【正文】 輸出外，還可將各種繼電器、限位開關(guān)等的狀態(tài)通過輸入接口傳送給計算機(jī)，或?qū)⒂嬎銠C(jī)發(fā)出的開關(guān)動作邏輯信號經(jīng)由輸出接口傳送給生產(chǎn)機(jī)械中的各個電子開關(guān)或電磁開關(guān)。I/O通道有模擬量I/O通道和數(shù)字量I/O通道。基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量，如電壓、電流、頻率等。3檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？說明各部分的作用？答：敏感元件：是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量的預(yù)變換裝置。否則，將使導(dǎo)軌中的摩擦力增大，磨損加劇，從而降低導(dǎo)軌運(yùn)動靈便性和導(dǎo)向精度，嚴(yán)重時以至使導(dǎo)軌卡住而不能正常工作。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。剛度主要與導(dǎo)軌的類型、尺寸以及導(dǎo)軌材料等有關(guān)。在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過允許值。即導(dǎo)軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導(dǎo)軌的耐磨性主要取決于導(dǎo)軌的類型、材料、導(dǎo)軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導(dǎo)軌表面壓強(qiáng)的大小。(3)耐磨性好。(2)運(yùn)動輕便、平穩(wěn)、低速時無爬行現(xiàn)象。(1)導(dǎo)向精度高。答：產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，是靜態(tài)的，由于阻尼的影響、摩擦的影響、彈性變形的影響以及慣量的影響在動態(tài)響應(yīng)上存在滯后或超前的影響，使得整個系統(tǒng)的動態(tài)精度不高3滑動摩擦中采用導(dǎo)軌有什么作用，對導(dǎo)軌有什么具體要求？答：滑動摩擦導(dǎo)軌的運(yùn)動件與承導(dǎo)件直接接觸。在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計時，除考慮一般機(jī)械設(shè)計要求外，還必須考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)因素與整個伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)、電氣參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性能。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計要從系統(tǒng)的角度進(jìn)行合理化和最優(yōu)化設(shè)計。其核心是由計算機(jī)控制的，包括機(jī)械、電力、電子、液壓、光學(xué)等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。等效折算過程是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)關(guān)系的機(jī)械系統(tǒng)的慣量、彈性模量和阻尼（或阻尼比）等機(jī)械性能參數(shù)歸一處理，從而通過數(shù)學(xué)模型來反映各環(huán)節(jié)的機(jī)械參數(shù)對系統(tǒng)整體的影響。2試述在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)模型建立的意義。機(jī)電一體化技術(shù)是將自動控制原理及方法作為重要支撐技術(shù)，將自控部件作為重要控制部件。2機(jī)電一體化技術(shù)與自動控制技術(shù)的區(qū)別。2試分析機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計的區(qū)別。2機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機(jī)控制。2機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的區(qū)別。2什么是機(jī)電一體化的變參數(shù)設(shè)計？答：在設(shè)計方案和結(jié)構(gòu)原理不變的情況下，僅改變部分結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)，使之適用范圍發(fā)生變化的設(shè)計方式。1已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個部分屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的哪一個基本要素?答： ①控制及信息處理單元：鍵盤、計算機(jī)、顯示； ②測試傳感部分：光電編碼器、信號處理； ③能源：電源； ④驅(qū)動部分：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。①高速端測量設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個脈沖對應(yīng)工作臺的位移為滿足題目要求。(1)試采用高速端測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。1轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響?答：轉(zhuǎn)動慣量增大使機(jī)械負(fù)載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。①比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號，通常由專門的電路或計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)； ②控制器通常是計算機(jī)或PID控制電路；其主要任務(wù)是對比較元件輸出的偏差信號進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動作；③執(zhí)行元件按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動被控對象工作，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動伺服機(jī)構(gòu)等。描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率和零漂。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路實(shí)際上是一個功率開關(guān)電路，為使步進(jìn)電動機(jī)能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動負(fù)載工作，提供足夠功率的控制信號。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程中，一直要堅持貫徹機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)思維方法，要從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)分析研究各個組成要素間的有機(jī)聯(lián)系，從而確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)計方法，并用自動控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動力組成要素、運(yùn)動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內(nèi)部及其之間，形成通過接口耦合來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)融合的一個完整系統(tǒng)。第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計復(fù)習(xí)題今天的什么是機(jī)電一體化？答：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。一個典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含哪些幾個基本要素？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。試簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計方法。步進(jìn)電動機(jī)是什么電機(jī)？它的驅(qū)動電路的功能是什么? 答：步進(jìn)電動機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是通過脈沖數(shù)量決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動機(jī)，成本較低，易于采用計算機(jī)控制，且比直流、交流電動機(jī)組成的開環(huán)控制系統(tǒng)精度高，因而被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？答：傳感器變換的被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸入/輸出關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。測試傳感部分的作用是什么？ 答：測試傳感部分的作用：對系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)分析處理后產(chǎn)生控制信息1伺服控制系統(tǒng)一般包括哪幾個部分？