《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》作業(yè)1234參考答案

1、2為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法(A )。機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè) 1、 2、3、4 參考答案形成性考核作業(yè) 1一、判斷題(正確的打，錯(cuò)誤的打X)1. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要功能就就是對(duì)輸入的物質(zhì)按照要求進(jìn)行處理,輸出具有所需特性的物質(zhì)。 (X)2.系統(tǒng)論、信息論、控制論就是機(jī)電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，就是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。(V)3. 信息處理技術(shù)就是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過(guò)程中，與工作過(guò)程各種參數(shù)與狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出與決策分析等技術(shù)。(V)4. 自動(dòng)控制就是在人直接參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按照預(yù)定 的規(guī)律運(yùn)行

2、。 (X)5. 產(chǎn)品的組成零部件與裝配精度高，系統(tǒng)的精度一定就高。 (X)6. 為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的 23 倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工 作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。 (X)7. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于機(jī)構(gòu)中各部件的質(zhì)量與轉(zhuǎn)速。(X)8. 在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以610 倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (X)9. 進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于阻尼對(duì)系統(tǒng)的精度與快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比 E

3、 取值越小越好。(X )10. 滾珠絲杠垂直傳動(dòng)時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。 (V)11. 采用偏心軸套調(diào)整法對(duì)齒輪傳動(dòng)的側(cè)隙進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可以自動(dòng)補(bǔ)償側(cè)隙。(V)X12. 采用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)測(cè)試與評(píng)估，延長(zhǎng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增加了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本，但就是可以改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高面向客戶與市場(chǎng)需求能力。 (V)X二、單選題1 以下產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的就是 (C ) 。A.游標(biāo)卡尺 B.電話2為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法(A )。C.全自動(dòng)洗衣機(jī)D.非指針式電子表A.增大系統(tǒng)剛度B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩D.減小系統(tǒng)的摩擦

4、阻力3. 導(dǎo)程 L0=8mm 的絲杠驅(qū)動(dòng)總質(zhì)量為 60kg 的工作臺(tái)與工件 ,則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為(B )kg mm2。A.48 、5B.97C.4、85D.9、74. 傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率對(duì)傳動(dòng)精度有影響 ,(B )固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動(dòng)誤差 ,(A )系 統(tǒng)剛度可提高固有頻率。 AA.提高，提高B.提高,減小C.減小，提高D.減小,減小5. 下列哪種方法就是采用單螺母預(yù)緊原理來(lái)消除滾珠絲杠副的間隙？( D )A.螺紋調(diào)隙式B.雙螺母墊片調(diào)隙式C.齒差調(diào)隙式D偏置導(dǎo)程法6.齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù) ( ?A )。 BA、增加而減小B、增加而增加C、減小而減小D、變化而不變7

5、.多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比“前小后大”的分配原則不適用于按( D )設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。A. 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 (小功率傳動(dòng)裝置 )B. 最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則(大功率傳動(dòng)裝置)C. 輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則D. 重量最輕原則8.某機(jī)電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙，采取下列哪種方法使得調(diào)整過(guò)程中能自動(dòng)補(bǔ)償齒側(cè)間隙？ (D )A.偏心套調(diào)整法B.軸向墊片調(diào)整法C. 薄片錯(cuò)齒調(diào)整法D. 軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法三、簡(jiǎn)答題A.增大系統(tǒng)剛度B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1.完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分？機(jī)電一體化系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)要素及相應(yīng)功能關(guān)系2.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作

6、用就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部(其她系統(tǒng)、操作者、環(huán)境)的連接,般分為機(jī)械接口、電氣接口兩方面。3機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦與阻尼會(huì)降低效率，但就是設(shè)計(jì)中要適當(dāng)選擇其參數(shù)，而不就是越小越好。為什么？因?yàn)檫m當(dāng)選擇機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦與阻尼會(huì)，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。4.簡(jiǎn)述機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。1失動(dòng)量。系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動(dòng)部件的彈性變形越小，系統(tǒng)的失動(dòng)量也越小。2固有頻率。機(jī)械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頻帶寬 度,從而避免產(chǎn)生共振。3穩(wěn)定性。剛度對(duì)開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影啊，而對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)

