【文章內(nèi)容簡介】 有微處理器的測量儀器中,很容易實(shí)現(xiàn)自動校準(zhǔn)功能。對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),需要精度比它高的基準(zhǔn)器,這種基準(zhǔn)器受時(shí)間的推移和使用的磨損等因素的影響,參數(shù)會隨之改變。因此對這種基準(zhǔn)器還要用更高精度的基準(zhǔn)器來定期校準(zhǔn)。什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器的輸入信號不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢時(shí)所表現(xiàn)出來的輸出響應(yīng)特性,稱為靜態(tài)響應(yīng)特性。傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。什么是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個(gè)部分？伺服驅(qū)動系統(tǒng):是指以機(jī)械位置,速度和加速度為控制對象,在控制命令的指揮下,控制執(zhí)行元件工作,使機(jī)械運(yùn)動部件按照控制命令的要求進(jìn)行運(yùn)動,并具有良好的動態(tài)性能。——相當(dāng)于人四肢。伺服系統(tǒng)主要包含:控制器,功率放大器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檢測裝置4大部分。什么是步進(jìn)電機(jī)的步距角,它由哪些參數(shù)確定步進(jìn)電機(jī)在每輸入一個(gè)電脈沖信號,轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。它由步進(jìn)電機(jī)的相數(shù),電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和電機(jī)的通電方式所決定。W完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素有機(jī)械本體,動力系統(tǒng)（能源,驅(qū)動部分）,執(zhí)行機(jī)構(gòu),控制及信息處理單元,傳感檢測部分等5項(xiàng),各環(huán)節(jié)和要素之間通過接口相聯(lián)系。X系統(tǒng)采樣周期的選擇時(shí),主要考慮的影響因素主要有哪些1從對調(diào)節(jié)質(zhì)量來看,采樣周期在香農(nóng)采樣定理給出的上限范圍內(nèi),采樣周期越小,就越接近連續(xù)控制,而且采樣周期大些也不會失去信號的主要特征。2從執(zhí)行元件的要求來看,有時(shí)需要輸出信號保持一定的寬度,這就需要一定的時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi),要求計(jì)算機(jī)的輸出值不應(yīng)變化,因此,采樣周期必須大于這一時(shí)間,否則會導(dǎo)致執(zhí)行元件不能按預(yù)期的調(diào)節(jié)規(guī)律動作。3從控制系統(tǒng)隨動和抗干擾的性能要求來看,則要求采樣周期短些,這樣,給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映,而不致在隨動控制中產(chǎn)生大的時(shí)延。,采用短的采樣周期可以使之迅速得到校正并產(chǎn)生較小的最大偏差。,采用周期選大了,干擾就有可能得不到控制和抑制。4從計(jì)算機(jī)工作量和每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算成本來看,一般要求采樣周期大些。5從計(jì)算機(jī)精度來看,過短的采用周期是不合適的。因此,各方面因素對采用周期的要求是不同的,甚至是互相矛盾的,所以,確定采樣周期時(shí)須根據(jù)具體情況和主要要求作出折中選擇。K刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機(jī)床的絲杠轉(zhuǎn)軸上,已知絲杠的螺距為2mm,編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個(gè)脈沖,試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？解:1刀架的位移量 2絲杠的轉(zhuǎn)速 M()某工作臺采用如圖所示的直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動,已知工作臺的行程L=250mm,絲杠導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5,（忽略齒輪和絲杠的傳動誤差）。1若采用高速端測量方法,將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)輸出軸上,確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。2若采用低速端測量方法,將傳感器與絲杠的端部直接相連,ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用？3試確定傳感器的分辨率δ解:1高速端測量 設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n ,每個(gè)脈沖對應(yīng)工作臺的位移為由測量精度,ΔL＝, 則 脈沖/轉(zhuǎn)選取n=200光電編碼器,則理論測量精度 滿足題目要求。2是否合用 傳感器直接與絲杠連接,與減速比無關(guān) 脈沖/轉(zhuǎn) 可知ns＝500 脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不合用。3分辨率 傳感器的分辨率應(yīng)滿足 某工作臺采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動如圖所示,已知電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4104kgm3,與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J1=1104kgm3,大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J2=104kgm3,絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=104kgm3。工作臺的質(zhì)量m=50kg,絲杠導(dǎo)程t=5mm,齒輪減速比為i=5。試求:1工作臺折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量JG。2傳動件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je。3電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量J。解:1工作臺折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量:2傳動件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je: 3電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量J:R()如圖所示電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng),已知工作臺的質(zhì)量為m=60Kg,負(fù)載力為,最大加速度為10m/s,絲杠直徑為d=16mm,導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5,總效率為,忽略絲杠慣量的影響,試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動力矩。