机电一体化系统设计Word文档下载推荐.docx

1、3机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？1、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。2、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3、答:机电一体化系统（产品）要素功能控制器（计算机等）控制（信息存储、处理、传送）检测传感器计测（信息收集与变换）执行元件驱动（操作）动力源提供动力（能量）机构构造2:填空题1.工业三大要素是 、 、 ;机电一体化工程研究所追求的三大目标是:、 。2.机电一体化研究的核心技术是 问题。3.机电一体化系统

2、（产品）按设计类型分为： 、 、 。4.，并将机械装置与机电一体化技术是在机械的 、 、 、 基础上弓丨入 电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。1、 物质，能源，信息，省能源，省资源，智能化2、 接口3、 开放性设计，适应性设计，变异性设计4、 主功能，动力功能，信息功能，控制功能，微电子技术1.机电一体化的三大效果是 、 、 。2.机电一体化系统（产品）的系统内部功能是 、 、 、 、 。3.机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是： 、 、 、4.机电一体化接口按输入 /输出功能分类 、 、 、 。5.机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为： 、 、 。6.机电一体化

3、系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 和_1、省能源，省资源，智能化 2、主功能，动力功能，控制功能，构造功能，计测功能4、 机械接口 ， 物理接口 ， 信息接口 ， 环境接口5、机电互补法，机电结合（融合）法，机电组合法6、以能源转换为主 ， 以信息转换为主 论述题 问答题： 1 工业三大要素指的是什么？2机电一体化系统的接口功能有哪两种？3说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。4什么是机电互补法、结合法、组合法 ?1答：物质、能量、信息。2答：一种是输入 / 输出；另一种是变换、调整。3答：机电一体化产品的设计流程主要包括以下几步：（ 1） 根据目的功能确定产品的规格、性

4、能指标（ 2） 产品功能部件、功能要素的划分（ 3） 接口的设计（ 4） 综合评价（或整体评价）（ 5） 可靠性复查（ 6） 试制与调试4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，以弥补其不足。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。产品），组合法它是将结合法制成的专用或通用功能部件 （子系统） 、功能模块， 像积木那样组合成各种机电一体化系统 故称组合法。1： 填空题 1.机械系统部件的设计要求 、 、 、 、 。2.机械传动部件通常有 、

5、、 、 、 等，其主要功能是 和 _3.机械传动部件的实质是 ，目的是 。4.传动机构技术要求： 、 、 、 。5.滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 和 两种。1、低摩擦 ， 短传动链 ， 最佳传动比 ， 反向死区误差小 ，高刚性2、螺旋传动，齿轮传动，同步带传动，高速带传动，各种非线性传动部件，传递转矩 和 转速3、一种转矩、转速变速器，执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到的最佳匹配4、精密化，高速化，小型，轻量化5、内循环 和 外循环1设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些要求？2机电一体化系统传动机构的作用是什么？3机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求

6、是什么？4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 端的齿轮齿数为 100、另一端的齿轮齿数为 98,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？ 参考答案：常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等。传递转矩和转速。精密化,高速化,小型、轻量化。Z1 =100 , Z2 =98 , S=（2/Z1）* 入 0=0.02*6 mm=0.12 mm 填空题 1.齿轮传动部件是 、 的变换器。2.各级传动比的最佳分配原则3.谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的 ，柔轮相当于 ，刚轮则相当于 。因此， 的传动比

7、可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。4.圆柱齿轮传动间隙的调整方法有 、 、 。5.常用的间歇传动机构有 、 、 等。1、转矩，转速和转向2、重量最轻原则，输出轴转角误差最小原则，等效转动惯量最小原则3、转臂，行星轮，中心轮，谐波齿轮传动装置 （谐波减速器 ）4、偏心套（轴）调整法，轴向垫片调整法，双片薄齿轮错齿调整法5、棘轮传动，槽轮传动，蜗形凸轮传动 2：1 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？2谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？3设有一谐波齿轮减速器 ,其减速比为 100 ，柔轮齿数为 99 当刚轮固定时 ,试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转 动方

8、向 （与输入轴的转向相比较 ） 。4齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些 ?（ 1）各级传动比的分配原则是： 1、重量最轻原则： 2、输出轴转角误差最小原。 3、等效转动惯量最小原则 （2）输出轴转角误差最小原则是： 为提高机电一体化系统齿轮传动的精度，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。 总转角误差主要取决于最未一级齿轮 的转角误差和转动比的大小，在设计中最未两级传动比应取大一些，并尽量提高最未一级齿轮的加工精度。（1）谐波齿轮传动特点有：结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、 效率高等特点

