機(jī)電體化重點(diǎn)及答案

1、1. 機(jī)電一體化的定義機(jī)電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行有機(jī) 的組織和綜合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的最佳化.2. 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成及各組成部分的功能.機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成：A機(jī)械本體、B動(dòng)力單元、C傳感檢測(cè)單元、D執(zhí)行單元、E驅(qū)動(dòng)單 元、F控制及信息處理單元這六咅盼組成.各成分的功能如下：1、機(jī)械本體：使構(gòu)造系統(tǒng)的各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置（裝配連接）在 一定位置上，并保持特定的關(guān)系.2、動(dòng)力單元：按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行3、傳感檢測(cè)單元：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要的本身和夕卜界環(huán)境的各種參數(shù)及

2、狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并 轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息.4、執(zhí)行單元：根據(jù)控制信息和指令在驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下完成所要求的動(dòng)作5、驅(qū)動(dòng)單元：在控制信息作用下，在動(dòng)力單元的支持下，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行單元）完成 各種動(dòng)作和功能.6、控制及信息處理單元：將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和夕陪瀚入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、 力口工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)輸出接口送往驅(qū)動(dòng)單元 和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的地運(yùn)行.3. 機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些設(shè)計(jì)方法？分別舉例A.取代法，女口用電氣調(diào)速系統(tǒng)取代機(jī)械式變速機(jī)構(gòu)等；B整體設(shè)計(jì)法，如某些激光打印機(jī)的激

3、 光掃描鏡；C組合法，如設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)使各個(gè)單元有機(jī)組合融為一體.4. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛度、阻尼的折算公式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:T=Jw單個(gè)軸T=JE*w任意軸阻尼：T 阻尼=CwT 阻尼二d*w剛度："門(mén)K 0門(mén)仁5. 為什么要盡可能縮短機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳動(dòng)鏈，舉例說(shuō)明縮短傳動(dòng)鏈的三種方式.（機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳動(dòng)鏈還需滿足，小型、輕量、高速、低沖壓振動(dòng)、低躁聲和高可靠性等要求；從能量消耗和可靠性的觀點(diǎn)來(lái)看，應(yīng)盡量縮短） 傳動(dòng)鏈剛度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼比對(duì)伺服系統(tǒng)的影響，應(yīng)盡量縮短傳動(dòng)鏈 縮短傳動(dòng)鏈的三種方式：A伺服電動(dòng)機(jī)；B直線電機(jī)；C.電主軸.6. 簡(jiǎn)述傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、摩擦、阻尼比、I剛度、諧

4、振頻率、間隙對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)性能的影響.1、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：在滿足系統(tǒng)剛!度的條件下，機(jī)械部分的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小越好轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大會(huì) 使機(jī)械負(fù)載增大，系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，靈敏度降低，固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振.同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量增大會(huì)使電器驅(qū)動(dòng)部分的諧振頻率降低而阻尼比增大.2、摩擦：引起動(dòng)態(tài)滯后和穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)還會(huì)造成低速爬行.3、阻尼比：實(shí)際應(yīng)用中一般取 的欠阻尼，既能保證振蕩在一定的范圍內(nèi)過(guò)渡過(guò)程比較 平穩(wěn)、過(guò)渡過(guò)程時(shí)間較短，又具有較高的靈敏度.4、剛度：對(duì)于伺服系統(tǒng)的失動(dòng)量來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)剛度越大，失動(dòng)量越小，對(duì)于伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái) 說(shuō)，剛剛度對(duì)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響，而對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，

5、提高剛度可增加 閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.5、諧振頻率：當(dāng)外界的激振頻率接近或等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生諧振而不能正常工作.6、間隙：使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中間隙產(chǎn)生回程誤差，影響伺服系統(tǒng)中位置環(huán)的穩(wěn)定性.7、低速爬行產(chǎn)生的原因.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度K越小，越容易產(chǎn)生爬行；2 靜摩擦力與動(dòng)摩擦力之差，差值越大，越容易產(chǎn)生爬行；3 摩擦力曲線為副斜率，容易產(chǎn)生爬行；4移動(dòng)速度小于臨界速度vt時(shí)，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象8、齒輪傳動(dòng)剛性消隙和柔性消隙的區(qū)別.剛性消隙法是在嚴(yán)格控制輪齒齒厚和齒距誤差的條件下進(jìn)行的，調(diào)整后齒側(cè)間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償， 但能提高傳動(dòng)剛度.柔性消隙法是指調(diào)整后齒側(cè)間隙可以自動(dòng)補(bǔ)償（一般采用彈簧機(jī)構(gòu)

