第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計單選題及簡答題

0 本節(jié)測驗題：以下傳感器中測量的是相對角位移的是()A.旋轉(zhuǎn)變壓器 B.絕對式編碼器 C.增量式編碼器 D.都不正確 答案：C 1.本節(jié)測驗題：測速發(fā)電機(jī)的輸出信號與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 A.輸出直流電壓與轉(zhuǎn)速成正比 B.輸出交流電壓與轉(zhuǎn)速成正比 C.輸出直流電壓與轉(zhuǎn)速成反比 D.輸出交流電壓與轉(zhuǎn)速成反比 答案：A 2.本節(jié)測驗題：加速度傳感器的基本力學(xué)模型是()A.質(zhì)量-阻尼系統(tǒng) B.彈簧-阻尼系統(tǒng)

C.質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng) D.都不正確 答案：C 3.本節(jié)測驗題：電荷放大器的輸出電壓與反饋電容

A.成正比 B.成反比

C.成曲線關(guān)系

D.無關(guān) 答案：B 4.本節(jié)測驗題：低頻信號可以通過，高頻信號不能通過的濾波器是（）A.高通濾波器 B.帶通濾波器 C.低通濾波器 D.帶阻濾波器 答案：C 5.本節(jié)測驗題：直流電動機(jī)屬于()A.變磁阻電動機(jī) B.固定磁阻電動機(jī) C.無磁極電動機(jī) D.都不正確 答案：B 6.本節(jié)測驗題：直流電動機(jī)的反電動勢與（）A.電樞電流成正比 B.電樞電流成反比 C.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比 D.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速正反比 答案：C 7.本節(jié)測驗題：直流電動機(jī)機(jī)械特性的硬度與（）A.電樞電阻成反比 B.反電動勢系數(shù)成正比 C.轉(zhuǎn)矩系數(shù)成正比 D.電樞電阻成正比 答案：D 8.本節(jié)測驗題：交流感應(yīng)電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與 A.極對數(shù)成正比 B.電源頻率成反比 C.電源電壓成正比 D.電源頻率成正比 答案：D 9.本節(jié)測驗題：下列類型電動機(jī)中機(jī)械特性不可變的是（）A.鼠籠式交流電動機(jī) B.繞線式步進(jìn)電動機(jī) C.直流電動機(jī) D.以上都不可變 答案：A 20.本節(jié)測驗題：下列關(guān)于步進(jìn)電動機(jī)敘述錯誤的是（）A.步進(jìn)電動機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng) B.步進(jìn)電動機(jī)常用于開環(huán)控制

C.步進(jìn)電動機(jī)常用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中 D.步進(jìn)電動機(jī)是變磁阻電動機(jī) 答案：C 21.本節(jié)測驗題：步進(jìn)電電動機(jī)相角裕量的與哪些因素?zé)o關(guān) A.相數(shù) B.通電方式 C.齒輪齒數(shù)

D.相數(shù)和通電方式 答案：C 22.本節(jié)測驗題：下列關(guān)于步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路敘述正確的是 A.單極性驅(qū)動電路適合于驅(qū)動混合式步進(jìn)電動機(jī) B.單極性驅(qū)動電路適合于驅(qū)動反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī) C.驅(qū)動直流電動機(jī)的電路也能驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī) D.以上都正確 答案：B 23.本節(jié)測驗題：以下關(guān)于步進(jìn)電動機(jī)敘述錯誤的是 A.脈沖分配器可以由邏輯電路硬件實現(xiàn) B.脈沖分配器可以由軟件實現(xiàn) C.步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖數(shù)決定 D.步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖頻率決定 答案：C 24.本節(jié)測驗題：計算機(jī)直接參與控制的伺服系統(tǒng)是 A.模擬式伺服系統(tǒng) B.參考脈沖伺服系統(tǒng) C.采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng) D.以上都不是 答案：C 25.本節(jié)測驗題：電動機(jī)中引入電流環(huán)后的伺服系統(tǒng)下列敘述正確的是 A.電流環(huán)實質(zhì)上是轉(zhuǎn)矩控制回路 B.電流環(huán)可以穩(wěn)定轉(zhuǎn)速

C.電流環(huán)可以等價成一個積分環(huán)節(jié) D.都不正確 答案：A 26.本節(jié)測驗題：其中，反饋采用測速發(fā)電機(jī)的是（）A.電流環(huán) B.速度環(huán) C.位置環(huán)

