《機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)》作業(yè)一、填空題機(jī)電一體化包括_機(jī)械__技術(shù)和_微電子_產(chǎn)品兩方面。應(yīng)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)主要有：_單片機(jī)_，_PLC__，_總線工控機(jī)__等類型。光電編碼器根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為_增量編碼式光電旋轉(zhuǎn)編碼器_和_絕對編碼式光電旋轉(zhuǎn)編碼器_。液壓伺服系統(tǒng)一般包括_液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)_、_反響機(jī)構(gòu)__等執(zhí)行裝置，以及_機(jī)械液壓伺服系統(tǒng)_、_電液伺服系統(tǒng)_、_氣液伺服系統(tǒng)_等根本環(huán)節(jié)構(gòu)成。順序控制系統(tǒng)是按照預(yù)先規(guī)定的次序完成一系列操作的系統(tǒng)，順序控制器通常用__PLC___。開環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，主要由_步進(jìn)電機(jī)控制器__、_步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源_、_步進(jìn)電機(jī)_等組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由_機(jī)械本體__、_動(dòng)力源__、__傳感裝置__、__驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)__、_控制器__組成。常用導(dǎo)軌副的截面形式有：_三角形導(dǎo)軌_、_矩形導(dǎo)軌_、_燕尾形導(dǎo)軌_、_圓形導(dǎo)軌_四種形式。機(jī)電一體化系統(tǒng)〔產(chǎn)品〕中，?？蛇x擇的執(zhí)行元件：_電磁式__、_液壓式__、_氣壓式_和其他形式的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式可分為：__反響式__、__永磁式___、__混合式___三種。傳感器按輸出信號(hào)的性質(zhì)分為_模擬式__、_數(shù)字式__、__開關(guān)式___三種形式。機(jī)電一體化主要的相關(guān)技術(shù)可以歸納成_機(jī)械_技術(shù)、_計(jì)算機(jī)與信息處理_技術(shù)、_自動(dòng)控制_技術(shù)、_傳感與檢測_技術(shù)、_伺服傳動(dòng)_技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角越小，意味著它所能到達(dá)的位置精度越__高_(dá)_。直流伺服電動(dòng)機(jī)目前常用_恒流_調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和_恒壓_調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩種方式。電機(jī)的回轉(zhuǎn)角和輸入_脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格地_成正比，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速那么正比于輸入脈沖的__數(shù)量__。按導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌分為_邊界摩擦導(dǎo)軌__、_液體動(dòng)壓導(dǎo)軌__、_液體靜壓導(dǎo)軌__交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類有：_幅值控制_、_相位控制_、幅相控制__按照機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征分，機(jī)器人分為_工業(yè)機(jī)器人__、_農(nóng)業(yè)機(jī)器人_、_探索機(jī)器人__和__效勞機(jī)器人__。諧波齒輪傳動(dòng)的三個(gè)主要部件是：__諧波發(fā)生器__、__柔輪__和__剛輪___

。數(shù)控機(jī)床同其他機(jī)電一體化產(chǎn)品一樣，也是由__機(jī)械本體__、__動(dòng)力源__、__執(zhí)行局部__、__傳感測試局部__和_控制及信息處理局部_組成。單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)。一般由_CPU_、_RAM__、_ROM__、_I/O接口__以及總線等其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。PLC不僅能進(jìn)行簡單的邏輯控制，還能完成__過程__控制、_運(yùn)動(dòng)_控制、__數(shù)據(jù)處理__和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。滾珠絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成工作臺(tái)移動(dòng)的構(gòu)件。滾珠絲杠的螺距為2mm，那么滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)100圈時(shí)，工作臺(tái)移動(dòng)的位移為___200____mm。二、簡答題請舉出5個(gè)日常生活中的機(jī)電一體化產(chǎn)品。答：洗衣機(jī)，空調(diào)，電梯，汽車，打印機(jī)。簡述機(jī)電一體化的根本構(gòu)成。答：機(jī)械本體，動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)局部，執(zhí)行局部，傳感測試局部，控制及信息處理局部。簡述機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)。答：機(jī)械技術(shù)，傳感檢測技術(shù)，信息處理技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，系統(tǒng)總成技術(shù)。