機電一體化習題答案(更新版)

　　

【正文】 的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動機電樞電壓的變化易 于平滑調速。2 軸向墊片調整法。為縮小?φmax，應采取何種措施？解：（1）?φmax= i + 4 3 2 3 2 i i i+ 4 3 5 4 i i+ 4 7 6 i +?φ8=++++=++++= rad 3=o（1）總轉角誤差主要取決于最未一級齒輪的轉角誤差和傳動比的大小，所以，為縮小? φmax，在設計中最未兩級的傳動比應取大一些，盡量提高最未一級輪副的加工精 度。2機電一體化技術第 2章習題參考答案 21 設計機械傳動部件時，為確保機械系統的傳動精度和工作穩定性，常常提 出哪些要求？答：常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當的阻尼比等。14 何謂機電一體化技術革命？答：將微型計算機等微電子技術用于機械并給機械以“智能”的技術革新潮流可稱 “機電一體化技術革命”。......................................................................9 420 試說明檢測傳感器的微機接口基本方式。第四篇：機電一體化答案I目錄機電一體化技術第1 章習題參考答案.................................................................................1 11 試說明較為人們接受的機電一體化的含義。廣義的接口功能有兩種：一種是變換、調整；另一種是輸入/輸出。滾珠絲杠副組成；絲杠；螺母；滾珠；反向器（滾珠循環反向裝置）。1鑄造機座的設計要點是什么？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、結構工藝性以及節省材料、降低成本和縮短生產周期的問題。滑動摩擦支承按其結構特點分：圓柱、圓錐、球面和滾針支承；滾動摩擦支承按其結構特點分：填入式滾珠支承和刀口支承。滾動導軌副有哪些特點及應用場合？滾動導軌副的預緊方式？答：優點：摩擦系數小（—），運動靈活；動、靜摩擦系數基本相同，因而啟動阻力小，而不易產生爬行；3可以預緊，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；由專業廠生產，可以外購選用。斜鑲條應用較廣。滑動導軌的截面形狀有哪些?各有何特點？導軌間隙的調整方法有哪些？各適合何種場合？答：(1)三角形（分對稱、不對稱兩類）；導向精度較高。在伺服電機驅動負載的傳動系統中，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。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，預拉伸安裝時，預緊力較大，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、高轉速、高精度的精密絲杠傳動系統。（2）插管式；結構簡單、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。步進電機升降速規律有哪些？各有何特點？答：按照直線規律升速；加速度為恒指，要求步進電動機產生的轉矩為恒值。主要用于對速度要求不高的小型步進電機中。驅動電源是將變頻信號源（微機或數控裝置等）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供給電動機各相繞組，以驅動電動機轉子正反向旋轉。勵磁時的靜止轉矩都比VR型步進電機的大。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矩，故具有記憶能力，可用做定位驅動。AC伺服電機（感應型（矢量控制））：對定于電流的激勵分量和轉矩分量分別控制；具有DC伺服電機的全部優點。控制用旋轉電機按工作原理分：（1）旋轉磁場型：同步電動機（永磁）、步進電機（永磁）；（2）旋轉電樞型：直流電動機（永磁）、感應電動機（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。？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。10常見的導軌截面形狀有：三角形、矩形、燕尾形、圓形。滾珠絲杠副中滾珠的循環方式有內循環和外循環兩種。3)可重構機床必須設計開始就考慮可重構性，而且必須由基本的硬／軟件模塊創建，能夠通過所設計的接口快速集成。