機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形考作業(yè)評(píng)講

17頁(yè)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)根底》課程作業(yè)講評(píng)(4)重慶播送電視大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院5自動(dòng)掌握技術(shù)考核學(xué)問(wèn)點(diǎn)：機(jī)電一體化自動(dòng)掌握技術(shù)概述、計(jì)算機(jī)掌握技術(shù)、PCL的組成。常見(jiàn)錯(cuò)誤：PCL6機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與綜合考核學(xué)問(wèn)點(diǎn)：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程、機(jī)電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。常見(jiàn)錯(cuò)誤：機(jī)電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。7機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)考核學(xué)問(wèn)點(diǎn)：CNCCNC常見(jiàn)錯(cuò)誤：CNC以上問(wèn)題提示答案和解題思路：以教材中的論述和計(jì)算方法為主。一、推斷題〔正確的打√，錯(cuò)誤的打×〕自動(dòng)掌握技術(shù)是機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的掌握水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性?！病獭?[135～136頁(yè)5.1]計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進(jìn)展硬件和軟件的調(diào)試〔×〕 [請(qǐng)見(jiàn)教材第160頁(yè)(6) ]說(shuō)明：計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)試。調(diào)試步驟為硬件調(diào)試→軟件調(diào)試→系統(tǒng)調(diào)試。故此題的論述時(shí)錯(cuò)誤的，括號(hào)內(nèi)應(yīng)填入“×PLC完善的自診斷功能，能準(zhǔn)時(shí)診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護(hù)故障現(xiàn)場(chǎng)，保證了PLC掌握系統(tǒng)的工作安全性〔√〕 見(jiàn)教材第161頁(yè)2. (1)中第5行～6行]現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)承受一對(duì)一的設(shè)備連線(xiàn)，按掌握回路分別進(jìn)展連接，打破了傳統(tǒng)掌握系統(tǒng)的構(gòu)造形式〔×〕 [請(qǐng)見(jiàn)教材第178～179頁(yè)5.7.2 第1自然段]需求設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期內(nèi)，從分析用戶(hù)需求到以具體技術(shù)說(shuō)明書(shū)的形式來(lái)描述滿(mǎn)足用戶(hù)需求產(chǎn)品的過(guò)程〔√〕 [請(qǐng)見(jiàn)教材第204頁(yè)倒數(shù)第4行～3行]目前，大局部硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以依據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌?，再協(xié)作接口編寫(xiě)相應(yīng)的程序?！病獭秤?jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件一般不需要用戶(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件都要由用戶(hù)自行編寫(xiě)，所以軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?！病痢砙請(qǐng)見(jiàn)教材第159頁(yè)(5) 第1行～4行]反求設(shè)計(jì)是建立在概率統(tǒng)計(jì)根底之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的牢靠性，延長(zhǎng)使用壽命，降低修理費(fèi)用。〔×〕 [請(qǐng)見(jiàn)教材第232頁(yè)6.6.3]說(shuō)明：反求設(shè)計(jì)是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)展分析爭(zhēng)論，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)〔產(chǎn)品〕進(jìn)展剖析、重構(gòu)、再制造的設(shè)計(jì)。故論述是錯(cuò)誤的，括號(hào)內(nèi)應(yīng)填入“×”號(hào)。綠色設(shè)計(jì)是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)展分析爭(zhēng)論，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)〔產(chǎn)品〕進(jìn)展剖析、重構(gòu)、再制造的設(shè)計(jì)〔×〕 請(qǐng)見(jiàn)教材第235頁(yè)第3行～5行]根本學(xué)問(wèn):綠色設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品〔系統(tǒng)〕的開(kāi)發(fā)階段，就考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響，從而削減對(duì)環(huán)境的污染、資源的鋪張，消退在使用安全和人類(lèi)安康等方面所產(chǎn)生的負(fù)作用。虛擬設(shè)計(jì)是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計(jì)算機(jī)關(guān)心設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)展實(shí)體建模和裝配建模，生成準(zhǔn)確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進(jìn)展一些相關(guān)分析，從而滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用的需要?！病獭砙238頁(yè)第2行～6行]〔〕 [243頁(yè)(2)]數(shù)控機(jī)床中的計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的掌握系統(tǒng)，而電機(jī)和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)局部。〔×〕 [請(qǐng)見(jiàn)教材第101頁(yè)4.4.1 ]說(shuō)明：機(jī)電一體化系統(tǒng)主要是由機(jī)械本體、動(dòng)力系統(tǒng)、檢測(cè)傳感系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及掌握系統(tǒng)5個(gè)根本要素構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床中的計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)信息處理及掌握系統(tǒng)，電機(jī)屬于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)局部，主軸箱則屬于機(jī)械本體。因此，此題的論述是錯(cuò)誤的，括號(hào)內(nèi)填入“×二、單項(xiàng)選擇題有一脈沖電源，通過(guò)環(huán)形安排器將脈沖安排給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子24個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)的步距角是〔C。A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°步進(jìn)電機(jī)的步距角

