺杆行程的两倍加上螺母高度），刚性较差。因此仅适用于行程短的情况。2、螺杆转动，螺母移动这种传动型式的特点

36、是结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。适用于工作行程较长的情况。3、差动螺旋传动。设螺杆左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为Ph1和Ph2。当螺杆转动角时，可动螺母2的移动距离为 如果Ph1与Ph2相差很小，则 L很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。 若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动角时，可动螺母2的移动距离为 可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。13. 影响螺旋传动精度的主要因素主要有那些？如何提高传动精度？螺纹参数误差 螺纹的各项参数误差中，影响传动精度的主要是螺距

37、误差、中径误差以及牙型半角误差。 螺杆轴向窜动误差 偏斜误差 温度误差为了提高传动精度，应尽可能减小或消除这些误差。可以通过提高螺旋副零件的制造精度来达到，但单纯提高制造精度会使成本提高。因此，对于传动精度要求较高的精密螺旋传动，除了根据有关标准或具体情况规定合理的制造精度以外，可采取某些结构措施提高其传动精度。由于螺杆的螺距误差是造成螺旋传动误差的最主要因素，因此采用螺距误差校正装置是提高螺旋传动精度的有效措施之一。14. 螺旋机构工作时存在空回现象，请解释什么是空回现象？它有什么样的危害？如何消除空回现象？当螺旋机构中存在间隙，若螺杆的转动方向改变，螺母不能立即产生反向运动，只有螺杆转动某

38、一角度后才能使螺母开始反向运动，这种现象称为空回。对于在正反向传动下工作的精密螺旋传动，空回将直接引起传动误差，必须设法予以消除。消除空回的方法就是在保证螺旋副相对运动要求的前提下消除螺杆与螺母之间的间隙。利用单向作用 利用调整螺母 轴向调整法利用塑料螺母消除空回15. 如何消除滚珠螺旋传动中轴向间隙？在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形（图3-25），从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。(1）垫片调隙式 （2）螺纹调隙式 （3）齿差调隙式16. 滑动摩擦中采用导轨有什么作用，对导

39、轨有什么具体要求？滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。(1) 导向精度高。导向精度是指运动件按给定方向作直线运动的准确程度，它主要取决于导轨本身的几何精度及导轨配合间隙。(2) 运动轻便、平稳、低速时无爬行现象。导轨运动的不平稳性主要表现在低速运动时导轨速度的不均匀，使运动件出现时快时慢、时动时停的爬行现象。(3) 耐磨性好。导轨的初始精度由制造保证，而导轨在使用过程中的精度保持性则与导轨面的耐磨性密切相关。导轨的耐磨性主要取决于导轨的类型、材料?导轨表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导轨表面压强的大小。(4) 对

40、温度变化的不敏感性。即导轨在温度变化的情况下仍能正常工作。(5) 5、足够的刚度。在载荷的作用下，导轨的变形不应超过允许值。刚度不足不仅会降低导向精度，还会加快导轨面的磨损。刚度主要与导轨的类型、尺寸以及导轨材料等有关。6、结构工艺性好。导轨的结构应力求简单、便于制造、检验和调整，从而降低成本。17. 如何调整或消除滑动摩擦导轨的间隙？ 按导轨承导面的截面形状，滑动导轨可分为圆柱面导轨和棱柱面导轨（图3-31）。其中凸形导轨不易积存切屑、脏物，但也不易保存润滑油，故宜作低速导轨，例如车床的床身导轨。凹形导轨则相反，可作高速导轨，如磨床的床身导轨，但需有良好的保护装置，以防切屑、脏物掉入。1采用

41、磨、刮相应的结合面或加垫片的方法，以获得合适的间隙。2采用平镶条调整间隙3采用斜镶条调整间隙。18. 驱动力和温度对导轨间隙有什么影响？ 设计导轨时，必须合理确定驱动力的方向和作用点，使导轨的倾复力矩尽可能小。否则，将使导轨中的摩擦力增大，磨损加剧，从而降低导轨运动灵便性和导向精度，严重时以至使导轨卡住而不能正常工作滑动摩擦导轨对温度变化比较敏感。由于温度的变化，可能使自封式导轨卡住或造成不能允许的过大间隙19. 滑动摩擦导轨在工作时由于摩擦等原因要产生磨损，进而影响加工精度。试述提高导轨耐磨性的常用方法？1合理选择导轨的材料及热处理 2减小导轨面压强3保证导轨良好的润滑4提高导轨的精度20.

42、 与滑动摩擦导轨相比，滚动摩擦导轨有什么样的特点？与滑动摩擦导轨比较，滚动导轨的特点是：摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为 0.10.2m，而滑动导轨的定位误差一般为1020m。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；磨损较小，寿命长，润滑简便；结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；对脏物及导轨面的误差比较敏感。第四部分1、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节？对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理2、试简述光电式转速传感器的测量原理 光电式转速传感器是一种角位移传

43、感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，如图所示。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速。3、试简述加速度传感器的测量原理。工作原理都是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，间接度量被测加速度。最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。4、描述传感器静态特性的主要技术指标是什么？传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入

44、/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂5、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用？敏感元件 是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置传感元件 是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。基本转换电路 将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。6、热电偶回路中的热电势的组成。两种不同材料组成的热电偶，其接点温度为T1和T2，两者之间的热电势E（1，2）等于热电偶在连接点温度为T1和T3的电势与T3和T2的电势之和。即E(1,2)=E(1,3)+E(3,2)7、热电偶冷端的温

45、度补偿方法？热电偶参比端（冷端）处理。实际使用中给出的分度表里，热电势和温度的对应值是以冷端为零度时来制定的。但在实际中冷端往往不为零度，这就要对冷端进行处理。1冰点法精度最高，将冰水混合物放在保温瓶中，再把细玻璃试管插入冰水化合物中，在试管底部注入适量油类或水银。热电偶的参比端就放在这里。2热电势修正法在没有条件实现冰点法时，可以设法把参比端置于稳定的恒温条件中，再根据中间温度定律公式，来计算实际温度。3冷端补偿器法许多工业生产的过程中以上两个条件都无法满足，所以在电偶回路中接入补偿器来自动补偿。冷端补偿器是一个不平衡电桥，其中多数电阻温度系数都趋于零，有一个电阻为热敏电阻，随温度改变阻值改

46、变。实际上补偿电桥与热电偶回路的热电曲线不同，所以在任意温度下都完全补偿是不太现实的。所以实际上只有在平衡点温度和计算点温度下可以得到完全补偿。其它温度下都只能得到近似的补偿。即附加误差。4补偿导线法用补偿导线把热电偶的冷端移到离被测介质较远温度比较稳定的场合8、电位器式传感器绕组的电阻为8K，电刷最大的行程为5mm.。若允许的最大功耗为40mw,传感器所用的激励电压为允许的最大激励电压。试求当输入位移量为1mm时，该传感器输出的电压是多少？1.6mV9、某光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅的位

47、移是多少？测量分辨率是多少？光栅此时的位移细分前4mm, 细分后 1mm 测量分辨率:细分前0.01 mm/线 细分后:0.02510、采用阻值为120 ，灵敏度系数k=2.0金属电阻应变片和阻值为120的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单臂工作电桥双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。(1)当=2时，R/R=K0=2x10-6单臂工作时，输出电压U0=R1R2 (R/R)U0 /(R1+R2)=4.8X10-4v双臂工作时，输出电压U0=2R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)= 9.6X10-4v全臂工作时，输出电压U0=4R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)=19.2X10-4v单臂工作，双臂工作，全臂工作时灵敏度的比值为1：2：4（