机电一体化系统设计大作业

机电一体化大作业便携式折叠电动车设计说明书农机一班第六小组成员：潘江20126901吴正凯20121100张韬20126906刘威20121098许沛东20126897目录一、前言 (1)二、部分国家标准 (1)三、外形设计 (3)四、折叠机构 (4)五、尺寸设计 (5)六、动力部分 (6)七、电路设计 (6)八、结语 (7)一、前言随着经济发展，节能与环保已经成为人们生活中不可缺少的一环，现在折叠自行车以及电动车已在日常生活中得到广泛使用。

虽然折叠自行车方便携带，但远不及电动车快捷，但电动车的缺点则是体积较大，在要换乘其他交通时会比较麻烦。

如果把电动车做成可折叠的，那既能集合两者优点，还可起到防盗的作用。

近年来国内外都有针对该问题的研究，并有一些折叠电动自行车已经投入生产和使用，但是经过我们的调研，市场上现存的折叠电动自行车折叠方式单一，基本上都是在中轴部位前后对折，折叠后形状很不规则，携带困难；也有一些产品，折叠后形状较为规则，但是折叠过程繁琐，且价格昂贵，不适合现在中国现在的消费群体。

在此基础上，我们团队设计了一款可折叠的便携式电动车，结构简单，折叠方便，同时在考虑安全性、实用性的基础上尽可能地降低成本，以满足大部分人的需求。

二、部分国家标准根据电动自行车通用技术条件（GB17761－1999），罗列部分电动车技术要求，为更进一步设计打好基础。

5.1 整车主要技术性能要求5.1.1 最高车速电动自行车最高车速应不大于20k m/h.5.1.2 整车质量（重量）电动自行车的整车质量（重量）应不大于40k g,5.1.3 脚踏行驶能力电动自行车必须具有良好的脚踏骑行功能，30m in的脚踏行驶距离应不小于7k m,5.1.4 续行里程电动自行车一次充电后的续行里程应不小于25k m,5.1.5 最大骑行噪声电动自行车以最高车速作电动匀速骑行时（电助动的以1 5k m/h-18k m/h速度电助动骑行）的噪声应不大于62 dB(A)。

新疆农业大学机械交通学院机电一体化系统设计课程（设计）论文题目：姓名与学号：指导教师：年级与专业：所在学院：课程评分：二零一二年月日棉花异性纤维检测技术的研究综述【摘要】本文介绍和分析了目前为止绝大多数对皮棉中异性纤维检测的研究。

这些研究从棉花杂质的几何、物理和成分官能团光谱特性入手，应用可见光机器视觉、红外波段光谱图像和断层X 光摄影等检测技术，采用数字图像处理和化学计量学分析方法，分类识别各种皮棉杂质。

关键词皮棉，异性纤维，检测前言我国采摘棉花大部分是人工摘拾。

这样对异性纤维的控制很不利。

由于棉农对异性纤维的危害认识不足，采摘交售棉花时习惯用编织袋装棉花、用有色的或非棉线绳绑扎棉袋口等。

在采摘、装棉、晒棉、运棉和售棉等过程中,难免混入叶子、铃壳、种皮和异性纤维等杂质。

严重影响了棉纺厂的产品质量。

异性纤维是困扰纺织企业的一大难题．每年纺织企业都要投入大量的人力、物力、财力进行人工挑拣。

显然，在纺织清理和加工的每个环节，研究快速检测原棉中杂质，减少并消除它，这对于提高加工质量和效率是非常必要的。

1.原棉杂质检测的主要手段在检测棉花中叶子，茎皮，秆和异性纤维等杂质时，可以从其基本物理特性入手，例如颜色、形状、大小、密度、表面密度和重量等；也可以从其化学成分方面入手来识别这些杂质，比如荧光效应和官能团光谱特性等。

在具体方法上，对杂质的检测有机器视觉（可见光波段）、X光断层摄影、红外波段光谱或图像和紫外荧光光谱或图像等；在对杂质定性和定量分析的方法上，主要有固定线性判别式、聚类算法、贝叶斯学习算法和贝叶斯加权K均值聚类算法等数字图像处理方法。

