【文章內容簡介】 FA→EFA→……，其控制電路如題2圖所示，請完成其脈沖分配控制數(shù)據(jù)題2表。題2圖 步進電動機的接口電路圖 題2表 六相步進電動機脈沖分配控制數(shù)據(jù)表節(jié)拍序號單片機I/O口通電相數(shù)控制數(shù)據(jù)旋轉方向FEDCBA1正 反轉 轉23456789101112，電源頻率50Hz，空載轉速為1450r/min。(1)該電動機為幾極，空載轉差率是多少?(2)堵轉時定子、轉子繞組電勢頻率各為多少?(3)空載時，定子、轉子繞組電勢頻率各為多少?：AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEF→EF→……，采用8031單片機和光電隔離接口組成控制電路。1）畫出單片機與步進電動機的接口電路圖；2）完成脈沖分配控制數(shù)據(jù)題4表。題4表 六相步進電動機脈沖分配控制數(shù)據(jù)表節(jié)拍序號單片機I/O口通電相數(shù)控制數(shù)據(jù)旋轉方向FEDCBA1AB正 反轉 轉2ABC3BC4BCD5CD6CDE7DE8DEF9EF10EFA11FA12FAB，試計算四相單四拍通電方式的脈沖分配控制控制數(shù)據(jù)。題5圖 步進電動機的接口電路圖，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求步進電機的步距角和脈沖電源的頻率。試完成其雙、三相輪流通電的軟件脈沖分配數(shù)據(jù)題7表。題7圖 單片機與步進電動機接口電路題7表 四相八拍脈沖分配控制數(shù)據(jù)表節(jié)拍序號Y向電動機X向電動機通電相數(shù)控制數(shù)據(jù)旋轉方向DCBADCBA1正 反轉 轉2345678：A→B→C→A→……，若采用單片機8031進行軟件脈沖分配控制。請畫出其接口電路圖，并計算脈沖分配控制數(shù)據(jù)。試完成其單、雙相輪流通電的軟件脈沖分配數(shù)據(jù)題9表。題9圖 單片機與步進電動機接口電路題9表 四相八拍脈沖分配控制數(shù)據(jù)表節(jié)拍序號Y向電動機X向電動機通電相數(shù)控制數(shù)據(jù)旋轉方向DCBADCBA1正反轉轉2345678，電源頻率50Hz，空載轉速為980r/min。1）該電動機為幾極，空載轉差率是多少?2），則該電動機穩(wěn)定運行轉速范圍是多少?3）最大轉矩時，轉子繞組電勢頻率為多少?：AB→BC→CA→AB→……，若采用單片機8031進行軟件脈沖分配控制。請畫出其接口電路圖，并計算脈沖分配控制數(shù)據(jù)。，轉子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動機轉速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?，試計算四相雙四拍通電方式的脈沖分配控制控制數(shù)據(jù)。題12圖 步進電動機的接口電路圖機電一體化系統(tǒng)設計習題參考解答總 論一、選擇題；；；；；二、名詞解釋題：是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術、微電子技術、計算機信息技術、自動控制技術等在系統(tǒng)工程的基礎上有機地加以綜合，實現(xiàn)整個機械系統(tǒng)最優(yōu)化而建立起來的一門新的科學技術。：是指包括技術基礎和技術原理在內的，使機電一體化系統(tǒng)得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術。：是指采用機電一體化技術，在機械產品基礎上創(chuàng)造出來的新一代產品或設備。：是運用機電一體化技術把各種機電一體化設備按目標產品的要求組成的一個高生產率、高柔性、高質量、高可靠性、低能耗的生產系統(tǒng)。：是指以一組標準、規(guī)范或約定的原則來統(tǒng)一這個系統(tǒng)的接口、通信和與外部的連接，使系統(tǒng)能容納不同廠家制造的設備及軟件產品，同時又能適應未來新技術的發(fā)展。：是在既沒有參考樣板又沒有具體設計方案的情形下，僅根據(jù)抽象的設計原理和對新系統(tǒng)的性能要求進行設計方法。：是指在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行局部更改的設計方法。：是指在設計方案和功能結構不變的情況下，僅改變現(xiàn)有系統(tǒng)的規(guī)格尺寸，使之適應某種量值變化的要求的設計方法。三、簡述題：1）主功能；2）動力功能；3）計測功能；4）控制功能；5）構造功能：機電一體化總的發(fā)展趨勢概括為以下三個方面：1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向發(fā)展；2）功能上，向小型化、輕型化、多功能化方向發(fā)展；3）層次上，向系統(tǒng)化、復合集成化的方向發(fā)展。：1）整體結構最優(yōu)化；2）系統(tǒng)控制智能化；3）操作性能柔性化。：1）變換（加工、處理）功能；2）傳遞（移動、輸送）功能；3）儲存（保持、積蓄、記錄）功能。：1）機械本體；2）動力源；3）檢測與傳感裝置；4）控制與信息處理裝置；5）執(zhí)行機構。：1）物流系統(tǒng)；2）能量流系統(tǒng)；3）信息流系統(tǒng)。：1）機電互補原則；2）功能優(yōu)化原則；3）自動化、省力化原則；4）效益最大原則；5）開放性原則。：1）開發(fā)性設計；2）適應性設計；3）變異性設計。