D.以上都不正確 答案：B 27.本節(jié)測驗題：下列系統(tǒng)對于對于單位加速度信號靜態(tài)誤差為0的是 A.0型系統(tǒng) B.1型系統(tǒng) C.2型系統(tǒng) D.以上都正確 答案：C 28.本節(jié)測驗題：一般來說，如果增大自然頻率的數(shù)值，則動態(tài)性能指標(biāo)中的調(diào)整時間將（）A.增大 B.減小 C.不變 D.不定 答案：B 29.本節(jié)測驗題：復(fù)合控制中前饋控制是（）A.按誤差信號控制 B.閉環(huán)控制 C.開環(huán)控制

D.以上都不正確 答案：C 30.本節(jié)測驗題：電焊的控制屬于 A.點位控制 B.連續(xù)路徑控制 C.直線運動控制 D.曲線運動控制 答案：A 31.本節(jié)測驗題：常加速度控制中加速度由什么決定 A.輸入脈沖頻率 B.速度寄存器 C.位置寄存器 D.加速度寄存器 答案：D 32.本節(jié)測驗題：DDA法是（）A.脈沖增量插補 B.數(shù)據(jù)采樣插補 C.數(shù)字積分器法 D.逐點比較法 答案：C 33.本節(jié)測驗題：利用三次多項式樣條函數(shù)生成控制指令加速度最大值在 A.運動的起點和終點 B.運動的中間點 C.常加速度

D.以上都不正確 答案：A 34.本節(jié)測驗題：PLC適合于（）A.數(shù)據(jù)采集為主 B.順序控制為主 C.科學(xué)計算為主 D.管理為主 答案：B 35.本節(jié)測驗題：與計算機(jī)相比PLC的優(yōu)點敘述錯誤的是 A.可靠性高 B.抗干擾能力強(qiáng) C.可以直接驅(qū)動負(fù)載 D.價格低 答案：D 36.本節(jié)測驗題：歐姆龍的編程軟件是 A.Wincc B.GxP C.CX-programmer D.以上都不是 答案：C 37.本節(jié)測驗題：PLC中可以接受和輸出信息的繼電器是 A.輸入輸出繼電器 B.時間繼電器 C.計數(shù)器

D.輔助繼電器 答案：A 38.本節(jié)測驗題：觸點串聯(lián)在邏輯上相當(dāng)于 A.邏輯或 B.邏輯與 C.邏輯非 D.都不正確 答案：B 39.本節(jié)測驗題：塊并聯(lián)的指令語句是 A.AND B.OR C.AND LD D.OR LD 答案：D 40.本節(jié)測驗題：具有保持功能的指令是 A.OUT B.KEEP C.AND D.OR 答案：B

1、一般機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計包括哪幾階段？

正確答案：【市場調(diào)研，需求分析和技術(shù)預(yù)測、概念設(shè)計、可行性分析、編制設(shè)計任務(wù)書、初步設(shè)計——方案設(shè)計、方案設(shè)計評估與優(yōu)化、詳細(xì)設(shè)計和參數(shù)核算和完成全部設(shè)計文件?！?關(guān)鍵字：【調(diào)研|概念|可行性|任務(wù)書|初步】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

2、機(jī)和電融合的設(shè)計思想是什么？

正確答案：【替代機(jī)械系統(tǒng), 簡化機(jī)械系統(tǒng), 增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng), 綜合機(jī)械系統(tǒng)】 關(guān)鍵字：【替代|簡化|增強(qiáng)|綜合】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

3、滾珠絲桿螺母副有哪些消除間隙和預(yù)緊的措施?

正確答案：【雙螺母齒差式, 雙螺母墊片式, 雙螺母螺紋式, 單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊式】 關(guān)鍵字：【齒差|墊片|螺紋|單螺母】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

4、試簡述光電式轉(zhuǎn)速傳感器的測量原理

正確答案：【光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當(dāng)縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)N，則可測出轉(zhuǎn)速】 關(guān)鍵字：【角位移|圓盤|轉(zhuǎn)速】 分?jǐn)?shù)分配：【20|40|40】

5、在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？為什么？

正確答案：【由于任何一種A/D轉(zhuǎn)換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉(zhuǎn)換過程中，模擬量不能發(fā)生變化，否則，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。采樣/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D轉(zhuǎn)換時，保證輸入A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量不發(fā)生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當(dāng)輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器?！?/p>

關(guān)鍵字：【采樣|保持|緩慢】 分?jǐn)?shù)分配：【40|40|20】

6、典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)包含哪些功能結(jié)構(gòu)模塊?

