【正文】 方式：開(kāi)關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)(邏輯 1 或 0)→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 10③數(shù)字量接口方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進(jìn)制代碼、BCD 代碼、脈沖序列等)→計(jì)數(shù)器→三態(tài)緩沖器→微機(jī) 11機(jī)電一體化技術(shù)第 5章參考答案52 簡(jiǎn)述采樣定理？如果 是有限帶寬信號(hào)，即| | 時(shí)，E（j）=0。也就是說(shuō)，若，則由 可以完全地恢復(fù) e（t）。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔 T 秒對(duì)輸入的連續(xù)信號(hào) e（t）進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)為 e*（t），如 圖 a 所示。將采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào) 的過(guò)程是一個(gè)近似過(guò)程，稱量化過(guò)程。如圖 b 所示，采樣信號(hào) A1為 ，則量化值 A1 ’為 2V，用數(shù)字 010 來(lái)代表； 采樣信號(hào) A2為 ，則量化值 A2 ‘為 3V，用數(shù)字量 011 代表。ab55 簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。由于 相互獨(dú)立，則對(duì)第 i 個(gè)輸入有用 表示輸入力（或轉(zhuǎn)矩）時(shí)，寫(xiě)成式中 ——力（或轉(zhuǎn)矩）的變換系數(shù)，是 n*m 矩陣。答：首先利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法將軌跡｛x(t),y(t)｝變換成為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)φ1(t)、φ2(t)，然后從φ1和φ2導(dǎo)出計(jì)算關(guān)節(jié)力矩 TT2的計(jì)算公式。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解可由 Lagrange 公式解出。13機(jī)電一體化技術(shù)第 7章參考答案73 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義：2 1 1 m n j k i cq i j i i k k v J m J答：典型負(fù)載是指慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載（滑動(dòng)摩擦負(fù)載、粘性摩擦 負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等）。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間 t 內(nèi)克服負(fù)載所作的功德總和為： 1 1 m n i i j j i j，同 理，執(zhí) 行 元 件 輸 出 軸 在 時(shí) 間 t 內(nèi) 的 轉(zhuǎn) 角 為k k 則，執(zhí)行元件所作的功為 k K eq k，由 1 / / m n k eq i i k j j k i j，或 1 1 / / 2 m n k eq i i k j j k i j T Fv n T n n74 設(shè)有一工作臺(tái) x 軸驅(qū)動(dòng)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(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩 擦系數(shù)為 ，試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。（3）當(dāng)工作臺(tái)向左時(shí)：F=(FL垂直+G)*u+ FL水平=（600+400*）*+800=1704（N）TK=(F*V/nk)/(2*pi)==（N*m）Matlab程序：n1=720。n3=360。n11=720。ns=180。ph=5。j1=.01。j3=.02。j11=.024。js=.012。v1=ns*ph*.001。fc=600。fiz=fs+(fc+ma*)*。tiz=fiz*v1/nd /(2*pi)。以閉環(huán)控制方式為例：圖（1）為檢測(cè)傳感器裝在絲桿端部的半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。該圖的傳遞函數(shù)為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動(dòng)工作臺(tái)的伺服進(jìn)給系統(tǒng)（2）系統(tǒng)框圖前置放大器增益；功率放大器增益；直流伺服電機(jī)增益；速度反饋增益；直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)；減速比；位置檢測(cè)傳感器增益；（s）輸入電壓的拉氏變換；絲杠輸出轉(zhuǎn)角的拉氏變換當(dāng)系統(tǒng)受到外擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩 時(shí)，圖（2）就變?yōu)閳D（3）。Kp 越大，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，但是存在調(diào) 節(jié)誤差。（2）積分（I）調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)圖如圖(b)，其傳遞函數(shù)為Gc(s)=1/（Tis）式中 Ti=RC。（3）比例積分（PI）調(diào)節(jié)其網(wǎng)絡(luò)如圖(c)。這種循環(huán)既克服了單純比例環(huán)節(jié)有調(diào)節(jié)誤差的缺點(diǎn)，又避免了積分環(huán)節(jié)響應(yīng)慢的弱17點(diǎn)，既能改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性能能，又能改善其動(dòng)態(tài)性能。T=R1C1R2C2 ?(R1C1+R2C2)。但是，由于它含有微分作用，在噪聲比較大或要求響應(yīng)快的系統(tǒng)中不宜采用；PID 調(diào)節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)更加 穩(wěn)定，其動(dòng)態(tài)性能也比用 PI調(diào)節(jié)器時(shí)好。2 2 2 2 2 3 1 2 4 1 2 3 4 2 1 4 k si A cq A si D k k k k k k n n v n n n J m J J J J J J第四篇：機(jī)電一體化課后答案第一章 。？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：①.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、動(dòng)力源、傳感件、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件系統(tǒng)五大要素組成。、變異性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)有何異同？答：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)是沒(méi)有參照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計(jì)原理要求，設(shè)計(jì)出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的產(chǎn)品。適應(yīng)性設(shè)計(jì)是在總的設(shè)計(jì)方案、原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)，以使產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上增加某些附加價(jià)值。