【正文】 當電動機轉(zhuǎn)過齒隙后，主動輪于從動輪產(chǎn)生沖擊接觸，此時誤差角大于無齒輪加你時的誤差角，因此從動輪以較高的加速度轉(zhuǎn)動。答：數(shù)控機床坐標系統(tǒng)采用右手直角笛卡兒坐標系，確定機床坐標系時，假定刀具相對工件做相對運動。選用傳感器時，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應用環(huán)境、使用條件和維護要求。設(shè)此時的電動機轉(zhuǎn)向為正；反之，則為負。第二章，其基本導程λ0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當其一端的外齒輪相對另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個齒時，試問：兩個螺母之間相對移動了多大距離？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）各級傳動比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則③等小傳動慣量最小原則（2）輸出軸傳動誤差最小原則是：為提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動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)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。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：機電一體化課后答案機電一體化（第二版）課后答案第一章。以閉環(huán)控制方式為例：圖（1）為檢測傳感器裝在絲桿端部的半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。j3=.02。第一式表示等效轉(zhuǎn)動慣量。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔 T 秒對輸入的連續(xù)信號 e（t）進行一次采樣，采樣信號為 e*（t），如 圖 a 所示。微型計算機簡稱 MC。7311 簡述步進電機步距角大小的計算方法？答： a=360/（K*M）式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。答: 種 類特點優(yōu)點缺點電 動 式可使用商用電源；信號 與動力的傳動方向相同；有交流 和直流之別，應注意電壓之大小操作簡便；編程容易；能 實現(xiàn)定位伺服；響應快、能與 CPU相接；體積小、動力較 大；無污染瞬時輸出功率大；過載能力 差，特別是由于某種原因而 卡住是，會引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣 動 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；無泄 漏污染速度快、操作比較簡單功率小，體積大，動作不夠平穩(wěn)，不易小型化，遠距離 傳輸困難，工作噪聲大，難 于伺服液 動 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 作平穩(wěn)，可實現(xiàn)定位伺 服；易于 CPU 相接；響應 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）嚴格；易泄露 且有污染32 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？答: 1 慣量小、動力大體積小、重量輕便于維修、安裝易于微機控制33 簡述控制用電動機的功率密度及比功率的定義?？傓D(zhuǎn)角誤差主要 取決于最未一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動比的大小，在設(shè)計中最未兩級傳動比應取大一些，并盡量提高最未一級齒輪的加工精度。........................................13 。機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計步驟。（5）機座的材料選擇；應根據(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。在精密機械設(shè)備和儀器中均有采用，如：精縮機、萬能工具顯微鏡、測長儀等。（4）圓形導軌；制造方便但磨損后難以調(diào)整和補償間隙，適用于同時作直線運動和轉(zhuǎn)動的地方或者承受軸向載荷的場合。螺紋長度L1在允許的情況下要盡量短，一般取L1/d0小于30為宜。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)反向時離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外坐循環(huán)運動?？梢詫崿F(xiàn)三相步進電機的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡單、種類眾多、功能齊全，有的還具有其他許多功能。這類電動機都由轉(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機。AC伺服電機（永磁同步型）:無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動能力2．在機電一體化系統(tǒng)中應用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測機電一體化系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換器（2）檢測作業(yè)對象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。3機電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)有：檢測傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。它是主機和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設(shè)計、適應性設(shè)計、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。按輸出信號的性質(zhì)分為：（1）開關(guān)型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調(diào)整（2）軸向壓簧錯齒調(diào)整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預緊調(diào)整式（2）雙螺母齒差預緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預緊式（4）彈簧式自動調(diào)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(shù)措施來改善傳感器的性能？ 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(shè)計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結(jié)構(gòu)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。對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。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。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(jié)構(gòu)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。（1）螺旋槽式；工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造?；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。導軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種。滾動導軌副的預緊方式：調(diào)整螺釘塞塊調(diào)整旋轉(zhuǎn)支承的種類及基本要求。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：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(shè)計；綜合評價（或整體評價）；可靠性復查。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？.............................................14 78 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？......................................................................17機電一體化技術(shù)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。2－17已知：4 級齒輪傳動系統(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=。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(zhuǎn)矩，N*M Jm——電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進行控制。M=運行拍數(shù)。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。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。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(shè)、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(zhuǎn)矩。j4=.032。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。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?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，在設(shè)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。電流的方向與前一情況相反，電動機轉(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和導通率就可以改變電動機的轉(zhuǎn)向和速。第五章51 回顧所學機械控制工程的相關(guān)知識，簡述機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與機械控制工程理論的關(guān)系。該標準規(guī)定機床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標。又因為系統(tǒng)具有慣量，當被控對象轉(zhuǎn)角qc等于輸入轉(zhuǎn)角qr時，被控對象不會立即停下來，而靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使被控對象比無間隙時更多地沖過平衡點，這又使系統(tǒng)出現(xiàn)較大的方向誤差。由于動力傳動鏈存在齒輪傳動間隙，當電動機在齒隙范圍內(nèi)運動時，被控對象不轉(zhuǎn)動，沒有反饋信號，系統(tǒng)暫時處于開環(huán)狀態(tài)。包括負載在內(nèi)的機械總體的動態(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)控機床坐標系的定義規(guī)則。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。如圖，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 導通，2 和 4 導通。反求設(shè)計是以現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維，對已有的系統(tǒng)進行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計。78 何謂機電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機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)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能 力。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？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計的基礎(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 動控制理論基礎(chǔ)課所學知識建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進而激勵系統(tǒng)傳遞函數(shù)。j2=.016。對具體系統(tǒng)而言，其負載可能是以上幾種典型負載的組合，不一 定均包含上述所有負載項目。53 簡述數(shù)字控制系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換過程。答：微處理機簡稱 CPU，它是一個大規(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、多個寄存器、控制邏輯和運算邏輯部件，有的器件還含有時鐘電 路，為器件工作提供定時信號。如果按照 A→C→B →A??的順序通電，步進電機講沿順時針方向一步步地轉(zhuǎn)動。？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機電一體化技術(shù)第 3章參考答案 31 簡述機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點。2－16 各級傳動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)動慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動比應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。......................................................................12 機電一體化技術(shù)第7 章參考答案........................................................................................13 73 機電一體化系統(tǒng)中的典型負載有哪些？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。主功能：系統(tǒng)誤差、抗干擾能力、廢棄物輸出變換效率； 動力功能：輸入能量、能源；控制功能：控制輸入/輸出接口個數(shù)、手動操作； 構(gòu)造功能：尺寸、重量、強度； 計測功能：精度。（4）機座的結(jié)構(gòu)工藝性；保證剛度的情況下應力求形狀簡單；機座壁厚應盡量均勻；鑄件要便于清砂；在同一側(cè)面的加工表面，應處于同一平面上；必須有可靠的加工工藝基面。適用于行程短的場合；（2）滾動體循環(huán)的滾動導軌副；適合行程較長的場合；（3）滾動軸承導軌副；摩擦力矩小，運動平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導軌