機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、二、名詞解釋題1(P2 )系統(tǒng)：系統(tǒng)從廣義上可以定義為兩個(gè)或兩個(gè)以上事物組成的相互依存、相互作用,共同完成某種特定功能或形成某種事物現(xiàn)象的一個(gè)統(tǒng)一整體的總稱。在工程領(lǐng)域,系統(tǒng)可以是機(jī)械的、電力的、電子的，其他物理的、化學(xué)的、生物的、醫(yī)學(xué)的等等 ,或者是這些系統(tǒng)的某種組合 .2 . ( P3)機(jī)電一體化：其涵義是機(jī)械與電子的集成技術(shù).定義為在設(shè)計(jì)產(chǎn)品或制造系統(tǒng)時(shí)所思考的精密機(jī)械工程、電子控制以 及系統(tǒng)的最佳協(xié)同組合。它是在機(jī)構(gòu)的主功能、動(dòng)力功能、信息與控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子設(shè)備以及 軟件等有機(jī)結(jié)合而成的系統(tǒng)總稱 .3 . (P3)機(jī)電一體化系統(tǒng)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是按照系統(tǒng)和機(jī)

2、電一體化的定義，所有的機(jī)電一體化產(chǎn)品以及這些產(chǎn)品的集成體。4 . ( P4)伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)又叫做隨動(dòng)系統(tǒng)。它是一種反饋控制系統(tǒng)，它的受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如位置、速度及加速度。5 . (P5 )數(shù)控機(jī)床：通過數(shù)字控制系統(tǒng)控制加工過程的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床.6 . (P8)順序控制系統(tǒng)：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)。7( P9 )FMS ：將計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及自動(dòng)導(dǎo)引車連接起來的系統(tǒng)稱柔性制造系統(tǒng)。8( P10 ) CIMS ：通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助規(guī)劃以及計(jì)算機(jī)輔助制造，統(tǒng)一連接成一個(gè)大系統(tǒng) 稱為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。三、簡(jiǎn)答題1什么是工業(yè)

3、機(jī)器人？( P5)答：工業(yè)機(jī)器人是一類數(shù)控機(jī)器，它是可編程多自由度的,用來通過一系列動(dòng)作 ,搬運(yùn)物料、零件、工具 ,或者其他裝置 ,以實(shí)現(xiàn)給定的任務(wù)。2什么是順序控制系統(tǒng)？分為哪幾類？ (P8)答：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)。根據(jù)如何開始和終結(jié)操作順序控制可以分為兩類：(1)當(dāng)某一事件發(fā)生時(shí)，開始或結(jié)束操作的稱為事件驅(qū)動(dòng)順序控制；(2)在某一時(shí)刻或一定時(shí)問陽(yáng) J隔之后，開始或結(jié)束操作的稱為時(shí)間驅(qū)動(dòng)順序控制。3典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含哪幾個(gè)模塊？簡(jiǎn)述各模塊的作用。(P13)答：典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含：(1) 機(jī)械受控模塊 機(jī)械受控模塊代表系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通常包

4、含機(jī)械傳動(dòng)、支承和支座等。它的設(shè)計(jì)既涉及材料性能、結(jié)構(gòu)特性、形狀、體積及重量等參數(shù)，也涉及系統(tǒng)的外貌。機(jī)械受控模塊在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的主要功能是承載、傳遞力和運(yùn)動(dòng)，如改變速度、遠(yuǎn) 距離動(dòng)作、力的放大和反饋、速度和力的參數(shù)調(diào)爺、同步傳動(dòng)和傳送物料等 .(2) 測(cè)量模塊測(cè)量模塊的功能是采集有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和行為的信息,由傳感器、調(diào)理電路、變換電路等組成。對(duì)測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)要求，就是不失真地反呋被測(cè)物理變量的時(shí)間變化曲線。(3) 驅(qū)動(dòng)模塊 驅(qū)動(dòng)模塊通常是指由電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路組成的技術(shù)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊在系統(tǒng)中的作用是提供驅(qū)動(dòng)力改變系統(tǒng)包含速度和方向的運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生所希望的運(yùn)動(dòng)輸出 .( 4) 通信模塊通信模

5、塊的功能足傳遞信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)部、外部，近程和遠(yuǎn)程通信。遠(yuǎn)距離傳輸 多數(shù)采用光纜或無線電通信網(wǎng)絡(luò)。在車間環(huán)境一卜工作，為防止電噪聲干擾，紅外通信用得比較普遍。在制造系統(tǒng)中，普遍 采用局域網(wǎng) ( LA N) 實(shí)現(xiàn)各個(gè)獨(dú)立設(shè)備之間的通信。(5)微計(jì)算機(jī)模塊 微計(jì)算機(jī)模塊在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)處理由測(cè)量模塊和接口模塊提供的信息。( 6)軟件模塊軟件模塊包括系統(tǒng)的操作指令和預(yù)先定義的各種算法,負(fù)責(zé)控制微計(jì)算機(jī)模塊工作。軟件模塊的特性和形式與所選用的微計(jì)算機(jī)模塊密切相關(guān)。軟件模塊的質(zhì)量對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的柔性和智能化有著巨大的影響。( 7) 接口模塊接口模塊在系統(tǒng)內(nèi)主要用于各級(jí)之問的信息傳遞。4 .機(jī)電一體化系統(tǒng)

6、的設(shè)計(jì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)大體上應(yīng)包括哪幾個(gè)方面？ (P 14 15 )答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)大體上應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：(1 )系統(tǒng)功能任何系統(tǒng)都是供給最終用戶使用的口任何系統(tǒng)的功能要求，都應(yīng)該從市場(chǎng)需求出發(fā)，尊重最終用戶的意見，結(jié)合技術(shù)上的 可行性，再作出抉擇，不可片面追求功能的多寡。(2) 性能指標(biāo)性能指標(biāo)是系統(tǒng)功能的定量度量。性能指標(biāo)有分辨率、靈敏度、精度、可靠性、線性度，速度和位移范圍，以及承載能力、功耗、體積、重量等當(dāng)系統(tǒng)功能決定后，每一項(xiàng)功能都應(yīng)該滿足一定的性能指標(biāo)，只有這樣，浚項(xiàng)功能才具有實(shí)用價(jià)值。制定性能指標(biāo)時(shí)必須有科學(xué)的依據(jù)，切不可輕率從事 否則便會(huì)造成巨大的浪費(fèi)。

7、性能指標(biāo)降低了，會(huì)使設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)不能實(shí)用；而 性能指標(biāo)高廠，將加大實(shí)現(xiàn)的難度和成本，而且可靠性可能降低.(3) 使用條件任何系統(tǒng)都是在一定條件下運(yùn)行的，其中包括客觀的環(huán)境條件和.主觀的人員素質(zhì)?？陀^的環(huán)境條件有溫度、濕度、振動(dòng)、 沖擊、噪聲、電磁干擾等，主觀因素應(yīng)考慮系統(tǒng)適合何種文化水平的人員使用。這里必須滿足可操作性、可維修性、安全性及性 能穩(wěn)定性等一系列有關(guān)人身和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求.在滿足客觀環(huán)境和主觀因素這兩方面的使用條件下，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的平均無故障時(shí)間和足夠的使用壽命。只有這樣，系統(tǒng)才能經(jīng)久耐用，具有實(shí)用價(jià)值。(4) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益所謂經(jīng)濟(jì)效益.應(yīng)從兩個(gè)方面考慮，一是從投資一方，花

