《機電一體化》word版.doc

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第1章 緒論 通過本章的學(xué)習(xí)，了解機電一體化的定義、機電一體化系統(tǒng)的基本功能、相關(guān)技術(shù)和方法。明確學(xué)習(xí)內(nèi)容和目的，以及本課程的性質(zhì)和任務(wù)。 考核知識點與考核要求 1. 機電一體化的定義:是機械的主功能、動力功能、信息功能、控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱 識記：機電一體化的基本概念；機電一體化的理論基礎(chǔ)和物質(zhì)基礎(chǔ)； 2. 機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素:機械本體、控制與信息處理、動力、傳感器檢測、執(zhí)行元件等。 3. 1、機械子系統(tǒng) 功能：機身、框架、機械聯(lián)接等產(chǎn)品支持機構(gòu)，實現(xiàn)構(gòu)造功能 要求：可靠、小型、美觀 2、動力子系統(tǒng) 功能：提供能量，轉(zhuǎn)換成需要的形式，實現(xiàn)動力功能 要求：效率高、、適應(yīng)性好、可靠性高 3、傳感檢測子系統(tǒng) 功能：檢測產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實現(xiàn)計測功能 要求：體積小、精度高、抗干擾能力強 4、執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng) 功能：包括機械傳動與操作機構(gòu)，接收控制信息，完成要求的動作 常用執(zhí)行機構(gòu)：機械、電磁、電液等機構(gòu) 5、電子信息處理子系統(tǒng) 功能：處理、運算、決策，實現(xiàn)控制功能 要求：高可靠性、柔性、智能化　 識記：一個較完善的機電一體化系統(tǒng)的幾個基本要素；每個功能要素在機電一體化系統(tǒng)中的作用。 3. 機電一體化的相關(guān)技術(shù): 1.機械技術(shù)　 機械技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在機電一體化產(chǎn)品中，它不再是單一地完成系統(tǒng)間的連接，必須從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、重量、體積、剛性、可靠性能及通用性等幾個方面加以改進，使機電一體化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、重量減輕、剛性提高具有高的可靠性，實現(xiàn)產(chǎn)品的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，提高產(chǎn)品的可維修性，為機電一體化產(chǎn)品提供堅實的基礎(chǔ)。 2.傳感檢測技術(shù)　 傳感檢測技術(shù)是機電一體化的感受器官，是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，它的功能越強，系統(tǒng)的自動化程度就越高。 3.信息處理技術(shù)　 信息處理技術(shù)包括信息的交換、存取、運算、判斷和決策，主要設(shè)備是計算機或可編程序控制器及與其配套的I/O設(shè)備、顯示器和外部存儲器。與計算機技術(shù)緊密相關(guān)，指揮整個系統(tǒng)的運行。 4.伺服驅(qū)動技術(shù)　驅(qū)動技術(shù)按動力源可分為電動、液壓和汽動3種，常見伺服驅(qū)動有電液馬達、脈沖液壓缸、步進電機和交直流伺服電動機，目前存在功能可靠性和減小體積等問題。 5.系統(tǒng)技術(shù) 系統(tǒng)技術(shù)就是以整體的概念組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，從系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，將整體分解成相互關(guān)聯(lián)的若干功能子系統(tǒng)，以子系統(tǒng)進行一次分解，生成功能更為單一的、具體的功能單元，直到找出一個最佳、可行的技術(shù)方案。 6.自動控制技術(shù) 關(guān)于軟件方面的技術(shù)，主要以控制理論為指導(dǎo)，對控制系統(tǒng)設(shè)計、計算、仿真、現(xiàn)場調(diào)試、可靠運行等 7.