根据以上皮棉杂质检测技术的特点，从原理上可分为基于图像技术的杂质检测研究和基于分光技术的杂质检测研究。

一些典型的研究见表1。

表1 棉花杂质检测研究的文献整理类型范围检测设备杂质类型检测率识别率（％）文献静态国内显微近红外成像无色塑料、黄麻、编织袋、白头发丝、白羊毛、猪鬃—郏东耀等人，2004[1]多光谱成像无色塑料、黄麻、编织袋、白头发丝、白羊毛、猪鬃—郏东耀等人，2005[3]反射成像15种典型异性纤维—杨文柱等人，2009[4]透射成像白色或无色杂质：纸片、尼龙、编制带、黄麻、白头发—郏东耀等人，2005 [9]透射成像异性纤维，没有特指95%识别率李碧丹等人，2006[10]紫外荧光成像白色丙纶丝，纸张；色泽较重的异性纤维；毛发的识别99；100；50％罗德坡等人，2007[11]静态国外反射成像非棉纤维杂质（植物性杂质）与重力分析之间的相关系数0.82 Taylor. 1990[12]类型 范围 检测设备 杂质类型 检测率识别率（％） 文献反射成像植物性杂质：皮杂、杆、叶子和碎叶杂质分类。

一、简答题（每题10分，共计30分）1．机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么？答：在系统实际运行前，也希望对项目的实施结果加以预测，以便选择正确、高效的运行策略或提前消除设计中的缺陷，最大限度地提高实际系统的运行水平，采用仿真技术可以省时省力省钱地达到上述目的。

计算机仿真包括三个基本要素，即实际系统、数学模型与计算机，联系这三个要素则有三个基本活动：模型建立、仿真实验与结果分析。

2．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？答：机电一体化系统仿真的模型主要有：物理模型、数学模型和描述模型。

当仿真模型是物理模型时，为（全）物理仿真；是数学模型时，称之为数学（计算机）仿真。

用已研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理模型。

计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真分别应用于分析设计阶段（软件级）、部件及子系统研制阶段（软件—硬件级）实时仿真、系统研制阶段（硬件级）实时仿真阶段。

3．PID 控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？答：P （比例）I （积分）D （微分）调节器是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。

其中比例调节起纠正偏差的作用，其反应迅速；积分调节能消除静差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。

此三部分作用配合得当，可使调节过程快速、平稳、准确，收到较好的效果。

二、分析题（第1题15分，第2题30分）1．系统采样周期的选择时，主要考虑的影响因素主要有哪些答：应主要考虑以下几方面：从对调节品质的要求来看，应将采样周期取得小些，这样，在按连续系统PID 调节选择整定参数时，可得到较好的控制效果；从执行元件的要求来看，有时需要输出信号保持一定的宽度。

如：当通过数模转换带动步进电动机时，输出信号通过保持器达到所要求的控制幅度需要一定的时间，在这段时间内，要求计算机的输出值不应变化，因此，采样周期必须大于这一时间；从控制系统随动和抗干扰的性能要求来看，要求采样周期短些；从计算机的工作量和每个调节回路的计算成本来看，一般要求采样周期大些；从计算机的精度来看，过短的采样周期不合适。

作业：（红色为作业）简答题1-1试说明较为人们所接受的“机电一体化”的涵义。

1-7机电一体化系统由那些基本要素组成？分别实现那些功能。

1-10说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。

1-15说明机电一体化系统设计的设计思想方法。

2-6丝杠螺母副的组成要素。

2-8 珠丝杠副的典型结构类型。

2-9滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整予紧方法有哪些。

2-10现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程L=6mm 、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98时，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2个齿时,试问：两个螺母之间相对移动了多大距离。

2-16各级传动比的分配原则。

输出轴转角误差最小原则的含义。

2-17已知：4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为0.005弧度，各级减速比相同，即1.5，求：（1） 该传动系统的最大转角误差∆max ；（2） 为缩小∆max ，应采取何种措施。

