最新機(jī)電一體化技術(shù)-習(xí)題-參考答案

1、精品文檔目錄機(jī)電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題-參考答案11-1 試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。11-4 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？11-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？11-8.工業(yè)三大要素指的是什么？11-12. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？11-16.什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？1機(jī)電一體化技術(shù)第2 章習(xí)題-參考答案22-1 設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？ 22-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？22-3 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？22-10現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其

2、基本導(dǎo)程入0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為 100、另一端的齒輪齒數(shù)為98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？22 16 各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？2217已知：4級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為A（）1= A（）2= A（）3= =0.005 rad,各級(jí)減速比相同，即？1 = ?2=?4=1.5。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差A(yù)（） max;為縮小A（|）max, 應(yīng)采取何種措施？ 23 18 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？32-19. 設(shè)有一諧波齒輪減速器,其減速比為100，柔輪齒數(shù)為100.

3、當(dāng)剛輪固定時(shí),試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向（與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較） 32-20. 齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些? 32-25. 軸系部件設(shè)計(jì)的基本要求有哪些？4機(jī)電一體化技術(shù)第3 章參考答案53-1簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。5II3-2機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？53-3簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。54 5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？53-6 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。6步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？6簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？63-11 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？73-12 簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)

4、的環(huán)形分配方式？7簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理7機(jī)電一體化技術(shù)第4 章參考答案9試說(shuō)明 CPU、 MC 和 MCS 之關(guān)系。94-3、在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？94-17試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。94-20試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。9機(jī)電一體化技術(shù)第5 章參考答案11精品文檔精品文檔5-2 簡(jiǎn)述采樣定理？115-3 簡(jiǎn)述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。115-5 簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。115-6 簡(jiǎn)述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。12機(jī)電一體化技術(shù)第7 章參考答案137-3 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義：137-4設(shè)有

5、一工作臺(tái)x軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知 mA=400 kg, Ph=5mm,Fl 水平 =800N ， Fl 垂直 =600N ，工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2，試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。137-5.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程。比例環(huán)節(jié)（ P）、積分環(huán)節(jié)（I）、比例- 積分環(huán)節(jié)（PI）和比例-積分-微分調(diào)節(jié)（PID）各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 147-8 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？ 17 1機(jī)電一體化技術(shù)第1 章習(xí)題-參考答案 1-1 試說(shuō)明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子

6、技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱(chēng)。1-4 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱(chēng)“機(jī)電一體化技術(shù)革命”。1-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計(jì)算機(jī)等）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）檢測(cè)傳感器計(jì)測(cè)（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源 提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu) 構(gòu)造1-8.工業(yè)三大要素指的是什么？答：物質(zhì)、能量、信息。1-12. 機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？答：一種是變換、調(diào)整;另一種是輸入/輸出。1-16. 什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組

7、合法？答：機(jī)電互補(bǔ)法又稱(chēng)取代法。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。融合法它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專(zhuān)用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。組合法它是將結(jié)合法制成的專(zhuān)用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組,故稱(chēng)組合法合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）機(jī)電一體化技術(shù)第 2章習(xí)題-參考答案2-1設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？精品文檔.精品文檔答：常提出低摩擦、無(wú)間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊取?-2機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)

8、構(gòu)的作用是什么？答：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2-3機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？答：精密化，高速化，小型、輕量化。2-10現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程入 0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為100、另一端的齒輪齒數(shù)為98,當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過(guò)2個(gè)齒時(shí)，試問(wèn)：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1 =100, Z2 =98, A S=（2/Z1）* 入 0=0.02*6 mm=0.12 mm。2-16各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是:重量最輕原則輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則（2）輸出

9、軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后大的原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。總轉(zhuǎn)角誤差主要 取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)取大一些， 并盡量提高最未一級(jí)齒輪的加工精度。217已知：4級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為A 41= A（）2= A（）3=0.005 rad,各級(jí)減速比相同，即 ？1 = ?2=-=?4=1.5。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn) 角誤差A(yù) 4 max;為縮小A 4 max,應(yīng)采取何種措施？解：（1）A 4 max=i1 +2 3 42 3i i i+3 44

10、5i i+46 7+ A （|） 8=0.005/1.54+0.01/1.53+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005=0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005精品文檔.精品文檔=0.02006 rad3=1.1499 o（1）總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，所以，為縮小4 max,在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級(jí)輪副的加工精度。2-18諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。諧波齒

