机电一体化系统设计基础——答案完工..

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《机电一体化系统设计基础》形成性考核册

学生姓名:陶奇

学生学号: 1161101206761

班级: 11春机械

专业:机械制造与自动化

机电一体化系统设计基础课程作业(一)

一、填空题

1.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口电路组成。

2.机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、办公机电一体化和产业机电一体化产品。

3.机电一体化系统设计的质量管理主要体现在质量目标管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。

4.市场预测主要包括定期预测和定量预测方法。

5.机电一体化系统中,机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性和快速响应性等方面的要求。

6.在多级传动中,为了减小传动误差,传动比的分配应遵守前小后大原则。

7.当负载折算到电机轴上的惯量等于转子惯量时,系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。

8.机械传动系统中,影响系统传动精度的误差可分为传动误差和回程误差两种。

二、简答题

1.机电一体化系统中,传感测试部分的作用是什么?

机电一体化系统中传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测,变为可识别的信号,传输到信息处理单元,经分析处理后产生控制信息。2.简述机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤)

机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤):拟定产品开发目标和技术规范;收集资料,市场分析,可行性分析和技术经济性分析;总体方案设计;总体方案的评审和评价;详细设计;详细设计方案的评审和评价;试制样机;样机实验,测试;技术评价与审定;小批量生产;试销;正常生产;销售。

3.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?

机电一体化技术使机械传动部分减少,因而使机械磨损,配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少,同时由于采用电子技术实现自动检测,控制,补偿和校正因各种干扰因素造成的误

差,从而提高精度。

4.影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些?

影响系统传动机构动力学特性的主要因素有系统的负载变化;传动系统的惯性;传动系统的固有频率;传动系统中的摩擦与润滑。 5.转动惯量对传动系统有哪些影响?

在传动系统中,转动惯量增大使机械负载增加,功率消耗大;使系统相应速度变慢,降低灵敏度;使系统固有频率下降,容易产生谐振。

6.为减小机械系统的传动误差,可采用哪些结构措施?

减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有:适当提高零部件本身的精度;合理设计传动链,减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响;采用消隙机构,以减小或消除回程误差。 三、计算题

1.图示丝杠螺母驱动系统,已知工作台的质量m =200Kg ,丝杠螺距t =5mm,丝杠长度L =0.8m,中径为d =30mm,材料密度为

,齿轮齿数分别为z 1=20,z 2=45,模数m =2mm ,齿宽b

=20mm 。试求折算到电机轴上的总等效惯量J 。

2

54311092.332

02

.004.0108.7m kg J z ??=????=

-π2

3432100.132

02

.009.0108.7m kg J z ??=????=-π

工作台折算到丝杠上的转动惯量为

(2)折算到电机轴上的转动惯量

2.试设计一数控机床工作台用滚珠丝杠副。已知平均载荷F m =3600N ,丝杠工作长度l =1.25m ,平均转速n m =120r/min ,每天开机6h ,每年250个工作日计,要求工作10年以上。丝杠材料为CrWMn 钢,滚道硬度为58~62HRC ,丝杠传动精度要求为±0.03mm。 注:本题可开卷完成 解:

(1)求计算载荷

由题设条件,查表3.4取K F =1.2,查表3.5取K H =1.0,假设丝杠为D 级精度,查表3.6,取K A =1.0。

则计算载荷 F c =K F K H K A F m =1.2×1.0×1.0×3600=4320 N (2)计算所要求的额定动载荷C a ′

预期使用寿命 L h ′=6×250×10=15000h 并代入 n m =120r/min ,F C =4320N

N 2056310

67.11500012043201067.1343

4=???=?'

='

h m c a L n F C (3)根据C a ′的值选择滚珠丝杠副

设选用FCI 型号系列,按照满足C a ≥C a ′的原则,并考虑各种因素,查表3.7选出合用的滚珠丝

2

4431096.432

8

.003.0108.7m kg J s ??=????=

-π2

42

2102.12005.02002m

kg t m J G ??=??

? ??=??? ??=-ππ()()

4432

5221102.11096.4100.125.211092.31----?+?+?+?=+++=G s z z e J J J i J J 2

41058.3m kg ??=-

杠型号规格为FCI-5006-3,其主要参数尺寸: 公称直径 D 0=50mm 导程 l 0=6mm 螺旋角 λ=2°11′ 滚珠直径 d 0=3.969mm 丝杠小径 d 1=45.63mm (4)检验稳定性

取弹性模量 E =2.06×105 MP a ,查表3.8长度系数μ=2/3

丝杠轴惯性矩 474

4

1

m 1013.264

04563

.014.364-?=?==d I π

不发生失稳之最大载荷

()()

N 1023.625.13/21013.21006.214.352

711222max

?=?????==-l EI F μπ 安全系数 1733600

623000max ===c

F F S

查表3.8 许用安全系数[S]=2.5~3.3。由S>[S],可知丝杠是安全的,稳定性合乎要求。 (5)检验刚度

计算转矩 ()ρλ+=tan 2

0D F T m

取摩擦系数f =0.002,则ρ=arctan0.002=6′53″

()m N 58.3356112tan 102

50

36003?='''+'????

=-T 按最不利情况计算导程误差,每个导程的变形量

G

d Tl EA Fl GJ Tl EA Fl L c 422

020001642ππ+=+=?

()

m 1081.004563.014.310658.3161006.204563.014.3106360041142231123???

