填空题
4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。
5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。
6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。
7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。
8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。
9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。
11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。
12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。
13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。
14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。
15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。
16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。
17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。
18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。
19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。
20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。
21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。
22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。
23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。
24. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。
25. 机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。
26. 提高机电一体化控制系统工作可靠性的措施主要有：隔离技术、和屏蔽技术、滤波技术
27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、数字信号检测传感器、开关信号检测传感器三种形式。
28. 机电有机结合分析设计方法主要有稳态设计方法和动态设计方法两种。
29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负
载、摩擦负载等。
30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中，遵循的基本原则是能量守恒定律
一.填空
1. 机电一体化技术是机械学与电子学的结合；一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分。
2.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时，力对应电压、位移对应电荷、速度对应电流、质量对应电感、粘滞阻尼系数对应电阻、弹簧柔度对应电容、自由度对应闭合回路。
3. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，输出量的变化量与输入量的变化量的比值。
4. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置。
5. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。
6. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度越好。
7.步进电机的步距角指在一个电脉冲的作用下，电机转子转过的角位移。
8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。
9.直流伺服电机的机械特性指当控制电压U a 一定时，电磁转矩与转速之间的关系；调节特性指在输出转矩一定时，转速与控制电压之间的关系。
1．滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、两种。
2．机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括、、、
3．在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的，并尽量高伺服系统的响应速度。4．.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是、、。5．抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、、、、合理布局和软件抗干扰技术。
6．机电一体化系统一般由____________、___________、接口、____________、___________、___________等部分组成。7．机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为_________ _______、适应性设计、_____ ___________。
一.填空
1. 通常一个较完善的机电一体化系统包含：动力、执行器、传感器、计算机和传动机构五部分。
2 传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞度、分辨力和重复度等。
3. 电感式位移传感器是通过检测电感量的变化来检测被测量的位移。
4.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于螺旋弧轴向间隙的调整。
5.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的栅距起到了放大作用。
6.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。
7.直流伺服电机的优点是稳定性好、可靠性好、响应速度快和扭矩大等；无刷直流伺服电动机的优点是__无换向器、可控性好和稳定性好_等
8. 机电一体化技术是机械与微电子的结合；
10. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，输出量的变化量与
输入量的变化量的比值。
11. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容变化的装置。
12. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。
13. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度越好。
14.步进电机的步距角指在 电脉冲 的作用下，电机转子转过的角位移。
15.直流伺服电机的机械特性指当 电枢电压 一定时， 转矩 与 转速 之间的关系；调节特性指在 负载转矩 一定时， 电枢电压 与 转速 之间的关系。
16.滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种
17. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、谐波发生器主动、刚轮从动，则主、从动件转向 相同 。
18. 传感器的迟滞特性是指输入量在增加和减少的过程中，同一输入量下其 输出量 的差别。
19、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的 电荷量 与加速度成正比。
20、若max ?是传感器的最大非线性误差、FS y 为输出量的满刻度值，则传感器的线性度可表示为max ?∕FS y 。
21、在机电一体化产品的功能原理方案设计中，其功能元的组合方式常用的有串联结构、并联结构和 环形
三种形式。
22、在单圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触角β会随 轴向 载荷大小的变化而变化。
23、对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，应按 输出轴的转矩误差最小 原则分配其各级传动比。
二．选择题
1. “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为 （ A ）
A ．70年代 Ｂ．50年代 Ｃ．40年代 Ｄ．80年代
2. “机电一体化”在国外被称为（ C ）
A ．Machine Ｂ．Electronics Ｃ．Mechatronics Ｄ．A 和B
3. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是 （ D ）
A ．提供动力 Ｂ．传递运动 Ｃ．传递动力 Ｄ．A 、
B 和Ｃ
4. 在同步齿型带传动中，同步带的齿形为（ A ）
A ．梯形 Ｂ．矩形 Ｃ．渐开线 Ｄ．摆线
5. 直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其 （ A ）
A ．机械特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．力矩特性 Ｄ．转速特性
6. 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其 （ B ）
A ．径向间隙 Ｂ．轴向间隙 Ｃ．预应力 Ｄ．A 和B
7. 在交流伺服电机中，控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是（ D ）
A ．60° Ｂ．45° Ｃ．0° Ｄ． 90°
8. 若x 为传感器的输入量，y 是其输出量，则传感器的灵敏度为（ C ）
A ．y x Ｂ．y x ?? Ｃ．x y ?? Ｄ．x
y 9. 在可编程控制器的编程中，同一继电器线圈在梯形图中出现的次数最多为（ B ）
A ．2 Ｂ．1 Ｃ．3 Ｄ．4
10. MCS —51的每个机器周期包含状态周期数为（ D ）
A ．12 Ｂ．24 Ｃ．10 Ｄ．6
11.在滚珠丝杠副JB3162.2-91的标准中，最高的精度等级是（ A ）
A ．1级 Ｂ．10级 Ｃ．7级 Ｄ．C 级
12. 光栅式位移传感器的栅距W 、莫尔条纹的间距B 和倾斜角θ之间的关系为 （ A ）
A ．θW
B ≈ Ｂ．θW
B > Ｃ．θW
B < Ｄ．θW
B 5.1≈
13. 差动变压器式电感传感器属于（ C ）
A ．涡流式 Ｂ．自感型 Ｃ．互感型 Ｄ．可变磁阻式
14. 在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（ B ）
A ．开环控制 Ｂ．C 和D Ｃ．全闭环控制 Ｄ．半闭环控制
15. 在光栅式位移传感器中，莫尔条纹与光栅条纹的排列方向几乎成 （ A ）
A ．90° Ｂ．0° Ｃ．45° Ｄ．60°
16. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（ A ）
A ．不变 Ｂ．变长 Ｃ．变短 Ｄ．几乎不变
17. Mechatronics 是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是 （ B ）
A ．机械学与信息技术 Ｂ．机械学与电子学
Ｃ．机械学与自动化技术 Ｄ．机械学与计算机
18 计算机集成制造系统包括（ D ）
A ．CAD 、CAPP 、CAM Ｂ．FMS Ｃ．计算机辅助生产管理 Ｄ．A 、
B 和C
19. 在机电一体化系统数学模型建立的过程中经常会采用力—电压等效法，此时机械系统的阻尼等效于电系统的（C ）
A ．电容 Ｂ．电荷 Ｃ．电阻 Ｄ．电感
20. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其 （ B ）
A ．转速特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．工作特性 Ｄ．机械特性
21. 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的 （ B ）
A ．径向位移 Ｂ．轴向位移 Ｃ．螺旋线长度 Ｄ．坐标值
22. 若直流测速发电机的负载电阻趋于无穷大，则输出电压与转速 （ B ）
A ．成反比 Ｂ．成正比 Ｃ．成平方关系 Ｄ．成指数关系
23. 在MCS —51中，MOV 指令用于访问 （ B ）
A ．内部程序存储器 Ｂ．内部数据存储器 Ｃ．外部数据存储器 Ｄ．外部程序存储器
24. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是21i i =，则其遵循的原则是 （ A ）
A ．重量最轻 Ｂ．等效转动惯量最小 Ｃ．输出轴转角误差最小 Ｄ．加速度响应最快
25. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的 （ B ）
A ．中心轮 Ｂ．行星轮 Ｃ．系杆 Ｄ．
B 和C
26. 在MCS —51单片机中，用于对外部程序存储器读的信号是（ A ）
A ．PSEN Ｂ．RD Ｃ．WR Ｄ．ALE
27. 步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的（ A ）
A ．0.5倍 Ｂ．2倍 Ｃ．0.25倍 Ｄ．不变
28. 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为传感器的（ C ）
A ．线性度 Ｂ．精确度 Ｃ．零漂 Ｄ．分辨率
29. 在自动控制系统中，步进电机通常用于控制系统的（ C ）
A ．半闭环控制 Ｂ．闭环控制 Ｃ．开环控制 Ｄ．前馈控制
30. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ）
A ．调整径向间隙 Ｂ．预紧 Ｃ．预加载荷 Ｄ．表面清洗
31. 感应同步器可用于检测（ D ）
A ．位置 Ｂ．加速度 Ｃ．速度 Ｄ．位移
32． 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为
（B ）
A. 顺序控制系统
B. 计算机集成制造系统
C. 柔性制造系统
D. 伺服系统
33．描写动态系统的数学模型是 （A ）
A. 微分方程
B. 代数方程组
C. 常系数线性微分方程组
D. 以上答案都不对
34． 齿轮传动的总等效惯量随传动级数的 （A ）
A. 增加而减小
B. 增加而增加
C. 减小而减小
D. 变化而不变
35． 某伺服电动机最高大输出转矩为5N ·m ，通过齿轮系5:1减速，可带动 （ A ）的最大转矩负载。
A. 25N ·m
B. 50 N ·m
C. 2.5 N ·m
D. 1.25 N ·m
36. 某伺服电动机最高转速为1200r/min ，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm ，最大进给速率可达
（B ）
