中央電大-機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-考試題庫.doc

1、VLSI 是指（超大規(guī)模集成電（一）填空題機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的能源有電源、氣壓源和液 壓源。市場(chǎng)預(yù)測(cè)的方法主要有定期預(yù)測(cè)和定量預(yù)測(cè)。機(jī)電設(shè)計(jì)的質(zhì)量管理主要體現(xiàn)在質(zhì)量目標(biāo)管理、 實(shí)行可行性設(shè)計(jì)和進(jìn)行手機(jī)質(zhì)量評(píng)審控制及信息處理單元一般由控制計(jì)算機(jī)、控制軟 件和硬件接口組成。在多級(jí)傳動(dòng)中，為了減小傳動(dòng)誤差，傳動(dòng)比的分 配應(yīng)遵守先小后大原則。機(jī)電系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制在精度、 穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性等方面的要求。影響系統(tǒng)傳動(dòng)精度的誤差可分為傳動(dòng)誤差和回程 誤差兩種對(duì)于線性控制系統(tǒng)，若要求在達(dá)到高精度的同時(shí) 減小定位時(shí)間，則必須提高系統(tǒng)的固有頻率。提高 固有頻率和阻尼可以提高閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液壓系

2、統(tǒng)的伺服控制元件主要有電液伺服閥和電 液比例閥典型開關(guān)量 I/O 模板的 I/O 電氣接口的主要功能 有濾波、電平變換、光電隔離和功率驅(qū)動(dòng)。計(jì)算機(jī)的指令進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換后，需經(jīng)過信號(hào)調(diào)理 環(huán)節(jié)才能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路組 成。傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)主要有靈敏度、線性度、 遲滯和重復(fù)精度。傳感器輸入特性的主要參數(shù)是輸入阻抗或靜態(tài)剛 度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇較大傳動(dòng)比可使系統(tǒng)的相對(duì)阻尼 系數(shù)增大，有利系統(tǒng)穩(wěn)定。機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型可分為開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè) 計(jì)、變參數(shù)設(shè)計(jì)三類。當(dāng)負(fù)載折算到電機(jī)軸上的慣量等于轉(zhuǎn)子質(zhì)量時(shí)， 系統(tǒng)能達(dá)到慣性負(fù)載和驅(qū)動(dòng)力矩的最佳匹配。步進(jìn)電機(jī)的最大動(dòng)

3、態(tài)轉(zhuǎn)矩小于最大靜轉(zhuǎn)矩，并隨 著脈沖頻率的升高而降低。（二）選擇題開放式體系結(jié)構(gòu)中的路）以下移動(dòng)電話不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床需要進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。幅頻特性和相頻特性（或頻率響應(yīng)函數(shù)）是傳感 器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)絲杠螺母機(jī)構(gòu)在閉環(huán)外，所以它回程誤差和傳動(dòng) 誤差都影響輸出精度閉環(huán)控制，齒輪減速器在前向通道，它回程誤差 不影響輸出精度，但傳動(dòng)誤差影響步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩所工作頻率增高而下降采用脈寬調(diào)制進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)是，通過改變脈沖寬度來改變電樞賄賂的平均電壓而實(shí)現(xiàn)機(jī) 的平滑調(diào)速。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)屬于設(shè)備的驅(qū)動(dòng)部 分。分離活塞式油缸屬于系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分在工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)中傳感器的選

4、擇及精度分析 是理論分析階段要進(jìn)行為提高機(jī)話接卸傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)增大系 統(tǒng)剛度。機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為固有頻 率、精度、穩(wěn)定性。多齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比相等的分配原則適用 于按輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈 前大后小的分配原則適用于重量最輕原則（大功 率裝置）頻矩特性表示步進(jìn)電機(jī)最大動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率 的關(guān)系永磁式直流伺服電機(jī)又稱為力矩電機(jī) STD總線的A/D轉(zhuǎn)換接口模板中，出 A/D轉(zhuǎn)換器及 STD 總線接口邏輯外，還應(yīng)有多路開關(guān)與采樣保 （三）簡(jiǎn)答題機(jī)電相關(guān)技術(shù)有哪些 機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處 理技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自 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)。試述

