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机电一体化技术第1 章习题-参考答案 ................................................................................. 1
1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 ............................................................ 1
1-4 何谓机电一体化技术革命？ ........................................................................................ 1
1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ ................................. 1
1-8.工业三大要素指的是什么？ ........................................................................................ 1
1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ .................................................................. 1
1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ .................................................................. 1
机电一体化技术第2 章习题-参考答案 ................................................................................. 2
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，常常提出哪些
要求？ ................................................................................................................................. 2
第五章 计算机控制及接口技术
机电一体化系统中的计算机软、硬件占着相当重要的地位，它代表着系统的先进性和智能特性。计算机以其运算速度快，可靠性高，价格便宜，被广泛地应用于工业、农业、国防以及日常生活的各个领域。计算机用于机电一体化系统或工业控制是近年来发展非常迅速的领域。例如，卫星跟踪天线的控制、电气传动装置的控制、数控机床、工业机器人的运动、力控系统、飞机、大型油轮的自动驾驶仪等等。现在，当你走进一个自动化生产车间，将会看到许多常规的控制仪表和调节器已经被计算机所取代，计算机正在不断地监视整个生产过程，对生产中的各种参数，如温度、压力、流量、液位、转速和成分等进行采样，迅速进行复杂的数据处理、打印和显示生产工艺过程的统计数字和参数，并发出各种控制命令。
第一节 概 述
一、计算机控制系统的组成
将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统，如图5-1所示。因此，简单地说，计算机控制系统就是采用计算机来实现的工业自动控制系统。
图 5-1 计算机控制系统基本框图
在控制系统中引入计算机，可以充分利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务。在系统中，由于计算机只能处理数字信号，因而给定值和反馈量要先经过A/D转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。当计算机接收了给定量和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律进行运算（如PID运算），计算结果（数字信号）再经过D/A转换器，将数字信号转换成模拟控制信号输出到执行机构，便完成了对系统的控制作用。
典型的机电一体化控制系统结构可用图5-2来示意，它可分为硬件和软件两大部分。硬件是指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储器、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/D转换和D/A转换为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。
第二部分 各章作业答案
第一章 绪论
1、机电一体化的基本概念和涵义是什么？机电一体化的英文名词如何拼合？(P1)
【参考答案】机电一体化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。机电一体化在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electronics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。
2、机电一体化的发展趋势包括哪几个方面？(P2)
【参考答案】机电一体化的发展趋势可概况为以下三个方面：(4-3-2)
（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、一个较完善的机电一体化系统包括哪几个基本要素？其核心部分是什么？（P4-P5)
【参考答案】一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、检测部分、执行机构、控制器和接口。其核心部分是控制器。
4、什么是接口？接口的功能有哪些？(P5)
【参考答案】为实现各子系统或要素之间物质、能量或信息交换而进行的连接就是接口。接口的基本功能有交换、放大、传递。
5、机电一体化的相关技术有哪些？(P2-P4)
【参考答案】机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统总体技术。
第二章 机械传动与支承技术
1、熟练掌握以数控机床进给传动为例说明机械传动系统建模的步骤、方法。重点在传动惯量折算的推导过程。(P13-P15)
【举例说明】在图1所示的数控机床进给传动系统中，电动机通过两级减速齿轮Z1、Z2、Z3、Z4及丝杠螺母副驱动工作台作直线运动。设J l为轴I部件和电动机转子构成的转动惯量；J 2、J 3为轴Ⅱ、Ⅲ部件构成的转动惯量；K1、K2、K3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的扭转刚度系数；K为丝杠螺母副及螺母底座部分的轴向刚度系数；m为工作台质量；C为工作台导轨粘性阻尼系数：T1、T2、T3分别为轴I、Ⅱ、Ⅲ的输入转矩。求系统各环节的转动惯量（或质量）折算到轴I上的总等效转动惯量J。
第一章 机电一体化技术导论
1-1 试说明机电一体化的含义？
机电一体化是在机械主功能、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.
1-2机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？
主要组成：控制器（计算机）、传感器、执行部件、动力源和机械本体。
机械本体：用于支撑和连接其它要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。
动力系统：按照系统控制要求，为机电一体化产品提供能量和动力功能，去驱动执行机构工作已完成预定的主功能。
传感与检测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
信息处理及控制系统：根据机电一体化产品的功能和性能要求，信息处理及控制系统接受传感与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制功能。
执行部件：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
作用：简化机械结构，提高精度；易于实现多功能和柔性自动化；产品开发周期缩短、竞争能力增强；生产方式向高柔性、综合自动化发民用工业；促进经营管理体制发生根本性的变化；
1-3 工业三要素是什么？
物质，能量，信息。
1-4 传统机电产品与机电一体化产品的主要区别是什么？
简化机械结构，提高精度；易于实现多功能和柔性自动化；产品开发周期缩短、竞争能力增强；生产方式向高柔性、综合自动化发民用工业；促进经营管理体制发生根本性的变化；
1-7 机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何？
机械技术：机械技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，往往是以机械技术为主实现的。
传感检测技术：传感检测技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术。在机电一体化产品中，传感器就像人体的感觉器官一样，将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置感知并反馈给控制及信息处理装置，因此传感与检测是实现自动控制的关键环节。
