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1、机电一体化复习题一, 名词说明 1机电一体化 2伺服限制 3闭环限制系统 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干脆存储器存取DMA二, 推断题： 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 无论采纳何种限制方案，系统的限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方式常用于中断限制中。7从影响螺旋传动的因素看，推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螺杆轴线方向及移动件的
2、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 确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. 对于沟通感应电动机，其转差率s的范围为B。A.1s2 B.0s 1 C.-1s1 D.-1s03.PWM指的是C。 4. PD称为B限制算法。 5.在数控系统中，困难连续轨迹通常采纳A方法实现。 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. 微机限制系统中的输入及输出通道一般包括 模拟量输入通道 模拟量输
3、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，在满意系统工作要求的状况下，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SPWM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. 异步沟通电动机变频调速：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. 开环步进电动机限制系统，主要由. 环形安排器 功率驱动器 步进电机等组成。8. 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11
4、.12.13. 实现步进电动机通电14. 环形安排的三种常用方法是：1计算机软件 2 硬件安排，3专用环形安排器9. 依据计算机在限制中的应用方式，把计算机限制系统分为四类：1操作指导限制系统2干脆限制系统3监视计算机限制系统4分级计算机限制系统10应用于工业限制的计算机主要有：1单片机 2PLC，3总线工控机等类型。11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以 电压或电流的形式，通过金属导体传递。12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽, 隔离 滤波 接地合理布局和软件抗干扰技术。13. 电场屏蔽-通常用铜, 铝等导电性能良好 的金属材料作屏蔽体，并应保持良好接地。14依据频率
5、特性说明以下滤波器的作用：1低通滤波器：只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制, 衰减，不让通过。2带通滤波器：只让某一频带内的成分 通过，而低于上截止频率成分和高于_下截止频率成分的成分抑制,不让通过。五, 简答题 1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。 2. 试述可编程限制器的工作原理。3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必需采纳采样/保持器？为什么？ 4. 柔性制造系统的主要特点有哪些？5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么6. 伺服限制系统一般包括哪几个局部？每局部能实现何种功能？六, 解答题 (每题5分，共40分)1简述一个典型的机电
6、一体化系统的根本组成要素。2直齿圆柱齿轮传动机构中消退齿侧隙的常用方法？ 3简述机电一体化对机械系统的根本要求及机械系统的组成。4. 简述在微机限制系统中I/O限制方式及I/O接口的编址方式。5简述伺服系统的构造组成。6DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？7. 有一脉冲电源，通过环形安排器将脉冲安排给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，转子有24个齿，求： 1步进电机的步距角； 2脉冲电源的频率。8. 测量某加热炉温度范围为1001124，线性温度变送器输出05V，用ADC0809转换器输入到微机限制系统中，试求测量该温度环境的辨别率
7、和精度。七, 计算题 1. 某光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？假设经四倍细分后，记数脉冲仍为400，那么光栅此时的位移是多少？测量辨别率是多少？2. 假设12位A/D转换器的参考电压是 2 .5V，试求出其采样量化单位q 。假设输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。八, 综合应用题 (每题15分，共30分)1, 4锥齿轮 2, 3键 5压簧 6螺母 7轴 2, 周向弹簧调整法2. 分析以下图差动螺旋传动原理设螺杆3左, 右两段螺纹的旋向一样，且导程分别为Ph1和Ph2。2为可动螺母机电一体化复习题参考答案一 名词说明1 机电一