? ????????+??????=-- =6.44×10-2μm

丝杠在工作长度上的导程误差

m 4.1310

61044.625.13

2

00μ=???=?=?--l l l L 通常,丝杠的导程误差ΔL 应小于其传动精度的1/2,即

m 15015.003.02

1

21μσ==?=

丝杠的刚度满足要求。

经上述计算验证,所选FCI-5006-3型丝杠各项性能均符合使用要求,可用。

四、分析题

一数控系统如图所示,试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。

答:(1)控制及信息处理单元:键盘、计算机、显示

(2)测试传感部分:光电编码器、信号处理

(3)能源:电源

(4)驱动部分:功放、电机

(5)执行机构:联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台

机电一体化系统设计基础课程作业(二)

一、填空题

1.在机电一体化系统的驱动装置中,位于前向通道闭环之内的环节,其误差的低频分量对输出精度基本无影响,而误差的高频分量影响系统的输出精度。

2.为提高闭环系统的稳定性,应增大执行装置的固有频率和系统的阻尼能力。

3.对于执行装置,选择较大的传动比可使系统的相对阻尼系数增大,有利于系统的稳定性。

4.对于线性控制系统,若要求在达到高精度的同时减小定位时间,则必须提高系统的固有频率。

5.步进电机的驱动电源由变频信号源、脉冲分配器和功率放大器组成。

6.由矩频特性曲线可知,步进电机的最大动态转矩小于最大静转矩,并随着脉冲频率的升高而降低。

7.当前,广泛采用的直流伺服电机的驱动电路有线性直流伺服放大器和脉宽调制放大器两种。

8.交流异步电动机的转速与电源频率、磁极对数和转差率有关。

9.液压系统的伺服控制元件主要有电液比例阀和电液伺服阀。

10.评定定位系统的主要性能指标是定位精度和定位时间。

二、简答题

1.如何提高伺服系统的响应速度?

伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。

(1)提高系统的固有频率,减小阻尼。增加传动系统的刚度,减小折算的转动惯量,减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。

(2)提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度,由此也可提高系统的响应速度。

2.步进电机是如何实现速度控制的?

步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的,每当电机绕组接收一个脉冲,转子就转

过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比,在时间上与输入脉冲同步。因而,只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可得到所需转动的速度和方向。

3.试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。

脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用,将直流电源电压转换成一定频率的方波电压,施加于直流电机的电枢,通过对方波脉冲宽度的控制,改变电枢的平均电压,使电机的转速得到调节。

4.交流伺服电机有哪些类型?交流伺服驱动的主要特点是什麽?

交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型异步电机两类。

交流伺服驱动的主要特点有:(1)调速范围大;(2)适合大、中功率伺服系统;(3)运行平稳,转速不受负载变化的影响;(4)输出转矩较大,而转矩脉动小。

三、分析题

1.如图所示的系统,试分析传感器的误差对输出精度的影响。

图1 电机驱动直线伺服系统

答:传感器位于反馈通道,误差的低频分量影响系统的输出精度和系统的稳定性,因此传感器应有较高的精度;而误差的高频分量不影响输出精度,可以允许传感器及放大电路有一定的高频噪声。

2.如图所示的伺服系统,试分析齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响。

图2 开环步进电机位置控制系统

答:对于开环步进电机位置控制系统,由于无检测装置,不对位置进行检测和反馈,齿轮减速器的传动误差(误差的高频分量)和回程误差(误差的低频分量)将直接影响工作台的输出精度。

四、计算题

1.如图1所示的电机驱动直线伺服系统,已知工作台的质量为50kg ,工作台与导轨间的摩擦系数f =0.1,负载力为1000N ,丝杠直径为16mm ,导程为4mm ,齿轮减速比为5,工作台的最大线速度为0.05m/s ,试求:

(1)折算到电机轴上的负载力矩; 解:(1)折算到电机轴上的负载力矩 摩擦负载力 F f =mgf =50×10×0.1=50N 外负载力 F w =1000N 电机上的负载力矩为

Nm

F F t i T f W s m 191.07.01)501000(2104511

)(213=?+???=?

+??=-πηπ

(2)电机轴的转速;

min /2400/40005

.004.05r s r t v i n s ==?=?

=

(3)电机所需功率。

()LP LP m n T P 5.2~5.1=

取系数为2,则

W 120502191.0222=????=?=ππn T P m

2.如图2所示的开环步进电机位置控制系统,已知负载力F =2000N ,工作台长L =400mm ,往

复精度为mm ,丝杠导程6mm ,直径d =32mm ,步进电机的步距角为α=,试确定齿轮减

速比i 。

解:步进电机的每转脉冲数

2405

.1360

360==

?

=

α

s n 脉冲/转 根据工作台定位精度的要求,选用脉冲当量

δ=0.02mm/脉冲

设传动比为i ,每个脉冲对应工作台的位移为

s

s

in t =

δ 则

25.1240

02.06=?==

s s n t i δ

机电一体化系统设计基础课程作业(三)

一、填空题

1.计算机的系统总线(信号线)有数据总线、地址总线和控制总线等三类。

2.第一条标准微机总线是S-100总线,而Multi(或STD、STE)总线可支持多CPU并行工作。

3.开关量输入/输出模板的典型接口由总线接口逻辑、I/O功能逻辑和I/O电气接口所组成。

4.典型开关量I/O模板的I/O电气接口的主要功能有滤波、电平变换、

光电隔离和功率驱动。

5.一般的多路A/D转换模板由多路开关、采样保持器、转换器和总线接口逻辑所组成。

6.选择A/D模板的主要依据是采样精度、采样速度和成本。

7.与A/D转换模板不同,在多路D/A转换模板中,需要多个D/A转换器,各通道D/A的有效数据由通道选择器产生的信号来决定。

8.在工业过程控制系统中,计算机的指令进行D/A转换后,须经过信号调理环节才能驱动执行机构。

二、简答题

1.试述可编程序控制器的功能及组成。

可编程序控制器可取代继电器控制,完成顺序和程序控制;可组成闭环系统,实现精确的位置和速度控制;可构成高速数据采集与分析系统,实现生产过程的完全自动化。

典型的可编程序控制器由电源、微处理器、存贮器、输入输出接口和编程器所组成。

2.开放式体系结构的主要特点是什麽?

