【正文】 ...................................................................9 420 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。.........................................................6 步進電機具有哪些特點？..................................................................................................6 簡述步進電機三相單三拍的工作原理？..........................................................................6 311 簡述步進電機步距角大小的計算方法？.................................................................7 312 簡述三相步進電機的環(huán)形分配方式？...............................................................7 簡述步進電機驅(qū)動電源的功率放大電路原理..................................................................7 機電一體化技術(shù)第4 章參考答案..........................................................................................9 試說明CPU、MC 和MCS 之關(guān)系。........................................................5 II32 機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求是什么？....................................................5 33 簡述控制用電動機的功率密度及比功率的定義。求：該傳動系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差?φmax。第四篇：機電一體化答案I目錄機電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題參考答案.................................................................................1 11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。答：根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)；系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分；接口的設(shè)計；綜合評價（或整體評價）；可靠性復(fù)查。主功能：系統(tǒng)誤差、抗干擾能力、廢棄物輸出變換效率； 動力功能：輸入能量、能源；控制功能：控制輸入/輸出接口個數(shù)、手動操作； 構(gòu)造功能：尺寸、重量、強度； 計測功能：精度。（2）根據(jù)接口的輸入/輸出功能分：機械接口；物理接口；信息接口；環(huán)境接口。廣義的接口功能有兩種：一種是變換、調(diào)整；另一種是輸入/輸出。答：機械系統(tǒng)（機構(gòu)）、信息處理系統(tǒng)（計算機）、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機）接口的功能及其分類。目的是提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加價值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向短、小、輕、薄化方向發(fā)展，從而不斷滿足人們生活的多樣化和生產(chǎn)的省力化、自動化需求。答：機電一體化是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等各相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù)、信息技術(shù)向機械技術(shù)領(lǐng)域滲透過程中形成的一個新概念。滾珠絲杠副組成；絲杠；螺母；滾珠；反向器（滾珠循環(huán)反向裝置）。1常用的機械傳動部件有哪些？滾珠絲杠副的組成？答：螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動、各種非線性傳動。（4）機座的結(jié)構(gòu)工藝性；保證剛度的情況下應(yīng)力求形狀簡單；機座壁厚應(yīng)盡量均勻；鑄件要便于清砂；在同一側(cè)面的加工表面，應(yīng)處于同一平面上；必須有可靠的加工工藝基面。增加局部剛度。1鑄造機座的設(shè)計要點是什么？答：必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時要考慮安裝方式、材料選擇、結(jié)構(gòu)工藝性以及節(jié)省材料、降低成本和縮短生產(chǎn)周期的問題。在工作轉(zhuǎn)速之下取決其轉(zhuǎn)速、軸承性能以及軸系的動平衡狀態(tài)（2）剛度；除強度驗算之外，還必須進行剛度驗算。而對于完成主要作用的主軸軸系的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形及抗振性等得要求較高。1軸系設(shè)計的基本要求?；瑒幽Σ林С邪雌浣Y(jié)構(gòu)特點分：圓柱、圓錐、球面和滾針支承；滾動摩擦支承按其結(jié)構(gòu)特點分：填入式滾珠支承和刀口支承。滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式：調(diào)整螺釘塞塊調(diào)整旋轉(zhuǎn)支承的種類及基本要求。適用于行程短的場合；（2）滾動體循環(huán)的滾動導(dǎo)軌副；適合行程較長的場合；（3）滾動軸承導(dǎo)軌副；摩擦力矩小，運動平穩(wěn)、靈活，承載能力大，調(diào)節(jié)方便，導(dǎo)軌面積小，加工工藝性好，能長久地保持較高的精度。缺點：抗振性差，接觸應(yīng)力大；對導(dǎo)軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本較高；對贓物比較敏感，必須有良好的防護裝置。滾動導(dǎo)軌副有哪些特點及應(yīng)用場合？滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊方式？