360zm

，五相十拍運(yùn)行拍數(shù)m=6，代入計(jì)算可知， 360

9

31.5C2410 6 2根本學(xué)問(wèn)：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)掌握元件。在非超載的狀況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停頓的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線(xiàn)性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等掌握領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)掌握變的格外的簡(jiǎn)潔。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象一般的直流電機(jī)，溝通電機(jī)在常規(guī)下使用。它必需由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成掌握系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等很多專(zhuān)業(yè)學(xué)問(wèn)。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而〔×。[請(qǐng)見(jiàn)教材第112頁(yè)〔5〕第1行]A．上升 B．下降C．不變 D．前三種狀況都有可能承受脈寬調(diào)制〔PWM〕進(jìn)展直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)變〔A〕來(lái)轉(zhuǎn)變電樞回路的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。[1219行]脈沖的寬度 B．脈沖的頻率C．脈沖的正負(fù) D．其他參數(shù)含有微處理器，可進(jìn)展程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是〔D〕。[請(qǐng)見(jiàn)教材第165頁(yè)第2行～3行]A．零接口 B．被動(dòng)接口C．主動(dòng)接口 D．智能接口說(shuō)明：以掌握微機(jī)〔微電子系統(tǒng)〕為動(dòng)身點(diǎn)，將接口分為人機(jī)接口與機(jī)電接口兩大類(lèi)。機(jī)械系統(tǒng)與微DHRGP-1A噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中C。請(qǐng)見(jiàn)教材第252頁(yè)第1行～2行]A．能源局部 B．測(cè)試傳感局部C．驅(qū)動(dòng)局部 D．執(zhí)行機(jī)構(gòu)說(shuō)明：工業(yè)機(jī)器人一般由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)、檢測(cè)傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成，對(duì)CHRGP-1A噴漆機(jī)器人中的手部屬于系統(tǒng)中的〔D。[請(qǐng)見(jiàn)教材第243頁(yè)第16行～17行]A．能源局部 B．測(cè)試傳感局部C．驅(qū)動(dòng)局部 D．執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常，數(shù)控周密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的掌握方式均承受〔B。A．開(kāi)環(huán)掌握 B．閉環(huán)掌握C．半閉環(huán)掌握D．混合掌握[2553行]說(shuō)明：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速進(jìn)展，數(shù)控機(jī)床越來(lái)越多地被廣泛應(yīng)用，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度也日益提高，原來(lái)周密滾珠絲杠加編碼器式的半閉環(huán)掌握系統(tǒng)已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，因此精B數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)屬于設(shè)備的〔C。A．能源局部 B．測(cè)試傳感局部C．驅(qū)動(dòng)局部 D．執(zhí)行機(jī)構(gòu)三、簡(jiǎn)答題何謂概念設(shè)計(jì)？簡(jiǎn)述概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。答：概念設(shè)計(jì)：[2068行～10行]概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程：[請(qǐng)見(jiàn)教材第208～218頁(yè) ]產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化 確定總功能總功能的分解①削減機(jī)械傳動(dòng)部件，使機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)潔化，體積減小，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和運(yùn)動(dòng)精度。②留意選用標(biāo)準(zhǔn)、通用的功能模塊，以避開(kāi)功能模塊在低水平上的重復(fù)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)在模塊級(jí)上的牢靠性，加快設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)速度。③充分運(yùn)用硬件功能軟件化原則，使硬件的組成最簡(jiǎn)化，使系統(tǒng)智能化。④以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心的設(shè)計(jì)策略。確定功能構(gòu)造①串聯(lián)構(gòu)造②并聯(lián)構(gòu)造③環(huán)形構(gòu)造產(chǎn)品的原理方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與篩選如何進(jìn)展機(jī)電一體化系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計(jì)？答：[請(qǐng)見(jiàn)教材第228～230頁(yè)6.6.1 1. (1)現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計(jì)①縮短傳動(dòng)鏈，削減元件數(shù)。②必要時(shí)增設(shè)備用元件或系統(tǒng)。③簡(jiǎn)化構(gòu)造。標(biāo)準(zhǔn)化程度高、構(gòu)造簡(jiǎn)潔的零部件往往工藝性能好，制造和裝配的質(zhì)量易得到保證，故障的潛在因素易得到掌握。