9、。 谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，柔轮相当于行星轮，刚轮则相当于中心轮。故谐波 齿轮传动装置的传动比可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。严=气二毁=红rg 丁吟 %叫分别为则轮柔轮和波形发生器的角速冬则 叫一轴 G .当柔性轮固定时，-呂 L=1_jL= V1L / = = _?L 叫-% 乙叫 j 4 叭y当刚性轮固定时，生如M玉玉 如曲二二0 0）,. Z &）,. Z （0 Z Zff f ff f g r g3、答：根据公式：iHr=Zr/（zr-zg）可知：当iHr=100时,Zg=99,（但一般刚轮齿数比柔轮齿数多，所以舍去）当iHr=-100时,Zg=101;故该

10、谐波减速器的刚轮齿数为 101,（柔轮）输出轴方向与（波发生器）输入轴转向相反。（提示：一般来说，刚轮仅比柔轮多几个齿；刚轮固定时，柔轮与输出轴固联；柔轮固定时，刚轮与输出轴固联，两种 情况下，波发生器均与输入轴固联 ）4、答（1）圆柱齿轮传动:1偏心套（轴）调整法;2轴向垫片调整法;3双片薄齿轮错齿调整法。 （2）斜齿轮传动：错齿调整法用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合，只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离 ，这样它的螺旋线便错开了。 （ 3）锥齿轮采用弹簧调整方式。1.导向支承部件的作用是 部件按给定的 的运动方向运动。2.导轨副主要由 和 两大部分组成。3常用的导轨副的种类很多，按接触

11、面的摩擦性质可分为 、 、 。4.机电一体化系统对导轨的基本要求是： 、 、 、 、 以及 5.常见的导轨截面形状： 、 、 及 等四种。6.直线运动滚动导轨副的滚动体有 和 两种类型。1、 支承和限制运动，运动要求和规定2、 承导件和运动件3、 滑动导轨，滚动导轨，流体介质摩擦导轨等4、 导向精度高，刚性好，运动轻便平稳，耐磨性好，温度变化影响小，结构工艺性好等5、三角形 （分对称、不对称两类 ），矩形，燕尾形，圆形6、循环的，不循环的1.旋转支承分为 、 、 、 。2.滑动摩擦支承按其结构特点可分为 、 、 和 ；滚动摩擦支承按其结构特点，可分为 和 。3.置中精度是指在任意截面上， 与

12、之间产生偏移的程度。4.弹性支承的弹性阻力矩 ，能在振动情况下工作，宜用于 机构。1、滑动，滚动，弹性，气体 （或液体 ）摩擦支承 2、圆柱，圆锥，球面，顶针支承，填入式滚珠支承，刀口支承3、运动件的中心，承导件的中心 4、极小，精度不高的摆动论述题问答题： 1 支承的基本要求是什么？答：方向精度和置中精度；摩擦阻力矩的大小；许用载荷；对温度变化的敏感性；耐磨性以及磨 损的可补偿性；抗振性；成本的高低。1.轴系由轴及安装在轴上的 、 等传动部件组成，有 和中间传动轴轴系。2.轴系的主要作用是 及 的回转运动，它直接承受外力 （力矩）。3.滚动轴承已标准化系列化，有 、 和 ，共十种类型。1、齿

13、轮，带轮，主轴轴系 2、传递转矩，传动精确 3、向心轴承，向心推力轴承，推力轴承 论述题 轴系部件设计的基本要求有哪些？旋转精度 刚度 抗震性 热变形 轴上零件的布置单选题 根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。要求传动轴相交的传动部件为直齿圆柱齿轮 B :斜齿圆柱齿轮 C:带锥度齿轮法 D :压簧消隙结构 参考答案： 单选题 多级齿轮传动中，各级传动比 前大后小”的分配原则适用于按 （ ） 设计的传动链。最小等效转动惯量原则 B :输出轴的转角误差最小原则 C:重量最轻原则（小功率装置）D:重量最轻原则 （大功率装置 ） 参考答案: D单选题 齿轮传动的总等效惯量随传动级数 （ ）