正確答案：【機(jī)械受控模塊、測量模塊、驅(qū)動模塊、通信模塊、微機(jī)模塊、軟件模塊和接口模塊】 關(guān)鍵字：【受控|測量|驅(qū)動|通信|微機(jī)|軟件|接口】 分?jǐn)?shù)分配：【15|15|15|15|15|15|10】

7、滾珠絲桿螺母副常用的支承結(jié)構(gòu)形式有哪幾種

正確答案：【兩端固定，一端固定一端簡支（游動），兩端均為單向推力，一端固定一端自由】 關(guān)鍵字：【兩端|一端|單向|自由】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

8、機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中驅(qū)動模塊的作用是什么?

正確答案：【提供驅(qū)動力, 改變系統(tǒng)包含速度和方向的運動狀態(tài),產(chǎn)生所希望的運動輸出.】 關(guān)鍵字：【驅(qū)動|改變|輸出】 分?jǐn)?shù)分配：【30|40|30】

9、測量位移的傳感器常用的有哪些?

正確答案：【感應(yīng)同步器, 旋轉(zhuǎn)變壓器, 光柵,光電編碼器, 電位器, 差動變壓器, 渦流傳感器】 關(guān)鍵字：【感應(yīng)同步器|旋轉(zhuǎn)變壓器|光柵|光電編碼器|電位器】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

10、在選擇PWM開關(guān)放大器的開關(guān)頻率時，應(yīng)考慮哪幾方面？

正確答案：【⑴開關(guān)頻率應(yīng)盡可能高。⑵開關(guān)頻率必須比系統(tǒng)通頻帶大10倍以上。⑶開關(guān)頻率必須遠(yuǎn)大于各環(huán)節(jié)的共震頻率。⑷滿足前三項的條件下，頻率盡可能低?！?/p>

關(guān)鍵字：【開關(guān)頻率|高|10倍|共震頻率|滿足】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

11、直流伺服電動機(jī)的驅(qū)動電路包含有哪些類型?

正確答案：【線性直流放大器, 脈寬調(diào)制放大器, 晶閘管組成的可控整流電路.】 關(guān)鍵字：【線性|放大器|脈寬|調(diào)制|可控】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

12、何為步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)運行頻率？它與起動頻率比有何特點？

正確答案：【步進(jìn)電動機(jī)啟動后，不失步運行的最高頻率。一般情況下，連續(xù)運行頻率比啟動頻率要高得多?！?關(guān)鍵字：【高|頻率|連續(xù)|啟動】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

13、簡述傳感器有哪幾方面的性能指標(biāo)?

正確答案：【工作特性，靜態(tài)特性，動態(tài)特性】 關(guān)鍵字：【工作|靜態(tài)|動態(tài)】 分?jǐn)?shù)分配：【35|35|30】

14、試簡述“機(jī)電一體化”的涵義。

正確答案：【機(jī)電一體化是機(jī)械與電子的集成技術(shù)。定義為在設(shè)計產(chǎn)品和制造系統(tǒng)時所思考的精密機(jī)械工程、電子控制及系統(tǒng)的最佳協(xié)同組合。它是在機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息與控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)結(jié)合而成的系統(tǒng)總稱?！?關(guān)鍵字：【機(jī)械|電子|集成】 分?jǐn)?shù)分配：【40|20|40】

15、常用滾動摩擦支承軸承有哪幾種主要結(jié)構(gòu)類型？ 正確答案：【①標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承：圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，角接觸球軸承，雙向推力角接觸球軸承，圓錐滾子圓錐（舉例２個）

②新型滾動軸承：變預(yù)緊力軸承，密集滾珠軸承（舉例２個）

】

關(guān)鍵字：【標(biāo)準(zhǔn)|軸承|新型|變】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

16、簡述電荷放大器的特點和主要用途

正確答案：【利用運算放大器求和點為虛地電位，使得輸入端的分布電容上沒有積累電荷，從而不起作用。作用是：將將壓電傳感器的電荷量或電容傳感器的微小電容轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

】

關(guān)鍵字：【虛|積累|電荷|微小?！?分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

17、機(jī)電一體化需要貫穿哪些設(shè)計思想？

正確答案：【1）系統(tǒng)的設(shè)計思想 2）機(jī)和電融和的設(shè)計思想 3）注重創(chuàng)新的是設(shè)計思想】 關(guān)鍵字：【系統(tǒng)|機(jī)|電|融和|創(chuàng)新】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

18、描寫事件驅(qū)動過程常用什么方法?

