機電一體化答案(更新版)

　　

【正文】 故該諧波減速器的剛輪齒數為 101,（柔輪）輸出軸方向與（波發生器）輸入軸轉向相反。2－17已知：4 級齒輪傳動系統，各齒輪的轉角誤差為?φ1=?φ2=?φ3=… = rad,各級減速比相同，即?1=?2=…=?4=。融合法它是將各組成要素有機結合為一體構成專用或通用的功能部件（子系統），其要 素之間機電參數的有機匹配比較充分。比例環節（P）、積分環節(I)、比例積分環節(PI)和比例積分微分調節(PID)各有何優缺點？.............................................14 78 何謂機電一體化系統的“可靠性”？......................................................................17機電一體化技術第 1章習題參考答案11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。.........................................................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形分配方式？...............................................................7 簡述步進電機驅動電源的功率放大電路原理..................................................................7 機電一體化技術第4 章參考答案..........................................................................................9 試說明CPU、MC 和MCS 之關系。5)制造工藝復雜，成本高。？答：可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電、可以進行電平轉換、提高驅動能力2．在機電一體化系統中應用的傳感器的類型通常都有哪些？答： 按作用分為：（1）檢測機電一體化系統內部狀態的內部信息轉換器（2）檢測作業對象和外部環境狀態的外部信息傳感器。8同步帶由包布層、帶齒、帶背和加強筋組成。3機電一體化共性關鍵技術有：檢測傳感技術、信息技術、自動控制技術、伺服驅動技術、精密機械技術、系統總體技術。機電一體化系統的綜合評價指標，各內部功能的評價內容是什么？ 答：機電一體化系統的綜合評價指標：附加價值。機電一體化是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技 術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。（3）機座的模型剛度試驗；采用模型試驗方法可測得與實際相接近的變形量；采用有限元法計算機座剛度。答：對于中間傳動軸系一般要求不高。（1）滾動體不循環的滾動導軌副；結構簡單，容易制造，成本較低，有時難以施加預緊力，剛度較低，抗振性能差，不能承受沖擊載荷。簡述靜壓導軌副的工作原理。兩燕尾面起壓板作用，用一根鑲條就可調節水平和垂直方向的間隙，且高度小，結構緊湊，可以承受顛覆力矩；但剛度較差，摩擦力較大，制造、檢驗和維修都不方便。特點同（1）；（3）雙片薄齒輪錯齒調整法；可自動補償側隙。（4）雙推自由式；軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統。滾珠絲杠副軸向間隙的調整與預緊方式有幾種？各有何特點？答：（1）雙螺母螺紋預緊調整式L；結構簡單剛性好、預緊可靠，使用中調整方便，但不能精確定量地進行調整；（2）雙螺母齒差預緊調整式Ch或C；可實現定量調整，即可進行精密微調，使用中調整較方便。優點滾珠循環的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。斬波恒流功放電路：該電路去掉了限流電阻，效率顯著提高，并利用高壓給電動機繞組儲能，波的前沿得到了改善，從而使步進電機的輸出加大，運行效率得到提高。/（zm）；α：步距角；z:轉子齒數；m為計算機的工作時間。步進電機有哪幾種通電方式？步距角與通電方式有否有關？ 答：三相步進電機：單相輪流通電方式，三相單三拍通電。與VR型相比轉矩大，但轉子慣量也較大。應用：計算機外圍設備、辦公機械、數控裝置直流伺服電機的驅動方式有哪幾種？ 