机电一体化技术作业题全解.docx

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机电一体化技术作业题全解

东北农业大学网络教育学院

机电一体化技术作业题

复习题一

一、名词讲解：

（40分）

1．机械系统

答：

机电一体化系统中的机械系统与一般的机械系统对照，除要求拥有较高的定位精

度外，还应具备体积小、重量轻、刚度大、动向性能好等特点。

归纳地讲，机电一体化

机械系统应包括传动机构、导向机构、执行机构三大多数。

2．检测系统

答：

检测系统是机电一体化系统的一个基本要素，其功能是对系统运行中所需的自己

和外界环境参数及状态进行检测，将其变换成系统可识其他电信号，传达给信息办理单

元。

3．伺服系统

答：

伺服系统是指以机械地址或角度作为控制对象的自动控制系统，又称随动系统或

伺服机构。

指在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件依照控制命令

的要求进行运动，并拥有优秀的动向性能。

4．接口技术

答：

为组成完满的并有必然控制和运算功能的系统而将一个部件与其他的部件连结起

来，这类连结就称微办理器系统的接口。

5．控制系统

答：

控制系统是机电一体化产品的中枢，用于实现信息办理、控制信号输出、控制和

协调机电一体化产品的其他内部功能，经过控制系统的控制，执行机构的驱动，被控对

象依照预定的规律或目的运行，运行收效经过传感器反应回控制系统，连同传感器收集

的其他有关信号供控制系统利用其实不断修正其控制指令。

6．D/A变换

答：

在机电一体化产品中，很多被控对象要求用模拟量做控制信号，而计算机是数字

系统，不能够输出模拟量，这就要求控制输出接口能达成将数字信号变换成模拟信号，称

之为D/A变换。

7．传动机构

答：

机电一体化系统中的传动机构主要功能是传达转矩和转速，所以，它实际上是一

种转矩、转速变换器。

机电一体化系统中所用的传动机构主要有滑动丝杠副、滚珠丝杠

副、齿轮传动副、同步带传动副、间歇机构、挠性传动机构等。

8．机电一体化技术

答：

机电一体化技术是以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技

术交叉、交融而成的综合性高新技术，是工程领域不同样种类技术的综合及集成，是一个

技术群的总称，它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息办理技术、自动控制技术、

电力电子技术、伺服驱动技术以及系统整体技术等。

二、简答（60分）

1、机电一体化产品的组成和特点是什么？

答：

机电一体化产品是由机械系统、检测系统、伺服系统、控制系统以及接口装置等

几部分组成。

机电一体化产品的功能是经过其内部各组成部分功能的协调停综合来共同实现

的。

从其构造来看，，各组成部分经过协助部件及有关的软件有机的结合在一同，组成一个

内部般配合理、外面效能最正确的完满产品，品拥有自动化、智能化和多功能的特点。

2、机电一体化产品设计与传统机械产品设计的差异是什么？

答：

机电一体化产品的设计与老例机械产品的设计有实在质上的差异。

老例机械产品

一般是先用纯真机械设计的方法构想和设计，再为这个纯粹的机械设计选配适合的电气设

备。

这类方法实际上是面向设计者的传统设计方法。

对照之下机电一体化产品的设计是面向

产品的设计，它要求设计者拥有多种能力、视野广阔，拥有综合利用机械设计和电气控制设

计方面的知识和能力。

3、机电一体化机械系统由哪几部分组成？

答：

归纳地讲，机电一体化机械系统应包括以下三大多数机构。

（1）传动机构。

机电一体化系统中的传动机构主要功能是传达转矩和转速，所以，它实际上是一种转矩、转速变换器。

（2）导向机构。

其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。

该机构应能保证安全、正确。

（3）执行机构。

用来达成操作任务。

执行机构依照操作指令的要求在动力源的带动下，达成预定的操作。

