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《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》期末復習單選題1.機電一體化技術(shù)是以(C)部分為主體，強調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。A.自動化B.微電子C機械D.軟件2.導程Lo=8mm的絲杠的總質(zhì)量為6kg，標稱直徑為40mm，則其轉(zhuǎn)動慣量為(A)kg.mm2A.1200B.480c.120D.483.某機電一體化系統(tǒng)需要消除斜齒輪傳動的齒側(cè)間隙，采用(D)調(diào)整法使得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙。A.偏心套B.軸向墊片c.薄片錯齒D.軸向壓簧錯齒4.下列哪項指標是傳感器的動態(tài)特性?(D)。A.量程B.線性度c.靈敏度D.幅頻特性5.在開環(huán)控制系統(tǒng)中，常用(B)做驅(qū)動元件。A.直流伺服電動機B.步進電動機C.同步交流伺服電動機D.異步交流伺服電動機6.HRGP-1A噴漆機器人中的旋轉(zhuǎn)變壓器屬于系統(tǒng)中的(B)。A.能游、部分B.傳感部分C.控制器D.執(zhí)行機構(gòu)7.機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的動態(tài)特性重要影響表現(xiàn)為(B)等方面。A.固有頻率、響應(yīng)速度、慣量B.固有頻率、失動量、穩(wěn)定性C.摩擦特性、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性D.摩擦特性、失動量、慣量8.多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分派原則合用于按(C)設(shè)計的傳動鏈。A.最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則B.輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則c.重量最輕原則(小功率裝置)D.重量最輕原則(大功率裝置)9.幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的(B)。A.靜態(tài)特性指標B.動態(tài)特性指標C.輸人特性參數(shù)D.輸出特性參數(shù)10.半閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的(D)。A.回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B.傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度c.回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度D.回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度11.步進電機轉(zhuǎn)角的精確控制是通過控制輸入脈沖的(B)來實現(xiàn)的。A.頻率B.數(shù)量c.步距角D.通電順序12.HRGP-IA噴漆機器人中的旋轉(zhuǎn)變壓器屬于系統(tǒng)中的(B)。A.能源部分B.測試傳感部分c.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)13.以下產(chǎn)晶屬于機電-體化產(chǎn)品的是(C)λ。A.游標卡尺B.移動電話C.全自動洗衣機D.非指針式電子表14.為提高機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法(A)。A.增大系統(tǒng)剛度B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動力矩D.減小系統(tǒng)的摩擦阻力15.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經(jīng)四倍細分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是(A)mm。A.1B.2C.3D.416.PWM指的是(C)。A.機器人B.計算機集成系統(tǒng)C.脈寬調(diào)制D.可編程控制器17.以下除了(D)，均是由硬件和軟件組成。A.計算機控制系統(tǒng)B.PLC控制系統(tǒng)C.嵌入式系統(tǒng)D.繼電器控制系統(tǒng)18.HRGP-1A噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的(C)。A.能源部分B.傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)19．導程Lo=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60峙的工作臺與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為(B)kg'mm2。A.48.5B.97C.4.85D.9.720.下列哪項指標是傳感器的動特性?(D)A.量程B.線性度c.靈敏度D.幅頻特性21.計算機控制系統(tǒng)實際運營時，需要由用戶自行編寫(D)，具有實時性、針對性、靈活性和通用性。A.實時軟件B.開發(fā)軟件c.系統(tǒng)軟件D.應(yīng)用軟件22.以下(D)不屬于系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖的基本結(jié)構(gòu)形式。A.串聯(lián)結(jié)構(gòu)B.并聯(lián)結(jié)構(gòu)c.環(huán)形結(jié)構(gòu)D.星形結(jié)構(gòu)判斷題（對的的打√，錯誤的打X}1.一個完善的機電一體化系統(tǒng)，應(yīng)涉及以下幾個基本要素:機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)及執(zhí)行部件，各要素和環(huán)節(jié)之間通過接口相聯(lián)系。(X)2.