A. 72m/min
B. 7.2m/min
C. 5m/min
D. 3.6m/min
37． 某光栅的条纹密度是100条/mm ，光栅条纹间的夹角0.001θ=弧度，则莫尔条纹的宽度是 （C ）
A. 100mm
B. 20mm
C. 10mm
D. 0.1mm
38．直流测速发电机输出的是与转速（ C ）
A. 成正比的交流电压
B. 成反比的交流电压
C. 成正比的直流电压
D. 成反比的直流电压
39．下列属于变磁阻电动机的是（ C ）
A. 直流电动机
B. 交流感应电动机 C ．步进电动机 D. 永磁同步电动机
40．直流伺服电动机的理想空载转速为 （ A ） A. a e u k B. e a k u C. a t u k D. a a
u R 41． 某步进电动机有48个齿，采用五相五拍方式运行，其步距角为 （B ）
A. 0.75o
B. 1.5o
C. 6o
D. 3o
42．计算步进电动机转速的公式为 （ B ） A. 360o r mz c B. 60r f mz c C. 180cos o sm T mc D. 360180o o mc 43. 步进电机一般用于（ A ）控制系统中。
A. 开环
B. 闭环
C. 半闭环
D. 前馈
44．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o
，应采用的通电方式为 （C ）
A. 单拍制
B. 双拍制
C. 单双拍制
D. 细分电路
简 述 题
6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？
机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力/转矩和速度/转速。实质上是一种转矩，转速变换器。作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。
功能：传递力/转矩和速度/转速
目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
基固本要求：转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。
8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？
1.较高的定位精度。
2.良好的动态响应特性－响应快，稳定性好，收敛时间合理。3。无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度。4。高的消振频率，合理的阻尼比。
9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。
滚珠丝杠传动装置的组成由带螺旋槽的丝杆，螺母，滚动元件，回珠装置组成。
结构：丝杆轻动时，带动滚珠螺纹滚道滚动，为阻止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端没有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠滚动的闭合通路。
应用特点：阻尼小，传动效率高，合理的结构设计，适应大刚度传递，可实现无间隙工作，不能自锁。
10. 试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点。
定轴传动由圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，蜗杆蜗杆传动。特点：结构简单。传递可靠，用几何特性来实现传动。行星传动主要是由传动齿轮，定位齿轮，行星轮和行星架组成。特点。结构紧凑，可实现传动比更大，几何特性＋机构传动原理来实现。谐波传动主要又钢轮，柔轮，波发生器组成。特点：结构紧凑，体积小，重量轻，充分发挥材料的特性，传动比可大，也相当可靠，几何特性＋材料弹性变化特性实现传动。
11. 滚动导轨副应达到的基本要求。
高的导向精度，高的耐磨性，足够的刚度，良好的工艺性
12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？
静刚度－抵抗恒定载荷的能力。动刚度－抵抗变变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度，接触刚度，局部刚度
13. 机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求是什么？
1惯量小，动力大。2体积小，重量轻。3安装方便，便于维护。4易于实现自动化控制
14. 机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求
1性能密度大。2快速响应性好。3位置控制与速度控制精度高，调速范围大，低速平稳性好，分辨率高以及振动噪音小。4能适应频繁启动，可靠性高，寿命长。5易于与计算机对接，实现计算机控制。
16. 对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？
主要是指令控制器，反馈调节器，功率放大与整形电路，执行元件
17. 步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？
提高驱动信号，控制有效，可靠性，整形抗干扰电路
18. 简述机电一体化系统（产品）对检测传感器的基本要求。
1体积小，重量轻，适应性好。2精度和灵敏性高，响应快，稳定性好，信噪比高。3安全可靠，寿命长。4便于与计算机对接。5不易受被检测对象和外部环境的影响。6环境适应能力强。7现场安装处理简单，操作方便。8价格便宜
19. 简答通用微机控制系统核心部件，通用微机控制系统的构成与特点。
通用微型计算机的核心部件为可编程控制器和工业计算机。
构成;控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC芯片，接口电路，执行元件，传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统。
特点：具有可靠性高，适应性强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。适用于多品种，中小批量生产的机电一体化产品。
三、分析论述题
a：结构简单，传动精度高。螺母支撑丝杆可消除轴向蹿动，刚性较差。B 结构紧凑，丝刚刚性较高，要限制螺母移动，需导向装置。C：结构复杂，占用空间较大，传动时间需限制螺母移动和丝杆转动。D：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使用不方便，使用较少。
3. 试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。
双螺母垫片预紧调整的结构特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调
整不方便。工作原理：在丝杆固定不动的条件下，增加垫片的厚度，左右丝杆螺母分别向
左移动和
向右移动。 二、填空题 （每小题2分，共20分)
1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式： _内旋换和外循环
2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？
2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式
四、计算题
1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量J m =4×10-4kg ·m 3
，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J 1=1×10-4kg ·m 3，大齿轮的转动惯量J 2=1.8×10-4kg ·m 3，丝杠的转动惯量J s =3.8×10-4kg ·m 3。工作台的质量m =50kg ，丝杠导程t =5mm ，齿轮减速比为i =5。试求：