正確答案：【梯形圖和布爾代數(shù)方程】 關(guān)鍵字：【梯形|布爾|代數(shù)】 分?jǐn)?shù)分配：【40|20|40】

19、直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性

正確答案：【保持電動機(jī)電壓恒定，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系.】 關(guān)鍵字：【電壓|恒定|轉(zhuǎn)矩|轉(zhuǎn)速】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

20、機(jī)電一體化設(shè)計中，增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的思想是什么? 正確答案：【正常設(shè)計的機(jī)械與閉環(huán)控制回路相結(jié)合可以實現(xiàn)增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的運動速度、精度和柔性，有關(guān)部件可以做的更輕，慣量更小】 關(guān)鍵字：【閉環(huán)|速度|輕|慣量|小】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

21、什么是步進(jìn)電動機(jī)？

正確答案：【 又稱脈沖電動機(jī)。它采用變磁阻原理產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，將數(shù)字的電脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運動。每輸入一個脈沖，旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動一步。因此，當(dāng)輸入一串脈沖序列時，輸出軸就以等增量的轉(zhuǎn)角響應(yīng)輸入序列，輸出步數(shù)等于，轉(zhuǎn)速與輸入脈沖頻率成正比。】 關(guān)鍵字：【數(shù)字|脈沖|軸|脈沖|數(shù)】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

22、什么是步進(jìn)電動機(jī)的矩角特性？

正確答案：【

在不改變控制繞組通電狀態(tài)下，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系?！?關(guān)鍵字：【通電|電磁|轉(zhuǎn)矩|轉(zhuǎn)子|轉(zhuǎn)角】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

23、什么是壓電效應(yīng)？

正確答案：【 某些晶體沿一定的方向受外力作用而變形時，在表面產(chǎn)生極性相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。】 關(guān)鍵字：【外力|電荷|變形|相反】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

24、什么是步進(jìn)電動機(jī)的動穩(wěn)定區(qū)？

正確答案：【 當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)輸入單脈沖時，電動機(jī)從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)不引起失步的區(qū)域稱為動穩(wěn)定區(qū)。】 關(guān)鍵字：【單|脈沖|切換|失步|不】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

25、什么是步進(jìn)電動機(jī)的起動頻率？

正確答案：【

在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于起動轉(zhuǎn)矩的條件下，步進(jìn)電動機(jī)不失步起動的最高頻率稱為起動頻率?！?關(guān)鍵字：【起動|轉(zhuǎn)矩|不失步|最高|頻率】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

26、什么是步進(jìn)電動機(jī)的連續(xù)運行頻率？

正確答案：【 起動后，步進(jìn)電動機(jī)不失步運行的最高輸入脈沖頻率稱為連續(xù)運行頻率?！?關(guān)鍵字：【起動|不失步|最高|輸入脈沖|頻率】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

27、什么是步進(jìn)電動機(jī)的脈沖分配器？

正確答案：【 它是步進(jìn)電動機(jī)數(shù)控系統(tǒng)重要組成部分。它的作用是把輸入脈沖按一定的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換為合適的脈沖序列，然后通過驅(qū)動器加到步進(jìn)電動機(jī)的相繞組上，使步進(jìn)電動機(jī)按一定的方式工作。脈沖分配器可以由邏輯電路硬件實現(xiàn)，也可以通過邏輯代數(shù)運算由軟件實現(xiàn)。】 關(guān)鍵字：【輸入脈沖|脈沖序列|邏輯關(guān)系】 分?jǐn)?shù)分配：【40|40|20】

28、什么是復(fù)合控制器？

正確答案：【 在反饋控制基礎(chǔ)上附加一個前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器】 關(guān)鍵字：【反饋|控制|前饋|復(fù)合】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

29、什么是伺服系統(tǒng)的剛度？

正確答案：【 輸出軸的單位位置誤差所能承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。】 關(guān)鍵字：【位置|誤差|負(fù)載|轉(zhuǎn)矩|軸】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

30、什么是連續(xù)路徑控制？

正確答案：【 為了控制工具沿著任意直線或曲線運動，必須同時控制每一個軸的位置和速度，使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點。這樣的運動控制稱為連續(xù)路徑控制。】 關(guān)鍵字：【曲線|同步|運動|控制】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

