機電一體化系統設計基礎作業(yè)、、、參考答案

1、?機電一體化系統設計根底?作業(yè)1、2、3、4參考答案形成性考核作業(yè)1一、判斷題正確的打,錯誤的打X1 .機電一體化系統的主要功能就是對輸入的物質根據要求進行處理,輸出具有所需特性的物質.x2 .系統論、信息論、限制論是機電一體化技術的理論根底,是機電一體化技術的方法論.V3 .信息處理技術是指在機電一體化產品工作過程中,與工作過程各種參數和狀態(tài)以及自動限制有關的信息輸入、識別、變換、運算、存儲、輸出和決策分析等技術.,4 .自動限制是在人直接參與的情況下,通過限制器使被控對象或過程自動地根據預定的規(guī)律運行.X5 .產品的組成零部件和裝配精度高,系統的精度一定就高.X6 .為減少機械傳動部件的扭

2、矩反響對電機動態(tài)性能的影響,機械傳動系統的根本固有頻率應低于電氣驅動部件的固有頻率的23倍,同時,傳動系統的固有頻率應接近限制系統的工作頻率,以免系統產生振蕩而失去穩(wěn)定性.X7 .傳動機構的轉動慣量取決于機構中各部件的質量和轉速.X8 .在閉環(huán)系統中,因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(qū)能使系統以610倍的間隙角產生低頻振蕩,采用消隙裝置,以提升傳動精度和系統穩(wěn)定性.X9 .進行機械系統結構設計時,由于阻尼對系統的精度和快速響應性均產生不利的影響,因此機械系統的阻尼比E取值越小越好.x10 .滾珠絲杠垂直傳動時,必須在系統中附加自鎖或制動裝置.,11 .采用偏心軸套調整法對齒輪傳動的側隙進行調整

3、,結構簡單,且可以自動補償側隙.,x12 .采用虛擬樣機代替物理樣機對產品進行創(chuàng)新設計測試和評估,延長了產品開發(fā)周期,增加了產品開發(fā)本錢,但是可以改良產品設計質量,提升面向客戶與市場需求水平.,X二、單項選擇題1 .以下產品屬于機電一體化產品的是C.A游標卡尺B.非指針式電子表C.全自動洗衣機A.2 .為提升機電一體化機械傳動系統的固有頻率,應設法A.增大系統剛度B.增大系統轉動慣量C.增大系統的驅動力矩D.減小系統的摩擦阻力3 .導程L0=8mm的絲杠驅動總質量為60kg的工作臺與工件,那么其折算到絲杠上的等效轉動慣量為Bkg-mmhA.48.5B.97C.4.85D,9.74 .傳動系統的

4、固有頻率對傳動精度有影響,B固有頻率可減小系統地傳動誤差,A系統剛度可提升固有頻率.AA.提升,提升B.提升,減小C.減小,提升D.減小,減小5 .以下哪種方法是采用單螺母預緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？DA.螺紋調隙式B.雙螺母墊片調隙式C.齒差調隙式D.偏置導程法6 .齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數？A.BA.增加而減小B.增加而增加C.減小而減小D.變化而不變7 .多級齒輪傳動中,各級傳動比“前小后大的分配原那么不適用于按D設計的傳動鏈.A.最小等效轉動慣量原那么小功率傳動裝置8 .最小等效轉動慣量原那么大功率傳動裝置C.輸出軸的轉角誤差最小原那么D.重量最輕原那么8.某機電一體化系統需

5、要消除齒輪傳動的齒側間隙,采取以下哪種方法使得調整過程中能自動補償齒側間隙？DA.偏心套調整法B.軸向墊片調整法C.薄片錯齒調整法D.軸向壓簧錯齒調整法三、簡做題1 .完善的機電一體化系統主要包括哪幾局部？機電一體化系統的對應要素及相應功能關系2 .簡述機電一體化系統中的接口的作用.機電一體化系統中的接口的作用是實現系統與外部(其他系統、操作者、環(huán)境)的連接,一般分為機械接口、電氣接口兩方面.3 .機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率,但是設計中要適中選擇其參數,而不是越小越好.為什么？由于適中選擇機械運動中的摩擦和阻尼會,可提升系統的穩(wěn)定性、保證系統具有良好的動態(tài)特性.4 .簡述機械系統的剛度對

