机电一体化课后答案
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《机电一体化系统》-19安全技术管理高级1班学习通课后章节答案期末考试题库2023年1.某光栅传感器,刻线数为100线/mm,设细分时测得莫尔条纹数为400,试计算光栅位移是多少毫米?若经四倍细分后,记数脉冲仍为400,则光栅此时的位移是多少?测量分辨率是多少?18经四倍细分,记数脉冲仍为400,设此时光栅的位移为y mm ,则y值为()。
参考答案:1 mm2.3D打印机可以使用不同颜色的打印材料,来实现彩色模型或零件的打印。
参考答案:对3.某光栅传感器,刻线数为100线/mm,设细分时测得莫尔条纹数为400,试计算光栅位移是多少毫米?若经四倍细分后,记数脉冲仍为400,则光栅此时的位移是多少?测量分辨率是多少? 17细分时测得莫尔条纹数为400时,设光栅位移为x mm,则x值为()。
参考答案:4 mm4.复合控制器以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。
参考答案:对5.对于只进行二维平面作业的工业机器人只需要三自由度,若要使操作具有随意的位姿,则工业机器人至少需要几个自由度()。
参考答案:六个6.由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的()。
参考答案:信息系统7.滚珠丝杠副结构外循环方式不包含()。
参考答案:内、外双循环8.机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
参考答案:对9.步进电动机,又称电脉冲马达,是通过()决定转角位移的一种伺服电动机。
参考答案:脉冲的数量10.FMC是表示()。
参考答案:柔性制造单元11.工业机器人的自由度数取决于什么所要求的动作()。
参考答案:作业目标12.机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科参考答案:对13.某光栅传感器,刻线数为100线/mm,设细分时测得莫尔条纹数为400,试计算光栅位移是多少毫米?若经四倍细分后,记数脉冲仍为400,则光栅此时的位移是多少?测量分辨率是多少? 19测量分辨率为()。
机电一体化系统设计课后习题
第一章绪论作业
1、简述机电一体化系统的基本功能要素。
第二章机械系统设计作业
1、图所示为一进给工作台。
电动机M、制动器B、工作台A、齿轮G1~G4以及轴1、丝杠轴的数据如表所示。
试求:此装置换算至电动机轴的等效转动惯量。
2、机电一体化系统对机械传动系统的基本要求是什么?
3、齿轮传动链的级数和各级传动比确定的三个基本原则是什么?如何选择?
第三章传感器检测及其接口电路作业
1、传感器的性能指标有哪两大类,各包括那些内容?
2、传感器的选用原则是什么
3、为什么差动变极距型电容位移传感器的精度是普通的变极距电容传感器的2倍?
4、光栅位移传感器主要由哪几部分构成?产生的莫尔条纹最主要的作用是什么?
5、感应同步器的测量方式有几种类型?写出励磁方式和输出信号的表达式。
6、已知光电脉冲编码器的周脉冲数Z=1200,在t=10s的时间内测轴的脉冲数N=6000,则光电脉冲编码器测得的角位移是多少?轴的转速是多少?
第四章控制电机及其选择计算作业
1、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点?
2、步进电动机的选用原则是什么?
3、直流PWM调压比其它调压方式有什么优点?