7、的穩(wěn)定性。四、計(jì)算題1、某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)如圖所示，已知電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=4X10-4kg m，與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ji=lXio-4kg m，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 占=1、8X10-4kg m，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=3、8Xl0-4kg mo工作臺(tái)的質(zhì)量 m=50kg，絲杠導(dǎo)程 t=5mm，齒輪減速比為 i=5。試求：(1)工作臺(tái)折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JG；傳動(dòng)件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je；(3)電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jo圖直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)解：(1)JG=m(t/2n2=50*1000*(0、005/2/3/14)2=0、03166 (kg

8、m3)(2) Je=(j2+Js+jG)/i2=(1、8X10-4+3、8X10-4+316、6X10-4)/52= 12、88X10-4(kg m3)動(dòng)力源機(jī)械執(zhí)行部件(3)J= J1+Je=1X10-4+12、88X10-4=13、88 (kgm3)2、已知某四級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為01= 02=08=0、01 弧度,各級(jí)減速比相同，即 i1= i2= = i4=3,求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差0max。解:0max=01/( i1* i2* i3* i4)+ (02+03)/02* i3* i4)+ (04+05)/03* i4)+ (06+A07/(i4)+08=0、01/34+

9、0、02/33+0、02/32+0、02/3+0、01=0、01975 (弧度)五、綜合題1、分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。1、鎖緊螺母 2、圓螺母 3、帶凸緣螺母 4、無(wú)凸緣螺母答：圖中所示的雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整齒側(cè)間隙，雙螺母中的一個(gè)外端有凸緣，一個(gè)外端無(wú)凸緣，但制有螺紋，它伸出套筒外用兩個(gè)螺母固定鎖緊，并用鍵來(lái)防止兩螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用鎖緊螺母鎖緊。2、分析下圖中傳動(dòng)大負(fù)載時(shí)消除齒側(cè)間隙的原理。1、6 小齒輪 2、5 大齒輪 3齒輪 4預(yù)載裝置 7齒條答：小齒輪 1、6 與齒條 7 嚙合,與小齒輪 1、6 同軸的大齒輪 2、5 分別與齒輪 3 嚙合,通

10、過(guò) 預(yù)載裝置 4向齒輪 3 上預(yù)加負(fù)載，使齒輪 2、5 同時(shí)向相反方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)小齒輪 1、6 轉(zhuǎn)動(dòng),其齒面便分別緊貼在齒條 7 上齒槽的左、右側(cè)，從而消除了齒側(cè)間隙作業(yè) 2A 控制電路B 轉(zhuǎn)換電路一、 判斷題(正確的打，錯(cuò)誤的打X)1. 機(jī)電一體化系統(tǒng)就是以微電子技術(shù)為主體、以機(jī)械部分為核心,強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同與集成的綜合性技術(shù)。(V)X2. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，應(yīng)具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性的特性。 (V)3. 雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠精確調(diào)整。 (X)4. 傳感器的轉(zhuǎn)換元件就是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部

11、分。(V)X5. 感應(yīng)同步器就是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線與圓盤式兩種 分別用作檢測(cè)直線位移與轉(zhuǎn)角。 (V)6. 選擇傳感器時(shí)，如果測(cè)量的目的就是進(jìn)行定性分析，則選用絕對(duì)量值精度高的傳感器 而不宜選用重復(fù)精度高的傳感器。 (X)7. 傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定或校準(zhǔn)，以確保傳感器 的性能指標(biāo)達(dá)到要求。 (V)8. 驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的 驅(qū)動(dòng)裝置。 (V)9. 氣壓式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用在定位精度較高的場(chǎng)合使用。(X)10. 永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可

12、用于定位驅(qū)動(dòng)。 (V)11. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，同頻率下的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大。 (X)12. 直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性就是電機(jī)轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。(X)二、 單選題1. 以下產(chǎn)品不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的就是 ( B )。A.工業(yè)機(jī)器人B.電子計(jì)算機(jī)C.空調(diào)D.復(fù)印機(jī)2. 多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比相等的分配原則適用于按 ( C )設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。A.最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則B.輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則C.重量最輕原則(小功率裝置)D.重量最輕原則(大功率裝置)3.檢測(cè)環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器與(B )。C 放大電路D 逆變電路4.幅頻特性與相頻特性就