11、輪傳動(dòng)的波發(fā)生器相當(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于 中心輪。故諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比可以應(yīng)用行星輪系求傳動(dòng)比的方式來(lái)計(jì)算。設(shè)g r H分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則H r H grgg H rZi當(dāng)柔性輪固定時(shí)，H H g g 1 r g r H grg Hgg H r H g g g g rZ Z Z Z Z i i當(dāng)剛性輪固定時(shí)，10r H g r g H rHrH r H r g r gZ Z Z i精品文檔.精品文檔,柔輪齒數(shù)為99當(dāng)剛輪固定時(shí)2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器，其減速比為100）試求該諧波減速 器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向（與輸入軸的轉(zhuǎn)向相

12、比較：答：根據(jù)公式：iHr=Zr/（zr -zg）可知，Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng)iHr=100時(shí),Zg=101;iHr=-100時(shí)當(dāng)101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為（提示：一般來(lái)說(shuō)，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定 ） 時(shí)，剛輪與輸出軸固聯(lián)，兩種情況下，波發(fā)生器均與輸入軸固聯(lián)?2-20. 齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。調(diào)整法;2 軸向墊片調(diào)整法 ;3 ）答 （1）圓柱齒輪傳動(dòng):1 偏心套 （軸 只是在兩個(gè)薄片斜齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法,用兩個(gè)薄片齒輪與一個(gè)寬齒輪嚙合,（2

13、）斜齒輪傳動(dòng): 這樣它的螺旋線便錯(cuò)開(kāi)了。的中間隔開(kāi)了一小段距離, ） 錐齒輪采用彈簧調(diào)整方式。（ 34軸系部件設(shè)計(jì)的基本要求有哪些？2-25.答：旋轉(zhuǎn)精度剛度抗震性熱變形軸上零件的布置5機(jī)電一體化技術(shù)第3 章參考答案3-1 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類(lèi)及特點(diǎn)。:答 缺點(diǎn)種類(lèi)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)可使用商用電源；信號(hào)與動(dòng)力的傳動(dòng)方向相同；有交流和直流之別，應(yīng)注意電壓大電動(dòng)式體積小、動(dòng)力較大；相接；小操作簡(jiǎn)便；編程容易；能實(shí)現(xiàn)定位伺服；響應(yīng)快、能與CPU 會(huì)引起燒毀事故，易過(guò)載能力差，特別是由于某種原因而卡住是，無(wú)污染瞬時(shí)輸出功率大；受外部噪聲影響要求操作人員技術(shù)熟練氣源方便、成本105Pa ； ）氣動(dòng)式

14、空氣壓力源的壓力為（5-7X低；無(wú)泄漏污染速度快、操作比較簡(jiǎn)單功率小，體積大，動(dòng)作不夠平穩(wěn)，不易小型化，遠(yuǎn)距 離傳輸困難，工作噪聲大，難于伺服液動(dòng)式要求操作人員技術(shù)熟練；20-液壓源壓力（CPU相接；響應(yīng)）x 80105Pa輸出功率大，速度快，動(dòng)作平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)定位伺服；易于快設(shè)備難于小型化，液壓源或液壓油要求（雜質(zhì)、溫度、油量、質(zhì)量）嚴(yán)格；易泄露且有污染 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？3-22 體積小、重量輕慣量小、動(dòng)力大答: 1易于微機(jī)控制4 3 便于維修、安裝簡(jiǎn)述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。3-3dp/dt=d（Tw）/dt=Ts/dt|t=tn=Tn2/Jm . 電

15、動(dòng)機(jī)的功率密度答:PG=P/G 電動(dòng)機(jī)的比功率精品文檔精品文檔其中 Tn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，N*MJm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg*m23 5 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？答 : 直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，需要對(duì)其直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。目前常用晶體管脈寬調(diào)理驅(qū)動(dòng)和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)兩種方式。晶閘管直流驅(qū)動(dòng)方式，主要通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角（控制電壓的大?。﹣?lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動(dòng)機(jī)電樞電壓的變化易于平滑調(diào)速。脈寬調(diào)制（PWM ）直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓U 時(shí)，就可得到一定寬度與U成比例的脈沖方波給

16、伺服電機(jī)電樞回路供電，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變電樞回路的平均電壓，從而得到不同電壓的電壓值Ua ，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。63-6 簡(jiǎn)述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。答：通過(guò)電源的通斷來(lái)獲得電壓脈沖信號(hào)，控制通斷的時(shí)間比來(lái)獲得不同的電壓脈沖，通的時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的就快，反之，電機(jī)轉(zhuǎn)的就慢。電機(jī)的換向是通過(guò)橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是由四個(gè)大功率的晶體管組成，通過(guò)在不同晶體管的基極加正負(fù)脈沖從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。為使其實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。電橋由四個(gè)大功率的晶體管組成。分別記作1.2.3.4.如果在 1和 3 的基極上加以正脈沖的同