第1章 機械系統(tǒng)設計一、選擇題；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；；； 二、名詞解釋題：指啟動或反向時，系統(tǒng)的輸入運動與輸出運動之間的差值。：將機電傳動系統(tǒng)中各運動件的負載力矩或負載力在單位時間內所做的功折算到電動機軸上的等效總功所需要的負載轉矩。：指啟動或反向時，系統(tǒng)的輸入運動與輸出運動之間的差值。：是承載時在滾珠與滾道型面接觸點的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。：是參照同類或相近的機械，根據(jù)經(jīng)驗或簡單的計算確定所設計機械載荷的方法。：根據(jù)機械的功率和結構特點運用各種力學原理、經(jīng)驗公式或圖表等計算確定載荷的方法。：是將機電傳動系統(tǒng)中各運動件的轉動慣量按動能折算到電動機軸上的等效轉動慣量。：是絲杠本身的拉壓剛度、絲杠螺母間的接觸剛度以及軸承和軸承座的支承剛度組成的綜合剛度。：若各種負載為非隨機性負載，將各負載的峰值取代數(shù)和，折算到電動機軸上，稱為等效峰值綜合負載轉矩：若各種負載為隨機性負載，取各負載的方和根折算到電動機軸上，稱為等效方和根綜合負載轉矩。：為了達到使系統(tǒng)響應快、精度高的要求，在設計時尋求使等效負載轉矩值最小或負載加速度最大的齒輪傳動副的總傳動比，稱為最佳總傳動比。：是指當對壓電晶體施加激勵電場，晶體介質將產生微小的彈性變形。三、簡述題：1）轉動慣量：在不影響機械系統(tǒng)剛度的前提下，傳動機構的質量和轉動慣量應盡量減小，可提高系統(tǒng)的固有頻率，增大響應速度，轉動慣量大系統(tǒng)的負載力越大。2）剛度 ：剛度大系統(tǒng)固有頻率高，系統(tǒng)響應快。 3）阻尼 ：阻尼越大，其最大振幅就越小且衰減也越快，阻尼大使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差增大、精度降低。：1）加預緊提高滾珠絲杠副和滾動導軌副的傳動與支承剛度；2）采用大扭矩、寬調速的直流或交流伺服電機直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動機構；3）在絲杠的支承設計中采用兩端軸向預緊或預拉伸支承結構等。：轉動慣量?。涸诓挥绊憴C械系統(tǒng)剛度的前提下，傳動機構的質量和轉動慣量應盡量減小。1)轉動慣量大會對系統(tǒng)造成不良影響，機械負載增大；2)轉動慣量大系統(tǒng)響應速度降低，靈敏度下降；3)轉動慣量大系統(tǒng)固有頻率減小，容易產生諧振。：1）采用低摩擦阻力的傳動部件和導向支承部件。2）縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度。3）選用最佳傳動比。4）縮小反向死區(qū)誤差。5）改進支承及支架的結構設計以提高剛性、減少振動、降低噪聲。：1）軸向消隙法；2）徑向消隙法；3）周向消隙法。：剛度是使彈性體產生單位變形量所需的作用力。 ①伺服系統(tǒng)剛度越大則動力損失隨之減??； ②剛度越大機構固有頻率越高，超出機構的頻帶寬度，使之不易產生共振；③剛度越大閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。：在傳動系統(tǒng)中，轉動慣量增大使機械負載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產生諧振。：減小機械系統(tǒng)的傳動誤差可采用的結構措施有：適當提高零部件本身的精度；合理設計傳動鏈，減小零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響；采用消隙機構，以減小或消除回程誤差。四、綜合應用題：（1）計算各傳動件的轉動慣量材料密度，齒輪的計算直徑按分度圓直徑計算，絲杠的計算直徑取中徑。由 工作臺折算到絲杠上的轉動慣量為（2）折算到電機軸上的轉動慣量：（1）求計算載荷由題設條件，查題2表取：KF＝，KH＝，KA＝則計算載荷 Fc＝KFKHKAFm＝3600＝4320 N（2）計算所要求的額定動載荷Ca′預期使用壽命 Lh′＝625010＝15000h并代入 nm＝120r/min，F(xiàn)C＝4320N：系統(tǒng)中伺服電動機的每轉脈沖數(shù) 脈沖/轉由圖可知，該傳動系統(tǒng)是兩級齒輪減速傳動，根據(jù)開環(huán)步進數(shù)控系統(tǒng)的傳動比計算公式計算系統(tǒng)總傳動比得：；按最小慣量條件，總傳動比與各級傳動比之間的關系為將系統(tǒng)的傳動比代入計算得由公式解得故伺服電動機的每轉脈沖數(shù)為24脈沖/轉，該系統(tǒng)的齒輪傳動比為50，按最小負載慣量原則分配：。：查題4表長度系數(shù)μ＝2/3絲杠軸慣性矩 不發(fā)生失穩(wěn)之最大載荷安全系數(shù) 查表許用安全系數(shù)[S]＝～，由于S[S]，可見絲杠穩(wěn)定性合乎要求。：由圖根據(jù)開環(huán)步進數(shù)控系統(tǒng)的傳動比計算公式計算系統(tǒng)總傳動比得：；按最小慣量條件系統(tǒng)的傳動比為由公式解得故按最小負載慣量原則該系統(tǒng)的齒輪傳動比為5。：（1）死區(qū)誤差計算設齒輪傳動和絲杠螺母機構分別采取了消隙和預緊措施，則由摩擦力引起的最大反向死區(qū)誤差為約為兩個脈沖當量，說明該系統(tǒng)較難滿足單脈沖進給(即步進運行)的要求。（2）由系統(tǒng)剛度變化引起