（1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量J G ；
（2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e ；
（3）电机轴上的总转动惯量J 。
图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台
解：（1）J G =m （t/2π）2=50*1000*(0.005/2/3/14) 2
=0.03166 ( kg ·m 3) (2) J e =( J 2+J s +J G )/i 2=（1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4）/52= 12.88×10
-4 ( kg ·m 3
) (3)J= J 1+ J e =1×10-4 +12.88×10-4 =13.88 (kg ·m 3) 2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i 1 = i 2 =…= i 4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax 。
解：Δφmax =Δφ1/( i 1* i 2* i 3* i 4)+ (Δφ2+Δφ3)/ (i 2* i 3* i 4)+ (Δφ4+Δφ5)/ (i 3* i 4)+
(Δφ6+Δφ7/ (i 4)+ Δφ8=
=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01
=0.01975 （弧度）
五、综合题
1. 分析下图调整齿侧间隙的原理。
工作台 丝杠 滚珠螺母
齿轮减速器 联轴器 DC 伺服 电机 i =5
1. 锁紧螺母
2. 圆螺母
3. 带凸缘螺母
4.无凸缘螺母
答：图中所示的双螺母螺纹预紧调整齿侧间隙，双螺母中的一个外端有凸缘，一个外端无凸缘，但制有螺纹，它伸出套筒外用两个螺母固定锁紧，并用键来防止两螺母相对转动。旋转圆螺母可调整消除间隙并产生预紧力，之后再用锁紧螺母锁紧。
2.分析下图中传动大负载时消除齿侧间隙的原理。
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮 3－齿轮 4－预载装置 7－齿条
答：小齿轮1、6与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使齿轮2、5同时向相反方向移动，从而带动小齿轮1、6转动，其齿面便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，从而消除了齿侧间隙
1．刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm ，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？
解：（1）丝杠旋转一周有1024个脉冲，307200个脉冲对应于丝杠旋转307200/1024=300周，故刀架的位移量为300*2mm=600mm ，
（2）丝杠的转速为300*2π//10=60π （弧度/ 秒）
2．如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机，转子齿数z 为100。滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm 。已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求：
（1）步进电机的步距角α；
（2）减速齿轮的传动比i 。
解：（1）K=3相，N=3拍，z=100
步进电机的步距角α=360o/(z*m)= 360o/(z*K*N)= 360o/(100*3*3)=0.4 o
（2）由于一个脉冲，步进电机旋转0.4 o，工作台横向(x 向)脉冲当量0.005mm ，由于滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm ，功
放 电机 滚珠丝杠 工作台
i
图 电机驱动工作台示意图
对应于丝杠转动一周360 o ，设一个脉冲丝杠转动的角度为x ，则 6mm/360o=0.005/x o，得x=0.3o
故减速齿轮的传动比i=0.3/0.4=3/4
五、综合题
1．图示直射式光电转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。试分析传感器的测量原理。
解：当装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘转动时，光敏元件接收到脉冲信号，若转动圆盘上缝隙是均匀刻制，总数量为N ，则光敏元件每输出N 个脉冲，就意味着圆盘转动一周360o；若输出M 个脉冲，就意味着转过360*M/N o，因此，该传感器可以用于测量角度。如果在T 秒时间内转过输出M 个脉冲，就意味着转速为360*M/N/T (o/s ) 因此，该传感器也可以用于测量角速度。
1．某工作台采用如图所示的直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm ，丝杠导程t=4mm ，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为0.005mm （忽略齿轮和丝杠的传动误差）。
（1）若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，确定旋转编码器的每转脉冲数。
（2）若采用低速端测量方法，将传感器与丝杠的端部直接相连，n s =500脉冲/转的旋转编码器是否合用？
图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台 解：（1）设工作台位移（测量精度）0.005mm 时，丝杠转动的角度为?X ，则有
mm
X mm 005.04360?=? 得：?=45.0X ，若对应于电机轴的角度为?Y ，则?=?=25.2iX Y ，安装在电机输出轴上的旋转编码器共有?360，故旋转编码器的每转脉冲数为16025.2/360=??
（2）因为80045.0/360=??> n s =500，故不合用。
1．有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（C ）。 a=360/(znk)=360/(24*5*2)
A ．0.6°
B ．1.2°
C ．1.5°
D ．2°
2．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（B ）。
A ．上升
B ．下降
C ．不变
D ．前三种情况都有可能
3．采用脉宽调制（PWM ）进行直流电动机调速驱动时，通过改变（A ）来改变电枢回路的平均电压，从而实现直工作台
丝杠 滚珠螺母
齿轮减速器 联轴器 DC 伺服
电机
i =5
流电动机的平滑调速。
A ．脉冲的宽度
B ．脉冲的频率
C ．脉冲的正负
D ．其他参数
4．含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（D ）。P220
A ．零接口
B ．被动接口
C ．主动接口
D ．智能接口
5．HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（C ）。P249
A ．能源部分
B ．测试传感部分
C ．驱动部分
D ．执行机构
6．HRGP-1A 喷漆机器人中的手部属于系统中的（D ）。
A ．能源部分
B ．测试传感部分
C ．驱动部分
D ．执行机构