信息解決技術(shù)是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關(guān)的信息輸入、辨認、變換、運算、存儲、輸出和決策分析等技術(shù)。(√~)3.進行機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機械系統(tǒng)的阻尼比E取值越小越好。(X)4.滾珠絲杠垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。(√)5.傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。(X)6.脈沖分派器的作用是使步進電動機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。(√)7.氣壓式伺服驅(qū)動系統(tǒng)常用在定位精度較高的場合使用。(X)8.全物理仿真與計算機仿真相比較，在時間、費用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點，是一種經(jīng)濟、快捷與實15.現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。(X)9.現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。(X)10.綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，進而對該系統(tǒng)產(chǎn)品進行剖析、重構(gòu)、再發(fā)明的設(shè)計。(X)11.機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有"智能化的特性是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)差別。(√)12.系統(tǒng)論、信息論、控制論是機電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是機電一體化技術(shù)的方法論。(√)13.為減少機械傳動部件的扭矩反饋對電機動態(tài)性能的影響，機械傳動系統(tǒng)的基本固有頻、率應(yīng)低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的2~3倍，同時，傳動系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。(X)14.系統(tǒng)的靜摩擦阻尼越大，使系統(tǒng)的回程誤差增大，定位精度減少。(√)15.采用雙螺母螺紋調(diào)隙以消除滾珠絲杠副軸向間隙，結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可以進行很精確的調(diào)整。(X)16.在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的啃合間隙而導致的傳動死區(qū)能使系統(tǒng)以1~5倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。(√)17.齒輪傳動.系統(tǒng)各級傳動比的最佳分派原則中檔效轉(zhuǎn)動慣量最小原則是使所設(shè)計的齒輪傳動系統(tǒng)換算到該齒輪傳動系統(tǒng)輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。(X)18.步進電動機的轉(zhuǎn)動慣量越大，同頻率下的起動轉(zhuǎn)矩就越大。(X)19.直流伺服電動機的調(diào)速特性是電機轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。(X)20.嵌人式系統(tǒng)大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點。(√)7.產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，系統(tǒng)的精度一定就高。(X)8.從影響滾珠螺旋傳動的因素看，溫度誤差是影響傳動精度的因素之一。(√)9.雙螺母消除滾珠絲杠副軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可以精確調(diào)整。(X)10.遲帶是傳感器靜態(tài)特性指標之一，反映傳感器輸人量在正反行程中，輸出輸人特性曲線的不重合度。(√)11.選擇傳感器時，應(yīng)選用精度盡也許高的傳感器。(X)12.永磁型步進電動機即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)短，故具有記憶能力，可用于定位驅(qū)動。(√)13.通常，步進電機的最高連續(xù)工作頻率遠小于它的最高啟動頻率。(√)14.一般說來，全物理仿真較之計算機仿真在時間、費用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點，是一種經(jīng)濟、快捷與實用的仿真方法。(X)15.PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長短僅決定于PLC的程序長短。(X)16.綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，進而對該系統(tǒng)(產(chǎn)品)進行剖析、重構(gòu)、再發(fā)明的設(shè)計。(X)17.齒輪傳動的啃合間隙會導致一定的傳動死區(qū)，若在閉環(huán)系統(tǒng)中，傳動死區(qū)會使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻震蕩。(√)13.直流伺服電動機的機械特性是電機轉(zhuǎn)速與其控制電壓的關(guān)系。(X)14.開環(huán)系統(tǒng)沒有反饋回路，只能依據(jù)時間和邏輯順序決定被控對象的運營方式，開環(huán)系統(tǒng)簡樸、穩(wěn)定、可靠，但精度較低，無自動糾偏能力。(√)15.仿真根據(jù)采用的模型可以分為計算機仿真、半物理仿真和全物理仿真。(√)16.PID調(diào)節(jié)器由比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器和加法調(diào)節(jié)器通過線性組合而構(gòu)成。