【正文】 Ⅰ/ nk)2 +JⅡ(nⅡ/ 14nk)2 +J 絲（n 絲/ nk）2 +Jm=()（2）當(dāng)工作臺向右時：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）附加擾動力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；直流伺服電機轉(zhuǎn)子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對應(yīng)于擾動力矩的等效擾動電壓的拉氏變換（4）附加擾動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（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。②.對應(yīng)的五大功能為：控制、動力、計測、構(gòu)造、操作功能。虛擬設(shè)計是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是現(xiàn)實世界中的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的映像，是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的新一代計算機輔助設(shè)計。當(dāng)剛輪固定時，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動方向（與輸入軸的傳向相比較）。答：通過電源的通斷來獲得電壓脈沖信號，控制通斷的時間比來獲得不同的電壓脈沖，通的時間越長，獲得的平均電壓越大，電機轉(zhuǎn)的就快，反之，電機轉(zhuǎn)的就慢。M=運行拍數(shù)。當(dāng)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。54 簡述傳遞函數(shù)、系統(tǒng)的過渡過程、伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性的含義。但尺寸一大，質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量就大，系統(tǒng)的響應(yīng)就慢。規(guī)定增大工件和刀具距離的方向為Z的正方向。答：數(shù)控（CNC）程序編制分手工編程和自動編程。如間隙較大，且控制器設(shè)計得不好，那么被控對象就會反復(fù)擺動，即產(chǎn)生自激振蕩。機械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機控制。？（P3～13）現(xiàn)代設(shè)計方法門類眾多且不斷出新。5)根據(jù)高效、經(jīng)濟、可靠、美觀、使用方便等原則，初步規(guī)定技術(shù)系統(tǒng)的邊界及工作范圍。移功件在沿導(dǎo)軌運動時，不論有無載荷，部應(yīng)保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。選用可調(diào)整間隙和能夠預(yù)。(2)質(zhì)量設(shè)計 兼顧各種要求和限制，提高機電一體化系統(tǒng)質(zhì)量和性能，(3)優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計充分應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法系統(tǒng)地構(gòu)造設(shè)計優(yōu)化模型，用創(chuàng)造性設(shè)計思維方法進行機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化和創(chuàng)新。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的總和，包括經(jīng)濟條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會條件等。現(xiàn)代設(shè)計是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計活動的延伸和發(fā)展，是隨著設(shè)計實踐經(jīng)驗的積累，由個別到一般、具體到抽象、感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發(fā)展起來的。，應(yīng)包含哪些幾個基本要素？答：機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。又因為系統(tǒng)具有慣量，當(dāng)被控對象轉(zhuǎn)角qc等于輸入轉(zhuǎn)角qr時，被控對象不會立即停下來，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使被控對象比無間隙時更多地沖過平衡點，這又使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的方向誤差。答：M指令代碼：M00程序停機M01選擇停機，按下“選擇?！卑粹o后才起作用；M02程序結(jié)束，到下一程序的起點；M03主軸順時針方向旋轉(zhuǎn)；M04主軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)；M05主軸停轉(zhuǎn)；M06換刀；M07開號冷卻液；M08開*號冷卻液；M09關(guān)閉冷卻液；M10夾緊；M11松開；M30程序終了，返回到程序起點。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)。答：機械系統(tǒng)在傳遞運動的同時還將進行力的傳遞。第五章51 回顧所學(xué)機械控制工程的相關(guān)知識，簡述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與機械控制工程理論的關(guān)系。答：光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如書本P168圖 。電流的方向與前一情況相反，電動機轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到 1 和 3，2 和 4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動機的轉(zhuǎn)向和速。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，在設(shè)計中最末兩級的傳動比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。答：計算機輔助設(shè)計是設(shè)計機電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設(shè)計一般機械產(chǎn)品的CAD的研究成果。答：機電一體化乃是在機械的主功能、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。他的傳遞函數(shù)為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。ma=400。j4=.032。n22=360。該系統(tǒng)運動部件的動能總和為 2 2 1 1 1 1 2 2 m n i i j j i i設(shè)、等效到元件輸出軸上的總動能為 2 1 2 k k cq k，由能量守恒：E =E k故2 1 1 m n j k i cq i j i i k k v J m J用工程上常用單位時，可將上式改寫為 2 2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k n v J m J第二式表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。56 簡述兩自由度機器人逆動力學(xué)方程。該采樣信號是時間上離散而幅值上連續(xù)的信號，它不能直接進入計算機進行運 算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號才能為計算機所接受。當(dāng)控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導(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。