機(jī)電一體化重點(diǎn)及答案

1、1. 機(jī)電一體化的定義。機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行有機(jī)的組織和綜合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的最佳化。2. 簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及各組成部分的功能。機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成：A機(jī)械本體、B動(dòng)力單元、C傳感檢測單元、D執(zhí)行單元、E驅(qū)動(dòng)單元、F控制及信息處理單元這六部分組成。各成分的功能如下：1、機(jī)械本體：使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置（裝配連接）在一定位置上，并保持特定的關(guān)系。2、動(dòng)力單元：按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。3、傳感檢測單元：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)

2、進(jìn)行檢測，并轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。4、執(zhí)行單元：根據(jù)控制信息和指令在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下完成所要求的動(dòng)作。5、驅(qū)動(dòng)單元：在控制信息作用下，在動(dòng)力單元的支持下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行單元）完成各種動(dòng)作和功能。6、控制及信息處理單元：將來自各傳感器的檢測信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過輸出接口送往驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行。3. 機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些設(shè)計(jì)方法？分別舉例。機(jī)電一體化系統(tǒng)有以下三種設(shè)計(jì)方法：A.取代法，如用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)等；B.整體設(shè)計(jì)

3、法，如某些激光打印機(jī)的激光掃描鏡；C.組合法，如設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)使各個(gè)單元有機(jī)組合融為一體。4. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛度、阻尼的折算公式。另附資料。5. 傳動(dòng)鏈精度對(duì)開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)精度的影響。開環(huán)伺服系統(tǒng)中，傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度不僅取決于組成系統(tǒng)的單個(gè)傳動(dòng)件的精度，還取決于傳動(dòng)鏈的系統(tǒng)精度。閉環(huán)伺服系統(tǒng)中的傳動(dòng)鏈，雖然對(duì)單個(gè)傳動(dòng)件的精度要求可以降低，但對(duì)系統(tǒng)精度仍有相當(dāng)高的要求，以免在控制時(shí)因誤差隨機(jī)性太大不能補(bǔ)償。6. 舉例說明縮短傳動(dòng)鏈的三種方式。A. 伺服電動(dòng)機(jī)；B.直線電機(jī)；C.電主軸。7. 簡述傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、摩擦、阻尼比、剛度、諧振頻率、間隙對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)性能的影響。1、轉(zhuǎn)動(dòng)慣

4、量：在滿足系統(tǒng)剛度的條件下，機(jī)械部分的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小越好。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì)使機(jī)械負(fù)載增大，系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低，固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大會(huì)使電器驅(qū)動(dòng)部分的諧振頻率降低而阻尼比增大。2、摩擦：引起動(dòng)態(tài)滯后和穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)還會(huì)造成低速爬行。3、阻尼比：實(shí)際應(yīng)用中一般取0.4-0.8的欠阻尼，既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)過渡過程比較平穩(wěn)、過渡過程時(shí)間較短，又具有較高的靈敏度。4、剛度：對(duì)于伺服系統(tǒng)的失動(dòng)量來說，系統(tǒng)剛度越大，失動(dòng)量越小，對(duì)于伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性來說，剛度對(duì)開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，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)的穩(wěn)定性。5、諧振頻率：當(dāng)

5、外界的激振頻率接近或等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生諧振而不能正常工作。6、間隙：使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中間隙產(chǎn)生回程誤差，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的穩(wěn)定性。8. 低速爬行產(chǎn)生的原因。1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度K越小，越容易產(chǎn)生爬行；2靜摩擦力與動(dòng)摩擦力之差，差值越大，越容易產(chǎn)生爬行；3摩擦力曲線為副斜率，容易產(chǎn)生爬行；4移動(dòng)速度小于臨界速度vt 時(shí)，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。9. 齒輪傳動(dòng)剛性消隙和柔性消隙的區(qū)別。剛性消隙法是在嚴(yán)格控制輪齒齒厚和齒距誤差的條件下進(jìn)行的，調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，但能提高傳動(dòng)剛度。柔性消隙法是指調(diào)整后齒側(cè)間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償（一般采用彈簧機(jī)構(gòu)利用彈性力把消隙補(bǔ)償）。10. 錐齒輪、斜齒輪消

