【正文】 ，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：①.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、動(dòng)力源、傳感件、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。該圖的傳遞函數(shù)為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)的伺服進(jìn)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(jī)增益；速度反饋增益；直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)；減速比；位置檢測(cè)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(dòng)轉(zhuǎn)矩 時(shí)，圖（2）就變?yōu)閳D（3）。j11=.024。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間 t 內(nèi)克服負(fù)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(shí) 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(tái) 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(tái)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。將采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào) 的過(guò)程是一個(gè)近似過(guò)程，稱量化過(guò)程。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開(kāi)軟件支持。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn) 角誤差?φmax。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。試制與調(diào)試。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(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪、萬(wàn)向聯(lián)軸器、軟軸、渦輪蝸桿、間歇機(jī)構(gòu)。答：按其相互摩擦的性質(zhì)分：滑動(dòng)、滾動(dòng)、氣體（或液體）摩擦支承。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。要求傳動(dòng)速度快時(shí)，可選用大導(dǎo)程滾珠絲杠副。但擋珠器剛性差、易磨損。同時(shí)由于繞組電感較大，電路對(duì)脈沖電流的反映較慢，因此輸出脈沖的波形差、輸出功率低。由于采用了永久磁鐵，所以無(wú)勵(lì)磁時(shí)具有保持力。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、NC機(jī)械、機(jī)器人。（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)。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)。3)子系統(tǒng)或部件層的重構(gòu)。3)信息流是軟件總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。(3)功耗低降低自然發(fā)熱造成的溫升，并可用電池供電。因此，耐磨性是衡量滾動(dòng)導(dǎo)軌副性能的主要指標(biāo)之一。2)分析比較傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的理論和實(shí)踐，確定實(shí)現(xiàn)主要轉(zhuǎn)換的工作原理。其技術(shù)組成包括：機(jī)械技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)等?，F(xiàn)代的機(jī)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。3)明確實(shí)現(xiàn)技術(shù)過(guò)程的環(huán)境和約束條件。(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。(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器非易失性這并不是對(duì)全局存儲(chǔ)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(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)突然停電后再重新啟動(dòng)時(shí)能迅速恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)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(cè)、控制量的輸入輸出接口，這部分功能稱為I/O子系統(tǒng)。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。（RMS）而言，可重構(gòu)控制系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？(P230)開(kāi)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)。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。？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。AC伺服電機(jī)（感應(yīng)型（矢量控制））：對(duì)定于電流的激勵(lì)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制；具有DC伺服電機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。勵(lì)磁時(shí)的靜止轉(zhuǎn)矩都比VR型步進(jìn)電機(jī)的大。主要用于對(duì)速度要求不高的小型步進(jìn)電機(jī)中。（2）插管式；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中，常采用什么方式選擇最佳傳動(dòng)比？ 答：采用使負(fù)載加速度最大的方法。斜鑲條應(yīng)用較廣。滑動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：圓柱、圓錐、球面和滾針支承；滾動(dòng)摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：填入式滾珠支承和刀口支承。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）。第四篇：機(jī)電一體化答案I目錄機(jī)電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題參考答案.................................................................................1 11 試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。14 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱 “機(jī)電一體化技術(shù)革命”。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(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，所以，為縮小? φmax，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級(jí)輪副的加工精 度。晶閘管直流驅(qū)動(dòng)方式，主要通過(guò)調(diào)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 小）來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的變化易 于平滑調(diào)速。312 簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？答：，利用查表式計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡(jiǎn)稱軟環(huán)分。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接口的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱 MCS?，F(xiàn)對(duì)量化過(guò)程作簡(jiǎn)單的說(shuō)明：將采樣信號(hào) e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個(gè)二進(jìn)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(hào)。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(zhuǎn)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(dāng)工作臺(tái)向右時(shí)：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）。j22=.004。為分析方便起見(jiàn)，見(jiàn)圖（3）改畫(huà)成 圖（4）所示，則傳遞函數(shù)為：G(s)= = 16（3）附加擾動(dòng)力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對(duì)應(yīng)于擾動(dòng)力矩的等效擾動(dòng)電壓的拉氏變換（4）附加擾動(dòng)力矩的等效電壓后的框圖比例調(diào)節(jié)（P）、積分調(diào)節(jié)（I）、比例積分調(diào)節(jié)（PI）和比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點(diǎn)（1）比例（P）調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖（a），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。②.對(duì)應(yīng)的五大功能為：控制、動(dòng)力、計(jì)測(cè)、構(gòu)造、操作功能。當(dāng)剛輪固定時(shí)，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動(dòng)方向（與輸入軸的傳向相比較）?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級(jí)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(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級(jí)齒輪副的加工精度。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。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。j4=.032。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(xiě)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。該采樣信號(hào)是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，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(hào)才能為計(jì)算機(jī)所接受。它是以微處理機(jī)為中心，加上只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)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)。M=運(yùn)行拍數(shù)。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(duì)其直流電壓的大小和 方向進(jìn)行控制。2－17已知：4 級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為?φ1=?φ2=?φ3=… = rad,各級(jí)減速比相同，即?1=?2=…=?4=。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。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。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)。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)支承的種類及基本要求。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種?；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。（1）螺旋槽式；工藝簡(jiǎn)單、徑向尺寸小、易于制造。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。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)。對(duì)定于電流的激勵(lì)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。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)。4機(jī)電一體化系統(tǒng)類型: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。2)制造設(shè)備級(jí)的重構(gòu)。2)可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的總體分析與規(guī)劃，以達(dá)到解耦與集成的目的。(2)實(shí)時(shí)性好能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的要求。精密滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要失效形式是磨損。作業(yè)對(duì)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(diào)研預(yù)測(cè)的資料，分析確定作業(yè)對(duì)象以及主要轉(zhuǎn)換要求。(P1~3)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)是多學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，是技術(shù)密集型的系統(tǒng)工程。，應(yīng)包含哪些幾個(gè)基本要素？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。環(huán)境是與技術(shù)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系的總和，包括經(jīng)濟(jì)條件、生產(chǎn)條件、技術(shù)條件、社會(huì)條件等。選用可調(diào)整間隙和能夠預(yù)緊的導(dǎo)軌副可以提高剛度。按其物理量的形式來(lái)分，一般可分成開(kāi)關(guān)量(數(shù)字量)I/O即DI／DO、模擬量I/O即AI/AO兩大類。同時(shí)也可以定義數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)、格式、規(guī)模和存取方法。？(P231)1)低的生產(chǎn)成本和重構(gòu)成本的綜合值(cost)。6滾珠絲杠副的精度分為10共七個(gè)等級(jí)。（產(chǎn)品）對(duì)執(zhí)行元件的基本要求有哪些？答：（1）慣量小，動(dòng)力大（2）體積小，重量輕（3）便于維修，安裝（4）易于微機(jī)控制。應(yīng)用：NC機(jī)械、機(jī)器人。HB和PM型步進(jìn)電機(jī)能夠用做超低速同步電動(dòng)機(jī)。雙電壓功放電路：該功放電路僅在脈沖開(kāi)始的一瞬間接通高壓電源，其余的時(shí)間均由低壓供電，故效率很高。（3）端蓋式；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，但滾