机电一体化复习资料.pdf

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1、名词解释1.三相六拍通电方式：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 BCC CA2.伺服电动机：伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进展动作,从而获得准确的位置、速度与动力输出电动机,以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机3.伺服控制技术：一种能够跟踪输入的指令信号进展动作,从而获得准确的位置、速度与动力输出的自动控制系统.4.变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式5.响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反响速度,决定了系统的工作效率.6.中断：为了提高 CPU 的效率和使系统具有

2、良好的实时性,采用中断方式 CPU 就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了.而是当外围设备需要请求服务时,向 CPU 发出中断请求,CPU 响应外围设备中断,停止执行当前程序,转去执行一个外围设备服务的程序,中断处理完毕,CPU 又返回来执行原来的程序.7.动态误差:动态误差在被测量随时间变化过程中进展测量时所产生的附加误差称为动态误差.1.机电一体化技术是以电子 技术为核心,强调各种技术的协同和集成的综合性技术.2.以下除了继电器控制系统,均是由硬件和软件组成.3.机电一体化技术是以 机械局部为主体,强调各种技术的协同和集成的综合性技术.4.在机电一体化系统中,机械传动要满足伺服控制的根

3、本要求足.5.在机械传动系统中,用于加速惯性负载的驱动力矩为.6.在如下电机中,既可通过闭环实现速度或位置控制,又可作步进方式运行,且电机转速不受负载影响,稳定性高.7.在开环控制系统中,常用 步进电动机做驱动元件.8.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件,如此工作台与工件折算到丝杠上的等效转动惯量为97kgmm2.9.导程 L0=8mm 的丝杠的总质量为6kg,标称直径为40mm,如此其转动惯量为1200 kgmm2.10.机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为等方面.11.为提高机电一体化机械传动系统的固有频率,应设法.12.传动系统的固有频率对传动精度有影响,固

4、有频率可减小系统地传动误差,系统刚度可提高固有频率.13.多级齿轮传动中,各级传动比相等的分配原如此适用于按重量最轻原如此设计的传动链.14.多级齿轮传动中,各级传动比前大后小的分配原如此适用于按重量最轻原如此设计的传动链.15.闭环控制的驱动装置中,齿轮减速器位于前向通道,所以它的.16.闭环控制的驱动装置中,丝杠螺母机构位于闭环之外,所以它的.17.半闭环控制的驱动装置中,丝杠螺母机构位于闭环之外,所以它的.18.步进电机转角的准确控制是通过控制输入脉冲的来实现的.19.步进电机转动后,其输出转矩随着工作频率增高而.20.对同一种步进电机,三相单三拍的步距角是三相六拍的倍.21.有一脉冲电

5、源,通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组,转子有 24 个齿,步进电机的步距角是1.5.1.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比,应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性.2.机电体化产品的适应性设计是指对产品功能与结构重新进展的设计.3.机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差异.4.驱动元件的选择与动力计算是机电一体化产品开发过程理论分析阶段的工作之一.5.驱动装置中同一环节的误差,其高频分量和低频分量,对系统输出精度的影响程度可能是不同的.6.驱动局部在控制信息作用下提供

6、动力,伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置.7.驱动电路中采用脉冲调制放大器的优点是功率管工作在开关状态、管耗小.8.直流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机都可以采用PWM 控制方式进展控制.9.在闭环控制系统中,驱动装置中各环节的误差因其在系统中所处的位置不同,对系统输出精度的影响不同.10.在闭环系统中,因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以15倍的间隙角产生低频振荡,采用消隙装置,以提高传动精度和系统稳定性.11.通常,步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率.12.齿轮传动的啮合间隙会造成一定的传动死区,假如在闭环系统中,传动死区会使系统产生低频震荡.13.为