5、機(jī)電一體化產(chǎn)品的定義和分類方法。 答：機(jī) 電一體化產(chǎn)品是新型機(jī)械與微電子器件，特 別是 與微處理器、微型計(jì)算機(jī)相接合而開發(fā)的新一 代電 子化機(jī)械產(chǎn)品。 按用途可分為信息機(jī)電一體化產(chǎn) 品、產(chǎn)業(yè)機(jī)電一體 化產(chǎn)品和家庭用機(jī)電一體化產(chǎn) 品。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要素有哪些？噴漆機(jī) 器人的電液伺服系統(tǒng)和手臂手腕分別屬于其中的那 個(gè)結(jié)構(gòu)要素？數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng) 答：要素有機(jī)械本體，能源，測(cè)試傳感部分，執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)部分，控制及信息處理單元等 6 項(xiàng)。電 液伺服系統(tǒng)屬驅(qū)動(dòng)部分，手臂腕、主傳動(dòng)系統(tǒng)屬執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的一部分， 數(shù)控系統(tǒng)屬控制及信息處理單元。簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床中計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的組成和功能。 答：由專用

6、計(jì)算機(jī)、輸入輸出接口以及機(jī)床控制器 等部分組成。功能：根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)和程序，完成 數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能 機(jī)電系統(tǒng)中，對(duì)控制及信息處理單元的基本要求 是？信息處理速度和可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，完善系 統(tǒng)自診斷功能，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型化，輕 量，標(biāo)準(zhǔn)化等。機(jī)電產(chǎn)品對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些要求精度、 穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性、 還應(yīng)滿足小型、 輕量、 高速、低 沖擊振動(dòng)、低噪聲、高可靠性。機(jī)電系統(tǒng)中，測(cè)試傳感部分的作用是什么？ 答：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外部環(huán)境的各種 參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?，?jīng)分 析處理后產(chǎn)生控制信息。影響機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特征的主要 因

7、素有那些？ 答：主要因素有負(fù)載變化；傳動(dòng)系 統(tǒng)的慣性；傳動(dòng) 系統(tǒng)固有頻率；傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦與潤(rùn)滑。why 采用機(jī)電可提高系統(tǒng)精度？ 答機(jī)電技術(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 力變形等引起的誤差大大減少，同時(shí) 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 各種干燒因素 造成的誤差，從而提高精度。為減少機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差，可采用那些結(jié)構(gòu)措 施？ 答：適當(dāng)提高零部件本身的精度； 合理設(shè)計(jì)傳 動(dòng)鏈， 減少零部件制造、裝配誤差對(duì)傳動(dòng)精度的影 響；采 用消隙機(jī)構(gòu)，以減少或消除回程誤差。什么是步進(jìn)電機(jī)的步距角？他是由那些參數(shù)確定 的？ 答：步進(jìn)電機(jī)在每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn) 子所轉(zhuǎn)

8、 過的角度為步距角。由步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)、 電機(jī)轉(zhuǎn)子 的齒數(shù)和電機(jī)的通電方式?jīng)Q定。步進(jìn)電機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)速度控制的。答：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)由輸入的電脈沖信號(hào)控制，電 機(jī)繞組每接收一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)響應(yīng)的角 度，其角位移量與輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比。在 時(shí)間上與輸入脈沖同步。因而只需要控制輸入脈沖 的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可控制轉(zhuǎn)動(dòng)的 速度和方向。簡(jiǎn)述開關(guān)量輸入模板的基本組成。 答：由外部開 關(guān)設(shè)備、輸入信號(hào)調(diào)理電路、輸入緩 沖器、輸入端 口譯碼、（STD總線）。簡(jiǎn)述開關(guān)量輸出模板的基本組成。答：STD總線信號(hào)、輸出端口譯碼控制、輸出數(shù)據(jù) 所存、輸出信號(hào)調(diào)整電路、負(fù)載。工業(yè)PC機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)的

