【正文】 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計(jì)算機(jī)等）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）檢測(cè)傳感器計(jì)測(cè)（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造？答：物質(zhì)、能量、信息。22 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？答：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2－18 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲 低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。3 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓 U 時(shí)，就可得到一定寬度與 U 成比例的脈沖方波給伺服電機(jī)電樞回路供電，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變電樞回路的平均電 壓，從而得到不同電壓的電壓值 Ua，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。電流的方向與前 一情況相反，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。 用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。12v 低電壓經(jīng) vd1 加到電動(dòng)機(jī)繞組我 w 上并維持繞組中的電流。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？答： 在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先會(huì)遇到專用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問(wèn)題。答：①模擬量接口方式：傳感器輸出信號(hào)→放大→采樣/保持→模擬多路開(kāi)關(guān)→A/D 轉(zhuǎn)換→ I/O 接口→微機(jī)②開(kāi)關(guān)量接口方式：開(kāi)關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)(邏輯 1 或 0)→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 10③數(shù)字量接口方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進(jìn)制代碼、BCD 代碼、脈沖序列等)→計(jì)數(shù)器→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 11機(jī)電一體化技術(shù)第 5章參考答案52 簡(jiǎn)述采樣定理？如果 是有限帶寬信號(hào)，即| | 時(shí)，E（j）=0。如圖 b 所示，采樣信號(hào) A1為 ，則量化值 A1 ’為 2V，用數(shù)字 010 來(lái)代表； 采樣信號(hào) A2為 ，則量化值 A2 ‘為 3V，用數(shù)字量 011 代表。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解可由 Lagrange 公式解出。（3）當(dāng)工作臺(tái)向左時(shí)：F=(FL垂直+G)*u+ FL水平=（600+400*）*+800=1704（N）TK=(F*V/nk)/(2*pi)==（N*m）Matlab程序：n1=720。ph=5。js=.012。tiz=fiz*v1/nd /(2*pi)。Kp 越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但是存在調(diào) 節(jié)誤差。T=R1C1R2C2 ?(R1C1+R2C2)。4機(jī)電一體化系統(tǒng)類型:開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、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。9常用的間歇機(jī)構(gòu)有棘輪傳動(dòng)、槽輪傳動(dòng)、蝸形凸輪傳動(dòng)等。按輸出信號(hào)的性質(zhì)分為：（1）開(kāi)關(guān)型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動(dòng)：（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法 ；斜齒輪傳動(dòng)：（1）墊片錯(cuò)齒調(diào)整（2）軸向壓簧錯(cuò)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(dòng)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(guò)盈預(yù)緊式5．對(duì)傳感器的應(yīng)用中，通常采取哪些技術(shù)措施來(lái)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(jī)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(jī)計(jì)算機(jī)的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（5）（優(yōu)）點(diǎn)是什么？答：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動(dòng)（2）槽輪傳動(dòng)（3）蝸形凸輪傳動(dòng)；基本要求：位移迅速，位移過(guò)程中運(yùn)動(dòng)無(wú)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(yùn)動(dòng)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。對(duì)定于電流的激勵(lì)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲差的缺點(diǎn)。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(dòng)機(jī)。步距角與通電方式的關(guān)系：α運(yùn)行拍數(shù)。單電壓、雙電壓、斬波恒流功放電路的特點(diǎn)？答：?jiǎn)坞妷汗Ψ烹娐罚航Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。并行控制：并行控制是用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)端口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電路的方法。（1）螺旋槽式；工藝簡(jiǎn)單、徑向尺寸小、易于制造。（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式B?；緦?dǎo)程Ph（或螺距t）應(yīng)按承載能力、傳動(dòng)精度及傳動(dòng)速度選取，Ph大，承載能力也就大；Ph小，傳動(dòng)精度較高。1）墊片錯(cuò)齒調(diào)整法；結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但調(diào)整較費(fèi)時(shí)，且齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種。運(yùn)動(dòng)件受外載荷作用后，介質(zhì)壓力會(huì)反饋升高，以支承外載荷。滾動(dòng)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。在工作轉(zhuǎn)速之下取決其轉(zhuǎn)速、軸承性能以及軸系的動(dòng)平衡狀態(tài)（2）剛度；除強(qiáng)度驗(yàn)算之外，還必須進(jìn)行剛度驗(yàn)算。1常用的機(jī)械傳動(dòng)部件有哪些？滾珠絲杠副的組成？