13、是模擬式傳感器的(B ) 。A.靜態(tài)特性指標(biāo)B.動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)C.輸入特性參數(shù)D.輸出特性參數(shù)5. 光柵傳感器的光柵就是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線,刻線數(shù)為100 線/mm,經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖為 400,光柵位移就是(A )mm。A.1B.2C.3D.46. 受控變量就是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種反饋控制系統(tǒng)稱(B )。A 、順序控制系統(tǒng)B 、伺服系統(tǒng)C、數(shù)控機(jī)床D、工業(yè)機(jī)器人7. 閉環(huán)控制的驅(qū)動(dòng)裝置中 ,絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之外 ,所以它的 (C )。A. 回程誤差不影響輸出精度，但傳動(dòng)誤差影響輸出精度B. 傳動(dòng)誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度C. 回程誤差與傳動(dòng)誤差都不會(huì)

14、影響輸出精度D. 回程誤差與傳動(dòng)誤差都會(huì)影響輸出精度8.以下可對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法就是 (B ) 。A 改變電壓的大小B 改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率C 改變電壓的相位D 改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)三、簡(jiǎn)答題1. 什么就是傳感器的靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性？傳感器的靜態(tài)特性就是指?jìng)鞲衅鞯妮斎胄盘?hào)不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢時(shí), 所表現(xiàn)出來(lái)的輸出響應(yīng)特性。需要了解的主要參數(shù)有 : 線性范圍、線性度、靈敏度、精確度、分 辨力、遲滯、穩(wěn)定性。傳感器的動(dòng)態(tài)特性就是指其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 需要了解的主 要參數(shù)有 :幅頻特性與相頻特性。2. 什么就是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個(gè)部分？伺服系統(tǒng)

15、又稱隨動(dòng)系統(tǒng) ,它就是以機(jī)械位置、速度與加速度為控制對(duì)象 ,在控制命令指揮 下,控制元件的工作 ,使機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件按照命令要求運(yùn)動(dòng)。般來(lái)說(shuō) ,伺服系統(tǒng)組成框圖如圖所示。抽行機(jī)徇輸出一T伺服系統(tǒng)組成框圖(1) 控制器：伺服系統(tǒng)中控制器的主要任務(wù)就是根據(jù)輸入信號(hào)與反饋信號(hào)決定控制策略，控制器通常由電子線路或計(jì)算機(jī)組成。(2) 功率放大器：伺服系統(tǒng)中功率放大器的作用就是將信號(hào)進(jìn)行放大，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成某種操作，功率放大裝置主要由各種電力電子器件組成。(3) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)機(jī)或液壓伺服機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動(dòng)裝置等組成。(4) 檢測(cè)裝置：檢測(cè)裝置的任務(wù)就是測(cè)量被控制量，實(shí)現(xiàn)反饋控制。無(wú)論采

16、用何種控制方案,系統(tǒng)的控制精度總就是低于檢測(cè)裝置的精度，因此要求檢測(cè)裝置精度高、 線性度好、可靠性高、響應(yīng)快。3簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制的工作原理。直流伺服電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制(PWM)的工作原理：假設(shè)輸入直流電壓U，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間得到一定寬度的與U成比例的脈沖方波，給伺服電動(dòng)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，從而輸出不同大小的電壓Ua，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。4比較直流伺服電動(dòng)機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的適用環(huán)境差別。電機(jī)調(diào)速原理容量范圍制動(dòng)力矩轉(zhuǎn)速耐環(huán)境能力控制器DC調(diào)壓大大低差(有摩擦粉塵)簡(jiǎn)單AC變頻中中小高良復(fù)雜四、計(jì)算題1刻線為 1024 的增量式角編碼器安裝在機(jī)床的絲

17、杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為 2mm，編碼器在 10 秒內(nèi)輸出 307200 個(gè)脈沖，試求刀架的位移量與絲杠的轉(zhuǎn)速分別就是多少？解:絲杠旋轉(zhuǎn)一周有 1024 個(gè)脈沖，307200 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于絲杠旋轉(zhuǎn)307200/1024=300 周，故刀架的位移量為 300*2mm=600mm，(2)絲杠的轉(zhuǎn)速為 300*2n/10=60n(弧度/秒)2如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng) x 向工作臺(tái)的三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒 數(shù) z 為100。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l=6mm。已知傳動(dòng)系統(tǒng)的橫向(x 向)脈沖當(dāng)量3為0.005mm/脈沖。試求：(1) 步進(jìn)電機(jī)的步距角a(2) 減速齒輪的傳動(dòng)比 i。電機(jī)