(X)17.計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。(X)18.工業(yè)機器人驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，涉及電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式。(√)三、簡答題1.簡述對滾珠絲桿副進行間隙調(diào)整和預(yù)緊方法。答:通常采用雙螺母預(yù)緊和單螺母(適于大滾珠、大導程)兩種方法，將彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可提高滾珠絲杠副的剛度。常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有三種:螺紋調(diào)隙式、墊片調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式三種;單螺母消隙常用增大滾珠直徑法和偏置導程法兩種預(yù)緊方法。2.步進電動機的輸入信號是什么?如何實現(xiàn)對其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制?步進電機的步矩角α與運營拍數(shù)m、通電方式k(m==走N，單拍時走=1，雙拍時走=2，N為定子繞組的相數(shù))、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。步進電機定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。改變步進電機定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。3.3.簡述數(shù)控設(shè)備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。計算機數(shù)控裝置將數(shù)控加工程序通過輸入裝置輸入數(shù)控裝置，在數(shù)控裝置的控制下，通過輸出設(shè)備輸出各種信息和指令，而驅(qū)動裝置驅(qū)動機床各部分有序的運動，控制個坐標軸的進給速度，進給方向和位移量等。4.機電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計過程中所起的作用是什么?答:在進行項目的設(shè)計和規(guī)劃時，往往需要對項目的合理性、經(jīng)濟性等品質(zhì)加以評價;在系統(tǒng)實際運營前，也希望對項目的實行結(jié)果加以預(yù)測，以便選擇對的、高效的運營策略或提前消除設(shè)計中的缺陷，最大限度地提高實際系統(tǒng)的運營水平采用仿真技術(shù)可以省時、省力、省錢地達成上述目的。5.什么是PID調(diào)節(jié)器?三部分在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中各起什么作用?答:按偏差的比例、積分和微分進行控制的調(diào)節(jié)器，將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量，簡稱為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。a.PID調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反映迅速;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)有助于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。6.PLC控制系統(tǒng)有何優(yōu)越性?答:PLC重要具有可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強、靈活通用、使用方便、維護簡樸，PLC提供標準通信接口，可以方便地構(gòu)成PLC-PLC網(wǎng)絡(luò)或計算機-PLC網(wǎng)絡(luò)，PLC應(yīng)用程序的編制和調(diào)試非常方便，PLC具有監(jiān)控功能。7.簡述完善的機電一體化系統(tǒng)五大組成要素。答:機電一體化系統(tǒng)是由機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息解決及控制系統(tǒng)五部分互相協(xié)調(diào)，共同完畢所規(guī)定的目的功能。各部分通過接口及相應(yīng)軟件有機結(jié)合在一起，構(gòu)成內(nèi)部匹配合理、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。8.齒輪傳動中各級傳動比的最佳分派原則分別有哪些?各使用在那些場合?答:齒輪傳動中各級傳動比的最佳分派原則:a.重量最小原則(結(jié)構(gòu)緊湊);b.轉(zhuǎn)動慣量最小原則(快速響應(yīng));c.輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則(精度)。結(jié)合可行性、經(jīng)濟性對轉(zhuǎn)動慣量、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動精度提出適當規(guī)定:規(guī)定體積小、重量輕的齒輪采用重量最輕的原則;規(guī)定運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)性能好的輪系采用最小轉(zhuǎn)動慣量原則或輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則;提高傳動精度和減小回程誤差為主的輪系采用轉(zhuǎn)角誤差最小原則。9.簡述直流伺服電動機脈寬調(diào)制的工作原理。答:直流伺服電動機一般采用脈寬調(diào)制(PWM)進行調(diào)速驅(qū)動。假設(shè)輸入直流電壓U，可以調(diào)節(jié)導通時間得到一定寬度的與U成比例的脈沖方波，給伺服電動機電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而輸出不同大小的電壓Va，使直流電動機平滑調(diào)速。