說明機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用導(dǎo)軌的種類。答：機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的導(dǎo)軌有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。常用的傳感器有哪些？答：電阻式傳感器，電容式傳感器，電感式傳感器，壓電式傳感器，霍爾式傳感器。簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)對傳動(dòng)部件的根本要求答：精密化，高速化，小型，輕量化。什么叫人機(jī)接口？人機(jī)接口的特點(diǎn)及分類答：人機(jī)接口是操作者與機(jī)電系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的接口；人機(jī)接口分為：輸入接口和輸出接口；特點(diǎn)：輸入接口：通過輸入接口向系統(tǒng)輸入各種控制命令和參數(shù)，對系統(tǒng)進(jìn)行控制；輸出接口：通過輸出接口向操作者反映系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)和參數(shù)以及結(jié)果等信息。簡述數(shù)控機(jī)床的組成局部及功能答：〔1〕信息輸入：這一部份是數(shù)控機(jī)床的信息輸入通道，加工零件的程序和各種參數(shù)，數(shù)據(jù)通過輸入設(shè)備送進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?！?〕數(shù)控裝置：數(shù)控裝置是由中央處理單元，存儲(chǔ)器，總線和相應(yīng)的軟件構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)，它接收到輸入信息后，經(jīng)過譯碼，軌跡計(jì)算，插補(bǔ)運(yùn)算和補(bǔ)償運(yùn)算，再給各個(gè)坐標(biāo)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分配速度，位移指令，它是數(shù)控機(jī)床的核心?！?〕伺服驅(qū)動(dòng)裝置及檢測反響裝置：伺服驅(qū)動(dòng)裝置又稱為伺服系統(tǒng)，它接受計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后分配來的信號(hào)?！?〕機(jī)床本體：機(jī)床本體也稱主機(jī)，它包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件，執(zhí)行部件和根底部件?！?〕機(jī)電接口：機(jī)床上除了點(diǎn)位，軌跡控制采用數(shù)字控制外，還有許多其他控制，如主軸的啟停，電磁鐵的吸合，釋放，離合器的開合，電磁閥的翻開與關(guān)閉等。簡述數(shù)控機(jī)床的分類及特點(diǎn)答：〔1〕按工藝用途分類：具有很好的加工尺寸的一致性，很高的生產(chǎn)率。〔2〕按運(yùn)動(dòng)方式分類：點(diǎn)位控制和直線控制工作?！?〕按控制方式分類：開環(huán)控制和半閉環(huán)控制工作。〔4〕按數(shù)控制機(jī)床的性能分類?！?〕按所用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式分類。簡述機(jī)器人的組成及特點(diǎn)答：機(jī)器人組成：機(jī)械手或移動(dòng)車，傳感器，末端執(zhí)行器，控制器和處理器，驅(qū)動(dòng)器，軟件；特點(diǎn)：仿生特征，柔性特征，智能特征，自動(dòng)特征。MCS—51單片機(jī)由哪些部件組成？答：運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入設(shè)備，輸出設(shè)備組成。簡述莫爾條紋的放大原理答：在兩光柵柵線夾角較小的情況下，莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有以下關(guān)系。式中，θ的單位為rad，W的單位為mm。由于傾角很小，sinθ很小，那么W=ω/θ假設(shè)ω=0．01mm，θ=0.01rad，那么上式可得W=1，即光柵放大了100倍。簡述步進(jìn)電機(jī)的工作原理答：通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。三、計(jì)算題1.編碼器是用來測量角度的傳感器，其輸出信號(hào)為脈沖，每一個(gè)脈沖對應(yīng)一個(gè)分辨角，當(dāng)產(chǎn)生的脈沖數(shù)為N，因此編碼器產(chǎn)生的角位移為。如：編碼器的分辨角為＝0.03，當(dāng)編碼器需要轉(zhuǎn)過360°時(shí)，求需要產(chǎn)生的脈沖數(shù)為多少？解：根據(jù)角位移公式，需要產(chǎn)生的脈沖數(shù)為個(gè)脈沖2.如圖1所示分辨率為1024的增量式安裝在機(jī)床的滾珠絲杠轉(zhuǎn)軸上，絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個(gè)脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？圖1解：〔1〕由于編碼器的分辨率為1024，亦即轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一圈，編碼器產(chǎn)生1024個(gè)脈沖。因此，10秒內(nèi)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)：307200÷1024=300〔轉(zhuǎn)〕刀架的位移量：由于絲杠的螺距為2mm，亦即絲杠轉(zhuǎn)一圈，刀架將移動(dòng)2mm，所以刀架的位移量為x=300〔2〕轉(zhuǎn)速：300÷10=30〔轉(zhuǎn)/秒〕3.步進(jìn)電機(jī)采用三相六拍通電方式，測得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為100r/min，轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，求：步進(jìn)電機(jī)的步距角；解：1)根據(jù)步距角公式：式中m——定子勵(lì)磁繞組相數(shù)