9、主要差別是什么？ 答：大母版改為功能插板，具有豐富的過程輸入輸出功能；具有良好的實(shí)時(shí)性，能夠?qū)ιa(chǎn)過程工況變化實(shí)時(shí)監(jiān)控；抗干擾電源，密封機(jī)箱，具有良好 的環(huán)境適應(yīng)性；具有豐富的應(yīng)用軟件。齒輪傳動(dòng)中齒側(cè)間隙對(duì)系統(tǒng)有何影響，如何消除 圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙？ 答：齒輪的嚙合間隙會(huì)造 成傳動(dòng)死區(qū)，若死區(qū)在閉 環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系 統(tǒng)不穩(wěn)定，使系統(tǒng)內(nèi)高以15 倍間隙角產(chǎn)生的低頻振蕩。為降低制造成本， 多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減少嚙合 間隙，常法有偏心套調(diào)整法、軸向墊片法、雙片薄 齒輪錯(cuò)齒法等。機(jī)電系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的那個(gè)階段。 數(shù)學(xué)模型和描述模型。 為全物理仿真

10、，系統(tǒng)研 為數(shù)學(xué)仿真，分析設(shè)計(jì) 中的實(shí)際部件或子系統(tǒng) 為半物理仿真，部件及答：仿真模型有物理模型、 當(dāng)仿真模型為物理模型時(shí)， 制階段；是數(shù)學(xué)模型時(shí)，稱 階段。用已研制出來的系統(tǒng) 替代部分?jǐn)?shù)學(xué)模型所構(gòu)成的 子系統(tǒng)研制階段。仿真再設(shè)計(jì)中起到的作用是什么？ 和規(guī)劃時(shí)需要對(duì)項(xiàng)目的合理性、經(jīng)濟(jì) 評(píng)價(jià)；在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行前，要對(duì)項(xiàng)目 以預(yù)測(cè)，一邊選擇正確、高效的運(yùn)行 除設(shè)計(jì)中的缺陷，最大限度的提高實(shí) 水平。采用仿真技術(shù)可以省時(shí)省力省 目的。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì) 型等品質(zhì)加以 的實(shí)施結(jié)果加 策略或提前消 際系統(tǒng)的運(yùn)行 錢的達(dá)到上述什么是 PID 調(diào)節(jié)器？三部分在系統(tǒng)中起什么作用。 答：按偏差的比例、 積分和微分進(jìn)行控制

11、的調(diào)節(jié)器， 將偏差的比例、積分、微分通過現(xiàn)行組合構(gòu)成控制 量，簡(jiǎn)稱為P （比例）I （積分）D （微分）調(diào)節(jié)器， 是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟，應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié) 器。aPID 調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用， 其反應(yīng) 迅速；b積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性； c 微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)， 加快系統(tǒng)的過渡過程。 直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中脈寬調(diào)制放大器的基本工作 原理。 答：脈沖調(diào)制放大器是直流伺服電機(jī)常用 的晶體管 驅(qū)動(dòng)電路。利用大功率晶體管的開關(guān)作 用，將直流 電源電壓換成一定頻率的方波電壓， 施加于直流電 機(jī)的電樞，通過對(duì)方波脈沖寬度的 控制，改變電樞 的平均電壓，是電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到 調(diào)節(jié)。永

12、磁式直流伺服電機(jī)的主要特點(diǎn)： 可以不經(jīng)過 減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，由輸入的電壓 信號(hào)直接 調(diào)節(jié)負(fù)載的轉(zhuǎn)速；在以位置控制方式的伺 服系統(tǒng) 中，電機(jī)可工作于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。交流伺服電機(jī)有哪些類型？交流伺服驅(qū)動(dòng)的主要 特點(diǎn)？ 答：分為永磁式交流同步電機(jī)和籠型異步電 機(jī)兩類。 特點(diǎn)： 1 調(diào)速范圍大； 2 適合大、中功率 伺服系統(tǒng)；3 運(yùn)行平穩(wěn)， 轉(zhuǎn)速不受負(fù)載變化的影響； 4 輸出轉(zhuǎn)矩 交大而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)?。?5 通過閉環(huán)實(shí)現(xiàn)速度控制或位 置控制，其中永磁式同步電機(jī)也可作步進(jìn)方式運(yùn)行。 開放式體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是什么？ 答：開放式 體系結(jié)構(gòu)是今年在電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)工 業(yè)中流行的 一種設(shè)計(jì)思想，其主要特點(diǎn)是向未來的