設(shè)開關(guān)S周期性的閉合、斷開，周期是T。在一個周期內(nèi)，閉合的時間是τ，斷開的時間是T一τ。若外加電源電壓U為常數(shù)，則電源、加到電動機電樞上的電壓波形將是一個方波列，其高度為U，寬度為τ，則一個周期內(nèi)的電壓平均值為μU。所以，當T不變時，只要連續(xù)改變τ(O--T)就可以連續(xù)的使Ua由O變化到U，從而達成連續(xù)改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。10.齒輪傳動中齒側(cè)間隙對系統(tǒng)有何影響?如何消除直齒圓柱齒輪的齒側(cè)間隙?答：齒輪的啃合間隙會導致傳動死區(qū)(失動量)，若該死區(qū)是在閉環(huán)系統(tǒng)中，則也許導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，常會使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩。常用調(diào)整直齒圓柱齒輪的齒側(cè)間隙的方法有偏心套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法等。11.什么是步進電機的步距角?它由哪些參數(shù)擬定?答:定子繞阻的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個擬定的角度，即步進電機的步距角們步進電機的步距角α=360/(zm)，所以α與運營拍數(shù)m、通電方式k<m=kN，單拍時k=1，雙拍時k=2，N為定子繞組的相數(shù))、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。12.何謂概念設(shè)計?簡述概念設(shè)計的設(shè)計過程。答:概念設(shè)計是指在擬定任務(wù)之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，擬定出基本求解途徑，得出求解方案。設(shè)計過程z設(shè)計任務(wù)抽象化，擬定系統(tǒng)的總功能→將總功能分解為子功能，直到功能元→尋找子功能(功能元)的解→將原理解進行組合，形成多種原理解設(shè)計方案→對眾多方案進行評價決策，選定最佳方案→概念產(chǎn)品。13.簡述典型的機電一體化的機械系統(tǒng)的組成及對其基本規(guī)定。答t典型的機電一體化的機械系統(tǒng)組成涉及傳動機構(gòu)、導向機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、軸系和機座或機架。機電一體化設(shè)備對機械系統(tǒng)的基本規(guī)定是高精度、快速響應(yīng)性和良好的穩(wěn)定性。14.什么是傳感器的校準?并簡述如何進行校準?答:傳感器在使用前、使用中或擱置一段時間再使用時必須對其性能參數(shù)進行復測或做必要的調(diào)整和修正，以保證傳感器的測量精度，這個復測調(diào)整過程稱為校準。為了對傳感器有一個長期的、穩(wěn)定的和高精度的基準，在→些測量儀器中特別是內(nèi)部裝有微解決器的測量儀器中，很容易實現(xiàn)自動校準功能。對傳感器進行校準時，需要精度比它高的基準器，這種基準器受時間的推移和使用的磨損等因素的影響，參數(shù)會隨之改變。因此對這種基準器還要用更高精度的基準器來定期校準。15.機電一體化系統(tǒng)仿真的模型重要有哪幾種?分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計的哪個階段?答:機電一體化系統(tǒng)的仿真模型重要有z物理模型、數(shù)學模型和描述模型。當仿真模型是物理模型時，為(全)物理仿真;是數(shù)學模型時，稱之為數(shù)學(計算機)仿真。用已研制出來的系統(tǒng)中的實際部件或子系統(tǒng)代替部分數(shù)學模型所構(gòu)成的仿真稱為半物理仿真。計算機仿真、半物理仿真、全物理仿真分別應(yīng)用在分析設(shè)計階段(軟件級)、部件及子系統(tǒng)研制階段(軟件一硬件級)實時仿真、系統(tǒng)研制階段(硬件級)實時仿真階段。四、計算題1、設(shè)有一大功率電動機驅(qū)動的二級齒輪傳動減速傳動系統(tǒng)如圖所示，假設(shè)齒輪箱的傳動效率為100%，齒輪箱的傳動比i=3.2，已知齒輪采用相同材料，寬度b相同，各齒輪的模數(shù)m=3，積極齒輪的齒數(shù)Zj=20、Z3=25，請根據(jù)重量最小原則設(shè)計齒輪傳動系統(tǒng)，推導并計算各級齒輪傳動比和齒輪2、齒輪4的齒數(shù)。(提醒齒輪的質(zhì)量為π4（mz)2bp)圖1圖2解:設(shè)一級齒輪的傳動比為11，第二級齒輪的傳動比120，見圖2.齒輪傳動系統(tǒng)的總重量:2.已知某工作臺采用直流電機和絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動〈如圖所示)，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程t=4mm，齒輪減速比為i=5，規(guī)定工作臺位移的測量精度為0.005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動誤差〉。(1)試采用高速端電機測量方法，擬定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。(2)若選取ns=200脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用?解:(1)在高速端進行測量:設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個脈沖相應(yīng)工作臺的位移為:符合規(guī)定。3.如圖所示的電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)，其中驅(qū)動工作臺運動的三相六拍步進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為40。滾珠絲杠的基本導程為Lo=6mm.已知傳動系統(tǒng)的橫向(x向〉脈沖當量S為0.005mm/脈沖。試求步進電機的步距角α和減速齒輪的傳動比i。解:(1)步進電機的步距角zα=360/z?m=360/40X6=1.5；(2)減速齒輪的傳動比zi=（Lo/δ）/360°/α=54.