【正文】 NC機(jī)械、機(jī)器人。15．導(dǎo)軌副的組合形式包括哪幾種？答：（1）雙三角形（2）矩形和矩形組合（3）三角形和矩形組合（4）三角形和平面組合（5）？答：（1）采用鑲裝導(dǎo)軌（2）提高導(dǎo)軌精度與改善表面粗糙度（3），各級傳動(dòng)比的最佳分配原則都有哪些？答：（1）重量最輕原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則（3）?答：根據(jù)能量不同分為：（1）電動(dòng)式 ：可使商用電源信號與動(dòng)力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應(yīng)注意電壓之大小；（2）液動(dòng)式 ：要求操作人員技術(shù)熟練，液壓源壓力為（20~80）*10^5（3）氣動(dòng)式 ：空氣壓力源的壓力為（5~7）*10^5Pa，？答：（1）提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量（2）冗余技術(shù)（3）診斷技術(shù)第三篇：機(jī)電一體化答案控制用電機(jī)有哪些種類、特點(diǎn)及應(yīng)用？控制用電動(dòng)機(jī)：力矩電動(dòng)機(jī)、脈沖電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和各種AC/DC電動(dòng)機(jī)...在額定輸出功率相同的條件下，比功率（dp/dt）：交流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)。（優(yōu)）點(diǎn)是什么？答：傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高、能吸震、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、能高速傳動(dòng)、維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。這些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將原動(dòng)機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇運(yùn)動(dòng)。具有：軸向剛度高；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；傳動(dòng)精度高；不易磨損；使用壽命高等優(yōu)點(diǎn)。（）4 異步通信是以字符為傳輸信息單位。8 I/O通道也稱為過程通道。伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度及動(dòng)力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。I/O接口電路也簡稱接口電路。硬件在外設(shè)與內(nèi)存間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（DMA）而不通過CPU在計(jì)算機(jī)接口技術(shù)中I/O通道就是I/O接口。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價(jià)值。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。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。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)；3)不需潤滑，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。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。由于VR型步進(jìn)電機(jī)的鐵心無極性，故不需要改變電流極性，因此多為單極性勵(lì)磁?；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)。雙相輪流通電方式，、單雙相輪流通電方式，三相六拍通電。采用專用環(huán)形分配器器件，如CH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。缺點(diǎn)：反向器加工困難、裝配調(diào)整不方便。（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式D；結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。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。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。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合。簡述卸荷導(dǎo)軌的工作原理。適用于行程短的場合；（2）滾動(dòng)體循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌副；適合行程較長的場合；（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，能長久地保持較高的精度。而對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。（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。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。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)測功能：精度。........................................................5 II32 機(jī)電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？....................................................5 33 簡述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。......................................................................12 機(jī)電一體化技術(shù)第7 章參考答案........................................................................................13 73 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說明以下公式的含義：...........................13 74 設(shè)有一工作臺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。、融合法、組合法？答：機(jī)電互補(bǔ)法又稱取代法。2－16 各級傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級傳動(dòng)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(jī)電一體化技術(shù)第 3章參考答案 31 簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點(diǎn)。電機(jī)的換向是 通過橋式電路來實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過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。如果按照 A→C→B →A??的順序通電，步進(jìn)電機(jī)講沿順時(shí)針方向一步步地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) A 相得電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，當(dāng)脈沖依次加到 ABC 三個(gè)輸入端時(shí)，三組放大器分別驅(qū)動(dòng)不同的繞組，是電機(jī)一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)。答：微處理機(jī)簡稱 CPU，它是一個(gè)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(gè)寄存器、控制邏輯和運(yùn)算邏輯部件，有的器件還含有時(shí)鐘電 路，為器件工作提供定時(shí)信號。當(dāng)控制信號為高電平時(shí)，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(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械損失時(shí)，兩式相等。對具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一 定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)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(diǎn)？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)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(dòng)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(jìn)而激勵(lì)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(dú)使 用。78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機(jī)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(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能 力。所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了獲得用來構(gòu)成事物的有用信息。反求設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識和創(chuàng)新思維，對已有的系統(tǒng)進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動(dòng)件兩大部分組成。如圖，分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同時(shí)，在 2 和 4 的基級上加以負(fù)脈沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo)通。415 鍵盤鍵值是如何確定？答：將行、列線按二進(jìn)制順序排列，當(dāng)某一鍵按下時(shí)，鍵盤掃描程序執(zhí)行到給該列置0電平，讀出各行狀態(tài)為非1狀態(tài)，這時(shí)的行、列數(shù)據(jù)組合成鍵值。答：首先要根據(jù)使用要求選擇適合自己所需要的，此外還可以采取某些技術(shù)措施來改善傳感器的性能如：平均技術(shù)，差分技術(shù)，穩(wěn)定性處理，屏蔽和隔離。即穩(wěn)態(tài)誤差ess的大小。包括負(fù)載在內(nèi)的機(jī)械總體的動(dòng)態(tài)特性，以傳遞函數(shù)形式可表示為X(s)/Fx(s)=1/[(Jm+JL/i2)s2]第六章64 簡述數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的定義規(guī)則。y坐標(biāo)按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定其正方向。由于動(dòng)力傳動(dòng)鏈存在齒輪傳動(dòng)間隙，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在齒隙范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，被控對象不轉(zhuǎn)動(dòng)，沒有反饋信號，系統(tǒng)暫時(shí)處于開環(huán)狀態(tài)。710 保證機(jī)電一體化系統(tǒng)可靠性的方法有哪些? 答：；；。又因?yàn)橄到y(tǒng)具有慣量，當(dāng)被控對象轉(zhuǎn)角qc等于輸入轉(zhuǎn)角qr時(shí)，被控對象不會立即停下來，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使被控對象比無間隙時(shí)更多地沖過平衡點(diǎn)，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(jī)M01選擇停機(jī)，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(diǎn)；M03主軸順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；M04主軸逆時(shí)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(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)。答：機(jī)械系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還將進(jìn)行力的傳遞。第五章51 回顧所學(xué)機(jī)械控制工程的相關(guān)知識，簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)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(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)向和速。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：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?？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(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最末兩級的傳動(dòng)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。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。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(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)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(dòng)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(shí)，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(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。該采樣信號是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號，它不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn) 算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號才能為計(jì)算機(jī)所接受。當(dāng)控制信號為低電平時(shí)，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(jī)為中心，加上只讀存儲器，隨機(jī)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(jì)算機(jī)。高低壓功串放大電路（一）無脈沖輸入時(shí)，VTVTVTVT4 均截止，電動(dòng)機(jī)繞組 W 無電流通過，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。M=運(yùn)行拍數(shù)。電橋由四個(gè)大功率的晶體管組 成。答:電動(dòng)機(jī)的功率密度 PG=P/ dp/dt=d(Tw)/dt=Ts/dt|t=tn=Tn 2 /Jm其中 Tn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N*M Jm——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,kg*m 23—5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進(jìn)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(dòng)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