答：螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)、各種非線性傳動(dòng)。答：機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)）、信息處理系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）、動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力源）、傳感檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動(dòng)機(jī)）接口的功能及其分類。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(jì)；綜合評(píng)價(jià)（或整體評(píng)價(jià)）；可靠性復(fù)查。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附加價(jià)值。綠色設(shè)計(jì)就是在新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而減少對(duì)環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)、使用安全和人類健康等所產(chǎn)生的副作用。答：導(dǎo)軌的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。答：較完善的中斷系統(tǒng)，足夠的儲(chǔ)存容量，完備的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；字長(zhǎng)，速度，指令。419 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的選用原則及注意事項(xiàng)。伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：，即系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和震蕩性。如果只有機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，則其動(dòng)態(tài)特性為1t1，如果只有負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL，則其負(fù)載反2(Jms)力為JLs2y。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床則規(guī)定：當(dāng)Z軸為水平時(shí)，從刀具主軸后端向工件方向看，X正方向?yàn)橄蛴曳较?；?dāng)Z軸為垂直時(shí)，對(duì)單立柱機(jī)床，面對(duì)刀具主軸向主軸方向看，右手方向?yàn)檎较?。第七?7 在閉環(huán)之外的動(dòng)力傳動(dòng)鏈齒輪傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有無(wú)影響？為什么答：有。79 機(jī)電一體化系統(tǒng)的“失效”與“故障”有何異同？答：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對(duì)于可修復(fù)的系統(tǒng)也可稱故障。(P1~3)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)是多學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，是技術(shù)密集型的系統(tǒng)工程。（P4）設(shè)計(jì)這個(gè)詞有兩種概念。作業(yè)對(duì)象一般可分為三大類：物料、能量和信息？(P27)1)根據(jù)信息集約和調(diào)研預(yù)測(cè)的資料，分析確定作業(yè)對(duì)象以及主要轉(zhuǎn)換要求。只有用抽象的概念來(lái)表述系統(tǒng)的功能，才能深入識(shí)別需求的本質(zhì)，辨明主題，發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新，總功能逐步分解為比較簡(jiǎn)單的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能樹(shù)(一)功能分析(二)功能元求解 1．選擇工作原理 2．構(gòu)思功能載體(三)方案綜合？（P30）1．設(shè)計(jì)目錄(1)對(duì)象目錄(2)作業(yè)日錄(3)解法目錄2．知識(shí)庫(kù)(1)數(shù)據(jù)庫(kù)(2)設(shè)計(jì)詞典(3)手冊(cè)。精密滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要失效形式是磨損。？(P87)需要聯(lián)軸器、減速、變速裝置及運(yùn)動(dòng)換向與轉(zhuǎn)換裝置等基本傳動(dòng)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(biāo)。4)確定主要技術(shù)過(guò)程和其他輔助過(guò)程。由于科技進(jìn)步的速度日益增快，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人們?cè)谡莆帐挛锏目陀^規(guī)律和人的思維規(guī)律的同時(shí)，運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)原理，進(jìn)行過(guò)去難以想象的綜合集成設(shè)計(jì)計(jì)算，使設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)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(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)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(guò)接口耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)融合的一個(gè)完整系統(tǒng)。(P2)答：傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計(jì)中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。如果間隙不大，且系統(tǒng)中控制器設(shè)計(jì)得合理，那么被控對(duì)象擺動(dòng)的振幅就越來(lái)越小，來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次就停止在qc=qr平衡位置上。G指令代碼：（G1G1G19）；（G90、G91）；（G00）（G01）；（G01）；（GG4G42）66 簡(jiǎn)述數(shù)控（CNC）加工程序編制的主要內(nèi)容。當(dāng)機(jī)床有機(jī)個(gè)主軸時(shí)，則選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸。因此，機(jī)械系統(tǒng)的各構(gòu)成零部件必須具有承受其所受力的足夠強(qiáng)度和剛度的尺寸。答：隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械控制工程基礎(chǔ)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。控制輸出時(shí)，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04非門(mén)反相后，加到光電耦合器G的發(fā)光二極管正端。311 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？答：a=360/（K*M）式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。第三章32 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？答：⒈慣量小、動(dòng)力大⒉體積小、重量輕⒊便于維修、安裝⒋易于微機(jī)控制36 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。