第6章角度与角位移检测
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数控技术一、判断题(正确的画√,错误的画×,每题1分共10分)二、填空题(每空1分,共20分)三、选择题(10分,每小题1分)四、简答题(每题6分共30分)五、五、解释如下指令或名词含义(10X1分)六、六、编程题(10分)七、论述题(10分)第一章1.数字控制:是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术.它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量,并将其译码后进行必要的信息处理和运算后,控制机床动作并加工零件。
CNC系统的核心是CNC装置。
2.数控机床的优势:3.数控技术的发展趋势:4.数控机床的组成5.数控机床的分类:一、按控制功能分类(点位控制数控系统;直线控制数控系统;轮廓控制数控系统)二、按工艺用途分类(金属切削类数控机床;金属形成类数控机床;特种加工数控机床;其它类型机床:如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。
)三、按伺服驱动的方式分类(开环控制;半闭环控制;全闭环控制)NC,CNC,CAD、CAM、CAPP、FMC,FMS,CIMS的中文含义.第二章1.数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、自动编程。
2.数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念,各坐标轴及其方向的规定.1)机床坐标系是机床上固定的坐标系。
工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。
2)①Z轴:规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴,刀具远离工件的方向为Z轴的正向。
②X轴:对大部分铣床来讲,X轴为最长的运动轴,它垂直于轴,平行于工件装夹表面。
+X的方向位于操作者观看工作台时的右方。
③Y轴:对大部分铣床来讲,Y轴为较短的运动轴,它垂直于轴.在Z、X轴确定后,通过右手定则可以确定Y轴.④回转轴:绕X轴回转的坐标轴为A轴;绕Y轴回转的坐标轴为B轴;绕Z轴回转的坐标轴为C轴;方向的确定采用右手螺旋原则,大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。
第二章测试系统2-2 解释下列概念:频率特性、频响函数和工作频带解:频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之间相位差是输入频率的函数的特性。
频响函数是指系统稳态输出量的付立叶变换与输入量的付立叶变换之比。
(参见教材P11页)或者频响函数是指当测试系统的输入为正弦信号时,将该信号的输出与输入之比。
工作频带是指测试装置的适用频率范围,在该频率范围内,仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指标。
(或P25工作频率范围)2-4 某动压力测量时,所采用的压电式压力传感器的灵敏度为90.0nC/MPa,将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连,然后将其输出送入到一台笔式记录仪,记录仪的灵敏度为20mm/V,试计算系统的总灵敏度。
又当压力变化3.5MPa时,记录笔在记录纸上的偏移量是多少?解:系统总灵敏度为:90.0×0.005×20=9mm/MPa当压力变化3.5MPa时,记录笔在记录纸上的偏移量为:3.5×9=31.5mm2-5 用某一阶装置测量频率为100Hz 的正弦信号,要求幅值误差限制在5%以内,问其时间常数应取多少?如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz 的正弦信号,试问此时的幅值误差和相角差分别为多少?解:(1)根据一阶系统的幅频特性可知:%51)(111)(A 2≤-+=-τωω,即%5)(1112≤+-τω将Hz f ππω0022==代入上式,可解得:41023.5-⨯≤τ (2)用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时:013.01)(111)(A 2=-+=-τωω,故幅值差为1.3%相角差: 3.9)arctan()(-=-=τωωφ2-6 设用一个时间常数为1s .0=τ的一阶装置测量输入为t t t x 40sin 2.04sin )(+=的信号,试求其输出)(t y 的表达式。
设静态灵敏度K=1。
解:根据一阶系统的幅频特性2)(1K )(A τωω+=、相频特性)arctan()(τωωφ-=以及静态灵敏度K=1, 将数据代入,可得:)96.7540sin(048.0)8.214sin(93.0)4arctan 40sin(1712.0)4.0arctan 4sin(16.11)( -+-=-⋅+-=t t t t t y2-8 两环节的传递函数分别为)55.3/(1.5+s 和)4.1/(412n n 22n ωωω++s s ,试求串联后所组成装置的灵敏度。