（RMS）而言，可重構控制系統的技術基礎是什么？(P230)開放式結構控制器是可重構控制系統的重要基礎技術。(P229～230)1)新產品不斷涌現，產品更新換代加快。按軟件工程方法，從數據流可確定軟件的結構，并定義此結構中包含的程序模塊。？(P196)信息系統保證了機電一體化系統基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復雜的機電一體化系統。(4)數據存儲器非易失性這并不是對全局存儲器的要求，但系統中至少有局部非易失數據段或程序代碼段，以便能長期保存數據，并在系統突然停電后再重新啟動時能迅速恢復現場運行？按其物理量的形式分成哪兩大類？(P153~154)控制器除了基本系統以外，還應包括各種檢測、控制量的輸入輸出接口，這部分功能稱為I/O子系統。？(P150)1)結構形態的隨意性。(3)剛度 為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型、尺寸及其組合。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)明確實現技術過程的環境和約束條件。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。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。第一篇：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。其技術組成包括：機械技術、檢測技術、伺服傳動技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術和系統總體技術等。廣義的概念是指發展過程的安排，包括發展的方向、程序、細節和達到的目標。2)分析比較傳統的和現代的理論和實踐，確定實現主要轉換的工作原理。設計若是為了對作業對象完成某種技術過程，設計對象就是人造技術系統。因此，耐磨性是衡量滾動導軌副性能的主要指標之一。4)對控制軟件運行的支持功能。(3)功耗低降低自然發熱造成的溫升，并可用電池供電。信息系統保證了機電一體化系統基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復雜的機電一體化系統。3)信息流是軟件總體設計的基礎。5)其他控制器控制執行機構第六章。3)子系統或部件層的重構。2)可重構機床由可重構的硬/軟件組成。具有：軸向剛度高；運動平穩；傳動精度高；不易磨損；使用壽命高等優點。這些傳動機構可將原動機構的連續運動轉換為間歇運動。（優）點是什么？答：傳動比準確、傳動效率高、能吸震、噪聲低、傳動平穩、能高速傳動、維護保養方便等優點。15．導軌副的組合形式包括哪幾種？答：（1）雙三角形（2）矩形和矩形組合（3）三角形和矩形組合（4）三角形和平面組合（5）？答：（1）采用鑲裝導軌（2）提高導軌精度與改善表面粗糙度（3），各級傳動比的最佳分配原則都有哪些？答：（1）重量最輕原則（2）輸出軸轉角誤差最小原則（3）?答：根據能量不同分為：（1）電動式 ：可使商用電源信號與動力的傳送方向相同，有交流和直流之別，應注意電壓之大小；（2）液動式 ：要求操作人員技術熟練，液壓源壓力為（20~80）*10^5（3）氣動式 ：空氣壓力源的壓力為（5~7）*10^5Pa，？答：（1）提高系統的設計和制造質量（2）冗余技術（3）診斷技術第三篇：機電一體化答案控制用電機有哪些種類、特點及應用？控制用電動機：力矩電動機、脈沖電動機、開關磁阻電動機、變頻調速電動機和各種AC/DC電動機...在額定輸出功率相同的條件下，比功率（dp/dt）：交流伺服電機直流伺服電機步進電機。應用：音響和音像設備、計算機外圍設備、NC機械、機器人。但由于其制造材料費用低、結構簡單、步距角小，隨著加工技術的進步，可望成為多用途的機種。由于采用了永久磁鐵，所以無勵磁時具有保持力。步進電機的主要性能指標有哪些？答：分辨力；靜態特性；動態特性—（1）動態穩定區（2）啟動轉矩Tq（3）最高連續運行頻率及矩頻特性（4）空載啟動頻率與慣頻特性；步進電機技術指標實例—型號表示方式、技術性能參數：相數、步距角、電壓、相電流、最大轉矩、空載啟動頻率、空載運行頻率、電感、電阻、分配方式、外形尺寸（軸徑）、質量、轉子轉動慣量步進電機驅動電源的組成及作用有哪些？答：驅動電源由脈沖分配器、功率放大器等組成。同時由于繞組電感較大，電路對脈沖電流的反映較慢，因此輸出脈沖的波形差、輸出功率低。在電動機驅動電源內，還包括環形分配器，而且并行控制功能必須由微型計算機系統完成。但擋珠器剛性差、易磨損。