機(jī)電一體化要點

1、一.填空1. 機(jī)電一體化技術(shù)是 機(jī)械學(xué) 與 電子學(xué) 的結(jié)合；一個較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)包含：機(jī)械本體、動力與驅(qū)動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感與檢測部分 和 控制與信息處理 五部分。2.機(jī)電一體化系統(tǒng)包括 機(jī)械技術(shù) 、檢測技術(shù)、伺服技術(shù)、計算機(jī)與信息處理技術(shù) 、 自動控制技術(shù)和系統(tǒng)總體技術(shù)信息處理技術(shù)、總體等相關(guān)技術(shù)。3機(jī)電一體化系統(tǒng)對機(jī)械傳動總傳動比確定的最佳選擇方案有 轉(zhuǎn)動慣量原則 、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、質(zhì)量最小原則。4.機(jī)電一體化系統(tǒng)由計算機(jī)、動力源、執(zhí)行元件、傳感器、和機(jī)構(gòu)五大要素組成5.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口有變換調(diào)整和輸入輸出兩大功能。6.變換調(diào)整功能有 零接口、無源接口、有源接口、智能接

2、口四種接口，輸入輸出功能分為機(jī)械接口、物理接口、信息接口、和環(huán)境接口 四種接口。7.工業(yè)三大要素 物質(zhì)、信息、能量。8.機(jī)電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)有 檢測傳感技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。9.導(dǎo)軌由 承導(dǎo)件 和 運(yùn)動件 組成。10.導(dǎo)軌的種類：滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌、流體介質(zhì)摩擦導(dǎo)軌、氣體液體導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌。11.軸系部件的設(shè)計的基本要求有 方向精度和置中精度、摩擦阻力距的大小、許用載荷、對溫度的敏感性、耐磨性及磨損的可補(bǔ)償性、抗震性、成本。12.機(jī)電一體化系統(tǒng)對傳動機(jī)構(gòu)的基本要求有精密化、高速化、小型輕量化。13.機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件可分為 電動

3、式 、 液動式 和 氣動式。14. 滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有 外循環(huán) 和 內(nèi)循環(huán) 兩種。15. 機(jī)電一體化系統(tǒng)，設(shè)計指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括 性能指標(biāo) 、 系統(tǒng)功能 、 使用條件 、經(jīng)濟(jì)效益。16.在伺服系統(tǒng)中，在滿足系統(tǒng)工作要求的情況下，首先應(yīng)保證系統(tǒng)的 穩(wěn)定性和精度 ，并盡量高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。17機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計類型大致可分為 開發(fā)性設(shè)計 、適應(yīng)性設(shè)計、變參數(shù)設(shè)計。12.在應(yīng)用力電壓相似原理建立機(jī)械系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型時，力對應(yīng) 電壓 、位移對應(yīng) 電荷 、速度對應(yīng) 電流 、質(zhì)量對應(yīng) 電感 、粘滯阻尼系數(shù)對應(yīng) 電阻 、彈簧柔度對應(yīng) 電容 、自由度對應(yīng) 閉合回路 。13. 傳感器的靈敏度

4、反映了被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時， 輸出量 的變化量與輸入量 的變化量的比值。14. 電容式位移傳感器是將被測物理量轉(zhuǎn)換為 電容量 變化的裝置。15. 測速發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻越大，其線性度 越好 。17.步進(jìn)電機(jī)的步距角指在 一個電脈沖的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。18.諧波齒輪傳動的三個主要部件是： 剛輪 、 柔輪 和 諧波發(fā)生器 。19.直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性指當(dāng) 控制電壓Ua 一定時， 電磁轉(zhuǎn)矩 與 轉(zhuǎn)速 之間的關(guān)系；調(diào)節(jié)特性指在 輸出轉(zhuǎn)矩 一定時， 轉(zhuǎn)速 與 控制電壓 之間的關(guān)系。20. 順序控制系統(tǒng)是按照預(yù)先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通常用PLC。21. 某光柵的條紋

