【正文】 的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動機電樞電壓的變化易 于平滑調(diào)速。2 軸向墊片調(diào)整法。為縮小?φmax，應(yīng)采取何種措施？解：（1）?φmax= i + 4 3 2 3 2 i i i+ 4 3 5 4 i i+ 4 7 6 i +?φ8=++++=++++= rad 3=o（1）總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，所以，為縮小? φmax，在設(shè)計中最未兩級的傳動比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級輪副的加工精 度。2機電一體化技術(shù)第 2章習(xí)題參考答案 21 設(shè)計機械傳動部件時，為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常常提 出哪些要求？答：常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊取?4 何謂機電一體化技術(shù)革命？答：將微型計算機等微電子技術(shù)用于機械并給機械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱 “機電一體化技術(shù)革命”。......................................................................9 420 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。第四篇：機電一體化答案I目錄機電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題參考答案.................................................................................1 11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。廣義的接口功能有兩種：一種是變換、調(diào)整；另一種是輸入/輸出。滾珠絲杠副組成；絲杠；螺母；滾珠；反向器（滾珠循環(huán)反向裝置）。1鑄造機座的設(shè)計要點是什么？答：必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時要考慮安裝方式、材料選擇、結(jié)構(gòu)工藝性以及節(jié)省材料、降低成本和縮短生產(chǎn)周期的問題?；瑒幽Σ林С邪雌浣Y(jié)構(gòu)特點分：圓柱、圓錐、球面和滾針支承；滾動摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點分：填入式滾珠支承和刀口支承。滾動導(dǎo)軌副有哪些特點及應(yīng)用場合？滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式？答：優(yōu)點：摩擦系數(shù)?。ā?，運動靈活；動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，而不易產(chǎn)生爬行；3可以預(yù)緊，剛度高；壽命長；精度高；潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用；由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。斜鑲條應(yīng)用較廣?；瑒訉?dǎo)軌的截面形狀有哪些?各有何特點？導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法有哪些？各適合何種場合？答：(1)三角形（分對稱、不對稱兩類）；導(dǎo)向精度較高。在伺服電機驅(qū)動負載的傳動系統(tǒng)中，常采用什么方式選擇最佳傳動比？ 答：采用使負載加速度最大的方法。滾珠絲杠副的支承方式有幾種？各有何特點？答：（1）單推單推式；軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推雙推式低；（2）雙推雙推式；軸向剛度較高，適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。（2）插管式；結(jié)構(gòu)簡單、易于制造；但徑向尺寸較大，彎管端部用做擋珠器比較容易磨損。步進電機升降速規(guī)律有哪些？各有何特點？答：按照直線規(guī)律升速；加速度為恒指，要求步進電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒值。主要用于對速度要求不高的小型步進電機中。驅(qū)動電源是將變頻信號源（微機或數(shù)控裝置等）送來的脈沖信號及方向信號按要求的配電方式自動地循環(huán)供給電動機各相繞組，以驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。勵磁時的靜止轉(zhuǎn)矩都比VR型步進電機的大。永磁（PM）型：采用永久磁鐵，即使定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用做定位驅(qū)動。AC伺服電機（感應(yīng)型（矢量控制））：對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點?？刂朴眯D(zhuǎn)電機按工作原理分：（1）旋轉(zhuǎn)磁場型：同步電動機（永磁）、步進電機（永磁）；（2）旋轉(zhuǎn)電樞型：直流電動機（永磁）、感應(yīng)電動機（按矢量控制等效模型）；DC伺服電機（永磁）：槽鐵心電樞型、無槽（平滑型）鐵心電樞型、電樞型—無槽（平滑）鐵心型與無鐵心型。？答：（1）同步帶的承載繩疲勞拉斷（2）同步帶的打滑和跳齒（3）同步帶齒的磨損。10常見的導(dǎo)軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。3)可重構(gòu)機床必須設(shè)計開始就考慮可重構(gòu)性，而且必須由基本的硬／軟件模塊創(chuàng)建，能夠通過所設(shè)計的接口快速集成。（RMS）而言，可重構(gòu)控制系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？(P230)開放式結(jié)構(gòu)控制器是可重構(gòu)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。(P229～230)1)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快。按軟件工程方法，從數(shù)據(jù)流可確定軟件的結(jié)構(gòu)，并定義此結(jié)構(gòu)中包含的程序模塊。？