機電一體化終版【僅供參考】.doc

機電一體化系統(tǒng)設(shè)計【終版】一、簡答題1.機電一體化系統(tǒng)有哪些基本元素組成？分別實現(xiàn)哪些功能？ 1 計算機（微機） 控制功能 2 執(zhí)行元件 操作功能 3 機構(gòu) 構(gòu)造功能 4 傳感器 檢測功能 5 動力源 動力功能答:機電一體化系統(tǒng)是由機械系統(tǒng)（機構(gòu)）、信息處理系統(tǒng)（計算機）、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機）五個子系統(tǒng)組成。2絲杠螺母機構(gòu)的傳動形式及選擇方法是什么？1)螺母固定、絲杠轉(zhuǎn)動并移動 該傳動形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲杠軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)較簡單，可獲得較高的傳動精度。但其軸向尺寸不易太長，剛性較差。因此只適用于行程較小的場合。2)絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動 該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需導(dǎo)向裝置。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、絲杠剛性較好。適用于工作行程較大的場合。3)螺母轉(zhuǎn)動、絲杠移動 該傳動形式需要限制螺母移動和絲杠的轉(zhuǎn)動，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。4)絲杠固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動 該傳動方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少應(yīng)用 3.各級傳動比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？(1)各級傳動比的分配原則：重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則。（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則:為提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動的精度，各級傳動比應(yīng)按先小后大原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響，總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最末一級齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動比的大小，在設(shè)計中最末兩級傳動比應(yīng)取大一些，并盡量提高最末一級齒輪的加工精度。 原則的運用：（1）對于要求體積小重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)，可用重量最輕原則。（2）要求運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)特性好的齒輪傳動系統(tǒng)，可用最小等效轉(zhuǎn)動慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小原則。（3）對于要求傳動精度高的齒輪傳動系統(tǒng)，可用輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則。（4）要求降低振動和噪音的齒輪傳動系統(tǒng)的各級傳動比采用不可約的比數(shù)。（5）大傳動比系統(tǒng)可采用行星輪系或諧波齒輪傳動。4.導(dǎo)軌的截面形狀及其特點是什么？（1）三角形：導(dǎo)向精度高，磨損后自動補償。導(dǎo)軌的水平與鉛垂誤差互相影響;用于對水平精度要求高，需要自動補償?shù)膱龊稀＃?）矩形：結(jié)構(gòu)簡單，承載大，剛度高。水平與鉛垂方向誤差互相不影響;磨損不能自動補償，摩擦力和接觸變形比三角導(dǎo)軌小;用于載荷大時（3）燕尾形：結(jié)構(gòu)緊湊，可承受顛覆力矩；磨損后不能自動補償，需調(diào)整;剛度差，摩擦力大，制造維修不方便;用于運動速度不高，受力不大，高度受限制的場合.（4）圓形：制造方便，磨損后，不能補償;承載軸向載荷的場合導(dǎo)軌副的組合形式（1）雙三角形導(dǎo)軌（2）矩形和矩形組合導(dǎo)軌（3）三角形和矩形組合導(dǎo)軌（4）三角形和平面導(dǎo)軌組合導(dǎo)軌（5）燕尾形導(dǎo)軌及其組合5.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 (1)雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式 (2)雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式 (3)雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 (4)彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式 (5)單螺母變位導(dǎo)程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式6.檢測傳感器【檢測傳感器的作用】傳感器是將被測對象的各種物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變化器。主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制機電一體化系統(tǒng)的動作提供信息。【機電一體化對檢測傳感器的基本要】a體積小、重量輕，對整機的適應(yīng)度性好 b精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、性噪比高c安全可靠、壽命長d便于計算機連接e不易受被測對象影響，也不影響外部環(huán)境 f對環(huán)境適應(yīng)能力強 g現(xiàn)場處理簡單，操作性好 h價格低廉7.軸系部件設(shè)計的基本要求1)旋轉(zhuǎn)精度2)剛度軸系的剛度3)抗振性(強迫振動和自激振動)4)熱變形 5)軸上零件的布置 8.機電一體化機械系統(tǒng)（特點）要求1低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件。2縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度。3最佳傳動比，減少系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量，提高加速性能。4縮小反向死區(qū)。5高剛度的支承和架體，系統(tǒng)小型化、高速、高可靠性。9.傳動部件及功能要求：螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動、各種非線性傳動部件等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。10.設(shè)計機械傳動部件時，為確保機械系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，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(dāng)?shù)淖枘岜鹊囊?。二、計算題教材2-10 2-17 2-18、2-19 教材251頁（3）求等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩1.2.3.4.下面三道題之一（教材251頁的可能性比較大，下面兩題有時間也可以看一下，有點小錯，求V的時候少除了1000） 教材251頁（3）求等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩 5.該題公式在教材254頁、40頁注：第二問求可直接由第一問中的總傳動比除以，即三、分析題1、實驗二 光機電氣一體化實驗系統(tǒng)綜合控制【實驗原理】變頻器設(shè)置為外部端子控制模式，通過程序控制實現(xiàn)交流電機的運行、停止；傳送帶單元的光電編碼器將電機旋轉(zhuǎn)的角度通過脈沖形式傳給PLC，經(jīng)過PLC計算控制變頻器停止，實現(xiàn)對工件傳送的精確定位；在傳送過程中電容傳感器檢測工件是否為金屬材質(zhì)，電感傳感器檢測工件是否為鐵質(zhì)，色標(biāo)傳感器檢測工件的顏色；將傳感器檢測的信號傳送到PLC計算，分辨?zhèn)魉凸ぜ牟馁|(zhì)和顏色，為工件入庫做準(zhǔn)備；在工件傳送到位后，啟動機械手動作，將工件搬運到貨臺上；PLC根據(jù)電容、電感、顏色傳感器檢測的信號，對步進(jìn)電機的運行脈沖數(shù)進(jìn)行控制，將不同材質(zhì)、顏色的工件準(zhǔn)確入庫。本系統(tǒng)主要由物料分揀單元、氣動機械手搬運單元和物料存儲單元三大部分組成1.電容、電感、顏色傳感器如何將不同的工件分揀出來？電容傳感器（檢測出物料的金屬或非金屬特性），電感傳感器（檢測出金屬物料的鐵質(zhì)或鋁質(zhì)特性）、顏色傳感器（檢測出物料的顏色特性）2.傳送站、機械手、步進(jìn)電機運送三部分是如何配合起來的？傳送站的物料中有工件時，推料氣缸運動，將工件推到傳送帶上，推出后由PLC啟動變頻器，交流電機運動帶動傳送帶傳動。工件在傳送帶的帶動下，依次經(jīng)過可檢測出金屬材質(zhì)的電容傳感器，可檢測出鐵質(zhì)的電感傳感器、可檢測出顏色的顏色傳感器，工件到達(dá)傳送帶終點后電機停止。