軟件技術(shù)　軟件技術(shù)必須與硬件協(xié)調(diào)發(fā)展，在滿足系統(tǒng)要求的同時，必須降低成本及提高軟件的通用性。 識記：機電一體化的六個關(guān)鍵技術(shù)；各項關(guān)鍵技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中的作用。 4．現(xiàn)代機械的機電一體化方法 領(lǐng)會：機電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的分類和現(xiàn)代機械的機電一體化目標(biāo)。 第2章 機械系統(tǒng)分析 通過本章的學(xué)習(xí)，了解機械系統(tǒng)的要求，掌握常見傳動裝置的結(jié)構(gòu)、特性及選用及其設(shè)計方法和消隙方法。 考核知識點與考核要求 1. 機械傳動裝置性能要求 : 傳動裝置是一種轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變換器，使執(zhí)行元件與負(fù)載間在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。 1)轉(zhuǎn)動慣量小。2)低摩擦 2. 滾珠絲杠副: 滾珠絲杠副是一種螺旋傳動機構(gòu), 組成：絲杠、螺母、滾珠、滾珠循環(huán)裝置； 工作原理：絲桿（螺母）旋轉(zhuǎn)，滾珠在封閉滾道內(nèi)沿滾道滾動、迫使螺母（絲桿）軸向移動； 特點:1:傳動效率高,2:運動具有可逆性,3:傳動精度高,4:磨損小，使用壽命長，5：不能自鎖。 循環(huán)方式:內(nèi)循環(huán)，外循環(huán) ； 滾珠絲杠副間隙調(diào)整法：1)雙螺母墊片式調(diào)隙 2)雙螺母螺紋式調(diào)隙3)雙螺母齒差式調(diào)隙 識記: 結(jié)構(gòu)組成及其特點，循環(huán)方式，滾珠絲杠副間隙調(diào)整方法（掌握其工作原理），滾珠絲杠副的設(shè)計 3.齒輪傳動裝置：總傳動比的確定： 原則：通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度（穩(wěn)、準(zhǔn)、快） 常見幾種傳動比分配原則：1)等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 2)重量最輕原則 常見間隙調(diào)整方法：1)錯齒法①墊片調(diào)整法②彈簧調(diào)整法 2)偏心套法 識記： 總傳動比的確定原則、結(jié)論及其意義，常見的幾種傳動比分配原則及其分配方法，間隙的種類及常見的間隙調(diào)整方法（掌握其工作原理） 4. 導(dǎo)向裝置: 導(dǎo)軌的作用：支承和引導(dǎo)運動部件，按給定的方向作運動 導(dǎo)軌的基本組成：運動件（動導(dǎo)軌） 承導(dǎo)件（支承導(dǎo)軌/靜導(dǎo)軌）直線運動導(dǎo)軌要求：（1）導(dǎo)向精度高 （2）剛度好（3）運動平穩(wěn)（4）結(jié)構(gòu)工藝性好 直線滾動導(dǎo)軌的特點：1:導(dǎo)向精度高，運動平穩(wěn)可靠，f小，動作輕便靈活，無爬行2: 預(yù)緊后導(dǎo)軌剛度提高，耐沖擊振動 3:壽命長4: 便于潤滑，應(yīng)用廣泛 靜壓導(dǎo)軌：是由外界向?qū)к壝骈g通入壓力油或壓縮空氣，使運動件浮起，與承導(dǎo)件分開，保證導(dǎo)軌處于液體摩擦或氣體摩擦，再由油孔流回油箱。特點：即使導(dǎo)軌面有不平，也能保證平穩(wěn)運動。 識記：導(dǎo)向裝置的功能及其組成，導(dǎo)向裝置的基本要求，滾動直線導(dǎo)軌的特點，靜壓導(dǎo)軌的工作原理， 第3章 執(zhí)行裝置及伺服電動機 通過本章的學(xué)習(xí)，了解常見的執(zhí)行裝置的工作原理，掌握常用的伺服執(zhí)行部件的工作原理、伺服驅(qū)動放大和控制的方法。 1. 微動裝置：1.機械式微動裝置　常用的機械式微動裝置傳動類型有螺旋傳動、齒輪傳動、摩擦傳動、杠桿傳動以及這幾種傳動方案的結(jié)合。2.熱變形式微動裝置　該類裝置利用電熱元件作為動力源，靠電熱元件通電后產(chǎn)生的熱變形實現(xiàn)微小位移 舉例說明常見的微動裝置， 2. 執(zhí)行裝置 什么是靜壓軸承、相比普通軸承其特點有哪些:靜壓軸承是流體摩擦支撐的基本類型之一，它是在軸頸與軸承之間充有一定壓力的液體或氣體，將轉(zhuǎn)軸浮起并承受負(fù)荷的一種軸承。 