圆周运动的位移和位移角圆周运动是物体沿着一个固定半径的圆形路径运动。
在这种运动中,我们经常会涉及到位移和位移角的概念。
本文将详细解析圆周运动的位移和位移角的定义和计算方法。
一、位移的定义和计算方法位移是指物体在圆周运动中从初始位置到终止位置所经过的路径长度。
与直线运动不同,圆周运动是一种弧线运动,因此,位移的计算需要考虑路径的弧长。
在圆周运动中,位移可以用以下公式进行计算:s = rθ其中,s表示位移的长度,r表示圆的半径,θ表示位移角。
请注意,位移角的单位通常为弧度(rad),因此在计算位移时,需要将角度转换为弧度。
由于弧长的计算公式为s = rθ,所以当角度使用弧度制时,位移的计算可以更加简洁和方便。
举例来说,假设有一个半径为2米的圆,物体从起始点沿着圆周运动一周,转过角度为π/2弧度。
根据位移的计算公式,可以得到位移的长度:s = 2 * π/2 = π 米二、位移角的定义和计算方法位移角是指物体在圆周运动中从初始位置到终止位置所经过的角度。
与位移不同,位移角是一个纯粹的角度描述,不考虑路径长度。
在圆周运动中,位移角可以用以下公式进行计算:θ = s/r其中,θ表示位移角,s表示位移的长度,r表示圆的半径。
与位移的计算不同,位移角的计算无需考虑角度的单位,因为位移角本身就是一个角度。
举例来说,假设有一个半径为3米的圆,物体从起始点沿着圆周运动一周,位移的长度为6π米。
根据位移角的计算公式,可以得到位移角的值:θ = 6π/3 = 2π 弧度总结:圆周运动的位移是指物体在圆周运动中从初始位置到终止位置所经过的路径长度,可以用s=rθ进行计算,其中s表示位移的长度,r表示圆的半径,θ表示位移角。
圆周运动的位移角是指物体在圆周运动中从初始位置到终止位置所经过的角度,可以用θ=s/r进行计算,其中θ表示位移角,s表示位移的长度,r表示圆的半径。
在实际应用中,位移和位移角常常用于描述物体在圆周运动中的变化情况,如角速度和角加速度的计算等。
幻灯片1第3章角度及角位移测量3.1概述3.2单一角度尺寸的测量3.3圆分度误差的测量3.4角位移的测量3.5角度测量实例幻灯片23.1概述●一、角度单位及量值传递●我国法定计量单位制中规定的角度计量单位为秒(ʺ)分(ʹ)度(°)和弧度(rad)两种●前者是国家选定的非国际单位制单位,在机械制造和角度测量中被普遍采用●后者是国际单位制的辅助单位,常用于计算59幻灯片3●二、角度的自然基准和圆周封闭原则●角度的自然基准是360°圆周角,这是一个没有误差的基准●在圆周分度器件(刻度盘、圆柱齿轮)的测量中,利用在同一圆周上所有分度夹角之和等于360°,即所有夹角误差等于零的自然封闭特性,在没有更高精度的圆分度基准器件的情况下,采用“自检法”也能达到高精度测量目的●圆周封闭原则即要求在圆分度测量中充分利用这一自然基准●和长度测量中的阿贝原则一样,圆周封闭原则是圆分度测量的重要原则59幻灯片4●三、角度的实物基准●常用的圆分度标准件如下:● 1.高精度度盘●度盘刻度线的角间隔为5ʹ、10ʹ等,通过细分可达很高的角分辨力● 2.圆光栅●圆光栅等除了可实现角度的静态测量,还可实现角度的动态测量●圆光栅一般为黑白透射光栅。
因存在平均效应,光栅的刻线误差对测量结果影响很小,光栅盘的分度精度可达±0.2ʺ或更高。
光栅盘的分辨力多为10ʺ、20ʺ59幻灯片5● 3.圆感应同步器●圆感应同步器的励磁绕组印制在固定圆盘上,工作时固定不动;感应绕组印制在旋转圆盘上,包含sin和cos绕组。
当动盘相对于固定盘旋转时,输出两路信号,便于信号的进一步处理●圆感应同步器的径向导线数(也称极数)有360、720、1080等多种,相应的节距角为2°、1°、40ʹ圆感应同步器绕组布线示意图a)固定圆盘b)旋转圆盘59幻灯片6● 4.角编码器●将角位置定义成数字代码的装置称作角编码器,其结构如图所示●编码盘大多用光学玻璃制成,其上刻有许多同心码道,每个码道均有若干段亮道和若干段暗道,并按预定规律排列。
第5章 位置检测装置习题及答案1.伺服系统中常用的位置检测装置有几种?各有什么特点?答:伺服系统中常用的位置检测装置有:旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器和光栅,各检测装置的特点如下:旋转变压器:又称同步分解器,是利用电磁感应原理的一种模拟式测角器件,是一种旋转式的小型交流电动机,在结构上和二相绕线式异步电动机相似,由定子和转子组成,分有刷和无刷两种。
其特点是坚固、耐热、耐冲击、抗干扰、成本低,是数控系统中较为常用的位置传感器;感应同步器:感应同步器是从旋转变压器发展而来的直线式感应器,相当于一个展开的多级旋转变压器。
踏实利用滑尺上的励磁绕组和定尺上的感应绕组之间相对位置的变化而产生电磁耦合的变化,从而发出相应的位置信号来实现位移检测的,其特点为:精度高,工作可靠,抗干扰能力强,维修简单、寿命长,测量距离长,工艺好、成本低、便于成批生产;脉冲编码器:脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。