4、交流变频调速有哪几种类型。
机电一体化答案总结[最终版]第一篇:机电一体化答案总结[最终版]1-1 试说明较为人们所接受的“机电一体化”的涵义。
答:机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成的系统总称。
1-2 机电一体化系统由哪些要素组成?分别实现哪些功能?答:由五大要素(子系统)组成:1.机械系统:具有构造功能,相当于人的骨骼;2.信息处理系统:具有控制功能,相当于人体的大脑;3.动力系统:具有动力功能,相当于人体的内脏;4.传感检测系统:具有计测功能相当于人体感观;5.执行元件系统:具驱动功能(主功能),相当于人体四肢的肌肉。
1-3 说明机电一体化产品的设计步骤。
答:分为四步:1.总体设计:分析设计要求,划分功能模块,决定性能参数,调研类似产品,确定总体方案,方案对比定型,编写总体论证书。
2.详细设计:各子系统的设计(各元部件的选择与设计),子系统间的接口设计;3.综合评价:通过不同的评价指标对产品的性能、价格进行综合评价;4.试制与调试:生产样机,进行试验,调试,看最终是否能达到最初的规格和性能指标要求。
1-4 机电一体化产品特点:节能,自动化1-5 机电一体化系统的接口功能有哪两种?答:接口功能:①输入,输出。
②变换,调整。
2-2机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比有什么特点?答:机电一体化系统中的机械系统与传统的机械系统相比,其特点在于:前者不仅要求较高的定位精度,还要求较高的动态响应特性,即响应快、稳定性好。
2-3 丝杆螺母机构的分类及特点?答:丝杆螺母机构分两类:1.滑动丝杆螺母副。
优点:结构简单,加工成本低,具有自锁功能。
缺点:摩擦阻力大,传递效率低(30%~40%)。
2.滚动丝杆螺母副。
优点:摩擦阻力小,传递效率高(92%~98%)。
缺点:结构复杂,制造成本高。
2-4滚珠丝杆副的传动特点?答:滚珠丝杆副的滚珠丝杆副的有如下特点:1.优点:传动效率高(达90%以上,比滑动丝杆的高2-4倍);灵敏度高,传动平稳;磨损小,寿命长;可消除轴向间隙,提高轴向刚度。
机电一体化概论答案
一、填空题
1.内循环、外循环
2.性能指标、系统功能、使用条件、经济效益。
3. PLC
4. 20mm
5. 位置和速度
6. 0.02
7. 增加而减小
8. 2个工作条件。
9.前馈控制器。
10.简单的直线运动控制
11. 变压器隔离光电隔离。
12. 电力源、液压源和气压源。
13. 电感
14. 增量式和绝对式。
二、判断题
1——5:对错对对错
6——10:对对对对对
三、选择题。
1. A B C D
2. A B C D
3. A B C D
4. A B C D
6. B
7. A
8. C
9. C
10 D
四、问答题。
1.答:软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号,并滤除干扰信号的方法,称为软件滤波
软件“陷井”
软件“看门狗”(WATCHDOG)就是用硬件(或软件)的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口,当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时,可以认定系统运行出错(干扰发生),可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行。
2.答: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。
《机电一体化系统设计》练习题参考答案一、填空题1. 开发性设计、适应性设计、变参数设计2. 转子惯量3. 滤波、电平变换、光电隔离、功率驱动4. 固有频率二、判断题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案√√√×√√√√××三、问答题1.答:转动惯量增大使机械负载增加,功率消耗大;使系统相应速度变慢,降低灵敏度;使系统固有频率下降,容易产生谐振。
2.答:对控制及信息处理单元的基本要求:提高信息处理速度和可靠性,增强抗干扰能力,完善系统自诊断功能,实现信息处理智能化和小型化,轻量,标准化等。
3.答:减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有:适当提高零部件本身的精度;合理设计传动链,减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响;采用消隙机构,以减小或消除回程误差。
4.答:脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。
利用大功率晶体管的开关作用,将直流电源电压转换成一定频率的方波电压,施加于直流电机的电枢,通过对方波脉冲宽度的控制,改变电枢的平均电压,使电机的转速得到调节。
5.答:机电一体化系统对机械传动系统的要求有:精度;稳定性;快速响应性;还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。
6.答:机电一体化系统对机械传动系统的要求有:精度;稳定性;快速响应性;还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。
四、分析题1.如图所示电机驱动系统,已知工作台的质量为m=60Kg,负载力为NF,最大加速度为1200=l10m/s2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,总效率为%η,忽略丝杠惯量40=的影响,试计算电机的驱动力矩。