7．通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用（B ）。
A ．开环控制
B ．闭环控制
C ．半闭环控制
D ．混合控制
8．数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（C ）。
A ．能源部分
B ．测试传感部分
C ．驱动部分
D ．执行机构
1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量J m =4×10-4kg ·m 3
，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J 1=1×10-4kg ·m 3，大齿轮的转动惯量J 2=1.8×10-4kg ·m 3，丝杠的转动惯量J s =3.8×10-4kg ·m 3。工作台的质量m =50kg ，丝杠导程t =5mm ，齿轮减速比为i =5。试求：
（1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量J G ；
（2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e ；
（3）电机轴上的总转动惯量J 。
图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台
解：（1）J G =m （t / 2π）2=50*1000*(0.005/2×3.14) 2=0.03166 ( kg ·m 3)
(2) J e =( J 2+J s +J G )/i 2=（1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4）/52= 12.88×10-4 ( kg ·m 3 )
(3)J= J 1+ J e =1×10-4 +12.88×10-4 =13.88 (kg ·m 3)
2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i 1 = i 2 =…= i 4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax 。
解：Δφmax =Δφ1/( i 1* i 2* i 3* i 4)+ (Δφ2+Δφ3)/ (i 2* i 3* i 4)+ (Δφ4+Δφ5)/ (i 3* i 4)+ (Δφ6+Δφ7/ (i 4)+ Δφ8=
=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01
=0.01975 （弧度）
工作台 丝杠 滚珠螺母
齿轮减速器 联轴器 i =5
××智能生产设备组装与调试 工 作 任 务 书 中国.四川.XX 2017.10
一、工作任务与要求 一、按《工件处理设备组装图》（图号01）组装工件处理设备，并满足图纸提出的技术要求。 二、按《工件处理设备电气原理图》（图号为02）连接电路，你连接的电路应符合工艺规范要求。 三、按《工件处理设备气动系统图》（图号03）连接工件处理设备的气路，使其符合工艺规范要求。 四、请你正确理解工件处理设备的检测和分拣要求、意外情况的处理等，制作触摸屏的各界面，编写工件处理设备的PLC控制程序和设置变频器的参数。 注意：在使用计算机编写程序时，请你随时保存已编好的程序，保存的文件名为工位号+A（如3号工位文件名为“3A”）。 五、请你安装、调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成工件处理设备的整体调试，使工件处理设备能按照要求进行生产。 二、工件处理设备说明 1. 工件处理设备为先对金属件和白塑料件两种工件（黑色塑料件为生产过程中出现的不合格工件）进行加工，然后进行表面处理，再分拣打包的机电一体化设备。 2. 工件处理设备高速运行时，变频器的输出频率为30Hz；工件处理设备低速运行时，变频器的输出频率为25Hz（工件由A向B方向运行为传送带正转方向）。 工件处理设备各部件名称及位置如图1所示： 图1 工件处理设备各部件名称及位置
（a ） （b ） （b ） （d ） 工件处理设备有“调试”和“运行”两种模式，由其按钮模块上的转换开关SA2选择。当SA2在左挡位时，选择的模式为“运行”；当SA2在右挡位时，选择的模式为“调试”。 工件处理设备上电后，绿色警示灯闪烁，指示系统电源正常，同时触摸屏进入首页界面如图2（a ）所示。将PLC 拨到运行状态，若系统不处于初始状态，则按钮模块上的指示灯HL1闪烁（每2秒闪烁一次）；若处于初始状态，则指示灯HL1长亮。 工件处理设备的初始状态是：机械手的悬臂靠在右限止位置，悬臂和手臂气缸的活塞杆缩回，手指张开，斜槽气缸的活塞杆缩回。料盘的直流电机、传送带的三相电动机不转动。若上电时有某个部件不处于初始状态系统应进行复位，复位方式自行设定。 （一）工件处理设备的系统调试 将按钮模块上的转换开关SA2置于“调试”档位，触摸屏“首页界面”对应的“调试”指示灯常亮，如图（a “输入密码框”，如图（b ）所示，输入正确密码：235后，则可以进入触摸屏“调试界面”界面如图3所示。若密码不正确则弹出“重新输入密码”的对话框如图（c ）所示，可重新输入新的密码；若重新输入的密码还不正确，则弹出“你不能进行设备调试进”的提示，如图（d ）所示。这时需要再次按下触摸屏上的 a ）。 图2 触摸屏进入首页界面 1.输送机的调试
一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括___ _______，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。 7. 齿轮传 动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是 A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用( ) A. 单片机 B. 2051 C. PLC 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题（每小题2分，共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（? ） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、 力矩电机、步进电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（? ） 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流 器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（? ） 五、问答题（每小题10分，共30分) 1. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2. 什么是步进电机的使用特性? 3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。
机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日
目录 第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附：6张系统框图和元器件图
第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min （4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。
职业技术学校技能大赛 电工电子类 机电一体化设备组装与调试比赛 XX生产设备组装与调试 （中职学生） 任 务 书 2011年1月