7、减少机械传动部件的扭矩反响对电机动态性能的影响,机械传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率,以免系统产生振荡而失去稳定性.14.为适应工业仪表的要求,DA 的输出要配接 V1 转换器.15.TTL 电平接口能用于输出指示灯的控制,也能用于驱动带电气隔离的继电器.16.滚珠丝杠垂直传动时,必须在系统中附加自锁或制动装置.17.接口技术是系统技术中的一个方面,它的功能是实现系统各局部的可靠连接.18.开环控制系统,执行装置的误差直接影响系统精度,但不存在稳定性问题.简答题1.试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的根本工作原理.答：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

8、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.2.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?答：交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型开步电机两类.交流伺服驱动的丰要特点有：调速 X 围大；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；输出转矩较人,而转矩脉动小.3.步进电机是如何实现速度控制的?.答：步进电机的运动是由输人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

9、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.4.步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？答：步进电机的输入信号是脉冲序列.步进电机的步矩角与运行拍数m、通电方式km=kN,单拍时 k=1,双拍时 k=2,N 为定子绕组的相数、转子的齿数z 有关.步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快,其转子旋转的速度越快,即通电状态的变化频率越高,转子的转速越高.改变步进电机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向随之改变.5.什么是步进电机的步距角?它是由哪些参数确定的?答：步进电机在每输入一个电脉冲信号,转子所转过的角度称为步距角.它由步进电机的相数、电机转子的齿数和

10、电机的通电方式所决定.6.简述对滚珠丝杆副进展间隙调整和预紧方法.答：通常采用双螺母预紧和单螺母适于大滚珠、大导程两种方法,将弹性变形控制在最小限度内,以减小或消除轴向间隙,并可提高滚珠丝杠副的刚度.常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：螺纹调隙式、垫片调隙式和齿差调隙式三种；单螺母消隙常用增大滚珠直径法和偏置导程法两种预紧方法.7.滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些?圆柱直齿轮的齿侧间隙的调整方法有哪些?答：滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母齿差预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式.圆柱直齿轮的齿侧间隙的调整方

11、法有：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法.8.齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响,如何消除圆柱直齿轮的齿侧间隙?答：齿轮的啮合间隙会造成传动死区,假如该死区是在闭环系统中,如此可能造成系统不稳定,常会使系统以 15 倍间隙角产生的低频振荡.为了降低制造本钱,如此多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙,常用的方法有：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等.9.齿轮传动中各级传动比的最优分配原如此分别有哪些?各使用在那些场合?答：齿轮传动中各级传动比的最优分配原如此：a重量最小原如此Ib转动惯量最小原如此；c输出轴转角误差最小原如此.结合可行性、经济性对转动惯

12、量、结构尺寸和传动精度提出适当要求：要求体积小、重量轻的齿轮采用重量最轻的原如此；要求运动平稳、起停频繁和动态性能好的轮系采用最小转动惯量原如此或输出轴转角误差最小原如此；提高传动精度和减小回程误差为主的轮系采用转角误差最小原如此.10.简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响.答：机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：失动量系统刚度越大,因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小,系统的失动量也越小；固有频率.机械系统刚度越大,固有频率越高,可远离控制系统或驱动系统的频带宽度,从而防止产生共振；稳定性刚度对开环伺服系统的稳定性没有影响,而对闭环伺服系统的稳定性有很大影响,提高刚度

13、可增加闭环系统的稳定性.11.为减小机械系统的传动误差,可采用哪些结构措施?答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部讲本身的精度；合理设计传动链,减小零邢件制造、装配误差 X 传动精度的影响；采用消隙机构,以减小或消除回程误差.12.简述概念设计的设计过程.答：设计过程：设计任务抽象化,确定系统的总功能一将总功能分解为子功能,直到功能元+寻找子功能的解一将原理解进展组合,形成多种原理解设计方案+对众多方案进展评价决策,选定最优方案一概念产品.计算题1 1、如以下图步进电机驱动滚珠丝杠的高速定位系统、如以下图步进电机驱动滚珠丝杠的高速定位系统.工作台的重量为工作台的重量为 W