6、利用彈性 力把消隙補(bǔ)償）.9. 錐齒輪、斜齒輪消隙的原理. 錐齒輪消隙的原理：將齒輪的分度圓柱改為帶錐度的圓錐面，使齒輪的齒厚在軸向產(chǎn)生變化， 裝配時(shí)通過(guò)改變墊片的厚度，來(lái)改變兩齒輪的軸向相對(duì)位置，以消除側(cè)隙.斜齒輪消隙的原理：通過(guò)改變墊片的厚度使兩齒輪的螺旋面錯(cuò)位，兩齒輪的左右齒面分別與寬 齒面接觸，以消除齒側(cè)間隙.10.絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的調(diào)隙一般采用什么結(jié)構(gòu)，齒差調(diào)隙原理. 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)的調(diào)隙一般采用雙螺母結(jié)構(gòu).齒差調(diào)隙原理：在兩螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)差為 1的兩齒輪，并分別與固定在外套兩端面 上的兩內(nèi)齒圈嚙合.轉(zhuǎn)動(dòng)其中一個(gè)螺母，改變兩螺母的軸向相對(duì)位置，以調(diào)隙和預(yù)緊.11如. 何按

7、照負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動(dòng)比.由于伺服系統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)一般是減速系統(tǒng)，它的輸入是高速、小轉(zhuǎn)矩，輸出是低速、大轉(zhuǎn)矩.要 求齒輪傳動(dòng)不但有足夠的強(qiáng)度，還要有盡可能小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在同樣的驅(qū)動(dòng)功率下，其加速度 響應(yīng)為最大.因此通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動(dòng)比，以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度12. 齒輪傳動(dòng)各級(jí)傳動(dòng)比分配的原則有哪些，各自遵循什么分配原則.（1）最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則：小功率傳動(dòng)裝置和大功率傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配均為前小后大； （2）質(zhì)量最小原則：小功率傳動(dòng)裝置的各傳動(dòng)比相等，大功率傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比分配為前大后 ??； 輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則：a.從輸入端至u輸出端各傳動(dòng)比按照前小后大

8、原貝y排列；b. 應(yīng)減小傳動(dòng)級(jí)數(shù)；C使末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比盡可能大，制造精度盡量高.13. 女口何設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙輸出軸轉(zhuǎn)角誤差.a.應(yīng)減小傳動(dòng)級(jí)數(shù)；b.從輸入端至u輸出端各傳動(dòng)比按照前小后大原則排歹y；C使末級(jí)齒輪的傳動(dòng)比盡可能大，D.末級(jí)齒輪制造精度盡量高.14. 諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn).結(jié)構(gòu)：諧波齒輪傳動(dòng)由A.剛輪、B柔輪和C諧波發(fā)生器這三部分組成原理：諧波齒輪傳動(dòng)是一種新型傳動(dòng)，利用機(jī)械波使柔性齒輪產(chǎn)生可控制的彈性變形波，引起 剛輪與柔輪的齒間相對(duì)錯(cuò)齒來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng).特點(diǎn)：A.傳動(dòng)比大;B承載能力大；C傳動(dòng)精度高;D齒側(cè)間隙小;E傳動(dòng)平穩(wěn)；F結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 體積小、重量輕.16.

9、 測(cè)量放大器的特點(diǎn).測(cè)量放大器有以下特點(diǎn)：放大電路具有很高的共模抑制比，以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗.17. 程控放大器的功能及工作原理.功能：希望利用計(jì)算機(jī)采用軟件控制的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換，這種功能的放大器就叫程 控增益放大器.工作原理：通過(guò)改變4052（模擬開(kāi)關(guān)）的D1的值來(lái)改變AD521放大器2腳與14腳之間的外 接電阻的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益控制.18. 步進(jìn)電機(jī)的三相繞組的通電方式有哪些（三種），各自步距角的關(guān)系如何. 步進(jìn)電機(jī)的三相繞組的通電方式有以下三種：1、三相單三拍，其步距角為30°； 2、三相雙三拍，其步距角為 30°；3、三相六拍，其步距角為15

