機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)課程形考作業(yè)評講

17頁《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計根底》課程作業(yè)講評(4)重慶播送電視大學(xué)機械工程學(xué)院5自動掌握技術(shù)考核學(xué)問點：機電一體化自動掌握技術(shù)概述、計算機掌握技術(shù)、PCL的組成。常見錯誤：PCL6機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與綜合考核學(xué)問點：機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程、機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計方法。常見錯誤：機電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計方法。7機電一體化系統(tǒng)設(shè)計考核學(xué)問點：CNCCNC常見錯誤：CNC以上問題提示答案和解題思路：以教材中的論述和計算方法為主。一、推斷題〔正確的打√，錯誤的打×〕自動掌握技術(shù)是機電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的掌握水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性?！病獭?[135～136頁5.1]計算機掌握系統(tǒng)設(shè)計完成后，首先需要對整個系統(tǒng)進展系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進展硬件和軟件的調(diào)試〔×〕 [請見教材第160頁(6) ]說明：計算機掌握系統(tǒng)設(shè)計完成以后，要對整個系統(tǒng)進展調(diào)試。調(diào)試步驟為硬件調(diào)試→軟件調(diào)試→系統(tǒng)調(diào)試。故此題的論述時錯誤的，括號內(nèi)應(yīng)填入“×PLC完善的自診斷功能，能準(zhǔn)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掌握系統(tǒng)的工作安全性〔√〕 見教材第161頁2. (1)中第5行～6行]現(xiàn)場總線系統(tǒng)承受一對一的設(shè)備連線，按掌握回路分別進展連接，打破了傳統(tǒng)掌握系統(tǒng)的構(gòu)造形式〔×〕 [請見教材第178～179頁5.7.2 第1自然段]需求設(shè)計是指產(chǎn)品開發(fā)的整個生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以具體技術(shù)說明書的形式來描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過程〔√〕 [請見教材第204頁倒數(shù)第4行～3行]目前，大局部硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可以依據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌冢賲f(xié)作接口編寫相應(yīng)的程序。〔√〕計算機掌握系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，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。〔×〕[請見教材第159頁(5) 第1行～4行]反求設(shè)計是建立在概率統(tǒng)計根底之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的牢靠性，延長使用壽命，降低修理費用?！病痢?[請見教材第232頁6.6.3]說明：反求設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進展分析爭論，進而對該系統(tǒng)〔產(chǎn)品〕進展剖析、重構(gòu)、再制造的設(shè)計。故論述是錯誤的，括號內(nèi)應(yīng)填入“×”號。綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進展分析爭論，進而對該系統(tǒng)〔產(chǎn)品〕進展剖析、重構(gòu)、再制造的設(shè)計〔×〕 請見教材第235頁第3行～5行]根本學(xué)問:綠色設(shè)計是在產(chǎn)品〔系統(tǒng)〕的開發(fā)階段，就考慮其整個生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，從而削減對環(huán)境的污染、資源的鋪張，消退在使用安全和人類安康等方面所產(chǎn)生的負(fù)作用。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關(guān)心設(shè)計環(huán)境中進展實體建模和裝配建模，生成準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進展一些相關(guān)分析，從而滿足工程設(shè)計和應(yīng)用的需要?！病獭砙238頁第2行～6行]〔〕 [243頁(2)]數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)的掌握系統(tǒng)，而電機和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動局部?！病痢?[請見教材第101頁4.4.1 ]說明：機電一體化系統(tǒng)主要是由機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及掌握系統(tǒng)5個根本要素構(gòu)成。數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)信息處理及掌握系統(tǒng)，電機屬于動力驅(qū)動局部，主軸箱則屬于機械本體。因此，此題的論述是錯誤的，括號內(nèi)填入“×二、單項選擇題有一脈沖電源，通過環(huán)形安排器將脈沖安排給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，轉(zhuǎn)子24個齒，步進電機的步距角是〔C。A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°步進電機的步距角

