【正文】 各種設(shè)備對(duì)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?？砂此芯拷鉀Q的問(wèn)題性質(zhì)分為總體問(wèn)題和個(gè)別性能問(wèn)題兩大類：(1)設(shè)計(jì)方法學(xué)(2)價(jià)值工程設(shè)計(jì)(3)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)（4)綠色設(shè)計(jì)(5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(6)并行工程設(shè)計(jì)(7)虛擬設(shè)計(jì)(8)反求工程設(shè)計(jì)(9)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其發(fā)展(10)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)2．研究產(chǎn)品性能的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法(1)工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)(2)模塊化設(shè)計(jì)(3)相似性設(shè)計(jì)(4)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)(5)三次設(shè)計(jì)(6)人機(jī)工程設(shè)計(jì)(7)智能設(shè)計(jì)(8)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(9)可靠性設(shè)計(jì)(10)有限元法(11)機(jī)械疲勞設(shè)計(jì)？（P13）功能視圖、結(jié)構(gòu)視圖、控制視圖和信息視圖第二章？什么是技術(shù)過(guò)程？什么是作業(yè)對(duì)象？(P27)例如，為了得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過(guò)編程在加工中心上對(duì)坯料進(jìn)行加工。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直要堅(jiān)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(gè)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(jì)方法，并用自動(dòng)控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)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(jì)。機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為控制中 心，在設(shè)計(jì)過(guò)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(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。因此，閉環(huán)之內(nèi)動(dòng)力傳動(dòng)鏈中的間隙會(huì)影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。手工編程是指從分析零件圖、制訂工藝規(guī)程、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫零件加工程序單、制作程序介質(zhì)直到程序效應(yīng)，整個(gè)過(guò)程主要由人工來(lái)完成，這種人工制備零件加工程序的方法稱手工編程。X坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。輸入為力Fx(t)時(shí)，其響應(yīng)為Fy(t)或y(t)=f(x(t))，系統(tǒng)負(fù)載質(zhì)量和慣量不同，其響應(yīng)快慢也不同。答：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為：在零初始值下，系統(tǒng)輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓，當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，法官二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過(guò)在不同晶體管的基極加正負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zrzg)可知：當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=99，當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=101；故該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)為101，柔輪輸出軸方向與波發(fā)生器輸入軸轉(zhuǎn)向相反?？焖夙憫?yīng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要環(huán)節(jié)，快速響應(yīng)工程是企業(yè)面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，不斷迅速開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)的新系統(tǒng)，快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是有效開發(fā)和利用各種系統(tǒng)信息資源。、變異性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)有何異同？答：開發(fā)性設(shè)計(jì)是沒(méi)有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。主功能：系統(tǒng)誤差、抗干擾能力、廢棄物輸出變換效率； 動(dòng)力功能：輸入能量、能源；控制功能：控制輸入/輸出接口個(gè)數(shù)、手動(dòng)操作； 構(gòu)造功能：尺寸、重量、強(qiáng)度； 計(jì)測(cè)功能：精度。目的是提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加價(jià)值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向短、小、輕、薄化方向發(fā)展，從而不斷滿足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動(dòng)化需求。（4）機(jī)座的結(jié)構(gòu)工藝性；保證剛度的情況下應(yīng)力求形狀簡(jiǎn)單；機(jī)座壁厚應(yīng)盡量均勻；鑄件要便于清砂；在同一側(cè)面的加工表面，應(yīng)處于同一平面上；必須有可靠的加工工藝基面。而對(duì)于完成主要作用的主軸軸系的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形及抗振性等得要求較高。適用于行程短的場(chǎng)合；（2）滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副；適合行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合；（3）滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌副；摩擦力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導(dǎo)軌面積小，加工工藝性好，能長(zhǎng)久地保持較高的精度。簡(jiǎn)述卸荷導(dǎo)軌的工作原理。適用于運(yùn)動(dòng)速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場(chǎng)合。1）周向彈簧式；受到周向圓弧槽及彈簧尺寸限制，故僅適用于讀數(shù)裝置而不適用于功率驅(qū)動(dòng)裝置。滾珠絲杠的公稱直徑應(yīng)根據(jù)什么選擇？基本導(dǎo)程應(yīng)根據(jù)什么選取？答：公稱直徑d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇。（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式D；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。缺點(diǎn)：反向器加工困難、裝配調(diào)整不方便。步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制方式有哪些？各有何特點(diǎn)？答：串行控制：在具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電源中必須含有環(huán)形分配器。采用專用環(huán)形分配器器件，如CH雙相輪流通電方式，、單雙相輪流通電方式，三相六拍通電?；旌希℉B）型：具有VR型步進(jìn)電機(jī)步距角小、響應(yīng)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，還具有PM型步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁功率小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。由于VR型步進(jìn)電機(jī)的鐵心無(wú)極性，故不需要改變電流極性，因此多為單極性勵(lì)磁。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)；3)不需潤(rùn)滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動(dòng)機(jī)的比功率最高，直流伺服電動(dòng)機(jī)次之，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最低。傳動(dòng)比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價(jià)值。這種循環(huán)既克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點(diǎn)，又避免了積分環(huán)節(jié)響應(yīng)慢的弱17點(diǎn)，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能能，又能改善其動(dòng)態(tài)性能。該圖的傳遞函數(shù)為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)（2）系統(tǒng)框圖前置放大器增益；功率放大器增益；直流伺服電機(jī)增益；速度反饋增益；直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)；減速比；位置檢測(cè)傳感器增益；（s）輸入電壓的拉氏變換；絲杠輸出轉(zhuǎn)角的拉氏變換當(dāng)系統(tǒng)受到外擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩 時(shí)，圖（2）就變?yōu)閳D（3）。fiz=fs+(fc+ma*)*。j11=.024。ns=180。