特點：f小，η高，壽命長，轉(zhuǎn)速范圍高，剛度大，抗振性好，回轉(zhuǎn)精度高 執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意哪些問題: 1)具有實現(xiàn)所需的全部運動形式的能力，包括給定的運動軌跡、給定的行程、速度方向及運動的起止點位置的范圍等，并具有相應(yīng)的精度和靈敏度。2)具有傳遞所需動力的能力。3)具有良好的動態(tài)品質(zhì)，即要求盡量減少裝置的轉(zhuǎn)動慣量、提高傳動剛度和系統(tǒng)固有頻率，以減少摩擦和間隙等。4)可靠性高、壽命長。 提高結(jié)合面剛度的主要手段是什么: 3. 伺服電動機 機電一體化中伺服電動機的性能要求: 1)性能密度大，即功率密度和比功率大。2)快速響應(yīng)特性好，即加減速轉(zhuǎn)矩大，頻率特性好。3)位置控制精度高，調(diào)速范圍寬，低速運行平穩(wěn)、分辨率高。4)適應(yīng)啟停頻繁的工作要求。5)振動和噪聲小。6)空載始動電壓小。7)可靠性高，壽命長 常用的伺服電機有哪些: 步進電動機，永磁式步進電動機，混合式步進電動機 步進電機的步距角與哪些因素有關(guān)，轉(zhuǎn)速如何計算： P-步進電機相數(shù) Z-轉(zhuǎn)子齒數(shù) f-脈沖頻率 K-通電方式 一般最小步距角：0.75-9 步進電機的主要性能指標(biāo)及其含義：（1）最大靜轉(zhuǎn)矩：步進電動機在某相始終通電而處于靜止不動狀態(tài)時，能承受的最大外加轉(zhuǎn)矩，即所能輸出的最大電磁轉(zhuǎn)矩，反應(yīng)了步進電動機的制動能力和低速步進運行時的負(fù)載能力。(2)步距誤差：空載時實測的步進電動機步距角與理論步距角之差，它在一定程度上反映了步進電動機的角位移精度。(3)運行矩頻特性：步進電動機運行時，輸出轉(zhuǎn)矩與輸入脈沖頻率的關(guān)系。(4)最大相電壓和最大相電流：分別是指步進電動機每相線圈所允許施加的最大電源電壓和流過電流。 步進電機控制中環(huán)形分配器的作用、功率放大器的功能；常見的功率放大器的類型； 直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理：主磁極、電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、電刷等。 原理：主磁極的勵磁線圈在直流電源下產(chǎn)生恒定磁場，當(dāng)電樞繞組兩端接上直流電源時，在電樞繞組中就有直流電流，因而電樞繞組在磁場的作用下受到電磁力矩而帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)這種旋轉(zhuǎn)要靠電刷對電樞繞組電流的不斷換向來維持。 直流伺服電機的控制方式：恒轉(zhuǎn)矩—電樞電壓控制；恒功率—勵磁磁場控制 交流伺服電機的類型：同步型、異步型 交流伺服電機的結(jié)構(gòu)和工作原理：1）定子：由于尺寸太大，硅鋼片常制成扇形，然后對成圓形。2）轉(zhuǎn)子：由磁極、轉(zhuǎn)軸、阻尼繞組、滑環(huán)、電刷等組成，在電刷和滑環(huán)通入直流電勵磁，產(chǎn)固定磁極 3）位置傳感器 轉(zhuǎn)速的計算：同步交流電機 異步交流電機 異步交流伺服電機的調(diào)速方法：（1）變頻調(diào)速：改變異步電動機的供電頻率f實現(xiàn)實現(xiàn)調(diào)速，是無級調(diào)速（2）改變磁極對數(shù)p調(diào)速：有級調(diào)速（精度不高的場合，如鏜床、銑床）（3）改變轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速（調(diào)速方法簡單、設(shè)備簡單投資少，但能耗較大，輕載時調(diào)速范圍??；常用于起重、提升設(shè)備） 第4章 機電一體化常用電路及應(yīng)用 通過本章的學(xué)習(xí)，掌握一些常見的電路的工作原理及其功能。 1. 模擬電路主要元器件: 成模擬電路的主要元器件包括電阻、電容、電感線圈、變壓器、二極管、三極管、石英諧振器和繼電器等。 電阻值、電容值的表示方法：電阻：①第一色環(huán)表示電阻值的第一位數(shù)。②第二色環(huán)表示電阻值的第二位數(shù)。③第三色環(huán)表示電阻值的乘數(shù)。④第四色環(huán)表示電阻值的允許誤差。 電容：①第一色環(huán)和第二色環(huán)表示電容器容量的第一位數(shù)和第二位數(shù)。②第三色環(huán)表示電容器容量的乘數(shù)。③第四色環(huán)表示電容器容量的允許誤差。 晶閘管的導(dǎo)通條件：在陽極上加正向電壓，同時在控制極上加正向電壓。 