機(jī)電一體化分析2

1、一、填空424、擬定機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計方案的方法通常有_、_、_。取代法 整體設(shè)計法 組合法727、機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計類型大致可分為_、適應(yīng)性設(shè)計、_。開發(fā)性設(shè)計 變參數(shù)設(shè)計728、機(jī)電一體化系統(tǒng)包括_、_、信息處理技術(shù)、_、_、總體等相關(guān)技術(shù)。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)二、簡答212 伺服控制系統(tǒng)：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)。311.機(jī)電一體化：從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機(jī)械技術(shù) 、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新

2、科學(xué)技術(shù)。312.自動控制：由控制裝置自動進(jìn)行操作的控制。341一個典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含哪些幾個基本要素？機(jī)械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分412、柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）是由兩臺或兩臺以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化413、靜態(tài)設(shè)計：是指依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，通過研究制定出機(jī)械系統(tǒng)的初步設(shè)計方案。4、機(jī)電一體化的高性能化指的是什么：1高速化 2高精度 3 高效率 4高可靠性。252、滾珠絲杠副的軸向間隙對系統(tǒng)有何影響？如何處理？2、如果滾珠螺旋副

3、中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當(dāng)螺桿反向轉(zhuǎn)動時，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個螺母1和2，調(diào)整兩個螺母的軸向位置，使兩個螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形，從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。常用的調(diào)整預(yù)緊方法有下列三種。墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式 齒差調(diào)隙式342斜齒輪傳動機(jī)構(gòu)中消除齒側(cè)隙的常用方法？2.1）墊片調(diào)整法 2）軸向壓簧調(diào)整法422、機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計主要包括兩個環(huán)節(jié)：靜態(tài)設(shè)計 動態(tài)設(shè)計426對直線導(dǎo)軌副的基本要求是導(dǎo)向精度高 耐磨性好 足夠的剛度 對溫度變化的不敏感性和平穩(wěn)

4、。427機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的侍服性能，要求機(jī)械傳動部件轉(zhuǎn)動慣量小、阻力合理、阻尼合理 剛度大 抗振性好 間隙小并滿足小型、輕量等要求。442. 分析下圖中傳動大負(fù)載時消除齒側(cè)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2. 分析下圖中傳動大負(fù)載時消除齒側(cè)齒側(cè)間隙的原理當(dāng)傳動負(fù)載大時，可采用雙齒輪調(diào)整法。如圖所示，小齒輪1、6分別與齒條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，通過預(yù)載裝置4向齒輪3上預(yù)加負(fù)載，使大齒輪2、5同時向兩個相反方向轉(zhuǎn)動，從而帶動小齒輪l、6轉(zhuǎn)動，其齒便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側(cè)，消除了齒側(cè)間隙。527從影響螺旋傳

5、動的因素看，判斷下述觀點的正確或錯誤（1）影響傳動精度的主要是螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差（）（2）螺桿軸向竄動誤差是影響傳動精度的因素（）（3）螺桿軸線方向與移動件的運(yùn)動方向不平行而形成的誤差是影響傳動精度的因素（）（4）溫度誤差是影響傳動精度的因素（）542直齒圓柱齒輪傳動機(jī)構(gòu)中消除齒側(cè)隙的常用方法？21）、偏心軸套調(diào)整法 2）、雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法543簡述機(jī)電一體化對機(jī)械系統(tǒng)的基本要求及機(jī)械系統(tǒng)的組成。3 對機(jī)械系統(tǒng)的基本要求：高精度；快速響應(yīng)；良好的穩(wěn)定性。機(jī)械系統(tǒng)的組成：傳動機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)。622. 齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)(   

6、   ) 2. AA.增加而減小    B.增加而增加   C.減小而減小          D.變化而不變623. 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)類型有兩類：外循環(huán)插管式和(      ) 3. DA.內(nèi)循環(huán)插管式       B.外循環(huán)反向器式 C.內(nèi)、外雙循環(huán)     D.內(nèi)

7、循環(huán)反向器式713、靜壓軸承3、靜壓軸承從外部油源給軸瓦提供壓力油，使球磨機(jī)進(jìn)、出料端的大軸在高壓油膜的作用下浮起，與軸瓦無直接接觸，處在液體磨擦狀態(tài)，從而極大地降低了起動力矩和旋轉(zhuǎn)阻力矩，4、靜壓導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌是在兩個相對運(yùn)動的導(dǎo)軌面間通入壓力油或壓縮空氣，使運(yùn)動件浮起，以保證兩導(dǎo)軌面間處于液體或氣體摩擦狀態(tài)下工作。721、機(jī)電一體化系統(tǒng)中常見的軸承包括滾動軸承 滑動軸承 靜壓軸承滾動軸承 滑動軸承 靜壓軸承磁軸722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質(zhì)量最小原則、轉(zhuǎn)動慣量最小原則 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則827機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的侍服性能，要求機(jī)械傳動部件轉(zhuǎn)動慣量