8、多少經(jīng)費(fèi)、人力及時(shí)問，可以開發(fā)出新一代產(chǎn)品并投放市場(chǎng)，估 計(jì)在市場(chǎng)上占有多大的份額，將有多大的收益；二是從最終用戶這一方，分析他們的費(fèi)效比和經(jīng)濟(jì)承受能力。5 .傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法與機(jī)電一體化的工程設(shè)計(jì)方法之間有什么不同？(P7)答：不同點(diǎn)如下表所示：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)傳統(tǒng)沒計(jì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)大批量系統(tǒng)中小批量系統(tǒng)機(jī)械同步電子同步復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化的機(jī)械系統(tǒng)笨重結(jié)構(gòu)輕巧結(jié)構(gòu)不可調(diào)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可編程序運(yùn)動(dòng)由機(jī)械公差決定精度由反饋實(shí)現(xiàn)精度常速度驅(qū)動(dòng)可變速度驅(qū)動(dòng)人工控制自動(dòng)化和可編程序控制6 .進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循什么原則處理“機(jī)”與“電”的關(guān)系 ？( P1718 )答：在進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9、時(shí)，通常，應(yīng)遵循如下原則來處理“機(jī)”與“電”的關(guān)系：(1) 替代機(jī)械系統(tǒng)在極端情況下，機(jī)械的功能可以完全由微計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器取代，從而使機(jī)械產(chǎn)品變成電子產(chǎn)品。(2) 簡(jiǎn)化機(jī)械系統(tǒng)在許多情況下，機(jī)械系統(tǒng)可采用機(jī)電一體化方法加以簡(jiǎn)化.依靠微計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器可以提供諸如輪廓、速度以及定位控制任務(wù)的功能.(3) 增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)將正常設(shè)計(jì)的機(jī)械與閉環(huán)控制回路相組合，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度、精度以及柔性，有關(guān)的部件可以做得更輕、慣量更小.(4) 綜合機(jī)械系統(tǒng)采用嵌入式微處理系統(tǒng)，有能力綜合不同的機(jī)械系統(tǒng)以及相關(guān)的功能。7 .一般機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要有哪幾個(gè)階段？ (P2024 )答:整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以分

10、為以下幾個(gè)階段：(1) 市場(chǎng)調(diào)研、需求分析和技術(shù)預(yù)測(cè)；(2) 概念設(shè)計(jì)；(3) 可行性分析；(4) 編制設(shè)計(jì)任務(wù)書；(5) 初步設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)；(6) 方案設(shè)計(jì)評(píng)估與優(yōu)化 ;(7) 詳細(xì)設(shè)計(jì)和參數(shù)核算；(8) 完成全部設(shè)計(jì)文件。二、名詞解釋題1(P50 )閉式導(dǎo)軌借助導(dǎo)軌副本身的封閉式結(jié)構(gòu) ,在變化的空間位置和受力狀況下，使運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面都能 可靠接觸，從而保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的規(guī)定運(yùn)動(dòng) .閉式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小。2 ( P56) 支承件靜剛度：靜剛度等于支承件產(chǎn)生的靜變形與承受的靜載荷之比。3. ( PSo)開式導(dǎo)軌：借助于運(yùn)動(dòng)件的自重和外載荷，在+ 定的宅問位置和受力狀況下，使

11、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面可靠接觸，從而保證運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的規(guī)定運(yùn)動(dòng) .開式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小 .4( P50) 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副：支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的五個(gè)，自由度，僅保留沿給定方向的直線移動(dòng)自由度.5 .( P50 )旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副：支承導(dǎo)軌約束了運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌韻五個(gè)自由度，僅保留沿給定軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度。6 . ( P45 )軸系的熱特性：軸系的熱特性主要參數(shù)是熱源強(qiáng)度、溫升及上作部位的熱位移7 . ( P47)氣體動(dòng)壓支承：是利用窄氣作潤(rùn)滑劑的一種軸承，通過空氣的彈性起支承作用，可避免固體面之間的直接接觸， 在軸頸和軸瓦之間形成氣楔。8 . ( P50 )滾動(dòng)導(dǎo)軌：滾動(dòng)導(dǎo)軌的配對(duì)導(dǎo)軌面

12、間由滾動(dòng)體隔開，導(dǎo)軌面不直接接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)與滾動(dòng)體產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。三、簡(jiǎn)答題1什么是軸系的動(dòng)特性？ (P45)答：指軸系抵抗沖擊、振動(dòng)、噪聲的特性 .2設(shè)計(jì)定軸齒輪系傳動(dòng)部件時(shí)需要考慮哪些因素？ (P30)答 :在設(shè)計(jì)定軸齒輪系傳動(dòng)部件時(shí)， 確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)和傳動(dòng)比必須綜合考慮最佳分配條件、 可行性及經(jīng)濟(jì)性， 合理分配傳動(dòng)比。 3為什么要消除齒輪副間隙？常用什么方法消除間隙？(P30)答：齒輪副的間隙使得在傳動(dòng)過程中，主動(dòng)輪突然改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，從動(dòng)輪不能立即隨之反轉(zhuǎn)，而是有一個(gè)滯后量，造成 齒輪傳動(dòng)的回差 .這種非線性因素將會(huì)影響全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性。消除齒輪副間隙通常分為剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法。4

13、簡(jiǎn)述調(diào)整中心距法調(diào)整齒輪副間隙的原理。( P30)答:調(diào)整中心矩法結(jié)構(gòu)如圖2-8所示.大齒輪1裝在偏心矩為P的偏心軸2上，根據(jù)間隙調(diào)整相應(yīng)的中心矩。 5簡(jiǎn)述斜齒輪法調(diào)整齒輪副間隙的原理。( P30)答：斜齒輪法結(jié)構(gòu)如圖 29所示。與齒輪 4相嚙合的齒輪 1 和齒輪 2為薄片齒輪，中間用墊圈 3隔開，選擇、修磨墊圈 厚度，即可消除齒輪副間隙。由于正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)只有其中一個(gè)薄片齒輪承載，故采用這種方法的齒輪副承載能力較小。6簡(jiǎn)述采用拉簧法調(diào)整齒輪副間隙的原理。(P31 )答：圖 210為采用拉簧的結(jié)構(gòu)。薄片齒輪 1 和2套裝在一起，通過拉簧 3的拉力使兩個(gè)齒數(shù)相同的薄片齒輪錯(cuò)位，使兩 薄片齒輪的左

14、右齒面分別貼在與其嚙合的齒輪的左右面上，以消除齒輪間隙.選擇的彈簧拉力應(yīng)能克服傳動(dòng)的最大轉(zhuǎn)矩，否則將會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)間隙。7簡(jiǎn)述采用碟形彈簧法調(diào)整齒輪副間隙的原理.( P31 )答：圖211為采用碟形彈簧消除斜齒輪間隙的結(jié)構(gòu)。斜齒輪 1和2與齒輪6嚙合，碟形彈簧 3的壓力通過螺母 5調(diào)侈4 為墊圈。彈簧力過小，達(dá)不到消除間隙的目的；彈簧力過大，則使齒輪磨損加快、阻力增加，因此應(yīng)將彈簧力調(diào)整適當(dāng).8對(duì)于高精度、高剛度的齒輪副傳動(dòng)系統(tǒng)如何提高精度？ (P32)答：通常 ，對(duì)于高精度、高剛度的齒輪副傳動(dòng)系統(tǒng)，除提高齒輪制造精度以外，現(xiàn)代普遍采用的方法是:提高孔距精度 (如±0。01mm 