31、機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)大體包括哪幾方面？ 正確答案：【1.系統(tǒng)功能 2.性能指標(biāo) 3.使用條件 4.社會經(jīng)濟(jì)效益】 關(guān)鍵字：【系統(tǒng)|性能|使用|社會經(jīng)濟(jì)|效益】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

32、描述傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)是什么？

正確答案：【線性度，精度、誤差、重復(fù)性和可重復(fù)性?！?/p>

關(guān)鍵字：【線性度|精度|誤差|重復(fù)性|可重復(fù)性。】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

33、步進(jìn)電動機(jī)有哪幾種通電方式？

正確答案：【純單拍、純雙拍和單雙拍結(jié)合?！?關(guān)鍵字：【純|單|雙|結(jié)合?！?分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

34、采樣周期選擇原則是什么？

正確答案：【準(zhǔn)則1：若考慮對系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響采樣周期應(yīng)小于系統(tǒng)的最小時間常數(shù)。準(zhǔn)則2：若考慮系統(tǒng)抑制干擾的能力，采樣速率應(yīng)為系統(tǒng)的通頻帶的10倍以上；準(zhǔn)則3：實時算法程序所花費的時間總和應(yīng)小于采樣周期的1/10.】

關(guān)鍵字：【最小|時間常數(shù)|采樣|速率|周期】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

35、全閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義與特點是什么？

正確答案：【伺服系統(tǒng)中，當(dāng)位置傳感器安裝于輸出軸（工作臺）上時，傳感器直接測量工作臺移動，這種直接測量的系統(tǒng)稱為全閉環(huán)系統(tǒng)。

特點：對輸出進(jìn)行直接控制，可以獲得十分良好的控制精度。但受機(jī)械傳動部件非線性影響嚴(yán)重。只有在要求高精度場合，才采用全閉環(huán)系統(tǒng)。】

關(guān)鍵字：【直接|間接|測量|非線性|高精度】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

36、什么是機(jī)電一體化？ 正確答案：【 其涵義是機(jī)械與電子的集成技術(shù)。定義為在設(shè)計產(chǎn)品或制造系統(tǒng)時所思考的精密機(jī)械工程、電子控制以及系統(tǒng)的最佳協(xié)同組合。它是在機(jī)構(gòu)的主要功能、動力功能、信息與控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)組合而成的系統(tǒng)總稱。】 關(guān)鍵字：【集成|機(jī)械|電子】 分?jǐn)?shù)分配：【60|20|20】

37、什么是順序控制系統(tǒng)以及分類？

正確答案：【 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)。分為時間順序控制和事件順序控制?！?關(guān)鍵字：【規(guī)定|時間|事件|順序】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

38、何為閉式導(dǎo)軌？

正確答案：【 借助導(dǎo)軌副本身的封閉式結(jié)構(gòu)，在變化的空間位置和受力狀況下，使運動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌的工作面可靠接觸，從而保證運動導(dǎo)軌的規(guī)定運動。閉式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小?！?關(guān)鍵字：【封閉|變化|空間|規(guī)定】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

39、何為開式導(dǎo)軌？

正確答案：【 借助運動件的自重和外載荷，在一定的空間位置和受力狀況下，使運動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌的工作面可靠接觸，從而保證運動導(dǎo)軌的規(guī)定運動。開式導(dǎo)軌一般受溫度變化的影響較小?！?關(guān)鍵字：【自|外|載荷|一定|空間】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

40、什么是軸系的熱特性？

正確答案：【 軸系的熱特性主要參數(shù)是熱源強(qiáng)度、溫升及工作部位的熱位移?！?關(guān)鍵字：【熱源|溫|升|熱|位移】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|20|20|20】

簡答題（重點記憶）

1.典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)包含哪些功能結(jié)構(gòu)模塊。2.測量位移的傳感器常用的有哪些? 3.試說明滾珠絲杠螺母副傳動裝置的優(yōu)缺點。

4.在實際應(yīng)用中，可以提高傳感器性能的技術(shù)有哪些？ 5.什么叫伺服系統(tǒng)？

6.機(jī)電一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動模塊是指什么？在機(jī)電一體化系統(tǒng)中有什么作用?

