【正文】 ㎏，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺與導(dǎo)軌間為滑動摩擦，其摩擦系數(shù)為 ，試求轉(zhuǎn)換到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩。、融合法、組合法？答：機電互補法又稱取代法。2－16 各級傳動比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級傳動比的分配原則是：重量最輕原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動比應(yīng)按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。設(shè) H g r、分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則g H r H rg g H r Z i Z。？答：①旋轉(zhuǎn)精度②剛度③抗震性④熱變形⑤軸上零件的布置 5機電一體化技術(shù)第 3章參考答案 31 簡述機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點。電機的換向是 通過橋式電路來實現(xiàn)的，它是由四個大功率的晶體管組成，通過在不同晶體管的基極加正 負脈沖從而實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)向控制。如果按照 A→C→B →A??的順序通電，步進電機講沿順時針方向一步步地轉(zhuǎn)動。當 A 相得電時，步進電機轉(zhuǎn)動一步，當脈沖依次加到 ABC 三個輸入端時，三組放大器分別驅(qū)動不同的繞組，是電機一步一步的轉(zhuǎn)動。答：微處理機簡稱 CPU，它是一個大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件，器 件中有數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)通道、多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的器件還含有時鐘電 路，為器件工作提供定時信號。當控制信號為高電平時，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。53 簡述數(shù)字控制系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換過程。答 ： 設(shè) 對 微 小 輸 入 位 移 有 微 小 的 輸 出 位 移，則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：其中忽略機構(gòu)內(nèi)部機械損失時，兩式相等。對具體系統(tǒng)而言，其負載可能是以上幾種典型負載的組合，不一 定均包含上述所有負載項目。n4=180。j2=.016。a=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)b=j1c=j2*(n2/nd)^2 d=j3*(n3/nd)^2 e=j4*(n4/nd)^2 f=js*(ns/nd)^2 g=j11*(n11/nd)^2 h=j22*(n22/nd)^2J=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)+j1+j2*(n2/nd)^2+j3*(n3/nd)^2+j4*(n4/nd)^2+js*(ns/nd)^2+j11*(n11/ nd)^2+j22*(n22/nd)^2+jd fs=800。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例積分環(huán)節(jié)(PI)和比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的有關(guān)參數(shù)，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據(jù)自 動控制理論基礎(chǔ)課所學(xué)知識建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進而激勵系統(tǒng)傳遞函數(shù)。系統(tǒng)中采用積分環(huán)節(jié)可以減少或消除誤差，但由于積分環(huán)節(jié)效應(yīng)慢，故很少單獨使 用。78 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機電一體化可靠性是指，系統(tǒng)（產(chǎn)品）在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能 力。所有機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計都是為了獲得用來構(gòu)成事物的有用信息。反求設(shè)計是以現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對已有的系統(tǒng)進行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計。導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運動件兩大部分組成。，導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足的基本要求。綠色設(shè)計是從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一個新概念。變異性設(shè)計是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需求。這種校正環(huán)節(jié)不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，也能改善其動態(tài)性能。而且 Kp太大會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。tiy=fiy*v1/nd /(2*pi)。jd=.004。pi=。n2=360。設(shè)計器人得負載只有各臂端部的質(zhì)量，則= ]*[ ]+式中第一項相當于慣性項，第二項相當于離心力與哥氏力。這樣就把采樣信號變成了數(shù) 字信號。而 是 e（t）的理想采樣信號，若采樣頻率 ,那么一定可以有采樣信號 唯一地決定出原始信號 e（t）。417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。輸入結(jié)束后vtvtvtvt4 又都截止，儲存在 w 中的能量通過 18 歐姆的電阻和 vd2 放電，電阻 的作用時間小放電回路的時間常數(shù)，改善電流波形的后沿。：單電壓功率放大電路如圖所示 ABC 分別為步進電機的三相，每一項由一組放大器驅(qū)動。步進電機具有哪些特點？