机电参考资料一体化

1、He 1-1.试说明较为人们所接受的机电一体化的含义。答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称1- 2机电一体化的目的答：是使系统（产品）高附加价值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化， 并使产品结构向轻、 薄、短、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化需求和生产的省 力化、自动化需求1- 3机电一体化时代的特征是什么？答：机电有机结合1- 4何谓机电一体化技术革命？答：将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称“机电一体化技术革命”。1- 7.机电一体化系

2、统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。.对应的五大功能为：控制、动力、计测、构造、操作功能。1- 8.工业三大要素指的是什么？答：物质、能量、信息。1-9机电一体化的三大效果是什么？答：省能、省资源、智能化1-16什么是机电互补法、融合法、组合法？答：机电互补法：又称取代法，该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统。融合法：它是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。组合法：它是将结合法制成的专用或通用功能

3、部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各个机电一体化系统（产品），故称组合法。1- 17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。3、适应性设计是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。所有机电一体化系统的设计都是为了获得用

4、来构成事物的有用信息2- 3机电一体化系统传动机构的作用是什么？答：传递转矩和转速。2- 4机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？答：精密化，高速化，小型、轻量化。2- 8滚珠丝杠副的传动特点？答：轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等特点。2- 10滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？答：1、双螺母螺纹预紧调整式 2、双螺母齿差预紧调整式 3、双螺母垫片调整预紧式 4、弹 簧式自动调整预紧式5、单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式2- 11.现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程入0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为 98

5、，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？答：Z仁 100, Z2=98, S= (2/Z1 ) * 入 0=0.02*6mm=0.12mm2-14简述滚珠丝杠副的支承方式及特点？答：1单推一单推式：轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推一双 推式低。2双推一双推式：该方式适合于高刚度，高转速，高精度的精密丝杠传动系统。3双推一简支式：双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、传动精度 较高的长丝杠传动系统。4双推一自由式：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。2-16齿轮传动部件的作用有哪

6、些？ 答：传递转矩、改变转速、改变转向2-17各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？答：1重量最轻原则2输出轴转角误差最小原则：为了提高机电一体化系统齿轮传动系统传递运动的精度，各级 传动比应按先小后大的原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。3等效转动惯量最小原则2- 18已知：4级齿轮传动系统， 各齿轮的转角误差为 ？©仁？ $ 2=? $ 3= - =0.00d,各级减速 比相同，即 ？仁？2=?4=1。求：该传动系统的最大转角误差 ？$ max;为缩小？$ max应采 取何种措施？絡C1)I1113241314订=0,

7、005 1, 5+0. 01 L 5J+O.01/1. 53+O. 01 1* 5*0, 005二山 00099-0. 00296-0. 00444+0. 00667+0. 005=0.02006 radL. 1499门) 总蚌曲溟差主要甌決亍最未一纹齿館的蒔浦遅差和恃萤比旳女小，孑以.为维小-也底口.在设讨匕最完两级的传动比应取大一些，尽量握臺最左一级轮副的加工精2-18谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？答：具有结构简单、传动比大(几十几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、 承 载 能 力 强、 效 率 高 等一系 列 优 点。传动比计算方法；.当柔轮固定时.餌0,则

8、设zr - 200、 S - 202时，则 - 101 .结果为正值说明刚轮与波形发生器转向相同。一当刚轮固定时，叫 则设z, = 200、甘202时*则=-100 °结果为正值说明柔轮与波形发生器转向相反。2-20轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？答：圆柱齿轮传动 1、偏心套调整法 2、轴向垫片调整法 3、双片薄齿轮错齿调整法 斜齿轮 传动3-1简述机电一体化蠡统执行尤件的分类及特点。答：I1!'类特点优点缺点可僮用商用电源*侑号 与动力的传劭方向相同：宵交流和71流2别应注意耽压之大小操作简便；编轻容能 实规定轼何服；响应快、能号CPU相接;体枳小*功力较 丈：JI污舉瞬

9、时输山功率大*过鐵能力 差.特别是由于熹料原因冊 卞件堆，会引尉烧毁爭故* 易受外部噪声惓响空P嚴力源的压力为（5-7）xE 曹求操作人员技术熟粽气源方便、成朋彼：Jtm建度快*慢作比较简单劝率小，休积大，动柞不第 平稳.不易小型化.远航离 传输宙廉.1作咻声大，帶 于何服.液动式參求操柞人貝技术熟 球：臧压源压力（2480） kIOE输出功率尢.锂疫快，功 那平穏，町实现定位何 服：易于CPU相按；响应 快设备唯于小卑化+液压诉或 液压池耍求（駅质、Sfl.油卓、质耳）严格；彫泄返 且育污建3- 2机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？答：1惯量小、动力大2体积小、重量轻 3便于维修、安

10、装4易于微机控制3- 3步进电机具有哪些特点？答：1步进电机的工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）的影响，只要在他们的大小引起步进电机产生“丢步”的现象之前，就不影 响其正常工作；2步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累计误差，但转子转过一转以后，其累计误差变为“零”，因此不会长期累积；3控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”因此，步进电机广泛应用于开环控制的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度3- 4简述步进电机的种类及特点 。种类：可变磁阻型永磁型混合型特点：步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要在