开放式体系结构是近年来在电子工业和计算机工业中流行的一种设计思想,它使得当代计算机测控系统的设计方法与传统方法有了很大区别。

开放式体系结构的主要特点是:向未来的VLSI开放;向不同用户层次开放;向用户的特殊要求开放;采用模块化结构。

3.采用STD总线的工业控制机有哪几种工作模式?

由于STD总线的高度模块化和采用组合方法的特点,STD工业控制机可以灵活地组成各种系统。其工作模式有三种:

(1)独立工作模式即采用微机的基本系统与工业用I/O模板单独构成控制系统。

(2)作为前端控制机 STD工业控制机可作为其它微机(工业PC机)的前端控制机,完成实时在线控制,并把采集的数据和执行结果传送给上位机。

(3)构成分布式组合利用STD控制机的组合方法,可方便地进行各种分布式系统的组合。

4.简述STD总线微机控制系统的主要特点。

STD总线微机控制系统的主要特点:

(1)采用小板结构,高度的模块化,其功能模板结构灵活,可靠性高,硬件冗余小,成本低。

(2)模板设计具有严格的标准和广泛的兼容性。

(3)面向I/O的设计,具有强大的I/O扩展能力,使控制系统非常适合工业控制的应用。

(4)高可靠性。

5.STD总线系统的I/O子系统有哪些主要功能?

在计算机工业过程控制系统中,I/O子系统是过程接口,其主要功能有:

(1)开关量的输入输出用于I/O信号的测量与控制。

(2)模拟量的输入输出用于外部模拟量的采样及输出模拟量的控制。

(3)脉冲量的输入输出用于输入脉冲信号的接收、输出脉冲信号的控制;定时信号的产生及处理;伺服电机使用的运动控制接口。

6.A/D、D/A接口的功能是什麽?

在工业系统中,需要测量和控制的参数经常是连续变化的模拟信号,这些物理量经传感器变成连续变化的电压、电流等信号,A/D接口的功能是将这些模拟量再变换成数字量,以便计算机识别。D/A接口的功能则是将经计算机处理后的数字量转换成模拟电压或信号,输送到执行机构,达到控制过程的目的。

三、分析题

1.画图说明工业控制机与普通信息处理计算机的主要区别是什么?

工业控制机与普通信息处理机的差别在于取消了普通信息处理机的大母板,将其改为功能插板,与普通信息处理机相比较,工业控制机有以下特点:

(1)具有丰富的过程输入输出功能。

(2)良好的时实性,能对生产过程工况变化实时地进行监控。

(3)可靠性高,故障率低,维修时间短,运行效率高。

(4)采用抗干扰电源,密封机箱,具有良好的环境适应性。

(5)丰富的应用软件。

(6)具有良好的技术综合性。

2.画图说明8路输入、8路输出STD总线开关量接口模板的组成原理。

如图所示,STD总线的开关量输入输出模板的典型接口由STD总线接口逻辑、I/O功能逻辑(输入缓冲器和输出锁存器)、I/O电气接口等三部分组成。输入模板的基本组成为:外部开关信号→输入信号条理电路→输入缓冲器→输入端口译码控制→STD总线;输出模板的基本组成为:STD 总线信号→输出端口译码控制→输出锁存器→输出信号条理电路→负载。

3.试分析比较工业控制PC计算机与可编程序控制器的主要区别。

工业控制PC计算机与可编程序控制器以较强的输出带负载能力、良好的抗干扰能力和可靠性,在工业现场控制系统中得到了广泛的应用。但两者在系统组成、功能以及程序语言等方面有所不同。

工业控制PC计算机的基本系统与普通PC机大体相同,但备有各种控制模板,一般不需要再作硬件开发,在结构上进行了模块化;系统具备完整的控制功能,软件丰富,执行速度快,适用于需要作大量数据处理的测控系统。在程序语言方面,工业控制计算机以使用高级语言为主,也可使用汇编语言。

可编程序控制器(PLC)结构小巧,适应性强,可按照使用要求选购相应产品组成控制系统,可编程序控制器的控制功能以逻辑控制为主,小型PLC适用于实现各种逻辑控制和开关量控制,

大中型的PLC为模块化结构,按用户所需的功能选配模块,可组成规模较大、精度较高的闭环控制系统。PLC的控制功能由软件实现,但信号的输入输出采用周期性的扫描方式,这一点与工业控制PC机存在重要的区别。此外,在程序语言方面PLC的编程语言多采用梯形图,大型PLC控制系统可使用高级语言。

机电一体化系统设计基础课程作业(四)

一、填空题

1.通常,传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路所组成。

2.传感器的主要静态特性指标有灵敏度、线性度、重复性和迟滞。

3.数字式传感器的动态特性是输入量变化的临界速度。

4.传感器输入特性的主要参数是广义输入阻抗或静态刚度。

5.HRGP-1A喷漆机器人的主要特点是操作机采用挠性手腕结构,具有3个自由度;驱动器采用分离活塞式油缸,减轻了示教力;位置测量采用旋转变压器作传感器,具有较高的伺服精度。