6、隙的原理。錐齒輪消隙的原理：將齒輪的分度圓柱改為帶錐度的圓錐面，使齒輪的齒厚在軸向產(chǎn)生變化，裝配時(shí)通過改變墊片的厚度，來改變兩齒輪的軸向相對(duì)位置，以消除側(cè)隙。斜齒輪消隙的原理：通過改變墊片的厚度使兩齒輪的螺旋面錯(cuò)位，兩齒輪的左右齒面分別與寬齒面接觸，以消除齒側(cè)間隙。11. 絲杠螺母傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)隙一般采用什么結(jié)構(gòu)，齒差調(diào)隙原理。絲杠螺母傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)隙一般采用雙螺母結(jié)構(gòu)。齒差調(diào)隙原理：在兩螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)差為1的兩齒輪，并分別與固定在外套兩端面上的兩內(nèi)齒圈嚙合。轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)螺母，改變兩螺母的軸向相對(duì)位置，以調(diào)隙和預(yù)緊。如何按照負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動(dòng)比。13. 齒輪傳動(dòng)各級(jí)傳動(dòng)比分配

7、的原則有哪些，各自遵循什么分配原則。（1）最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則：小功率傳動(dòng)裝置和大功率傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配均為前小后大；（2）質(zhì)量最小原則：小功率傳動(dòng)裝置的各傳動(dòng)比相等，大功率傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配為前大后??；（3）輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則：A.從輸入端到輸出端各傳動(dòng)比按照前小后大原則排列；B.應(yīng)減小傳動(dòng)級(jí)數(shù)；C.使末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比盡可能大，制造精度盡量高。14. 如何設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙輸出軸轉(zhuǎn)角誤差。A.從輸入端到輸出端各傳動(dòng)比按照前小后大原則排列；B.應(yīng)減小傳動(dòng)級(jí)數(shù)；C.使末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比盡可能大，制造精度盡量高。15. 諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)：諧波齒輪傳動(dòng)由A.剛輪、B.柔

8、輪和C.諧波發(fā)生器這三部分組成。原理：諧波齒輪傳動(dòng)是一種新型傳動(dòng)，利用機(jī)械波使柔性齒輪產(chǎn)生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對(duì)錯(cuò)齒來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：A.傳動(dòng)比大；B.承載能力大；C.傳動(dòng)精度高 ；D.齒側(cè)間隙小 ；E.傳動(dòng)平穩(wěn)；F.結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。16. 永磁測速電機(jī)輸出電壓與轉(zhuǎn)速和外負(fù)載的關(guān)系。當(dāng)負(fù)載電阻趨于無窮大時(shí)，其輸出電壓U與轉(zhuǎn)速n成正比，隨負(fù)載電阻變小，其輸出電壓下降，而且輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間并不能嚴(yán)格保持線性關(guān)系。17. 簡述光電轉(zhuǎn)速傳感器的原理。光電式轉(zhuǎn)速傳感器是由裝在被測軸上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發(fā)生發(fā)的光通過縫隙圓盤和指示縫隙

9、照射到光電器件上，當(dāng)縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同。因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖。根據(jù)測量時(shí)間t內(nèi)的脈沖數(shù)N，則可測出轉(zhuǎn)速n=60N/Zt（Z為圓盤縫隙數(shù)）。18. 接近式位置傳感器按工作原理分為哪幾種類型？接近式位置傳感器按工作原理可分為這五種類型：A.電磁式；B.光電式；C.靜電容式；D.氣壓式；E.超聲波式。19. 分析透光型光電傳感器接口電路，解釋反射型光電傳感器的應(yīng)用。在透光型光電傳感器中，發(fā)光器件和受光器件相對(duì)放置，中間留有間隙。當(dāng)被測物體到達(dá)這一間隙時(shí)，發(fā)射光被遮住，從而接收器件（光敏元件）便可檢測出物體已經(jīng)到達(dá)。反射型