2. 常見電路 什么是變流技術(shù):電源電路主要是指為工作設(shè)備的需要，將外部電源轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需要的電源的電路部分---變流技術(shù)。 整流器、逆變器、斬波器、變頻器的功能: 整流器：把交流電變?yōu)楣潭ǖ幕蚩烧{(diào)的直流電；逆變器：把固定的直流電壓變成可調(diào)的或固定的直流電壓；斬波器：把固定的直流電壓變?yōu)榭烧{(diào)的交流電壓。 能夠說明常用的變流電路的工作原理: 集成電路的特點: 1)電路合理，系統(tǒng)質(zhì)量高。2)降低系統(tǒng)成本，提高生產(chǎn)效率。 3)減少元器件數(shù)量，提高系統(tǒng)可靠性。 差動運算放大器電路的工作原理: PID調(diào)節(jié)電路的功能是什么：在自動控制系統(tǒng)中，PID調(diào)節(jié)器是廣泛應(yīng)用的通用校正裝置，其作用是對經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換的信號與給定信號相比較得到的偏差量進行運算，產(chǎn)生相對的輸出，去控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié)。 傳導(dǎo)型干擾有哪幾類，輻射型干擾有哪幾類：傳導(dǎo)型干擾：可分為供電干擾、強電干擾和接地干擾。輻射型干擾： 電磁干擾、靜電干擾 常見濾波電路的工作原理： 隔離的方法有哪幾種，并進行比較：光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離。 比較: 1）光電隔離體積稍大，隔離度和支持的頻率豐富；但前提必須供電。 2）變壓器隔離效果稍差些，只能針對特定的一點頻率和波段的信號進行過濾及隔離,相對于光耦，其體積可以做到小很多；它可實現(xiàn)無源狀態(tài)下工作。3）繼電器隔離的接觸點，接通時電阻很小，斷開時無漏電流，這是晶體管開關(guān)電路達不到的，而且耐壓高。 什么是接地，接地的目的是什么： 將電路、設(shè)備機殼等與作為零電位的一個公共參考點（大地）實現(xiàn)低阻抗的連接稱為接地。接地的目的有兩個：1）為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險和保證設(shè)備的安全，這稱為安全接地，如把電子設(shè)備的機殼、機座等與大地相接，當(dāng)設(shè)備中存在漏電時，不致影響人身安全；2）為了給系統(tǒng)提供一個基準(zhǔn)電位，保證控制系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度，或是防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為工作接地，如脈沖數(shù)字電路的零電位點等，或為了抑制干擾，如屏蔽接地等。 第5章 計算機控制技術(shù) 通過本章的學(xué)習(xí)，了解機電一體化系統(tǒng)中計算機控制技術(shù)的組成、特點和類型。掌握接口技術(shù)在機電一體化系統(tǒng)中應(yīng)用以及常用的控制方法。 考核知識點 1. 概述 計算機控制系統(tǒng)的組成: 計算機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方式: 1.操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) 2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC（DirectDigitalControl）3.監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)SCC （SupervisoryComputerControl） 4.分級計算機控制系統(tǒng) 2. 工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機的要求:1.實時性2.高可靠性 3.硬件配置的可裝配可擴充性4.可維護性 常用的工業(yè)控制計算機有哪幾種: 1.STD總線工業(yè)控制機 2.PC總線工控機 STD總線工控機的突出特點:1）模塊化設(shè)計 2）開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3. 