④增加過(guò)載保護(hù)裝置或自動(dòng)停機(jī)裝置。⑤設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)。⑥合理地規(guī)定修理期。(2)掌握系統(tǒng)的牢靠性設(shè)計(jì)①自動(dòng)掌握②通過(guò)元器件的合理選擇提高牢靠性③對(duì)功率接口承受降額設(shè)計(jì)提高牢靠性④承受監(jiān)視定時(shí)器提高牢靠性⑤實(shí)行抗干擾措施提高牢靠性簡(jiǎn)述HRGP－1A噴漆機(jī)器人的示教再現(xiàn)過(guò)程。答：[2495行～7行]簡(jiǎn)述數(shù)控設(shè)備中計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的組成和功能。答：數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，主要是將輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)展處理運(yùn)算，推斷。并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據(jù)命令信號(hào)發(fā)出執(zhí)行信號(hào)給各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶開(kāi)工作臺(tái)動(dòng)作。裝置由輸入接口、掌握器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和輸出接口等五大局部組成。的格式，分別送給進(jìn)給電機(jī)掌握單元、主軸電機(jī)掌握單元和PLC，具有內(nèi)置PLC功能的數(shù)控裝置本身具有規(guī)律量解算功能，直接將解算結(jié)果送給機(jī)床強(qiáng)電掌握系統(tǒng)。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會(huì)讀入機(jī)床位置檢測(cè)裝置發(fā)出的實(shí)際位置信號(hào)，與指令位置比較后，用其差值掌握機(jī)床的移動(dòng)，可以獲得較高的位置控制精度。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會(huì)讀入機(jī)床位置檢測(cè)裝置發(fā)出的實(shí)際位置信號(hào)，與指令位置比較后，用其差值掌握機(jī)床的移動(dòng)，可以獲得較高的位置掌握精度。參考：數(shù)控裝置的根本功能是：讀入零件加工程序，依據(jù)加工程序所指定的零件外形，計(jì)算出刀具中〔插補(bǔ)周期內(nèi)刀具應(yīng)當(dāng)移動(dòng)的距離，把下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)刀具應(yīng)當(dāng)移動(dòng)的距離送給伺服單元。主要是將輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)展處理運(yùn)算、推斷，并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據(jù)命令信號(hào)發(fā)出執(zhí)行信號(hào)給各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶開(kāi)工作臺(tái)、刀具或者旋轉(zhuǎn)主軸等動(dòng)作〔這些動(dòng)作包括主軸運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或者關(guān)心運(yùn)動(dòng)。五、綜合題某物料搬動(dòng)機(jī)械手的構(gòu)造如下圖，動(dòng)作過(guò)程如下圖，要求機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式。機(jī)械手有升降、水平移動(dòng)、手爪夾持等3個(gè)自由度，承受電磁閥掌握的氣缸驅(qū)動(dòng)，PLC掌握。要求寫(xiě)出物料搬動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的具體工程路線(xiàn)。物料搬動(dòng)機(jī)械手構(gòu)造原理圖解：機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)流程分為五個(gè)階段：產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)實(shí)施和設(shè)計(jì)定型階段。第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段：進(jìn)展需求分析和需求設(shè)計(jì)，以明確設(shè)計(jì)任務(wù)。機(jī)械手的用途:物料搬運(yùn)。工作方式：手動(dòng)、自動(dòng)方式。主要技術(shù)參數(shù)：3自由度。使用環(huán)境要求：生產(chǎn)線(xiàn)。其次階段：概念設(shè)計(jì)階段：在功能分析的根底上，優(yōu)化篩選取得較抱負(fù)的工作原理方案。對(duì)各功能模塊進(jìn)展細(xì)部設(shè)計(jì)，繪制相應(yīng)的工程圖。該階段的工作量既包括機(jī)械、電氣、電子、掌握與計(jì)算機(jī)軟件等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，又包括總裝圖和零件圖的繪制。第四階段：設(shè)計(jì)實(shí)施階段。首先依據(jù)機(jī)械、電氣圖紙和算法文件，制造、裝配和編制各功能模塊；然后進(jìn)展模塊的調(diào)試；最終進(jìn)展系統(tǒng)整體的安裝調(diào)試，復(fù)核系統(tǒng)的牢靠性及抗干擾性。第五階段：設(shè)計(jì)定型階段。對(duì)調(diào)試成功的系統(tǒng)進(jìn)展工藝定型，整理設(shè)計(jì)資料。小批量生產(chǎn)，試銷(xiāo)。某車(chē)間內(nèi)的兩條自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上需要一款搬運(yùn)機(jī)器人，用于生產(chǎn)線(xiàn)間的產(chǎn)品搬運(yùn)，假設(shè)該款機(jī)器人承受概念設(shè)計(jì)，請(qǐng)制訂出概念設(shè)計(jì)的流程。 [請(qǐng)參見(jiàn)教材第208頁(yè)6.3.2]答：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)打算性地影響產(chǎn)品創(chuàng)過(guò)程中后續(xù)的產(chǎn)品具體設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)發(fā)以及企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。包含以下流程：首先是將設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化，確定出系統(tǒng)的總功能；依據(jù)系統(tǒng)的總功能要求和構(gòu)成系統(tǒng)的功能要素進(jìn)展總功能