【正文】 .................................1 14 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？........................................................................................1 ？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？.................................1 ？........................................................................................1 ？..................................................................1 、融合法、組合法？..................................................................1 機(jī)電一體化技術(shù)第2 章習(xí)題參考答案.................................................................................2 21 設(shè)計機(jī)械傳動部件時，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些 要求？.................................................................................................................................2 22 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的作用是什么？................................................................2 23 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對傳動機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？.....................................2 210 現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，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？...................................................2 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？...............2 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=。？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計算機(jī)等）控制（信息存儲、處理、傳送）檢測傳感器計測（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動（操作）動力源提供動力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造？答：物質(zhì)、能量、信息。2－18 諧波齒輪傳動有何特點(diǎn)？傳動比的計算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動特點(diǎn)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(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)當(dāng)輸入一個直流控制電壓 U 時，就可得到一定寬度與 U 成比例的脈沖方波給伺服電機(jī)電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電 壓，從而得到不同電壓的電壓值 Ua，使直流電動機(jī)平滑調(diào)速。 用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。在設(shè)計微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會遇到的問題是什么？答： 在設(shè)計微機(jī)控制系統(tǒng)時，首先會遇到專用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問題。如圖 b 所示，采樣信號 A1為 ，則量化值 A1 ’為 2V，用數(shù)字 010 來代表； 采樣信號 A2為 ，則量化值 A2 ‘為 3V，用數(shù)字量 011 代表。（3）當(dāng)工作臺向左時：F=(FL垂直+G)*u+ FL水平=（600+400*）*+800=1704（N）TK=(F*V/nk)/(2*pi)==（N*m）Matlab程序：n1=720。js=.012。Kp 越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但是存在調(diào) 節(jié)誤差。、變異性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計有何異同？答：開發(fā)性設(shè)計是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zrzg)可知：當(dāng)iHr=100時，Zg=99，當(dāng)iHr=100時，Zg=101；故該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)為101，柔輪輸出軸方向與波發(fā)生器輸入軸轉(zhuǎn)向相反。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時 K=2）。答：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為：在零初始值下，系統(tǒng)輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。X坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。因此，閉環(huán)之內(nèi)動力傳動鏈中的間隙會影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程中，一直要堅持貫徹機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)思維方法，要從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)分析研究各個組成要素間的有機(jī)聯(lián)系，從而確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)計方法，并用自動控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。(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。3)明確實(shí)現(xiàn)技術(shù)過程的環(huán)境和約束條件?，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。當(dāng)電動機(jī)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(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，假定刀具相對工件做相對運(yùn)動。選用傳感器時，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。設(shè)此時的電動機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?；反之，則為負(fù)。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(jī)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第四篇：機(jī)電一體化課后答案第一章 。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(jìn)行一次采樣，采樣信號為 e*（t），如 圖 a 所示。微型計算機(jī)簡稱 MC。7311 簡述步進(jìn)電機(jī)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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(yīng)注意電壓之大小操作簡便；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(yuǎn)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(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(jī)控制33 簡述控制用電動機(jī)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(yīng)取大一些，并盡量提高最未一級齒輪的加工精度。........................................13 。機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計步驟。（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。在精密機(jī)械設(shè)備和儀器中均有采用，如：精縮機(jī)、萬能工具顯微鏡、測長儀等。（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，適用于同時作直線運(yùn)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(yùn)動?？梢詫?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(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機(jī)。AC伺服電機(jī)（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(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)。？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(jìn)行電平轉(zhuǎn)換、提高驅(qū)動能力2．在機(jī)電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測機(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）檢測作業(yè)對象和外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器。3機(jī)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(jī)械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。9常用的間歇機(jī)構(gòu)有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。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(yùn)動無沖擊，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。具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲差的缺點(diǎn)。步距角與通電方式的關(guān)系：α運(yùn)行拍數(shù)。并行控制：并行控制是用微型計算機(jī)系統(tǒng)的整個端口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動電路的方法。（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式B。1）墊片錯齒調(diào)整法；結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)整較費(fèi)時，且齒側(cè)間隙不能自動補(bǔ)償。運(yùn)動件受外載荷作用后，介質(zhì)壓力會反饋升高，以支承外載荷。在工作轉(zhuǎn)速之下取決其轉(zhuǎn)速、軸承性能以及軸系的動平衡狀態(tài)（2）剛度；除強(qiáng)度驗(yàn)算之外，還必須進(jìn)行剛度驗(yàn)算。答：機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)）、信息處理系統(tǒng)（計算機(jī)）、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(jī)）接口的功能及其分類。.........................................................6 步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？..................................................................................................6 簡述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？..........................................................................6 311 簡述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計算方法？.................................................................7 312 簡述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？...............................................................7 簡述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動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 試說明CPU、MC 和MCS 之關(guān)系。融合法它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專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。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(zhuǎn)向相反。電橋由四個大功率的晶體管組 成。高低壓功串放大電路（一）無脈沖輸入時，VTVTVTVT4 均截止，電動機(jī)繞組 W 無電流通過，電動機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)控制信號為低電平時，發(fā)光二極管導(dǎo)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(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。56 簡述兩自由度機(jī)器人逆動力學(xué)方程。n22=360。ma=400。他的傳遞函數(shù)為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。答：計算機(jī)輔助設(shè)計是設(shè)計機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設(shè)計一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動輕便平穩(wěn)、耐磨性好溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。答：光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如書本P168圖 。答：機(jī)械系統(tǒng)在傳遞運(yùn)動的同時還將進(jìn)行力的傳遞。答：M指令代碼：M00程序停機(jī)M01選擇停機(jī)，按下“選擇?！卑粹o后才起作用；M02程序結(jié)束，到下一程序的起點(diǎn)；M03主軸順時針方向旋轉(zhuǎn)；M04主軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)；M05主軸停轉(zhuǎn)；M06換刀；M07開號冷卻液；M08開*號冷卻液；M0