4、常用的传动机构有哪些，各有什么特点？

答：

滚珠丝杠副、齿轮传动副、

机电一体化系统中所用的传动机构主要有滑动丝杠副、

同步带传动副、间歇机构、挠性传动机构等。

滚珠丝杠副拥有以下特点。

①传动效率高。

②运动拥有可逆性。

③系统刚度好。

④传动精度高。

⑤使用寿命长。

⑥

不能够自锁。

⑦工艺复杂。

同步带传动拥有以下特点：

①能方便地实现较远中心距的传动，传动比正确，传动效率高；

②工作平稳，能吸取振动；

③不需要润滑，耐油、水、耐高温，耐腐化，保护保养方便；

④强度高，厚度小，重量轻；

⑤中心距要求严格，安装精度要求高；

⑥制造工艺复杂，成本高。

5、谐波齿轮的特点是什么？

答：

谐波齿轮传动拥有以下优点：

①传动比大。

②承载能力大。

③传动精度高。

④能够向密封空间传达运动或动力。

⑤传动平稳。

⑥传动效率高。

⑦构造简单、体积小、重量轻。

谐波齿轮传动的缺点：

①柔轮和波发生器制造复杂，需专门设施，成本较高。

②传动比下限值较高。

③不能够做成交叉轴和订交轴的构造。

6、钢丝软轴有几种？

主要应用于那些场合？

答：

常用的钢丝软轴主要有功率型（G型）软轴和控制型（K型）软轴。

主要用于两个传动机件的轴线不在同素来线上，或工作时互相要求有相对运动的传

动。

它能够波折地绕过各样阻挡物，远距离传达展转运动。

适合于受连续冲击的场

合，也适用于高速、小转矩的场合，其转速可达2万r/min，传达功率不高出

5.5kw，

不适合低速大转矩的传动，由于这将使从动轴的转速不平均，扭转刚度无法保证。

7、导向机构的作用是什么？

转动导轨的特点有哪些？

答：

在机电一体化机械系统中，导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和运动方向运动。

，

转动导轨是在做相对直线运动的两导轨面之间加入转动体，变滑动摩擦为转动摩擦的一种直线运动支承。

转动导轨作为转动摩擦副的一类，拥有很多优点。

①摩擦系数小（0.003～0.005），运动灵便；②动、静摩擦系数基真同样，所以启动阻力小，不易产生爬行现象；③能够预紧，刚度高；

④寿命长；

⑤精度高；

⑥润滑方便，能够采用脂润滑。

一次装填，长远使用。

8、转动导轨分为哪几类？

答：

转动导轨按转动体形状不同样，能够分为滚珠导轨、滚柱导轨、滚针导轨三种。

滚珠导轨为点接触，摩擦小、矫捷度高，但承载能力小、刚度低，适用于载荷不大，行

程较小，而运动矫捷度要求较高的场合。

滚柱导轨为线接触、承载能力和刚度都比滚珠导轨

大，适用于载荷较大的场合，但制造安装要求高。

滚柱构造有实心和空心两种。

空心滚柱在

载荷作用下有渺小变形，

可减小导轨局部误差和滚柱尺寸对运动部件导向精度的影响。

滚针

导轨的尺寸小、构造紧凑、排列密集、承载能力大，但摩擦相应增加，精度较低。

适用于载

荷大，导轨尺寸受限制的场合。

9、同步带传动的特点并画出草图。

答：

同步带传动拥有以下特点：

图同步带传动

①能方便地实现较远中心距的传动，传动比正确，传动效率高；

②工作平稳，能吸取振动；

③不需要润滑，耐油、水、耐高温，耐腐化，保护保养方便；

④强度高，厚度小，重量轻；

⑤中心距要求严格，安装精度要求高；

⑥制造工艺复杂，成本高。

10、检测系统的基本特点有哪些？

在设计检测系统时应怎样选择矫捷度、精

确度等指标？

答：

在知足检测系统基本功能要求的前提下，应以技术上合理可行，经济上节俭为基本

原则，对设计的检测系统应提出基本要求：

（1）矫捷度及分辨率。

（2）精准度。

（3）系统的

频次响应特点。

（4）牢固性。

（5）线性特点。

（6）检测方式。

原则上说，检测系统的矫捷度应尽可能高一些，高矫捷度意味着它能“感知”到被检测

对象的渺小变化。

可是，高矫捷度或高分辨率系统对信号中的噪音成分也同样敏感，噪音也

可能被系统的放大环节放大。

怎样达到即能检测到渺小的被检测量的变化，又能使噪音被抑

制到最小程度，是检测系统主要技术目标之一。