2-19设有一谐波齿轮减速器，其减速比为100，柔轮齿数为100。

当刚轮固定时，试求该谐波减速器的刚轮齿数。

2-20 齿轮传动的齿侧间隙的调整方法。

3-1 机电一体化系统的执行元件分类及特点。

3-5 直流伺服电动机控制方式的基本形式。

3-6 PWM 直流驱动调速、换向的工作原理。

3-10 步进电动机的工作原理。

3-12步进电动机的环行分配方式。

3-15步进电动机驱动电源的功率放大电路原理。

4-8 在“0”工作状态下,PPI8255的输入/输出口的选择方法。

用逻辑电路片选外接PI8255地址计算(看书上例题)用译码器片选外接PI8255地址计算(看书上例题)4-12 8031单片机的输入输出及存储器的扩展方法。

4-14 静态显示与动态显示的主要区别。

4-15 键盘键值如何确定。

5-5求右图系统传递函数5-6、推导下图有源PI 调节器)11(sT K i +放大系数K 和积分i T 时间常数与器件电阻电容参数的关系。

7-5以二阶系统为例，描述P 、 I 的作用计算题1、现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程P=8mm ，一端的齿轮齿数为101，另一端的齿轮齿数为100，当一端的外齿轮和另一端的外齿轮都同向转过3个齿时，试问：两个螺母之间轴向相对移动了多大距离。

《机电一体化系统》课程作业（一）
一、填空题
1．一个完善的机电一体化系统主要由 、 、 、 和执行机构子系统组成。

2．机电一体化技术主要包括软件和硬件两方面，为了推动和加快机电一体化技术的发展，主要从以下 、 、 、 和 方面不断加强和改进。

3．按传递力的方法分类，机械传动装置可分为 传动装置和 传动装置。

4．常用的传动装置包括 、 和其他传动机构。

5．在选择和设计导轨副时，主意从 、 、 和 等方面考虑。

二、简答题
1．简述机械传动装置在机电一体化产品中的性能要求。

2．简述机电一体化技术的设计原则及常用方法。

3．滚珠丝杆副的工作间隙是怎么产生的？如何消除？
4．简述齿轮传动的齿侧间隙调整方法。

三、计算题
1．试设计一数控机床工作台用滚珠丝杠副。

已知平均载荷F m ＝3600N ，丝杠工作长度l ＝
1.25m ，平均转速n m ＝120r/min ，每天开机6h ，每年250个工作日计，要求工作10年以上。

丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58～62HRC ，设计参数请查阅教材。

2. 某数控铣床作用在滑座上的载荷18000N F =∑，滑座数4M =，单向行程长度6m .0S =l ，每分钟往返次数为4，每天开机6h ，每年工作300个工作日，寿命要求8年以上，试设计滚动直线导轨副，设计参数请查阅教材。

三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目：机电一体化班级：机械工程五班成员：罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然201325070502目录一、设计任务 (3)1、题目 (3)2、任务 (3)3、主参数 (3)二、产品总功能的确定 (4)1、单坐标定位。

(4)2、三平面直线插补和圆弧插补。

(4)三、总体方案的确定 (7)1、机械传动部件的选择 (7)2、动力装置的选择 (7)3、.检测与传感装置的选择 (8)4、.控制与信息处理装置的选择 (8)四、机械传动部件的计算与选型 (9)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)2、步进电机的计算与选型 (12)五、检测与传感装置的计算与选型 (15)1、速度的检测与传感装置 (15)、2.位移的检测与传感装置 (17)六、控制与信息处理装置的选择 (21)1、速度控制 (21)2、CPU的选择 (27)七、工作台系统的功能框图 (28)八、工作台装配图的绘制 (28)九、部分源代码 (29)十、感悟与总结 (33)十一、参考文献 (33)一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数（1）、X、Y、Z方向脉冲当量：= = =0.005mm/脉冲（2）、X、Y、Z方向的定位精度均为：0.01mm（3）、工作台空载最快移动速度：= = =3000mm/min（4）、工作台负载最快移动速度：= = =400mm/min（5）、工作台空间尺寸：500mm500mm500mm（6）、工作台工作空间尺寸：400mm400mm400mm （7）、空载启动时间：Δt=25ms二、产品总功能的确定1、单坐标定位。