計算機接口 計算機I/O接口的主要功能:（1）解決主機CPU和外圍設(shè)備之間的時序配合和通信聯(lián)絡(luò)問（2）解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。（3）解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口的選擇問題。 I/O信號的種類: 1.數(shù)據(jù)信息2.狀態(tài)信息 3.控制信息 計算機與外部的通信方式: 1.并行通信2.串行通信 I/O接口的控制方式: 程序控制方式、中斷控制方式和直接存儲器存取方式。 I/O接口的編址方式: 1. I/O接口獨立編址方式 2. I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址方式 微機控制系統(tǒng)中的輸入與輸出通道一般包括哪幾種:（1）模擬量輸入通道（2）模擬量輸出通道（3）數(shù)字量輸入通道（4）數(shù)字量輸出通道 量化單位q的概念及其計算: 量化單位q是指量化后二進制數(shù)的最低位所對應(yīng)的模擬量的值。設(shè)fmax和fmin分別為轉(zhuǎn)換信號的最大值和最小值，i為轉(zhuǎn)換后二進制數(shù)的位數(shù)，則量化單位為 4. D/A轉(zhuǎn)換器 D/A轉(zhuǎn)換器的分辨力感念及計算: 分辨率 D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率表示當(dāng)輸入數(shù)字量變化了1時，輸出模擬量變化的大小。它反映了計算機的數(shù)字量輸出對執(zhí)行部件控制的靈敏程度。對于一個N位的D/A轉(zhuǎn)換器,其分辨率為： DAC0832的工作方式有哪幾種:（1）直通方式 （2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式 第6章 檢測技術(shù) 通過本章的學(xué)習(xí)，了解各種常用傳感器的類型、結(jié)構(gòu)、靜動態(tài)特性、測量范圍、使用條件等，掌握常用傳感器的工作原理及其應(yīng)用。 考核知識點 1. 傳感器技術(shù) 傳感器的定義: 一種以一定的精確度將被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、易于精確處理和測量的某種物理量（如電量）的測量部件或裝置。 傳感器的構(gòu)成圖 傳感器的構(gòu)成:（1）敏感元件：是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量的預(yù)變換裝置,其輸入、輸出間具有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系（最好為線性）（2）轉(zhuǎn)換元件：又稱變換器，將非電量轉(zhuǎn)換為電信號的元件。（3）基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量,如電壓、電流、頻率等。 傳感器的特性：1）靜特性：傳感器輸入量為常量或隨時間做緩慢變化時，輸入與輸出的關(guān)系 動態(tài)特性：指傳感器測量動態(tài)信號時，輸出對輸入的響應(yīng)特性。 線性度: 傳感器輸出量與輸入量之間的實際曲線偏離擬合曲線的程度。通常希望這個特性（曲線）為線性。 靈敏度: 傳感器在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。 遲滯: 傳感器在正、反行程中輸出/輸入特性曲線的不重合程度。 重復(fù)特性:傳感器在同一條件下,被測輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次重復(fù)測量時的輸出/輸入曲線不一致的程度。 傳感器信號處理電路的主要目的:（1）提高系統(tǒng)的測量精度（2）提高測流量系統(tǒng)的線性度（3）抑制噪音 2. 位移測量傳感器: 能舉出幾個具體的常用位移傳感器，并能說出其應(yīng)用場合； 光電式編碼器按旋轉(zhuǎn)規(guī)律可分為哪兩種； 比較絕對式編碼器與增量式編碼器。 注意理解上課例題 3. 測速傳感器 能舉出幾個具體的常用測速傳感器； 光電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)和測速原理； 注意理解上課例題 4. 傳感器接口技術(shù) 采樣保持電路的組成及工作原理: 組成：存儲電容C、模擬開關(guān)S等。采樣/保持器是一種用邏輯電平控制工作狀態(tài)的器件。 