15、7;0。 02mm). 或在給定孔距條件下配磨高精度齒輪，以求解決間隙問題 .9滾珠絲杠螺母副與普通螺旋傳動(dòng)相比有哪些特點(diǎn)？( P33)答：滾珠絲杠螺母副克服廠普通螺旋傳動(dòng)的缺點(diǎn)，已發(fā)展成為一種高精度的傳動(dòng)裝置.它采用滾動(dòng)摩擦螺旋取代了滑動(dòng)摩擦螺旋，具有磨損小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、精度高、溫升低等優(yōu)點(diǎn).由于滾珠絲杠螺母副具有運(yùn)動(dòng)摩擦小、便于消除傳動(dòng)間隙等突出優(yōu)點(diǎn)，它給機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能改善帶來了巨大的益處。但是 ，它不能自鎖，用于升降傳動(dòng)時(shí)需要另加鎖緊裝 置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高，另外傳動(dòng)的距離和速度有限 .1 0 滾珠絲杠螺母副分為 外循環(huán)插管式和內(nèi)循環(huán)反向器式 兩種類型 ,這兩種

16、類型各有什么特點(diǎn)？ （P34 ） 答：外循環(huán)插管式滾珠絲杠螺母副的滾珠,在循環(huán)過程中有一段離開絲杠表面，通過彎管形成循環(huán)回路。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但徑向尺寸大 Il 彎臀兩端管舌耐磨性和抗沖擊性差。內(nèi)循環(huán)反向器式滾珠絲杠螺母副的滾珠， 茌循環(huán)過程中始終與絲杠表而接觸 ,通過反向器越過絲杠的螺紋外徑進(jìn)入相鄰滾道， 形成一個(gè)循環(huán)回路 .內(nèi)循環(huán)反向器式結(jié)構(gòu)同路短，摩擦小，效率高，徑向尺寸小，但制造成本較高。1 1 簡(jiǎn)述雙螺母齒差式調(diào)隙和預(yù)緊方式的原理。（ P35 ）答：雙螺母齒差式如圖 2-12 所示。在螺母 1 和螺母 2 的凸緣上分別切出只相差一個(gè)齒的齒圈，然后裝入螺母座 3 中，與 相應(yīng)的

17、內(nèi)齒圈相嚙合 .由于齒數(shù)差的關(guān)系兩個(gè)螺母在圓周上相互錯(cuò)動(dòng)一定的相位，從而達(dá)到調(diào)整間隙的目的。這種調(diào)整方法精 度高，預(yù)緊準(zhǔn)確可靠，不易松動(dòng)，調(diào)整方便。1 3 簡(jiǎn)述雙螺母墊片式調(diào)隙和預(yù)緊方式的原理。 （P35 ）答：圖2-1-1為兩種常用的雙螺母墊片式。圖（a）為壓緊式。圖中1為絲杠;2為螺母；3為墊塊；4為螺栓.圖（h）為拉 緊式。圖巾 1 為絲杠； 2 為螺母； 3 為墊片； 4 為襯筒 .這種方法通過改變摯片的厚度，使螺母產(chǎn)生位移，以達(dá)到消除間隙和預(yù)緊 的同的。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,拆卸方便，工作可靠，剛性好；但使用中不便于隨時(shí)調(diào)整，調(diào)整精度較低.14.簡(jiǎn)述單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式調(diào)隙和預(yù)緊方式的

18、原理。 （P36）答：?jiǎn)温菽缸兾粚?dǎo)程自預(yù)緊式如圖 215 所示。這種方法是在滾珠螺母內(nèi)的兩組循環(huán)圈之間,借助于螺母內(nèi)螺紋變位導(dǎo)程產(chǎn)生變位量土 AL來實(shí)現(xiàn)消除間隙和預(yù)緊，其預(yù)緊力的大小由±厶 L和徑向間隙確定。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊且價(jià)格低廉，缺點(diǎn) 是不便于隨時(shí)調(diào)整。1 5雙推一雙推支承組合有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ （P36 ） 答：雙推一雙推支承組合結(jié)構(gòu)剛度最高 ,預(yù)拉伸后可減少絲杠自重變形和補(bǔ)償熱變形，使剛度更高，適用于高精度高剛度的 工作條件 .但是這種支承形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝?yán)щy，成本最高。1 6 .滾珠絲杠螺母副主要有哪幾種支承方式？（P3638 ）（1 ）兩端固定（雙推一雙推）雙向推

19、力固定可用雙向圓錐滾子軸承、兩個(gè)單向圓錐滾子軸承反向成組使用,雙向推力角接觸球軸承、兩個(gè)單向推力角接觸球軸承反向成組使用，雙向推力球軸承、兩個(gè)單向推力球軸承反向成組使用，滾針和推力滾子組合軸承以及6 00 接觸角推力角接觸球軸承組合。（2）一端固定一端游動(dòng)（雙推簡(jiǎn)支） 固定端用雙向推力支承。另一端軸向游動(dòng)簡(jiǎn)支叮用深溝球軸承、圓柱滾子軸承等。雙推一簡(jiǎn)支支承組合結(jié)構(gòu)中絲杠有膨脹的余地。（3）兩端均為單向推力（單推一單推） 單向推力可用單向圓錐滾子軸承、草向推力角接觸球軸承等。單推一單推支承組合結(jié)構(gòu)，可根據(jù)預(yù)計(jì)溫升產(chǎn)生的膨脹量，進(jìn)行預(yù)拉伸 .（4）一端固定一端自由（雙推一自由）自由端軸向和徑向均無約

20、束。雙推一自由支承組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性都比較低,適用于較短和豎直安裝的絲杠。1 7 諧波齒輪有什么特點(diǎn)？（ P3940） 答:（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)蕾體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高 ;（ 2）傳動(dòng)比范圍大 ;（3）同時(shí)嚙合的街?jǐn)?shù)多，運(yùn)動(dòng)精度高承載能力大 ;（ 4）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無沖擊，噪聲??；（ 5）齒側(cè)問隙可以調(diào)整；（6）可實(shí)現(xiàn)向密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力；（7 ）可實(shí)現(xiàn)高增速運(yùn)動(dòng)；（ 8） 方便地實(shí)現(xiàn)差速傳動(dòng) .1 8簡(jiǎn)述諧波齒輪減速器的工作原理。（ P38）答：圖2 -16為艤波傳動(dòng)諧波齒輪爪意圖。它由波發(fā)生器H、柔輪1和剛輪2組成.通常，波發(fā)生器為主動(dòng)構(gòu)件.柔輪或剛輪為從動(dòng)構(gòu)件 .從傳動(dòng)

