【正文】 混合型（HB）DC伺服電機：高響應特性；高功率密度（體積小、重量輕）；可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制；接觸換向部件（電刷與換向器）需要維護。（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求有哪些？答：（1）慣量小，動力大（2）體積小，重量輕（3）便于維修，安裝（4）易于微機控制。11交流伺服電動機的調速方法有：變極調速、變轉差率調速、變頻調速。6滾珠絲杠副的精度分為10共七個等級。4)可重構機床是開放的、模塊化結構。？(P231)1)低的生產(chǎn)成本和重構成本的綜合值(cost)。2)社會對產(chǎn)品的需求趨于多樣化、個性化和動態(tài)化，順應客戶愛好(也稱客戶化或定制)、多品種中小批量生產(chǎn)已成為生產(chǎn)方式的主流。同時也可以定義數(shù)據(jù)庫項、格式、規(guī)模和存取方法。信息流是軟件總體設計的基礎。按其物理量的形式來分，一般可分成開關量(數(shù)字量)I/O即DI／DO、模擬量I/O即AI/AO兩大類。2)空間位置的隨意性。選用可調整間隙和能夠預緊的導軌副可以提高剛度。(2)質量設計 兼顧各種要求和限制，提高機電一體化系統(tǒng)質量和性能，(3)優(yōu)化設計和創(chuàng)新設計充分應用現(xiàn)代設計方法系統(tǒng)地構造設計優(yōu)化模型，用創(chuàng)造性設計思維方法進行機電一體化系統(tǒng)設計的優(yōu)化和創(chuàng)新。環(huán)境是與技術系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的總和，包括經(jīng)濟條件、生產(chǎn)條件、技術條件、社會條件等?，F(xiàn)代設計是過去長期的傳統(tǒng)設計活動的延伸和發(fā)展，是隨著設計實踐經(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。，應包含哪些幾個基本要素？答：機電一體化系統(tǒng)，應包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅動部分、執(zhí)行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。(P1~3)答：機電一體化系統(tǒng)是多學科技術的綜合應用，是技術密集型的系統(tǒng)工程。（P4）設計這個詞有兩種概念。作業(yè)對象一般可分為三大類：物料、能量和信息？(P27)1)根據(jù)信息集約和調研預測的資料，分析確定作業(yè)對象以及主要轉換要求。只有用抽象的概念來表述系統(tǒng)的功能，才能深入識別需求的本質，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單的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能樹(一)功能分析(二)功能元求解 1．選擇工作原理 2．構思功能載體(三)方案綜合？（P30）1．設計目錄(1)對象目錄(2)作業(yè)日錄(3)解法目錄2．知識庫(1)數(shù)據(jù)庫(2)設計詞典(3)手冊。精密滾動導軌副的主要失效形式是磨損。3)和機電部件接口的功能。(2)實時性好能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對存儲器訪問的要求。？(P195)現(xiàn)代機械和傳統(tǒng)機械最本質的區(qū)別是現(xiàn)代機械中具有信息流。2)可對系統(tǒng)進行深入的總體分析與規(guī)劃，以達到解耦與集成的目的。4)模擬量輸出。2)制造設備級的重構。1)可重構機床綜合了流水線機床和數(shù)控機床的優(yōu)點，它每次提供給客戶確定的、滿足其當前需要的功能和生產(chǎn)能力，同時當客戶的需求發(fā)生變化時，可快速改變機床的硬件和軟件結構，以較低的成本在一個零件族內快速調節(jié)／升級生產(chǎn)能力和功能性。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設計、適應性設計、變異性設5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。9常用的間歇機構有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。按輸出信號的性質分為：（1）開關型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調整法（2）軸向墊片調整法（3）雙片薄齒輪錯齒調整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調整（2）軸向壓簧錯齒調整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預緊調整式（2）雙螺母齒差預緊調整式（3）雙螺母墊片調整預緊式（4）彈簧式自動調整預緊式（5）單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式5．對傳感器的應用中，通常采取哪些技術措施來改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術（2）差分技術（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)總體設計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結構簡單、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。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，停位準確可靠14導軌副應滿足的基本要求？答：導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結構工藝性好等。對定于電流的激勵分量和轉矩分量分別控制。具有制造成本高、效率低、轉子的阻尼差、噪聲差的缺點。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。步距角與通電方式的關系：α運行拍數(shù)。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：結構簡單，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。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動電路的方法。（1）螺旋槽式；工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造。（5）單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式B?；緦С蘌h（或螺距t）應按承載能力、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。1）墊片錯齒調整法；結構比較簡單，但調整較費時，且齒側間隙不能自動補償。導軌間隙的調整方法：壓板和鑲條法兩種。運動件受外載荷作用后，介質壓力會反饋升高，以支承外載荷。滾動導軌副的預緊方式：調整螺釘塞塊調整旋轉支承的種類及基本要求。在工作轉速之下取決其轉速、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。