解:(1)计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成2 外负载力 N F l 1200=惯性负载力m FN am F m 6001060=⨯=⋅=(2)电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 57.04.01)6001200(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2. 解:(1)计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 外负载力 N F l1000=惯性负载力m F N am F m 5001050=⨯=⋅=(2)电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 63.03.01)5001000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ。
目机一体化技第 1 章 -参考答案 (1)1-1明人接受的机一体化的含。
(1)1-4何机一体化技革命? (1)1-7.机一体化系有哪些基本要素成?分哪些功能? (1)1-8.工三大要素指的是什么? (1)1-12.机一体化系的接口功能有哪两种? (1)1-16.什么是机互法、融合法、合法? (1)机一体化技第 2 章 -参考答案 (2)2-1机械部件,确保机械系的精度和工作定性,常常提出哪些要求? (2)2-2机一体化系机构的作用是什么? (2)2-3机一体化系(品)机构的基本要求是什么? (2)2-10 有一双螺母差整式珠杠,其基本程λ0=6mm、一端的数 100、另一端的数 98,当其一端的外相另一端的外2个,:两个螺母之相移了多大距离? (2)2- 16 各比的分配原是什么?出角差最小原是什么? (2)2- 17 已知: 4 系,各的角差Δφ1=Δφ 2=Δφ 3=⋯ =0.005 rad,各减速比相同,即 ?1=?2=⋯ =?4=1.5。
求:系的最大角差Δφmax;小Δφ max,采取何种措施? (2)2- 18 波有何特点?比的算方法是什么? (3)2-19.有一波减速器 ,其减速比100,柔数100.当固定 ,求波减速器的数及出的方向(与入的向相比 ) (3)2-20.的隙的整方法有哪些? (3)2-25.系部件的基本要求有哪些? (4)机一体化技第 3 章参考答案 (5)3-1 述机一体化系行元件的分及特点。
(5)II3-2 机一体化系行元件的基本要求是什么? (5)3-3述控制用机的功率密度及比功率的定。
(5)3— 5 直流伺服机控制方式的基本形式是什么? (5)3-6 述 PWM 直流速,向的工作原理。
(6)步机具有哪些特点? (6)述步机三相三拍的工作原理? (6)3-11述步机步距角大小的算方法? (7)3-12述三相步机的形分配方式? (7)述步机源的功率放大路原理. (7)机一体化技第 4 章参考答案 (9)明 CPU、 MC和 MCS 之关系。
机电一体化系统习题答案第一章思考与练习题一一. 名词解释1.机电一体化机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
二. 简答题1. 机电一体化系统的组成部分主要分为哪几种?答:机电一体化系统主要分为:机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、控制性处理单元以及接口等部分组成。
2. 接口技术的作用?答:是系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面,是外设和数控装置之间的桥梁。
其功能为:变换、放大和传递。
第二章思考题1一.名词解释1. 误差:是对某一特定的物理量进行度量时,所测得数值与真值得差值。
2. 准确度:通常用来反映系统的测量值与真值的近似程度,反映了系统误差的大小; 精密度:是从随机误差的角度来反映系统的测量值与真值的近似程度; 精确度则是系统误差和随机误差的综合反映。
3. 传动精度:是指机械传动链单向传动时,其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。
4. 装配精度:是是指不同零件或不见按照特定要求组装成具有一定功能的综合精度,包括零件或不见的相对位置精度、运动精度、接触精度。
5. 机床加工精度:是一项综合型精度指标,即指机床在加工工件时所能达到的精确度。
6. 机床定位精度:是指机床或仪器主要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度。
(是一个具有综合性质的精度指标,其定位形式大致可分为手动定位、自动间歇定位和连续定位三种形式。
)二.简答题1.机械系统在机电一体化中的作用?答:机械系统在机电一体化中起着传递功率、支撑、连接、执行的功能。
2.机床精度与机床加工精度有什么不同?(判断)答:二者的概念之间有一定的区别,机床加工精度是指在加工时体现出来的精度,与机床设备本身使用的时间年限、加工时的切削力、环境温度等都有关系,而机床精度所描述的是机床的原始精度,不考虑上述这些情况。
4. 什么是六点定位原理?答:任何一个物体在三维空间中,相对三个互相垂直的坐标系OXYZ 来说,都有六个自由度,即沿X 、Y 、Z 三个坐标轴的移动,以z y x 、、表示,及绕着X 、Y 、Z 轴的转动,用z y、、x 表示,如图所示。
第一章作业解答1、机电一体化系统包括那些关键技术?机电一体化系统发展趋势是什么?答:机电一体化系统包括的关键技术有:机械技术,检测与传感技术,计算机与信息处理技术,自动控制技术,伺服驱动技术,系统总体技术。
机电一体化系统发展趋势是:1)智能化。
模拟人类智慧,具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。
2)网络化。
利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。
3)微型化。
4)系统化、复合集成化。