6.HRGP-1A喷漆机器人微机控制系统采用双CPU工作,其中主CPU为8088,并配有协处理器,从CPU为8086,主要用于电液伺服回路控制。

7.通常,数控设备由输入输出设备、计算机数控装置、伺服系统和受控设备所组成。

8.按照运动轨迹不同,数控设备可分为点位控制装置、直线控制装置和轮廓控制装置等三类。

二、简答题

1.简述光电编码器式传感器的工作原理和主要特点。

光电编码器式传感器主要由旋转孔盘和光电器件组成。它的输出是与孔盘转角或转角增量成正比例关系的脉冲信号,通过对脉冲信号计数,即可测定孔盘转过的角度。光电编码器式传感器又分为绝对式和增量式,前者转角范围小于360o,用于低速端角位置测量;后者无转角范围限制,可用于高速端角位置测量或转速测量。光电编码器式传感器的主要特点是测量精度高;输出量为脉冲信号,抗干扰能力强;可以同时用于位置和速度的测量,使用方便;但高精度的光电编码器价格比较贵,成本高。

2.选择传感器应主要考虑哪几方面的因素?

选择传感器的主要依据是传感器的性能指标:

(1)基本参数量程、灵敏度、静态精度和动态特性。

(2)环境参数环境温度、湿度、冲击、振动;抗干扰能力。

(3)可靠性工作寿命、平均无故障时间。

(4)使用条件电源、外形尺寸、安装方式。

(5)经济性价格和价格性能比。

此外,选择传感器时还必须考虑其输入输出特性。

3.简述HRGP-1A喷漆机器人的示教与再现过程。

HRGP-1A喷漆机器人的工作分示教和再现两个过程。示教过程由工作人员用手操纵操作机构的关节和手腕,根据喷漆工件表面的形状进行示教操作,此时中央处理器通过反馈元件(旋转变压器)将示教过程中测试的参数存入存储器,即把示教过程执行机构的空间轨迹记录下来。再现过程由计算机控制机器人的动作,中央处理器将示教时记录的空间轨迹信息从存储器中取出,经过插补运算与采样得到的位置数据进行比较,将其插值调节后输出,控制执行机构按照示教时的轨迹运动。

4.简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。

在数控设备中,计算机数控装置是设备的核心部分,一般由专用计算机(或通用计算机)、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。

计算机数控装置根据输入的数据和程序,完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能;机床控制器主要用于机床的辅助功能,主轴转速的选择和换刀功能的控制。

5.简述CK3225型机床数控系统的组成。

CK3225型机床有主驱动、伺服驱动两大控制环节。主驱动主要是机床主轴的速度控制,伺服驱动除对进给速度进行控制外,还需要对刀架的行程(位置)进行控制。

机床的数控系统由操作系统、机床控制机、主驱动单元、伺服驱动单元和其它功能控制单元。工作时从操作系统输入数据,由机床控制机(经过内装的PC处理)对两大驱动系统进行控制。

三、分析题

1.试分析比较测速发电机和光电编码器做转速测量的特点。

直流测速发电机由永久磁铁与感应线圈组成,用电枢获取速度信号。它具有灵敏度高、结构简单等特点,常用于高精度低速伺服系统,也可与永磁式直流电动机组成低速脉宽调速系统。直流测速发电机的输出信号是与输入轴的转速成正比的直流电压信号,信号幅度大,信号调理电路简单。由于输出电压信号有波纹,一般需要配置滤波电路。

光电编码器(增量式)主要由旋转孔盘和光电器件组成。它具有体积小、使用方便、测量精

度高等特点,常与直流电机配合使用构成脉宽调速系统。增量式光电编码器输出的是与转角成比例的增量脉冲信号,可以通过脉冲计数获得角位置信号,也可以定时取样脉冲数的增量实现角速度测量。因此,可以同时测量转角和转速。

2.画图说明HRGP-1A喷漆机器人电液伺服系统的组成和工作特点。

HRGP-1A喷漆机器人电液伺服系统的组成如图所示。

喷漆机器人具有6个自由度,每个自由度都由一套上图所示的电液伺服系统驱动。

电液伺服系统为多输入、多输出的变量系统,各系统之间具有负载效应,以适应机器人运动参数和动力参数的变化;各电液伺服系统的快速响应特性一致,使各个机构的运动相互协调,并具有较高的速度刚度,使操作机具有运动速度高、工作稳定性好、位置精度高等特点,以满足喷漆工艺的要求。

3.试分析比较闭环控制系统与半闭环控制系统的主要区别。

闭环控制系统的位置测量元件直接对工作台的实际位移量进行检测。如图所示,A为速度测量元件,C为位置测量元件,由A将速度反馈信号送到速度控制电路,由C将工作台实际位移量反馈至位置比较电路,系统通过与指令值比较后的差值进行控制。闭环控制系统可以消除包括工作台传动链在内的误差,定位精度高,调节速度快。但由于工作台惯量大,对系统稳定性不利,且系统较复杂、成本高。

半闭环控制系统通过测速发电机A 和光电编码器B 间接测量伺服电机的转角,推算出工作台的实际位移量。系统通过此值与指令值进行比较,以差值实现控制。半闭环控制系统没有把工作台传动链包括在控制回路内,这类系统的控制方式介于开环与闭环之间,精度没有闭环高,但成本较低,调试方便,因此得到了广泛的应用。

4.试分析比较直流电机和液压马达实现转动输出驱动的不同特点。

使用液压马达一般不需要中间传动机构,马达轴与负载轴直接连接,传动机构简单,结构紧凑;而直流电机驱动为得到合适的运动速度和负载能力,一般要使用较大传动比的减速器,传动机构的尺寸较大。在相同的负载条件下,液压马达比直流电机驱动的负载刚度大、快速性好;液压马达对环境条件要求不高,可在需要防水、防爆的条件下工作,需要使用电液伺服阀和专门的液压动力源,对环境有污染;而直流电机驱动要求有较好的工作环境,也不会污染环境。 四、计算题

