【正文】 素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專(zhuān)用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要 素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)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(diǎn)？.............................................14 78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？......................................................................17機(jī)電一體化技術(shù)第 1章習(xí)題參考答案11 試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。.........................................................6 步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？..................................................................................................6 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？..........................................................................6 311 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？.................................................................7 312 簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？...............................................................7 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理..................................................................7 機(jī)電一體化技術(shù)第4 章參考答案..........................................................................................9 試說(shuō)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(jì)；綜合評(píng)價(jià)（或整體評(píng)價(jià)）；可靠性復(fù)查。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(lèi)。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)。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。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(lèi)及基本要求。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。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種。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?；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。（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。（1）螺旋槽式；工藝簡(jiǎn)單、徑向尺寸小、易于制造。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。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。步距角與通電方式的關(guān)系：α運(yùn)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(dòng)機(jī)。具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲差的缺點(diǎn)。對(duì)定于電流的激勵(lì)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(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。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)。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。4機(jī)電一體化系統(tǒng)類(lèi)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。（√）無(wú)論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測(cè)裝置的精度。它在主機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。第一篇：機(jī)電一體化名詞解釋、判斷答案機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，以系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。（）滾珠絲桿不能自鎖。3機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)有：檢測(cè)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、精密機(jī)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(qiáng)筋組成。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開(kāi)，各自使用一套電源供電、可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動(dòng)能力2．在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器的類(lèi)型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測(cè)機(jī)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(cè)作業(yè)對(duì)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(jī)（永磁同步型）:無(wú)接觸換向部件；需要磁極位置檢測(cè)器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。該類(lèi)電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無(wú)勵(lì)磁時(shí)沒(méi)有保持力。這類(lèi)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。其他相步進(jìn)電機(jī)。可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電機(jī)的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡(jiǎn)單、種類(lèi)眾多、功能齊全，有的還具有其他許多功能。因?yàn)檫@種系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源之間具有較少的連線將信號(hào)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的環(huán)形分配器。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)反向時(shí)離開(kāi)絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外坐循環(huán)運(yùn)動(dòng)。（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式；能消除使用過(guò)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(chǎng)合。螺紋長(zhǎng)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(dòng)消除斜齒輪傳動(dòng)齒側(cè)隙的方法與上述錯(cuò)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(bǔ)償間隙，適用于同時(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的地方或者承受軸向載荷的場(chǎng)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(yùn)動(dòng)件與導(dǎo)向支承之間，運(yùn)動(dòng)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(jī)械設(shè)備和儀器中均有采用，如：精縮機(jī)、萬(wàn)能工具顯微鏡、測(cè)長(zhǎng)儀等。（1）旋轉(zhuǎn)精度；其大小取決于軸系各組成零件及支承部件的制造精度與裝配調(diào)整精度。（5）機(jī)座的材料選擇；應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)周期等要求選擇，常用的材料：鑄鐵和鋼、石材、陶瓷等。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。....................................................5 3—5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？..........................................................5 36 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。........................................13 。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足?？傓D(zhuǎn)角誤差主要 取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最未一級(jí)齒輪的加工精度。當(dāng)柔性輪固定時(shí)，g g g r g H H r H rg Hg g H r H g g g g r Z Z Z Z Z i i Z Z Z Z Z當(dāng)剛性輪固定時(shí)，0 g g r H r H r Hr H r H r g r g Z Z Z i Z Z Z Z,其減速比為 100，柔輪齒數(shù)為 99 當(dāng)剛輪固定時(shí), 試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較)答：根據(jù)公式:iHr=Zr/(zrzg)可知:當(dāng) iHr=100 時(shí),Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng) iHr=100 時(shí),Zg=101。答: 種 類(lèi)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；能 實(shí)現(xiàn)定位伺服；響應(yīng)快、能與 CPU相接；體積小、動(dòng)力較 大；無(wú)污染瞬時(shí)輸出功率大；過(guò)載能力 差，特別是由于某種原因而 卡住是，會(huì)引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣 動(dòng) 式空氣壓力源的壓力為（57）10 5 Pa；要求操作人員技術(shù)熟練氣源方便、成本低；無(wú)泄 漏污染速度快、操作比較簡(jiǎn)單功率小，體積大，動(dòng)作不夠平穩(wěn)，不易小型化，遠(yuǎn)距離 傳輸困難，工作噪聲大，難 于伺服液 動(dòng) 式要求操作人員技術(shù)熟 練；液壓源壓力（2080）10 5 Pa輸出功率大，速度快，動(dòng) 作平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)定位伺 服；易于 CPU 相接；響應(yīng) 快設(shè)備難于小型化，液壓源或 液壓油要求（雜質(zhì)、溫度、油量、質(zhì)量）嚴(yán)格；易泄露 且有污染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: 1 慣量小、動(dòng)力大體積小、重量輕便于維修、安裝易于微機(jī)控制33 簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。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。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)。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。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng) MC。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。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。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。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。n11=720。j3=.02。fc=600。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)。（3）比例積分（PI）調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡(luò)如圖(c)。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第五篇：機(jī)電一體化課后答案機(jī)電一體化（第二版）課后答案第一章。、虛擬設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的含義。第二章，其基本導(dǎo)程λ0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1=100，Z2=98，ΔS=（2/Z1）*λ0=*6mm=？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則③等小傳動(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸傳動(dòng)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(jí)傳動(dòng)比影按先小后大的原則分配，一邊降低齒輪的加工誤差、安裝誤差及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。常用的導(dǎo)軌副種類(lèi)很多，按其接觸面積的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?；反之，則為負(fù)。417 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。選用傳感器時(shí)，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。55 用所學(xué)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。答：數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，確定機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)，假定刀具相對(duì)工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。65 了解數(shù)控編程的輔助功能M指令代碼和數(shù)控G指令代碼。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)齒隙后，主動(dòng)輪于從動(dòng)輪產(chǎn)生沖擊接觸，此時(shí)誤差角大于無(wú)齒輪加你時(shí)的誤差角，因此從動(dòng)輪以較高的加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。