機電一體化系統(tǒng)設(shè)計天津大學(xué)作業(yè)答案

1、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計復(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)電動機，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時，其轉(zhuǎn)速為( B )A.1450r/min B.1470r/minC.735r/min D.2940r/min3.右圖稱( B )A.直流伺服電動機調(diào)節(jié)特性B.直流伺服電動機機械特性C.直流伺服電動機動態(tài)特性D.直流伺服電動機調(diào)速特性4.計算步進電動機轉(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動，必須同時控制每一個軸的( C )使得它們

2、同步協(xié)調(diào)到達目標(biāo)點。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實現(xiàn)的邏輯函數(shù)為( A )A.(A+)(+B)B.A+BC.(A+B)(+)D.AB+7.累計式定時器工作時有( B )A.1個條件 B.2個條件C.3個條件 D.4個條件8.一個典型的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個基本要素：( A B C D )A 機械本體 B 動力與驅(qū)動部分 C 執(zhí)行機構(gòu) D. 控制及信息處理部分9.機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）開發(fā)的類型( A B C )A 開發(fā)性設(shè)計 B 適應(yīng)性設(shè)計 C 變參數(shù)設(shè)計 D 其它10.機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計方案的常用方法( A B C D

3、 )A 取代法 B 整體設(shè)計法 C組合法 D其它。11.機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與系統(tǒng)的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號。（ ）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元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉(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，輸出信號都是脈沖信號，每一個脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。（ ）5、FMC控制系統(tǒng)一般分二級，分別是單元控制級和設(shè)備控制級。（ ）答案：1、（）2、（）3、（）4、（）5、（）三、名詞解釋題1.機電一體化機械與電子的集成技術(shù)。2.軸系的動特性指軸系抵抗沖擊、振動、噪聲的特性。3.靈敏度(測量)輸出變化量與對應(yīng)的輸入(被測量)變化量的比值。有時稱為增量增益或標(biāo)度因子。4.永磁同步電動機以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動機的電刷換向，又稱無刷電動機。復(fù)合控制器在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一

5、個前饋控制器，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。5.伺服控制系統(tǒng)一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。6. 串行通信串行通信是數(shù)據(jù)按位進行傳送的。在傳輸過程中，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度，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量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測量裝置。8.系統(tǒng)精度指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號要求的精確程度；四、填空題1. 機電一體化接口按輸入/輸出功能分類機械接口、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、彈簧自動調(diào)整預(yù)緊四種方式。3. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）常用齒輪傳動形式有定軸輪系、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. 步進電機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式可分為：反應(yīng)式步進電機、永磁式步進電機、混合式步進電機三種。6. 依據(jù)步進電機的工作原理，步進電機的驅(qū)動控制電路主要由：方向控制電路、環(huán)形分配電路、驅(qū)動放大電路等組成。五、簡答題1.簡述PWM脈寬調(diào)速原理。在一個周期T內(nèi)閉合的時間為，則一個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加到電動機的電樞上，電樞上的電壓波形將是一列方波信號，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，只要改變導(dǎo)通時間，就可以改變電樞兩端的平均電壓Ud。當(dāng)從0T改變時，Ud由零連續(xù)增大到U。2.為什么采用機電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?機電一體化技術(shù)使機械傳動部分減少，因而使機械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用電子技術(shù)實現(xiàn)自動檢測，控制，補償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。3.機電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些? 機電一體化相關(guān)技術(shù)有：機械技術(shù)，計算機與信息

8、處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動控制技術(shù)，傳感器測試技術(shù)和伺服驅(qū)動技術(shù)。4.簡述機電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中通常應(yīng)該遵循的一些基本原則。機電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中通常應(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，有時相同的功能可以由不同的零件來承擔(dān)；有時不同的功能又可以由同一個零件來承擔(dān)。b) 自補償原則：通過技術(shù)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)或相互關(guān)系，產(chǎn)生加強功能、減載或平衡作用。c) 從結(jié)構(gòu)設(shè)計變元構(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)計中應(yīng)該使其結(jié)構(gòu)即使在受到力的作用時也能處于

9、穩(wěn)定狀態(tài)。g) 等強度原則。h) 降低噪聲。5轉(zhuǎn)動慣量對傳動系統(tǒng)有哪些影響?轉(zhuǎn)動慣量增大使機械負載增加，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. 計算機控制系統(tǒng)中，如何用軟件進行干擾的防護。軟件濾波用軟件來識別有用信號和干擾信號，并濾除干擾信號的方法，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)控定時器定時檢查某段程序或接口，當(dāng)超過一定時間系統(tǒng)沒有檢查這段程序或接口時，可以認定系統(tǒng)運行出錯（干擾發(fā)生），可通過軟件進行系統(tǒng)復(fù)位或按事先預(yù)定方式運行 。7.伺服電動機應(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，低速運行平穩(wěn)、分辨率高。4）適應(yīng)啟停頻繁的工作要求。5）振動和噪聲小。6）空載始動電壓小。7）可靠性高，壽命長。8.滾珠絲杠副的軸向間隙對系統(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)動時，將產(chǎn)生空回誤差。為了消除空回誤差，在螺桿上裝配兩個螺母1和2，調(diào)整兩個螺母的軸向位置，使兩個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.機電一體化

11、系統(tǒng)中的計算機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）能保護系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對低壓信號系統(tǒng)的損壞。（2）泄漏電流低，對于測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，能對直流和低頻信號(電壓或電流)進行準(zhǔn)確、安全的測量。利用光電耦合方式實現(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)剛輪固定時柔輪的轉(zhuǎn)速n1; (2)柔輪固定時剛輪的轉(zhuǎn)速n2。答案：（1）剛輪固定時： n1=- （2）柔輪固定時 2.已知某一線性電位器的測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時的相應(yīng)電阻Rx=1k，電位器的工作電壓Vi=12V,負載電阻為RL。(1)已測得輸出電壓Vo=5.8V,求RL。(2)試計算此時的測量誤差。答：V0=(1) 當(dāng)