18、 減連由滝筒 卜羿動(dòng)繩解:(1)K=3 相,N=3 拍,z=100步進(jìn)電機(jī)的步距角a=360o/(z*m)= 360 o/(z*K*N)= 360 o/(100*3*3)=0、4 o(2)由于一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn) 0、4 o,工作臺(tái)橫向(x 向)脈沖當(dāng)量 0.005mm,由于滾珠 絲杠的基本導(dǎo)程為 b=6mm,對(duì)應(yīng)于絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周 360 o，設(shè)一個(gè)脈沖絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為 x,則 6mm/360 o=0、 005/xo,得 x=0、3o故減速齒輪的傳動(dòng)比i=0、3/0、4=3/4五、綜合題1圖示直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器就是一種角位移傳感器，由裝在被測(cè)軸(或與被測(cè)軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源

19、、光電器件與指示縫隙盤組成，光源發(fā)生的光通過(guò)縫隙圓盤與指示縫隙照射到光電器件上。試分析傳感器的測(cè)量原理。解:當(dāng)裝在被測(cè)軸(或與被測(cè)軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏元件接收到脈沖信號(hào)，若轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上縫隙就是均勻刻制，總數(shù)量為 N,則光敏元件每輸出N 個(gè)脈沖，就意味著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周360o;若輸出 M 個(gè)脈沖，就意味著轉(zhuǎn)過(guò) 360*M/No,因此,該傳感器可以用于測(cè)量角度。如果在 T 秒時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)輸出 M 個(gè)脈沖，就意味著轉(zhuǎn)速為 360*M/N/T ( o/s )因此, 該傳感器也可以用于測(cè)量角速度。2已知一個(gè)繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動(dòng)方案分別如圖a 與 b 所示。(1)試分析兩種方案的特點(diǎn)

20、畫(huà)圖說(shuō)明方案 減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法。工作臺(tái)圖電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)示意圖克時(shí)式光電轉(zhuǎn)速傳感器開(kāi)空惻盤輸人軸（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)解：（1）分析兩種方案的特點(diǎn)：（a） 電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移；（b） 電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠上的螺母便產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移。 畫(huà)圖說(shuō)明方案減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法作業(yè) 3、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打X）1數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)就是利用自身的物理特征，制成直線型與圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號(hào)都就是脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（V）2電液伺服系統(tǒng)的過(guò)載能力

21、強(qiáng)，在強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)與高精度定位時(shí)性能好速驅(qū)動(dòng)。（V）3通常，步進(jìn)電機(jī)的最高連續(xù)工作頻率遠(yuǎn)大于它的最高啟動(dòng)頻率。（V）4脈沖分配器的作用就是使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（V）5對(duì)直流伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其機(jī)械特性越硬越好。（V）（b）絲杠滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)，適合于重載的高加減6無(wú)論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總就是高于檢測(cè)裝置的精度。（X）7般說(shuō)來(lái)，全物理仿真較之計(jì)算機(jī)仿真在時(shí)間、費(fèi)用與方便性上都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，就是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與實(shí)用的仿真方法。（X）8數(shù)字化物理樣機(jī)就就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。（X）9計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。(V)10. PLC 采用掃描工作

22、方式，掃描周期的長(zhǎng)短決定了PLC 的工作速度。(V)11. 通用型計(jì)算機(jī)系大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)。(X)12.現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法就是將系統(tǒng)劃分為硬件與軟件兩個(gè)獨(dú)立的部分，然后按各自的設(shè)計(jì)流程分別完成。 (X)二、單選題3、光柵傳感器的光柵就是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線100 線/mm,此光柵傳感器測(cè)量分辨率就是(C )mm。通用性。5.以下除了 (D )，均就是由硬件與軟件組成。D.繼電器控制系統(tǒng)6以下抑制電磁干擾的措施，除了 (D ),其余都就是從切斷傳播途徑入手。三、簡(jiǎn)答題1.機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中所

23、起的作用就是什么？在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行前，也希望對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施結(jié)果加以預(yù)測(cè)，以便選擇正確、高效的運(yùn)行策 略或1.下列哪個(gè)就是傳感器的動(dòng)特性(D )。A. 量程B.線性度C. 靈敏度D.幅頻特性2.在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，常用 (B )做驅(qū)動(dòng)元件。A. 直流伺服電動(dòng)機(jī)B .步進(jìn)電動(dòng)機(jī)C. 同步交流伺服電動(dòng)機(jī)D.異步交流伺服電動(dòng)機(jī)，刻線數(shù)為A.1B.0.1C.0、 01D.0、 0014.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，需要由用戶自行編寫 (D )，具有實(shí)時(shí)性、 針對(duì)性、靈活性與A. 實(shí)時(shí)軟件B.開(kāi)發(fā)軟件C.系統(tǒng)軟件D. 應(yīng)用軟件A. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)B.PLC 控制系統(tǒng)C. 嵌入式系統(tǒng)A 屏蔽B 隔離C 濾波D 軟件