已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动,已知工作台的行程L =250mm,丝杠导程t =4mm,齿轮减速比为i =5,要求工作台位移的测量精度为0.005mm ,采用高速端测量方法,试确定旋转编码器的每转脉冲数。(忽略齿轮和丝杠的传动误差)

解:设传感器的每转脉冲数为n s ,每个脉冲对应工作台的位移为

s

in t

l =

? 则

160005

.054=?=?=

L i t n 选取n =200光电编码器,则测量精度为

005.0004.0200

54

<=?=

?l

满足题目要求。 五、综合题

已知五自由度机器人,采用直流电机控制,关节转角的测量采用增量式编码器,具有手动示教和再现功能,试确定其控制计算机及控制方案。 控制系统原理图如下 :

手动示教盒是一个单片机系统,它由单片机、RAM 、串行通信口、键盘、LED 显示器等组成。它承担命令输入、状态显示、数据存储、通过与关节控制单片机通信给关节单片机发送控制命令等任务。

每个关节控制单片机分别负责单个关节直流电机的位置伺服控制,由单片机、PWM 驱动接口、编码器接口和串行通信口等组成。

PC 具有与手动示教盒同样的功能。不同的是,状态显示及命令输入由显示器和PC 键盘来实现,利用PC 机还能实现数据自动再现,使机械手按指定轨迹运动。

机电一体化期末总复习试题含答案

填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统(产品)是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息;机电一体化工程研究所追求的三大目标是:省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统(产品)构成的五大部分(或子系统)是:机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统(产品)按设计类型分为:开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统(产品)按机电融合程度分为机电一体化系统(产品)按机电融合程度分为:机电互补法、机电结合(融合)法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术,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。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征(转换作用方式): 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有:螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类;按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有:双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有:单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统(产品)常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中,常用的传动比分配原则有:重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有:三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指:结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统(产品)中,常可选择的执行元件:电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段,其转折点的转速和功率分别称为:额定转速和额定功率;伺服电动机用于调速控制时,应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为:反应式(变磁阻式)步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有:单拍工作方式和倍拍工作方式。

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取(DMA) 二、判断题: 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 (×) 2 滚珠丝杆不能自锁。(√) 3 无论采用何种控制方案,系统的控制精度总是高于检测装置的精度。(×) 4 异步通信是以字符为传输信息单位。(√) 5 同步通信常用于并行通信。(×) 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。(×)7从影响螺旋传动的因素看,判断下述观点的正确或错误 (1)影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差(√) (2)螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素(√)

(3)螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素(√)(4)温度误差是影响传动精度的因素(√) 三、单项选择题 1. 步进电动机,又称电脉冲马达,是通过( B )决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机,其转差率s的范围为(B)。 A.1

机电一体化技术—考试题库及答案

------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案: B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案: D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案: A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案: D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.

收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案: B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案: D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案: A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案: A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.

机电一体化试卷及答案

1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器,光电耦合器的作用有哪些 1. (1)能保护系统元件不受高共模电压的损害,防止高压对低压信号系统的损坏。 (2)泄漏电流低,对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 (3)共模抑制比高,能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态,这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ,则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上,电枢上的电压波形将是一列方波信号,其高度为U 、宽度为τ,如右图所示。电枢两端的平均电压为: U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ,(0<ρ<1) ρ为导通率(或称占空比) 。 当T 不变时,只要改变导通时间τ,就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时,Ud 由零连续增大到U 。 5.传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的,便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形,则当螺杆反向转动时,将产生空回误差。为了消除空回误差,在螺杆上装配两个螺母1和2,调整两个螺母的轴向位置,使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面,使其产生一定的变形,从而消除了轴向间隙,也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发,将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合,以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统:柔性制造系统(Flexible Manufacturing System )是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成,并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件,有直线和圆盘式两种,分别用作检测直线位移和转角。 2、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作,从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1.试分析图示传动系统中,齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答:

《机电一体化概论》期末模拟试题

《机电一体化概论》期末模拟试题 一、单项选择题 1.“机电一体化”与英文单词( C )一致。 A. Mechanics B. Electronics C. Mechatronics D. Electric-Machine 2.下列哪个不是传感器的动特性( D ) A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率 3.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( C ) A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差 4.光栅莫尔条纹宽度的计算公式是(B 表示莫尔条纹的宽度,W 表示栅距,θ表示两光栅线纹夹角) ( A ) A.W B θ = B. cos W B θ = C. sin W B θ= D. tan W B θ = 5.直流测速发电机输出的是与转速( C ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.下列哪项不是齿轮传动的优点( D ) A.传动效率高 B.传动比准确 C.结构紧凑 D.制造成本低 7.右图称( B ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 8. 不变)属于( C )调速 A.恒功率 B.变功率 C.恒转矩 D. 变转矩 9.步进电机一般用于( A )控制系统中。 A.开环 B.闭环 C.半闭环 D.前馈 10.计算步进电动机步距角的公式为( A ) A. 360KmZ ? B. 180cos sm T Km ? C. 60f KmZ D. 360180Km ? ?- 11.步进电动机三相六拍通电方式为( B ) A.A-B-C-A B.A-AB-B-BC-C-CA-A C.AB-BC-CA-AB D.AC-CB-BA-AC 12.对于交流感应电动机,其转差率s 的范围为( B ) A.1