360zm

，五相十拍運行拍數(shù)m=6，代入計算可知， 360

9

31.5C2410 6 2根本學(xué)問：步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)掌握元件。在非超載的狀況下，電機的轉(zhuǎn)速、停頓的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等掌握領(lǐng)域用步進電機來掌握變的格外的簡潔。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象一般的直流電機，溝通電機在常規(guī)下使用。它必需由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成掌握系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等很多專業(yè)學(xué)問。步進電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而〔×。[請見教材第112頁〔5〕第1行]A．上升 B．下降C．不變 D．前三種狀況都有可能承受脈寬調(diào)制〔PWM〕進展直流電動機調(diào)速驅(qū)動時，通過轉(zhuǎn)變〔A〕來轉(zhuǎn)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。[1219行]脈沖的寬度 B．脈沖的頻率C．脈沖的正負(fù) D．其他參數(shù)含有微處理器，可進展程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是〔D〕。[請見教材第165頁第2行～3行]A．零接口 B．被動接口C．主動接口 D．智能接口說明：以掌握微機〔微電子系統(tǒng)〕為動身點，將接口分為人機接口與機電接口兩大類。機械系統(tǒng)與微DHRGP-1A噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中C。請見教材第252頁第1行～2行]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)說明：工業(yè)機器人一般由機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成，對CHRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的〔D。[請見教材第243頁第16行～17行]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)通常，數(shù)控周密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的掌握方式均承受〔B。A．開環(huán)掌握 B．閉環(huán)掌握C．半閉環(huán)掌握D．混合掌握[2553行]說明：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速進展，數(shù)控機床越來越多地被廣泛應(yīng)用，同時對數(shù)控機床定位精度、重復(fù)定位精度也日益提高，原來周密滾珠絲杠加編碼器式的半閉環(huán)掌握系統(tǒng)已無法滿足用戶的需求，因此精B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、簡答題何謂概念設(shè)計？簡述概念設(shè)計的設(shè)計過程。答：概念設(shè)計：[2068行～10行]概念設(shè)計的設(shè)計過程：[請見教材第208～218頁 ]產(chǎn)品的功能設(shè)計設(shè)計任務(wù)抽象化 確定總功能總功能的分解①削減機械傳動部件，使機械構(gòu)造簡潔化，體積減小，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能和運動精度。②留意選用標(biāo)準(zhǔn)、通用的功能模塊，以避開功能模塊在低水平上的重復(fù)設(shè)計，提高系統(tǒng)在模塊級上的牢靠性，加快設(shè)計開發(fā)速度。③充分運用硬件功能軟件化原則，使硬件的組成最簡化，使系統(tǒng)智能化。④以計算機系統(tǒng)為核心的設(shè)計策略。確定功能構(gòu)造①串聯(lián)構(gòu)造②并聯(lián)構(gòu)造③環(huán)形構(gòu)造產(chǎn)品的原理方案設(shè)計設(shè)計方案的評價與篩選如何進展機電一體化系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計？答：[請見教材第228～230頁6.6.1 1. (1)現(xiàn)代機械系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計①縮短傳動鏈，削減元件數(shù)。②必要時增設(shè)備用元件或系統(tǒng)。③簡化構(gòu)造。標(biāo)準(zhǔn)化程度高、構(gòu)造簡潔的零部件往往工藝性能好，制造和裝配的質(zhì)量易得到保證，故障的潛在因素易得到掌握。④增加過載保護裝置或自動停機裝置。⑤設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)。