17、時(shí)，在 2 和 4 的基級(jí)上加以負(fù)脈沖，這時(shí)1 和 3 導(dǎo)通， 2 和 4 導(dǎo)通。設(shè)此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?yàn)檎?；反之，則為負(fù)。電流的方向與前一情況相反，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，顯然，如果改變加到1 和 3， 2 和 4這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？答：1 步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動(dòng)、電流的大小與波形的變化、溫度等）的影響，只要在他們的大小引起步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生“丟步”的現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作；2 步進(jìn)電機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)以后，其累計(jì)誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不?huì)長(zhǎng)期累積；3 控制

18、性能好，在起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)時(shí)不易“丟步”因此，步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于開(kāi)環(huán)控制的機(jī)電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，并可靠地獲得較高的位置精度。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？答：如教材圖例所示：如果先將電脈沖加到A 相勵(lì)磁繞組，定子A 相磁極就產(chǎn)生磁通，并對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子的1 3 兩個(gè)齒與定子的A 相磁極對(duì)齊，而后再將電脈沖通入精品文檔精品文檔B 相磁繞組，B 相磁極便產(chǎn)生磁通，這時(shí)轉(zhuǎn)子2 4 兩個(gè)齒與B 相磁極靠的最近，于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30度角，使轉(zhuǎn)子2 4兩個(gè)齒與定子 B相磁極對(duì)齊。如果按照A-C-B-A的順序通電，步進(jìn)電機(jī)講沿順時(shí)針?lè)较蛞徊讲降剞D(zhuǎn)動(dòng)。73-11 簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距

19、角大小的計(jì)算方法？答： a=360/（ K*M ）式中：Z二轉(zhuǎn)子齒數(shù)。M= 運(yùn)行拍數(shù)。通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即M=K*N （ N 為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍是K=1 ，雙拍時(shí)K=2 ） 。3-12 簡(jiǎn)述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？答：1. 采用計(jì)算機(jī)軟件，利用查表式計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡(jiǎn)稱(chēng)軟環(huán)分。2.采用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器。3. 采用專(zhuān)用環(huán)形分配器件。簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理.答：?jiǎn)坞妷汗β史糯箅娐啡鐖D所示ABC 分別為步進(jìn)電機(jī)的三相，每一項(xiàng)由一組放大器驅(qū)動(dòng)。沒(méi)有脈沖輸入時(shí)3DK4和3DD15 功率晶體管截止，繞組中無(wú)電流通過(guò)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)A 相得電時(shí)，步

20、進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，當(dāng)脈沖依次加到ABC 三個(gè)輸入端時(shí)，三組放大器分別驅(qū)動(dòng)不同的繞組，是電機(jī)一步一步的轉(zhuǎn)動(dòng)。電路終于繞組并聯(lián)的二極管VD 其續(xù)流作用記在功率截至?xí)r，是儲(chǔ)存在繞組中的能量通過(guò)二級(jí)管形成續(xù)流回路泄放，從而保護(hù)功放管。高低壓功串放大電路（一）無(wú)脈沖輸入時(shí)，VT1 、 VT2 、 VT3 、 VT4 均截止，電動(dòng)機(jī)繞組W 無(wú)電流通過(guò)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。有脈沖通過(guò)時(shí)，VT1 、 VT2 、 VT3 、 VT4 飽和導(dǎo)通，在vt2 有截止到飽和期間，其集電極電流，迅速上升。當(dāng)vt2 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后t1 一次測(cè)電流暫時(shí)恒定，無(wú)磁通變化二次側(cè)的感應(yīng)電壓為零， vt3 截止。 12v 低電壓經(jīng)vd1 加到電動(dòng)

21、機(jī)繞組我w 上并維持繞組中的電流。輸入結(jié)束后vt1 、 vt2、 vt3、 vt4 又都截止，儲(chǔ)存在w 中的能量通過(guò)18 歐姆的電阻和vd2 放電，電阻的作用時(shí)間小放電回路的時(shí)間常數(shù)，改善電流波形的后沿。89機(jī)電一體化技術(shù)第4 章參考答案試說(shuō)明CPU、 MC 和 MCS 之關(guān)系。答：微處理機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng) CPU,它是一個(gè)大規(guī)模集成電路器件或超大規(guī)模集成電路器件，器件中有數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)通道、多個(gè)寄存器、控制邏輯和運(yùn)算邏輯部件，有的器件還含有時(shí)鐘電路，為器件工作提供定時(shí)信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)MC 。它是以微處理機(jī)為中心，加上只讀存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，輸入 |輸出接口電路、系統(tǒng)總線及其他支持邏輯電路組成的計(jì)算機(jī)