、虛擬設(shè)計(jì)、快速響應(yīng)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的含義。并行工程是把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過(guò)程作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)的一種工作模式?？焖夙憫?yīng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)工程的重要環(huán)節(jié)，快速響應(yīng)工程是企業(yè)面對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境，不斷迅速開(kāi)發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)的新系統(tǒng)，快速響應(yīng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是有效開(kāi)發(fā)和利用各種系統(tǒng)信息資源。綠色設(shè)計(jì)就是在新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而減少對(duì)環(huán)境的污染、資源的浪費(fèi)、使用安全和人類健康等所產(chǎn)生的副作用。第二章，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=*6mm=？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則③等小傳動(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸傳動(dòng)誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比影按先小后大的原則分配，一邊降低齒輪的加工誤差、安裝誤差及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。，其減速比為100，柔齒輪數(shù)為100。答：根據(jù)公式：iHr=Zr/(zrzg)可知：當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=99，當(dāng)iHr=100時(shí)，Zg=101；故該諧波減速器的鋼輪齒數(shù)為101，柔輪輸出軸方向與波發(fā)生器輸入軸轉(zhuǎn)向相反。答：導(dǎo)軌的作用是支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)。常用的導(dǎo)軌副種類很多，按其接觸面積的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。第三章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：⒈慣量小、動(dòng)力大⒉體積小、重量輕⒊便于維修、安裝⒋易于微機(jī)控制36 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過(guò)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。電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?；反之，則為負(fù)。311 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）。答：較完善的中斷系統(tǒng)，足夠的儲(chǔ)存容量，完備的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；字長(zhǎng)，速度，指令。417 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。控制輸出時(shí)，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，當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，法官二極管導(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。419 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的選用原則及注意事項(xiàng)。選用傳感器時(shí)，要特別注意不同系列產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境、使用條件和維護(hù)要求。答：隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械控制工程基礎(chǔ)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。答：線性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為：在零初始值下，系統(tǒng)輸出量拉氏變換與輸入量拉氏變換之比。伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性：，即系統(tǒng)響應(yīng)的快速性和震蕩性。55 用所學(xué)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)元、部件的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。因此，機(jī)械系統(tǒng)的各構(gòu)成零部件必須具有承受其所受力的足夠強(qiáng)度和剛度的尺寸。輸入為力Fx(t)時(shí)，其響應(yīng)為Fy(t)或y(t)=f(x(t))，系統(tǒng)負(fù)載質(zhì)量和慣量不同，其響應(yīng)快慢也不同。如果只有機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm，則其動(dòng)態(tài)特性為1t1，如果只有負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL，則其負(fù)載反(Jms2)力為JLs2y。答：數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系，確定機(jī)床坐標(biāo)系時(shí)，假定刀具相對(duì)工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)床有機(jī)個(gè)主軸時(shí)，則選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸。X坐標(biāo)是水平的，它平行于工件的裝夾面。對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床則規(guī)定：當(dāng)Z軸為水平時(shí)，從刀具主軸后端向工件方向看，X正方向?yàn)橄蛴曳较?；?dāng)Z軸為垂直時(shí)，對(duì)單立柱機(jī)床，面對(duì)刀具主軸向主軸方向看，右手方向?yàn)檎较颉?5 了解數(shù)控編程的輔助功能M指令代碼和數(shù)控G指令代碼。G指令代碼：（G1G1G19）；（G90、G91）；（G00）（G01）；（G01）；（GG4G42）66 簡(jiǎn)述數(shù)控（CNC）加工程序編制的主要內(nèi)容。手工編程是指從分析零件圖、制訂工藝規(guī)程、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫(xiě)零件加工程序單、制作程序介質(zhì)直到程序效應(yīng)，整個(gè)過(guò)程主要由人工來(lái)完成，這種人工制備零件加工程序的方法稱手工編程。第七章77 在閉環(huán)之外的動(dòng)力傳動(dòng)鏈齒輪傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有無(wú)影響？為什么答：有。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)齒隙后，主動(dòng)輪于從動(dòng)輪產(chǎn)生沖擊接觸，此時(shí)誤差角大于無(wú)齒輪加你時(shí)的誤差角，因此從動(dòng)輪以較高的加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。