6、系統動態(tài)特性的影響.失動量.系統剛度越大,因靜摩擦力的作用所產生的傳動部件的彈性變形越小,系統的失動量也越小.固有頻率.機械系統剛度越大,固有頻率越高,可遠離限制系統或驅動系統的頻帶寬度,從而預防產生共振.穩(wěn)定性.剛度對開環(huán)伺服系統的穩(wěn)定性沒有影啊,而對閉環(huán)系統的穩(wěn)定性有很大影響,提升剛度可增加閉環(huán)系統的穩(wěn)定性.四、計算題1 .某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動如下圖,電機軸的轉動慣量Jm=4X10-4kg制,與電機輸出軸相連的小齒輪的轉動慣量Ji=ix10-4kg吊,大齒輪的轉動慣量J2=1.8X10-4kg-mi,絲杠的轉動慣量Js=3.8x10-4kg-岳.工作臺的質量m=50kg,絲

7、杠導程t=5mnp齒輪減速比為i=5.試求：(1)工作臺折算到絲杠的等效轉動慣量Jg；(2)傳動件折算到電機軸的等效轉動慣量Je；(3)電機軸上的總轉動慣量Jo圖直流電機絲杠螺母機構驅開工作臺解：(1)JG=m(t/2無)2=50*1000*(0.005/2/3/14)2=0.03166(kg-mi)(2)Je=(J2+Js+JG)/i2=(1.8x10-4+3.8x10-4+316.6X10-4)/52=12.88X10-4(kg.m)(3)J=Ji+Je=1X10-4+12.88X10-4=13.88(kgm3)2.某四級齒輪傳動系統,各齒輪的轉角誤差為Ap=Ans=500,故不合用.2

8、.圖示為電樞限制式直流電動機的工作原理圖.圖中電機線圈的電流為i;L與R為線圈的電感與電阻；電機的輸入電壓為u；折算到電機轉子軸上的等效負載轉動慣量為Jm；電機輸出轉矩和轉速分別為T和3；Ke和Kt分別為電樞的電勢常數和轉矩常數,試求輸出轉速與輸入電壓之間的傳遞函數.解:uiRLiKeKTiJmJM圖直流電動機的工作原理(3)在零初始條件下進行拉氏變換:U(s)I(s)RLsI(s)Ke(s)(s)JmS(s)由(4)式得I(s)JmS(S)/Kt,帶入到(3)式,得輸出轉速與輸入電壓之間的傳遞函數(s)Kt2_U(s)LJmSRJmSKeKt五、綜合題1 .如下圖的系統,試分析齒輪減速器、絲

9、杠螺母機構及傳感器的誤差對輸出精度的影響.輸出變換二一功放、伺服電機傳感器解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動誤差和回程誤差.傳動誤差主要由溫度或彈性導致的齒輪變形產生；回程誤差主要是由齒輪間隙造成.為提升齒輪傳動系統中傳遞運動的精度,各級傳動比應按“先小后大原那么分配,設各級轉角誤差為k、第k個齒輪到第n級輸出軸的傳動比為ikn,設各級轉角誤差折算到末級輸出軸上的總誤差為maxnmaxk/inkk1絲杠螺母機構傳動誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決定,通?？捎善溟g的調整、預緊調整到最小程度,由于這個誤差是在末級上,其大小直接影響輸出精度.傳感器的誤差對輸出精度的影響是通過限制產生的,由于傳感的誤差

10、必然導致限制的誤差.可以說,傳感器的誤差直接決定對輸出精度的影響.2 .用PLC實現對一臺電動機的正反轉限制.限制要求為：首先電動機正轉起動,3秒后自動反轉,反轉2秒后自動又回到正轉,如此循環(huán)；可以隨時停車.(1)寫出I/O分配表；(2)選擇PLG畫出梯形圖.解：(1)電動機正轉起動開關I0.0,電動機正轉Q0.0,電動機反轉Q0.1,電動機停轉開關I0.1.I0.0T39T38VINTONwPT100ms30一moI0.1Q0.0I38IIHC)T39T38作業(yè)4一、判斷題正確的打,錯誤的打X1 .自動限制技術是機電一體化相關技術之一,直接影響系統的限制水平、精度、響應速度和穩(wěn)定性.V2 .