2、三平面直线插补和圆弧插补。

本例中采用逐点比较法进行直线和圆弧的插补（1）逐点比较法插补的基本原理逐点比较法插补的基本思路是：在从起点到终点的路程中，根据机械手当前位置与给定轨迹的偏离情况，并为消除这个偏离，在其中一个坐标轴上走一小步，这样一步步直到终点，每一步都是用给定轨迹对实际轨迹进行修正。

《机电系统设计》作业班级 , 姓名一、填空题1.机电一体化包括机械技术和微电子产品两方面。

2.应用于工业控制的计算机主要有：单片机， PLC，总线工控机等类型。

3.光电编码器根据结构可分为增量编码式光电旋转编码器和绝对编码式光电旋转编码器。

4.液压伺服系统一般包括液压动力机构_、_反馈机构_等执行装置，以及机械液压伺服系统、电液伺服系统、气液伺服系统等基本环节构成。

5.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PLC_。

6.开环步进电动机控制系统，主要由进电机控制器、步进电机驱动电源、步进电机等组成。

7.机电一体化系统一般由_机械本体、动力源__、传感装置、驱动执行机构、_控制器_组成。

8.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。

9.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。

10.步进电机按转子结构形式可分为：反应式、永磁式、混合式三种。

11.传感器按输出信号的性质分为模拟式、数字式、开关式三种形式。

12.机电一体化主要的相关技术可以归纳成机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术和系统技术。

13.步进电动机的步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越恒压。

14.直流伺服电动机目前常用恒流调速驱动系统和恒压调速驱动系统两种方式。

15.对步进电动机施加一个电脉冲信号时，步进电动机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的回转角和输入脉冲的个数严格地成正比，而电动机的转速则正比于输入脉冲的数量。

16.点位控制数控机床：其数控装置只控制机床移动部件从一个位置移动到另一个位置（点），而不控制点到点之间的运动轨迹、在定位过程中在移动过程中不进行切削加工，如数控钻床、数控冲床等。

17.按导轨面间的摩擦性质，导轨分为边界摩擦导轨、液体动压导轨、液体静压导轨。

18.交流伺服电动机的分类有：幅值控制、相位控制、幅相控制。

[0938]《机电一体化系统设计》单项选择题1、传感器测量系统的性能由输出-输入关系特性描写。

输出变化量与对应输入（被测量）变化量的比值称为（）。

量程阈值分辨率灵敏度2、某传感器是一种输出电压随转子转角变化的角位移测量装置，且仅能用来测量角位移。

该传感器为（）。

旋转变压器感应同步器光栅磁栅3、某光栅条纹密度为每lmm刻100条，光栅条纹的夹角为0.005弧度，则莫尔条纹的宽度W为（）。

0.1mm1mm2mm<br5mm4、对于减速传动系统，若最后一级的间隙对系统精度影响最大，则传动比（）。

小于1等于l大于1 <br小于等于15、滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )A. 内循环反向器式内循环插管式内、外双循环外循环反向器式6、谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，试问它是由以下哪种传动演变而来的（）。

直齿锥齿轮传动齿轮齿条传动行星齿轮传动蜗轮蜗杆传动7、为保证系统安全可靠工作，下列机电一体化产品中，()需要进行抗干扰设计。

自动洗衣机;自动照相机;滚筒型绘图机;数控机床.8、频率响应函数是传感器的()静态特性指标动态特性指标输入特性参数输出特性参数9、频矩特性表示步进电机()与脉冲频率的关系。

额定动态转矩最大静态转矩最大启动转矩最大动态转矩10、闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的()。

传动误差和回程误差都不会影响输出精度传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度传动误差和回程误差都会影响输出精度11、多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按( )设计的传动链。

输出轴的转角误差最小原则重量最轻原则(小功率装置)最小等效转动惯量原则重量最轻原则(大功率装置)12、为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法()。

增大系统刚度增大系统转动惯量增大系统的驱动力矩减小系统的摩擦阻力13、采用脉宽调制(PWM)进行直流电动机调速驱动时，通过改变()来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

6011机电一体化系统设计基础大作业责任教师高秋红学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140 姓名：一、基础知识题（每题10分，共40分）1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品2. 机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。

答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示（2）测试传感部分：光电编码器、信号处理（3）能源：电源（4）驱动部分：功放、电机（5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台3. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。