10、光電傳感器發(fā)出的光經(jīng)被測物體反射后再落到檢測器件上，由于是檢測反射光，所以得到的輸出電流Ie較小。另外，對(duì)于不同的物體表面，信噪比也不一樣，因此，設(shè)定限幅電平就顯得非常重要。20. 測量放大器的特點(diǎn)。測量放大器有以下特點(diǎn)：放大電路具有很高的共模抑制比，以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。21. 程控放大器的功能及工作原理。功能：希望利用計(jì)算機(jī)采用軟件控制的辦法來實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換，這種功能的放大器就叫程控增益放大器。工作原理：通過改變4052（模擬開關(guān)）的D1的值來改變AD521放大器2腳與14腳之間的外接電阻的辦法來實(shí)現(xiàn)增益控制。22. 簡述液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸出功率、響應(yīng)速度的

11、特點(diǎn)。液壓驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)：輸出功率大，響應(yīng)頻率高；氣壓驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)：輸出功率大，響應(yīng)頻率低；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服系統(tǒng)：輸出功率范圍大，響應(yīng)頻率寬。23. 步進(jìn)電機(jī)的三相繞組的通電方式有哪些（三種），各自步距角的關(guān)系如何。步進(jìn)電機(jī)的三相繞組的通電方式有以下三種：1、三相單三拍，其步距角為30；2、三相雙三拍，其步距角為30；3、三相六拍，其步距角為15。24. 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)（7個(gè)）。步進(jìn)電機(jī)有以下七個(gè)特點(diǎn)：1、步進(jìn)電機(jī)受數(shù)字脈沖信號(hào)控制，輸出角位移與輸入脈沖數(shù)成正比；2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比；3、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變通電順序來改變；4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有自鎖能力；5、步進(jìn)電機(jī)

12、工作狀態(tài)不易受各種因素干擾；6、步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)后會(huì)出現(xiàn)累積誤差。轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)后，累積誤差為零；7、易于直接與微機(jī)的I/O接口，構(gòu)成開環(huán)位置伺服系統(tǒng)。25. 步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載的最大起動(dòng)頻率的計(jì)算。26. 什么是直流電機(jī)的機(jī)械特性曲線，外負(fù)載對(duì)直流電機(jī)機(jī)械特性的影響。機(jī)械特性是一定控制電壓下轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，表示這樣關(guān)系的曲線為機(jī)械特性曲線。外負(fù)載對(duì)直流電機(jī)機(jī)械特性的影響：外界電阻使直流電機(jī)機(jī)械特性變軟，伺服控制性能變差。27. PWM直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理。PWM直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理：當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓U時(shí)就可得到寬度與U成比例的脈沖方波給伺服電動(dòng)機(jī)電樞回路供電。通

13、過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，得到不同大小的電壓值Ua，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。當(dāng)開和關(guān)周期T不變時(shí)，只要連續(xù)地改變閉合時(shí)間t（0-T）就可以連續(xù)地使Ua由0變化到U，從而達(dá)到連續(xù)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)的目的。28. 交流電機(jī)調(diào)速的方法。交流電機(jī)調(diào)速的方法有以下三種：A.改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P；B.改變電動(dòng)機(jī)滑差率S；C.改變電動(dòng)機(jī)的外加電源頻率f。29. SPWM變頻調(diào)速的原理。SPWM變頻調(diào)速的原理：將相同極性的正弦波基準(zhǔn)信號(hào)u1與等幅等矩的三角波ut相比較，以其交點(diǎn)為相應(yīng)變流器件換流的開關(guān)點(diǎn)，交點(diǎn)間隔即為被調(diào)制脈沖的寬度。隨著u1的幅值和頻率的變化，調(diào)制的脈沖也會(huì)在寬度和頻率上作相應(yīng)的變化，保