13、 VLSI 開 放；向不同用戶層次開放；向用戶的特殊要 求開 放；采用模塊化結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)述STD總線微機(jī)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。答：采用小版結(jié)構(gòu)，高度模塊化，功能模板結(jié)構(gòu)靈 活， 可靠性高，硬件冗余小，成本低；模塊設(shè)計(jì)具 有 嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和廣泛的兼容性；面向 I/O 的設(shè)計(jì)， 具有強(qiáng)大的 I/O 擴(kuò)展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工 業(yè)控制的應(yīng)用；高可靠性。簡(jiǎn)述STD有哪些工作模式？1 獨(dú)立工作模式即采用微機(jī)的基本系統(tǒng)與工業(yè) I/O 模板單獨(dú)構(gòu)成控制系統(tǒng)； 2 作為前端控制機(jī) STD 可 作為其他微機(jī)的前端控制機(jī)，完成實(shí)時(shí)在線控制， 并把采集的數(shù)據(jù)和執(zhí)行結(jié)果傳送到上位機(jī)；3 構(gòu)成 分部式組合利用STD控制機(jī)的

14、組合方法，可方便進(jìn) 行各種分布式系統(tǒng)的組合。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響？ 答：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)響應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；是系統(tǒng)固有頻 率下降，容易 產(chǎn)生諧振。光電隔離型 DI/DO 模板有哪些主要特點(diǎn)？輸入信 號(hào)與輸出信號(hào)在電器上完全隔離，抗干擾能力強(qiáng)； 無觸點(diǎn)， 耐沖擊， 壽命長(zhǎng)， 可靠性高； 響應(yīng)速度快， 易于邏輯電路配合。 D/A,A/D 接口功能A/D 接口功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變 成電壓、電流等信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 D/A 接口是將 二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。簡(jiǎn)述電位器式位移傳感器的測(cè)量原理。電位器的可動(dòng)電刷與被測(cè)物體相連，物體的位移引起

15、電位器移動(dòng)端電阻的變化，電阻值的變化量即反應(yīng)出唯一的大小和方向。通常由電源電壓吧電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 PLC的功能和組成。優(yōu)越性功能：可取代繼電器控制，完成順序和程序控制； 可組成閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 精確的位置和速度控制；可構(gòu) 成告訴數(shù)據(jù)采集和分 析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。組成：CPU存儲(chǔ)器，電源，I/O 口和編程器。優(yōu)越性：可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，靈活通用個(gè)， 維護(hù)簡(jiǎn)單，方便組成網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用程序的編制和調(diào)試 非常方便，還具有監(jiān)控功能。（四）分析題試分析比較直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和光電編碼器做轉(zhuǎn)速 測(cè)量的特點(diǎn)。 解答：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)由永久磁鐵與感 應(yīng)線圈組成， 用電樞獲取速度信號(hào)。它具有靈敏度 高、

16、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 等特點(diǎn)，常用于高精度低速伺服系 統(tǒng)，也可與永磁 式直流電動(dòng)機(jī)組成低速脈寬調(diào)速系 統(tǒng)。直流測(cè)速發(fā) 電機(jī)的輸出信號(hào)是與輸入軸的轉(zhuǎn)速 成正比的直流電 壓信號(hào)，信號(hào)幅度大，信號(hào)調(diào)理電 路簡(jiǎn)單。由于輸 出電壓信號(hào)有波紋，一般需要配置 濾波電路。 光電編碼器（增量式）主要由旋轉(zhuǎn)孔盤 和光電器件 組成。它具有體積小、使用方便、測(cè)量 精度高等特 點(diǎn)，常與直流電機(jī)配合使用構(gòu)成脈寬調(diào) 速系統(tǒng)。增 量式光電編碼器輸出的是與轉(zhuǎn)角成比例 的增量脈沖 信號(hào)，可以通過脈沖計(jì)數(shù)獲得角位置信 號(hào)，也可以 定時(shí)取樣脈沖數(shù)的增量實(shí)現(xiàn)角速度測(cè) 量。因此，可 以同時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。試分析齒輪機(jī)構(gòu)、傳感器及絲杠螺母機(jī)構(gòu)的誤差