答：優(yōu)點：摩擦系數(shù)?。ā?，運動靈活；動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，而不易產(chǎn)生爬行；3可以預(yù)緊，剛度高；壽命長；精度高；潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用；由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。運動件受外載荷作用后，介質(zhì)壓力會反饋升高，以支承外載荷。簡述卸荷導(dǎo)軌的工作原理。圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。斜鑲條應(yīng)用較廣。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法：壓板和鑲條法兩種。適用于運動速度不高、受力不大、高度尺寸受到限制的場合。(2)矩形導(dǎo)軌；結(jié)構(gòu)簡單，制造、檢驗和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，應(yīng)用廣泛；(3)燕尾型導(dǎo)軌；磨損后不能自動補償間隙，需設(shè)調(diào)整間隙裝置。滑動導(dǎo)軌的截面形狀有哪些?各有何特點？導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方法有哪些？各適合何種場合？答：(1)三角形（分對稱、不對稱兩類）；導(dǎo)向精度較高。1）墊片錯齒調(diào)整法；結(jié)構(gòu)比較簡單，但調(diào)整較費時，且齒側(cè)間隙不能自動補償。1）周向彈簧式；受到周向圓弧槽及彈簧尺寸限制，故僅適用于讀數(shù)裝置而不適用于功率驅(qū)動裝置。直齒圓柱齒輪傳動和斜齒圓柱齒輪傳動齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪幾種？各有何特點？答：直齒圓柱齒輪傳動（1）偏心套（軸）調(diào)整法；結(jié)構(gòu)簡單，但側(cè)隙不能自動補償；（2）軸向墊片調(diào)整法；轉(zhuǎn)配時軸向墊片使齒輪之間齒側(cè)間隙小，運轉(zhuǎn)又靈活。在伺服電機驅(qū)動負載的傳動系統(tǒng)中，常采用什么方式選擇最佳傳動比？ 答：采用使負載加速度最大的方法?；緦?dǎo)程Ph（或螺距t）應(yīng)按承載能力、傳動精度及傳動速度選取，Ph大，承載能力也就大；Ph小，傳動精度較高。滾珠絲杠的公稱直徑應(yīng)根據(jù)什么選擇？基本導(dǎo)程應(yīng)根據(jù)什么選取？答：公稱直徑d0應(yīng)根據(jù)軸向最大載荷按滾珠絲杠副尺寸系列選擇。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。滾珠絲杠副的支承方式有幾種？各有何特點？答：（1）單推單推式；軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時，預(yù)緊力較大，但軸承壽命比雙推雙推式低；（2）雙推雙推式；軸向剛度較高，適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng)。（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式B。（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式D；結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。常以單螺母形式用做升降傳動機構(gòu)。（2）插管式；結(jié)構(gòu)簡單、易于制造；但徑向尺寸較大，彎管端部用做擋珠器比較容易磨損。（1）螺旋槽式；工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造。缺點：反向器加工困難、裝配調(diào)整不方便。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有幾種？各有何特點？答：內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。步進電機升降速規(guī)律有哪些？各有何特點？答：按照直線規(guī)律升速；加速度為恒指，要求步進電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為恒值。并行控制：并行控制是用微型計算機系統(tǒng)的整個端口直接去控制步進電機各相驅(qū)動電路的方法。步進電機的微機控制方式有哪些？各有何特點？答：串行控制：在具有串行控制功能的單片機系統(tǒng)中驅(qū)動電源中必須含有環(huán)形分配器。由于電流上升率高，故高速運行性能好，但由于電流波形陡，有時還會產(chǎn)生過沖，故諧波成分豐富，致使電動機運行時（尤其在低速時）振動較大。主要用于對速度要求不高的小型步進電機中。單電壓、雙電壓、斬波恒流功放電路的特點？答：單電壓功放電路：結(jié)構(gòu)簡單，但繞組串聯(lián)的電阻在大電流回路中要消耗能量，使放大器功率降低。采用專用環(huán)形分配器器件，如CH采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器；靈活性很大，可搭接任意相、任意通電順序的環(huán)形分配器，同時在工作時不占用=360176。驅(qū)動電源是將變頻信號源（微機或數(shù)控裝置等）送來的脈沖信號及方向信號按要求的配電方式自動地循環(huán)供給電動機各相繞組，以驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。步距角與通電方式的關(guān)系：α運行拍數(shù)。雙相輪流通電方式，、單雙相輪流通電方式，三相六拍通電。步進電機與DC和AC伺服電機相比起轉(zhuǎn)矩、效率、精度、高速性比較差，但步進電機具有低速時轉(zhuǎn)矩大、速度控制比較簡單、外形尺寸小等優(yōu)點，應(yīng)用在辦公室自動化方面的打印機、繪圖機、復(fù)印機等機電一體化產(chǎn)品，在工廠自動化方面也可以代替低檔的DC伺服電機。勵磁時的靜止轉(zhuǎn)矩都比VR型步進電機的大。永久磁鐵也可磁化軸向的兩極，可使用軸向各向異性磁鐵制成高效電動機?；旌希℉B）型：具有VR型步進電機步距角小、響應(yīng)頻率高的優(yōu)點，還具有PM型步進電機勵磁功率小、效率高的優(yōu)點。由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距受到限制，難以制造，故步距角較大。永磁（PM）型：采用永久磁鐵，即使定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用做定位驅(qū)動。