【正文】 103152p(1500+1000+200)=。200180。（重力加速度取g＝10m/s2）解：（1）計(jì)算負(fù)載力負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力和摩擦力三部分構(gòu)成外負(fù)載力F1500Nl=慣性負(fù)載力Fm=ma=200180。10=500N（2）電機(jī)上的負(fù)載力矩T=1it2p(F)1ml+Fm為h14180。如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=50Kg，負(fù)載力為F,最大加速度為10m/s2,絲杠直徑為l=1000Nd=16mm,導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5,總效率為h=30%，忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。（4）步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩較小，而直流電機(jī)的輸出扭矩可以很大。（2）步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)開環(huán)位置控制；而直流電機(jī)一般用于閉環(huán)位置控制。對(duì)比說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)和直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。解答：信號(hào)變換電路位于輸入通道，誤差的低頻分量會(huì)影響輸出精度，因此對(duì)靜態(tài)精度有較高要求；而誤差的高頻分量對(duì)輸出精度幾乎沒(méi)有影響，允許存在一定程度的高頻噪聲。解答：傳感器位于閉環(huán)之內(nèi)的反饋通道上，其誤差的高頻分量（噪聲信號(hào)）因系統(tǒng)的低通作用得到校正，不影響輸出精度；傳感器誤差的低頻分量，如靜態(tài)精度（分辨率等）直接影響輸出精度，它決定了系統(tǒng)精度的上限。已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說(shuō)明圖中的各個(gè)部分屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的哪一個(gè)基本要素？解答：圖中各部可分為：（1）控制及信息處理單元：鍵盤、計(jì)算機(jī)、顯示（2）測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理（3）能源：電源（4）驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī)（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、工作臺(tái) 試分析圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)輸出精度的影響？解答：齒輪傳動(dòng)鏈位于電機(jī)之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動(dòng)誤差的低頻分量和高頻分量都不能通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)消除，都會(huì)影響輸出精度。（1）寫出I/O分配表；（2）選擇PLC，畫出梯形圖。2．用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響是通過(guò)控制產(chǎn)生的，由于傳感的誤差必然導(dǎo)致控制的誤差。為提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按“先小后大”原則分配，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差為Dfk、第k個(gè)齒輪到第n級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比為ikn，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差折算到末級(jí)輸出軸上的總誤差為DfDfn=Df/imaxmax229。解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動(dòng)誤差和回程誤差。U(s)=I(s)R+LsI(s)+KEW(s)(3)238。(2)在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換：236。+KEw(1)238。237。圖中電機(jī)線圈的電流為i；L與R為線圈的電感與電阻；電機(jī)的輸入電壓為u；折算到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JM；電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為T和ω；KE和KT分別為電樞的電勢(shì)常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。=80 ns=500，故不合用。=16（2）因?yàn)?60176。故旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為360176。=176。若對(duì)應(yīng)于電機(jī)軸的角度為Y176。=X176。解：Δφmax=Δφ1/(i1* i2* i3* i4)+(Δφ2+Δφ3)/(i2* i3* i4)+(Δφ4+Δφ5)/(i3* i4)+(Δφ6+Δφ7/(i4)+ Δφ8==+ +++=（弧度）（2）若采用低速端測(cè)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？圖 直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)解：（1）設(shè)工作臺(tái)位移（測(cè)量精度），絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為X176。試求：（1）工作臺(tái)折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JG；（2）傳動(dòng)件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je；（3）電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。=，得x= 故減速齒輪的傳動(dòng)比i=，已知電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4104kg〃m3，與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=1104kg〃m3，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2=104kg〃m3，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=104kg〃m3。工作臺(tái)橫向(x向)，由于滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm，對(duì)應(yīng)于絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周360 186。/(100*3*3)= 186。/(z*m)= 360186。試求：（1）步進(jìn)電機(jī)的步距角α；（2）減速齒輪的傳動(dòng)比i。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm。（1）若采用高速端測(cè)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)。(4)電源包括系統(tǒng)電源和后備電池，其中后備電池可在停電時(shí)繼續(xù)保持幾十小時(shí)的供電。(2)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器〈ROM)，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和周戶程序。6－小齒輪 5－大齒輪 3－齒輪 4－預(yù)載裝置7－齒條答：小齒輪6與齒條7嚙合，與小齒輪6同軸的大齒輪5分別與齒輪3嚙合，通過(guò)預(yù)載裝置4向齒輪3上預(yù)加負(fù)載，使齒輪5同時(shí)向相反方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)小齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒面便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側(cè)，從而消除了齒側(cè)間隙分析圖中整體式PLC的各組成部分中CPU、存儲(chǔ)器、電源、輸入/出單元的功能。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用鎖緊螺母鎖緊。（2）畫圖說(shuō)明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。（1）試分析兩種方案的特點(diǎn)；（2）畫圖說(shuō)明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法。