14、W2000N,2000N,工作负载工作负载 F F0,0,工作台与导轨之间的摩擦系数工作台与导轨之间的摩擦系数选择的步选择的步进电机每转脉冲数进电机每转脉冲数240240 脉冲转；根据工作台定位精度选用脉冲当脉冲转；根据工作台定位精度选用脉冲当量量 0 005mm05mm脉冲；滚珠丝杠的导程脉冲；滚珠丝杠的导程 t t12mm,12mm,直径为直径为 d d36mm36mm；系统；系统总效率为总效率为,.试计算：试计算：齿轮的减速比；齿轮的减速比；折算到电机轴上的负载转矩折算到电机轴上的负载转矩 T.T.解：齿轮的减速比 i2 2、如以下图电机驱动系统、如以下图电机驱动系统,工作台的质量为工作

15、台的质量为 m m60kg,60kg,负载力为负载力为 F1F11200N,1200N,最大加速度为最大加速度为 10m10ms2,s2,丝杠直径为丝杠直径为 d d16mm,16mm,导程导程 t=4mm,t=4mm,齿轮减齿轮减速比为速比为 i i5,5,总效率为总效率为 v v4040,忽略丝杠惯量的影响忽略丝杠惯量的影响,试计算电机的驱试计算电机的驱动力矩动力矩.解：计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两局部构成3 3、传动机构如以下图、传动机构如以下图,试计算电机轴上的总等效惯量试计算电机轴上的总等效惯量.解：等效惯量可以分为以下几个局部来计算4 4、设有一大功率电动机驱动的二级齿

16、轮传动减速传动系统如以下图设有一大功率电动机驱动的二级齿轮传动减速传动系统如以下图,假设齿轮箱的传动效率为假设齿轮箱的传动效率为 100%,100%,齿轮箱的传动比齿轮箱的传动比 i=3.2,i=3.2,齿轮采用一样材齿轮采用一样材料料,宽度宽度b b一样一样,各齿轮的模数各齿轮的模数 m=3,m=3,主动齿轮的齿数主动齿轮的齿数 z z1 1=20=20、z z3 3=25,=25,请根请根据重量最小原如此设计齿轮传动系统据重量最小原如此设计齿轮传动系统,推导并计算各级齿轮传动比和齿推导并计算各级齿轮传动比和齿轮轮 2 2、齿轮、齿轮 4 4 的齿数的齿数.提示：齿轮的质量为提示：齿轮的质量

17、为(mz)24b解：设一级齿轮的传动比为 i1,第二级齿轮的传动比 i2.齿轮传动系统的总重量：2i222 z11 i1 z31 i1如此M bm42.根据重量最小原如此,令M 0,得：i1i1D3i D1z3i 2,iz12如此：z2=40、z4=405.5.分析如下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理分析如下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理1 1、6 6小齿轮小齿轮 2 2、5 5大齿轮大齿轮 3 3齿轮齿轮 4 4预载装置预载装置 7 7齿条齿条分析如下图中传动大负载时消除齿侧齿侧间隙的原理当传动负载大时,可采用双齿轮调整法.如以下图,小齿轮 1、6 分别与齿条 7 啮合,与小齿

18、轮 1、6 同轴的大齿轮 2、5 分别与齿轮 3 啮合,通过预载装置 4 向齿轮 3 上预加负载,使大齿轮 2、5 同时向两个相反方向转动,从而带动小齿轮 l、6 转动,其齿便分别紧贴在齿条 7 上齿槽的左、右侧,消除了齿侧间隙.综合应用题综合应用题1.1.根据下面的电路图根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成编写利用该接口电路一次完成 A/DA/D 转换转换,并把转换并把转换的结果的高的结果的高 8 8 位放入位放入 R2R2 中中,低低 8 8 位放入位放入 R3R3 中的程序段中的程序段MAIN：MOVR0,#7CH；选择 AD574,并令 A0=0MOVXR0,A；启动 A/D 转换,全 12 位LOOP：NOPP3.2,LOOP；查询转换是否完毕MOVXA,R0；读取高 8 位MOVR2,A；存人 R2 中MOVR0,#7DH；令 A0=1MOVXA,R0；读取低 4 位,尾随 4 个 0MOVR3,A；存入 R3 中.