采樣/保持的概念: 1）采樣：盡可能快的接收模擬輸入信號，并精確的跟蹤模擬輸入信號的變化，一直到接到保持指令為止；2）保持：對接收到的保持指令前一瞬間的模擬輸入信號進行保持。此階段相當(dāng)于一個“模擬信號存儲器” 5. 傳感器非線性補償處理 軟件數(shù)字量非線性校正的概念: 常用非線性軟件處理方法：查表法、分段線性插值； 6. 數(shù)字濾波 數(shù)字濾波的概念及其特點: 常用的數(shù)字濾波方法: 第7章 簡單機電一體化系統(tǒng) 通過本章的學(xué)習(xí)，了解機電一體化技術(shù)在典型產(chǎn)品如。 考核知識點 1. 工業(yè)機器人 機器人的組成: 機器人一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，檢測傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成 。 1. 滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)。 2. 某4極異步交流感應(yīng)電機，電源頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為1470r/min，則轉(zhuǎn)差率為多少？若為同步交流電機，則轉(zhuǎn)速為多少？（計算公式前面有） 3、應(yīng)用于工業(yè)控制的計算機主要有哪些？STD總線的突出特點是什么？ 答：有1.STD總線工業(yè)控制機 2.PC總線工控機 特點：1）模塊化設(shè)計 2）開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 4、步進電機控制中，常見的環(huán)形分配方法有什么，驅(qū)動放大電路有哪些？ 答：1）計算機軟件分配2）硬件環(huán)形分配； 驅(qū)動電路：電源驅(qū)動、雙電源驅(qū)動、斬波限流。 5、DAC0832是什么，它的工作方式有哪幾種？ 答：是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器，能完成從數(shù)字量輸入到模擬量（以電流形式）輸出的轉(zhuǎn)換。 工作方式：（1）直通方式（2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式 6、齒輪傳動裝置總傳動比的確定原則是什么？為什么？結(jié)論是什么？ 答：總傳動比的確定：原則：通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度（穩(wěn)、準(zhǔn)、快）； 常見幾種傳動比分配原則：1)等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 2)重量最輕原則。 7、小功率電動機驅(qū)動多級齒輪傳動，當(dāng)采用等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則是，各級齒輪傳動比按照什么次序分配；若按照重量最輕原則，則各級齒輪傳動比如何分配。 答：小功率傳動裝置按質(zhì)量最小原則來確定傳動比時, 常選擇相等的各級傳動比 質(zhì)量最小原則確定的各級傳動比表現(xiàn)為“前大后小”的傳動比分配方式。 8、絲杠螺母間隙的調(diào)整方法有哪幾種？齒輪調(diào)隙常見的方法有哪些？要求能說明其工作原理。 答：絲杠螺母間隙的調(diào)整方法(1)雙螺母墊片式調(diào)隙 原理：調(diào)整墊片厚度Δ，螺母軸向移動，消除軸向間隙(2)雙螺母螺紋式調(diào)隙 原理:螺母6有凸緣，螺母8有螺紋，用兩個圓螺母1和2鎖緊，螺母2可調(diào)整軸向間隙和預(yù)緊(3)雙螺母齒差式調(diào)隙 原理：螺母2凸緣切有外齒，相差1個齒，與內(nèi)齒輪3、5嚙合。當(dāng)兩個螺母按同方向轉(zhuǎn)過一個齒，會產(chǎn)生相對軸向位移，位移量大??；齒輪調(diào)隙常見的方法：1)錯齒法①墊片調(diào)整法②彈簧調(diào)整法 2)偏心套法 9、 一步進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z=60、導(dǎo)電拍數(shù)m=6，則其步距角α為多少呢？轉(zhuǎn)速又如何計算呢？ α=360/mzk n=60f/mzk 其中(k=1) 10、機電一體化的概念是什么？ 答：是機械的主功能、動力功能、信息功能、控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。 11、什么是傳感器？什么是傳感器的線性度？ 