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間 t 內(nèi)克服負(fù)載所作的功德總和為： 1 1 m n i i j j i j，同 理，執(zhí) 行 元 件 輸 出 軸 在 時(shí) 間 t 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 角 為k k 則，執(zhí)行元件所作的功為 k K eq k，由 1 / / m n k eq i i k j j k i j，或 1 1 / / 2 m n k eq i i k j j k i j T Fv n T n n74 設(shè)有一工作臺(tái) x 軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知 mA=400 ㎏，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩 擦系數(shù)為 ，試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。答：首先利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法將軌跡｛x(t),y(t)｝變換成為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)φ1(t)、φ2(t)，然后從φ1和φ2導(dǎo)出計(jì)算關(guān)節(jié)力矩 TT2的計(jì)算公式。將采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào) 的過(guò)程是一個(gè)近似過(guò)程，稱量化過(guò)程。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸 入，如上圖 b所示。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開軟件支持。有脈沖通過(guò)時(shí)，VTVTVTVT4 飽和導(dǎo)通，在 vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同 時(shí)，在 2 和 4 的基級(jí)上加以負(fù)脈 沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo) 通。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。(提示：一般來(lái)說(shuō)，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定 時(shí)，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián))?答(1)圓柱齒輪傳動(dòng):1 偏心套(軸)調(diào)整法。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn) 角誤差?φmax。組合法它是將結(jié)合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組 合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)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)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。..................................................................................9 4在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？.............................................9 417 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。第一篇：機(jī)電一體化答案I目錄機(jī)電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題參考答案.................................................................................1 11 試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。......................................................................9 420 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。14 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱 “機(jī)電一體化技術(shù)革命”。2機(jī)電一體化技術(shù)第 2章習(xí)題參考答案 21 設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提 出哪些要求？答：常提出低摩擦、無(wú)間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊?。為縮小?φmax，應(yīng)采取何種措施？解：（1）?φmax= i + 4 3 2 3 2 i i i+ 4 3 5 4 i i+ 4 7 6 i +?φ8=++++=++++= rad 3=o（1）總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，所以，為縮小? φmax，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級(jí)輪副的加工精 度。2 軸向墊片調(diào)整法。晶閘管直流驅(qū)動(dòng)方式，主要通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的大 ?。﹣?lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的變化易 于平滑調(diào)速。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?反之，則為負(fù)。312 簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？答：，利用查表式計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡(jiǎn)稱軟環(huán)分。當(dāng) vt2 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后 t1 一次測(cè)電流暫時(shí)恒定，無(wú)磁通變化二次側(cè)的感應(yīng)電壓為 零，vt3 截止。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接口的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 MCS。420 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。現(xiàn)對(duì)量化過(guò)程作簡(jiǎn)單的說(shuō)明：將采樣信號(hào) e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它 的采樣信號(hào)。由平面幾何學(xué)知識(shí)，可得逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解為==式中p=，q=。答：（1）由公式：2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k得： n v J m J可得：v1=n 絲*Ph/1000（和轉(zhuǎn)速 n的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）J k eq =1/4л2 ma(v1/nk)2 +JG1(nG1/ nk)2 +JG2(nG2/ nk)2 +JG3(nG3/ nk)2 +JG4(nG4/ nk)2 +JⅠ(nⅠ/ nk)2 +JⅡ(nⅡ/ 14nk)2 +J 絲（n 絲/ nk）2 +Jm=()（2）當(dāng)工作臺(tái)向右時(shí)：F=F*uFL 水平=(FL 垂直+G)*uFL 水平=（600+400*）*=104（N）由 1 1 / / m n k eq i i k j j k i j得：TK= F*V/nk/（2*pi）=F*（n 絲*Ph/1000）/nk/（2*pi）=104*(180*5/1000)/*720/(2*)= （N*m）。nd=720。j22=.004。fiy=fs+(fc+ma*)*。為分析方便起見，見圖（3）改畫成 圖（4）所示，則傳遞函數(shù)為：G(s)= = 16（3）附加擾動(dòng)力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對(duì)應(yīng)于擾動(dòng)力矩的等效擾動(dòng)電壓的拉氏變換（4）附加擾動(dòng)力矩的等效電壓后的框圖比例調(diào)節(jié)（P）、積分調(diào)節(jié)（I）、比例積分調(diào)節(jié)（PI）和比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點(diǎn)（1）比例（P）調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖（a），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。（4）比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的組成如圖（d），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp[1+1?（Tis）+Tds ]式中 Kp=（R1C1+R2C2）/(R1R2)；Ti=R1C1+R2C2。3機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)有：檢測(cè)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。8同步帶由包布層、帶齒、帶背和加強(qiáng)筋組成。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動(dòng)能力2．在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換器（2）檢測(cè)作業(yè)對(duì)象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。5)制造工藝復(fù)雜，成本高。AC伺服電機(jī)（永磁同步型）:無(wú)接觸換向部件；需要磁極位置檢測(cè)器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。該類電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無(wú)勵(lì)磁時(shí)沒(méi)有保持力。這類電動(dòng)機(jī)都由轉(zhuǎn)子鐵心的凸極數(shù)決定步距角的大小，可制造出步距角較小的電動(dòng)機(jī)。其他相步進(jìn)電機(jī)。可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電機(jī)的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡(jiǎn)單、種類眾多、功能齊全，有的還具有其他許多功能。