【正文】 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。導(dǎo)軌副的組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)件和運(yùn)動件兩大部分組成。，導(dǎo)軌副的組成、種類及應(yīng)滿足的基本要求。當(dāng)剛輪固定時，試求該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)及輸出軸的傳動方向（與輸入軸的傳向相比較）?？傓D(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，在設(shè)計(jì)中最末兩級的傳動比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。反求設(shè)計(jì)是以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識和創(chuàng)新思維，對已有的系統(tǒng)進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)是從并行工程思想發(fā)展而出現(xiàn)的一個新概念。虛擬設(shè)計(jì)是虛擬環(huán)境中的產(chǎn)品模型，是現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的映像，是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的新一代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。答：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的有力工具，用來設(shè)計(jì)一般機(jī)械產(chǎn)品的CAD的研究成果。所有機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是為了獲得用來構(gòu)成事物的有用信息。變異性設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的需求。②.對應(yīng)的五大功能為：控制、動力、計(jì)測、構(gòu)造、操作功能。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？答：機(jī)電一體化可靠性是指，系統(tǒng)（產(chǎn)品）在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能 力。這種校正環(huán)節(jié)不但能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，也能改善其動態(tài)性能。（4）比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)這種調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的組成如圖（d），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp[1+1?（Tis）+Tds ]式中 Kp=（R1C1+R2C2）/(R1R2)；Ti=R1C1+R2C2。他的傳遞函數(shù)為Gc(s)=–[ KP（1+1/（Tis））] 式中 Kp=R2/R1；Ti=R2C。系統(tǒng)中采用積分環(huán)節(jié)可以減少或消除誤差，但由于積分環(huán)節(jié)效應(yīng)慢，故很少單獨(dú)使 用。而且 Kp太大會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。為分析方便起見，見圖（3）改畫成 圖（4）所示，則傳遞函數(shù)為：G(s)= = 16（3）附加擾動力矩（以電壓 表示）的系統(tǒng)框圖直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)；直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子的繞組阻抗；功率放大器的輸出阻抗；對應(yīng)于擾動力矩的等效擾動電壓的拉氏變換（4）附加擾動力矩的等效電壓后的框圖比例調(diào)節(jié)（P）、積分調(diào)節(jié)（I）、比例積分調(diào)節(jié)（PI）和比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）各自 的優(yōu)缺點(diǎn)（1）比例（P）調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖（a），其傳遞函數(shù)為Gc(s)=–Kp式中 Kp=R2/R1它的調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于增益 Kp 的大小。它的系統(tǒng)框圖如圖（2）所 示。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例積分環(huán)節(jié)(PI)和比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的有關(guān)參數(shù)，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據(jù)自 動控制理論基礎(chǔ)課所學(xué)知識建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而激勵系統(tǒng)傳遞函數(shù)。tiy=fiy*v1/nd /(2*pi)。fiy=fs+(fc+ma*)*。ma=400。a=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)b=j1c=j2*(n2/nd)^2 d=j3*(n3/nd)^2 e=j4*(n4/nd)^2 f=js*(ns/nd)^2 g=j11*(n11/nd)^2 h=j22*(n22/nd)^2J=400*(v1/nd)^2/(4*pi^2)+j1+j2*(n2/nd)^2+j3*(n3/nd)^2+j4*(n4/nd)^2+js*(ns/nd)^2+j11*(n11/ nd)^2+j22*(n22/nd)^2+jd fs=800。jd=.004。j22=.004。j4=.032。j2=.016。pi=。nd=720。n22=360。n4=180。n2=360。答：（1）由公式：2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k得： n v J m J可得：v1=n 絲*Ph/1000（和轉(zhuǎn)速 n的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）J k eq =1/4л2 ma(v1/nk)2 +JG1(nG1/ nk)2 +JG2(nG2/ nk)2 +JG3(nG3/ nk)2 +JG4(nG4/ nk)2 +JⅠ(nⅠ/ nk)2 +JⅡ(nⅡ/ 14nk)2 +J 絲（n 絲/ nk）2 +Jm=()（2）當(dāng)工作臺向右時：F=F*uFL 水平=(FL 垂直+G)*uFL 水平=（600+400*）*=104（N）由 1 1 / / m n k eq i i k j j k i j得：TK= F*V/nk/（2*pi）=F*（n 絲*Ph/1000）/nk/（2*pi）=104*(180*5/1000)/*720/(2*)= （N*m）。該系統(tǒng)運(yùn)動部件的動能總和為 2 2 1 1 1 1 2 2 m n i i j j i i設(shè)、等效到元件輸出軸上的總動能為 2 1 2 k k cq k，由能量守恒：E =E k故2 1 1 m n j k i cq i j i i k k v J m J用工程上常用單位時，可將上式改寫為 2 2 2 1 1 1 4 m n j k i cq i j i i k k n v J m J第二式表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。對具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一 定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。設(shè)計(jì)器人得負(fù)載只有各臂端部的質(zhì)量，則= ]*[ ]+式中第一項(xiàng)相當(dāng)于慣性項(xiàng)，第二項(xiàng)相當(dāng)于離心力與哥氏力。由平面幾何學(xué)知識，可得逆運(yùn)動學(xué)解為==式中p=，q=。56 簡述兩自由度機(jī)器人逆動力學(xué)方程。答 ： 設(shè) 對 微 小 輸 入 位 移 有 微 小 的 輸 出 位 移，則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：其中忽略機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械損失時，兩式相等。這樣就把采樣信號變成了數(shù) 字信號。現(xiàn)對量化過程作簡單的說明：將采樣信號 e*（t）的變化范圍分成若干層，每一層都用一個二進(jìn)制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它 的采樣信號。該采樣信號是時間上離散而幅值上連續(xù)的信號，它不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn) 算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號才能為計(jì)算機(jī)所接受。53 簡述數(shù)字控制系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換過程。而 是 e（t）的理想采樣信號，若采樣頻率 ,那么一定可以有采樣信號 唯一地決定出原始信號 e（t）。420 試說明檢測傳感器的微機(jī)接口基本方式。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。