2、试列举10种常见的机电一体化产品,并对其中一种分析其所构成的5大要素。
常见的机电一体化产品有:数控机床,机器人,全自动洗衣机,傻瓜照相机,自动物料搬运机,自动取款机,自动售货机,智能水表,电子调速器,智能冰箱等。
(一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品,因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。
)第二章作业解答1、机电一体化系统对机械部分的要求是什么?答:机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求:1)高精度;2)快速响应性,即,机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短;3)稳定性要好。
2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙?答:机电一体化系统对机械部分的要求是必须具备高精度,以满足自动控制的需要。
消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。
3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么办法消除它?答:滚珠丝杠副轴向间隙影响反向传动精度。
消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有:1)采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。
具体措施有:垫片调隙,螺纹预紧调隙,齿差预紧调隙等方式。
2)采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。
4、导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点?答:导向机构是起支承、导向作用,并准确地完成特定方向的运动。
滑动导轨的特点有:摩擦系大,定位精度差(受摩擦力及温升影响),不能预紧刚度一般,磨损大,结构较简单,稳定性较好。
第1章1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么?a、机械本体:用于支撑和连接其他要素,并把这些要素合理地结合起来,形成有机的整体。
b、动力系统:为机电一体化产品提供能量和动力功能,驱动执行机构工作以完成预定的主功能。
c、传感与监测系统:将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量,同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定,为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
d、信息处理及控制系统:接收传感器与检测系统反馈的信息,并对其进行相应的处理、运算和决策,以对产品的运行施以按照要求的控制,实现控制的功能。
e、执行装置:在控制信息的作用下完成要求的动作,实现产品的主功能。
1-3、工业三大要素:物质、能量、信息。
1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比,具有较高的功能水平和和附加值,它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。
1-7、机电一体化的主要支撑技术:传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。
1-8、机电一体化的发展趋势:智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。
第2章2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求:传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。
2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点:a、螺母固定、丝杆转动并移动;b、丝杆转动、螺母移动;c、螺母转动、丝杆移动;d、丝杆固定、螺母转动并移动;e、差动传动。
2-3、滚珠丝杆副的组成及特点:由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成;具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
机电⼀体化答案版填空题1. 机电⼀体化技术的内涵是微电⼦技术和机械技术渗透过程中形成的⼀个新概念。
2. 机电⼀体化系统(产品)是机械和微电⼦技术的有机结合。
3. ⼯业三⼤要素是物质、能量、信息;机电⼀体化⼯程研究所追求的三⼤⽬标是:省能源、省资源、智能化。
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、信息功能、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。
1.1 机电一体化的涵义是什么?它包含了哪两方面内容?答:是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
它包含了技术和产品两方面内容。
首先是指机电一体化技术,其次是指机电一体化产品。
1.2 机电一体化的英文名称是什么?Mechatronics1.3 机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么?答:突出特点在于它在机械产品中注入了过去所没有的新技术,把电子器件的信息处理和自动控制等功能揉和到机械装置中去,从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能和效果。