答： 步進電機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動、電流的大小與波形 的變化、溫度等）的影響，只要在他們的大小引起步進電機產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)象之 前，就不影響其正常工作； 步進電機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 一轉(zhuǎn)以后，其累計誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期累積；控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步”因此，步進電機廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠地獲得 較高的位置精度。636 簡述 PWM 直流驅(qū)動調(diào)速，換向的工作原理。(2)斜齒輪傳動:錯齒調(diào)整法,用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合,只是在兩個薄片斜齒輪 的中間隔開了一小段距離,這樣它的螺旋線便錯開了。諧波齒輪傳動的波發(fā)生器相當于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當于行星輪，剛輪則相當于 中心輪。23 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對傳動機構(gòu)的基本要求是什么？答：精密化，高速化，小型、輕量化。？答：一種是變換、調(diào)整。..........................................................................11 55 簡述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。求：該傳動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差?φmax。（2）根據(jù)接口的輸入/輸出功能分：機械接口；物理接口；信息接口；環(huán)境接口。答：機電一體化是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等各相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù)、信息技術(shù)向機械技術(shù)領(lǐng)域滲透過程中形成的一個新概念。增加局部剛度。1軸系設(shè)計的基本要求。缺點：抗振性差，接觸應(yīng)力大；對導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高；對贓物比較敏感，必須有良好的防護裝置。圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。(2)矩形導(dǎo)軌；結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，應(yīng)用廣泛；(3)燕尾型導(dǎo)軌；磨損后不能自動補償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。直齒圓柱齒輪傳動和斜齒圓柱齒輪傳動齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪幾種？各有何特點？答：直齒圓柱齒輪傳動（1）偏心套（軸）調(diào)整法；結(jié)構(gòu)簡單，但側(cè)隙不能自動補償；（2）軸向墊片調(diào)整法；轉(zhuǎn)配時軸向墊片使齒輪之間齒側(cè)間隙小，運轉(zhuǎn)又靈活。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。常以單螺母形式用做升降傳動機構(gòu)。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有幾種？各有何特點？答：內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。由于電流上升率高，故高速運行性能好，但由于電流波形陡，有時還會產(chǎn)生過沖，故諧波成分豐富，致使電動機運行時（尤其在低速時）振動較大。采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器；靈活性很大，可搭接任意相、任意通電順序的環(huán)形分配器，同時在工作時不占用=360176。步進電機與DC和AC伺服電機相比起轉(zhuǎn)矩、效率、精度、高速性比較差，但步進電機具有低速時轉(zhuǎn)矩大、速度控制比較簡單、外形尺寸小等優(yōu)點，應(yīng)用在辦公室自動化方面的打印機、繪圖機、復(fù)印機等機電一體化產(chǎn)品，在工廠自動化方面也可以代替低檔的DC伺服電機。由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距受到限制，難以制造，故步距角較大。步進電機：轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制；有定位轉(zhuǎn)矩；可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。應(yīng)用：NC機械、機器人、計算機外圍設(shè)備、辦公機械、音響和音像設(shè)備、計測機械。？答：（1）性能密度大（2）快速性好（3）位置控制精度高，調(diào)速范圍高，低速運行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動噪聲?。?）適應(yīng)起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長。12錐環(huán)無鏈聯(lián)軸器利用錐環(huán)對之間的摩擦實現(xiàn)軸與轂之間的無間隙聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩，且可任意調(diào)節(jié)兩聯(lián)接件之間的角度位置。最高級為1級，最低級為10級。？(P232)DML、FMS和RMT三類機電一體化系統(tǒng)第二篇：機電一體化答案，動力功能，信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。2)短的設(shè)計建造時間和斜升時間（Time)。3)市場對企業(yè)的要求從原來的對質(zhì)量、成本的要求演變?yōu)楝F(xiàn)在的對時間(Time)、質(zhì)量(Quality)、成本(Cost)、創(chuàng)新(Innovation)、服務(wù)(Service)和環(huán)境(Environment)等諸多方面的要求，時間已成為競爭力的第一要素，能否在最短的時間內(nèi)開發(fā)出最新的產(chǎn)品并推向市場，是贏得市場競爭的關(guān)鍵。特別是“全量程”的定義，？(P196～198)(一)信息流的基本環(huán)節(jié)(二)數(shù)據(jù)流程圖(三)信息流和軟件結(jié)構(gòu)？