解: 1計(jì)算負(fù)載力 負(fù)載力由外負(fù)載力,慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成外負(fù)載力 慣性負(fù)載力 2電機(jī)上的負(fù)載力矩為 ()如圖所示步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠的高速定位系統(tǒng)。已知工作臺的重量為W=2000N,工作負(fù)載F=0,工作臺與導(dǎo)軌摩擦系數(shù)=,選擇步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)n=240脈沖/轉(zhuǎn)。根據(jù)工作臺定位精度選用脈沖當(dāng)量=。滾珠絲杠導(dǎo)程t=12mm,直徑為d=36mm。系統(tǒng)總效率=80%。求1齒輪減速比。2電機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩T。解：1齒輪的減速比i2負(fù)載力由外負(fù)載力和摩擦力兩部分構(gòu)成外負(fù)載力 F=0N摩擦力電機(jī)上的負(fù)載力矩為如圖所示的電機(jī)驅(qū)動工作臺系統(tǒng),其中驅(qū)動x向工作臺的三相雙三拍步進(jìn)電機(jī),轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為100。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm。已知傳動系統(tǒng)的橫向(x向)。試求:1步進(jìn)電機(jī)的步距角α。2減速齒輪的傳動比i。解:1步進(jìn)電機(jī)的步距角α 2減速齒輪的傳動比i = = S()設(shè)有一小功率電動機(jī)驅(qū)動的二級齒輪傳動減速系統(tǒng)如圖所示,假設(shè)齒輪箱的傳動效率為100%,齒輪箱的總傳動比i=2,已知齒輪采用相同材料,齒輪的寬度相等,各齒輪的模數(shù)m=4,主動齒輪的齒數(shù):z1=z3=30,請根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量最小原則設(shè)計(jì)齒輪傳動系統(tǒng),計(jì)算各級齒輪傳動比和齒輪2,齒輪4的齒數(shù)。解:設(shè)一級齒輪的傳動比為i1,轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸的齒輪慣量: 根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量最小原則,令,得或 i1=i2≈,z2=z4=42()設(shè)有一大功率電動機(jī)驅(qū)動的二級齒輪傳動減速系統(tǒng)如圖所示,假設(shè)齒輪箱的傳動效率為100%,齒輪箱的傳動比i=,已知齒輪采用相同材料,齒輪的寬度相等,各齒輪的模數(shù)m=3,主動齒輪的齒數(shù):z1=20,z3=25,請根據(jù)重量最小原則設(shè)計(jì)齒輪傳動系統(tǒng),計(jì)算各級齒輪傳動比和齒輪2,齒輪4的齒數(shù)。（提示:齒輪的質(zhì)量為）解：設(shè)一級齒輪的傳動比為i1，第二級齒輪的傳動比i2齒輪傳動系統(tǒng)的總重量：則根據(jù)重量最小原則，令X()現(xiàn)有如圖所示雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠,基本導(dǎo)程l0=6mm,左端齒數(shù)100,右端齒數(shù)98,一端外齒輪相對于另一端外齒輪轉(zhuǎn)過2個(gè)齒時(shí),求兩個(gè)螺母之間產(chǎn)生的相對軸向位移。解：左端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm，則每轉(zhuǎn)一個(gè)齒，螺母的軸向移動右端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm，則每轉(zhuǎn)一個(gè)齒，螺母的軸向移動當(dāng)兩端軸向相同時(shí)：一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒時(shí)，=，所以當(dāng)一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒時(shí)相對移動的軸向距離為()2=.Y()已知某四級齒輪傳動系統(tǒng),各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=,各級減速比相同,即i1 = i2 =…= i4 =2,求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差Δφmax。解：已知某四級齒輪傳動系統(tǒng),各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=,各級減速比相同,即i1 = i2 =…= i4 =3,求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差Δφmax。解: radG( )根據(jù)下圖所示氣體壓力傳感器的原理圖,分析該傳感檢測系統(tǒng)的原理組成及各部分作用。答：氣體壓力傳感器的工作原理是膜盒2的下半部與殼體1固接,上半部通過連桿與磁心4相連,磁心4置于兩個(gè)電感線圈3中,后者接入轉(zhuǎn)換電路5,該傳感檢測系統(tǒng)由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成：1敏感元件。膜盒2就是敏感元件,其外部與大氣壓pa相通,內(nèi)部感受被測壓力p,當(dāng)p變化時(shí),引起膜盒上半部移動,即輸出相應(yīng)的位移量。2轉(zhuǎn)換元件?？勺冸姼?是轉(zhuǎn)換元件,它把輸入的位移量轉(zhuǎn)換成電感的變化。3基本轉(zhuǎn)換電路。5即為轉(zhuǎn)換電路。M( )某車間內(nèi)的兩條自動生產(chǎn)線上需要一款搬運(yùn)機(jī)器人,用于生產(chǎn)線間的產(chǎn)品搬運(yùn),如果該款機(jī)器人采用概念設(shè)計(jì),請制訂出概念設(shè)計(jì)的流程。設(shè)計(jì)一套典型機(jī)電一體化系統(tǒng),比如數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)流程。答：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后續(xù)的產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì),產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā),產(chǎn)品市場開發(fā)以及企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。包含以下流程：()某物料搬動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖所示,動作過程如圖所示,要求機(jī)械手的操作方式分為手動方式和自動方式。機(jī)械手有升降,水平移動,手爪夾持等3個(gè)自由度,采用電磁閥控制的氣缸驅(qū)動,PLC控制。要求寫出物料搬動機(jī)械手設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的詳細(xì)工程路線。()某部門欲開發(fā)一款用于焊接印刷電路板芯片的機(jī)械手,請制訂出該款機(jī)械手產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)流程解：機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)