重要实质是:应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化产品或系统,综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发,通过各种技术的有机结合,实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效能最佳。
1.4 为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益?答:微电子技术在机械领域内只是机械技术的附加技术,是机械技术的补充。
1.5 机电一体化对我国机械工业发展有何重要意义?答:在当前激烈的国际竞争环境中,机电一体化具有举足轻重的作用,其发展水平在很大程度上反映了一个国家的技术经济实力。
国民经济建设和发展必须需要大量掌握机电一体化技术人才区改造传统产业,研究和开发新一代机电一体化产品以改善出口产品结构,增强在国际市场上的竞争力,加快赶超国际先进水平的步伐。
机电一体化已经显示出强大的生命力,并正以空前的速度和力度冲击着传统的技术思想、生产方式和方法以及传统的机电产品和产业结构,国民经济的个各个领域都将因此而发生深刻变革。
1.6 机电一体化产品具有哪三个主要特征?答:整体结构最佳化、系统控制智能化、操作性能柔性化。
1.7 试列举10种常见的机电一体化产品。
答:汽车,飞机,轮船,洗衣机,电冰箱,打印机,复印机,ATM机,数控机床,机器人。
1.8 试分析CNC机床和工业机器人的五大要素与功能。
课后练习0 参考答案0-1.什么是机电一体化?答:“机电一体化”一词的英文名词是“Mechatronics”,它是取Mechanics(机械学)的前半部分和Electronics(电子学)的后半部分拼合而成。
机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科,而机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。
0-2.试分析机电一体化技术的组成及相关关系。
答:机电一体化是多学科技术的综合应用,是技术密集型的系统工程。
这些技术主要体现在以下六个方面:1)精密机械技术(基础);2)检测传感技术(感官)关键技术;3)信息处理技术(计算机);4)自动控制技术(最佳化);5)伺服传动技术(传动,分液压和电气);6)系统总体技术(整体)等。
机电一体化实际上是机、电、液、气、光、磁一体化的统称。
0-3.试简述机电一体化系统的设计方法。
答:(1)取代法取代法就是用电气控制取代原系统中的机械控制机构。
该方法是改造旧产品、开发新产品或对原系统进行技术改造常用的方法,也是改造传统机械产品的常用方法。
(2)整体设计法整体设计法主要用于新产品的开发设计。
在设计时完全从系统的整体目标出发,考虑各子系统的设计。
(3)组合法组合法就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。
0-4.机电一体化系统中的接口的作用。
答:接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等。
0-5.试分析机电一体化技术在打印机中的应用。
答:打印机是典型的机电光一体化产品,机械、电子、光学、材料等领域的新技术大量地应用在打印机产品中,并推动打印机向自动化、人性化、多样化及更好地满足用户多种需求的方向发展。
1、控制用电机有哪些种类、特点及应用?控制用电动机:力矩电动机、脉冲电动机、开关磁阻电动机、变频调速电动机和各种AC/DC 电动机...在额定输出功率相同的条件下,比功率(dp/dt):交流伺服电机>直流伺服电机>步进电机。
控制用旋转电机按工作原理分:(1)旋转磁场型:同步电动机(永磁)、步进电机(永磁);(2)旋转电枢型:直流电动机(永磁)、感应电动机(按矢量控制等效模型);DC伺服电机(永磁):槽铁心电枢型、无槽(平滑型)铁心电枢型、电枢型—无槽(平滑)铁心型与无铁心型。
AC伺服电机:同步型SM、感应型IM步进电机:变磁阻型(VR)、永磁型(PM)、混合型(HB)DC伺服电机:1、高响应特性;2、高功率密度(体积小、重量轻);3、可实现高精度数字控制;4、接触换向部件(电刷与换向器)需要维护。
应用:NC机械、机器人、计算机外围设备、办公机械、音响和音像设备、计测机械。
晶体管式无刷直流伺服电机:1、无接触换向部件;2、需要磁极位置检测器(如同轴编码器等);3、具有DC伺服电机的全部优点。
应用:音响和音像设备、计算机外围设备。
AC伺服电机(永磁同步型):1、无接触换向部件;2、需要磁极位置检测器(如同轴编码器等);3、具有DC伺服电机的全部优点;4、对定于电流的激励分量和转矩分量分别控制。
应用:音响和音像设备、计算机外围设备、NC机械、机器人。
AC伺服电机(感应型(矢量控制)):1、对定于电流的激励分量和转矩分量分别控制;2、具有DC伺服电机的全部优点。
应用:NC机械、机器人。
步进电机:1、转角与控制脉冲数成比例,可构成直接数字控制;2、有定位转矩;3、可构成廉价的开环控制系统。
应用:计算机外围设备、办公机械、数控装置2、直流伺服电机的驱动方式有哪几种?晶体管脉宽调理驱动、晶闸管直流调速驱动3、旋转式步进电机按其结构可分为哪几种?各有何特点?1、可变磁阻(VR)型:转子结构简单,转子直径小,有利于快速响应。
机电一体化(第二版)课后答案第一章1-1.试说明较为人们所接受的机电一体化的含义。
答:机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成?分别实现哪些功能?答:①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
②.对应的五大功能为:控制、动力、计测、构造、操作功能。