⑥合理地規(guī)定修理期。(2)掌握系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計①自動掌握②通過元器件的合理選擇提高牢靠性③對功率接口承受降額設(shè)計提高牢靠性④承受監(jiān)視定時器提高牢靠性⑤實行抗干擾措施提高牢靠性簡述HRGP－1A噴漆機器人的示教再現(xiàn)過程。答：[2495行～7行]簡述數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。答：數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，主要是將輸入的數(shù)據(jù)信號進展處理運算，推斷。并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據(jù)命令信號發(fā)出執(zhí)行信號給各個驅(qū)動電機，電機帶開工作臺動作。裝置由輸入接口、掌握器、運算器、存儲器和輸出接口等五大局部組成。的格式，分別送給進給電機掌握單元、主軸電機掌握單元和PLC，具有內(nèi)置PLC功能的數(shù)控裝置本身具有規(guī)律量解算功能，直接將解算結(jié)果送給機床強電掌握系統(tǒng)。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會讀入機床位置檢測裝置發(fā)出的實際位置信號，與指令位置比較后，用其差值掌握機床的移動，可以獲得較高的位置控制精度。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會讀入機床位置檢測裝置發(fā)出的實際位置信號，與指令位置比較后，用其差值掌握機床的移動，可以獲得較高的位置掌握精度。參考：數(shù)控裝置的根本功能是：讀入零件加工程序，依據(jù)加工程序所指定的零件外形，計算出刀具中〔插補周期內(nèi)刀具應(yīng)當(dāng)移動的距離，把下一個時間段內(nèi)刀具應(yīng)當(dāng)移動的距離送給伺服單元。主要是將輸入的數(shù)據(jù)信號進展處理運算、推斷，并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據(jù)命令信號發(fā)出執(zhí)行信號給各個驅(qū)動電機，電機帶開工作臺、刀具或者旋轉(zhuǎn)主軸等動作〔這些動作包括主軸運動、進給運動或者關(guān)心運動。五、綜合題某物料搬動機械手的構(gòu)造如下圖，動作過程如下圖，要求機械手的操作方式分為手動方式和自動方式。機械手有升降、水平移動、手爪夾持等3個自由度，承受電磁閥掌握的氣缸驅(qū)動，PLC掌握。要求寫出物料搬動機械手設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)的具體工程路線。物料搬動機械手構(gòu)造原理圖解：機電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計流程分為五個階段：產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計、具體設(shè)計、設(shè)計實施和設(shè)計定型階段。第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段：進展需求分析和需求設(shè)計，以明確設(shè)計任務(wù)。機械手的用途:物料搬運。工作方式：手動、自動方式。主要技術(shù)參數(shù)：3自由度。使用環(huán)境要求：生產(chǎn)線。其次階段：概念設(shè)計階段：在功能分析的根底上，優(yōu)化篩選取得較抱負(fù)的工作原理方案。對各功能模塊進展細(xì)部設(shè)計，繪制相應(yīng)的工程圖。該階段的工作量既包括機械、電氣、電子、掌握與計算機軟件等系統(tǒng)的設(shè)計，又包括總裝圖和零件圖的繪制。第四階段：設(shè)計實施階段。首先依據(jù)機械、電氣圖紙和算法文件，制造、裝配和編制各功能模塊；然后進展模塊的調(diào)試；最終進展系統(tǒng)整體的安裝調(diào)試，復(fù)核系統(tǒng)的牢靠性及抗干擾性。第五階段：設(shè)計定型階段。對調(diào)試成功的系統(tǒng)進展工藝定型，整理設(shè)計資料。小批量生產(chǎn)，試銷。某車間內(nèi)的兩條自動生產(chǎn)線上需要一款搬運機器人，用于生產(chǎn)線間的產(chǎn)品搬運，假設(shè)該款機器人承受概念設(shè)計，請制訂出概念設(shè)計的流程。 [請參見教材第208頁6.3.2]答：產(chǎn)品概念設(shè)計打算性地影響產(chǎn)品創(chuàng)過程中后續(xù)的產(chǎn)品具體設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品市場開發(fā)以及企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。包含以下流程：首先是將設(shè)計任務(wù)抽象化，確定出系統(tǒng)的總功能；依據(jù)系統(tǒng)的總功能要求和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進展總功能