14、增加而减小 B :增加而增加 C:减小而减小 D:变化而不变 参考答案： 论述题 问答题:1 试说明可以采取哪些措施提高机架或机座的抗振性？参考答案:提高静刚度，即从提高固有振动频率入手，以避免产生共振。2增加阻尼，因为增加阻尼对提高动刚度的作用很大，如液（气 ）动、静压导轨的阻尼比滚动导轨大，故抗振性能好。3在不降低机架或机座静刚度的前提下，减轻重量可提高固有振动频率，如适当减薄壁厚、增加筋和隔、采用钢材焊接 代替铸件等。4采取隔振措施，如加减振橡胶垫脚、用空气弹簧隔板等。 单选题 对于减速传动系统，若最后一级的间隙对系统精度影响最大，则传动比 （ ）小于 1B :等于IC:大于1D :小于

15、等于1 C 单选题 要求滚珠丝杠副必须有预紧且在使用过程中因磨损需要定量调整时，应选用（ ）。 双螺母螺纹预紧式结构双螺母齿差预紧式结构双螺母垫片调整预紧式结构 B7: 单选题 在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求满足 （ ） 。精度、稳定性、快速响应性精度、稳定性、低噪声精度，高可靠性、小型轻量化精度、高可靠性、低冲击振动 A8: 单选题 在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为 （ ） 。电机力矩B:负载力矩折算负载力矩电机力矩与折算负载力矩之差9: 单选题 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和 （ ）内循环插管式外循环反向器式内、外双循环内循环反向器式10:

16、 单选题 闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的 （ ） 。传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度回程误差和传动误差都不会影响输出精度回程误差和传动误差都会影响输出精度11: 单选题 为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法增大系统刚度 B:增大系统转动惯量 C:增大系统的驱动力矩 D:减小系统的摩擦阻力 参考答案：12: 填空题 1.机座或机架是 的基础部件。2.提高机座或机架的 与 ，可以减小因其产生的变形、振动或爬行现象，影响产品的定位精度、加工精度及其它性能。3.机座或机架的稳定性是指长时间地 和 的精度，以防

17、止产品 的丧失。4.机座或机架的结构设计必须保证其 、 和 。5.机座材料应根据其 、 、 、 和 等要求选择。1、支承其它零部件 2、刚度，抗振性 3、保持其几何尺寸，主要表面相对位置，原有精度4、自身刚度，连接处刚度，局部刚度 5、结构，工艺，成本，生产批量，生产周期1.利用 的电动机，因其实用而成为常用的执行元件。2.根据使用能量的不同，可以将执行元件划分为 、 和 几种类型。3.电动式是将 变成 驱动机械运动机构运动；液动式是将 变换为 并驱动机械执行机构运动。4.液动式执行元件主要包括 、 、 等，其中 占绝大多数。1、电磁力 2、电动式，液动式，气动式 3、电能，电磁力，电能，液压

18、能4、往复运动油缸，回转油缸，液压马达，油缸论述题1简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。2机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？电一体化系统执行元件的特点及优缺点种类特点优点缺点电动式可使用商用电源；信号与动 力的传送方向相冋；有交流 和直流之别，应注意电压之 大小。操作简便；编程容易；能 实现定位伺服；响应快、 易与CPU相接；体积小、 动力较大；无污染瞬时输出功率大；过载差， 特别是由于某种原因而卡 住时，会引起烧毁事故， 易受外部噪音影响气空气压力源的压力为 （57）x 10 Pa；要求操作人员技术 熟练气源方便、成本低；无泄 漏污染；速度快、操作比 较简单功率小，体积大，动作不

19、 够平稳；不易小型化；远 距离传输困难；工作噪声 大、难于伺服液要求操作人员技术熟练；5压源压力为（2080） x 10 Pa输出功率大，速度快，动 作平稳，可实现定位伺服； 易与CPU相接；相应快设备难于小型化；液压源 或液压油要求（杂质、温 度、油量、质量）严格； 易泄漏且有污染1惯量小、动力大 2体积小、重量轻 3便于维修、安装 4易于微机控制1.电动机是将 转换为 的一种能量转换装置。2.根据目标运动的不同，电动机及其控制方式也不同。在机电一体化系统中常用的三种控制方式:直流伺服电机为直流供电，为调节电动机的转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶 体管脉宽调理驱动

