機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)天津大學(xué)作業(yè)答案

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料一、選擇題1.電壓跟隨器的輸出電壓( C )輸入電壓。A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于2.某4極交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時(shí)，其轉(zhuǎn)速為( B )A.1450r/min B.1470r/minC.735r/min D.2940r/min3.右圖稱( B )A.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性B.直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性C.直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性D.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性4.計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的公式為( C )A. B.Tsmcos C. D. 180-5.連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動(dòng)，必須同時(shí)控制每一個(gè)軸的( C )使得它們

2、同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。A.位置和加速度 B.速度和加速度C.位置和速度 D.位置和方向6.圖示利用繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為( A )A.(A+)(+B)B.A+BC.(A+B)(+)D.AB+7.累計(jì)式定時(shí)器工作時(shí)有( B )A.1個(gè)條件 B.2個(gè)條件C.3個(gè)條件 D.4個(gè)條件8.一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：( A B C D )A 機(jī)械本體 B 動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分 C 執(zhí)行機(jī)構(gòu) D. 控制及信息處理部分9.機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）開發(fā)的類型( A B C )A 開發(fā)性設(shè)計(jì) B 適應(yīng)性設(shè)計(jì) C 變參數(shù)設(shè)計(jì) D 其它10.機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)方案的常用方法( A B C D

3、 )A 取代法 B 整體設(shè)計(jì)法 C組合法 D其它。11.機(jī)電一體化的高性能化一般包含( A B C D )A高速化 B高精度 C高效率 D高可靠性。12.抑制干擾的措施很多，主要包括( A B C D )A屏蔽 B隔離 C濾波 D接地和軟件處理等方法二、判斷題 1、變流器中開關(guān)器件的開關(guān)特性決定了控制電路的功率、響應(yīng)速度、頻帶寬度、可靠性和等指標(biāo)。（ ）2、伺服控制系統(tǒng)的比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)。（ ）3、感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。（ ）4、數(shù)字式位移傳感器有光柵

4、、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號(hào)都是脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（ ）5、FMC控制系統(tǒng)一般分二級(jí)，分別是單元控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。（ ）答案：1、（）2、（）3、（）4、（）5、（）三、名詞解釋題1.機(jī)電一體化機(jī)械與電子的集成技術(shù)。2.軸系的動(dòng)特性指軸系抵抗沖擊、振動(dòng)、噪聲的特性。3.靈敏度(測(cè)量)輸出變化量與對(duì)應(yīng)的輸入(被測(cè)量)變化量的比值。有時(shí)稱為增量增益或標(biāo)度因子。4.永磁同步電動(dòng)機(jī)以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的電刷換向，又稱無刷電動(dòng)機(jī)。復(fù)合控制器在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一

5、個(gè)前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器。它的作用是使系統(tǒng)能以零穩(wěn)定誤差跟蹤已知的輸入信號(hào)。5.伺服控制系統(tǒng)一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度及動(dòng)力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng)。6. 串行通信串行通信是數(shù)據(jù)按位進(jìn)行傳送的。在傳輸過程中，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長度，一位一位的串行傳送和接收。串行通信又分為全雙工方式和半雙工方式、同步方式和異步方式。7.傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測(cè)量裝置。8.系統(tǒng)精度指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)要求的精確程度；四、填空題1. 機(jī)電一體化接口按輸入/輸出功能分類機(jī)械接口、物理接口、信息接口、環(huán)

6、境接口。2. 滾珠絲杠副軸向間隙調(diào)整與預(yù)緊的基本方法有：雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、 雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊、彈簧自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊四種方式。3. 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）常用齒輪傳動(dòng)形式有定軸輪系、行星輪系和諧波輪系三種形式。4. 常用導(dǎo)軌副的截面形式有：三角形導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌、圓形導(dǎo)軌 四種形式。5. 步進(jìn)電機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式可分為：反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)三種。6. 依據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路主要由：方向控制電路、環(huán)形分配電路、驅(qū)動(dòng)放大電路等組成。五、簡答題1.簡述PWM脈寬調(diào)速原理。在一個(gè)周期T內(nèi)閉合的時(shí)間為，則一個(gè)外加的固定直流電壓U