每部分能實(shí)現(xiàn)何種功能？ 答：伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五個部分。④被控對象是指被控制的機(jī)構(gòu)或裝置，是直接完成系統(tǒng)目的的主體，一般包括傳動系統(tǒng)、執(zhí)行裝置和負(fù)載；⑤檢測環(huán)節(jié)指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。已知某工作臺采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠 導(dǎo)程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，(忽略齒輪和絲杠 的傳動誤差)。(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n=500脈沖／轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。②低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關(guān)可知n＝500脈沖／轉(zhuǎn)的編碼器不合用。2什么是機(jī)電一體化？答：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。例如，同一種產(chǎn)品不同規(guī)格型號的相同設(shè)計。答：傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)電一體化技術(shù)以計算機(jī)為控制中心，在設(shè)計過程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機(jī)控制下具有一定的智能性。答：接口主要完成電平轉(zhuǎn)換、信號隔離、放大、濾波、速度匹配等。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法與用經(jīng)驗(yàn)公式、圖表和手冊為設(shè)計依據(jù)的傳統(tǒng)方法不同，它是以計算機(jī)為手段，其設(shè)計步驟通常如下：設(shè)計預(yù)測→信號分析→科學(xué)類比→系統(tǒng)分析設(shè)計→創(chuàng)造設(shè)計→選擇各種具體的現(xiàn)代設(shè)計方法（如相似設(shè)計法、模擬設(shè)計法、有限元法、可靠性設(shè)計法、動態(tài)分析法、優(yōu)化設(shè)計法、模糊設(shè)計法等）→機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量的綜合評價。答：自動控制技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)是討論控制原理、控制規(guī)律、分析方法和自動系統(tǒng)的構(gòu)造等。它應(yīng)用自控原理和方法，對機(jī)電一體化裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析和性能測算。答：機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分析的是輸入（如電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動）和輸出（如工作臺運(yùn)動）之間的相對關(guān)系。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動的功能是什么？ 答：機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是由計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動和能量流等動力學(xué)任務(wù)的機(jī)械及機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)。它的主要功能是完成一系列機(jī)械運(yùn)動，每一個機(jī)械運(yùn)動可單獨(dú)由控制電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的子系統(tǒng)來完成，而這些子系統(tǒng)要由計算機(jī)協(xié)調(diào)和控制，以完成其系統(tǒng)功能要求。機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和支承部件。3從系統(tǒng)的動態(tài)特性角度來分析：產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，但系統(tǒng)的精度并不一定就高的原因。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快、低速運(yùn)動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動件按給定方向作直線運(yùn)動的準(zhǔn)確程度，它主要取決于導(dǎo)軌本身的幾何精度及導(dǎo)軌配合間隙。導(dǎo)軌運(yùn)動的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運(yùn)動時導(dǎo)軌速度的不均勻，使運(yùn)動件出現(xiàn)時快時慢、時動時停的爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌的初始精度由制造保證，而導(dǎo)軌在使用過程中的精度保持性則與導(dǎo)軌面的耐磨性密切相關(guān)。(4)對溫度變化的不敏感性。(5)足夠的剛度。剛度不足不僅會降低導(dǎo)向精度，還會加快導(dǎo)軌面的磨損。（6）結(jié)構(gòu)工藝性好。3驅(qū)動力和溫度對導(dǎo)軌間隙有什么影響？ 答：設(shè)計導(dǎo)軌時，必須合理確定驅(qū)動力的方向和作用點(diǎn)，使導(dǎo)軌的傾復(fù)力矩盡可能小?；瑒幽Σ翆?dǎo)軌對溫度變化比較敏感，由于溫度的變化，可能使自封式導(dǎo)軌卡住或造成不能允許的過大間隙。傳感元件：是將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號（如電阻、電感、電容等）形式。3何謂I/O接口？計算機(jī)控制過程中為什么需要I/O接口？答：I/O接口與I/O通道是計算機(jī)主機(jī)與外部連接的橋梁，常用的I/O接口有并行接口和串行接口。其中模擬量I/O通道的作用是，一方面將經(jīng)由傳感器得到的工業(yè)對象的生產(chǎn)過程參數(shù)變換成二進(jìn)制代碼傳送給計算機(jī)；另一方面將計算機(jī)輸出的數(shù)字控制量變換為控制操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模擬信號，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。3什么是伺服控制？為什么機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)動控制往往是伺服控制？ 答：伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進(jìn)行動作，從而獲得精確的位置、類型繁多，但從自動控制理論的角度來分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。其它系統(tǒng)還有溫度、濕度、磁場、光等各種參數(shù)的伺服系統(tǒng)（2）按驅(qū)動元件的類型分類按驅(qū)動元件的不同可分為電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)。（3）按控制原理分類按自動控制原理，伺服系統(tǒng)又可分為開環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)3比較直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)的適用環(huán)境差別。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應(yīng)用。簡述干擾對機(jī)電一體化系統(tǒng)的影響。4分析在機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的抗干擾措施。4什么是屏蔽技術(shù)及其分類？ 答：屏蔽是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對象包圍起來從而割斷或削弱干擾場的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。4機(jī)電一體化中隔離方法有哪些？答：隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。由于光電耦合器在傳輸信息時，不是將其輸入和輸出的電信號進(jìn)行直接耦合，而是借助于光作介物進(jìn)行耦合，因而具有較強(qiáng)的隔離和抗干擾的能力。由于光電耦合器具有二極管、三極管的電氣特性，使它能方便地組合成各種電路。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接受器接收有用信號時，也會接收到那些不希望有的干擾。常用濾波器根據(jù)其頻率特性又可分為低通、高通、帶通、帶阻等濾波器。高通濾波器只通過高頻成分，而低于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過。帶阻濾波器只抑制某一頻率范圍內(nèi)的頻率成分，不讓其通過，而低于下截止和高于上截止頻率的頻率成分則可通過。（1）自動化加工設(shè)備（2）工件儲運(yùn)系統(tǒng)（3）刀具儲運(yùn)系統(tǒng)（4）輔助設(shè)備（5）多層計算機(jī)控制系統(tǒng)4什么是加工中心？ 答：加工中心的系統(tǒng)基本組成與一般數(shù)控機(jī)床一樣，只是在此基礎(chǔ)上增加刀