21、原理上講 ,諧波齒輪傳動(dòng)分單波和雙波兩種 ;當(dāng)波發(fā)生器只有一個(gè)單滾子時(shí)， 這種傳動(dòng)稱為單嚙合區(qū) (單波) 諧波齒輪傳動(dòng)；當(dāng)波發(fā)生器有兩個(gè)滾子時(shí) ,則稱為雙波傳動(dòng)。雙波傳動(dòng)由于對(duì)稱安裝有兩個(gè)滾子，抵消了單滾子波發(fā)生器上的徑 向力，而且，柔輪和剛輪的齒數(shù)差最好為 2 ，保證了柔輪變化的對(duì)稱性。此外波發(fā)生器還可做成3個(gè)或 3個(gè)以上的滾子 ,這時(shí)，柔輪和剛輪的齒數(shù)差相應(yīng)為 3 個(gè)或 3 個(gè)以上。不過，滾子越多，柔輪中的彎曲應(yīng)力越大 .由圖 2 16 可見，柔輪是一個(gè)薄壁外齒圈，波發(fā)生器將它撐為橢圓形。當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),柔輪長(zhǎng)軸上的輪齒 A 和 B 與剛輪完全嚙合，短軸上的輪齒 C和D則與剛輪完全脫開，

22、而中間區(qū)域處于過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪相對(duì)剛 輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒，于是，將波發(fā)生器的快速轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)槿彷喌穆俎D(zhuǎn)動(dòng)，獲得很大的降速比.諧波齒輪傳動(dòng)除了可設(shè)計(jì)成剛輪固定外還可設(shè)計(jì)成柔輪固定或波發(fā)生器固定的傳動(dòng)形式，將柔輪固定可實(shí)現(xiàn)通過密封壁傳動(dòng)。1 9 .雙波傳動(dòng)諧波齒輪減速器如何消除傳動(dòng)間隙？ (P4142)答：消除傳動(dòng)間隙通常從以下兩方面人手 :其一是采用無間隙花鍵、過盈配合、銷釘?shù)确绞铰?lián)接柔輪和軸；其二是將齒輪按 照尤間隙加工，由于存在柔性構(gòu)件，這種無齒隙嚙合傳動(dòng)不會(huì)有任何問題 .20 .對(duì)于保證機(jī)械功能、完成機(jī)械主要運(yùn)動(dòng)的主軸有哪些較高的要求？( P4445)答：軸系由軸、

23、軸頸、軸承以及軸上的傳動(dòng)件等組成。在機(jī)械傳動(dòng)鏈內(nèi)，中間傳動(dòng)軸的要求一般不高，但對(duì)于保證機(jī)械功 能、完成機(jī)械主要運(yùn)動(dòng)的主軸，則有較高的要求。主要要求包括：( 1 )回轉(zhuǎn)精度含軸向精度。(2)靜剛度 .即單位變形量所需的靜載荷大小。( 3)動(dòng)特性。一般指軸系抵抗沖擊、搌動(dòng)、噪聲的特性.它與軸系的動(dòng)剛度、慣量和質(zhì)量分布等因素有關(guān)。通常，通過模態(tài)分析,以軸系主振頻率來表征。( 4)熱特性。 軸系的熱特性主要參數(shù)是熱源強(qiáng)度、溫升及工作部位的熱位移。 精密機(jī)械不僅要控制彈性變形 ,還應(yīng)注意熱變形引起的誤差。2 1 對(duì)導(dǎo)軌副的性能要求有哪些？導(dǎo)軌分為哪幾類？ ( P4950 )答：對(duì)導(dǎo)軌副的性能要求是導(dǎo)向精

24、度、接觸剛度、精度保持性以及低速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。按運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的軌跡分： (1)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副；( 2)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副。按導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)分： (1 )滑動(dòng)導(dǎo)軌； (2)滾動(dòng)導(dǎo)軌； (3)液體靜壓導(dǎo)軌 ;( 4)氣浮導(dǎo)軌； (5)磁浮導(dǎo)軌。 按導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)分： (1)開式導(dǎo)軌 ; ( 2)閉式導(dǎo)軌 .2 2 滾珠式滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾柱式滾動(dòng)導(dǎo)軌各有什么特點(diǎn)？( P51) 答：滾珠式為點(diǎn)接觸，摩擦阻力小，但承載能力差,剛度低。滾柱式為線接觸，摩擦阻力大，對(duì)導(dǎo)軌面的平行度誤差較敏感，易產(chǎn)生側(cè)向偏移和滑動(dòng)而引起應(yīng)力集中和磨損。但承載能力高，剛度大，導(dǎo)向性能較好。滾動(dòng)體的材料為滾動(dòng)軸承鋼.2 3 剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳

25、動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響？(P64)答 :剛度低，引起系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，與摩擦一起產(chǎn)生反轉(zhuǎn)誤差，以及造成系統(tǒng)在平衡位置附近振蕩.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低 ,可以增加電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)加速度，從而提高系統(tǒng)的快速性。24滾珠絲杠螺母副的軸向間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何處理？ (P35)答 :滾珠螺母副的軸向間隙將使控制性能變差?？梢圆扇‰p螺母齒差式、雙螺母螺紋式、雙螺母墊片式和單螺母變位導(dǎo)程自 預(yù)緊式來消除間隙。常用的調(diào)整預(yù)緊方法有墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式三種.2 5 錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中消除齒側(cè)間隙常用什么方法？ ( P31) 答：錐齒輪傳動(dòng)采用壓簧消除間隙。錐齒輪圓弧槽中的壓簧使內(nèi)外齒圈的錐齒錯(cuò)位，達(dá)到消除間隙的目的。二

26、、名詞解釋題1. ( P133)伺服電動(dòng)機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)是一種受輸入電信號(hào)控制，并作快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。2. (P 134)始動(dòng)電壓：調(diào)節(jié)特性曲線與電樞電壓的交點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)的始動(dòng)電壓。3. (P 134)失靈區(qū)：在直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性曲線中，從原點(diǎn)到始動(dòng)電壓點(diǎn)的橫坐標(biāo)范圍，被稱為在某一電磁轉(zhuǎn)矩值時(shí)伺服 電動(dòng)機(jī)的失靈區(qū) .4 . ( P133 )直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：即保持控制電壓恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。5 . ( P133 )直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性：即電磁轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系曲線。6（P139 ）開通延遲：在 PWM 放大器中，為了防止晶體管開關(guān)控制信號(hào)跳變的瞬

27、間兩晶體管處于同時(shí)導(dǎo)通狀態(tài)形成短路而損 壞晶體管，必須使控制信號(hào)由低變高的過程延時(shí)一段時(shí)間,以免造成橋臂直通，這種延遲就是開通延遲 .7 （ P140） 永磁同步電動(dòng)機(jī) :以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電刷換向，又稱無刷電動(dòng)機(jī)。8 （P 135 ） 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)制放大器。9（P 147）變頻調(diào)速 :采用改變電機(jī)通電頻率的方式來改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式.三、簡(jiǎn)答題1 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)模塊的作用是什么？（ P127） 答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)模塊在系統(tǒng)中的作用是改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和產(chǎn)生所希望的運(yùn)動(dòng)輸出。2 交直流電動(dòng)機(jī)各有什么特點(diǎn)？（ P 130