二、综合分析设计题（60分）1．已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示。

要求：（1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分）要求给出传感器的类型及具体安装位置。

（2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。

（40分）要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。

1、机电一体化从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳话的一门新科学技术。

2、柔性制造系统是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。

3、静态设计是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。

4、系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。

5、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。

二、填空题（每空１分，共3０分）1、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。

2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：静态设计、动态设计。

3、计算机控制系统的类型包括分级计算机控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、操作指导控制系统。

4、拟定机电一体化系统（产品）设计方案的方法通常有取代法、整体设计法、组合法。

5、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。

6、对直线导轨副的基本要求是导向精度高、耐磨性好、足够的刚度、对温度变化的不敏感性和平稳。

7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小、并满足小型、轻量等要求。

8、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。

9、工作接地分为一点接地、多点接地。

10、STD总线的技术特点模块化设计、系统组成、修改和扩展方便、高可靠性。

1. FMC的基本控制功能。

答： 1）单元中各加工设备的任务管理与调度，其中包括制定单元作业计划、计划的管理与调度、设备和单元运行状态的登录与上报。

2）单元内物流设备的管理与调度，这些设备包括传送带、有轨或无轨物料运输车、机器人、托盘系统、工件装卸站等。

3)刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求、将刀具分发至需要它的机床等。

可编辑修改精选全文完整版作业一1直线运动导轨的基本形状有（）。

(A)燕尾形(B)圆形(C)矩形(D)三角形[参考答案：ABCD] 分值：52机电一体化的基本要素有机械本体（）等组成。

(A)动力与驱动部分(B)传感测试部分(C)控制及信息处理(D)执行机构[参考答案：ABCD] 分值：53步进电机的特点（）。

(A)输出角与输入脉冲严格成比例(B)存在失步(C)转子惯量小(D)无误差累积[参考答案：ABCD] 分值：54导轨常用的材料有（）。

(A)铸铁(B)钢(C)有色金属(D)塑料[参考答案：ABCD] 分值：55滚珠丝杆的外循环可分为（）。

(A)端盖式(B)插管式(C)浮动式(D)螺旋槽式[参考答案：AB] 分值：56滚珠螺旋传动特点（）(A)运动精度高(B)运动效率高(C)能自锁(D)具有传动的可逆性[参考答案：ABCD] 分值：57微机控制系统的基本功能（）。

(A)与机电部件的接口功能(B)对控制软件运行的支持功能。

(C)实时信息转换与控制功能(D)人机交互功能[参考答案：ABCD] 分值：58机电一体化系统的设计方法（）。

(A)整体设计法(B)取代法(C)组合法(D)变参数设计[参考答案：ABC] 分值：59模拟信号采集通道一般由（）等组成。

(A)传感器(B)A/D(C)调理电路(D)S/H[参考答案：ABCD] 分值：510微处理器的总线有（）。

(A)控制总线(B)数据总线(C)地址总线(D)状态总线[参考答案：ABC] 分值：511多级齿轮副或蜗轮蜗杆等其它传动机构组成传动链的级数和各级传动比的分配原则（）。

(A)输出轴转角误差最小原则(B)等效转动惯量最小原则院(C)转速最快原则(D)质量最小原则[参考答案：ABD] 分值：512伺服系统主要由被控对象、（）组成。

(A)测量与反馈元件(B)调节元件(C)执行元件(D)比较环节[参考答案：ABCD] 分值：513机电控制系统由（）组成。

《机电一体化系统》形成性考核作业一一、填空题第一章1. 机电一体化是和相互融合的产物，是机械的、、和上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置与相关软件有机结合而构成系统的总称。