晶體管脈寬調理驅動、晶閘管直流調速驅動旋轉式步進電機按其結構可分為哪幾種？各有何特點？可變磁阻（VR）型：轉子結構簡單，轉子直徑小，有利于快速響應。晶體管式無刷直流伺服電機：無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如同軸編碼器等）；具有DC伺服電機的全部優點。應用：NC機械、機器人、計算機外圍設備、辦公機械、音響和音像設備、計測機械。步進電機：轉角與控制脈沖數成比例，可構成直接數字控制；有定位轉矩；可構成廉價的開環控制系統。由于轉子磁鐵的磁化間距受到限制，難以制造，故步距角較大。步進電機與DC和AC伺服電機相比起轉矩、效率、精度、高速性比較差，但步進電機具有低速時轉矩大、速度控制比較簡單、外形尺寸小等優點，應用在辦公室自動化方面的打印機、繪圖機、復印機等機電一體化產品，在工廠自動化方面也可以代替低檔的DC伺服電機。采用小規模集成電路搭接而成的三相六拍環形脈沖分配器；靈活性很大，可搭接任意相、任意通電順序的環形分配器，同時在工作時不占用=360176。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。滾珠絲杠副中滾珠的循環方式有幾種？各有何特點？答：內循環：滾珠在循環過程中始終與絲杠表面保持接觸。常以單螺母形式用做升降傳動機構。雙推端可預拉伸安裝，預緊力小，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。直齒圓柱齒輪傳動和斜齒圓柱齒輪傳動齒側間隙的調整方法有哪幾種？各有何特點？答：直齒圓柱齒輪傳動（1）偏心套（軸）調整法；結構簡單，但側隙不能自動補償；（2）軸向墊片調整法；轉配時軸向墊片使齒輪之間齒側間隙小，運轉又靈活。(2)矩形導軌；結構簡單，制造、檢驗和修理方便，導軌面較寬，承載能力大，剛度高，應用廣泛；(3)燕尾型導軌；磨損后不能自動補償間隙，需設調整間隙裝置。圓形導軌的間隙不能調整。缺點：抗振性差，接觸應力大；對導軌的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高；結構復雜，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。1軸系設計的基本要求。增加局部剛度。答：機電一體化是機械技術、電子技術和信息技術等各相關技術有機結合的一種新形式，是電子技術、信息技術向機械技術領域滲透過程中形成的一個新概念。（2）根據接口的輸入/輸出功能分：機械接口；物理接口；信息接口；環境接口。它的目的是提高系統的附加價值。傳動比的最佳分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉角誤差最小原則、等效轉動慣量最小原則。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。2)工作平穩，能吸收振動；3)不需潤滑，耐油、水、耐高溫，耐腐蝕，維護保養方便；4)中心距要求嚴格，安裝精度要求高。....................................................5 3—5 直流伺服電機控制方式的基本形式是什么？..........................................................5 36 簡述 PWM 直流驅動調速，換向的工作原理。........................................13 。該方法的特點是利用通用或專用電子部件取代傳統機械產品（系統）中的復雜機械功能部件或功能子系統，以彌補其不足。總轉角誤差主要 取決于最未一級齒輪的轉角誤差和轉動比的大小，在設計中最未兩級傳動比應取大一些，并盡量提高最未一級齒輪的加工精度。當柔性輪固定時，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當剛性輪固定時，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，柔輪齒數為 99 當剛輪固定時, 試求該諧波減速器的剛輪齒數及輸出軸的轉動方向(與輸入軸的轉向相比較)答：根據公式:iHr=Zr/(zrzg)可知:當 iHr=100 時,Zg=99,（但一般剛輪齒數比柔輪齒數多，所以舍去）當 iHr=100 時,Zg=101。