(P196)信息系統(tǒng)保證了機電一體化系統(tǒng)基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)。(4)數(shù)據(jù)存儲器非易失性這并不是對全局存儲器的要求，但系統(tǒng)中至少有局部非易失數(shù)據(jù)段或程序代碼段，以便能長期保存數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)突然停電后再重新啟動時能迅速恢復(fù)現(xiàn)場運行？按其物理量的形式分成哪兩大類？(P153~154)控制器除了基本系統(tǒng)以外，還應(yīng)包括各種檢測、控制量的輸入輸出接口，這部分功能稱為I/O子系統(tǒng)。？(P150)1)結(jié)構(gòu)形態(tài)的隨意性。(3)剛度 為了保證足夠的剛度，應(yīng)選用最合適的導(dǎo)軌類型、尺寸及其組合。第三章？（P78）宏觀地看，結(jié)構(gòu)設(shè)計大致有以下三方面內(nèi)容:(1)功能設(shè)計 以各種具體的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)機電一體化系統(tǒng)的功能要求。3)明確實現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件。狹義的概念指的是將客觀需求轉(zhuǎn)化為滿足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的活動，各種產(chǎn)品包括機械產(chǎn)品的設(shè)計即屬此類?，F(xiàn)代的機電一體化產(chǎn)品甚至還包含了光、聲、化學(xué)、生物等技術(shù)等應(yīng)用。第一篇：機電一體化習(xí)題答案第一章？各國的主要觀點有哪些？(P1~3)答：機電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(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)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。其技術(shù)組成包括：機械技術(shù)、檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、計算機與信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等。廣義的概念是指發(fā)展過程的安排，包括發(fā)展的方向、程序、細節(jié)和達到的目標(biāo)。2)分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實踐，確定實現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工作原理。設(shè)計若是為了對作業(yè)對象完成某種技術(shù)過程，設(shè)計對象就是人造技術(shù)系統(tǒng)。因此，耐磨性是衡量滾動導(dǎo)軌副性能的主要指標(biāo)之一。4)對控制軟件運行的支持功能。(3)功耗低降低自然發(fā)熱造成的溫升，并可用電池供電。信息系統(tǒng)保證了機電一體化系統(tǒng)基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)。3)信息流是軟件總體設(shè)計的基礎(chǔ)。5)其他控制器控制執(zhí)行機構(gòu)第六章。3)子系統(tǒng)或部件層的重構(gòu)。2)可重構(gòu)機床由可重構(gòu)的硬/軟件組成。具有：軸向剛度高；運動平穩(wěn)；傳動精度高；不易磨損；使用壽命高等優(yōu)點。這些傳動機構(gòu)可將原動機構(gòu)的連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為間歇運動。（優(yōu)）點是什么？答：傳動比準確、傳動效率高、能吸震、噪聲低、傳動平穩(wěn)、能高速傳動、維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點。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）電動式 ：可使商用電源信號與動力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應(yīng)注意電壓之大??；（2）液動式 ：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)計和制造質(zhì)量（2）冗余技術(shù)（3）診斷技術(shù)第三篇：機電一體化答案控制用電機有哪些種類、特點及應(yīng)用？控制用電動機：力矩電動機、脈沖電動機、開關(guān)磁阻電動機、變頻調(diào)速電動機和各種AC/DC電動機...在額定輸出功率相同的條件下，比功率（dp/dt）：交流伺服電機直流伺服電機步進電機。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計算機外圍設(shè)備、NC機械、機器人。但由于其制造材料費用低、結(jié)構(gòu)簡單、步距角小，隨著加工技術(shù)的進步，可望成為多用途的機種。由于采用了永久磁鐵，所以無勵磁時具有保持力。步進電機的主要性能指標(biāo)有哪些？答：分辨力；靜態(tài)特性；動態(tài)特性—（1）動態(tài)穩(wěn)定區(qū)（2）啟動轉(zhuǎn)矩Tq（3）最高連續(xù)運行頻率及矩頻特性（4）空載啟動頻率與慣頻特性；步進電機技術(shù)指標(biāo)實例—型號表示方式、技術(shù)性能參數(shù)：相數(shù)、步距角、電壓、相電流、最大轉(zhuǎn)矩、空載啟動頻率、空載運行頻率、電感、電阻、分配方式、外形尺寸（軸徑）、質(zhì)量、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量步進電機驅(qū)動電源的組成及作用有哪些？答：驅(qū)動電源由脈沖分配器、功率放大器等組成。同時由于繞組電感較大，電路對脈沖電流的反映較慢，因此輸出脈沖的波形差、輸出功率低。在電動機驅(qū)動電源內(nèi)，還包括環(huán)形分配器，而且并行控制功能必須由微型計算機系統(tǒng)完成。但擋珠器剛性差、易磨損。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但使用過程中不能調(diào)整，且制造困難。要求傳動速度快時，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。2）軸向壓簧錯齒調(diào)整法；齒側(cè)隙可以自動補償，但軸向尺寸較大，結(jié)構(gòu)欠緊湊。