22、。上述微處理機(jī)、微型計(jì)算機(jī)都是從硬件角度定義的，而計(jì)算機(jī)的使用離不開(kāi)軟件支持。一般將配有系統(tǒng)軟件、外圍設(shè)備、系統(tǒng)總線接口的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)MCS 。精品文檔精品文檔4-3、在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問(wèn)題是什么？答： 在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先會(huì)遇到專(zhuān)用與通用的抉擇和硬件與軟件的權(quán)衡問(wèn)題。4-17 試說(shuō)明光電耦合器的光電隔離原理。答 : 光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如下圖所示 .控制輸出時(shí)，從上圖a可知，微機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)74LS04 非門(mén)反相后，加到光電耦合器 G 的發(fā)光二極管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極

23、管不導(dǎo)通，沒(méi)有光發(fā)出。這時(shí)光敏晶體管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏晶體管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏晶體管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。同樣的道理，可將光電耦合器用于信息的輸入，如上圖b 所示。4-20 試說(shuō)明檢測(cè)傳感器的微機(jī)接口基本方式。答：模擬量接口方式：傳感器輸出信號(hào)-放大-采樣/保持-模擬多路開(kāi)關(guān)- A/D轉(zhuǎn)換fI/O接口-微機(jī)開(kāi)關(guān)量接口方式：開(kāi)關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)(邏輯1或0)-三態(tài)緩沖器-微機(jī)10數(shù)字量接口方式：數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量(二進(jìn)制彳碼、BCD代碼、脈沖序列等)-計(jì)數(shù)器-三態(tài)緩沖器-微機(jī)11機(jī)電一體化

24、技術(shù)第5 章參考答案5-2 簡(jiǎn)述采樣定理？如果是有限帶寬信號(hào)，即| |時(shí)，E (j ) =0。而是e (t)的理想采樣信號(hào)，若采樣頻率,那么一定可以有采樣信號(hào)唯一地決定出原始信號(hào)e( t) 。也就是說(shuō)，若，則由可以完全地恢復(fù)e( t) 。5-3 簡(jiǎn)述數(shù)字控制系統(tǒng)A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。模/數(shù)轉(zhuǎn)換裝置每隔 T秒對(duì)輸入的連續(xù)信號(hào) e (t)進(jìn)行一次采樣，采樣信號(hào)為e* (t),如圖 a 所示。該采樣信號(hào)是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，它不能直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，必須經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)才能為計(jì)算機(jī)所接受。將采樣信號(hào)經(jīng)量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程是一個(gè)近似過(guò)程，稱(chēng)量化過(guò)程。現(xiàn)對(duì)量化過(guò)程作簡(jiǎn)單的說(shuō)明：將采樣信

25、號(hào)e*( t)的變化范圍分成若干層，每一層都用一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼表示，這些數(shù)碼可表示幅值最接近它的采樣信號(hào)。如圖 b所示，采樣信號(hào) A1為1.8V,則量化值A(chǔ)1'為2V,用數(shù)字010來(lái)代表；采樣信號(hào)A2為3.2V,則量化值 A2'為3V,用數(shù)字量011代表。這樣就把采樣信號(hào)變成了數(shù)字信號(hào)。a b5-5 簡(jiǎn)述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。精品文檔精品文檔答： 設(shè)對(duì)微小輸入位移有微小的輸出位移，則輸入功的總和和輸出功的總和分別為：12其中忽略機(jī)構(gòu)內(nèi)部機(jī)械損失時(shí)，兩式相等。由于相互獨(dú)立，則對(duì)第i個(gè)輸入有用表示輸入力(或轉(zhuǎn)矩)時(shí)，寫(xiě)成式中力(或轉(zhuǎn)矩)的變換系數(shù)，是 n*m 矩陣。5-6 簡(jiǎn)

26、述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。答：首先利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法將軌跡x(t),y(t) 變換成為關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)()1(t)、()2(t),然后從j 1和j 2導(dǎo)出計(jì)算關(guān)節(jié)力矩 T1、T2的計(jì)算公式。由平面幾何學(xué)知識(shí)，可得逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解為式中 p= ， q= 。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解可由Lagrange 公式解出。設(shè)計(jì)器人得負(fù)載只有各臂端部的質(zhì)量，則= * +式中第一項(xiàng)相當(dāng)于慣性項(xiàng)，第二項(xiàng)相當(dāng)于離心力與哥氏力。13機(jī)電一體化技術(shù)第 7章參考答案7-3機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說(shuō)明以下公式的含義:2 2 1 1 m n k i j cq i j i k i k答：典型負(fù)載是指慣性負(fù)載、外力負(fù)載、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載（滑動(dòng)