2. 机电一体化正朝着、、、和系统化方向发展。

3. 机电一体化系统主要由5个子系统构成、、、和。

4. 常用的机电一体化设计方法有、和。

第二章5. 机械系统一般由、、、和组成。

6. 机械系统的功能是。

在整个机械系统中，控制、和组成的子系统完成单一的机械运动，若干个子系统通过计算机协调完成完整的机械运动。

7. 机械传动要完成机械运动，、、要相互影响、相互作用。

8. 按传递力的方法分类，机械传动装置可分为装置和装置。

9. 常见的传动装置有和装置。

10. 滚珠丝杆副传动装置由、、以及滚珠循环装置。

11. 滚珠丝杆副可将变为直线运动，又可将直线运动变为。

12. 滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有和两种。

13. 滚珠丝杆副的螺纹滚道截面型式有和两种。

14. 滚珠丝杠副的轴向间隙是工作时与接触点的弹性变形引起的螺母位移量。

15. 齿轮传动装置是、和的变换器。

16.齿轮传动消除间隙的方法有和两种。

17.在双螺母垫片式调隙法中，调整使两个螺母产生，从而消除几何间隙和轴向间隙。

18. 滚珠丝杆的支撑常采用以为主的轴承组合。

19.求体积小、重量轻的齿轮传动系统常采用的原则。

20. 以提高传动精度和减小回程误差为主的降速传动齿轮系采用原则。

21. 导轨副是导向装置的常见件，由和两部分组成。

22. 滚动直线导轨的运动方向为，支承导件与运动件的两接触面见为，中间介质为滚动体。

二、简答题第一章1.简述机电一体化技术的特征。

2.简述机电一体化技术的重要性。

3.简述与机电一体化系统相关的技术。

4.简述机电一体化系统的设计原则。

5.简述机电一体化系统的设计步骤。

第二章6.简述机电一体化的机械系统的涵义。

7.简述机械传动装置在机电一体化产品中的性能要求。

8.简述机电一体化机械系统设计应该注意哪些问题。

《机电一体化系统设计》课程作业（四）一、填空题1．通常，传感器由、和所组成。

2．传感器的主要静态特性指标有、、和。

3．数字式传感器的动态特性是输入量变化的。

4．传感器输入特性的主要参数是或。

二、简答题1．机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？2．选择传感器应主要考虑哪几方面的因素？3．半导体多路开关的特点是什么？4． A/D转换器的作用是什么？5．简述检测技术的含义及其作用。

《机电一体化系统设计》课程作业解答（四）一、填空题1．敏感元件转换元件基本转换电路2．灵敏度线性度重复性迟滞3．临界速度4．广义输入阻抗静态刚度二、简答题1．机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？机电一体化系统中传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变为可识别的信号，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。

2．选择传感器应主要考虑哪几方面的因素？选择传感器的主要依据是传感器的性能指标：（1）基本参数量程、灵敏度、静态精度和动态特性。

（2）环境参数环境温度、湿度、冲击、振动；抗干扰能力。

（3）可靠性工作寿命、平均无故障时间。

（4）使用条件电源、外形尺寸、安装方式。

（5）经济性价格和价格性能比。

此外，选择传感器时还必须考虑其输入输出特性。

3．半导体多路开关的特点是什么？（1）电平与TTL或CMOS电平兼容（2）内部带有通道选择译码器，通道控制方便（3）可采用正或负双极性输入（4）导通电阻低可以小于100欧（5）转换速度快，通常其导通或关断时间在1微秒左右（6）关断电阻高，（7）无机械磨损，寿命长4．将模拟电压信号转换成数字信号5．含义：检测是利用物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研和生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程作用：检测技术是产品检验和质量控制的重地手段检测技术在大型设备安全和经济运行监测中得到广泛应用检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的组成部分检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步。

《机电一体化系统设计》课程作业（三）一、填空题1．计算机的系统总线（信号线）有、和等三类。

2．第一条标准微机总线是总线，而总线可支持多CPU并行工作。

3．开关量输入/输出模板的典型接口由、和所组成。

4．典型开关量I/O模板的I/O电气接口的主要功能有、、和。

5．一般的多路A/D转换模板由、、和所组成。

6．选择A/D模板的主要依据是、和。

7．与A/D转换模板不同，在多路D/A转换模板中，需要多个，各通道D/A的有效数据由产生的信号来决定。

8．在工业过程控制系统中，计算机的指令进行D/A转换后，须经过环节才能驱动执行机构。

9、PLC等效电路可分为三部分：、、。

10、单片机是将、、和集成在一个硅片上的微型计算机。

二、简答题1．试述可编程序控制器的功能及组成。

2、简述工业控制计算机系统的组成及工作原理。

3、简述单片机的基本构成及特点4、简述单片机应用系统设计步骤：5．A/D、D/A接口的功能是什麽？6、简述PLC控制系统设计的基本内容。

三、分析题1．画图说明工业控制机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？2、简易三组抢答器设计。