机电一体化练习及答案

一、选择题(每小题2分,共20分,多选漏选均不得分) 1.一个典型的机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:( ABCD ) A、机械本体 B、动力与驱动部分 C、执行机构 D、控制及信息处理部分 2.齿轮传动的总等效惯量与传动级数( C ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 3. 某伺服电动机最高转速为1200r/min,通过丝杠螺母传动带动机床进给运动,丝杠螺距为6mm,最大进给速率可达( C ) A. 72m/min B. 7.2m/min C. 5m/min D. 3.6m/min 4.计算步进电动机转速的公式为(B) A. 360o r mz c B. 60 r f mz c C. 180 cos o sm T mc D. 360 180 o o mc 5. 通过计算机网络,将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造,统一连接成一个大系统称为( B ) A. 顺序控制系统 B. 计算机集成制造系统 C. 柔性制造系统 D. 伺服系统 6.滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时,螺母上基准点的( B ) A.径向位移B.轴向位移C.螺旋线长度D.坐标值 7. 步进电机一般用于( A )控制系统中。 A. 开环 B. 闭环 C. 半闭环 D. 前馈 8.某三相步进电动机,转子40个齿,欲使其步距角为1.5o,应采用的通电方式为( C ) A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路 9.为了提高滚珠丝杠副的旋转精度,滚珠丝杠副在使用之前应该进行( B )A.调整径向间隙B.预紧C.预加载荷D.表面清洗 10. 下列属于变磁阻电动机的是( C ) A. 直流电动机 B. 交流感应电动机 C.步进电动机D. 永磁同步电动机

机电一体化试题及答案汇总

目录 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取() 二、判断题: 1 在计算机接口技术中通道就是接口。(×) 2 滚珠丝杆不能自锁。(√) 3 无论采用何种控制方案,系统的控制精度总是高于检测装置的精度。(×) 4 异步通信是以字符为传输信息单位。(√) 5 同步通信常用于并行通信。(×) 6 无条件方式常用于中断控制中。(×) 7从影响螺旋传动的因素看,判断下述观点的正确或错误

(1)影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差(√) (2)螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素(√)(3)螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素(√) (4)温度误差是影响传动精度的因素(√) 三、单项选择题 1. 步进电动机,又称电脉冲马达,是通过( B )决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机,其转差率s的范围为(B)。 A.1

A.插补 B.切割 C.画 线 D.自动 四、填空题 1. 在计算机和外部交换信息中,按数据传输方式可分为:串行通信和并行通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。 3. 在伺服系统中,在满足系统工作要求的情况下,首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。 4. 一般来说,伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在变频调速系统中,通常载波是等腰三角波,而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速: a)基频(额定频率)以下的恒磁通变频调速,属于恒转矩 调速方式。 b)基频(额定频率)以上的弱磁通变频调速,属于恒功率 调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统,主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。

机电一体化系统设计试题及答案

一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

机电一体化期末考试试题及答案

1.什么是“机电一体化”?以打夯机为例,内含机械与电器,问这是不是机电 一体化产品? 答:机电一体化又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,英语称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器,它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用,不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了,它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作,小范围应用,还可以大面积使用操作,远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么? 答:机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后,可以取得那些成效? 答:产品实现机电一体化后可以取得的成效:产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型?他们有什么区别? 数字传感器按结构可分成三种类型: 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言,仅由周期信号发生器的性质决定。例如,光栅当长1mm有100条刻线时,其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言,还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下,此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构,结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路,而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式,可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者,按被测量的作甩点,又分作用在石

机电一体化技术基本试题及答案

一、名词解释(每小题2分,共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式:__________,________________。 2. 机电一体化系统,设计指标和评价标准应包括__________,__________, __________ ,__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度, 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的 ______________________ ,使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1. 一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A. 单片机 B. 2051 C. PLC D. DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和()等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进 电机等。() 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。() 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形和相数的变换。( ) 1. 是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2. 指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3. 某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将

机电一体化导论

第1章绪论 1.1 机电一体化技术的产生与发展 机电一体化技术的产生: 机械化技术的发展:工业革命开始…… 控制技术发展:20世纪30年代,开始快速发展,以军工技术为载体…… 信息处理技术的发展:20世纪60年代,开始快速发展,以大规模集成电路为载体… 机电一体化技术的产生:自从控制技术快速发展,就…… 20世纪70年代,60年代提出,70开始快速发展 机电一体化技术的发展: 自动化技术发展的必然产物:各个学科综合结果,尤其自动化技术+计算机技术。 (日本:机械制造领域:为提高生产效率,自动化生产、生产过程信息化控制; 美国:主动将自动化技术(正像乔布什说的“人们并不清楚自己需要什么,需要你来告诉他们”)、信息化技术推广到工程技术的各个领域; 英国学者:各个领域发展过程中的自然渗透,涉及大量学科。 中国:国家9.5开始大力支持;各个高校对机电一体化的理解) 1.2 机电一体化的相关技术 图1控制系统的基本组成 图2 机电一体化技术体系 传感器技术、自动控制技术、精密机械技术、伺服传动技术、系统总成技术