并行工程是把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過(guò)程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)的一種工作模式。？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：①.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、動(dòng)力源、傳感件、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。（2）根據(jù)接口的輸入/輸出功能分：機(jī)械接口；物理接口；信息接口；環(huán)境接口。答：機(jī)電一體化是機(jī)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(jī)結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù)、信息技術(shù)向機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域滲透過(guò)程中形成的一個(gè)新概念。增加局部剛度。1軸系設(shè)計(jì)的基本要求。缺點(diǎn)：抗振性差，接觸應(yīng)力大；對(duì)導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動(dòng)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(duì)贓物比較敏感，必須有良好的防護(hù)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(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)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(dòng)補(bǔ)償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。直齒圓柱齒輪傳動(dòng)和斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？答：直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（1）偏心套（軸）調(diào)整法；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但側(cè)隙不能自動(dòng)補(bǔ)償；（2）軸向墊片調(diào)整法；轉(zhuǎn)配時(shí)軸向墊片使齒輪之間齒側(cè)間隙小，運(yùn)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(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。常以單螺母形式用做升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有幾種？各有何特點(diǎn)？答：內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過(guò)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(yùn)行性能好，但由于電流波形陡，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生過(guò)沖，故諧波成分豐富，致使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)（尤其在低速時(shí)）振動(dòng)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(shí)在工作時(shí)不占用=360176。步進(jìn)電機(jī)與DC和AC伺服電機(jī)相比起轉(zhuǎn)矩、效率、精度、高速性比較差，但步進(jìn)電機(jī)具有低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大、速度控制比較簡(jiǎn)單、外形尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在辦公室自動(dòng)化方面的打印機(jī)、繪圖機(jī)、復(fù)印機(jī)等機(jī)電一體化產(chǎn)品，在工廠自動(dòng)化方面也可以代替低檔的DC伺服電機(jī)。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(jìn)電機(jī)：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(jià)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。應(yīng)用：NC機(jī)械、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公機(jī)械、音響和音像設(shè)備、計(jì)測(cè)機(jī)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(yùn)行平穩(wěn)無(wú)爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動(dòng)噪聲?。?）適應(yīng)起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長(zhǎng)。12錐環(huán)無(wú)鏈聯(lián)軸器利用錐環(huán)對(duì)之間的摩擦實(shí)現(xiàn)軸與轂之間的無(wú)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(jí)為1級(jí)，最低級(jí)為10級(jí)。2 2 2 2 2 3 1 2 4 1 2 3 4 2 1 4 k si A cq A si D k k k k k k n n v n n n J m J J J J J J第二篇：機(jī)電一體化答案，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。（3）比例積分（PI）調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡(luò)如圖(c)。以閉環(huán)控制方式為例：圖（1）為檢測(cè)傳感器裝在絲桿端部的半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。fc=600。j3=.02。n11=720。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由于 相互獨(dú)立，則對(duì)第 i 個(gè)輸入有用 表示輸入力（或轉(zhuǎn)矩）時(shí)，寫(xiě)成式中 ——力（或轉(zhuǎn)矩）的變換系數(shù)，是 n*m 矩陣。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔 T 秒對(duì)輸入的連續(xù)信號(hào) e（t）進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)為 e*（t），如 圖 a 所示。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。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱 MC。電路終于繞組并聯(lián)的二極管 VD 其續(xù)流作用記在功率截至?xí)r，是儲(chǔ)存在繞組中的能量通過(guò)二級(jí)管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。7311 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？答： a=360/（K*M）式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與 線性放大橋式電路相似。答: 種 類特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電 動(dòng) 式可使用商用電源；信號(hào) 與動(dòng)力的傳動(dòng)方向相同；有交流 和直流之別，應(yīng)注意電壓之大小操作簡(jiǎn)便；編程容易