17、對(duì)輸出精度的影響。答：齒輪減速器位于前向通道，誤差的低頻分量不影響輸出精度，因此允許有一定的間隙誤差；而誤 差的高頻分量影響輸出精度，因此應(yīng)盡量減少傳動(dòng) 誤差。 傳感器位于反饋通道，誤差的低頻分量會(huì) 影響輸出 精度，因此對(duì)靜態(tài)精度有較高要求；而 誤差的高頻分量對(duì)輸出精度幾乎沒有影響，允許 存在一定程度的高頻噪聲。絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉 環(huán)之后，其誤差的低頻分量和高頻分量都會(huì)影響輸出精度，因此要盡量消除傳動(dòng)間隙和傳動(dòng)誤差。工業(yè)控制PC計(jì)算機(jī)與可編程控制器的主要區(qū)別： 答：工業(yè)控制 PC的基本系統(tǒng)與普通 PC大體相同， 但備有各種控制模板，一般不需要再做硬件開發(fā)， 在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了模塊化；系統(tǒng)具備完整的

18、控制功能， 軟件豐富，執(zhí)行速度塊，適用于需要做大量數(shù)據(jù)處 理的測(cè)控系統(tǒng)。在程序語言方面，工控PC以使用高 級(jí)語言為主，也可使用匯編語言。PLC結(jié)構(gòu)小巧，適應(yīng)性強(qiáng)，可按照使用要求選個(gè)相 應(yīng)產(chǎn)品構(gòu)成控制系統(tǒng)，PLC的控制功能以邏輯控制為主，小型PLC適用于實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制和開關(guān)量 控制，大中型PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，按用戶需求的功 能選配模塊，可組成規(guī)模較大，精度較高的閉環(huán)控 制系統(tǒng)。PLC的控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)，但信號(hào)的輸 入輸出采用周期性的掃描方式，這一點(diǎn)是與工控PC的重要區(qū)別。此外，在程序語言方面PLC主要采用提醒度，大型 PLC可使用高級(jí)語言。對(duì)比說明步進(jìn)電機(jī)和直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。 答：1在

19、工作方面，步進(jìn)電機(jī)通過輸入脈沖的數(shù)量、 頻率和相序來控制電機(jī)；而直流電機(jī)主要靠改變電 樞兩端的電壓來調(diào)速，調(diào)速特性好，調(diào)速范圍寬。2步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)開環(huán)位置控制；直流電機(jī)一般用于 閉環(huán)位置控制。3步進(jìn)電機(jī)具有自鎖功能；二直流 電機(jī)沒有斷電自鎖能力。4步進(jìn)電機(jī)輸出力矩較小， 而直流電機(jī)輸出力矩可以很大。此外步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)角不受電源電壓波動(dòng)的影響，但對(duì)電源的要 求較高。已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，說明圖中的各部分屬于 機(jī)電系統(tǒng)的哪一個(gè)基本要素？1控制及信息處理單元：鍵盤、計(jì)算機(jī)、顯示2測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理3能源：電源4驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī)5執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、

20、工作臺(tái)輸岀傳感曙齒輪減速器的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)的影響？齒輪減速器在電機(jī)之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動(dòng)誤差的高頻分量和低頻分量都不能通過閉環(huán)控 制來消除，都會(huì)影響輸出精度。(五) 計(jì)算題如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為 m=50Kg負(fù)載力為Fi=1000N,最大加速度為10m/s2, 絲杠直徑為d=16mm導(dǎo)程t=4mm,齒輪減數(shù)比為i=5, 總效率為n =30%忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電 機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。解：總負(fù)載力包括以下幾部分先分析負(fù)載力有哪些組成(1) 外負(fù)載力Fi=1000N(摩擦負(fù)載 F=mgf=(2) 慣性載力 Fm m=50kg a=10m/s2Fm=m a=503 10