三组抢答器的控制要求是：每组有一常开按钮K1、K2、K3。

其中谁先按下者，对应的输出为ON并自锁。

其它信号起作用，K4为复位开关，按下时复位。

试根据如下硬件连线图，写出梯形图和程序。

3．试分析比较工业控制PC计算机与可编程序控制器的主要区别。

《机电一体化系统设计》课程作业解答（三）一、填空题1．数据总线地址总线控制总线2．S－100 Multi（或STD、STE）3．总线接口逻辑I/O功能逻辑I/O电气接口4．滤波电平变换光电隔离功率驱动5．多路开关采样保持器转换器总线接口逻辑6．采样精度采样速度成本7．D/A转换器通道选择器8．信号调理9、输入部分、逻辑部分和输出部分10、CPU、存储器、I/O口、中断控制器、定时/计数器二、简答题1．试述可编程序控制器的功能和组成。

可编程序控制器可取代继电器控制，完成顺序和程序控制；可组成闭环系统，实现精确的位置和速度控制；可构成高速数据采集与分析系统，实现生产过程的完全自动化。

中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院机电一体化系统设计课程作业1（共 4 次作业）学习层次：专升本涉及章节：第1章——第3章简答题1. 什么是机电一体化？机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、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，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

2.一个典型的机电一体化系统应包含哪些几个基本要素？机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。

3.机械一体化系统中伺服机构的作用是什么？伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

机械传动是一种把动力机产生的运动和动力传递给执行机构的中间装置，是一种扭矩和转速的变换器，其目的是在动力机与负载之间使扭矩得到合理的匹配，并可通过机构变换实现对输出的速度调节。

在机电一体化系统中，伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替了传统机械传动中的变速机构，只有当伺服电机的转速范围满足不了系统要求时，才通过传动装置变速。

由于机电一体化系统对快速响应指标要求很高，因此机电一体化系统中的机械传动装置不仅仅是解决伺服电机与负载间的力矩匹配问题。

而更重要的是为了提高系统的伺服性能。

为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。

4. 机电一体化技术与自动控制技术的区别是什么？自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。

《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2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。

实用标准三自由度平动机械手工作台机电系统设计科目：机电一体化班级：机械工程五班成员：罗欣201325070530卢国文201325070501赵效鲁201325070509贾静然201325070502目录一、设计任务 (3)1、题目 (3)2、任务 (3)3、主参数 (3)二、产品总功能的确定 (4)1、单坐标定位。

(4)2、三平面直线插补和圆弧插补。

(4)三、总体方案的确定 (7)1、机械传动部件的选择 (7)2、动力装置的选择 (7)3、.检测与传感装置的选择 (8)4、.控制与信息处理装置的选择 (8)四、机械传动部件的计算与选型 (9)1、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9)2、步进电机的计算与选型 (12)五、检测与传感装置的计算与选型 (15)1、速度的检测与传感装置 (15)、2.位移的检测与传感装置 (17)六、控制与信息处理装置的选择 (20)1、速度控制 (20)2、CPU的选择 (26)七、工作台系统的功能框图 (27)八、工作台装配图的绘制 (28)九、部分源代码 (28)十、感悟与总结 (32)十一、参考文献 (33)一、设计任务1、题目三自由度平动机械手工作台机电系统设计2、任务设计一种适用于机械手空间平动的工作台3、主参数（1）、X、Y、Z方向脉冲当量：= = =0.005mm/脉冲（2）、X、Y、Z方向的定位精度均为：0.01mm（3）、工作台空载最快移动速度：= = =3000mm/min （4）、工作台负载最快移动速度：= = =400mm/min （5）、工作台空间尺寸：500mm500mm500mm（6）、工作台工作空间尺寸：400mm400mm400mm （7）、空载启动时间：Δt=25ms二、产品总功能的确定1、单坐标定位。