7.在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？

8.試簡述光電式轉(zhuǎn)速傳感器的測量原理。

9.步進(jìn)電動機(jī)的單、雙極性驅(qū)動電路，各自的特點是什么？適用范圍是什么？ 10.半閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義及特點是什么？

11.在PWM功放電路中，對放大器的開關(guān)頻率有何要求？ 12.在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)貫穿哪些設(shè)計思想？ 13.機(jī)電一體化系統(tǒng)對傳感器的性能有哪些要求？

14.如何控制步進(jìn)電動機(jī)輸出軸的角位移、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向?

15.采樣一數(shù)據(jù)系統(tǒng)是計算機(jī)參與的閉環(huán)控制系統(tǒng)。計算機(jī)在采樣一數(shù)據(jù)系統(tǒng)中起什么作用？

16.闡述PID控制器中P、I、D的作用。

17.閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，電流環(huán)的主要作用是什么？

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計

1、動力系統(tǒng)（動力源）、傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動機(jī)）等五個子系統(tǒng)組成。

2、系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換（加工、處理）功能；②傳遞（移動、輸送）功能；③儲存（保持、積蓄、記錄）功能。

3的變換、調(diào)整功能，可將接口分成四種：1）零接口；2）無源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法通常有：機(jī)電互補法、結(jié)合（融合）法和結(jié)合法。

5擦、低慣量、高強(qiáng)度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆?/p>

6、為達(dá)到上述要求，主要從以下幾個方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件，如采用滾珠絲杠副、滾動導(dǎo)向支承、動（靜）壓導(dǎo)向支承等。

2如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌副的傳動和支承剛度；采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動機(jī)構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。

3的等效動慣量，盡可能提高加速能力。

5如選用復(fù)合材料等來提高剛度和強(qiáng)度，減輕重量、縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性化。

第三篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題及答案

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題

課程代碼：02245

一、單項選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。

1.受控變量是機(jī)械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱()A.順序控制系統(tǒng) B.伺服系統(tǒng) C.數(shù)控機(jī)床 D.工業(yè)機(jī)器人 2.齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)()A.增加而減小 B.增加而增加 C.減小而減小 D.變化而不變 3.滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)類型有兩類：外循環(huán)插管式和()A.內(nèi)循環(huán)插管式 B.外循環(huán)反向器式 C.內(nèi)、外雙循環(huán) D.內(nèi)循環(huán)反向器式

4.某光柵的條紋密度是100條/mm，光柵條紋間的夾角θ=0.001孤度，則莫爾條紋的寬度是()A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5.直流測速發(fā)電機(jī)輸出的是與轉(zhuǎn)速()A.成正比的交流電壓 B.成反比的交流電壓 C.成正比的直流電壓 D.成反比的直流電壓 6.電壓跟隨器的輸出電壓()輸入電壓。

A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于

7.某4極交流感應(yīng)電動機(jī)，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時，其轉(zhuǎn)速為()A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右圖稱()A.直流伺服電動機(jī)調(diào)節(jié)特性 B.直流伺服電動機(jī)機(jī)械特性 C.直流伺服電動機(jī)動態(tài)特性 D.直流伺服電動機(jī)調(diào)速特性

9.計算步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的公式為()

A.B.Tsmcos C.D.180°-

10.一般說來，如果增大幅值穿越頻率ωc的數(shù)值，則動態(tài)性能指標(biāo)中的調(diào)整時間ts()

A.增大 B.減小 C.不變 D.不定

11.已知f(t)=a+bt，則它的拉氏變換式為()A.+b B.C.D.12.連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運動，必須同時控制每一個軸的()使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點。

A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向

13.圖示利用繼電器觸點實現(xiàn)的邏輯函數(shù)為()A.(A+ B.A2)2(+ +B)2B +)C.(A+B)2（D.A2B+ 2

14.累計式定時器工作時有()A.1個條件 B.2個條件 C.3個條件 D.4個條件

二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)

15.機(jī)電一體化 16.軸系的動特性

17.靈敏度(測量)18.永磁同步電動機(jī) 19.復(fù)合控制器

三、簡答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)大體上應(yīng)包括哪些方面? 21.步進(jìn)電動機(jī)常用的驅(qū)動電路有哪幾種類型?其中哪種電路適于永磁式步進(jìn)電動機(jī)? 22.步進(jìn)電動機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和參考脈沖伺服系統(tǒng)的輸入信號是什么?輸出軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、位置各自與哪些因素有關(guān)? 23.什么是PLC的掃描工作制?