答: 種 類特點優點缺點電 動 式可使用商用電源；信號 與動力的傳動方向相同；有交流 和直流之別，應注意電壓之大小操作簡便；編程容易；能 實現定位伺服；響應快、能與 CPU相接；體積小、動力較 大；無污染瞬時輸出功率大；過載能力 差，特別是由于某種原因而 卡住是，會引起燒毀事故，易受外部噪聲影響氣 動 式空氣壓力源的壓力為（57）10 5 Pa；要求操作人員技術熟練氣源方便、成本低；無泄 漏污染速度快、操作比較簡單功率小，體積大，動作不夠平穩，不易小型化，遠距離 傳輸困難，工作噪聲大，難 于伺服液 動 式要求操作人員技術熟 練；液壓源壓力（2080）10 5 Pa輸出功率大，速度快，動 作平穩，可實現定位伺 服；易于 CPU 相接；響應 快設備難于小型化，液壓源或 液壓油要求（雜質、溫度、油量、質量）嚴格；易泄露 且有污染32 機電一體化系統對執行元件的基本要求是什么？答: 1 慣量小、動力大體積小、重量輕便于維修、安裝易于微機控制33 簡述控制用電動機的功率密度及比功率的定義。為使其實現雙向調速，多采用橋式電路，其工作原理與 線性放大橋式電路相似。7311 簡述步進電機步距角大小的計算方法？答： a=360/（K*M）式中：Z=轉子齒數。電路終于繞組并聯的二極管 VD 其續流作用記在功率截至時，是儲存在繞組中的能量通過二級管形成續流回路泄放，從而保護功放管。微型計算機簡稱 MC。這時光敏晶體管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電 壓。模/數轉換裝置每隔 T 秒對輸入的連續信號 e（t）進行一次采樣，采樣信號為 e*（t），如 圖 a 所示。由于 相互獨立，則對第 i 個輸入有用 表示輸入力（或轉矩）時，寫成式中 ——力（或轉矩）的變換系數，是 n*m 矩陣。第一式表示等效轉動慣量。n11=720。j3=.02。fc=600。以閉環控制方式為例：圖（1）為檢測傳感器裝在絲桿端部的半閉環伺服控制系統。（3）比例積分（PI）調節其網絡如圖(c)。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：機電一體化課后答案機電一體化（第二版）課后答案第一章。、虛擬設計、快速響應設計、綠色設計、反求設計等的含義。第二章，其基本導程λ0=6mm、一端的齒輪齒數為100、另一端的齒輪齒數為98，當其一端的外齒輪相對另一端的外齒輪轉過2個齒時，試問：兩個螺母之間相對移動了多大距離？答：Z1=100，Z2=98，ΔS=（2/Z1）*λ0=*6mm=？輸出軸轉角誤差最小原則是什么？答：（1）各級傳動比的分配原則是：①重量最輕原則②輸出軸轉角誤差最小原則③等小傳動慣量最小原則（2）輸出軸傳動誤差最小原則是：為提高機電一體化系統齒輪傳動的精度，各級傳動比影按先小后大的原則分配，一邊降低齒輪的加工誤差、安裝誤差及回轉誤差對輸出轉角精度的影響。常用的導軌副種類很多，按其接觸面積的摩擦性質可分為滑動導軌、滾動導軌、流體介質摩擦導軌等；按其結構特點可分為開式導軌和閉式導軌。設此時的電動機轉向為正；反之，則為負。417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。選用傳感器時，要特別注意不同系列產品的應用環境、使用條件和維護要求。55 用所學機械控制工程基礎對機電一體化系統元、部件的動態特性進行分析。答：數控機床坐標系統采用右手直角笛卡兒坐標系，確定機床坐標系時，假定刀具相對工件做相對運動。65 了解數控編程的輔助功能M指令代碼和數控G指令代碼。當電動機轉過齒隙后，主動輪于從動輪產生沖擊接觸，此時誤差角大于無齒輪加你時的誤差角，因此從動輪以較高的加速度轉動。第五篇：機電一體化習題答案第一章？各國的主要觀點有哪些？(P1~3)答：機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，在高質量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實現多種技術功能復合的最佳功能價值的系統工程技術。現代的機電一體化產品甚至還包含了光、聲、化學、生物等技術等應用。狹義的概念指的是將客觀需求轉化為滿足該需求的技術系統的活動，各種產品包括機械產品的設計即屬此類。3)明確實現技術過程的環境和約束條件。第三章？（P78）宏觀地看，結構設計大致有以下三方面內容:(1)功能設計 以各種具體的結構實現機電一體化系統的功能要求。(3)剛度 為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型