10、76;.19. 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)（7 個(gè)） .1、步進(jìn)電機(jī)受數(shù)字脈沖信號(hào)控制，輸出角位移與輸入脈沖數(shù)成正比；2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比；3、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過(guò)改變通電順序來(lái)改變；4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有自鎖能力；5、步進(jìn)電機(jī)工作狀態(tài)不易受各種因素干擾；6、步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定步數(shù)后會(huì)出現(xiàn)累積誤差.轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)后，累積誤差為J | A零；7、易于直接與微機(jī)的I/O接口，構(gòu)成開(kāi)環(huán)位置伺服系統(tǒng).20. 步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載的最大起動(dòng)頻率的計(jì)算. 21. 什么是直流電機(jī)的機(jī)械特性曲線，夕卜負(fù)載對(duì)直流電機(jī)機(jī)械特性的影響.機(jī)械特性是一定控制電壓下轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，表示這樣關(guān)系的曲線

11、為機(jī)械特性曲線.夕卜負(fù)載對(duì)直流電機(jī)機(jī)械特性的影響：夕卜界電阻使直流電機(jī)機(jī)械特性變軟，伺月服空制性能變差.22. PWM直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理.P73PWM直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理：當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓U時(shí)就可得到寬度與U成比例的脈 沖方波給伺服電動(dòng)機(jī)電樞回路供電通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變電樞回路的平均電壓，得至懷同大 小的電壓值Ua,使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速當(dāng)開(kāi)和關(guān)周期T不變時(shí)，只要連續(xù)地改變閉合時(shí)間t(0-T)就可以連續(xù)地使Ua由0變化到U,從而達(dá)到連續(xù)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)的目的.23. 交流電機(jī)調(diào)速的方法三種：A.改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)P; B.改變電動(dòng)機(jī)滑差率S; C改變電動(dòng)機(jī)的外加電源頻率f.24. 直線電

12、機(jī)的特點(diǎn)五個(gè)特點(diǎn)：A.直線電機(jī)不需要中間傳動(dòng)機(jī)械，提高了精度，減少了震動(dòng)和噪聲；B快速卩向應(yīng)； C儀表用的直線電動(dòng)機(jī)，可省去電刷和換向器等易損零件，提高可靠性，延長(zhǎng)使用壽命；D散 熱面積大，容易冷去卩，允許較高的電磁負(fù)荷，提高電動(dòng)機(jī)的容量定額；E裝配靈活性大.25. 簡(jiǎn)述圓盤(pán)型直線電機(jī)的工作原理、直流直線電機(jī)的原理.P88圖4-224-23圓盤(pán)型直線電機(jī)的工作原理：把次級(jí)做成一片鋁圓盤(pán)或銅圓盤(pán)，并將初級(jí)放在次級(jí)圓盤(pán)靠近外 徑的平面上次級(jí)圓盤(pán)在初級(jí)移動(dòng)磁場(chǎng)的作用下，形成感應(yīng)電流，并與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁 力，使次級(jí)圓盤(pán)能繞其軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).直流直線電機(jī)的原理：在線圈的行程范圍內(nèi)，永久磁鐵產(chǎn)生的

13、磁場(chǎng)強(qiáng)度分布均勻，當(dāng)可動(dòng)線圈 中通入電流后,載有電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用.當(dāng)線圈受到的電磁力大于線圈支 架上存在的靜摩擦力時(shí)，就可使線圈產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，改變電流的大小和方向，即可控制線圈直 線運(yùn)動(dòng)的推力和方向.26. 步進(jìn)電機(jī)的選擇和計(jì)算.（P93例題不看第4問(wèn)）27. 脈沖當(dāng)量的含義.脈沖當(dāng)量：每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的位移.28. PLC勺特點(diǎn)（丿順序控制為主，可以直接與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連）PLC的特點(diǎn)：（1控制程序可變，具有很好的柔生（2可靠性強(qiáng)，選用于工業(yè)環(huán)境.（3）編程簡(jiǎn)單，使用方便. （4功） 能完善. （5體） 積小、重量輕、易于裝入機(jī)器內(nèi)部.29. 總線