5、密度是50條/mm，光柵條紋間的夾角=0.001孤度，則莫爾條紋的寬度是 20 mm。22. 連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動，必須同時控制每一個軸的 _位置和速度_，使它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點。某4極交流感應(yīng)電機(jī)，電源頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1470r/min，則轉(zhuǎn)差率為0.02。23. 齒輪傳動的總等效慣量與傳動級數(shù) 增加而減小 。24. 累計式定時器工作時有 2 種。25. 復(fù)合控制器必定具有 前饋控制器 。26. 鉆孔、點焊通常選用 簡單的直線運(yùn)動控制 類型。27.實現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)通電環(huán)形分配的三種常用方法是 采用計算機(jī)軟件分配器 、 小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器 、專用模

6、塊分配器 。28抑制電磁干擾的常用方法有 屏蔽、隔離、濾波、接地 、合理布局 和 軟件抗干擾技術(shù) 。29實現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)通電環(huán)形分配的三種常用方法是 采用計算機(jī)軟件分配器 、小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器 、專用模塊分配器 。30抑制電磁干擾的常用方法有 屏蔽、 隔離 、 濾波 、 接地 、合理布局 和 軟件抗干擾技術(shù) 。2、 簡述題 1機(jī)電一體化：機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)并將機(jī)械裝置與微電子技術(shù)結(jié)合而構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱 2.自動控制：由控制裝置自動進(jìn)行操作的控制。3.開環(huán)控制系統(tǒng)：無反饋的控制系統(tǒng)。4.逆變器： 把固定的直流電變成固定或可調(diào)的交流電

7、的 DC/AC變流器。5. PWM：通過調(diào)節(jié)脈沖的寬度改變負(fù)載電壓平均值的脈寬調(diào)制斬波器。 6.伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進(jìn)行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。 7.閉環(huán)控制系統(tǒng)是指具有反饋的控制系統(tǒng)。1.簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)的特點？ 機(jī)電一體化系統(tǒng)的一大特點是由于機(jī)電一體化系統(tǒng)的微電子裝置取代了人對機(jī)械的絕大部分的控制，并加以延伸和擴(kuò)大，克服了人體能力的不足和弱點；另一大特點是節(jié)省能源和材料消耗。這些特點正是實現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)高性能化、智能化、省能省資源化及輕薄短小化的重要原因。2.簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的設(shè)計類型。 機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計類型大致有以下

8、三種： 開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計和變異性設(shè)計。 開發(fā)性設(shè)計是沒有任何參照產(chǎn)品的設(shè)計。 適應(yīng)性設(shè)計是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(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)或為了進(jìn)行微電子控制對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價值。 變異性設(shè)計是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸，使之適應(yīng)于量的方面的要求。3.測量： 是人們借助于專門的設(shè)備，通過一定的方法對被測對象收集信息，取得數(shù)據(jù)概念的過程。4.靈敏度：在穩(wěn)態(tài)下，輸出的變化量Y與輸入的變化量X的比值。即為傳感器靈敏度。S=dy/dx=Y/X5.壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一

9、定的方向?qū)λ┘恿Χ顾a(chǎn)生變形時，內(nèi)部就會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上將產(chǎn)生符號相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。6.動態(tài)誤差：動態(tài)誤差在被測量隨時間變化過程中進(jìn)行測量時所產(chǎn)生的附加誤差稱為動態(tài)誤差。7.傳感器：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本電路。 感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測量裝置。8. 步進(jìn)電動機(jī)常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型? 單電源驅(qū)動電路 雙電源驅(qū)動電路 斬波限流驅(qū)動電路 恒流源驅(qū)動電路9.什么是三相六拍通電方式？ 如果步進(jìn)電動機(jī)通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱

10、為單雙相輪流通電方式。如A AB B BCC CA9.什么是步進(jìn)電機(jī)的使用特性? 步距誤差 步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度。 最大靜轉(zhuǎn)矩 是指步進(jìn)電動機(jī)在某相始終通電而處于靜止不動狀態(tài)時，所能承受的最大外加轉(zhuǎn)矩，亦即所能輸出的最大電磁轉(zhuǎn)矩，它反映了步進(jìn)電動機(jī)的制動能力和低速步進(jìn)運(yùn)行時的負(fù)載能力。 啟動矩一頻特性 空載時步進(jìn)電動機(jī)由靜止突然啟動，并不失步地進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行所允許的最高頻率稱為最高啟動頻率。啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩有關(guān)。 運(yùn)行矩頻特性 步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行時所能接受的最高頻率稱為最高工作頻率，它與步距角一起決定執(zhí)行部件的最大運(yùn)行速度。 最大相電壓和最大相電流 分別是指步進(jìn)電動機(jī)每相繞組所允

11、許施加的最大電源電壓和流過的最大電流。2.簡述機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中通常應(yīng)該遵循的一些基本原則。 機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中通常應(yīng)該遵循的一些基本原則:a) 任務(wù)分配原則： 根據(jù)產(chǎn)品的性能，有時相同的功能可以由不同的零件來承擔(dān)；有時不同的功能又可以由同一個零件來承擔(dān)。b) 自補(bǔ)償原則： 通過技術(shù)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)或相互關(guān)系，產(chǎn)生加強(qiáng)功能、減載或平衡作用。c) 從結(jié)構(gòu)設(shè)計變元構(gòu)造的解空間中尋找出最優(yōu)解。d) 力傳遞原則：盡量縮短力流傳遞路線；盡量使力流變化緩慢。e) 力平衡原則：利用零件本身的結(jié)構(gòu)抵消附加的載荷。f) 穩(wěn)定性原則：在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該使其結(jié)構(gòu)即使在受到力的作用時也能處于穩(wěn)定狀態(tài)。g) 等強(qiáng)

12、度原則。h) 降低噪聲。簡述PWM脈寬調(diào)速原理。 在一個周期T內(nèi)閉合的時間為，則一個外加的固定直流電壓U被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號，其高度為U、寬度為，如右圖所示。電樞兩端的平均電壓為：式中 =/T=Ud/U，(01) 為導(dǎo)通率（或稱占空比）。當(dāng)T不變時，只要改變導(dǎo)通時間，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)從0T改變時，Ud由零連續(xù)增大到U。分析題（一）、分析、說明如圖所示計算機(jī)控制系統(tǒng)中信號變換與傳輸?shù)倪^程、原理。采樣過程是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模擬信號按一定時間間隔抽樣成離散模擬信號的過程。因采樣后得到的離散模擬信號本質(zhì)上還是模擬信

13、號，未數(shù)量化，不能直接送入計算機(jī)，故還需經(jīng)數(shù)量化，變成數(shù)字信號才能被計算機(jī)接受和處理。量化過程（簡稱量化）就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由于計算機(jī)的數(shù)值信號是有限的，因此用數(shù)碼來逼近模擬信號是近似的處理方法。信號進(jìn)入計算機(jī)后經(jīng)其處理經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出。D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置。模擬量輸出主要由D/A轉(zhuǎn)換器和輸出保持器組成。它們的任務(wù)是把微機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。多路模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式，主要取決于輸出保持器的結(jié)構(gòu)形式。保持器一般有數(shù)字保持方案和模擬保持方案兩種。這就決定了模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式。 1 撥銷盤；2鎖緊??；3槽輪；4定位?。?撥銷3、 1. 對于如圖所示的槽輪機(jī)構(gòu)說明其工作原理。答：工作原理是：撥銷盤以不變的角速度旋轉(zhuǎn)，撥銷轉(zhuǎn)過2角時，槽輪轉(zhuǎn)過相鄰兩槽間的夾角2，在撥銷轉(zhuǎn)過其余部分的2(-)角時，槽輪靜止不動，直到撥銷進(jìn)入下一個槽內(nèi)，又重復(fù)以上循環(huán)。2.對于圖示的支承結(jié)構(gòu)，應(yīng)用力傳遞原理說明哪種支承的剛性最好？哪種支承的剛性最差？ （a） （b） （c） （d） （e）答