27、摩擦負(fù)載、粘性摩擦 負(fù)載、滾動(dòng)摩擦負(fù)載等）。對(duì)具體系統(tǒng)而言，其負(fù)載可能是以上幾種典型負(fù)載的組合，不一 定均包含上述所有負(fù)載項(xiàng)目。第一式表示等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能總和為2 21 12 13 2m ni i j j精品文檔.精品文檔設(shè)、等效到元件輸出軸上的總動(dòng)能為2 12 k kJ ,由能量守恒：cq k E E =Ek故2 21 1m nk i jcq i ji k i kJ m v J用工程上常用單位時(shí)，可將上式改寫(xiě)為2 2214m nk i j cq i ji k i kt內(nèi)克服負(fù)載所作的功德總和為:第二式表示等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。設(shè)上述系統(tǒng)在時(shí)間1 1m ni i j jW Fv t

28、T t精品文檔.精品文檔k則，執(zhí)行元件所為轉(zhuǎn)的角軸在時(shí)間t內(nèi) ，同理，執(zhí)行元件輸出作的功為k kW ,由得：K eq k W K W Tt1 1/m nkeq i i k j j kT T Fv,或1 12 / /3m n keq i i k j j k軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知 mA=400 kg, 7-4設(shè)有一工作臺(tái)x 二600N ,工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩水平 =800N , Fl垂直P(pán)h=5mm,Fl0.2,試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。擦系數(shù)為答：)由公式：1 (2 221 114 m nk i jcq i j i k i kn *Ph/1000V1

29、=n可得：絲（和轉(zhuǎn)速的單位要統(tǒng)一所以不必算出最終值）精品文檔.精品文檔Jkeq =1/4 ji 2ma(v1/nk)2+JG1(nG1/ nk)2+JG2(nG2/ nk)2+JG3(nG3/ nk)2+JG4(nG4/ nk)2+JI (n I /nk)2+J n (n n /14nk)2+J 絲(n 絲/ nk) 2+Jm=0.0508()(2)當(dāng)工作臺(tái)向右時(shí)：F=F*u- FL 水平=(FL 垂直+G)*u- FL 水平=(600+400*9.8 ) *0.2-800=104 (N)由1 1/ /m nkeq i i k j j kTT Fv得：TK= F*V/nk/ (2*pi) =F

30、* (n 絲*Ph/1000 ) /nk/(2*pi ) =104*(180*5/1000)/*720/(2*3.14)= 0.0207( N*m )。(3)當(dāng)工作臺(tái)向左時(shí)：F=( FL 垂直 +G)*u+ FL 水平=(600+400*9.8 ) *0.2+800=1704 ( N)TK= ( F*V/nk) /(2*pi)=0.339( N*m )Matlab 程序：n1=720;n2=360;n3=360;n4=180;n11=720;n22=360;ns=180;nd=720;ph=5;pi=3.1415927;j1=.01;j2=.016;j3=.02;j4=.032;j11=.02

31、4;j22=.004;js=.012;jd=.004;v1=ns*ph*001;a=400*(v1/nd)A2/(4*piA2)b=j1c=j2*(n2/nd)A2d=j3*(n3/nd2e=j4*(n4/nd2f=js*(ns/nd)A2g=j11*(n11/nd)A2h乎2*(n22/nd)A2J=400*(v1/nd)A2/(4*piA2)+j1+j2*(n2/nd)A2+j3*(n3/nd)A2+j4*(n4/nd)A2+js*(ns/nd)A2+j11*(n11/ nd)A2+j22*(n22/nd)A2+jd fs=800;fc=600;ma=400;fiz=fs+(fc+ma*9

32、.8)*0.2;fiy= -fs+(fc+ma*9.8)*0.2;tiz=fiz*v1/nd /(2*pi);tiy=fiy*v1/nd /(2*pi);7-5.簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過(guò)程。比例環(huán)節(jié)(P) 、積分環(huán)節(jié)(I)、比例-積分環(huán)節(jié)(PI)和比例-積分-微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用所選元部件的有關(guān)參數(shù)，可以繪制出系統(tǒng)框圖，并根據(jù)自 動(dòng)控制理論基礎(chǔ)課所學(xué)知識(shí)建立各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而激勵(lì)系統(tǒng)傳遞函數(shù)。精品文檔精品文檔 以閉環(huán)控制方式為例：圖( 1 )為檢測(cè)傳感器裝在絲桿端部的半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。它的系統(tǒng)框圖如圖(2)所示。該圖的傳遞函數(shù)為15G(