現(xiàn)有如下圖所示的雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導程為Lo=6mm、左端齒輪齒數(shù)為100、右端齒輪齒數(shù)為980當兩端轉(zhuǎn)向相同時，一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個齒時，試求兩個螺母之產(chǎn)生的相對軸向位移?1-套筒2-內(nèi)齒圈3-圓柱齒輪4一絲杠圖雙螺母齒差預(yù)緊式滾珠絲杠解:左端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm，則每轉(zhuǎn)一個齒，螺母的軸向移動6/100=0.06mm;右端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm，則每轉(zhuǎn)一個齒，螺母的軸向移動6/98=0.0612mm;當兩端轉(zhuǎn)向相同時:一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過1個齒時，相對移動的軸向距離為0.0612-0.06=0.0012(mm)，所以當一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個齒時相對移動的軸向距(0.0612-0.06)*2=0.0024(mm)s==nX(1/Z1-1/Z2)Xln==2X(1/98-1/100)X6mm==2.4μm五、綜合題1、請制訂一套典型的機電一體化系統(tǒng)概念設(shè)計的流程。解：產(chǎn)品概念設(shè)計將決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后續(xù)的產(chǎn)品具體設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品市場開發(fā)以及公司經(jīng)營戰(zhàn)略目的的實現(xiàn)。包含以下流程(1)一方面是將設(shè)計任務(wù)抽象化，擬定出系統(tǒng)的總功能;(2)根據(jù)系統(tǒng)的總功能規(guī)定和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進行總功能分解，劃分出各功能模塊，將總功能分解為子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能樹;擬定它們之間的邏輯關(guān)系;(3)對各功能模塊輸入/輸出關(guān)系進行分析，擬定功能模塊的技術(shù)參數(shù)和控制策略、系統(tǒng)的外觀造型和總體結(jié)構(gòu);(4)尋找子功能(功能元)的解，并將原理解進行組合，形成多種原理解設(shè)計方案;(5)以技術(shù)文獻的形式交付設(shè)計組討論、審定;(6)進行方案整體評價:對不同的方案進行整體評價，選擇綜合指標最優(yōu)的設(shè)計方案。最終選定最佳方案形成概念產(chǎn)品。2、某部門欲開發(fā)一款用于焊接印刷電路板芯片的機械手，請制訂出該款機械手產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計流程。解:機電一體化系統(tǒng)的重要設(shè)計流程分為五個階段:產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計、具體設(shè)計、設(shè)計實行和設(shè)計定型階段。第一階段:產(chǎn)品規(guī)劃階段:進行需求分析和需求設(shè)計，以明確設(shè)計任務(wù)。比如，可以明確:機械手的用途:焊接芯片。工作方式:手動、自動方式。重要技術(shù)參數(shù):自由度、定位精度、運營速度等。使用環(huán)境規(guī)定:生產(chǎn)線。第二階段:慨念設(shè)計階段:在功能分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化篩選取得較抱負的工作原理方案。第三階段:具體設(shè)計階段。對各功能模塊進行細部設(shè)計，繪制相應(yīng)的工程圖。該階段的工作量既涉及機械、電氣、電子、控制與計算機軟件等系統(tǒng)的設(shè)計，又涉及總裝固和零件圖的繪制。第四階段:設(shè)計實行階段。一方面根據(jù)機械、電氣圖紙和算法文獻，制造、裝配和編制各功能模塊;然后進行模塊的調(diào)試;最后進行系統(tǒng)整體的安裝調(diào)試，復核系統(tǒng)的可靠性及抗干擾性。第五階段:設(shè)計定型階段。對調(diào)試成功的系統(tǒng)進行工藝定型，整理設(shè)計資料。小批量生產(chǎn)，試銷。3．分析圈中整體式PLC的各組成部分中CPU、存儲器、電源、輸入/出單元的功能。答:(1)中央解決器CPU是PLC的運算和控制核心，控制其它所有部件的運營，功能相稱于人的大腦。(2)存儲器用來存儲數(shù)據(jù)和程序，涉及隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)，用于存儲系統(tǒng)程序和用戶程序。(3)輸入/輸出(I/O)單元是CPU與現(xiàn)場I/O設(shè)備或其它外部設(shè)備之間的連接部件。(4)電源涉及系統(tǒng)電源和后備電池，其中后備電池可在停電時繼續(xù)保持幾十小時的供電。4、根據(jù)下圖所示氣體壓力傳感器的原理圖，分析該傳感檢測系統(tǒng)的原理組成及各部分的作用。答:氣體壓力傳感器的工作原理是膜盒2的下半部與殼體1固接，上半部通過連桿與磁心4相連，磁心4置于兩個電感線圈3中，后者接入轉(zhuǎn)換電路5。該傳感檢測系統(tǒng)由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成:(1)敏感元件。膜盒2就是敏感元件，其外部與大氣壓pa相通，內(nèi)部感受被測壓力ρ，當ρ變化時，引起膜盒上半部移動，即輸出相應(yīng)的位移量o(2)轉(zhuǎn)換元件?？勺冸姼?是轉(zhuǎn)化元件，它把輸入的位移量轉(zhuǎn)換成電感的變化。(3)基本轉(zhuǎn)換電路o5即為轉(zhuǎn)換電路。5.分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。解：這是采用雙螺母預(yù)緊螺