當(dāng)控制信號為高電平時，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接口的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱 MCS。它是以微處理機(jī)為中心，加上只讀存儲器，隨機(jī)存取存儲器，輸 入|輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)。答：微處理機(jī)簡稱 CPU，它是一個大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件，器 件中有數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)通道、多個寄存器、控制邏輯和運(yùn)算邏輯部件，有的器件還含有時鐘電 路，為器件工作提供定時信號。輸入結(jié)束后vtvtvtvt4 又都截止，儲存在 w 中的能量通過 18 歐姆的電阻和 vd2 放電，電阻 的作用時間小放電回路的時間常數(shù)，改善電流波形的后沿。當(dāng) vt2 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后 t1 一次測電流暫時恒定，無磁通變化二次側(cè)的感應(yīng)電壓為 零，vt3 截止。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) A 相得電時，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動一步，當(dāng)脈沖依次加到 ABC 三個輸入端時，三組放大器分別驅(qū)動不同的繞組，是電機(jī)一步一步的轉(zhuǎn)動。：單電壓功率放大電路如圖所示 ABC 分別為步進(jìn)電機(jī)的三相，每一項(xiàng)由一組放大器驅(qū)動。312 簡述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？答：，利用查表式計(jì)算方法來進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分。M=運(yùn)行拍數(shù)。如果按照 A→C→B →A??的順序通電，步進(jìn)電機(jī)講沿順時針方向一步步地轉(zhuǎn)動。步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？答： 步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動、電流的大小與波形 的變化、溫度等）的影響，只要在他們的大小引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)象之 前，就不影響其正常工作； 步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累計(jì)誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 一轉(zhuǎn)以后，其累計(jì)誤差變?yōu)椤傲恪保虼瞬粫L期累積；控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步”因此，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可靠地獲得 較高的位置精度。設(shè)此時的電動機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?反之，則為負(fù)。電橋由四個大功率的晶體管組 成。電機(jī)的換向是 通過橋式電路來實(shí)現(xiàn)的，它是由四個大功率的晶體管組成，通過在不同晶體管的基極加正 負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。636 簡述 PWM 直流驅(qū)動調(diào)速，換向的工作原理。晶閘管直流驅(qū)動方式，主要通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的大 ?。﹣硪苿佑|發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動機(jī)電樞電壓的變化易 于平滑調(diào)速。答:電動機(jī)的功率密度 PG=P/ dp/dt=d(Tw)/dt=Ts/dt|t=tn=Tn 2 /Jm其中 Tn電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N*M Jm——電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量,kg*m 23—5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，需要對其直流電壓的大小和 方向進(jìn)行控制。？答：①旋轉(zhuǎn)精度②剛度③抗震性④熱變形⑤軸上零件的布置 5機(jī)電一體化技術(shù)第 3章參考答案 31 簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點(diǎn)。(2)斜齒輪傳動:錯齒調(diào)整法,用兩個薄片齒輪與一個寬齒輪嚙合,只是在兩個薄片斜齒輪 的中間隔開了一小段距離,這樣它的螺旋線便錯開了。2 軸向墊片調(diào)整法。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。設(shè) H g r、分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則g H r H rg g H r Z i Z。諧波齒輪傳動的波發(fā)生器相當(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于 中心輪。為縮小?φmax，應(yīng)采取何種措施？解：（1）?φmax= i + 4 3 2 3 2 i i i+ 4 3 5 4 i i+ 4 7 6 i +?φ8=++++=++++= rad 3=o（1）總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，所以，為縮小? φmax，在設(shè)計(jì)中最未兩級的傳動比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級輪副的加工精 度。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=。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？答：（1）各級傳動比的分配原則是：重量最輕原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動比應(yīng)按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。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？答：精密化，高速化，小型、輕量化。2機(jī)電一體化技術(shù)第 2章習(xí)題參考答案 21 設(shè)計(jì)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？答：常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊取Ｈ诤戏ㄋ菍⒏鹘M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。、融合法、組合法？答：機(jī)電互補(bǔ)法又稱取代法。？答：一種是變換、調(diào)整。14 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱 “機(jī)電一體化技術(shù)革命”。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例積分環(huán)節(jié)(PI)和比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？.............................................14 78 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？......................................................................17機(jī)電一體化技術(shù)第 1章習(xí)題參考答案11 試說明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。......................................................................12 機(jī)電一體化技術(shù)第7 章參考答案........................................................................................13 73 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說明以下公式的含義：...........................13 74 設(shè)有一工作臺x 軸驅(qū)動系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知mA=400 ㎏，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺與導(dǎo)軌間為滑動摩擦，其摩擦系數(shù)為 ，試求轉(zhuǎn)換到電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩。..........................................................................11 55 簡述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。...