14、型工業(yè)控制計(jì)算的特點(diǎn).（模塊化設(shè)計(jì)）（1）提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)和制造周期 ; （2）提高了系統(tǒng)的可靠性 ; （3）便于調(diào)試和維修;（4）能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要，迅速改進(jìn)系統(tǒng)的性能 .30. DAC083的單極性輸出和雙極性輸出的電壓范圍，推導(dǎo)輸出電壓與數(shù)字量之間的關(guān)系P122單極性D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓范圍-5V+5V輸出電壓與數(shù)字之間的關(guān)系：P123雙極性D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓范圍-5+5V 輸出電壓與數(shù)字之間的關(guān)系：P12431. DAC083與計(jì)算機(jī)的接口電路，編寫(xiě)匯編程序起動(dòng)DA轉(zhuǎn)換P125圖5-1732. 常用開(kāi)關(guān)型功率接口有哪些？光電耦合器的功能、原理及接線方法.開(kāi)關(guān)型接口： 1 晶體管

15、2光電耦合器3晶閘管4電磁繼電器、固態(tài)繼電器5大功率場(chǎng)效應(yīng)管功能：隔離，電平轉(zhuǎn)換，整流變頻，執(zhí)行部件的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)控制等. 原理：利用觀點(diǎn)轉(zhuǎn)換的原理.接線方法：光電耦合器的輸入輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電.33. 解釋控制計(jì)算機(jī)與單項(xiàng)晶閘管接口電路的工作原理.當(dāng)控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)為低電平時(shí)，光電耦合器發(fā)光二極管截止，晶閘管門(mén)極不觸發(fā)而 斷開(kāi).當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器后，使光電耦合器發(fā)光二極管導(dǎo)通，交流電的正負(fù) 半軸均以直流方式加在晶閘管的門(mén)極，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通.這是整流橋路直流輸出端被短路，負(fù)載 即被接通.控制信號(hào)回到低電平時(shí)，晶閘管門(mén)極無(wú)觸發(fā)信號(hào)，而是其關(guān)斷負(fù)載失電.34

16、.解釋繼電器接口電路工作原理.繼電器接口電路工作原理：當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器7406變?yōu)榈碗?平，使發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光敏三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使三極管9013導(dǎo)通，因而使繼電器K 的線圈通電，繼電器觸點(diǎn)K1-1閉合，220V源接通反之，當(dāng)計(jì)算機(jī)控制輸出的控制信號(hào) 輸出低電平時(shí)，K1-1斷開(kāi).35. 畫(huà)出直流電機(jī)PWM功率接口組成框圖（圖5-33）并分析PWM脈寬調(diào)制波形產(chǎn)生過(guò)程（圖5-34 P136 P13736. PWM功率放大器與控制計(jì)算機(jī)的接口方法（與前面綜合考）P13613737. 變頻器的功能是什么？自動(dòng)控制中變頻器的三種控制方法功能：是將供電電網(wǎng)的工頻交流電

17、變?yōu)檫m合于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的電壓、頻率可變的交流電.三種控制方法：A.使用繼電器開(kāi)關(guān)電路；B模擬控制方法；C.采用變頻器數(shù)字接口板.38. 步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器的兩種形式：（1）、硬件分配器；（2）、軟件環(huán)形分配器39. 舉例說(shuō)明PWM功率放大電路的三種形式PWM功率放大電路的三種形式：（1）單極性功率放大電路；（2） T型功率放大電路；（3） H 型橋式功率放大電路.40. 什么是PID調(diào)節(jié)器，其功能是什么，分析PID調(diào)節(jié)器中比例、微分和積分項(xiàng)對(duì)控制系統(tǒng)性 能的影響（P16P171什么是PID調(diào)節(jié)器：按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器.功能：可以作為速度，溫度方面的精細(xì)設(shè)置調(diào)節(jié)的控制器比例

18、項(xiàng)：P（k）二 KpE（k）動(dòng)態(tài)時(shí)，KP太小，系統(tǒng)動(dòng)作緩慢.增加KP ,可提高系統(tǒng)動(dòng)作的靈敏度，加快調(diào)節(jié)速度但是， 若取值偏大，容易引起系統(tǒng)振蕩，反而使調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，且當(dāng)KP太大時(shí)，系統(tǒng)將趨于不穩(wěn)定 狀態(tài)穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，隨著比例控制KP的力口大，可以減少穩(wěn)態(tài)誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài) 誤差.微分項(xiàng)：在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，女口果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)稱(chēng)有差系統(tǒng)為了消 除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”.積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增 加，積分項(xiàng)會(huì)增大.這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的 輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零.微分項(xiàng)：在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）