1.2.1 传感器技 传感器:能检测各种物理量,将测得的各种参量转换为电信号,并输送到信息处理部分的功能器件。 完成对各种信息的检测、收集,这些信息包括: 位移、位置、速度、加速度、力; 压力、流量、温度; 电压、电流 因此传感器首先需要有敏感元件部分。 输出量通常为 模拟电流、电压、数字量,因此传感器通常配有专用的信号处理电路。 1.2.2 信息处理技术 完成对信息的输入、输出、计算、分析、存储。通常为专用控制装置,以及计算机、单片机、A/D、D/A 完成上位机的信息交换功能。 1.2.3 自动控制技术 各种控制单元,以自动化过程为控制目的的各种逻辑控制;以某些参数值为控制目的的各种参数控制;以某些综合指标为控制目标的最优化控制。等等。 高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等技术。 各种控制理论、特殊控制策略、专用算法 1.2.4 伺服传动技术 电机拖动技术 液压传动及伺服控制技术 气压传动技术 1.2.5 精密机械技术 为更好地与控制技术结合,精密机械技术较一般的同类机械精度要求更高,要有更好的可靠性及维护性,同时要有更新颖的结构。

机电一体化试题及答案(新)

机电一体化试题及答案 (新)

电气控制与PLC试题 一、填空题(将正确答案填入下列空白处,每题1分,共10分) 1. 触点系统的结构形式有桥式触点、指形触点。 2. 工作在交流电压1200 V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 3. 交流接触器的触点系统分为主触点和辅助触点,用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。 4. 热继电器有多种结构形式,最常用的是双金属片结构,即由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成,一端固定,另一端为自由端。 5. 熔断器主要作为电路的短路保护元件。 6. 三相笼型异步电动机的制动方法一般采用机械制动和电气制动,其中电气制动方法有:反接制动、能耗制动、再生制动等。 7. 电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过电流保护、过载保护、失电压保护、欠电压保护、过电压保护及弱磁保护等。 8. PLC的基本结构由中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。 9. 按PLC物理结构形式的不同,可分为整体式和模块式两类。 10. PLC常用的编程语言有:梯形图、指令表、高级语言。 二、选择题(下列每题只有一个正确答案,将正确答案的代号填入括号内,每题2分,共28分) 1. 电磁机构中,吸引线圈的作用是:( A )

A. 将电能转化成磁场能量 B. 将磁场能转化成电能 2. 用来分断或接通控制电路的是交流接触器的(A) A. 辅助触点 B. 主触点 3. 电磁式交流接触器和交流继电器的区别是:( B ) A. 交流接触器有短路环,而继电器没有 B. 交流接触器有主、辅助触点之分,而继电器没有 C. 没有区别 4. 下列对PLC输入继电器的描述正确的是:( A ) A. 输入继电器的线圈只能由外部信号来驱动 B. 输入继电器的线圈只能由程序来驱动 C. 输入继电器的线圈既可以由外部信号来驱动又可以由程序来驱动 5. 把线圈额定电压为220V的交流接触器线圈误接入380V的交流电源上会发生的问题是:( C ) A. 接触器正常工作 B. 接触器产生强烈震动 C. 烧毁线圈 D. 烧毁触点 6. 中间继电器的电气符号是:( C ) A. SB B. KT C. KA D. KM 7. 自动空气开关的电气符号是:( B ) A. SB B. QF C. FR D. FU 8. 下列对PLC软继电器的描述,正确的是:( A ) A. 有无数对常开和常闭触点供编程时使用 B. 只有2对常开和常闭触点供编程时使用 C. 不同型号的PLC的情况可能不一样

机电一体化试题及答案汇总

目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。(无答案) (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷(一) (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题(每空1分,共20分) (53) 二、简答题(每题5分,共30分) (53) 三、计算题(共20分)(将本题答案写在答题纸上) (53) 四、综合分析题(共30分) (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题(每空1分,共20分) (54) 二、简答(每题5分,共30分) (55) 三、计算题(共20分) (55) 四、综合分析题(30分) (55)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取(DMA) 二、判断题: 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。(3) 2 滚珠丝杆不能自锁。(√) 3 无论采用何种控制方案,系统的控制精度总是高于检测装置的精度。(3) 4 异步通信是以字符为传输信息单位。(√) 5 同步通信常用于并行通信。(3) 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。(3) 7从影响螺旋传动的因素看,判断下述观点的正确或错误 (1)影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差(√) (2)螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素(√) (3)螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素(√) (4)温度误差是影响传动精度的因素(√) 三、单项选择题 1. 步进电动机,又称电脉冲马达,是通过( B )决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机,其转差率s的范围为(B)。 A.1