8、体化技术综合应用了机械技术, 微电子技术, 信息处理技术, 自动限制技术, 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，以系统为动身点的最正确功能价值的系统工程技术。2 伺服限制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进展动作，从而获得精确的位置, 速度及动力输出的自动限制系统。3 闭环限制系统是指具有反应的限制系统。4 逆变器是将直流电变成沟通电的电路。5 SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律改变而和正弦波等效的PWM波形。6 它是把组成微机的CPU, 存储器I/O接口电路, 定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。7 I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备
9、之间交换信息的连接部件电路。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。 8 I/O通道也称为过程通道。它是计算机和限制对象之间信息传送和变换的连接通道。9 串行通信是数据按位进展传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。串行通信又分为全双工方式和半双工方式, 同步方式和异步方式。10 硬件在外设及内存间干脆进展数据交换DMA而不通过CPU五, 简答题1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或及被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘, 光源, 光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照耀到光电器件上。当缝隙圆
10、盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距及指示缝隙的间距一样，因此圆盘每转一周，光电器件输出及圆盘缝隙数相等的电脉冲，依据测量单位时间内的脉冲数N，那么可测出转速为 式中 Z圆盘上的缝隙数； n转速(rmin)；t测量时间(s)。2. 可编程限制器有两种根本的工作状态，即运行RUN和停顿STOP状态。不管是在哪种状态，PLC都是反复不断地重复进展，直至PLC停机。在每次循环中，假设处于运行RUN状态，可编程限制器完成5个阶断，如下图。假设处于停顿STOP状态，PLC也要循环进展内部处理和通信效劳。3. 由于任何一种A/D转换器都须要有肯定时间来完成量化及编码操作，因此，在转换过程中，模拟量不能发
11、生改变，否那么，将干脆影响转换精度。采样/保持器SamPLE/Hold就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器的模拟量不发生改变。模拟输入通道中不肯定非得采纳采样保持器。当输入的模拟量信号改变缓慢时，也可省去采样/保持器。4. 1柔性高，适应多品种中小批量生产；2系统内的机床工艺实力上是相互补充和相互替代的；3可混流加工不同的零件；4系统局部调整或修理不中断整个系统的运作；5多层计算机限制，可以和上层计算机联网；6可进展三班无人干预生产。5. 步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量确定转角位移的一种伺服电动机，本钱较低，易于采纳计算机限制，且比直流沟通电动机组成的开环限制系统精度高，因而被
12、广泛应用于开环限制的伺服系统中。步进电动机驱动电路事实上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，供应的足够功率的限制信号。6. 伺服限制系统一般包括限制器, 被控对象, 执行环节, 检测环节, 比拟环节等个五局部。比拟环节是将输入的指令信号及系统的反应信号进展比拟，以获得输出及输入间的偏差信号，通常由特地的电路或计算机来实现；限制器通常是计算机或PID限制电路；其主要任务是比照拟元件输出的偏差信号进展变换处理，以限制执行元件按要求动作；执行元件按限制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压, 气动
13、伺服机构等。被控对象是指被限制的机构或装置，是干脆完成系统目的的主体，一般包括传动系统, 执行装置和负载；检测环节指能够对输出进展测量，并转换成比拟环节所须要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。六, 解答题 (每题5分，共40分)1 1机械本体2动力及驱动；3传感测试局部；4执行机构5限制及信息处理单元 21, 偏心轴套调整法 2, 双片薄齿轮错齿调整法3 对机械系统的根本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。4. 程序限制方式, 中断限制方式, 干脆存储器存取方式。 独立编址；及储存器统一编址。5 1) 比拟环节；2) 限制器；3) 执行环节
14、；4) 被控对象；5) 检测环节。6输入工作方式：1直通方式 2单缓冲方式3双缓冲方式 输出工作方式：1单极性输出 2双极性输出2) f=400Hz8. 4 ; +2。七, 计算题 1) 100：1=400： x=4 mm四细分：400：1=400：x=1mm辨别率：1400=2.5(m)2) q=fmaxfmin/2i=5/212八, 综合应用题 (每题15分，共30分)1. 在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5，其轴向力大小由螺母6调整。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消退了其及啮合的锥齿轮1之间的齿侧间隙。1, 4锥齿轮 2, 3键 5压簧 6螺母 7轴 2. 当螺杆转动角时，可动螺