说明： 一、本试卷依据2010’江苏省职业技术学校技能大赛电工电子类实施方案的要求和2001年颁布的《维修电工高级》国家职业标准命制； 二、请参赛选手仔细阅读试题的具体考核要求，并按要求完成操作或进行笔答； 三、操作技能竞赛时要遵守考场纪律，服从赛场管理人员指挥，以保证竞赛安全顺利进行。 工作任务与要求 一、按××生产设备部分部件组装图（图1）及其要求，将本次任务需要的部件安装在工作台上。 二、根据PLC 输入输出端子（I/O ）分配表，如表1所示，在赛场提供的图纸（附页图号04）上画出配料装置电气控制原理图并连接电路。你画的电气控制原理图和连接的电路应符合下列要求： 表1 PLC 输入输出端子（I/O ）分配表 输入端子 功能说明 输出端子 功能说明 三菱 PLC 西门子 PLC 松下 PLC 三菱 PLC 西门子 PLC 松下 PLC X0 I0.0 X0 SA1 Y0 Q0.0 Y2 B 位气缸伸出 X1 I0.1 X1 SB5 Y1 Q0.1 Y3 C 位气缸伸出 X2 I0.2 X2 SB6 Y2 Q0.2 Y4 D 位气缸伸出 X3 I0.3 X3 B 气缸前限 Y3 Q0.3 Y5 手爪夹紧 X4 I0.4 X4 C 气缸前限 Y4 Q0.4 Y0 手爪放松 X5 I0.5 X5 D 气缸前限 Y5 Q0.5 Y1 悬臂伸出 X6 I0.6 X6 B 气缸后限 Y6 Q0.6 Y6 悬臂缩回 X7 I0.7 X7 C 气缸后限 Y7 Q0.7 Y7 手臂上升 X10 I1.0 X8 D 气缸后限 Y10 Q1.0 Y8 手臂下降 X11 I1.1 X9 B 位电感传感器 Y11 Q1.1 Y9 机械手左摆 X12 I1.2 XA C 位光纤传感器 Y12 Q1.2 YA 机械手右摆 X13 I1.3 XB D 位光纤传感器 Y13 Q1.3 YB 直流电机 X14 I1.4 XC 皮带光电传感器 Y14 Q1.4 YC 电机正转 X15 I1.5 XD 手爪夹紧信号 Y15 Q1.5 YD 电机反转 本竞赛在亚龙公司235A 机电一体化装置上进行 本竞赛项目满分100分。 本项目比赛时间为240分钟。 注意： 1、请您在完成工作任务的过程中，遵守安全操作规程； 2、选手应随时注意存盘，将编写的程序保存在“E:\机电技能大赛\工位号\程序”文
8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述。 ① 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
机电一体化课程设计报 告
机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日
目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)
第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min
中职技能大赛机电一体化组竞赛试题（B卷） 工位号：场次：成绩： 考生须知： 1、考试时间为3小时，注意考场纪律和操作安全规范。 2、竞赛在XK-JD2A型机电一体化控制实训台上完成。 3、考试内容为实现对虚拟机电一体化装置的控制。 4、虚拟机电一体化装置由送料单元、气动机械手单元和物料分拣单元组成。 5、控制要求： （一）分为连续运行模式和单步运行模式。 （二）连续运行模式：将模式选择开关打到连续运行模式时，有以下动作： （1）采用单按钮控制起停，即：按一下起停按钮，系统运行；再按一下起停按钮，系统停止。 （2）启动：按起停按钮，运行灯（绿灯）亮，机械手首先恢复原位（手爪上升到上限位，然后手臂缩回到缩回限位，然后向左旋转到左限位）。 （3）供料单元：PLC启动送料电机，驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器检测到物料后，送料电机停止，同时PLC驱动上料单向电磁阀上料（物料被抓走后（物料检测光电传感器检测不到物料），物料提升气缸下降到下限位）。 如果送料电机运行10秒后，物料检测光电传感器仍未检测到物料，需要报警（红灯闪烁，闪烁频率3s（亮2s，灭1s），同时蜂鸣器鸣叫），同时送料电机停止运行。该报警不影响气动机械手单元和物料分拣单元的工作。 （4）气动机械手单元：物料检测光电传感器检测到物料后，机械手手臂伸出，手爪下降抓物，然后手爪提升，到达上限位后手臂缩回，到达缩回限位后向右旋转到右限位，手臂伸出，到达伸出限位后手爪下降，到达下降限位将物料放下，然后回到原位。 （5）物料分拣单元：传送带上的物料检测开关检测到物料后，传送带运行，开始传送物料，传感器根据物料性质，分别由PLC控制相应电磁阀使推料气缸动作，对物料进行分拣，传送带60s内检测不到物料，则传送带停止运行，等检测到物料后，传送带重新开始运行。（6）停止：按起停按钮，系统停止运行，同时消除所有报警信息。 （三）单步运行模式：将模式选择开关打到单步运行模式时，有以下动作： （1）第1次点击步进按钮：运行灯（绿灯）亮，机械手恢复原位（手爪上升到上限位，然后手臂缩回到缩回限位，然后向左旋转到左限位） （2）第2次点击步进按钮：PLC启动送料电机，驱动放料盘旋转，物料由送料槽滑到物料提升位置，物料检测光电传感器检测到物料后，送料电机停止，同时PLC驱动上料单向电磁阀上料（物料被抓走后（物料检测光电传感器检测不到物料），物料提升气缸下降到下限位）。（3）第3次点击步进按钮：机械手手臂伸出，手爪下降抓物，然后手爪提升，到达上限位后手臂缩回，到达缩回限位后向右旋转到右限位，手臂伸出，到达伸出限位后手爪下降，到达下降限位将物料放下。 （4）第4次点击步进按钮：传送带运行，开始传送物料，传感器根据物料性质，分别由PLC 控制相应电磁阀使推料气缸动作，对物料进行分拣，传送带60s内检测不到物料，则传送带停止运行，运行灯（绿灯）灭。 （5）当再次点击步进按钮时，循环从（1）～（4）的过程。 （四）由PLC控制变频器驱动三相异步电动机运行，并由变频器的开关量输出反馈到虚拟机电一体化装置，驱动虚拟传送带运行。传送带正常运行时，变频器的工作频率为40Hz，启动时变频器由0Hz增加到40Hz的时间为5s，停止时变频器由40Hz降低到0Hz的时间为3s。
. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素
机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制
机电一体化设备组装与调试项目任务书（中职组） 工位号： 说明： 一、本试卷依据2011’江苏省职业技术学校技能大赛电工电子类实施方案的要求和2001年颁布的《维修电工高级》国家职业标准命制； 二、请参赛选手仔细阅读试题的具体考核要求，并按要求完成操作或进行笔答； 三、操作技能竞赛时要遵守考场纪律，服从赛场管理人员指挥，以保证竞赛安全顺利进行。 工作任务与要求 一、按××生产设备部分部件组装图（图1）及其要求，将本次任务需要的部件安装在工作台上。 二、根据PLC 输入输出端子（I/O ）分配表，如表1所示，在赛场提供的图纸（附页图号04）上画出配料装置电气控制原理图并连接电路。你画的电气控制原理图和连接的电路应符合下列要求： 表1 PLC 输入输出端子（I/O ）分配表 输入端子 功能说明 输出端子 功能说明 三菱 PLC 西门子 PLC 松下 PLC 三菱 PLC 西门子 PLC 松下 PLC X0 I0.0 X0 SA1 Y0 Q0.0 Y2 B 位气缸伸出 X1 I0.1 X1 SB5 Y1 Q0.1 Y3 C 位气缸伸出 本竞赛在亚龙公司235A 机电一体化装置上进行 本竞赛项目满分100分。 本项目比赛时间为240分钟。 注意： 1、请您在完成工作任务的过程中，遵守安全操作规程； 2、选手应随时注意存盘，将编写的程序保存在“E:\机电技能大赛\工位号\程序”文 件夹下。