答：傳感器：一種以一定的精確度將被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、易于精確處理和測量的某種物理量（如電量）的測量部件或裝置。 線性度：傳感器輸出量與輸入量之間的實際曲線偏離擬合曲線的程度。通常希望這個特性（曲線）為線性。 12、 什么是逆變器？什么是整流器？ 答：逆變器：把固定的直流電壓變成可調(diào)的或固定的直流電壓。整流器：把交流電變?yōu)楣潭ǖ幕蚩烧{(diào)的直流電。斬波器：把固定的直流電壓變成可調(diào)的交流電壓。 13、機電一體化系統(tǒng)中，齒輪傳動裝置總傳動比的確定原則是什么？為什么？此時傳動比等于多少？ 答：總傳動比的確定：原則：通常采用負(fù)載角加速度最大原則選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度（穩(wěn)、準(zhǔn)、快） 常見幾種傳動比分配原則：1)等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則 2)重量最輕原則 總傳動比=電動機的角位移/負(fù)載的角位移=電動機的角速度/負(fù)載的角速度=電動機的角加速度/負(fù)載的角加速度。 14、什么是接地？接地的目的是什么？ 答：將電路、設(shè)備機殼等與作為零電位的一個公共參考點（大地）實現(xiàn)低阻抗的連接稱為接地。 接地的目的有兩個：1）為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險和保證設(shè)備的安全，這稱為安全接地 如把電子設(shè)備的機殼、機座等與大地相接，當(dāng)設(shè)備中存在漏電時，不致影響人身安全；2）為了給系統(tǒng)提供一個基準(zhǔn)電位，保證控制系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度，或是防止地環(huán)路引起的干擾，常稱為工作接地，如脈沖數(shù)字電路的零電位點等，或為了抑制干擾，如屏蔽接地。 15、 機電一體化系統(tǒng)的主要構(gòu)成要素有哪些？檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵元件是什么？ 答：機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素： 14 1、機械子系統(tǒng) 功能：機身、框架、機械聯(lián)接等產(chǎn)品支持機構(gòu)，實現(xiàn)構(gòu)造功能。 要求：可靠、小型、美觀。 2、動力子系統(tǒng) 功能：提供能量，轉(zhuǎn)換成需要的形式，實現(xiàn)動力功能。 要求：效率高、適應(yīng)性好、可靠性高。 3、傳感檢測子系統(tǒng) 功能：檢測產(chǎn)品內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境，實現(xiàn)計測功能。 要求：體積小、精度高、抗干擾能力強。 4、執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng) 功能：包括機械傳動與操作機構(gòu)，接收控制信息，完成要求的動作。 常用執(zhí)行機構(gòu)：機械、電磁、電液等機構(gòu)。 5、電子信息處理子系統(tǒng) 功能：處理、運算、決策，實現(xiàn)控制功能。 要求：高可靠性、柔性、智能化。 16、什么是靜壓導(dǎo)軌？相比其他導(dǎo)軌其特點有哪些？ 答：靜壓導(dǎo)軌：是由外界向?qū)к壝骈g通入壓力油或壓縮空氣，使運動件浮起，與承導(dǎo)件分開，保證導(dǎo)軌處于液體摩擦或氣體摩擦，再由油孔流回油箱。特點：即使導(dǎo)軌面有不平，也能保證平穩(wěn)運動。 17、PID調(diào)節(jié)電路的功能是什么？當(dāng)參數(shù)KP增大時，對系統(tǒng)有何影響？ 答：PID調(diào)節(jié)電路：在自動控制系統(tǒng)中，PID調(diào)節(jié)器是廣泛應(yīng)用的通用校正裝置，其作用是對經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換的信號與給定信號相比較得到的偏差量進行運算，產(chǎn)生相對的輸出，去控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié)。 18、機電一體化系統(tǒng)對工業(yè)控制計算機的要求有哪些？ 答：工業(yè)控制計算機的特點及要求1.實時性2.