21、=500N(3) 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩為圖示為電樞控制式直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖，電流i ; LR為線圈的電感電阻， 輸入電壓u; Jm； T; 3 ; Ke； Kt，求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞 函數(shù)。解：e=Kew ; T=Kti ; Ktl (s) =Jm (s)s; 3 =Gm(s) T; Gm=1(Jm s);解：步進(jìn)電機(jī)的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)ns=360 /a =360/3=120 脈沖 / 轉(zhuǎn) 根據(jù)工作臺(tái)定位精度的要求，選用脈沖當(dāng)量8 =0.025mm脈沖() ( )設(shè)傳動(dòng)比為i，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為8 =ts/ (i 2 ns )貝卩JxJi:丄上的總等效慣量。Uh負(fù)載計(jì)算電機(jī)軸解：(1

22、)電機(jī)軸上的元件Je仁J1+Jm(2)中間軸上的元件Je2=- (J2+J3)i=ts/ (8 2 ns) =6/ (0.025 3 120) =2已知工作臺(tái)直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái) 的行程L=250mm絲杠導(dǎo)程t=6mm,齒輪減速比i=4 , 要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.01mmo試采用高速段測(cè)量方法，確定旋轉(zhuǎn)譯碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。若將 傳感器與絲杠的端部直接連接，ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)譯碼器是否合用。(3)負(fù)載軸上的元件Je3=_(J4+JL)總的折算慣量為Je二Je1+Je2+Je3。解：1高速端測(cè)量，設(shè)傳感器每轉(zhuǎn)脈沖 數(shù)為n,每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為已知電樞轉(zhuǎn)子慣量 Jm

23、=0.005kgm2，負(fù)載慣量JL=0.04kgm2,確定傳動(dòng)比i為何值時(shí)可是負(fù)載或最 大加速度。AL=t/ (in )由測(cè)量進(jìn)度，L=0.01mm 則所以i= 2=2.828解:當(dāng) _=Jm時(shí)，負(fù)載獲最大加速度。n=t/ (i L ) =6/ (43 0.01 ) =150 脈沖/轉(zhuǎn)開環(huán)步進(jìn)電機(jī)位置控制系統(tǒng)，負(fù)載力F=1000N,工作臺(tái)長(zhǎng)L=500mm往復(fù)精度為土 0.025mm絲杠導(dǎo)程ts=6mm,直徑d=20mm步進(jìn)電機(jī)步距角為 a =3 確定齒輪減速比i 選取n=200光電編碼器，則理論測(cè)量精 度 L =6/ (43 200) =0.0075 V 0.01 可滿足題目要求。2低速端測(cè)量

24、，傳感器直接與絲杠連接,與減速比無關(guān) L=t/n n=t/ L=6/0.0仁600 脈 沖/轉(zhuǎn)，可知ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不合用。（六）綜合題已知電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個(gè)自 由度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖所示。試說明單自由度驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)的兩種測(cè)量方案；絲杠鄴母機(jī)構(gòu)注：需要回答至少兩種測(cè)量方案，每種方案選出一種傳感器即可。采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)有兩種轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速測(cè)量方案解：方案a為高速端測(cè)量方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。 同樣的測(cè)量精度要求，對(duì)譯碼器的測(cè)量精度要求較 低。減速器包括在閉環(huán)之外，傳動(dòng)誤差直接影響輸 出精度，傳動(dòng)誤差無法通過控制進(jìn)行補(bǔ)償，因此對(duì) 減速器的精度要求較高。傳感器在電機(jī)尾

25、部，不知 容易，外觀較好。方案b為低速端測(cè)量方法，同測(cè)精要求，對(duì)編碼器 的精度要求較高，成本比方 a高；但減速器包括在 閉環(huán)內(nèi)，從而通過閉環(huán)來消除傳動(dòng)誤差，對(duì)減速器 的精度要求較低。傳感器安裝在關(guān)節(jié)部位，布置較 困難，外觀差。實(shí)際中多采用方A。電機(jī)/潸仔人，用于生產(chǎn)線請(qǐng)指定出概念設(shè)計(jì)流程。 解：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后 續(xù)的產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品市場(chǎng)開發(fā)以及企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。包含以下流程:解：依題意有兩種測(cè)量方案（1）高速端測(cè)量方案：傳感器安裝在電機(jī)的尾部（電機(jī)軸），通過測(cè)量電 機(jī)的轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)位移的間接測(cè)量?？蛇x用光電 編碼器式傳感器或者磁電式編碼器。分析綜