機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)、、、參考答案

1、?機電一體化系統(tǒng)設(shè)計根底?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,錯誤的打X1 .機電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對輸入的物質(zhì)根據(jù)要求進行處理,輸出具有所需特性的物質(zhì).x2 .系統(tǒng)論、信息論、限制論是機電一體化技術(shù)的理論根底,是機電一體化技術(shù)的方法論.V3 .信息處理技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中,與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動限制有關(guān)的信息輸入、識別、變換、運算、存儲、輸出和決策分析等技術(shù).,4 .自動限制是在人直接參與的情況下,通過限制器使被控對象或過程自動地根據(jù)預(yù)定的規(guī)律運行.X5 .產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高,系統(tǒng)的精度一定就高.X6 .為減少機械傳動部件的扭

2、矩反響對電機動態(tài)性能的影響,機械傳動系統(tǒng)的根本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的23倍,同時,傳動系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近限制系統(tǒng)的工作頻率,以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性.X7 .傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量取決于機構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速.X8 .在閉環(huán)系統(tǒng)中,因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(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,以提升傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性.X9 .進行機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時,由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響,因此機械系統(tǒng)的阻尼比E取值越小越好.x10 .滾珠絲杠垂直傳動時,必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置.,11 .采用偏心軸套調(diào)整法對齒輪傳動的側(cè)隙進行調(diào)整

3、,結(jié)構(gòu)簡單,且可以自動補償側(cè)隙.,x12 .采用虛擬樣機代替物理樣機對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計測試和評估,延長了產(chǎn)品開發(fā)周期,增加了產(chǎn)品開發(fā)本錢,但是可以改良產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量,提升面向客戶與市場需求水平.,X二、單項選擇題1 .以下產(chǎn)品屬于機電一體化產(chǎn)品的是C.A游標卡尺B.非指針式電子表C.全自動洗衣機A.2 .為提升機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率,應(yīng)設(shè)法A.增大系統(tǒng)剛度B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動力矩D.減小系統(tǒng)的摩擦阻力3 .導(dǎo)程L0=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件,那么其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為Bkg-mmhA.48.5B.97C.4.85D,9.74 .傳動系統(tǒng)的

4、固有頻率對傳動精度有影響,B固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動誤差,A系統(tǒng)剛度可提升固有頻率.AA.提升,提升B.提升,減小C.減小,提升D.減小,減小5 .以下哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？DA.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 .齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(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 .多級齒輪傳動中,各級傳動比“前小后大的分配原那么不適用于按D設(shè)計的傳動鏈.A.最小等效轉(zhuǎn)動慣量原那么小功率傳動裝置8 .最小等效轉(zhuǎn)動慣量原那么大功率傳動裝置C.輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原那么D.重量最輕原那么8.某機電一體化系統(tǒng)需

5、要消除齒輪傳動的齒側(cè)間隙,采取以下哪種方法使得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙？DA.偏心套調(diào)整法B.軸向墊片調(diào)整法C.薄片錯齒調(diào)整法D.軸向壓簧錯齒調(diào)整法三、簡做題1 .完善的機電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾局部？機電一體化系統(tǒng)的對應(yīng)要素及相應(yīng)功能關(guān)系2 .簡述機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用.機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)與外部(其他系統(tǒng)、操作者、環(huán)境)的連接,一般分為機械接口、電氣接口兩方面.3 .機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率,但是設(shè)計中要適中選擇其參數(shù),而不是越小越好.為什么？由于適中選擇機械運動中的摩擦和阻尼會,可提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證系統(tǒng)具有良好的動態(tài)特性.4 .簡述機械系統(tǒng)的剛度對

6、系統(tǒng)動態(tài)特性的影響.失動量.系統(tǒng)剛度越大,因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動部件的彈性變形越小,系統(tǒng)的失動量也越小.固有頻率.機械系統(tǒng)剛度越大,固有頻率越高,可遠離限制系統(tǒng)或驅(qū)動系統(tǒng)的頻帶寬度,從而預(yù)防產(chǎn)生共振.穩(wěn)定性.剛度對開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影啊,而對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響,提升剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.四、計算題1 .某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動如下圖,電機軸的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4X10-4kg制,與電機輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Ji=ix10-4kg吊,大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J2=1.8X10-4kg-mi,絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=3.8x10-4kg-岳.工作臺的質(zhì)量m=50kg,絲

