机电一体化系统设计

第一章

1-1试说明较为人们所接受的机电一体化的含义。P1

机电一体化乃是在机械的主功能、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4电一体化的目的是什么？ P2

机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短、小、轻、薄化方向发展，从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。

1-3 机电一体化时代的特征是什么？ P2

机电有机结合

1-4 何谓机电一体化技术革命？ P2

将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可成“机电一体化技术革命”。

1-7

1-8 工业三大要素指的什么？P12

物质、能量和信息

1-9 机电一体化的三大效果是什么？ P12

省能、省资源、智能化

1-11 机电一体化系统（产品）的主要评价内容是什么？P11

1-12 机电一体化系统的接口功能有哪两种？P10

从系统外部看，机电一体化系统的输入/输出时与人、自然及其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是由许多接口将系统的构成要素输入/输出联系为一体的系统。

1-13 根据不同的接口功能说明接口的种类。P10

根据接口的交换、调整功能分为：①零接口②无源接口③有源接口④智能接口

根据接口的输入/输出功能分为：①机械接口②物理接口③信息接口④环境接口

1-14 机电一体化工程与系统工程有何异同？P16

1-15 说明机电一体化系统设计的设计思想方法。P19

①计算机辅助设计②虚拟产品设计

③快速响应设计④绿色设计

⑤反求设计⑥网络合作设计

1-16 什么是机电互补法、融合法、组合法？P12

机电互补法：又称取代法，该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统。

融合法：它是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。

组合法：它是将结合法制成的专用或通用功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各个机电一体化系统（产品），故称组合法。

1-17 开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？P13

开发性设计：它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。

变异性设计：它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。

适应性设计：它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。

1-19 现代设计方法与传统设计方法相比较有何突出特点？P19

现代设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统设计方法不同，它是以计算机为辅助手段进行机电一体化系统设计的有效方法。其设计步骤通常是：技术预测-市场需求-信息分析-科学类比-系统设计-创新性设计-因时制宜的选择各种具体的现代设计方法-机电一体化系统设计质量综合评价等。

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。 P19

计算机辅助设计：是设计机电一体化船票（系统）的有力工具。用来设计一般机械产品的CAD的研究成果，包括计算机硬件和软件，以及图像仪和绘图仪等外围设备，都可以用于机电一体化产品的设计，需要补充的不过是有关机电一体化系统设计和制造的数据、计算方法和特殊表达的形式而已。

并行工程：是把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式。

虚拟产品设计：是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像。

快速响应设计：是实现快速响应工程的重要一环。是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场需求的新系统（产品），以保证企业在激烈竞争环境中立于不败之地的重要工程。

绿色设计：是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。就是在新系统（产品）的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。

反求设计：反求设计思想属于反向推理、逆向思维体系。

网络合作设计：是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。

第二章

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？

P23

低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？P24

传递转矩和转速

2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？P24

对工作机中的传动机构，既要求能实现运动的变换，又要求能实现动力的变换；对信息机中的传动机构，则主要要求具有运动的变换功能，只需要克服惯性力（力矩）和各种摩擦阻力（力矩）及较小的负载即可。

2-4 简述丝杠螺母机构的分类及其特点。P25

丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。这些传动机构既有以传递能量为主的（如螺旋压力机、千斤顶等），也有以传递运动为主的（如工作台的进给丝杠），还有调整零件之间相对位置的（如螺旋传动机构）。

2-6 丝杠螺母副的组成要素有哪些？P26

滚珠丝杠副构成原理：1-反向器；2-螺母；3-丝杠；4-滚珠。