改變步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。步進(jìn)電機(jī)的步矩角α與運(yùn)行拍數(shù)m、通電方式k（m=kN，單拍時(shí)k=1，雙拍時(shí)k=2，N為定子繞組的相數(shù)）、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。二、簡(jiǎn)答題滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些？滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有：螺紋預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母差齒預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式、彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式、單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式。）。以下抑制電磁干擾的措施，除了（軟件抗干擾），其余都是從切斷傳播途徑入手。以下產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（全自動(dòng)洗衣機(jī)）。下列哪個(gè)是傳感器的動(dòng)特性（幅頻特性）。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)屬于設(shè)備的（驅(qū)動(dòng)部分）。檢測(cè)環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（轉(zhuǎn)換電路）。）含有微處理器，可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（智能接口）。光柵傳感器的光柵是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（1）mm。多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比相等的分配原則適用于按（重量最輕原則（小功率裝置））設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。A．提高，提高導(dǎo)程L0=8mm的絲杠驅(qū)動(dòng)總質(zhì)量為60kg的工作臺(tái)與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為（97）kg〃mm2。齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)(增加而減小)。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（下降）。HRGP1A噴漆機(jī)器人中的手部屬于系統(tǒng)中的（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。（）二、單選題以下可對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法是（改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率）。（）自動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（√）在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以6~10倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（）一般說(shuō)來(lái)，全物理仿真較之計(jì)算機(jī)仿真在時(shí)間、費(fèi)用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與實(shí)用的仿真方法。（√）需求設(shè)計(jì)是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細(xì)技術(shù)說(shuō)明書的形式來(lái)描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過(guò)程。（）信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過(guò)程中，與工作過(guò)程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出和決策分析等技術(shù)。（）現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（）為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的2~3倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。（）通常，步進(jìn)電機(jī)的最高連續(xù)工作頻率遠(yuǎn)大于它的最高啟動(dòng)頻率。（）數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號(hào)都是脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（√）數(shù)控機(jī)床中的計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，而電機(jī)和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分。（√）氣壓式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用在定位精度較高的場(chǎng)合使用。（）脈沖分配器的作用是使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（）進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于阻尼對(duì)系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比ξ取值越小越好。（√）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（√）滾珠絲杠垂直傳動(dòng)時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。（√）感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。（√）電液伺服系統(tǒng)的過(guò)載能力強(qiáng)，在強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)和高精度定位時(shí)性能好，適合于重載的高加減速驅(qū)動(dòng)。（√）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于機(jī)構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。（√）PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長(zhǎng)短決定了PLC的工作速度?！?0》系統(tǒng)精度：指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)要求的精確程度?！?》串行通信：是數(shù)據(jù)按位進(jìn)行傳送的?！?》開環(huán)控制系統(tǒng)：無(wú)反饋的控制系統(tǒng)?！?》線性度：傳感器輸出量與輸入量之間的關(guān)系曲線偏離直線的程度。當(dāng)外力去掉后，它又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。《2》靈敏度：指在穩(wěn)態(tài)下，輸出變化量Y與輸入X變化量的比值。答：設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)信號(hào)分析科學(xué)類比系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)創(chuàng)造設(shè)計(jì)選擇各種具體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如相似設(shè)計(jì)法，模擬設(shè)計(jì)法等）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)處于滾動(dòng)摩擦狀態(tài)。（2）螺旋傳動(dòng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的的一種傳動(dòng)形式。機(jī)電一體化對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是什么？答；精度高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，負(fù)載能力強(qiáng)和工作頻率范圍大等基本要求，同時(shí)還要求體積小，重量輕，可靠性高和成本低等。簡(jiǎn)述干擾的三個(gè)組成要素。缺點(diǎn)；電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾。缺點(diǎn)；各電路電平相差很大時(shí)不能使用，因?yàn)楦唠娖綄a(chǎn)生很大的地電流并干擾到低電平電路中去。稱接地。目前