2、三平面直线插补和圆弧插补。

本例中采用逐点比较法进行直线和圆弧的插补（1）逐点比较法插补的基本原理逐点比较法插补的基本思路是：在从起点到终点的路程中，根据机械手当前位置与给定轨迹的偏离情况，并为消除这个偏离，在其中一个坐标轴上走一小步，这样一步步直到终点，每一步都是用给定轨迹对实际轨迹进行修正。

机电一体化系统设计记分作业12015-05-10-01-11-25[范文模版]第一篇：机电一体化系统设计记分作业12015-05-10-01-11-25[范文模版]选择题：1、下列传感器类型属于能量转换型的为（C）。

A.电阻式传感器B.霍尔式传感器C.压电式加速度传感器D.热敏电阻2、以下抑制电磁干扰的措施，除了（C），其余都是从切断传播途径入手。

A.滤波B.屏蔽C.软件抗干扰D.隔离3、机电一体化系统有时采用半闭环控制，可能原因是（C）。

A 减轻重量 B.节省能源 C.检测末端行为的传感器不成熟 D.提高控制精度4、下面所列传感器中，（D）与其它三种传感器的工作原理不同。

A.感应同步器 B 旋转变压器 C.磁栅式位移传感器D.光栅式传感器5、三相永磁同步交流伺服电机中，当定子三相绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在定子与转子之间的气隙中产生的磁场是：（A）A.无磁场B.脉动磁场C.圆形旋转磁D.场静止磁场注：答案为A 应该为C6、步进电机通过控制下列哪一项来改变转子的转向：（B）A.电机的极对数B.定子绕组的通电顺序C.脉冲的频率D.脉冲的的数量7、机电一体化技术是以（A）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术A.机械B.软.件C 微电子D.自动化8、传感器的分辨率越高，表示传感器（D）。

A 线性度越好 B.重复性越小C.迟滞越小D.能感知的输入变化量越小9、在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（B）A变短B.不变C.变长D.几乎不变10、步进电机的输出转矩随着工作频率增高而：（B）A.上升B.下降C.不变D.前三种情况皆有可能11、以下哪项不属于概念设计的特征。

（C）A.创新性B.约束性C.可靠性D.多解性12、RS232C属于什么接口类型？（A）A 信息接口 B.环境接口 C.机械接口 D.物理接口13、在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是（C）A增速，增矩B.增速，减矩C.减速，增矩D.减速，减矩14、直线感应同步器分为以下几种类型，其中（A）为绝对式，对位置具有记忆功能。

1电子科技大学网络教育考卷（A 卷）(20 年至20 学年度第 学期)考试时间 年 月 日(120分钟) 课程 机电一体化系统设计 教师签名 朱成华一、名词解释(每题2分，共10分) 1. 传递函数；答：于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与引起该 输出的输入量的拉氏变换之比,称为系统的传递函数2. 开发性设计；答：开发性设计是指在没有参照的情况下仅根据抽象的设计原理和要求设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。

3. PLC ；答：PLC 是指可编程逻辑控制器。

4.SSR ；答：SSR 是指固态继电器是一种带光电隔离的器的无触点开关。

5. D/A ：答：D/A 是把数字量变成模拟量的装置。

二、判断正误(每题1分，共10分)1. 匹配Z 变换法适用于具有因式分解形式的传递函数。

( √ )2.双线性变换法就是突斯汀法，是控制系统中常用的一种离散化方法。

( × )3. 步进电机一般采用开环控制系统。

（ × ）4.滚珠丝杆具有自锁能力。

( × )5. 改变脉冲频率可以改变步进电机的转速。

（ √ ）6.改变直流电机电枢电压可以改变其转速。

( √ )7. 闭环控制系统是负反馈控制系统。

( √ )8. 光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换器组成，入端为光敏三极管，出端为发光二极管。

( × ) 9. 步进电动机的进给系统采用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。

（ × ）10. 大惯量直流电动机的转子惯量大，小惯量直流电动机的转子惯量小。

( √ ) 三、填空(每题2分，共10分)1. 机电一体化对机械系统的基本要求是（ 高精度、低惯性、高稳定性 ）。

2. 传感器一般是由（敏感元件、传感元件和转换电路）三部分组成。

3. I/O 接口的编址方式，通常有两种编址方式，一种是（与存储器统一编址）另一种是（独立编址）。