具有制造成本高、效率低、轉(zhuǎn)子的阻尼差、噪聲差的缺點。由于VR型步進電機的鐵心無極性，故不需要改變電流極性，因此多為單極性勵磁。步進電機：轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制；有定位轉(zhuǎn)矩；可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。AC伺服電機（感應(yīng)型（矢量控制））：對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制；具有DC伺服電機的全部優(yōu)點。對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制。應(yīng)用：音響和音像設(shè)備、計算機外圍設(shè)備。應(yīng)用：NC機械、機器人、計算機外圍設(shè)備、辦公機械、音響和音像設(shè)備、計測機械?？刂朴眯D(zhuǎn)電機按工作原理分：（1）旋轉(zhuǎn)磁場型：同步電動機（永磁）、步進電機（永磁）；（2）旋轉(zhuǎn)電樞型：直流電動機（永磁）、感應(yīng)電動機（按矢量控制等效模型）；DC伺服電機（永磁）：槽鐵心電樞型、無槽（平滑型）鐵心電樞型、電樞型—無槽（平滑）鐵心型與無鐵心型。其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動（2）槽輪傳動（3）蝸形凸輪傳動；基本要求：位移迅速，位移過程中運動無沖擊，停位準確可靠14導(dǎo)軌副應(yīng)滿足的基本要求？答：導(dǎo)向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動；3)不需潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴格，安裝精度要求高。？答：（1）性能密度大（2）快速性好（3）位置控制精度高，調(diào)速范圍高，低速運行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動噪聲?。?）適應(yīng)起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長。？答：（1）同步帶的承載繩疲勞拉斷（2）同步帶的打滑和跳齒（3）同步帶齒的磨損。按輸出信號的性質(zhì)分為：（1）開關(guān)型（2）模擬型（3）？答：圓柱齒輪傳動：（1）偏心套調(diào)整法（2）軸向墊片調(diào)整法（3）雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法 ；斜齒輪傳動：（1）墊片錯齒調(diào)整（2）軸向壓簧錯齒調(diào)整4．滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些?答：（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式（2）雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式（4）彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式5．對傳感器的應(yīng)用中，通常采取哪些技術(shù)措施來改善傳感器的性能？ 答：（1）平均技術(shù)（2）差分技術(shù)（3）穩(wěn)定性處理（4）？答：（1）微機控制系統(tǒng)整體控制方案的確定（2）控制算法的確定（3）微機計算機的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設(shè)計（5）（優(yōu)）點是什么？答：具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動比大、傳動精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動平穩(wěn)、承載能力強、效率高等優(yōu)點。13在額定輸出功率相同的條件下，交流伺服電動機的比功率最高，直流伺服電動機次之，步進電動機最低。12錐環(huán)無鏈聯(lián)軸器利用錐環(huán)對之間的摩擦實現(xiàn)軸與轂之間的無間隙聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩，且可任意調(diào)節(jié)兩聯(lián)接件之間的角度位置。10常見的導(dǎo)軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。9常用的間歇機構(gòu)有棘輪傳動、槽輪傳動、蝸形凸輪傳動等。傳動比的最佳分配原則：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。最高級為1級，最低級為10級。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。4機電一體化系統(tǒng)類型:開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)5滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、反向器4部分組成。它的目的是提高系統(tǒng)的附加價值。？(P232)DML、FMS和RMT三類機電一體化系統(tǒng)第二篇：機電一體化答案，動力功能，信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。3)可重構(gòu)機床必須設(shè)計開始就考慮可重構(gòu)性，而且必須由基本的硬／軟件模塊創(chuàng)建，能夠通過所設(shè)計的接口快速集成。1)可重構(gòu)機床綜合了流水線機床和數(shù)控機床的優(yōu)點，它每次提供給客戶確定的、滿足其當(dāng)前需要的功能和生產(chǎn)能力，同時當(dāng)客戶的需求發(fā)生變化時，可快速改變機床的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，以較低的成本在一個零件族內(nèi)快速調(diào)節(jié)／升級生產(chǎn)能力和功能性。4)在公共地基上達到物流最優(yōu)(Stream)。2)短的設(shè)計建造時間和斜升時間（Time)。（RMS）而言，可重構(gòu)控制系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是什么？(P230)開放式結(jié)構(gòu)控制器是可重構(gòu)控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。2)制造設(shè)備級的重構(gòu)。（RMS）?(P230)可重構(gòu)制造系統(tǒng)(Reconfi