15、母2的移动距离为 1 假如Ph1及Ph2相差很小，那么 L很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。假设螺杆3左, 右两段螺纹的旋向相反，那么当螺杆转动角时，可动螺母2的移动距离为 2可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。机电一体化技术试题一, 填空(每空2分，共20分)1.机电一体化产品按用途可以划分为 和 2限制及信息处理单元一般由限制计算机, 和组成。3在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比安排应遵守原那么。4典型的可编程限制器由编程器, 微处理器, 贮存器, 和等局部构成。5传感器的静态特性能数主
16、要有, 二, 迟滞和重复精度。二, 简答题(每题4分，共20分)1为什么采纳机电一体化技术可以提高系统的精度2机电一体化相关技术有哪些 3转动惯量对传动系统有哪些影响4简述机电一体化产品设计中，具体设计的主要内容。 5简述AD, DA接口的功能。三, 分析题(20分)1数控机床限制系统如下图，试说明图中的各个局部属于机电一体化系统巾的哪一个根本要素2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四, 计算题(24分)1如下图电机驱动系统，工作台的质量为m=50kg负载力为F11000N，最大加速度为10ms2，丝杠直径为d20mm，导程t4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为=
17、30，忽视丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。2某工作台采纳直流电机丝杠螺母机构驱动，工作台的行程L=250mm，丝杠导程t4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o005mm(忽视齿轮和丝杠的传动误差)。 (1)试采纳高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数(2)假设将传感器及丝杠的端部干脆相连，n。=500脉冲转的旋转编码器是否合用。五, 综合题(16分) 电机驱动的三自由度位置限制系统，单个自由度的驱动系统如下图，确定整系统的限制方案, 画出限制系统原理图。(至少提出两个方案)答案及评分标准(供参考)一, 填空每空2分，共20分) 产业机电一体化产品 民用机电一体化产品
18、2限制软件 硬件接口3前小后大4电源 输入输出接口5灵敏度 线性度二, 简答题(每题4分，共20分)1答：机电一体化技术使机械传动局部削减，因而使机械磨损，协作间隙及受力变形等所引起的误差大大削减，同时由于采纳电子技术实现自动检测，限制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。2答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机及信息处理技术，系统技术，白动限制技术，传感器测试技术和伺服驱动技术。3答：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，简单产生谐振。4答：具体设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；限制系统设计：程
19、序设计；后备系统设计；完成具体设计书及制造图样；产品出厂及运用文件的设计。5答：AD接口的功能是将温度, 压力等物理量经传感器变成的电压, 电流等信号转换为数字量。DA接口是将二进制数字量转换成电压信号。三, 分析题(20分)1.(10分)解答：图中各部可分为：(1) 限制及信息处理单元：键盘, 计算机, 显示；(2)测试传感局部：光电编码器, 信号处理；(3)能源：电源；(4)驱动局部：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2(10分)解答：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频重量和高频重量都不能通过闭环限制来消退，都会影响输出精
20、度。四, 计算题(24分)1(12分)解： (1)计算负载力 (4分)负载力由外负载力, 惯性负载力两局部构成(1)高速端测量 设传感器的每转脉冲数为，n，每个脉冲对应工作台的位移为 满意题目要求。(2)低速端测量传感器干脆及丝杠连接，及减速比无关 可知。500脉冲转的编码器不合用。五, 综合题(16分)解：可以运用工业PC机或者单片机完成系统的限制。具体可以有下三种方案：(1)工业PC机集中限制方案： 用一台工业PC机对三个自由度实现集中限制，包括任务管理和三个自由度的伺服限制，系统原理图如下。(2)工业PC机, 单片机分级限制方案：用一台工业PC机及三个单片机通信，对三个单片机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服限制，限制系统原理图如下。(3)单片机, 单片机分级限制方案：用一个单片机作为主单片机及三个从单片机通信，对三个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服限制，限制系统原理图如下。评分标准：正确答复出三种方案之中的随意两个即可得总分值。