【正文】 緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊式5．對(duì)傳感器的應(yīng)用中，通常采取哪些技術(shù)措施來(lái)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(jī)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(jī)計(jì)算機(jī)的選擇（4）控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)（5）（優(yōu)）點(diǎn)是什么？答：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。？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。？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(yùn)行平穩(wěn)無(wú)爬行現(xiàn)象，分辨率高，震動(dòng)噪聲?。?）適應(yīng)起、停頻繁的工作要求（5）可靠性高，壽命長(zhǎng)。2)工作平穩(wěn)，能吸收振動(dòng)；3)不需潤(rùn)滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護(hù)保養(yǎng)方便；4)中心距要求嚴(yán)格，安裝精度要求高。其基本要求是什么？答：（1）棘輪傳動(dòng)（2）槽輪傳動(dòng)（3）蝸形凸輪傳動(dòng)；基本要求：位移迅速，位移過(guò)程中運(yùn)動(dòng)無(wú)沖擊，停位準(zhǔn)確可靠14導(dǎo)軌副應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求？答：導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)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。............................................................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(duì)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(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2 個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)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=。為縮小 ?φmax，應(yīng)采取何種措施？...............................................................................................2 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？.......................................3 ,其減速比為100，,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).........................3 ?................................................................3 ？..........................................................................4 機(jī)電一體化技術(shù)第3 章參考答案..........................................................................................5 31 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。....................................................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(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。..................................................................................9 4在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？.............................................9 417 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。..............................................................9 機(jī)電一體化技術(shù)第5 章參考答案........................................................................................11 52 簡(jiǎn)述采樣定理？.........................................................................................................11 53 簡(jiǎn)述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。..................................................................11 56 簡(jiǎn)述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。........................................13 。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)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(chēng)。？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(cè)傳感器計(jì)測(cè)（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。另一種是輸入/輸出。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。組合法它是將結(jié)合法制成的專(zhuān)用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組 合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱(chēng)組合法。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。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(duì)另一端的外 齒輪轉(zhuǎn)過(guò) 2 個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1 =100，Z2 =98，ΔS=(2/Z1)* λ0=*6 mm= mm?？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。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn) 角誤差?φmax。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(jiǎn)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)。故諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比可以應(yīng)用行星輪系求傳動(dòng)比的方式來(lái)計(jì)算。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。(提示：一般來(lái)說(shuō)，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定 時(shí)，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián))?答(1)圓柱齒輪傳動(dòng):1 偏心套(軸)調(diào)整法。3 雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。（3）錐齒輪采用彈簧調(diào)整方式。答: 種 類(lèi)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(jiǎn)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(wú)污染瞬時(shí)輸出功率大；過(guò)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(wú)泄 漏污染速度快、操作比較簡(jiǎn)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(duì)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(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。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(guò)改變脈沖寬度來(lái)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：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通 的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。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。分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同 時(shí)，在 2 和 4 的基級(jí)上加以負(fù)脈 沖，這時(shí) 1 和 3 導(dǎo)通，2 和 4 導(dǎo) 通。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。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？答：如教材圖例所示：如果先將電脈沖加到 A 相勵(lì)磁繞組，定子 A 相磁極就產(chǎn)生磁通，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子的 1 3 兩個(gè)齒與定子的 A 相磁極對(duì)齊，而后再將電脈沖通入B 相磁繞組，B 相磁極便產(chǎn)生磁通，這時(shí)轉(zhuǎn)子 2 4 兩個(gè)齒與 B 相磁極靠的最近，于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò) 30 度角，使轉(zhuǎn)子 2 4 兩個(gè)齒與定子 B 相磁極對(duì)齊。7311 簡(jiǎn)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)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即 M=K*N（N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是 K=1，雙拍時(shí) K=2）。 用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。沒(méi)有脈沖輸入時(shí) 3DK4 和3DD15 功率晶體管截止，繞組中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。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(guò)二級(jí)管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。有脈沖通過(guò)時(shí)，VTVTVTVT4 飽和導(dǎo)通，在 vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。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。8機(jī)電一體化技術(shù)第 4章參考答案試說(shuō)明 CPU、MC 和 MCS 之關(guān)系。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng) MC。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開(kāi)軟件支持。在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)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(zhuān)用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問(wèn)題。答:光電隔離電路主要 由光電耦合器的光電 轉(zhuǎn)換元件組成，如下 ，從上圖 a 可知，微機(jī)輸出的控 制信號(hào)經(jīng) 74LS04 非門(mén) 反相后，加到光電耦 合器 G 的發(fā)光二極管 正端。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。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸 入，如上圖 b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(kāi)關(guān)→A/D 轉(zhuǎn)換→ I/O 接口→微機(jī)②開(kāi)關(guān)量接口方式：開(kāi)關(guān)型傳感器輸出二