11、計算機限制系統設計完成后,首先需要對整個系統進行系統調試,然后分別進行硬件和軟件的調試.x3 .PLC完善的自診斷功能,能及時診斷出PLC系統的軟件、硬件故障,并能保護故障現場,保證了PLC限制系統的工作平安性.V4 .現場總線系統采用一對一的設備連線,按限制回路分別進行連接,打破了傳統限制系統的結構形式.X5 .需求設計是指新產品開發(fā)的整個生命周期內,從分析用戶需求到以詳細技術說明書的形式來描述滿足用戶需求產品的過程.,6 .目前,大局部硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化,設計時可以根據需要選擇適當的接口,再配合接口編寫相應的程序.,7 .計算機限制系統的軟件主要分為系統軟件和應用

12、軟件,應用軟件一般不需要用戶設計,系統軟件都要由用戶自行編寫,所以軟件設計主要是系統軟件設計.X8 .反求設計是建立在概率統計根底之上,主要任務是提升產品的可靠性,延長使用壽命,降低維修費用.X9 .綠色設計是對已有的產品或技術進行分析研究,進而對該系統產品進行剖析、重構、再創(chuàng)造的設計.X10 .虛擬設計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機輔助設計環(huán)境中進行實體建模和裝配建模,生成精確的系統模型,并在同一環(huán)境中進行一些相關分析,從而滿足工程設計和應用的需要.,11 .工業(yè)機器人驅動局部在限制信息作用下提供動力,包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式.,12 .數控機床中的計算機屬于機

13、電一體化系統的限制系統,而電機和主軸箱那么屬于系統的驅動局部.X二、單項選擇題1 .有一脈沖電源,通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組,轉子有24個齒,步進電機的步距角是C.a=360/znk=360/24*5*2A.0.6B,1.2C,1.5D,22 .步進電機轉動后,其輸出轉矢I隨著工作頻率增高而B.A,上升B.下降C.不變D.前三種情況都有可能3 .采用脈寬調制PWM進行直流電動機調速驅動時,通過改變A來改變電樞回路的平均電壓,從而實現直流電動機的平滑調速.A.脈沖的寬度B.脈沖的頻率C.脈沖的正負D.其他參數4 .含有微處理器,可進行程序編制或適應條件變化的接口

14、是D.P220A,零接口B.被動接口C.主動接口D.智能接口5 .HRGP-1A賁漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統中的C.P249A能源局部B.測試傳感局部C.驅動局部D.執(zhí)行機構6 .HRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統中的D.A能源局部B.測試傳感局部C.驅動局部D.執(zhí)行機構7 .通常,數控精密鏈銃床等高精度數控設備,其伺服系統的限制方式均采用B.閉環(huán)限制A開環(huán)限制C.半閉環(huán)限制D.混合限制8 .數控機床進給系統的伺服電機屬于設備的(C).A能源局部B.測試傳感局部C.驅動局部D.執(zhí)行機構三、簡做題1 .何謂概念設計？簡述概念設計的設計過程.對概念設計表述為：“在確定任務之后,通過抽象

15、化,擬定功能結構,尋求適當的作用原理及其組合等,確定出根本求解途徑,得出求解方案,這一局部設計工作叫做概念設計.概念設計過程的步驟及采用的方法如圖1所示分析綜合評價決策圖1概念設計步驟2 .如何進行機電一體化系統的可靠性設計？可靠性是指系統在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內,完成規(guī)定功能的水平.通常用“概率表示“水平來實現可靠性指標的量化.(1)機電一體化系統的可靠性設計(2)限制系統可靠性設計(3)軟件的可靠性技術3 .簡述HRGP1A噴漆機器人的示教再現過程.HRGP1A噴漆機器人由操作機、微型計算機限制裝置、液壓能源三局部組成.所謂示教,即操作人員用手操縱操作機的關節(jié)和手腕,展示操作過程,由于

16、計算機通過傳感器將示教過程檢測到的參數存入存儲器.所謂再現,即是將存儲器存放的信息取出,經插補運算與采樣得到的位置數據比擬,然后將差值輸出,限制操作機按示教過程軌跡運動.4 .簡述數控設備中計算機數控裝置的組成和功能.(1)數控設備中計算機數控裝置的組成：、輸出接運算器、限制器、存儲器、輸入接口及輸入設備(鍵盤、鼠標、模數轉換器)口及輸出設備(顯示器、指示燈、數模轉換器等)、系統軟件和應用軟件等.(2)數控設備中計算機數控裝置的功能：存儲器：用于存儲數據、指令；運算器：用于進行算術和邏輯運算；限制器：用于執(zhí)行指令；輸入接口:是微處理器接收外界信息的通道,有數字量、模擬量之分；輸入設備：鍵盤、鼠標用于接收用戶指令；模數轉換器用于接收位置檢測信息.輸出接口:是微處理器向外界傳遞信息的通道,有數字量、模擬量之分；輸出設備：顯示器、指示燈用于顯示計算機處理的結果或當前機床的狀態(tài)；數模轉換器用于將計算機計算的