依照误差理论，一个检测系统的精准度取决于组成系统的各环节精准度的最小值。

所以

在选择设计检测系统时，应该尽可能保持各环节拥有同样或周边的精准度。

若是某一环节精

确度太低，会影响整个系统的精准度。

若不能够保证各环节拥有同样的精准度，应该按前面环

节精准度高于后边环节的原则部署系统。

选择一个检测系统的精准度，应从检测系统的最后目的及经济情况等几方面综合考虑。

复习题二

一、名词讲解：

（20分）

1．机电一体化技术

答：

答：

机电一体化技术是以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机

械技术交叉、交融而成的综合性高新技术，是工程领域不同样种类技术的综合及集成，是

一个技术群的总称，它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息办理技术、自动控制

技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统整体技术等。

2．检测系统

答：

检测系统是机电一体化系统的一个基本要素，其功能是对系统运行中所需的自己

和外界环境参数及状态进行检测，将其变换成系统可识其他电信号，传达给信息办理单

元。

3．伺服系统

答：

伺服系统是指以机械地址或角度作为控制对象的自动控制系统，又称随动系统或

伺服机构。

指在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件依照控制命令

的要求进行运动，并拥有优秀的动向性能。

4．人机接口

答：

人机接口要达成二个方面的工作，一是操作者经过输入设施向CPU发出指令，干

预系统的运行状态，二是在CPU的控制下，用显示设施来显示机器工作状态的各样信

息。

人机接口分为输入接口和输出接口。

人机接口拥有专用性和低速性。

5．A/D变换

答：

它是信息收集系统中模拟放大电路和CPU

A/D变换是从模拟量到数字量的变换，

的接口。

二、简答（60分）

1、画出一般模拟信号检测系统的组成框图，并说明对信号调制的作用。

答：

典型模拟信号检测系统框图以以下图。

传感器基本测量电路调制器放大器解调器

接口电路变换电路滤波器

将直流或频次较低的缓变信号变成频次比较高的沟通信号过程称为调制，调制过程

是利用频次较低的信号控制一个频次较高的信号，使频次较高信号的某些特点随着低频信号

变化而变化。

2、与模拟滤波器对照，数字滤波器的优点是什么？

答：

数字滤波器与模拟滤波器对照拥有以下优点：

①数字滤波器是计算机的运算过程，

不需要额外的硬件设施，不存在阻抗般配问题，可靠性高，牢固性好；②能够对频次很低或

很高的信号实现滤波；③可依照信号的不同样，采用不同样的滤波方法或滤波参数，应用灵便、

方便、功能强。

3、试画出光电信号的收集及整形电路，并说明工作原理，画波形。

答：

光电脉冲传感器由发光二极管和光电三极管组成，发光二极管产生恒定的光

线，经过光删射入光电三极管。

依照光电三极管的特点，能够利用简单的共射极电路或

共集电极电路将三极管的电流变换成电压输出，图（a）为一射极输出的变换电路。

（a）光电变换、脉冲整形电路（b）波形图

图光电脉冲信号拾取及整形原理

由于光电检测的光栅在条纹交替时，会出现一个过分状态，使光电三极管的输出产

生颤动现象，如图（b）。

为了除去这类颤动，需要对三极管的输出进行整形办理，这类办理平常利用斯密特触发器进行。

4、直流伺服电动机电枢控制时，始动电压指什么？

答：

从直流伺服电动机调治特点我们看到，M一准时，控制电压Ua高时，转速n

也高，两者成正比关系。

当n=0时，不同样转矩M需要的控制制电压

Ua也不同样。

如MM1

时，UaU1说明当控制电压UaU1时，电动机才能转起来，称U1

为始动电压。

M不同样，

始动电压不同样，M大的始动电压也大。

当电动机理想空载时，只要有信号电压

Ua，电动

机自然转动。

5、在步进电动机中，什么叫三相单三拍运行？

三相双三拍运行；它们各有

何特点？

答：

步进电