1-17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同?答:1、开发性设计是没有参照产品的设计,仅仅是根据抽象的设计原理要求,设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下,仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。
3、适应性设计是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下,对现有产品进行局部更改,或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计,以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
1-20.简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
答:1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具,用来设计一般机械产品的CAD 的研究成果。
2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。
3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型,是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像,是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。
4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节,快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境,不断迅速开发适应市场的新系统,快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。
5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。
绿色设计就是在新系统的开发阶段,就考虑其整个生命周期对环境的影响,从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。
反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础,运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维,对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。
第二章2-10.现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98,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?答:Z1=100,Z2=98,ΔS=(2/Z1)*λ0=0.02*6mm=0.12mm2-16.各级传动比的分配原则是什么?输出轴转角误差最小原则是什么?答:(1)各级传动比的分配原则是:①重量最轻原则②输出轴转角误差最小原则③等小传动惯量最小原则(2)输出轴传动误差最小原则是:为提高机电一体化系统齿轮传动的精度,各级传动比影按先小后大的原则分配,一边降低齿轮的加工误差、安装误差及回转误差对输出转角精度的影响。
总转角误差主要取决于最末一级齿轮的转角误差和传动比的大小,在设计中最末两级的传动比应取大一些,并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度。
2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为100,柔齿轮数为100。
当刚轮固定时,试求该谐波减速器的钢轮齿数及输出轴的传动方向(与输入轴的传向相比较)。
答:根据公式:iHr=Zr/(zr-zg)可知:当iHr=100时,Zg=99,当iHr=-100时,Zg=101;故该谐波减速器的钢轮齿数为101,柔轮输出轴方向与波发生器输入轴转向相反。
2-21.简述导轨的主要作用,导轨副的组成、种类及应满足的基本要求。
答:导轨的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。
导轨副的组成:导轨副主要由承导件和运动件两大部分组成。
常用的导轨副种类很多,按其接触面积的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨等;按其结构特点可分为开式导轨和闭式导轨。
导轨副应满足的基本要求:导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好温度变化影响小以及结构工艺性好等。
第三章3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要什么?答:⒈惯量小、动力大⒉体积小、重量轻⒊便于维修、安装⒋易于微机控制3-6 简述PWM 直流驱动调速,换向的工作原理。
答:通过电源的通断来获得电压脉冲信号,控制通断的时间比来获得不同的电压脉冲,通的时间越长,获得的平均电压越大,电机转的就快,反之,电机转的就慢。
电机的换向是通过桥式电路来实现的,它是由四个大功率的晶体管组成,通过在不同晶体管的基极加正负脉冲从而实现电机的转向控制。
为使其实现双向调速,多采用桥式电路,其工作原理与线性放大桥式电路相似。
电桥由四个大功率的晶体管组成。
如图,分别记作1.2.3.4.如果在1 和3 的基极上加以正脉冲的同时,在2 和4 的基级上加以负脉冲,这时1 和3 导通,2 和4 导通。