7、杠導(dǎo)程t=5mnp齒輪減速比為i=5.試求：(1)工作臺折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量Jg；(2)傳動件折算到電機軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je；(3)電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jo圖直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)開工作臺解：(1)JG=m(t/2無)2=50*1000*(0.005/2/3/14)2=0.03166(kg-mi)(2)Je=(J2+Js+JG)/i2=(1.8x10-4+3.8x10-4+316.6X10-4)/52=12.88X10-4(kg.m)(3)J=Ji+Je=1X10-4+12.88X10-4=13.88(kgm3)2.某四級齒輪傳動系統(tǒng),各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為Ap=Ans=500,故不合用.2

8、.圖示為電樞限制式直流電動機的工作原理圖.圖中電機線圈的電流為i;L與R為線圈的電感與電阻；電機的輸入電壓為u；折算到電機轉(zhuǎn)子軸上的等效負載轉(zhuǎn)動慣量為Jm；電機輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為T和3；Ke和Kt分別為電樞的電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù),試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù).解:uiRLiKeKTiJmJM圖直流電動機的工作原理(3)在零初始條件下進行拉氏變換:U(s)I(s)RLsI(s)Ke(s)(s)JmS(s)由(4)式得I(s)JmS(S)/Kt,帶入到(3)式,得輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)(s)Kt2_U(s)LJmSRJmSKeKt五、綜合題1 .如下圖的系統(tǒng),試分析齒輪減速器、絲

9、杠螺母機構(gòu)及傳感器的誤差對輸出精度的影響.輸出變換二一功放、伺服電機傳感器解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動誤差和回程誤差.傳動誤差主要由溫度或彈性導(dǎo)致的齒輪變形產(chǎn)生；回程誤差主要是由齒輪間隙造成.為提升齒輪傳動系統(tǒng)中傳遞運動的精度,各級傳動比應(yīng)按“先小后大原那么分配,設(shè)各級轉(zhuǎn)角誤差為k、第k個齒輪到第n級輸出軸的傳動比為ikn,設(shè)各級轉(zhuǎn)角誤差折算到末級輸出軸上的總誤差為maxnmaxk/inkk1絲杠螺母機構(gòu)傳動誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決定,通常可由其間的調(diào)整、預(yù)緊調(diào)整到最小程度,由于這個誤差是在末級上,其大小直接影響輸出精度.傳感器的誤差對輸出精度的影響是通過限制產(chǎn)生的,由于傳感的誤差

10、必然導(dǎo)致限制的誤差.可以說,傳感器的誤差直接決定對輸出精度的影響.2 .用PLC實現(xiàn)對一臺電動機的正反轉(zhuǎn)限制.限制要求為：首先電動機正轉(zhuǎn)起動,3秒后自動反轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn)2秒后自動又回到正轉(zhuǎn),如此循環(huán)；可以隨時停車.(1)寫出I/O分配表；(2)選擇PLG畫出梯形圖.解：(1)電動機正轉(zhuǎn)起動開關(guān)I0.0,電動機正轉(zhuǎn)Q0.0,電動機反轉(zhuǎn)Q0.1,電動機停轉(zhuǎn)開關(guān)I0.1.I0.0T39T38VINTONwPT100ms30一moI0.1Q0.0I38IIHC)T39T38作業(yè)4一、判斷題正確的打,錯誤的打X1 .自動限制技術(shù)是機電一體化相關(guān)技術(shù)之一,直接影響系統(tǒng)的限制水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性.V2 .

11、計算機限制系統(tǒng)設(shè)計完成后,首先需要對整個系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)試,然后分別進行硬件和軟件的調(diào)試.x3 .PLC完善的自診斷功能,能及時診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障,并能保護故障現(xiàn)場,保證了PLC限制系統(tǒng)的工作平安性.V4 .現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線,按限制回路分別進行連接,打破了傳統(tǒng)限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式.X5 .需求設(shè)計是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個生命周期內(nèi),從分析用戶需求到以詳細技術(shù)說明書的形式來描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過程.,6 .目前,大局部硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化,設(shè)計時可以根據(jù)需要選擇適當?shù)慕涌?再配合接口編寫相應(yīng)的程序.,7 .計算機限制系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用