20、和晶闸管直流调速驱动两种方式。晶闸管直流驱动方式，主要通过调节触发装置控制晶闸管的触发延迟角（控制电压的大小）来移动触发脉冲的相位，从 而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易于平滑调速。脉宽调制（PWM ）直流调速驱动系统当输入一个直流控制电压 U时，就可得到一定宽度与 U成比例的脉冲方波给伺 服电机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而得到不同电压的电压值 Ua，使直流电动机平滑调速。为使其实现双向调速,1.2.3.4.如果在通过电源的通断来获得电压脉冲信号，控制通断的时间比来获得不同的电压脉冲，通的时间越长，获得的平均电 压越大，电机转的就快，反之，电机转

21、的就慢。电机的换向是通过桥式电路来实现的， 通过在不同晶体管的基极加正负脉冲从而实现电机的转向控制。线性放大桥式电路相似。电桥由四个大功率的晶体管组成。分别记作时， 在2和4的基级上加以负脉冲，这时 1和3导通，的方向与前一情况相反，电动机转向，它是由四个大功率的晶体管组成， 多采用桥式电路，其工作原理与1和3的基极上加以正脉冲的同下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是 （）直流电动机 B :超声波电动机 C:永磁同步电动机 D :交流感应电动机3：单选题某 4极交流感应电动机，电源频率为 50Hz,当转差率为0.02时，其转速为（） 1450（ r/min） B: 1470（r/min） C

22、： 735（r/min D: 2940（r/min） 参考答案：4：单选题在下列电机中，（） 既可通过闭环实现速度或位置控制，又可作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。步进电机直流伺服电机交流同步伺服电机笼型交流异步电机 参考答案：称为（）直流电动机中,机械特性硬度调节特性机械特性失灵区（）又称为力矩电动机，在位置控制方式的伺服系统中，它可在堵转状态下工作。永磁式直流伺服电机电磁式直流伺服电机永磁式交流同步伺服电机笼型交流异步伺服电机单选题永磁同步电动机的基本组成部分不包含定子和永久磁钢转子位置传感器电子换向开关电刷8 单选题下列操作中可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是 （

23、）增大电枢电阻减小电枢电压增大电枢电压减小电枢电阻 单选题 三相交流感应电动机中， 定子三相对称绕组中接入三相对称交流电源后， 三相绕组中的电流在定子与转子之间的气隙中 产生的磁场是 （ ）脉动磁场静止磁场圆形旋转磁场无磁场 单选题 直流测速发电机输出的是与转速 （ ）成正比的交流电压成反比的交流电压成正比的直流电压成反比的直流电压1.工业三大要素是 、 、 ； 、 3.机电一体化系统（产品）按设计类型分为:4.机电一体化技术是在机械的 、 、 、 基础上引入 ，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。2、接口 3、开放性设计，适应性设计，变异性设计4、主功能 ， 动力功能

24、 ， 信息功能 ， 控制功能 ， 微电子技术1.步进电机又称 ，它是将 转换成 的执行元件。2.步进电机输入一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个 ，转子就转过一个相应的 3.步进电机转子角位移的大小及转速分别与输人的 及其 成正比。4.步进电机在时间上与输入脉冲同步，只要控制 、 以及 即可获得所需的转角、转速及转向，很容易用微机实现数字控制。5.驱动电源是将 送来的 及 按要求的配电方式自动地循环供给电动机各相绕组，以驱动电动机转子正反向旋转。1、 脉冲电动机，电脉冲信号，机械角位移2、电脉冲， 步距角3、电脉冲数 ， 频率4、输入电脉冲的数量 ，频率 ， 电动机绕组通电相序5、变

25、频信号源 （微机或数控装置等 ） ， 脉冲信号 ，方向信号1、步进电机具有哪些特点 ?2、简述步进电机步距角大小的计算方法。步进电机具有以下特点： 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，但转子转过一转以后，其累积误差变为 零”因此不会长期积累； 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量精度。步距角的大小与通电方式

26、和转子齿数有关，其大小可用下式计算:a 360 /（zm）式中：z转子齿数;双拍时K=2）。m 运行拍数，通常等子相数或相数整数倍，即 m=KN（N为电动机的相数，单拍时 K=1，1在设计微机控制系统中首先会遇到的问题是什么? 在设计微机控制系统时，首先会遇到专用与通用的抉择和硬件与软件的权衡问题。1.专用控制系统的设计问题，实际上就是选用适当的 来组成控制系统，以便与 和 相匹配，或重新设计制作专用集成电路，把整个控制系统集成在一块或几块芯片上2.通用控制系统的设计，主要是合理选择 ，设计与其执行元件和检测传感器之间的接口，并在此基础上 的问题。3.从控制的角度出发，微机应能满足具有较 、 、 和 等要求。参