28、）答：直流電動(dòng)機(jī)是最先應(yīng)用于變速傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī) ,因?yàn)樗哂泻?jiǎn)單的電壓和電流關(guān)系式，精確控制算法和功率放大器都比較 簡(jiǎn)單。但它比交流電動(dòng)機(jī)昂貴，而且換向器和電刷降低了它的可靠性，在許多易燃易爆的工業(yè)環(huán)境不宜使用。交流電動(dòng)機(jī)本質(zhì) Il 就是比較簡(jiǎn)單的機(jī)電裝置 ,但是由于它的非線性特性，精確控制比較復(fù)雜。倘若采用更加理想的控制算 法可以得到與直流電動(dòng)機(jī)相比擬、甚至更好的性能。但足,為了實(shí)現(xiàn)這些算法 ,需要功能更強(qiáng)的計(jì)算裝置。現(xiàn)在由于集成電路和功率器件的發(fā)展 ,交流電動(dòng)機(jī)正在許多領(lǐng)域取代直流電動(dòng)機(jī)用作變速傳動(dòng)。它們代表了運(yùn)動(dòng)控制最典型的應(yīng)用。3簡(jiǎn)述直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 （ P 131 ）答：直流電動(dòng)機(jī)豐

29、要組成包括三部分：（1）定子磁極永磁式直流電劭機(jī)的磁極 N-S 由永久磁鐵構(gòu)成 .他勵(lì)式贏流電動(dòng)機(jī)的定子磁極由繞制在磁極上的勵(lì)磁線圈構(gòu)成。（2）電樞電樞是繞有電流線圈的轉(zhuǎn)子其鐵心是由硅鋼片疊制的導(dǎo)磁體.。每一個(gè)線圈的端點(diǎn)都焊接到時(shí)應(yīng)的換向片上。（3） 電刷 電刷是電動(dòng)機(jī)定子的一部分。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每一一個(gè)電刷都交替的與兩個(gè)換向片接觸，以保持電樞線圈中的電流分布相 對(duì)于定子是不變的。t4 簡(jiǎn)述伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及分類 .（P 133 ） 答：伺服電動(dòng)機(jī)是一種受輸入電信號(hào)控制，并作快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與控制電壓成正比，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而近 似線性下降，調(diào)速范圍寬 ,當(dāng)控制電壓為零時(shí)能立即停轉(zhuǎn)

30、.根據(jù)伺服電動(dòng)機(jī)的這種丁作特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一些特別的要求。按照 結(jié)構(gòu)分類，直流伺服電動(dòng)機(jī)有普通型和低慣量型兩類，普通型又分永磁式和電磁式兩種。低慣量型的有印刷繞組伺服電動(dòng)機(jī)、 無槽伺服電動(dòng)機(jī)及空心杯形電樞伺服電動(dòng)機(jī)。必須指出，在基本原理上，直流伺服電動(dòng)機(jī)與普通直流電動(dòng)機(jī)是完全相同的 .5 如何加快直流伺服電動(dòng)機(jī)的過渡過程 ?（P135 ）答：直流伺服電動(dòng)機(jī)通?？山茷橐浑A慣性環(huán)節(jié) ,其過渡過程的快慢主要取決于機(jī)電寬度可變的調(diào)制輸出電壓。有時(shí)還需要一個(gè)偏置電壓使調(diào)制信號(hào)移位。11. PWM 放大器中的功率管選擇原則與線性放大器有什么不同？（ P138）答： PWM 放大器中的功率管選擇原則與線

31、性放大器不同由于其工作在高頻開關(guān)狀態(tài),動(dòng)態(tài)開關(guān)損耗比較大 ,一般要求選用截止頻率比較高的晶體管，以降低開關(guān)損耗 .另外 ,由于工作頻率高，線路分布電感及雜感的影響較大，可能會(huì)引起較高的尖峰電 壓，為此，一方面要盡量合理布線并選擇適當(dāng)?shù)碾娐方Y(jié)構(gòu)，以降低分布電感、雜感；另一方面，要適當(dāng)提高晶體管的耐壓， 以避免擊穿晶體管 .1 2 在 PWM 放大器中，一般采取什么措施保護(hù)功率管？（ P139） 答：一般晶體管導(dǎo)通時(shí)，其導(dǎo)通電壓會(huì)隨電流增大而升高，尤其是過流時(shí)，導(dǎo)通電壓會(huì)急劇升高，利用這一特性，可在晶 體管導(dǎo)通時(shí)檢測(cè)其導(dǎo)通壓降 .當(dāng)它高于某一設(shè)定值時(shí)，便關(guān)斷晶體管，達(dá)到保護(hù)目的。目前這種保護(hù)方法是

32、很可靠的。晶體管飽和導(dǎo)通壓降檢測(cè)保護(hù)法中與非門的作用是晶體管加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，檢測(cè)才起作用，以免晶體管關(guān)斷時(shí)造成誤判 .1 3 為什么要使控制信號(hào)由低變高的過程延時(shí)一段時(shí)間？（ P139 ）答:在PWM放大器中，同一 橋臂上的兩個(gè)晶體管多工作在反相狀態(tài)，即當(dāng)一介導(dǎo)通，另一個(gè)就關(guān)斷。理論上這是沒有問題 的,但實(shí)際上品體管的開通、 關(guān)斷是有延時(shí)的 ,且關(guān)斷延時(shí)一般比開通延時(shí)大， 這就產(chǎn)生了問題， 即當(dāng)晶體管開關(guān)控制信號(hào)跳變時(shí)， 原來關(guān)斷的晶體管將很快開通，而原來導(dǎo)通的晶體管卻不能立即關(guān)斷。結(jié)果，在這一瞬間兩晶體管處于同時(shí)導(dǎo)通狀態(tài)，形成短 路，并可能損壞晶體管。因此，必須使控制信號(hào)由低變離的過程延時(shí)一段

33、時(shí)間，以免造成橋臂直通,這種延遲就是開通延遲。1 4 PWM 放大器中，如何處理泵升電壓？ （P140）答:PWM放大器中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子及負(fù)載存儲(chǔ)的能量并不是消耗在放大器中，而是回饋到電源中。當(dāng)采用 整流電源時(shí) ,回饋的能量充到電容器中 .當(dāng)系統(tǒng)慣量比較大 H 寸，由于充電引起電容器的電壓升高幅度很大 .如果不加處理將產(chǎn) 生過高的電壓而威脅電路的安全。因此，一般在中、小功率系統(tǒng)中，附加放電回路，將多余的能量消耗掉；在大功率系統(tǒng)中,則加逆變器將能量回饋電網(wǎng)。1 5簡(jiǎn)述永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。 （P140 ） 答：永磁同步電動(dòng)機(jī)是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較新型的電動(dòng)機(jī)。它以電子換

34、向取代了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電刷換 向，因此 ,又稱為無刷電動(dòng)機(jī) .它既保持了直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ,又避免了點(diǎn)流電動(dòng)機(jī)因電刷而引起的缺陷 .這種電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍寬、 起動(dòng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好，壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、可靠性高、噪聲較小,不存在換向火花，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)無線電信號(hào)的 1：擾，可用于直流電動(dòng)機(jī)小能心用的易燃、易爆場(chǎng)合；但其控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，目前低速時(shí)轉(zhuǎn)速均勻性還較差。在機(jī) 電一一體化系統(tǒng)領(lǐng)域，如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床 ,永磁同步電動(dòng)機(jī)正在逐步取代直流電動(dòng)機(jī) ,得到了廣泛應(yīng)用。1 6簡(jiǎn)述永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。 （P140 ） 答：傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電樞為轉(zhuǎn)子，磁極同定在定子上。與此相反