(P204)其基本硬件是鍵盤、開關(guān)(包括操作按鈕和觸摸屏等)，并通過CRT實現(xiàn)人機交互。？(P196)從信息流的形態(tài)來分，信息流可以是借助于機、光、聲、電等介質(zhì)傳輸?shù)男盘?，也可以是語言、文字、圖表、圖像等抽象的信號，在計算機內(nèi)部則是數(shù)據(jù)表示的數(shù)據(jù)流。？控制系統(tǒng)中包括哪些總線？各總線作用是什么？(P154~155)所謂總線是指一組信號線的集合，是一種按規(guī)定協(xié)議傳送信息的公共通道，由數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線組成。3)形態(tài)規(guī)模的隨意性。(4)工藝性導(dǎo)軌副要便于裝配、調(diào)整、測量、防塵、潤滑和維修保養(yǎng)。？(P87)需要聯(lián)軸器、減速、變速裝置及運動換向與轉(zhuǎn)換裝置等基本傳動結(jié)構(gòu)？(P108)(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副最基本的性能指標。4)確定主要技術(shù)過程和其他輔助過程。由于科技進步的速度日益增快，特別是計算機技術(shù)的高速發(fā)展，人們在掌握事物的客觀規(guī)律和人的思維規(guī)律的同時，運用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)原理，進行過去難以想象的綜合集成設(shè)計計算，使設(shè)計工作包括機械產(chǎn)品的設(shè)計過程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內(nèi)部及其之間，形成通過接口耦合來實現(xiàn)運動傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機融合的一個完整系統(tǒng)。(P2)答：傳統(tǒng)機電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來實現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。壞料是作業(yè)對象，加工中心是技術(shù)系統(tǒng)，所完成的加工過程是技術(shù)過程。(P28~30)功能是對技術(shù)系統(tǒng)中輸入和輸出的轉(zhuǎn)換所作的抽象化描述。(2)耐磨性導(dǎo)軌副應(yīng)在預(yù)定的使用期內(nèi)，保持其導(dǎo)向精度。2)人機交互功能。？(P153)像個人計算機存儲代碼和數(shù)據(jù)供CPU或其他設(shè)備讀寫(1)可靠性高即抗干擾能力強，能在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下準確進行讀寫操作。(CNC)由哪幾部分組成？(P155)CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出設(shè)備、計算機數(shù)字控制裝置(CNC裝置)、可編程序控制器(PLC)、主軸驅(qū)動和進給驅(qū)動裝置等組成，第五章，簡述信息流主要集中在那些子系統(tǒng)中？(P195)信息流主要集中在人機界面、檢測機構(gòu)和控制器。？(P196)1)對機電一體化系統(tǒng)的工作原理和工作過程有深刻理解。3)直接數(shù)字輸出。（RMS）的重構(gòu)分為哪幾個層次？(P230)1)制造系統(tǒng)級的重構(gòu)。？(P231～232)1)模塊性(Modularity)2)可集成性(Integrability)3)可轉(zhuǎn)換性(Convertibility)4)可診斷性(Diagnosability)5)客戶化性(Customization)？可重構(gòu)機床包括那些內(nèi)涵？(P232)主要目的是使機床能快速低成本地適應(yīng)被加工零件的各種變化。3機電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)有：檢測傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機械技術(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、可以進行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動能力2．在機電一體化系統(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）檢測機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換器（2）檢測作業(yè)對象和外部環(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（永磁同步型）:無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。該類電動機的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無勵磁時沒有保持力。這類電動機都由轉(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機。其他相步進電機。可以實現(xiàn)三相步進電機的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡單、種類眾多、功能齊全，有的還具有其他許多功能。因為這種系統(tǒng)與步進電機驅(qū)動電源之間具有較少的連線將信號送入步進電機驅(qū)動電源的環(huán)形分配器。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)反向時離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外坐循環(huán)運動。（4）彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式；能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。螺紋長度L1在允許的情況下要盡量短，一般取L1/d0小于30為宜。2）可調(diào)彈簧式；斜齒圓柱齒輪傳動消除斜齒輪傳動齒側(cè)隙的方法與上述錯齒調(diào)整法基本相同。（4）圓形導(dǎo)軌；制造方便但磨損后難以調(diào)整和補償間隙，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動的地方或者承受軸向載荷的場合。答：靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或其氣體介質(zhì)通入導(dǎo)軌的運動件與導(dǎo)向支承之間，運動件浮在壓力油或氣體薄膜之上，與導(dǎo)向支承件脫離接觸，致使摩擦阻力（力矩）大大降低。在精密機械設(shè)備和儀器中均有采用，如：精縮機、萬能工具顯微鏡、測長儀等。（1）