12、軟件,應(yīng)用軟件一般不需要用戶設(shè)計,系統(tǒng)軟件都要由用戶自行編寫,所以軟件設(shè)計主要是系統(tǒng)軟件設(shè)計.X8 .反求設(shè)計是建立在概率統(tǒng)計根底之上,主要任務(wù)是提升產(chǎn)品的可靠性,延長使用壽命,降低維修費用.X9 .綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究,進而對該系統(tǒng)產(chǎn)品進行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計.X10 .虛擬設(shè)計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機輔助設(shè)計環(huán)境中進行實體建模和裝配建模,生成精確的系統(tǒng)模型,并在同一環(huán)境中進行一些相關(guān)分析,從而滿足工程設(shè)計和應(yīng)用的需要.,11 .工業(yè)機器人驅(qū)動局部在限制信息作用下提供動力,包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式.,12 .數(shù)控機床中的計算機屬于機

13、電一體化系統(tǒng)的限制系統(tǒng),而電機和主軸箱那么屬于系統(tǒng)的驅(qū)動局部.X二、單項選擇題1 .有一脈沖電源,通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組,轉(zhuǎn)子有24個齒,步進電機的步距角是C.a=360/znk=360/24*5*2A.0.6B,1.2C,1.5D,22 .步進電機轉(zhuǎn)動后,其輸出轉(zhuǎn)矢I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進行直流電動機調(diào)速驅(qū)動時,通過改變A來改變電樞回路的平均電壓,從而實現(xiàn)直流電動機的平滑調(diào)速.A.脈沖的寬度B.脈沖的頻率C.脈沖的正負D.其他參數(shù)4 .含有微處理器,可進行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口

14、是D.P220A,零接口B.被動接口C.主動接口D.智能接口5 .HRGP-1A賁漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的C.P249A能源局部B.測試傳感局部C.驅(qū)動局部D.執(zhí)行機構(gòu)6 .HRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的D.A能源局部B.測試傳感局部C.驅(qū)動局部D.執(zhí)行機構(gòu)7 .通常,數(shù)控精密鏈銃床等高精度數(shù)控設(shè)備,其伺服系統(tǒng)的限制方式均采用B.閉環(huán)限制A開環(huán)限制C.半閉環(huán)限制D.混合限制8 .數(shù)控機床進給系統(tǒng)的伺服電機屬于設(shè)備的(C).A能源局部B.測試傳感局部C.驅(qū)動局部D.執(zhí)行機構(gòu)三、簡做題1 .何謂概念設(shè)計？簡述概念設(shè)計的設(shè)計過程.對概念設(shè)計表述為：“在確定任務(wù)之后,通過抽象

15、化,擬定功能結(jié)構(gòu),尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等,確定出根本求解途徑,得出求解方案,這一局部設(shè)計工作叫做概念設(shè)計.概念設(shè)計過程的步驟及采用的方法如圖1所示分析綜合評價決策圖1概念設(shè)計步驟2 .如何進行機電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計？可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),完成規(guī)定功能的水平.通常用“概率表示“水平來實現(xiàn)可靠性指標的量化.(1)機電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(2)限制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(3)軟件的可靠性技術(shù)3 .簡述HRGP1A噴漆機器人的示教再現(xiàn)過程.HRGP1A噴漆機器人由操作機、微型計算機限制裝置、液壓能源三局部組成.所謂示教,即操作人員用手操縱操作機的關(guān)節(jié)和手腕,展示操作過程,由于

16、計算機通過傳感器將示教過程檢測到的參數(shù)存入存儲器.所謂再現(xiàn),即是將存儲器存放的信息取出,經(jīng)插補運算與采樣得到的位置數(shù)據(jù)比擬,然后將差值輸出,限制操作機按示教過程軌跡運動.4 .簡述數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能.(1)數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成：、輸出接運算器、限制器、存儲器、輸入接口及輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標、模數(shù)轉(zhuǎn)換器)口及輸出設(shè)備(顯示器、指示燈、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等)、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件等.(2)數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的功能：存儲器：用于存儲數(shù)據(jù)、指令；運算器：用于進行算術(shù)和邏輯運算；限制器：用于執(zhí)行指令；輸入接口:是微處理器接收外界信息的通道,有數(shù)字量、模擬量之分；輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標用于接收用戶指令；模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于接收位置檢測信息.輸出接口:是微處理器向外界傳遞信息的通道,有數(shù)字量、模擬量之分；輸出設(shè)備：顯示器、指示燈用于顯示計算機處理的結(jié)果或當前機床的狀態(tài)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將計算機計算的