数控机床主要使用光电式脉冲编码器。
光电式脉冲编码器按编码方式又分为绝对值式和增量式两种,常用的为增量式脉冲编码器,其优点是结构简单、成本低、使用方便,缺点是有可能由于噪声或其它外界的干扰产生计数误差,若因停电、刀具破损而停机,事故排除后不能再找到事故发生前执行部件的正确位置;光栅:在高精度数控机床和数显系统中,常使用光栅作为位置检测装置。
它是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲,反馈给CNC或数显装置来实现闭环控制的。
计量光栅分为圆光栅和长光栅两种。
圆光栅用于测量转角位移,长光栅用于测量直线位移,由于激光技术的发展,光栅制作的精度有了很大的提高,现在光栅精度可以达到微米级甚至亚微米级。
2. 旋转变压器由哪些部分组成?其检测的基本原理如何?答:旋转变压器又称同步分解器,是利用电磁感应原理的一种模拟式测角器件,是一种旋转式的小型交流电动机,在结构上和二相绕线式异步电动机相似,由定子和转子组成,分有刷和无刷两种,结构如下图所示:有刷式旋转变压器的结构无刷式旋转变压器结构示意图1-转轴 ; 2-轴承 ; 3-机壳; 4-转子铁心; 5-定子铁心6-端盖 ; 7-电刷 ;8-集电环旋转变压器是根据互感原理工作的。
物理实验技术中的测角与测距方法及原理引言:物理实验技术是物理学研究中不可或缺的重要环节。
在实验过程中,准确测量角度和距离是确保实验结果的可信度和准确性的关键。
本文将介绍一些常用的测角与测距方法及其原理。
一、测角方法1.1 光学测角法光学测角法利用光的传播规律来测量两条直线之间的夹角。
其中最常见的方法是利用三棱镜测量角度。
三棱镜的底面和两个侧面都是反射面,光线经过底面折射后,经侧面反射回来。
三棱镜的朝向会使得反射光线在侧面之间形成一束夹角,测量这个夹角即可得到所需的角度。
1.2 电测角法电测角法是基于电偶极子转动的原理进行测量。
当电流通过一个线圈时,会在线圈中产生磁场,由于电流的方向可以改变,所以磁场的方向也可以改变。
利用这个原理,可以通过测量电流和磁场之间的相对关系来计算出夹角的大小。
二、测距方法2.1 镭射测距法镭射测距法是利用线性测距仪和镭射测距仪等设备来实现的。
通过发射一束非常细的镭射光束,然后检测被测物体表面反射回来的光束,计算光束传播的时间,即可得到距离。
这种测距法精度较高,适用于各种实验场景。
2.2 声学测距法声学测距法是利用声音在空间中传播的特性来测量距离。
通过发射一声波信号,然后计时声音传播的时间,再利用声音的传播速度,可以计算出距离。
这种测距方法广泛应用于测量远距离和测量固体物体的距离。
三、测角与测距方法的原理3.1 光学测角法的原理三棱镜测角法的原理是利用光线在介质中的折射和反射现象。
当光线从空气中射入三棱镜,经过底面折射后,经侧面反射回来。
根据光的折射角和反射角的关系,可以推导出两个侧面之间的夹角与折射角之间的关系,并通过测量得到折射角从而得到所需角度。
3.2 电测角法的原理电测角法是基于电偶极子转动的原理。
当电流通过一个线圈时,线圈内部会产生磁场,线圈周围也会有外磁场的作用。
由于线圈内外磁场的相互作用,电偶极子会相对于磁场发生运动。
通过测量电偶极子偏转的角度,可以计算出线圈中电流的大小,从而得到所需角度。
理论力学试题库题型:A 填空题,B 选择题,C 简答题,D 判断题,E 计算题,F 综合题,G 作图题。
编号E04001中,E 表示计算题,04表示内容的章节号即题目内容属于第04章,001表示章节题号的序号,即此题是第04章计算题的001号题。
计算题:06:E06001. (10分)如图E06001所示曲柄滑杆机构中,滑杆上有一圆弧滑道,其半径R=100mm ,圆心O1在导杆BC 上。
曲柄OA 长100mm ,以等角速度ω=4 rad/s 绕O 轴转动。
求导杆BC 的运动规律以及当曲柄与水平线间交角ϕ=30°时导杆BC 的速度和加速度。
图E06001E06002. (10分)如图E06002所示机构中,假定杆AB 以匀速v 运动,开始时ϕ=0,求当4πϕ=时摇杆OC 的角速度和角加速度。
图E06002E06003.(10分)图示曲柄滑杆机构中,滑杆上有一圆弧形滑道,其半径R=100mm,圆心在导杆BC上。
曲柄长OA=100mm,以等角速度绕O轴转动。
求导杆BC 的运动规律以及当曲柄与水平线间的交角为30°时,导杆BC的速度和加速度。
图E06003E06004.(10分)图示为把工件送入干燥炉内的机构,叉杆OA=1.5m,在铅垂面内转动,杆AB=0.8m,B端为铰链,B端有放置工件的框架。
在机构运动时,工件的速度恒为0.05m/s,杆AB始终铅垂。
设运动开始时,角ϕ=0。
求运动过程中角ϕ与时间的关系,以及点B的轨迹方程。
图E06004E06005.(10分)已知搅拌机的主动齿轮以n=950 r/min 的转速转动。
搅杆ABC 用销钉A,B与齿轮O2, O3相连,如图所示。
且AB=O2 O3, O3A=O2B=0.25m,各齿轮齿数为z1=20,z2=50,z3=50。
求搅杆端点C的速度和轨迹。
图E06005E06006. (10分)机构如图所示,假定杆AB 以匀速v 运动,开始时0=ϕ。