高可靠性3.硬件配置的可裝配可擴充性4.可維護性。 19、簡述滾珠絲杠傳動裝置的組成及其特點。 答：組成：1—絲杠　2—螺母　3—滾珠 4—滾珠循環(huán)裝置 工作原理：絲桿（螺母）旋轉(zhuǎn)，滾珠在封閉滾道內(nèi)沿滾道滾動、迫使螺母（絲桿）軸向移動 特點：1:傳動效率高,2:運動具有可逆性,3:傳動精度高,4:磨損小，使用壽命長，5：不能自鎖。 20、光電式編碼器按工作原理有兩類？并對他們進行比較。 21、計算機I/O接口的主要功能有哪些？其控制方式有哪些？編址方式有哪幾種？ 解：主要功能：（1）解決主機CPU和外圍設(shè)備之間的時序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題。（2）解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。（3）解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口的選擇問題。 控制方式：程序控制方式、中斷控制方式和直接存儲器存取方式。 編制方式： 1. I/O接口獨立編址方式； 2. I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址方式。 22、圖示斜齒輪調(diào)隙機構(gòu)，請分析其調(diào)整齒側(cè)間隙原理。 1、2－薄片斜齒輪 3－蝶形彈簧 4－墊片 5－螺母 6－寬齒輪 23. 試分析圖示滾珠絲杠副軸向間歇調(diào)整與預(yù)緊的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點。 雙螺母墊片式調(diào)隙 原理：調(diào)整墊片厚度Δ，螺母軸向移動，消除軸向間隙 特點：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，剛性好；但精確調(diào)整困難；滾道磨損時不能隨意調(diào)整。適用于一般的傳動機構(gòu)。 24、分析圖示半橋逆變的原理，并能畫出負(fù)載上的電壓和電流的波形圖。 1） V1和V2柵極信號在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2 2）V1或V2通時，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋。 25、請分析圖示電源電路的工作原理，并畫出輸出電壓波形圖。 26、有一變化量為0 ~ 16V的模擬信號，采用4位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入到微機控制系統(tǒng)中，試求其量化單位q，及量化誤差最大值emax。 答：q=（fmax-fmin）/2i=16/16=1V emax=q/2=0.5V 27、某工作臺采用直流電機絲杠螺母及結(jié)構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的位移為s=250mm，絲杠的螺距為t=4mm，單頭，齒輪減速比為i=5，要求測量精度為0.01mm。分析以下兩種測量方案，選擇編碼器，并進行比較。 （1）編碼器安裝于直流電機軸； （2）編碼器安裝于大齒輪軸上。 高速端轉(zhuǎn)角測量 對電機轉(zhuǎn)角的測量實現(xiàn)工作臺的間接測量。設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為ns，則每個脈沖對工作臺的位移為：Δl=t/（i*ns）實際脈沖數(shù)應(yīng)大于計算值，故參考樣本選擇ns=100小型編碼器測量精度為：Δl’=t/(i*ns)=4/(5*100)=0.008mm。 低速端轉(zhuǎn)角測量 對電機轉(zhuǎn)角的測量實現(xiàn)工作臺的間接測量。設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為ns，直接測量轉(zhuǎn)角，與i無關(guān)，則：Δl=t/ns。 所以，ns=t/Δl=4/0.01=400實際脈沖數(shù)應(yīng)大于計算值，故參考樣本選擇n=500小型編碼器。 兩種間接測量的優(yōu)點是對傳感器的分辨率要求較低，可降低費用；缺點是會產(chǎn)生傳動鏈誤差，滾珠絲杠的傳動精度可以很高，提高齒輪傳動精度較困難，因此測量精度要求高，宜采用低速端間接測量方案，低速端測量分辨率是高速端測量時的i倍，i小時兩者差別不大，i大時兩者分辨率則相差較大，價格相差會很多，此時應(yīng)綜合價格和測量精度要求選擇測量方案，i大時宜高速端測量。