結構簡單、緊湊，但使用過程中不能調整，且制造困難。要求傳動速度快時，可選用大導程滾珠絲杠副。2）軸向壓簧錯齒調整法；齒側隙可以自動補償，但軸向尺寸較大，結構欠緊湊。燕尾型導軌：鑲條法；矩形導軌：修刮壓板、修刮調整墊片的厚度或調整螺釘的方法；平鑲條調整用于受力較小、或短的導軌。靜壓卸載導軌是將導軌承受的載荷的一部或大部用輔助導軌支承，從而改善主導軌的負載條件，以提高耐磨性和低速運動的穩定性。答：按其相互摩擦的性質分：滑動、滾動、氣體（或液體）摩擦支承。（3）抗振性；對于高速運動的軸系必須用提高其靜態剛度、動剛度、增加軸系阻尼比等措施來提高軸系的動態性能，特別是抗振性；（4）熱變形；應采取措施將軸系部件的溫升限制在一定的范圍之內；（5）軸上零件的布置；在通過帶輪將運動傳入軸系尾部時，應該采用卸荷式結構，使帶的壓力不直接作用在軸端；傳動齒輪應盡量安置在靠近支承處，以減少軸的彎曲和扭轉變形。如：絲杠螺母、齒輪、齒輪齒條、鏈輪鏈條、帶/帶輪、纜繩/繩輪、杠桿機構、連桿機構、凸輪機構、摩擦輪、萬向聯軸器、軟軸、渦輪蝸桿、間歇機構。答：接口是構成機電一體化系統的要素或子系統連接處必須具備的聯系條件。試制與調試。..................................................................................9 4在設計微機控制系統中首先會遇到的問題是什么？.............................................9 417 試說明光電耦合器的光電隔離原理。答：機電一體化乃是在機械的主功能、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。組合法它是將結合法制成的專用或通用功能部件（子系統）、功能模塊，像積木那樣組 合成各種機電一體化系統（產品），故稱組合法。求：該傳動系統的最大轉 角誤差?φmax。(提示：一般來說，剛輪僅比柔輪多幾個齒；剛輪固定時，柔輪與輸出軸固聯；柔輪固定 時，剛輪與輸出軸固聯，兩種情況下，波發生器均與輸入軸固聯)?答(1)圓柱齒輪傳動:1 偏心套(軸)調整法。目前常用晶體管脈寬調理驅動和晶閘管直流調速驅動兩種方式。分別記作 1 和 3 的基極上加以正脈沖的同 時，在 2 和 4 的基級上加以負脈 沖，這時 1 和 3 導通，2 和 4 導 通。通常等于相數或相數整數倍，即 M=K*N（N 為電動機的相數，單拍是 K=1，雙拍時 K=2）。有脈沖通過時，VTVTVTVT4 飽和導通，在 vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。上述微處理機、微型計算機都是從硬件角度定義的，而計算機的使用離不開軟件支持。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。將采樣信號經量化后成為數字信號 的過程是一個近似過程，稱量化過程。答：首先利用逆運動學方法將軌跡｛x(t),y(t)｝變換成為關節運動φ1(t)、φ2(t)，然后從φ1和φ2導出計算關節力矩 TT2的計算公式。設上述系統在時間 t 內克服負載所作的功德總和為： 1 1 m n i i j j i j，同 理，執 行 元 件 輸 出 軸 在 時 間 t 內 的 轉 角 為k k 則，執行元件所作的功為 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 設有一工作臺 x 軸驅動系統，已知參數為下表中所列，已知 mA=400 ㎏，Ph=5mm,Fl 水平=800N，Fl 垂直=600N，工作臺與導軌間為滑動摩擦，其摩 擦系數為 ，試求轉換到電動機軸上的等效轉動慣量和等效轉矩。ns=180。j11=.024。fiz=fs+(fc+ma*)*。該圖的傳遞函數為 15G（s）= ===式中：K=(1)用滾珠絲杠傳動工作臺的伺服進給系統（2）系統框圖前置放大器增益；功率放大器增益；直流伺服電機增益；速度反饋增益；直流伺服電機時間常數；減速比；位置檢測傳感器增益；（s）輸入電壓的拉氏變換；絲杠輸出轉角的拉氏變換當系統受到外擾動轉矩 時，圖（2）就變為圖（3）。這種循環既克服了單純比例環節有調節誤差的缺點，又避免了積分環節響應慢的弱17點，既能改善系統的穩定性能能，又能改善其動態性能。？分別實現哪些功能？答：①.機電一體化系統由計算機、動力源、傳感件、機構、執行元件系統五大要素組成。并行工程是把產品的設計、制造及其相關過程作為一個有機整體進行綜合協調的一種工作模式。，其減速比為100，柔齒輪數為100。第三章32 機電一體化系統對執行元件的基本要求是什么？答：⒈