24、抗干擾提前消除設(shè)計(jì)中的缺陷，最大限度地提高實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行水平，采用仿真技術(shù)可以省時(shí) 省力省錢地達(dá)到上述目的。2.機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的哪個(gè)階段？仿真根據(jù)采用的模型可以分為：計(jì)算機(jī)仿真、半物理仿真、全物理仿真。計(jì)算機(jī)仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段；半物理仿真：應(yīng)用于部件及子系統(tǒng)研制階段；全物理仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)研制階段。3.PID 控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應(yīng)迅速；積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性；微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程。4系統(tǒng)采樣周期的選擇時(shí)，主要考慮的影響因素主要有哪些？（1）根據(jù)香農(nóng)采樣定理，

25、確定采樣周期：T /max,其中max為被采信號(hào)角頻率上限。（2）采樣周期應(yīng)大于執(zhí)行元件動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間。（3）從系統(tǒng)隨動(dòng)性與抗干擾的角度，采樣周期應(yīng)盡可能小，這樣時(shí)延小，反映迅速。（4）在多回路控制中，由于采用巡檢控制方式，采樣周期應(yīng)足夠大，以確保在一個(gè)采樣周期 內(nèi)，能處理完所有回路的算法計(jì)算。（5）從計(jì)算機(jī)的精度上講，采樣周期不應(yīng)太小。5簡(jiǎn)述下圖所示梯形圖的工作過(guò)程及邏輯關(guān)系，圖中接線為：開(kāi)關(guān) 1（10、0），開(kāi)關(guān) 2（10、1），開(kāi)關(guān) 3（10、2），紅燈（Q0、0），綠燈（Q0、1）。I0、0 10、1 I0、2 Q0、0-I H十）Q0、03s T0 |T0I0、2 Q0、1T I力

26、圖梯形圖解:由圖可知：開(kāi)關(guān) 1、開(kāi)關(guān) 2 為常開(kāi)，開(kāi)關(guān) 3 為常閉，當(dāng)開(kāi)關(guān) 1、開(kāi)關(guān) 2 接通、開(kāi)關(guān) 3 為常閉狀 態(tài)時(shí)，紅燈能亮，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T0,沿時(shí) 3 秒，3 秒后如果開(kāi)關(guān) 3 為常閉狀態(tài)，則綠燈亮。Q0.010.0?10.1?702T0 Q0.03SQ0.1 T0?I02四、計(jì)算題1某工作臺(tái)采用如圖所示的直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm,絲杠導(dǎo)程 t=4mm，齒輪減速比為 i=5,要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm（忽略齒輪與絲杠的傳動(dòng)誤差)。(1) 若采用高速端測(cè)量方法，將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)輸出軸上，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。(2) 若采用低速

27、端測(cè)量方法，將傳感器與絲杠的端部直接相連,ns=500 脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器就是否合用？圖直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)解:設(shè)工作臺(tái)位移(測(cè)量精度)0.005mm 時(shí)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為X，則有360 X4mm 0.005mm得:X 0.45,若對(duì)應(yīng)于電機(jī)軸的角度為Y,則Y iX 2.25，安裝在電機(jī)輸出軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器共有360，故旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為360 /2.25160(2)因?yàn)?60 /0.45800 ns=500,故不合用。2.圖示為電樞控制式直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。圖中電機(jī)線圈的電流為的電感與電阻；電機(jī)的輸入電壓為u;折算到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JM;電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)

28、速分別為T 與3;KE與 KT分別為電樞的電勢(shì)常數(shù)與轉(zhuǎn)矩常數(shù)入電壓之間的傳遞函數(shù)。解:U iR Li心(1)i；L 與 R 為線圈,試求輸出轉(zhuǎn)速與輸圖直流電動(dòng)機(jī)的工作原理KTi JM(2)U (s) I (s)R LsI (s) KE(s)KTI (s) JMs (s)由式得I(s) JMS (S)/KT，帶入到 式，得輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)(4)在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換1。(s)KT2U(s) LJMS RJMS KEKT五、綜合題1如圖所示的系統(tǒng)，試分析齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)及傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。解:齒輪減速器存在兩種誤差：傳動(dòng)誤差與回程誤差。傳動(dòng)誤差主要由溫度或彈