四、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)24.已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)Z1=200, 剛輪齒數(shù) Z2=202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速nH=600r/min。如圖

試求：(1)剛輪固定時柔輪的轉(zhuǎn)速n1;(2)柔輪固定時剛輪的轉(zhuǎn)速n2。

25.已知某一線性電位器的測量位移原理如圖所示。若電位器的總電阻R=2kΩ，電刷位移為X時的相應(yīng)電阻Rx=1kΩ，電位器的工作電壓Vi=12V,負(fù)載電阻為RL。

(1)已測得輸出電壓Vo=5.8V,求RL。(2)試計算此時的測量誤差。26.某二階系統(tǒng)如圖所示

(1)求系統(tǒng)對r(t)階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量σ%和調(diào)節(jié)時間ts。(2)求r(t)=1+t,n(t)=0.1共同作用下的穩(wěn)態(tài)誤差ess。27.三相變磁阻式步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子80個齒。

(1)要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速為60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少?

(2)要求電動機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min，單拍制通電，輸入脈沖頻率為多少?

五、簡單應(yīng)用題(本大題共4小題，每小題6分，共24分)28.已知一階低通有源濾波器電路如圖所示。要求：(1)一階低通濾波器現(xiàn)存在什么弱點?

(2)將其改進(jìn)為二階低通濾波器，畫出電路圖；(3)畫出二階低通的幅頻特性示意圖。

29.三相交流感應(yīng)電動機(jī)，電源頻率50Hz，空載轉(zhuǎn)速為1450r/min。

(1)該電動機(jī)為幾極，空載轉(zhuǎn)差率是多少?(2)堵轉(zhuǎn)時定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少?(3)空載時，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少? 30.二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。設(shè)K1=0.1, K2=10,T1=0.5s(1)求系統(tǒng)對r(t)的階躍響應(yīng)的最大超調(diào)量σ%及調(diào)節(jié)時間ts(取△=±5%);(2)求系統(tǒng)增益Ks及伺服剛度KR;(3)求r(t)=1+t及n(t)=0.1共同作用下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ess。

31.考慮x-y平面上的直線運動路徑，源點坐標(biāo)(5，-2)，終點坐標(biāo)為(1，-1)。設(shè)兩軸最大加速度限制：αxmax=αymax=±2。試設(shè)計三次多項式樣條函數(shù)點位控制指令。

六、綜合應(yīng)用題(本大題2小題，每小題8分，共16分)32.某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，圖中GC(s)=Kp(1+Tds),Gp(s)= =

(1)確定Kp和Td的值，以使系統(tǒng)性能同時滿足：

在單位拋物線(恒加速度)函數(shù)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essa≤0.2，幅值穿越(截止)頻率ωc=5

(2)計算系統(tǒng)在上述取值條件下的相位裕量 m。33.采用PLC設(shè)計二臺電動機(jī)A、B工作的系統(tǒng)。

（1）按鈕X1為A電動機(jī)起動，按鈕X2為A電動機(jī)停止（輸出Y1）；（2）按鈕X3為B電動機(jī)起動，按鈕X4為B電動機(jī)停止（輸出Y2）；（3）只有A電動機(jī)在工作中，B電動機(jī)才能工作。

要求：畫出梯形圖，寫出助記符指令程序。

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題參考答案

課程代碼：02245

一、單項選擇題(本大題共14小題，每小題1分，共14分)1.B 2.A 3.D 4.C 5.C 6.C 7.B 8.B 9.C 10.B 11.B 12.C 13.A 14.B

二、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)15.機(jī)械與電子的集成技術(shù)。

16.指軸系抵抗沖擊、振動、噪聲的特性。

17.輸出變化量與對應(yīng)的輸入(被測量)變化量的比值。有時稱為增量增益或標(biāo)度因子。18.以電子換向取代了傳統(tǒng)直流電動機(jī)的電刷換向，又稱無刷電動機(jī)。

19.在反饋控制器的基礎(chǔ)上附加一個前饋控制器，二者的組合稱為復(fù)合控制器。它的作用是使系統(tǒng)能以零穩(wěn)定誤差跟蹤已知的輸入信號。

三、簡答題(本大題共4小題，每小題4分，共16分)20.應(yīng)包括系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益。

21.主要有：單極性驅(qū)動電路、雙極性驅(qū)動電路、高低壓驅(qū)動電路、斬波驅(qū)動電路、細(xì)分電路。其中雙極性驅(qū)動電路適于永磁式步進(jìn)電動機(jī)。