它是以微處理機為中心，加上只讀存儲器，隨機存取存儲器，輸 入|輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計算機。高低壓功串放大電路（一）無脈沖輸入時，VTVTVTVT4 均截止，電動機繞組 W 無電流通過，電動機不轉(zhuǎn)。M=運行拍數(shù)。電橋由四個大功率的晶體管組 成。答:電動機的功率密度 PG=P/ dp/dt=d(Tw)/dt=Ts/dt|t=tn=Tn 2 /Jm其中 Tn電動機的額定轉(zhuǎn)矩，N*M Jm——電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量,kg*m 23—5 直流伺服電機控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服電機為直流供電，為調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進行控制。故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為 101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。2－17已知：4 級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為?φ1=?φ2=?φ3=… = rad,各級減速比相同，即?1=?2=…=?4=。融合法它是將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要 素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分。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？.............................................14 78 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？......................................................................17機電一體化技術(shù)第 1章習(xí)題參考答案11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。.........................................................6 步進電機具有哪些特點？..................................................................................................6 簡述步進電機三相單三拍的工作原理？..........................................................................6 311 簡述步進電機步距角大小的計算方法？.................................................................7 312 簡述三相步進電機的環(huán)形分配方式？...............................................................7 簡述步進電機驅(qū)動電源的功率放大電路原理..................................................................7 機電一體化技術(shù)第4 章參考答案..........................................................................................9 試說明CPU、MC 和MCS 之關(guān)系。答：根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)；系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分；接口的設(shè)計；綜合評價（或整體評價）；可靠性復(fù)查。答：機械系統(tǒng)（機構(gòu)）、信息處理系統(tǒng)（計算機）、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機）接口的功能及其分類。1常用的機械傳動部件有哪些？滾珠絲杠副的組成？答：螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動、各種非線性傳動。在工作轉(zhuǎn)速之下取決其轉(zhuǎn)速、軸承性能以及軸系的動平衡狀態(tài)（2）剛度；除強度驗算之外，還必須進行剛度驗算。滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式：調(diào)整螺釘塞塊調(diào)整旋轉(zhuǎn)支承的種類及基本要求。運動件受外載荷作用后，介質(zhì)壓力會反饋升高，以支承外載荷。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種。1）墊片錯齒調(diào)整法；結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)整較費時，且齒側(cè)間隙不能自動補償?；緦?dǎo)程Ph（或螺距t）應(yīng)按承載能力、傳動精度及傳動速度選取，Ph大，承載能力也就大；Ph小，傳動精度較高。（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式B。（1）螺旋槽式；工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造。并行控制：并行控制是用微型計算機系統(tǒng)的整個端口直接去控制步進電機各相驅(qū)動電路的方法。單電壓、雙電壓、斬波恒流功放電路的特點？答：單電壓功放電路：結(jié)構(gòu)簡單，但繞組串聯(lián)的電阻在大電流回路中要消耗能量，使放大器功率降低。步距角與通電方式的關(guān)系：α運行拍數(shù)。永久磁鐵也可磁化軸向的兩極，可使用軸向各向異性磁鐵制成高效電動機。具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲差的缺點。對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動（2）槽輪傳動（3）蝸形凸輪傳動；基本要求：位移迅速，位移過程中運動無沖擊，停位準(zhǔn)確可靠14導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求？答：導(dǎo)向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。按輸出信號的性質(zhì)分為：（1）開關(guān)型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調(diào)整（2）軸向壓簧錯齒調(diào)整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式（2）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式（4）彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式5．對傳感器的應(yīng)用中，通常采取哪些技術(shù)措施來改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術(shù)（2）差分技術(shù)（3）穩(wěn)定性處理（4）？答：（1）微機控制系統(tǒng)整體控制方案的確定（2）控制算法的確定（3）微機計算機的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設(shè)計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動比大、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點。9常用的間歇機構(gòu)有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。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