如果間隙不大，且系統(tǒng)中控制器設(shè)計(jì)得合理，那么被控對(duì)象擺動(dòng)的振幅就越來(lái)越小，來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次就停止在qc=qr平衡位置上。因此，閉環(huán)之內(nèi)動(dòng)力傳動(dòng)鏈中的間隙會(huì)影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。79 機(jī)電一體化系統(tǒng)的“失效”與“故障”有何異同？答：如果產(chǎn)品不能完成規(guī)定功能，就稱為失效，對(duì)于可修復(fù)的系統(tǒng)也可稱故障。第五篇：機(jī)電一體化習(xí)題答案第一章？各國(guó)的主要觀點(diǎn)有哪些？(P1~3)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(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)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(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。(P2)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(lái)實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)為控制中 心，在設(shè)計(jì)過(guò)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(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。(P1~3)答：機(jī)電一體化系統(tǒng)是多學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，是技術(shù)密集型的系統(tǒng)工程?，F(xiàn)代的機(jī)電一體化產(chǎn)品甚至還包含了光、聲、化學(xué)、生物等技術(shù)等應(yīng)用。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)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(guò)接口耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)融合的一個(gè)完整系統(tǒng)。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直要堅(jiān)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(gè)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(jì)方法，并用自動(dòng)控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)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(jì)。（P4）設(shè)計(jì)這個(gè)詞有兩種概念。狹義的概念指的是將客觀需求轉(zhuǎn)化為滿足該需求的技術(shù)系統(tǒng)的活動(dòng)，各種產(chǎn)品包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)即屬此類。由于科技進(jìn)步的速度日益增快，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，人們?cè)谡莆帐挛锏目陀^規(guī)律和人的思維規(guī)律的同時(shí)，運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)原理，進(jìn)行過(guò)去難以想象的綜合集成設(shè)計(jì)計(jì)算，使設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍?？砂此芯拷鉀Q的問(wèn)題性質(zhì)分為總體問(wèn)題和個(gè)別性能問(wèn)題兩大類：(1)設(shè)計(jì)方法學(xué)(2)價(jià)值工程設(shè)計(jì)(3)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)（4)綠色設(shè)計(jì)(5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(6)并行工程設(shè)計(jì)(7)虛擬設(shè)計(jì)(8)反求工程設(shè)計(jì)(9)優(yōu)化設(shè)計(jì)及其發(fā)展(10)創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)2．研究產(chǎn)品性能的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法(1)工業(yè)產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)(2)模塊化設(shè)計(jì)(3)相似性設(shè)計(jì)(4)摩擦學(xué)設(shè)計(jì)(5)三次設(shè)計(jì)(6)人機(jī)工程設(shè)計(jì)(7)智能設(shè)計(jì)(8)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(9)可靠性設(shè)計(jì)(10)有限元法(11)機(jī)械疲勞設(shè)計(jì)？（P13）功能視圖、結(jié)構(gòu)視圖、控制視圖和信息視圖第二章？什么是技術(shù)過(guò)程？什么是作業(yè)對(duì)象？(P27)例如，為了得到某種復(fù)雜形狀的金屬零件，可通過(guò)編程在加工中心上對(duì)坯料進(jìn)行加工。作業(yè)對(duì)象一般可分為三大類：物料、能量和信息？(P27)1)根據(jù)信息集約和調(diào)研預(yù)測(cè)的資料，分析確定作業(yè)對(duì)象以及主要轉(zhuǎn)換要求。3)明確實(shí)現(xiàn)技術(shù)過(guò)程的環(huán)境和約束條件。4)確定主要技術(shù)過(guò)程和其他輔助過(guò)程。只有用抽象的概念來(lái)表述系統(tǒng)的功能，才能深入識(shí)別需求的本質(zhì)，辨明主題，發(fā)散思維，啟發(fā)創(chuàng)新，總功能逐步分解為比較簡(jiǎn)單的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能樹(shù)(一)功能分析(二)功能元求解 1．選擇工作原理 2．構(gòu)思功能載體(三)方案綜合？（P30）1．設(shè)計(jì)目錄(1)對(duì)象目錄(2)作業(yè)日錄(3)解法目錄2．知識(shí)庫(kù)(1)數(shù)據(jù)庫(kù)(2)設(shè)計(jì)詞典(3)手冊(cè)。第三章？（P78）宏觀地看，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大致有以下三方面內(nèi)容:(1)功能設(shè)計(jì) 以各種具體的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能要求。？(P87)需要聯(lián)軸器、減速、變速裝置及運(yùn)動(dòng)換向與轉(zhuǎn)換裝置等基本傳動(dòng)結(jié)構(gòu)？(P108)(1)導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是導(dǎo)軌副最基本的性能指標(biāo)。各種設(shè)備對(duì)導(dǎo)軌副的平面度，垂直度及等高、等距的要求都有相應(yīng)的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)可以參照。精密滾動(dòng)導(dǎo)軌副的主要失效形式是磨損。(3)剛度 為了保證足夠的剛度，應(yīng)選用最合適的導(dǎo)軌類型、尺寸及其