35、,永磁同步電動(dòng)機(jī)的電樞繞組位于定子上，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼組成 .它可以分為電動(dòng)機(jī)本體、位置傳感器、電子換向開關(guān)等三個(gè)基本部分.電動(dòng)機(jī)本體包括定子和永久磁鋼轉(zhuǎn)子。定子有三相對(duì)稱分布繞組。轉(zhuǎn)子磁鋼為兩極或多極結(jié)構(gòu) .位置傳感器是一種無機(jī)械接觸的檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的裝置，如感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)變壓器、光 電式編碼器、接近開關(guān)及霍爾元件等。電子換向開關(guān)電路中，各功率開關(guān)元件分別與相應(yīng)的定子相繞組串聯(lián)。各功率元件的導(dǎo) 通與關(guān)斷由轉(zhuǎn)子位置傳感器給出的信號(hào)決定。這里 ,位置傳感器的轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的電刷 ,而位置傳感器的定子與電子換向 開關(guān)電路組成換向器，所以 ,永磁同步電動(dòng)機(jī)換向原理與直流電動(dòng)機(jī)的類似。1 7 永磁同步電

36、動(dòng)機(jī)有哪兩種驅(qū)動(dòng)方式？各自有什么特點(diǎn)？（ P141）答 :永磁同步電動(dòng)機(jī)有兩種驅(qū)動(dòng)方式：（1）直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式： 采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的永磁同步電動(dòng)機(jī) ,又稱為無刷直流電動(dòng)機(jī) .無刷直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是 脈動(dòng)的，低轉(zhuǎn)速的平滑性比較差。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與電子換向器的位置傳感器安裝角有關(guān)。（2） 同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式：永磁同步電動(dòng)機(jī)常用工作方式是采用三相正弦脈沖寬度調(diào)制（ SPWM ）電壓供給定子繞組 .與直 流電動(dòng)機(jī)的 PWM 功率放大器控制一樣， 由于脈沖頻率很高 （通常為 25kHz ），繞組電感起平滑作用， 所以永磁同步電動(dòng)機(jī)定子 繞紺中流過的電流基本上是三相正弦波。1 8 交流伺服電

37、動(dòng)機(jī)有哪些類型？交流伺服驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是什么？（ P128130 ） 答:交流伺服電動(dòng)機(jī)有永磁同步電動(dòng)機(jī)和交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩類 .交流伺服驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)有勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，無接觸電刷。1 9簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)兩種主要控制方式的工作原理。 （P 132） 答:一種是電樞電壓控制，即在定子磁場(chǎng)不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩頭端的電壓信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩；另一種是勵(lì)磁磁場(chǎng)控制 ,即通過改變勵(lì)磁電流的大小來改變定子磁場(chǎng)的強(qiáng)度從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。2 0 簡(jiǎn)述 PWM 脈寬調(diào)速原理 .（P136 ）三、簡(jiǎn)答題1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)電路有哪幾種類型 ？其中

38、哪種電路適用于永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)？ （P172175 ）答:主要有單極性驅(qū)動(dòng)電路、 雙極性驅(qū)動(dòng)電路、 斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路、細(xì)分電路 .其中雙極性驅(qū)動(dòng)電路適用于永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) . 2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入信號(hào)是什么？輸出軸的轉(zhuǎn)速和位移與哪些因素有關(guān)？（P166 ）答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)，它的輸入信號(hào)為脈沖序列，每輸入一個(gè)脈沖，它的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一步，輸出步數(shù)等于輸 入脈沖個(gè)數(shù)，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比。3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)速度控制的？（ P166 ） 答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)是由輸入的電脈沖信號(hào)控制的，每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)的角度。其角位 移量與輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比 ,在時(shí)

39、間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可 得到所需轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和方向。4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與一般伺服電動(dòng)機(jī)比較具有哪些明顯的特點(diǎn)？（ P166 ） 答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與一般伺服電動(dòng)機(jī)比較，其特點(diǎn)是：可以實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制，在開環(huán)系統(tǒng)中可以達(dá)到高精度的定位和調(diào)速 位置誤差不會(huì)積累 .5 根據(jù)工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為哪幾類 ? 各有什么特點(diǎn) ?（PI67169 ） 笞：根據(jù)工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為反應(yīng)式、永磁式和永磁感應(yīng)式三類 .（1）反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)這類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)頻率較高，步距角一般為1。5°0。75°.缺點(diǎn)是消耗功率較大，斷電時(shí)無定

40、位轉(zhuǎn)矩。（2）永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子為永久磁鋼 ,永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，消耗功率較小.但是這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角較大，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較低 ,并需要正、負(fù)脈沖供電。（3）永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角可做得較小，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較高 ,消耗功率較小，斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩 ,兼有反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)， 但制造工藝較復(fù)雜。6對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有哪些要求？（ P172 ） 答:對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的要求有：（1 ）能夠提供快速上升和快速下降的電流，使電流波形盡量接近矩形；（2） 具有供截止期間釋放電流的回路，以降低相繞組兩端的反電動(dòng)勢(shì),加快電流衰減；（3）功耗盡量低，效率高。除此之外

41、，在一些有特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合 ,為了提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位的分辨率，減小過沖和抑制振蕩，驅(qū)動(dòng)電路還應(yīng)有細(xì)分 功能。7步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要有哪幾種通電方式？（ P 167） 答:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要的通電方式有 :純單拍、純雙拍以及單雙拍結(jié)合。8什么是 DDA 法運(yùn)動(dòng)控制？ （P 182）答 :所謂 DDA 法就是采用數(shù)字量表達(dá)加速度、速度及位置坐標(biāo)，將加速度到速度和速度到位置的積分表達(dá)式，采用求和的 方法進(jìn)行近似數(shù)值積分，從而產(chǎn)生增量式運(yùn)動(dòng)控制指令 .二、名詞解釋題1 （ P2°9 ）復(fù)合控制器 :在反饋控制器的基礎(chǔ)卜附加一個(gè)前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器.2 . （ P195）閉環(huán)伺服系統(tǒng)：

42、閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，足南控制器、受控對(duì)象，反饋測(cè)量裝置以及比較器等部分組成。3 . （ P195）負(fù)反饋:反饋裝置測(cè)量輸出變量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋到系統(tǒng)的輸入端，這種反饋稱為負(fù)反饋。4（P 197 ）參考脈沖伺服系統(tǒng)：能夠商接接收計(jì)算機(jī)生成的數(shù)字脈沖信號(hào)作為參考輸入，并由參考輸入脈沖和反饋信號(hào)脈 沖之間的頻率或相位之差形成誤差信號(hào)的系統(tǒng)被稱為參考脈沖伺服系統(tǒng)。5（ P19l ）隨動(dòng)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出角度始終是緊密跟蹤發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角這種形式的閉環(huán)伺服系統(tǒng)義稱為隨動(dòng)系統(tǒng)。6（ P2°4 ）誤差：期望輸出與實(shí)際輸出之差。7 . （ P204 ）靜態(tài)誤差：當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí).令 t-3