7、被按一定的頻率開閉的開關(guān)S加到電動(dòng)機(jī)的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號(hào)，其高度為U、寬度為，如右圖所示。電樞兩端的平均電壓為：式中 =/T=Ud/U，(01) 為導(dǎo)通率（或稱占空比）。當(dāng)T不變時(shí)，只要改變導(dǎo)通時(shí)間，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)從0T改變時(shí)，Ud由零連續(xù)增大到U。2.為什么采用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械傳動(dòng)部分減少，因而使機(jī)械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時(shí)由于采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，控制，補(bǔ)償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。3.機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些? 機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有：機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)與信息

8、處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動(dòng)控制技術(shù)，傳感器測(cè)試技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。4.簡述機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常應(yīng)該遵循的一些基本原則。機(jī)電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常應(yīng)該遵循的一些基本原則:a) 任務(wù)分配原則：根據(jù)產(chǎn)品的性能，有時(shí)相同的功能可以由不同的零件來承擔(dān)；有時(shí)不同的功能又可以由同一個(gè)零件來承擔(dān)。b) 自補(bǔ)償原則：通過技術(shù)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)或相互關(guān)系，產(chǎn)生加強(qiáng)功能、減載或平衡作用。c) 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變?cè)獦?gòu)造的解空間中尋找出最優(yōu)解。d) 力傳遞原則：盡量縮短力流傳遞路線；盡量使力流變化緩慢。e) 力平衡原則：利用零件本身的結(jié)構(gòu)抵消附加的載荷。f) 穩(wěn)定性原則：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該使其結(jié)構(gòu)即使在受到力的作用時(shí)也能處于

9、穩(wěn)定狀態(tài)。g) 等強(qiáng)度原則。h) 降低噪聲。5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響?轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大使機(jī)械負(fù)載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。6. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如何用軟件進(jìn)行干擾的防護(hù)。軟件濾波用軟件來識(shí)別有用信號(hào)和干擾信號(hào)，并濾除干擾信號(hào)的方法，稱為軟件濾波軟件“陷井”軟件“看門狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或軟件）的辦法要求使用監(jiān)控定時(shí)器定時(shí)檢查某段程序或接口，當(dāng)超過一定時(shí)間系統(tǒng)沒有檢查這段程序或接口時(shí)，可以認(rèn)定系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)（干擾發(fā)生），可通過軟件進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位或按事先預(yù)定方式運(yùn)行 。7.伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備的基本要求是什么？1）性能密度大。2

10、）快速響應(yīng)特性好。3）位置控制精度高，調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)、分辨率高。4）適應(yīng)啟停頻繁的工作要求。5）振動(dòng)和噪聲小。6）空載始動(dòng)電壓小。7）可靠性高，壽命長。8.滾珠絲杠副的軸向間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響？如何處理？如果滾珠螺旋副中有軸向間隙或在載荷作用下滾珠與滾道接觸處有彈性變形，則當(dāng)螺桿反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個(gè)螺母1和2，調(diào)整兩個(gè)螺母的軸向位置，使兩個(gè)螺母中的滾珠在承受載荷之前就以一定的壓力分別壓向螺桿螺紋滾道相反的側(cè)面，使其產(chǎn)生一定的變形，從而消除了軸向間隙，也提高了軸向剛度。常用的調(diào)整預(yù)緊方法有下列三種。墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式 齒差調(diào)隙式9.機(jī)電一體化

11、系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)接口電路通常使用光電藕合器，光電藕合器的作用有哪些？（1）能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的損壞。（2）泄漏電流低，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路。（3）共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。利用光電耦合方式實(shí)現(xiàn)載波調(diào)制，可獲得10kHz帶寬，但其隔離性能不如變壓器耦合。六、計(jì)算題1.已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)Z1=200, 剛輪齒數(shù)Z2=202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速nH=600r/min。如圖 試求：(1)剛輪固定時(shí)柔輪的轉(zhuǎn)速n1; (2)柔輪固定時(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速n2。答案：（1）剛輪固定時(shí)： n1=- （2）柔輪固定時(shí) 2.已知某一線性電位器的測(cè)量位移原理如圖所示。若電位器的總電阻R=2k，電刷位移為X時(shí)的相應(yīng)電阻Rx=1k，電位器的工作電壓Vi=12V,負(fù)載電阻為RL。(1)已測(cè)得輸出電壓Vo=5.8V,求RL。(2)試計(jì)算此時(shí)的測(cè)量誤差。答：V0=(1) 當(dāng)