2022年机电一体化系统设计基础课程作业解答4.docx

精品学习资源机电一体化系统设计基础课程作业解答（四）一、填空题1敏锐元件转换元件基本转换电路2灵敏度线性度重复性迟滞3临界速度4. 广义输入阻抗静态刚度5. 挠性手腕分别活塞式油缸旋转变压器6 808880867. 输入输出设备运算机数控装置伺服系统受控设备8. 点位掌握装置直线掌握装置轮廓掌握装置二、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肯定式和增量式，前者转角范畴小于360o,用于低速端角位置测量；后者无转角范畴限制，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，抗干扰才能强；可以同时用于位置和速度的测量， 使用便利；但高精度的光电编码器价格比较贵，成本高；2. 挑选传感器应主要考虑哪几方面的因素？ 挑选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；抗干扰才能；（ 3）牢靠性 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，挑选传感器时仍必需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欢迎下载精品学习资源操作机构的关节和手腕，依据喷漆工件表面的外形进行示教操作，此时中心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储备器，即把示教过程执行机构的空间轨迹记录下来；再现过程由运算机掌握机器人的动作，中心处理器将示教时记录的空间轨迹信息从储备器中取出，经过插补运算与采样得到的位置数据进行比较，将其插值调剂后输出，掌握执行机构依据示教时的轨迹运动；4. 简述数控设备中运算机数控装置的组成和功能；在数控设备中，运算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用运算机（或通用运算机）、输入输出接口以及机床掌握器等部分构成；运算机数控装置依据输入的数据和程序，完成数据运算、规律判定、输入输出掌握等功能；机床掌握器主要用于机床的帮助功能，主轴转速的挑选和换刀功能的掌握；5. 简述 CK3225 型机床数控系统的组成；CK3225 型机床有主驱动、伺服驱动两大掌握环节；主驱动主要是机床主轴的速度掌握，伺服驱动除对进给速度进行掌握外，仍需要对刀架的行程（位置）进行掌握；机床的数控系统由操作系统、机床掌握机、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，由机床掌握机（经过内装的PC 处理）对两大驱动系统进行掌握；三、分析题1. 试分析比较直流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，用电枢猎取速度信号；它具有灵敏度高、结构简洁等特点，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，信号调理电路简洁；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、使用便利、测量精度高等特点，常与直流电机协作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下列图；欢迎下载精品学习资源喷漆机器人具有 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样，使各个机构的运动相互和谐，并具有较高的速度刚度，使操作机具有运动速度高、工作稳固性好、位置精度高等特点，以满意喷漆工艺的要求；3. 试分析比较闭环掌握系统与半闭环掌握系统的主要区分；闭环掌握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；如下列图，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掌握电路，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掌握；闭环掌握系统可以排除包括工作台传动链在内的误差，定位精度高，调剂速度快；但由于工作台惯量大 ,对系统稳固性不利，且系统较复杂、成本高；半闭环掌握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，以差值实现掌握；半闭环掌握系统没有把工作台传动链包括在掌握回路内，这类系统的掌握方式介于开环与闭环之间，精欢迎下载精品学习资源度没有闭环高，但成本较低，调试便利，因此得到了广泛的应用；4. 试分析比较液压马达和直流电机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，传动机构简洁， 结构紧凑；而直流电机驱动为得到合适的运动速度和负载才能，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特地的液压动力源，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、运算题已知某工作台采纳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 ，采纳高速端测量方法，试确定旋转编码器的每转脉冲数；（忽视齿轮和丝杠的传动误差）解：设传感器的每转脉冲数为ns ，每个脉冲对应工作台的位移为tlin s欢迎下载精品学习资源就tniL540. 005160欢迎下载精品学习资源选取 n=200 光电编码器，就测量精度为欢迎下载精品学习资源4l52000.0040.005欢迎下载精品学习资源满意题目要求；五、综合题已知五自由度机器人，采纳直流电机掌握，关节转角的测量采纳增量式编码器，具有手动示教和再现功能，试确定其掌握运算机及掌握方案；掌握系统原理图如下：欢迎下载精品学习资源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、数据储备、通过与关节掌握单片机通信给关节单片机发送掌握命令等任务；每个关节掌握单片机分别负责单个关节直流电机的位置伺服掌握，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 机仍能实现数据自动再现，使机械手按指定轨迹运动；欢迎下载