43、系統(tǒng)誤差的極限定義為靜態(tài)誤差。8 . （ P205 ）伺服系統(tǒng)的剛度：伺服系統(tǒng)的剛度定義為輸出軸的單位位置誤差所能承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。三、簡(jiǎn)答題1什么叫伺服系統(tǒng)？（ P195）答：伺服系統(tǒng)通常是一個(gè)閉環(huán)的位置控制系統(tǒng),其輸入可以為模擬電壓、參考脈沖信號(hào)、二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，而輸出是機(jī)械角 位移或線位移。具輸 ;艘與輸入成比例，并跟蹤輸入的變化。2 電流環(huán)的主要作用是什么？( P201 ) 答：電流環(huán)的主要作用是通過調(diào)節(jié)功率放大器輸出電壓，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩跟蹤希望的設(shè)定值。此外，電樞電流負(fù)反饋可以起故障保護(hù)作用，即使電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài),電樞電流也小會(huì)上升到足以損毀電動(dòng)機(jī)。3簡(jiǎn)述全閉環(huán)與半閉環(huán)的區(qū)別。 (

44、P196 ) 答：在具有減速器的位置伺服系統(tǒng)中根據(jù)位髓反饋傳感器安裝位置的不同，伺服系統(tǒng)分為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)和全閉環(huán)伺服 系統(tǒng)。位置反饋傳感器可以安裝在伺服電動(dòng)機(jī)軸上,用以間接測(cè)量工作臺(tái)的位移 ,所以間接測(cè)量的系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)槎∽髋_(tái)的移動(dòng)是在閉環(huán)控制回路之外 .半閉環(huán)伺服系統(tǒng)可避免傳動(dòng)機(jī)構(gòu)非線性引起系統(tǒng)產(chǎn)生極限環(huán)和爬行振蕩。當(dāng)位置傳感器安裝于輸出軸上時(shí) ,傳感器是直接測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng)的 直接測(cè)量的系統(tǒng)稱為全閉環(huán)系統(tǒng) .全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)輸出進(jìn)行 直接控制 ,可以獲得十分良好的控制精度。但是 ,受機(jī)械傳動(dòng)部件的非線性影響嚴(yán)重 ,只有在要求高精度的場(chǎng)合 ,才采用全閉環(huán)系統(tǒng)。二、名詞解釋題1( P23

45、6 )插補(bǔ)：產(chǎn)生一系列固定長(zhǎng)度的步距，近似不能直接到達(dá)的幾何圖形，使得刀軌路徑的最大偏差保持在一個(gè)步長(zhǎng) 以內(nèi)。2( P236)DDA: 軌跡微分方程的簡(jiǎn)單計(jì)算方法是數(shù)字微分分析法，也叫數(shù)字積分器法，簡(jiǎn)稱 D DA .3( P233) 連續(xù)路徑控制：為了控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動(dòng),必須同時(shí)控制每一個(gè)軸的位置和速度，使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。這樣的運(yùn)動(dòng)控制稱為連續(xù)路徑控制 .三、簡(jiǎn)答題1在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， “路徑”和“軌跡 "這兩個(gè)概念之間有什么區(qū)別？( P234 ) 答：路徑只代表與軌跡有關(guān) 的位置信息 ;軌跡是代表在空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)或機(jī)器人連桿坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)的位置 - 時(shí)間曲

46、線，是具有適當(dāng)速度和加速度信息的路 徑。2簡(jiǎn)述點(diǎn)位控制的原理 .( P233)答：點(diǎn)位控制是在容許加速度和速度條件下 ,盡可能以最大速度由源坐標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)到目的坐標(biāo)位置，對(duì)于兩點(diǎn)之間的軌跡是 沒有精度要求的。3 運(yùn)動(dòng)控制可以分為哪幾種運(yùn)動(dòng)形式 ?( P232)答：運(yùn)動(dòng)形式有以下幾種：(1) 按運(yùn)動(dòng)形式可分為直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng);(2) 按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為平面運(yùn)動(dòng)和窄間運(yùn)動(dòng) ;( 3 )按運(yùn)動(dòng)控制方法可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)路徑控制。點(diǎn)位控制珂以采用開環(huán)控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)。而連續(xù)路徑控制一般 則要求采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。4何謂 DDA 算法？( P236 )答 :DDA 法即數(shù)字微分分析法， 就是以數(shù)字量

47、表達(dá)加速度、速度以及位置坐標(biāo)， 采用求和公式計(jì)算加速度到速度和速度到位 置的數(shù)值積分，從而產(chǎn)生增量式運(yùn)動(dòng)控制指令。二、名詞解釋題1. ( P262 ) PLC :即可編程序控制器。它足在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，它使用其內(nèi)部存儲(chǔ)器存放用戶設(shè)計(jì) 的程序指令用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算并通過數(shù)字或模擬輸入 /輸出來控制各種類型的機(jī)械和過程2. (P266) 布爾代數(shù)方程:表示邏輯運(yùn)算關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。3 .( P267)梯形邏輯圖：它是一種原理圖，將控制電路的每一個(gè)分支畫成分開的一個(gè)水平行。它的目的是強(qiáng)調(diào)每一個(gè)分支的 功能和產(chǎn)生的操作順序。三、簡(jiǎn)答題1 什么是 PLC

48、 的掃描工作制？( P263 )答：PLC的掃描工作制，即檢測(cè)輸入變量、求解當(dāng)前控制邏輯以及修正輸出指令，都是按定義和設(shè)計(jì)，連續(xù)和重復(fù)地進(jìn)行。2現(xiàn)代 PLC 編程語(yǔ)言主要有哪幾種？( P266)答：現(xiàn)代 PI。 C 編程語(yǔ)言主要有：布爾代數(shù)方程、助記符指令、時(shí)序圖及梯形邏輯圖。其中，布爾代數(shù)方程和梯形邏輯圖 是最常用的PLC語(yǔ)言。從邏輯控制的角度，梯形邏輯圖和布爾代數(shù)方程都可以足PLC的編程語(yǔ)言?，F(xiàn)代多數(shù) PLC裝備有按梯形邏輯圖直接編程的語(yǔ)言。3簡(jiǎn)述 PLC 梯形邏輯圖與繼電器梯形邏輯圖的區(qū)別。 （P268 ）答：主要區(qū)別有：（1）PLC的梯形邏輯圖嚴(yán)格是二維的，不容許有交叉線 ，觸點(diǎn)不能放

49、置在垂宜位置上。（2）PLC 依次掃描梯形邏輯圖的每一個(gè)梯級(jí) ,而繼電器電路是給梯形邏輯圖所有梯級(jí)同時(shí)通電的 . 4描寫時(shí)間驅(qū)動(dòng)過程常用什么方法？ （ P277）答：為了描寫時(shí)間驅(qū)動(dòng)順序過程 ,經(jīng)常采用語(yǔ)句表和過程定時(shí)圖這兩種方法 .5描寫順序控制的方法有哪些？ （P263 ） 答：描寫順序控制的方法包括：語(yǔ)句表、流程圖、梯形圖、順序功能圖、狀態(tài)圖,過程定時(shí)圖以及邏輯語(yǔ)句。,二、名詞解釋題（本大題共 5 小題每小題 3 分 ,共 1 5 分）1 5 機(jī)電一體化1 6 軸系的動(dòng)特性1 7 靈敏度1 8 永磁同步電動(dòng)機(jī)1 9 復(fù)合控制器三、簡(jiǎn)答題（本大題共 4 小題，每小題 4 分共 1 6 分