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。答：機械系統(tǒng)（機構）、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。答：根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標；系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分；接口的設計；綜合評價（或整體評價）；可靠性復查。.........................................................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 簡述步進電機驅動電源的功率放大電路原理..................................................................7 機電一體化技術第4 章參考答案..........................................................................................9 試說明CPU、MC 和MCS 之關系。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機電一體化技術第 1章習題參考答案11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。融合法它是將各組成要素有機結合為一體構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。2－17已知：4 級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉角誤差為?φ1=?φ2=?φ3=… = rad,各級減速比相同，即?1=?2=…=?4=。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）輸入軸轉向相反。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電動機的額定轉矩，N*M Jm——電動機轉子的轉動慣量,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，為調節(jié)電動機的轉速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進行控制。電橋由四個大功率的晶體管組 成。M=運行拍數(shù)。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。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。當控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的 光而導通，于是輸出端的電平幾乎等于零。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。56 簡述兩自由度機器人逆動力學方程。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、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第二式表示等效負載轉矩。n22=360。j4=.032。ma=400。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。他的傳遞函數(shù)為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。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，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。答：計算機輔助設計是設計機電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設計一般機械產(chǎn)品的CAD的研究成果?？傓D角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉角誤差和傳動比的大小，在設計中最末兩級的傳動比應取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。導軌副應滿足的基本要求：導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結構工藝性好等。當剛輪固定時，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）。虛擬設計是虛擬環(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)實技術的新一代計算機輔助設計。②.對應的五大功能為：控制、動力、計測、構造、操作功能。（4）比例積分微分（PID）調節(jié)這種調節(jié)網(wǎng)絡的組成如圖（d），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp[1+1?（Tis）+Tds ]式中 Kp=（R1C1+R2C2）/(R1R2)；Ti=R1C1+R2C2。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矩常數(shù)；直流伺服電機轉子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對應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節(jié)（P）、積分調節(jié)（I）、比例積分調節(jié)（PI）和比例積分微分調節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點（1）比例（P）調節(jié)比例調節(jié)網(wǎng)絡圖如圖（a），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。fiy=fs+(fc+ma*)*。j22=.004。nd=720。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）。由平面幾何學知識，可得逆運動學解為==式中p=，q=?，F(xiàn)對量化過程作簡單的說明：將采樣信號 e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個二進制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它 的采樣信號。420 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設備、系統(tǒng)總線接口的微型計算機系統(tǒng)，簡稱 MCS。當 vt2 進入穩(wěn)態(tài)后 t1 一次測電流暫時恒定，無磁通變化二次側的感應電壓為 零，vt3 截止。312 簡述三相步進電機的環(huán)形分配方式？答：，利用查表式計算方法來進行脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分。設此時的電動機轉向為正； 反之，則為負。晶閘管直流驅動方式，主要通過調節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的大 ?。﹣硪苿佑|發(fā)脈沖