29、性導(dǎo)致的齒輪變形產(chǎn)生；回程誤差主要就是由齒輪間隙造成。為提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后大”原則分配，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差為k、第 k 個(gè)齒輪到第 n 級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比為ikn,設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差折算到末級(jí)輸出軸上的總誤差為絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳動(dòng)誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決定，通?？捎善溟g的調(diào)整、預(yù)緊調(diào)整到最小程度，由于這個(gè)誤差就是在末級(jí)上，其大小直接影響輸出精度。傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響就是通過(guò)控制產(chǎn)生的，由于傳感的誤差必然導(dǎo)致控制的誤差?？梢哉f(shuō)，傳感器的誤差直接決定對(duì)輸出精度的影響。2用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。控制要求為：首先電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，3 秒后自動(dòng)反轉(zhuǎn)，

30、反轉(zhuǎn) 2 秒后自動(dòng)又回到正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)；可以隨時(shí)停車。輸丄 益號(hào)徑換伺服電機(jī)maxk 1k/ inkmax1。(1)寫出 I/O 分配表；選擇 PLC,畫(huà)出梯形圖。解:電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)開(kāi)關(guān) 10、0,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) Q0、0,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) Q0、1,電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 10、9綠色設(shè)計(jì)就是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進(jìn)行剖析、重作業(yè) 4一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打x）1自動(dòng)控制技術(shù)就是機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應(yīng)速度與穩(wěn)定性。（V）2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進(jìn)行硬件與 軟件的調(diào)試。（X）3.PLC 完善的自診

31、斷功能，能及時(shí)診斷出 PLC 系統(tǒng)的軟件、 硬件故障，并能保護(hù)故障現(xiàn)場(chǎng) 保證了 PLC 控制系統(tǒng)的工作安全性。（V）4現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（X）5需求設(shè)計(jì)就是指新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細(xì)技術(shù)說(shuō)明書(shū)的形式來(lái)描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過(guò)程。（V）6目前，大部分硬件接口與軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌?，再配合接口編寫相?yīng)的程序。（V）7計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件一般不需要用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件都要由用戶自行編寫，所以軟件設(shè)計(jì)主要就是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。（X）

32、8反求設(shè)計(jì)就是建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)之上，主要任務(wù)就是提高產(chǎn)品的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，降低維修費(fèi)用。（X）INTON30 一PT100msT38I0、1Q0、0T39T38010、0T38許INTON20 PT100msT39T39I0、1A. 開(kāi)環(huán)控制B.閉環(huán)控制構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。(X)10. 虛擬設(shè)計(jì)就是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)體建模與裝配建模 ,生成精確的系統(tǒng)模型 ,并在同一環(huán)境中進(jìn)行一些相關(guān)分析,從而滿足工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用的需要。(V)11. 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力,包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)方式。 (V)12. 數(shù)控機(jī)床中的

33、計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng),而電機(jī)與主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分。 (X)二、單選題1. 有一脈沖電源 ,通過(guò)環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組已知轉(zhuǎn)子有 24 個(gè)齒 ,步進(jìn)電機(jī)的步距角就是 (C )。a=360/(znk)=360/(24*5*2)A.0 、 6B.1、 2C.1、 5D.22. 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后 ,其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而 (B )。A. 上升B. 下降C. 不變D. 前三種情況都有可能3. 采用脈寬調(diào)制 (PWM) 進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí) ,通過(guò)改變 (A )來(lái)改變電樞回路的平 均電壓 ,從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。A.脈沖的寬度B.脈沖的頻率C.脈沖的正負(fù)D.其她參數(shù)4. 含有微處理器 ,可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口就是(D )。 P220A. 零接口B .被動(dòng)接口C. 主動(dòng)接口D. 智能接口5. HRGP-1A 噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的(C )。 P249A .能源部分B .測(cè)試傳感部分C. 驅(qū)動(dòng)部分D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)6. HRGP-1A 噴漆機(jī)器人中的手部屬于系統(tǒng)中的 (D )