燕尾型導(dǎo)軌：鑲條法；矩形導(dǎo)軌：修刮壓板、修刮調(diào)整墊片的厚度或調(diào)整螺釘?shù)姆椒?；平鑲條調(diào)整用于受力較小、或短的導(dǎo)軌。靜壓卸載導(dǎo)軌是將導(dǎo)軌承受的載荷的一部或大部用輔助導(dǎo)軌支承，從而改善主導(dǎo)軌的負載條件，以提高耐磨性和低速運動的穩(wěn)定性。答：按其相互摩擦的性質(zhì)分：滑動、滾動、氣體（或液體）摩擦支承。（3）抗振性；對于高速運動的軸系必須用提高其靜態(tài)剛度、動剛度、增加軸系阻尼比等措施來提高軸系的動態(tài)性能，特別是抗振性；（4）熱變形；應(yīng)采取措施將軸系部件的溫升限制在一定的范圍之內(nèi)；（5）軸上零件的布置；在通過帶輪將運動傳入軸系尾部時，應(yīng)該采用卸荷式結(jié)構(gòu)，使帶的壓力不直接作用在軸端；傳動齒輪應(yīng)盡量安置在靠近支承處，以減少軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。如：絲杠螺母、齒輪、齒輪齒條、鏈輪鏈條、帶/帶輪、纜繩/繩輪、杠桿機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、摩擦輪、萬向聯(lián)軸器、軟軸、渦輪蝸桿、間歇機構(gòu)。答：接口是構(gòu)成機電一體化系統(tǒng)的要素或子系統(tǒng)連接處必須具備的聯(lián)系條件。試制與調(diào)試。..................................................................................9 4在設(shè)計微機控制系統(tǒng)中首先會遇到的問題是什么？.............................................9 417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。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。組合法它是將結(jié)合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組 合成各種機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。求：該傳動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn) 角誤差?φmax。(提示：一般來說，剛輪僅比柔輪多幾個齒；剛輪固定時，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定 時，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián))?答(1)圓柱齒輪傳動:1 偏心套(軸)調(diào)整法。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動兩種方式。分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同 時，在 2 和 4 的基級上加以負脈 沖，這時 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo) 通。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動機的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時 K=2）。有脈沖通過時，VTVTVTVT4 飽和導(dǎo)通，在 vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。上述微處理機、微型計算機都是從硬件角度定義的，而計算機的使用離不開軟件支持。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸 入，如上圖 b所示。將采樣信號經(jīng)量化后成為數(shù)字信號 的過程是一個近似過程，稱量化過程。答：首先利用逆運動學(xué)方法將軌跡｛x(t),y(t)｝變換成為關(guān)節(jié)運動φ1(t)、φ2(t)，然后從φ1和φ2導(dǎo)出計算關(guān)節(jié)力矩 TT2的計算公式。設(shè)上述系統(tǒng)在時間 t 內(nèi)克服負載所作的功德總和為： 1 1 m n i i j j i j，同 理，執(zhí) 行 元 件 輸 出 軸 在 時 間 t 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 角 為k k 則，執(zhí)行元件所作的功為 k K eq k，由 1 / / m n k eq i i k j j k i j，或 1 1 / / 2 m n k eq i i k j j k i j T Fv n T n n74 設(shè)有一工作臺 x 軸驅(qū)動系統(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)軌間為滑動摩擦，其摩 擦系數(shù)為 ，試求轉(zhuǎn)換到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩。ns=180。j11=.024。fiz=fs+(fc+ma*)*。該圖的傳遞函數(shù)為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動工作臺的伺服進給系統(tǒng)（2）系統(tǒng)框圖前置放大器增益；功率放大器增益；直流伺服電機增益；速度反饋增益；直流伺服電機時間常數(shù)；減速比；位置檢測傳感器增益；（s）輸入電壓的拉氏變換；絲杠輸出轉(zhuǎn)角的拉氏變換當(dāng)系統(tǒng)受到外擾動轉(zhuǎn)矩 時，圖（2）就變?yōu)閳D（3）。這種循環(huán)既克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點，又避免了積分環(huán)節(jié)響應(yīng)慢的弱17點，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能能，又能改善其動態(tài)性能。？分別實現(xiàn)哪些功能？答：①.機電一體化系統(tǒng)由計算機、動力源、傳感件、機構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。并行工程是把產(chǎn)品的設(shè)計、制造及其相關(guān)過程作為一個有機整體進行綜合協(xié)調(diào)的一種工作模式。，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。第三章32 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？答：⒈