11、它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；步进电机的步距角有误差，转子转过 一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过以转以后，其累积误差变为“零”，因此不会长期累积；控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。3- 5步进电机的工作原理 ：步进电机定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对磁极组成一 相，即有A-A'、B-B'、C-C'三相，磁极上绕有励磁绕组。假定转子具有均匀分布的四个齿， 当A、B、C三个磁极的绕组依次通电时，则A、B、C三对磁极依次产生磁场吸引转子转动。3-6简逑步进电机步距角大小的计算方法。Q =360* / (zm)2一一转

12、子齿数m运行拍数，通常等于相数或相数整数倍，即3- 7简述三相步进电机的环形分配方式？答：1采用计算机软件，利用查表式计算方法来进行脉冲的环形分配，简称软环分。2采用小规模集成电路搭接而成的脉冲分配器。3采用专用环形分配器件。3-112简建制用电动机的功率密度及比功率的走义¥答电动机的功率密度PG=P G电动机的比功率dc=d(rw>dt-Tdt|c=tn=Tn2 Jm其中Tti- 电动机的额定转矩，Jni电动机转子的转动惯量也6-1机电一体化系统设计时的稳态设计与动态设计共包含哪些内容？答：稳态设计：使系统的输出运动参数达到所要求技术状态执行元件的参数选择功率(力/力矩)匹配

13、以及过载能力的验算。各主要元件的选择与控制电路的设计信号的有效传递各级增益的分配各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等，并为后面动态设计中的校正补偿装置的引入留有余地。动态设计：主要是设计校正补偿装置，是系统满足动态技术指标要求，通常要进行计算机仿真，或借助计算机进行辅助设计。6-2机电一体化系统中的典型负载有哪些？说明以下公式的含义Tk 一 Vm卩卩讦丄寸几丫"”旳s/ nk 1 iij /卷：典峑负貳是指噴烂负钱、外力负载、黑咗氏竝r拿潯戏童舌幻筆落負貳、硝性拿潯 负藪、滾辛肇轰负藪尊儿 对具体系觥而言，其负藪可能是以上几种典莖负藪的绢合"不一 总均包含上述斫有负載项目，第一

14、丈表示尊龙茫笙书釜 该系统运幼都件的动能息和为E=lyvf+丄送 24 二 1设、等效到元件雜出维上对总动能为£ = 1 J：农,由能量守區2空1尊二武表示等瞅氏藪转矩设上述系统在时闾t內更服员載所作的功徳总和为： 兀W + £7；f、同瑾，执行元件维出註在时囲t内的越角为 弊=切则，执行元件所作的功为眄:二右由幵）二尸得：mn£； =gg+工血13；-l6-5.简述机电一体化系统的数学模型建立过程。比例环节（P）、积分环节（I）、比例-积分环节（PI）和比例-积分-微分调节（PID）各有何优缺点？答：在稳态设计的基础上，利用所选元部件的有关参数，可以绘制出系统框

15、图，并根据自 动控制理论基础课所学知识建立各环节的传递函数，进而激励系统传递函数。以闭环控制方式为例：图（1）为检测传感器装在丝杆端部的半闭环伺服控制系统。它的系统框图如图（2）所示。该图的传递函数为rx"G CsJ匚丄K出德畀*亦匚了+陷心氐时听瓦丘月河miTms2+(l+KAKniKv&+KKr i2式中：叫耘s(I'走餃義乂士怜士二佗台的関服逹给系瓷卫)系瓷牴團£-言亶敖丈罢崙益；Ka-5：率敢大君肓至；Kr-直逹伺眼电机塔兰;K广速啜賀遺方芒t Tm'Sfr服老机刃直鸳数：卓遠比:K*空置它匹传雪烈増兰；V,“ -疑入笔压症拉弐变抿：

16、9;t 5 -理杠耄出定角士担氏变换刍塞迓受至外抗主转矩T,时、遇茕变为图C5?=为台讦方重起见、卫遇3J总亘或国(4)斩示，飓传遥團较为；L,_ =%負卄R心/虞过袒vDw ¥店石氐m不云忑而页応<5j ¥加疋牡力矩i J匡玉表示）笛系瓷空图K-肓注值服电n的糕炭岳轅：R厂直汴勻服.电机转子笛赛总巨丑匸Ro-功率放丈舅此输出限拭：Mr对应于扰劫力矩的等敖扰动电玉E：兰云变換$3：4：':吋卫匚捉萤力运空尋效电三壬比握图比列评韦CP）.积分谒毛口人比豹-积分谒节CPID和比豹积分徵井诉节（PIDD各言 笛优駅UC1）比例C?）调节比舸调节网络图如图CaL其传递

17、匾数为GOK.式中札司£良它的谭冷传用的犬小主宴取忑于增益心的大小.忌赵犬，谡毛住冃越强，宜是至在谓三误卷：斤旦&丈丈会引起系盏K雀宦*C2）积分CI）调节积分调书网络图抽图，其传递函数为£d （Til）式中丁尸R6泵统中壬用联分坯韦可。减少或潸徐溟矍，迟由于积分环书效应燮，故很少兰独更C3）比好卜积分CPD谩壬 其匹络封圏也珂传递函数为60=-"也 C1+L/ 1TR）式自忑=民艮：T:=R =这晔夸环託吏服了車卫叱列环韦有谭韦谣差比诀詬F灵遵至了在寸环节疋去受曲弱 莊能裟晉系逹£稳支性醴 戈匪改害其勁态性粵二<4）比例-积分-微分（PID：许丰改光诵苹网貉的组成如图Cd）,城传遥函較为G