【正文】 常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面積的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zrzg)可知：當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=99，當(dāng)iHr=100時(shí)，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。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(gè)齒時(shí)，試問：兩個(gè)螺母之間相對移動(dòng)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(jí)傳動(dòng)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(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸傳動(dòng)誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)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。快速響應(yīng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要環(huán)節(jié)，快速響應(yīng)工程是企業(yè)面對瞬息萬變的市場環(huán)境，不斷迅速開發(fā)適應(yīng)市場的新系統(tǒng)，快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是有效開發(fā)和利用各種系統(tǒng)信息資源。、虛擬設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的含義。、變異性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)有何異同？答：開發(fā)性設(shè)計(jì)是沒有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。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(jī)電一體化課后答案機(jī)電一體化（第二版）課后答案第一章。T=R1C1R2C2 ?(R1C1+R2C2)。（3）比例積分（PI）調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡(luò)如圖(c)。Kp 越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但是存在調(diào) 節(jié)誤差。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)。tiz=fiz*v1/nd /(2*pi)。fc=600。js=.012。j3=.02。ph=5。n11=720。（3）當(dāng)工作臺(tái)向左時(shí)：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。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解可由 Lagrange 公式解出。由于 相互獨(dú)立，則對第 i 個(gè)輸入有用 表示輸入力（或轉(zhuǎn)矩）時(shí)，寫成式中 ——力（或轉(zhuǎn)矩）的變換系數(shù)，是 n*m 矩陣。如圖 b 所示，采樣信號(hào) A1為 ，則量化值 A1 ’為 2V，用數(shù)字 010 來代表； 采樣信號(hào) A2為 ，則量化值 A2 ‘為 3V，用數(shù)字量 011 代表。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔 T 秒對輸入的連續(xù)信號(hào) e（t）進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)為 e*（t），如 圖 a 所示。答：①模擬量接口方式：傳感器輸出信號(hào)→放大→采樣/保持→模擬多路開關(guān)→A/D 轉(zhuǎn)換→ I/O 接口→微機(jī)②開關(guān)量接口方式：開關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)(邏輯 1 或 0)→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 10③數(shù)字量接口方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進(jìn)制代碼、BCD 代碼、脈沖序列等)→計(jì)數(shù)器→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 11機(jī)電一體化技術(shù)第 5章參考答案52 簡述采樣定理？如果 是有限帶寬信號(hào)，即| | 時(shí)，E（j）=0。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電 壓。在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問題是什么？答： 在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先會(huì)遇到專用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問題。微型計(jì)算機(jī)簡稱 MC。12v 低電壓經(jīng) vd1 加到電動(dòng)機(jī)繞組我 w 上并維持繞組中的電流。電路終于繞組并聯(lián)的二極管 VD 其續(xù)流作用記在功率截至?xí)r，是儲(chǔ)存在繞組中的能量通過二級(jí)管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。 用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。7311 簡述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？答： a=360/（K*M）式中：Z=轉(zhuǎn)子齒數(shù)。電流的方向與前 一情況相反，電動(dòng)機(jī)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(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與 線性放大橋式電路相似。脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓 U 時(shí)，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(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。答: 種 類特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電 動(dòng) 式可使用商用電源；信號(hào) 與動(dòng)力的傳動(dòng)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(dòng)力較 大；無污染瞬時(shí)輸出功率大；過載能力 差，特別是由于某種原因而 卡住是，會(huì)引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣 動(dòng) 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(dòng)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(dòng) 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(dòng) 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(dòng)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(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。3 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。當(dāng)柔性輪固定時(shí)，g g g r g H H r H rg Hg g H r H g g g g r Z Z Z Z Z i i Z Z Z Z Z當(dāng)剛性輪固定時(shí)，0 g g r H r H r Hr H r H r g r g Z Z Z i Z Z Z Z,其減速比為 100，柔輪齒數(shù)為 99 當(dāng)剛輪固定時(shí), 試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較)答：根據(jù)公式:iHr=Zr/(zrzg)可知:當(dāng) iHr=100 時(shí),Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng) iHr=100 時(shí),Zg=101。2－18 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡單、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)、效率高等特點(diǎn)?？傓D(zhuǎn)角誤差主要 取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最未一級(jí)齒輪的加工精度。22 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？答：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。？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(jì)算機(jī)等）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）檢測傳感器計(jì)測（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造？答：物質(zhì)、能量、信息。........................................13 。..............................................................9 機(jī)電一體化技術(shù)第5 章參考答案........................................................................................11 52 簡述采樣定理？.........................................................................................................11 53 簡述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換過程。....................................................5 3—5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？..........................................................5 36 簡述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。............................................................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(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)齒時(shí)，試問：兩個(gè)螺母之間相對移動(dòng)了多大距離？...................................................2 2－16 各級(jí)傳動(dòng)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(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=。機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。（1）根據(jù)接口的變換、調(diào)整功能分：零接口；無源接口；有源接口；智能接口。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本構(gòu)成。機(jī)電一體化的涵義、內(nèi)容、目的。（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。（1）保證自身剛度的措施；合理選擇截面形狀和尺寸；合理布置筋板和加強(qiáng)筋；合理地開孔和加蓋；（2）提高機(jī)座連接處的接觸剛度；,以便增加實(shí)際接觸面積；固定螺釘應(yīng)在接觸面上造成一個(gè)預(yù)緊力，壓強(qiáng)一般為2Mpa。（1）旋轉(zhuǎn)精度；其大小取決于軸系各組成零件及支承部件的制造精度與裝配調(diào)整精度?；疽螅悍较蚓群椭弥芯?；摩擦阻力矩的大?。辉S用載荷；對溫度變化的敏感性；耐磨性以及磨損的可補(bǔ)償性；抗振性；成本的高低。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。廣泛地被應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測量機(jī)和測量儀器等。答：靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或其氣體介質(zhì)通入導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件與導(dǎo)向支承之間，運(yùn)動(dòng)件浮在壓力油或氣體薄膜之上，與導(dǎo)向支承件脫離接觸，致使摩擦阻力（力矩）大大降低。三角形導(dǎo)軌的上滑面能自動(dòng)補(bǔ)償，下滑面的間隙調(diào)整和矩形導(dǎo)軌的下壓調(diào)整底面間隙相同。（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(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的地方或者承受軸向載荷的場合。導(dǎo)軌水平與垂直方向誤差相互影響，給制造、檢驗(yàn)和修理帶來困難。2）可調(diào)彈簧式；斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)消除斜齒輪傳動(dòng)齒側(cè)隙的方法與上述錯(cuò)齒調(diào)整法基本相同。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)傳動(dòng)比的最佳分配原則有哪些？各適用于何種場合？答：（1）重量最輕原則；適用于要求體積小、重量輕的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)；（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則；適用于要求傳動(dòng)精度高，回程誤差小的傳動(dòng)齒輪系；（3）等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則；適用于要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、起停頻繁和動(dòng)態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)的減速齒輪系。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。但隨著溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力不對稱；（3）雙推簡支式；軸向剛度較低，應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式；能消除使用過程中因磨損或彈性變形產(chǎn)生的間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度低，適合用于輕載場合。（3）端蓋式；結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，但滾道吻接和彎曲處圓角不易準(zhǔn)確制作而影響其性能，故應(yīng)用較少。外循環(huán)：滾珠在循環(huán)反向時(shí)離開絲杠螺