X2 I0.2 X2 SB6 Y2 Q0.2 Y4 D位气缸伸出 X3 I0.3 X3 B气缸前限Y3 Q0.3 Y5 手爪夹紧 X4 I0.4 X4 C气缸前限Y4 Q0.4 Y0 手爪放松 X5 I0.5 X5 D气缸前限Y5 Q0.5 Y1 悬臂伸出 X6 I0.6 X6 B气缸后限Y6 Q0.6 Y6 悬臂缩回 X7 I0.7 X7 C气缸后限Y7 Q0.7 Y7 手臂上升 X10 I1.0 X8 D气缸后限Y10 Q1.0 Y8 手臂下降 X11 I1.1 X9 B位电感传感器Y11 Q1.1 Y9 机械手左摆 X12 I1.2 XA C位光纤传感器Y12 Q1.2 YA 机械手右摆 X13 I1.3 XB D位光纤传感器Y13 Q1.3 YB 直流电机 X14 I1.4 XC 皮带光电传感器Y14 Q1.4 YC 电机正转 X15 I1.5 XD 手爪夹紧信号Y15 Q1.5 YD 电机反转 X16 I1.6 XE 手臂上限位Y16 Q1.6 YE 25Hz X17 I1.7 XF 手臂下限位Y17 Q1.7 YF 16Hz X20 I2.0 X10 前臂前限位Y20 Q2.0 Y10 HL1 X21 I2.1 X11 前臂后限位Y21 Q2.1 Y11 HL2 X22 I2.2 X12 旋转左限位Y22 Q2.2 Y12 HL3 X23 I2.3 X13 旋转右限位Y23 Q2.3 Y13 HL4 X24 I2.4 X14 接料台信号Y24 Q2.4 Y14 HL5 X25 I2.5 X15 SB1 Y25 Q2.5 Y15 蜂鸣器 X26 I2.6 X16 SB2 Y26 Q2.6 Y16 绿色警示灯 X27 I2.7 X17 SB3 Y27 Q2.7 Y17 1. 电气控制原理图的绘制，按现行国家标准：GB/T 6988.1-2008（电气技术用文件编制第1部分：规则）和机械行业标准JB/T 2739-2008（工业机械电气图用图形符号），JB/T 2740-2008（工业机械电气设备电气图、图解和表的绘制）以及GB/T 4728 （电气简图用图形符号）的有关规定。文字符号的使用符合JB/T2740-2008的规定。 2. 凡是你连接的导线，必须套上写有编号的编号管。交流电机金属外壳与变频器的接地极必须可靠接地。 3. 工作台上各传感器、电磁阀控制线圈、送料直流电机、警示灯的连接线，必须放入线槽内；为减小对控制信号的干扰，工作台上交流电机的连接线不能放入线槽。 三、根据气动系统图及其要求和说明，连接××生产设备的气路。 四、根据触摸屏的要求编写触摸屏画面，并能按要求正确操作和显示。 五、请你正确理解设备的正常工作过程和故障状态的处理方式，编写××生产设备的PLC控制程序和设置变频器的参数。 六、请你调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成××
专业：机电一体化 班级： 08—1班 老师：刘顺东 学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月
XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)
1.序言 据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
机电一体化专业知识题库（277题）（注*的不适于中、初级职称） 1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术是由机械技术、计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，有机融合而成的一种综合性技术。 2、什么是机械设计技术？ 机械设计技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，往往是以机械技术为主实现的。 3、什么是计算机与信息处理技术？ 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储和输出技术，它们大都倚靠计算机来进行，因此，计算机技术和信息处理技术是密且相关的。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络通信技术、数据库技术等。机电一体化系统中主要用工业控制机（包括PLC，单片机等）进行信息处理。机电一体化产品中，计算机和信息处理装置指挥整个产品的运行。 4、什么是自动控制技术？ 自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定规律运行。自动控制技术的范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、模糊控制、自适应控制等，在实际运用中越来越多地与计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十分重要的关键技术。 5、什么是传感与检测技术？ 传感与检测技术是机电一体化的关键技术，他将所测得的各种参数如：位移、位置、速度、加速度、力、温度等和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号，以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。 6、什么是执行与驱动技术？ 执行与驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件分为电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动执行元件；驱动装置主要指各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。 执行原件一方面通过电器接口与微型机相连，以接收微型机的控制指令；另一方面又通过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现规定的动作。因此，执行与驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能，稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。 7、什么是机电一体化总体设计技术？ 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成总体设计方案，形成经过分析、评价和优选的综合应用技术。 系统总体设计技术包含内容很多，其中接口技术是重要内容之一。接口技术将机电一体化产品的各个部分有机连成一体。 8、什么是温度传感器？分为几类？ 温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，用于测量温度和热量，也叫做热电式传感器。一般分为两大类：接触式和非接触式。 9、什么是光栅？常见的光栅有几种？ 光栅是一种高精度的直线位移传感器，光栅是通过在玻璃或金属基体上均匀刻划很多等节距的线纹而制成的。常见的光栅种类有透射光栅、反射光栅和定向光栅。 10、什么是电阻应变计？ 电阻式应变计是根据应变——电阻效应，将被测件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件，除直接作为应力、应变测量传感器外，还可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、位移、扭矩、振动、加速度等多种专用式传感器。 1
机电一体化设备的组装与调试模拟训练试题七 考试日期2009- 考试用时180分钟 开考时间 考生工位号 生产线送料分拣设备。 二、按送料分拣设备气动系统图及其要求和说明，连接××生产线送料分拣设备的气路。 三、请你仔细阅读××生产线送料分拣设备的有关说明，然后根据你对设备及其工作过程的理解，画出××生产线送料分拣设备的电气原理图，并在标题栏的“设计”和“制图”行填写自己的工位号。 四、根据你画出的电气原理图，连接××生产线送料分拣设备的电路。电路 五、请你正确理解设备的正常工作过程 和故障状态的处理方式，编写××生产线送料 分拣设备的PLC控制程序和设置变频器的 参数。 六、请你调整传感器和位置或灵敏度，