设此时的电动机转向为正;反之,则为负。
电流的方向与前一情况相反,电动机转向,显然,如果改变加到1 和3,2 和4这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率就可以改变电动机的转向和速。
3-11 简述步进电机步距角大小的计算方法?答:a=360/(K*M)式中:Z=转子齿数。
M=运行拍数。
通常等于相数或相数整数倍,即M=K*N (N 为电动机的相数,单拍是K=1,双拍时K=2)。
第四章4-2 试说明微型计算机的基本特点及选用要点。
答:较完善的中断系统,足够的储存容量,完备的输入/输出通道和实时时钟;字长,速度,指令。
4-15 键盘键值是如何确定?答:将行、列线按二进制顺序排列,当某一键按下时,键盘扫描程序执行到给该列置0电平,读出各行状态为非1状态,这时的行、列数据组合成键值。
4-17 试说明光电耦合器的光电隔离原理。
答:光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换元件组成,如书本P168图4.39。
控制输出时,如图4.39a所示可知,微机输出的控制信号经74LS04非门反相后,加到光电耦合器G的发光二极管正端。
当控制信号为高电平时,经反相后,加到发光二极管正端的电平为低电平,因此,发光二极管不导通,没有光发出。
这时光敏晶体管截止,输出信号几乎等于加在光敏晶体管集电极上的电源电压,当控制信号为低电平时,法官二极管导通并发光,光敏晶体管接收发光二极管发出的光而导通,于是输出端的电平几乎等于零。
同样的道理,可将光电耦合器用于信息的输入,如图4.39b所示。
4-19 试说明检测传感器的选用原则及注意事项。
答:首先要根据使用要求选择适合自己所需要的,此外还可以采取某些技术措施来改善传感器的性能如:平均技术,差分技术,稳定性处理,屏蔽和隔离。
选用传感器时,要特别注意不同系列产品的应用环境、使用条件和维护要求。
第五章5-1 回顾所学机械控制工程的相关知识,简述机电一体化系统设计与机械控制工程理论的关系。
答:随着机电一体化技术的发展,机械控制工程基础在机电一体化系统中的应用越来越广泛。
5-4 简述传递函数、系统的过渡过程、伺服系统的动态特性的含义。
答:线性定常系统传递函数定义为:在零初始值下,系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。
系统的过渡过程:当系统受到外部干扰时,其输出量必将发生变化,但由于系统总含有惯性或储能元件,其输出量不可能立即变化到与外部干扰相应的值,而需要有一个过程,这个过程就是系统的过渡过程。
伺服系统的动态特性:1.系统过渡过程品质,即系统响应的快速性和震荡性。
2.系统的稳定精度,即稳态误差ss e 的大小。
5-5 用所学机械控制工程基础对机电一体化系统元、部件的动态特性进行分析。
答:机械系统在传递运动的同时还将进行力的传递。
因此,机械系统的各构成零部件必须具有承受其所受力的足够强度和刚度的尺寸。
但尺寸一大,质量和转动惯量就大,系统的响应就慢。
如书本P207图5.15a 所示,输入为力()x F t 时,其响应为()y F t 或()(())y t f x t ,系统负载质量和惯量不同,其响应快慢也不同。
含有机械负载的机械系统动态特性如图5.15b所示。
如果是齿轮减速器,其机构的运动变换函数1()()y f x x t ==就是线性变换。
如果只有机构的转动惯量m J ,则其动态特性为21()m J s ,如果只有负载转动惯量L J ,则其负载反力为2L J s y 。
包括负载在的机械总体的动态特性,以传递函数形式可表示为22()/()1/[(/)]x m L X s F s J J i s =+第六章6-4 简述数控机床坐标系的定义规则。
答:数控机床坐标系统采用右手直角笛卡儿坐标系,确定机床坐标系时,假定刀具相对工件做相对运动。
该标准规定机床传递切削力的主轴轴线为Z 坐标。
当机床有机个主轴时,则选一个垂直于工件装夹面的主轴为Z 轴。
规定增大工件和刀具距离的方向为Z 的正方向。
X 坐标是水平的,它平行于工件的装夹面。
对工件旋转的机床,取刀具远离工件的方向为X 的正方向。
对于刀具旋转的机床则规定:当Z 轴为水平时,从刀具主轴后端向工件方向看,X 正方向为向右方向;当Z 轴为垂直时,对单立柱机床,面对刀具主轴向主轴方向看,右手方向为正方向。
y 坐标按右手直角笛卡儿坐标系确定其正方向。
6-5 了解数控编程的辅助功能M 指令代码和数控G 指令代码。
答:M 指令代码:M00程序停机M01选择停机,按下“选择停”按钮后才起作用;M02程序结束,到下一程序的起点;M03主轴顺时针方向旋转;M04主轴逆时针方向旋转;M05主轴停转;M06换刀;M07开#号冷却液;M08开*号冷却液;M09关闭冷却液;M10夹紧;M11松开;M30程序终了,返回到程序起点。
G 指令代码:1.坐标平面选择指令(G17、G18、G19);2.绝对值和增量值编程指令(G90、G91);3.快速点定位指令(G00)4.直线插补指令(G01);5.圆弧插补指令(G01);6.刀具半径补偿指令(G40、G41、G42)6-6 简述数控(CNC )加工程序编制的主要容。
答:数控(CNC )程序编制分手工编程和自动编程。
手工编程是指从分析零件图、制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程序单、制作程序介质直到程序效应,整个过程主要由人工来完成,这种人工制备零件加工程序的方法称手工编程。
编制零件加工程序的全部过程主要由计算机来完成的编程方法称自动编程。
第七章7-7 在闭环之外的动力传动链齿轮传动间隙对系统的稳定性有无影响?为什么 答:有。
由于动力传动链存在齿轮传动间隙,当电动机在齿隙围运动时,被控对象不转动,没有反馈信号,系统暂时处于开环状态。
当电动机转过齿隙后,主动轮于从动轮产生冲击接触,此时误差角大于无齿轮加你时的误差角,因此从动轮以较高的加速度转动。