机电一体化概论4000字

机器人学的进步与应用是二十世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义的自动化,尤其在当今的工业制造中,机器人学已取得了最伟大的成功[1]。进入二十一世纪,人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重,更多的老人需要照顾,社会保障和服务的需求也更加紧迫,老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大,而且生活节奏的加快和工作的压力,也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子,随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来 服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,到目前为止尚没有一个严格的定义,不同国家对服务机器人的认识不同。国际机器人联合会经过几年的搜集整理,给了服务机器人一个初步的定义:服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作[3],即除了手术机器人、诊断机器人、护理机器人、康复机器人等医用机器人外,也包括各种家用机器人、娱乐机器人、体育机器人、玩具机器人、导游机器人、保安机器人、排险机器人、清洁机器人、秘书机器人、建筑机器人、邮拾和送信机器人以及加油机器人等。随着开发研究的进一步开展和价格的大幅度下降,服务机器人将广泛进入医院、家庭、工地、办公室和体育娱乐场馆,直接与人类共处,为人类排忧解难 中国机器人专家、工程院院士徐扬生教授说:“只要10年时间,机器人将在世界范围内,普及到每个人的日常生活之中。这将是一个巨大的市场,预计将比现在的汽车市场还要大。”②韩国科学家预测:到2015年至2020年,每个韩国家庭将拥有一个机器人。③日本专家估计:到2020年日本将有25%的人口年龄超过65岁,护理型机器人将供不应求。④德国科学家预计:将在未来的几十年间,家庭生活中将出现的最大变化就是机器人的普及,家庭服务机器人将在日常家庭生活中扮演越来越重要的角色,承担越来越多的工作从二十世纪八十年代中期开始,机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境—医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境,成为不仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人,特别是最近几年,对会清洁地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步,大家都有目共睹日本将机器人作为一个战略产业,给予了大力支持,而且日本根据目前机器人产业面临的问题,提出了加强机器人研究和推动机器人产业化的具体措施,日本机器人工业之所以领先世界,一方面和他们的机器人文化也有关,在日本,有一种“让机器人成为人”的氛围,在日本,由于人口不多,而且老龄化趋势严重,他们需要机器人来承担劳力的工作,因此培养起浓厚的机器人文化;另一方面,日本政府也希望机器人研发成为本国的支柱产业,所以投入大量资金,为了攻克更关键的服务机器人技术,日本在2006 年至2010 年间,每年投入1000 万美元用于研发服务机器人。 韩国将服务机器人技术列为未来国家发展的10大“发动机”产业,他们已经把服务型机器人作为国家的一个新的经济增长点进行着重发展,对机器人技术给予了重点扶持,通过不断地努力,韩国近几年来也逐渐跻身研究机器人的世界潮流。韩国信息通信部官员表示,虽然韩国的机器人技术起步比美国、日本和欧洲的竞争者要晚,但是有望在未来5~10年内迎头赶上 美国是机器人的发源地,尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究,忽视应用开发研究的曲折道路,但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位,其技术全面、先进,适应性也很强。例如:专治中风的机器人医生将在密歇根州圣约瑟夫默西奥克兰医院率先上岗,这种机器人头部是一个显示屏,能显示网络另一端医生的形象和声音,显示屏上方安装了一个摄像头,可以把医院现场的图像和声音传回给医生,有了这种机器人,医生在

机电一体化技术课后习题及答案

(孙卫青版第二版) 1-1、试说机电一体化的含义 答:机电一体化是在机械主功能、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。 1-2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么 答:主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。机械本体用于支撑和连接其他要素,并把这些要素合理的结合起来,形成有机的整体。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能,驱动执行机构工作以完成预定的主功能。传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量,同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定,为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作,实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素是什么?答:物质、能量和信息。 1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么? 答:传统的机电产品机械与电子系统相对独立,可以分别工作。机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合,从而赋予其新的功能和性能的一种新产品,产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么? 答:①精度提高;②生产能力和工作质量提高;③使用安全性和可靠性提高;④调解和维护方便,使用性能改善;⑤具有复合功能,适用面广;⑥改善劳动条件,有利于自动化生产;⑦节约能源,减少耗材;⑧增强柔性。 1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些,它们的作用如何? 答:1、传感测试技术,在机电一体化产品中,工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收,并通过相应的信号检测装置进行测量,然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置,以实现产品工作过程的自动控制。2、信息处理技术,在机电一体化产品工作过程中,参与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析。3、自动控制技术,主要实现机电一体化系统的目标最佳化。4、伺服驱动技术,它的作用是在控制指令的指挥下,控制驱动元件,使机械系统的运动按照指令要求进行运动。5、接口技术,将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。6、精密机械技术,机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。7、系统总体技术,它的作用是将各有关技术协调配合、综合运用,从而达到整体系统的最佳化。 1-8试论述机电一体化的发展趋势。

机电一体化复习题(含答案)

一、名词解释 1、机电一体化:机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术,实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、柔性制造系统:柔性制造系统(Flexible Manufacturing System)是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成,并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器:传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分,能把各种不同的非电量转换成电量,对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测,将其变成系统可识别的电信号,传递给控制单元。 4、伺服电动机:伺服电动机又称控制电机,其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压,改变控制信号可以改变电动机的转速及转向,驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器:感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件,有直线和圆盘式两种,分别用作检测直线位移和转角。 6、人机接口:人机接口(HMI)是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口,主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC:可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来,并逐渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置,广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器:变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议:通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程,包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统:模块化生产加工系统(Modular Production System)简称MPS系统,它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程,集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:静态设计、动态设计。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民

机电一体化技术在我国的发展应用概述

专科毕业论文 题目:机电一体化技术在我国的发展应用 学生姓名 学号 20130429 指导教师张进年 院系西北大学继续教育学院 专业机电一体化 年级

诚信声明 本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。 特此声明。 论文作者签名:杨健 日期:2015年10月12 日

目录 摘要.............................................................................................I 目录.............................................................................................II 1 绪论 (1) 1.1 现实背景和理论背景 (1) 1.1.1现实背景 (1) 1.2 研究的目的和意义 (1) 2 机电一体化概述 (2) 2.1 机电一体化的基本概念 (2) 2.2机电一体化产品的优越性 (3) 2.3机电一体化产品的分类 (4) 3 机电一体化技术在我国的应用与发展 (5) 3.1国内外机电一体化技术发展状况: (5) 3.1.1国外机电一体化发展现状 (5) 3.1.2国内机电一体化发展现状 (7) 3.2机电一体化技术在我国的应用 (8) 3.2.1在现代机械制造业中的应用 (8) 3.2.2在饮料行业中的应用 (9) 3.2.3在钢铁企业中的应用 (9) 3.2.4在煤矿中的应用 (10) 3.3我国机电一体化技术发展存在的一些问题及解决对策 (12) 3.3.1缺乏核心技术是我国机电一体化产品出口的软肋 (12) 3.3.2技术壁垒是我国机电一体化产品出口的新拦路虎 (13) 3.4 机电一体化技术的发展趋势 (15) 总结 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)

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