调整机械零件的位置，完成××生产线送料分拣设备的整体调试，使该设备能正常工作，完成物件的加工、分拣和组合。 ××生产线分拣设备 一、部件的初始位置及组装结构图 启动前，设备的运动部件必须在规定的位置，这些位置称作初始位置。有关部件的初始位置是： 机械手的悬臂靠在右限止位置，手臂气缸的活塞杆缩回，手指松开。位置一、二、三的气缸活塞杆缩回。 处理盘、皮带输送机的拖动电动机不转动。 上述部件在初始位置时，工作台红色指示灯闪亮。只有上述部件在初始位置时，设备才能启动。若上述部件不在初始位置，指示灯不亮，请自行选择一种复位方式进行复位。 二、设备试运行 试运行时按下试运行按钮SB4，机械手先从原位依次按下降→抓紧→上升→
缩回→右转→伸出→下降→松开→上升→缩回→左转→伸出的顺序动作，然后推料气缸按照气缸A伸出→气缸B伸出→气缸C伸出→气缸A缩回→气缸B缩回→气缸C缩回的顺序动作。当气缸C缩回到位后，三相交流异步电动机以30 Hz 的频率启动，拖动皮带输送机向前运行3 s停止，（规定往右边运动为向前运行）。系统完成试运行。 三、设备的正常工作 按下起动按钮SB5时，设备起动。工作台上绿色指示灯闪亮指示，落料口允许放料指示灯HL5亮。供料盘电机开始转运，当供料盘物料检测传感器检测到有料时转盘电机停止转动，同时启动机械手搬运物料到传送带落料孔中放于传送带上，然后机械手自动返回原位开始搬运下一个物料。 分拣加工及组合要求： 1．当落料口检测传感器检测到有物料时，变频器驱动三相电动机以15HZ 向前运转，允许放料指示灯HL5灭。物料若为金属，当其到位置一时传送带停止，推料气缸一伸出，将金属推入料槽一，气缸缩回到位后，传送带又以15赫兹向前运行，允许放料指示灯HL5 亮；物料若为白塑料则在被输送到位置三时输送带停止，2秒后传送带以25赫兹反转，当其被输送到位置一时传送带停止，推料气缸一伸出，将白塑料推入料槽一，气缸缩回到位后，传送带又以15赫兹向前运行，允许放料指示灯HL5 亮；物料若为黑塑料则被输送到位置二时传送带停止，2秒后传送带以25赫兹反转运行，当其被输送到位置一时输送带停止，推料气缸一伸出，将黑塑料推入料槽一，气缸缩回到位后传送带又以15赫兹向前运行，同时允许放料指示灯HL5 亮。
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案 形成性考核作业1 一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（×） 2. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（√） 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（×） 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（×） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（×） 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（×） 8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（×） 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（×） 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√） 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（√）× 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（√）× 二、单选题 1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。 A．游标卡尺 B．电话 C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表
回转工作台的设计 一、设计的目的： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二、设计任务及要求 设计题目：数控回转工作台的设计 1. 设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400㎜；最大承载重量50㎏； 3. 机械部分的设计：装配工作图1（1号）； 4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一； 5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51或单片机FX2N-PLC控制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。 三、机械系统设计 在数字回转工作台机械传动部分选用蜗轮蜗杆传动,因为蜗杆传动平稳,振动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回转工作台所要求的分度的实现.故选用蜗轮蜗杆传动. （一）、蜗杆类型的选择: 蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精密传动中应用较为广泛. （二）、蜗杆蜗轮材料的选择:
由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆精确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以及抗胶合性能。所以蜗轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。故选择:蜗杆材料为：渗碳钢，表面淬硬56-62HRC 牌号为20GrMnTi.蜗轮材料为：铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1 （三）、蜗杆蜗轮参数计算： 1. 蜗杆传动尺寸的确定： 由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50千克. 由《齿轮手册》（上）表6.2-3取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm; 估取蜗杆分度圆直径: 为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90 估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4 q=d /m=80/4=20 6 tanγ= z /q 则γ=2.86° 2. 确定蜗轮蜗杆各参数值 蜗杆尺寸“ 1) 蜗杆轴向齿距:p =πm=3.14×4=12.56 2) 螺旋线导程:p =p ×z =15.4×4=12.56 3) 法向齿形角:对于ZI蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15° 4) 直径系数:q= d /m=80/4=20 5) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=80 6) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86° 渐开线蜗杆: 基圆柱导程角: γcosγ =cosαncosγ γ =15.264° 7) 基圆直径:d d = z m/tanγ =14.16 8) 法向基节:p =πm cosγ =12.12 9) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=4 10 蜗杆齿根高:h =1.2m=4.8