8、小、阻力合理摩擦小 度大 振性好 隙小并滿足小型、輕量等要求。924、執(zhí)行元件：能量變換元件，控制機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動，可分為 _、液壓式和氣動式等。4、 AA 電氣式 B 電磁式C 磁阻式 D 機(jī)械式10五、綜合應(yīng)用題 (每小題15分，共30分)1.分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理1、4錐齒輪 2、3鍵 5壓簧 6螺母 7軸 2、周向彈簧調(diào)整法1. 在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5，其軸向力大小由螺母6調(diào)節(jié)。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪1之間的齒側(cè)間隙。一、名詞解釋1. 測量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。2.靈敏度指在穩(wěn)態(tài)

9、下，輸出的變化量Y與輸入的變化量X的比值。3. 壓電效應(yīng)某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定的方向?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)。4. 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。5、共模干擾 指同時加載在各個輸入信號接口端的共有的信號干擾。6、線性度 傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度。7、屏蔽 利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對象包圍起來從而割斷或削弱干擾場的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。8. 響應(yīng)特性 指的是輸出

10、量跟隨輸入指令變化的反應(yīng)速度，決定了系統(tǒng)的工作效率。二、選擇1. 加速度傳感器的基本力學(xué)模型是(A)A. 阻尼質(zhì)量系統(tǒng) B. 彈簧質(zhì)量系統(tǒng) C. 彈簧阻尼系統(tǒng) D. 彈簧系統(tǒng)2、抑制干擾的措施很多，主要包括A B C DA屏蔽 B隔離 C濾波 D接地和軟件處理等方法3、檢測環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和 _B_。A 控制電路 B 轉(zhuǎn)換電路C 調(diào)制電路 D 逆變電路三、填空1，機(jī)電一體化產(chǎn)品中需要檢測的物理量分成_電量_和_非電量_兩種形式。2，機(jī)電一體化中被測量經(jīng)過傳感器將轉(zhuǎn)換為 電感，電阻，電容等電參量形式，經(jīng)過基本轉(zhuǎn)換電路再轉(zhuǎn)換為：電壓電流電荷等電量

11、的形式。3，低通濾波器：只讓 低頻成分成分通過，而高于截止頻率受到抑制、衰減，不讓通過。四、問答2，什么叫傳感器？它是由哪幾部分組成的？各部分的作用分別是什么？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。組成：傳感器一般是由敏感元件、傳感元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件：直接可以感受被測量的變化，并輸出與被測量成確定關(guān)系的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是轉(zhuǎn)換元件的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述的電路參量進(jìn)入基本轉(zhuǎn)換電路中，就可以轉(zhuǎn)換成電量輸出。3. 在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器

12、？由于任何一種A/D轉(zhuǎn)換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉(zhuǎn)換過程中，模擬量不能發(fā)生變化，否則，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。采樣/保持器就是使在A/D轉(zhuǎn)換時，保證輸入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量不發(fā)生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當(dāng)輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器。4. 刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機(jī)床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？10s內(nèi)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)： 307200÷1024=300（轉(zhuǎn)）位移量（螺距 T=2mm）300×2=600 (mm)轉(zhuǎn)速

13、： 300÷10=30（轉(zhuǎn)/秒）5， 某光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，設(shè)細(xì)分時測得莫爾條紋數(shù)為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？ 100：1=400： x=4 mm四細(xì)分：400：1=400：x=1mm分辨率：1÷400=2.5(m)一、名詞解釋1、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)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如A AB B BCC CA2、閉環(huán)控制系統(tǒng) 具有反饋的控制系統(tǒng)3.開環(huán)控制系統(tǒng) 無反饋的控制系統(tǒng)4. PWM 通過調(diào)節(jié)脈沖的寬度改變負(fù)

14、載電壓平均值的脈寬調(diào)制斬波器變頻調(diào)速采用改變電機(jī)通電頻率的方式來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式二 填空題：(每空1分，共40分)1. 一般來說，伺服系統(tǒng)的基本組成為控制器 功率放大器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測裝置等四大部分組成。2.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13. 實現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)通電14. 環(huán)形分配的兩種常用方法是：1）采用計算機(jī)軟件分配器 2）小規(guī)模集成電路搭接的硬件分配器 3. 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。5. 開環(huán)步進(jìn)電動機(jī)控制系統(tǒng)，主要由環(huán)形分配器 功率驅(qū)動器 步進(jìn)電機(jī)等組成。三、判斷題 1、伺服控制系統(tǒng)的