50、）20 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)大體上應(yīng)包括哪些方面?21 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)電路有哪幾種類型 ?其中哪種電路適用于永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ?2 2 根據(jù)系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的不同，伺服系統(tǒng)可分為哪幾類？它們的輸入信號(hào)分別是什么?23 什么是 PLC 的掃描工作制？1 5 機(jī)械與電子的集成技術(shù)。1 6 指軸系抵抗沖擊、振動(dòng)、噪聲的特性 .1 7 輸出變化量與對(duì)應(yīng)的輸入 （被測(cè)量）變化量的比值。有時(shí)稱為增量增益或標(biāo)度因子。1 8 以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電刷換向，又稱無刷電動(dòng)機(jī)。1 9 在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一個(gè)前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器。 三、簡(jiǎn)答題（本大題共 4 小題，每小題 4 分

51、- 共 1 6 分）2 0 包括系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益。2 1主要有：?jiǎn)螛O性驅(qū)動(dòng)電路、雙極性驅(qū)動(dòng)電路、斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路、細(xì)分電路。其中艤極性驅(qū)動(dòng)電路適用于永磁式步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)。2 2 根據(jù)系統(tǒng)中傳遞信號(hào)的形式，伺服系統(tǒng)可分為 :（1 ）模擬式伺服系統(tǒng)，輸入信號(hào)為模擬信號(hào)；（2 ）參考脈沖系統(tǒng)，輸入信號(hào)為數(shù)字脈沖信號(hào)；（3）采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，輸人為上位機(jī)生成的采樣插補(bǔ)的參考指令。 二、名詞解釋題（本大題共 5 小題，每小題 3 分,共 1 5 分） 1 5 線性系統(tǒng)、定常系統(tǒng)1 6 齒輪系傳動(dòng)的最佳速比1 7直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1 8 直流電動(dòng)機(jī)線性型驅(qū)動(dòng)電路1 9 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)

52、機(jī) 三、簡(jiǎn)答題（本大題共 4小題，每小題 4分，共 1 6 分） 20簡(jiǎn)述典型機(jī)電一體化系統(tǒng)中的微處理機(jī)模塊。2 1 .題21圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單極性驅(qū)動(dòng)電路.試簡(jiǎn)述圖中VT、R、VD和Rf的作用。2 2 在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ,“路徑”和“軌跡”這兩個(gè)概念之間有什么區(qū)別？2 3 簡(jiǎn)述時(shí)間事件驅(qū)動(dòng)順序控制系統(tǒng)的類型。 二、名詞解釋題【本大題共 5小題,每小題 3分-共1 5 分）1 5 輸入和輸出滿足線性疊加原理的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng).數(shù)學(xué)模型中的所有系數(shù)都為常世的系統(tǒng)稱為定常系統(tǒng)。1 6 對(duì)于多級(jí)減速裝置， 可使相鄰各級(jí)速比滿足條件 ;如果所有負(fù)載折合到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相

53、等，則速比達(dá)到最佳 .1 7 直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指保持控制電壓恒定時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。1 8 線性功率放大器 （驅(qū)動(dòng)電路）是指功率元件工作于線性狀態(tài)，其輸出電壓或電流與控制信號(hào)成比例關(guān)系。1 9 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。定子上有若干對(duì)磁極，磁極上有控制繞組。轉(zhuǎn)子圓柱面上有均勻分布的 小齒。三、簡(jiǎn)答題（本大題共 4 小題，每小題 4 分,共 1 6 分） 20微處理機(jī)模塊負(fù)責(zé)處理由測(cè)量模塊和接口模塊提供的信息。（2 分）輸人參數(shù)：被測(cè)量的反饋量和與系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的設(shè)定參數(shù)。（1 分）輸出：一部分決定驅(qū)動(dòng)模塊的工作狀態(tài)；另一部分供接口模塊。（1 分）21。VT:晶體

54、管開關(guān)元件，控制繞組電流通斷。（1分）R:減小繞組的電氣時(shí)間常數(shù)。（1分）VD :續(xù)流，泄放繞組中儲(chǔ)存的磁能.（1分）Rf:加快磁能泄放。（1分）2 2 路徑只代表與軌跡有關(guān)的位置信息。（2 分）軌跡是代表在空間直角坐標(biāo)系或機(jī)器人連桿坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)間曲線。（1 分）是具有適當(dāng)速度和（或）加速度信息的路徑 .（ 1 分）2 3 根據(jù)開關(guān)條件是時(shí)間函數(shù)或事件函數(shù)，順序控制系統(tǒng)分為時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)兩種類型。（ 2 分）在時(shí)間驅(qū)動(dòng)順序控制系統(tǒng)中，每一操作步驟都是在給定時(shí)刻，或給定時(shí)間間隔之后啟停。在事件驅(qū)動(dòng)過程中 ,每一操作步驟都是由于某一事件發(fā)生才啟停 .（1 分）二、簡(jiǎn)答題（本大題共 8小

55、題，每小題 4分-共 3 2 分） 1 1機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械受控模塊的作用是什么？1 2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思想足什么？1 3 滾珠絲杠螺母副的間隙消除和預(yù)緊方法有哪幾種？1 4直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性的含義是什么？什么是直流伺服電動(dòng)機(jī)的失靈區(qū)？1 5 什么是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)？其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角取決于什么？1 6 對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有什么要求？1 7全閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)是什么 ?1 8 什么是數(shù)字微分分析法？11答:機(jī)械受控模塊代表系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，又稱執(zhí)行模塊。其主要功能是承載、傳遞力和運(yùn)動(dòng)。機(jī)械受控模塊的輸入由驅(qū) 動(dòng)模塊和環(huán)境參數(shù)定義的條件一起提供。輸出由測(cè)量模塊接收，并轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電信號(hào).（

56、2 分）1 2 答: （ 1）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 ;（1 分）（2）機(jī)和電融合的設(shè)計(jì)思想；（ 2分）（ 3） 注重創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想。（ 1 分）1 3 答: （ 1 ）雙螺母齒差式；（1 分）（ 2） 雙螺母螺紋式；（分）（3） 雙螺母墊片式 ;（ 1 分）（4）單螺母變位導(dǎo)程臼預(yù)緊式。（1 分）1 4答:電磁轉(zhuǎn)矩恒定時(shí) ,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系曲線即為調(diào)侈特性.（ 2 分）調(diào)節(jié)特性與橫軸的交點(diǎn)為電動(dòng)機(jī)的始動(dòng)電壓， （1 分）從原點(diǎn)到始動(dòng)電壓點(diǎn)的橫坐標(biāo)范圍，被稱為在某一電磁轉(zhuǎn)矩值時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)的失靈區(qū)。（ 1 分）1 5 答 :（1） 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。它采用變磁阻原理產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，將數(shù)字的電脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運(yùn)動(dòng)； （2 分 ）（ 2 ）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率；（ 1 分）（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角取決于輸入脈沖個(gè)數(shù)。（1 分）1 6 答：對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路有如下要求 :（1）能夠提供快速七升和快速下降的電流，使電流波形盡量接近矩形：（2 分（2）具有供截止期間釋放電流的同路；（1 分）（3