14、證了變頻要求的U1/f1=常值。對(duì)負(fù)半周可通過反向器得到負(fù)的脈沖波。這就是SPWM變頻調(diào)速的原理。30. 直線電機(jī)的特點(diǎn)。直線電機(jī)有以下五個(gè)特點(diǎn)：A.直線電機(jī)不需要中間傳動(dòng)機(jī)械，提高了精度，減少了震動(dòng)和噪聲；B.快速響應(yīng)；C.儀表用的直線電動(dòng)機(jī)，可省去電刷和換向器等易損零件，提高可靠性，延長使用壽命；D.散熱面積大，容易冷卻，允許較高的電磁負(fù)荷，提高電動(dòng)機(jī)的容量定額；E.裝配靈活性大。31. 簡述圓盤型直線電機(jī)的工作原理、直流直線電機(jī)的原理。圓盤型直線電機(jī)的工作原理：把次級(jí)做成一片鋁圓盤或銅圓盤，并將初級(jí)放在次級(jí)圓盤靠近外徑的平面上。次級(jí)圓盤在初級(jí)移動(dòng)磁場的作用下，形成感應(yīng)電流，并與磁場相互作

15、用，產(chǎn)生電磁力，使次級(jí)圓盤能繞其軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。直流直線電機(jī)的原理：在線圈的行程范圍內(nèi)，永久磁鐵產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度分布均勻，當(dāng)可動(dòng)線圈中通入電流后，載有電流的導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到電磁力的作用。當(dāng)線圈受到的電磁力大于線圈支架上存在的靜摩擦力時(shí)，就可使線圈產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，改變電流的大小和方向，即可控制線圈直線運(yùn)動(dòng)的推力和方向。32. 步進(jìn)電機(jī)的選擇和計(jì)算。（P93 例題）33. 脈沖當(dāng)量的含義。脈沖當(dāng)量：每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的位移。34. PLC的特點(diǎn)。PLC的特點(diǎn)：順序控制為主，可以直接與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。35. 總線型工業(yè)控制計(jì)算的特點(diǎn)?？偩€型工業(yè)控制計(jì)算的特點(diǎn)：模塊化設(shè)計(jì)。36.

16、 DAC0832的單極性輸出和雙極性輸出的電壓范圍，推導(dǎo)輸出電壓與數(shù)字量之間的關(guān)系。另附資料。37. DAC0832與計(jì)算機(jī)的接口電路，編寫匯編程序起動(dòng)DA轉(zhuǎn)換。另附資料。38. 光電耦合器的功能、原理及接線方法。功能：隔離，電平轉(zhuǎn)換，整流變頻，執(zhí)行部件的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)控制等。原理：利用觀點(diǎn)轉(zhuǎn)換的原理。接線方法：光電耦合器的輸入輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電。39. 解釋控制計(jì)算機(jī)與單項(xiàng)晶閘管接口電路的工作原理。當(dāng)控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，光電耦合器發(fā)光二極管截止，晶閘管門極不觸發(fā)而斷開。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器后，使光電耦合器發(fā)光二極管導(dǎo)通，交流電的正負(fù)半軸均以直流方式加

17、在晶閘管的門極，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。這是整流橋路直流輸出端被短路，負(fù)載即被接通?？刂菩盘?hào)回到低電平時(shí)，晶閘管門極無觸發(fā)信號(hào)，而是其關(guān)斷負(fù)載失電。40. 解釋繼電器接口電路工作原理。繼電器接口電路工作原理：當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406變?yōu)榈碗娖?，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使三極管9013導(dǎo)通，因而使繼電器K的線圈通電，繼電器觸點(diǎn)K1-1閉合，使220V電源接通。反之，當(dāng)計(jì)算機(jī)控制輸出的控制信號(hào)輸出低電平時(shí)，K1-1斷開。41. 畫出直流電機(jī)PWM功率接口組成框圖（圖5-33），并分析PWM脈寬調(diào)制波形產(chǎn)生過程（圖5-34）。P136、P13742. PWM功率放大器與控制計(jì)算機(jī)的接口方法（與前面綜合考）。P13743. 自動(dòng)控制中變頻器的三種控制方法。自動(dòng)控制中變頻器的三種控制方法：A.使用繼電器開關(guān)電路；B.模擬控制方法；C.采用變頻器數(shù)字接口板。44. 步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器的兩