15、比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號與系統(tǒng)的反饋信號進(jìn)行比較，以獲得輸出 與輸入間的偏差信號。（ü）2、對直流伺服電動機(jī)來說，其機(jī)械特性越硬越好。（ü）3、步進(jìn)電機(jī)的步距角決定了系統(tǒng)的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（× ）4、伺服電機(jī)的驅(qū)動電路就是將控制信號轉(zhuǎn)換為功率信號，為電機(jī)提供電能的控制裝置，也稱其為變流器，它包括電壓、電流、頻率、波形和相數(shù)的變換。（ü）五、綜合應(yīng)用題(每小題15分，共30分)1. 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z=100,雙拍制通電，要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min，輸入脈沖頻率為多少?步距角為多少?K=1; M=3, Z=1

16、00; =360/1*3*100=1.2ºN=120*360/60=720 º /S, f=N/=720/1.2=600Hz六、問答題 （每小題10分，共30分) 1. 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2. 什么是步進(jìn)電機(jī)的使用特性?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

17、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)每相繞組所允許施加的最大電源電壓和流過的最大電流。3、簡述直流伺服電動機(jī)兩種主要控制方式的工作原理。一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電繞組兩頭端的電壓信號來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵磁磁場控制即通過改變勵磁電流的大小來改變定子磁場的強(qiáng)度，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。5、步進(jìn)電動機(jī)常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型?單極驅(qū)動 雙極驅(qū)動 斬波電路驅(qū)動 2 步進(jìn)電動機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和參考脈沖伺服系統(tǒng)的輸入信號是什

18、么?輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向各哪些因素有關(guān)?參考脈沖序列 轉(zhuǎn)速與參考脈沖頻率成正比，輸出軸轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向電平?jīng)Q定6-2、機(jī)電一體化系統(tǒng)的伺服驅(qū)動有哪幾種形式?各有什么特點？1、按被控量參數(shù)特性分類按被控量不同，機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為位移、速度、力矩等各種伺服系統(tǒng)。其它系統(tǒng)還有溫度、濕度、磁場、光等各種參數(shù)的伺服系統(tǒng)2、按驅(qū)動元件的類型分類 按驅(qū)動元件的不同可分為電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、氣動伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)類型的不同又可分為直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)控制伺服系統(tǒng)。3、按控制原理分類按自動控制原理，伺服系統(tǒng)又可分為開環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。6-3、機(jī)電

19、一體化對伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是什么？機(jī)電一體化伺服系統(tǒng)要求具有精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、負(fù)載能力強(qiáng)和工作頻率范圍大等基本要求，同時還要求體積小、重量輕、可靠性高和成本低等。6-4、試分析直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。 圖 6-3 直流伺服電動機(jī)基本結(jié)構(gòu) 6-5、比較直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)的適用環(huán)境差別。直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速特性，較大的啟動轉(zhuǎn)矩和相對功率，易于控制及響應(yīng)快等優(yōu)點。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。與直流伺服電動機(jī)比較，交流伺服電動機(jī)不需要電刷和換向器，因而維護(hù)方便和對環(huán)境無要求；此外，交流電動機(jī)還具有轉(zhuǎn)動慣量、體積和重量較小，結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點；尤其是交流電動機(jī)調(diào)速

20、技術(shù)的快速發(fā)展，使它得到了更廣泛的應(yīng)用。6-6、習(xí)慣性稱呼機(jī)械特性硬的含義是什么？如果直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性較平緩，則當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速變化較小，這時稱直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性較硬。6-7、分析影響直流伺服電機(jī)的影響因素。（1）驅(qū)動電路對機(jī)械特性的影響（2）直流伺服電動機(jī)內(nèi)部的摩擦對調(diào)節(jié)特性的影響（3）負(fù)載變化對調(diào)節(jié)特性的影響6-8、變流技術(shù)有哪幾種應(yīng)用形式？變流技術(shù)按其功能應(yīng)用可分成下列幾種變流器類型： 整流器把交流電變?yōu)楣潭ǖ模ɑ蚩烧{(diào)的）直流電。 逆變器把固定直流電變成固定的（或可調(diào)的）交流電。 斬波器把固定的直流電壓變成可調(diào)的直流電壓。 交流調(diào)壓器把固定交流電壓變成可調(diào)的交流

21、電壓。周波變流器把固定的交流電壓和頻率變成可調(diào)的交流電壓和頻率。交流調(diào)壓器把固定交流電壓變成可調(diào)的交流電壓。一、選擇1. 一般說來，如果增大幅值穿越頻率c的數(shù)值，則動態(tài)性能指標(biāo)中的調(diào)整時間ts(B ) A. 產(chǎn)大 B. 減小C. 不變 D. 不定2受控變量是機(jī)械運(yùn)動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)器人二、填空題1. 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_。2、 STD總線的技術(shù)特點模塊化設(shè)計 系統(tǒng)組成 修改和擴(kuò)展方便高可靠性。3. 微機(jī)控制系統(tǒng)中的輸入與輸出通道一般包括 四種通道。模擬量輸入通道 模擬量輸出通道 數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量輸出通道.4、抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、合 理布局和軟件抗干擾技術(shù)。6、計算機(jī)在控制中的應(yīng)