22.(1)參考脈沖序列。

轉(zhuǎn)速與參考脈沖頻率成正比。

(2)輸出軸

轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向電平?jīng)Q定。

位置由參考脈沖數(shù)決定。

23.PLC的掃描工作制，即檢測輸入變量、求解當(dāng)前控制邏輯以及修正輸出指令。重復(fù)進(jìn)行。

四、計算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)

24.（1）剛輪固定時：

（2）柔輪固定時

n1=-

25.V0=

(1)當(dāng)V01=5.8時，5.8=

5.8=

(２)空載時ＲＬ＝

設(shè)測量出5.8Ｖ輸出電壓時的測量誤差

則

26.(1)求閉環(huán)傳函及誤差表達(dá)式

E(s)=R(s)-C(s)=[1-

(2)求

ts=

(3)求ess

二階系統(tǒng)ai>0閉環(huán)穩(wěn)定

R(s)=

Ess= 27.(1)

即

（2）單拍制

]R(s)-

C(s)=CR(s)+CN(s)=

即： f=

五、簡單應(yīng)用題（本大題共4小題，每小題6分，共24分）28．（1）一階低通濾波器存在過渡區(qū)域衰減緩慢的弱點。

2）二階低通有源濾波器電路圖(3)低通濾波幅頻率特性示意圖。29．（1）

即該電動機(jī)為四級

空載時轉(zhuǎn)差率為：S=

（2）堵轉(zhuǎn)時：S＝１

定子繞組電勢頻率f1=50Hz,轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率f2=Sf1=50Hz(3)空載時：

定子繞阻電勢頻率f1＝50Hz,轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率：

f2= 30.(1)G(s)= 1型 Ｋv=

Ｋp=

(2)性能指標(biāo)

ts=

(3)系統(tǒng)增益與伺服剛度

Ks=Kv=K1K2=1，KR=K1=0.1（4）essr= essn=-

31.所以協(xié)調(diào)運動先設(shè)計x軸，再利用下列直線方程變換成y軸控制指令

y(t)=-

x(t)=5+3(1-5)()2-2(1-5)()3=5-t2+

y(t)=-2+

六、綜合應(yīng)用題（本大題共２小題，每小題８分，共１６分）32.(1)開環(huán)傳函

G(s)=Gc(s)Gp(s)=

(2)確定Kp和Td

由essa=

取Kp=2.5

在

1+25T

(3)相應(yīng)的

33.(1)梯形圖：

（２）助記符指令程序：

STR X1 OR Y1 AND NOT X2 OUT Y1 STR X3 OR Y2 AND NOT X4 AND Y1 OUT Y2

第四篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計講稿

項目一 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計與部件選擇

1.1無級變速傳動鏈

1.1.1機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計滿足的基本要求

機(jī)床主傳動系統(tǒng)因機(jī)床的類型、性能、規(guī)格尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求一也不一樣。在設(shè)計機(jī)床主傳動系統(tǒng)時最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行分析，一般應(yīng)滿足下述基本要求:(1)滿足機(jī)床使用性能要求。

首先應(yīng)滿足機(jī)床的運動特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)(對于主傳動為直線運動的機(jī)床，則有足夠的每分鐘雙行程數(shù)范圍及變速級數(shù));傳動系統(tǒng)設(shè)計合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠等。(2)滿足機(jī)床傳遞動力要求。

主電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。

1.1.2數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)分類

機(jī)床主傳動系統(tǒng)可按以下不同的特征來分類:(1)按驅(qū)動主傳動的電動機(jī)類型可分為交流電動機(jī)驅(qū)動和直流電動機(jī)驅(qū)動。交流電動機(jī)驅(qū)動中又可分為單速交流電動機(jī)驅(qū)動或調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動兩種。調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動又有多速交流電動機(jī)驅(qū)動和無級調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動。無級調(diào)速交流電動機(jī)通常采用變頻調(diào)速的原理。(2)按傳動裝置類型可分為機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置及其組合。(3)按變速的連續(xù)性可分為分級變速傳動和無級變速傳動(此部分在下面詳細(xì)介紹)。數(shù)控機(jī)床的主傳動要求有較大的調(diào)速范圍，以保證在加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用無級變速系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)主要有以下四種配置方式:(1)主軸電動機(jī)直接驅(qū)動。

如圖2一1(a)所示，電動機(jī)軸與主軸用聯(lián)軸器連接，這種方式大大簡化了主軸箱和主軸結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)發(fā)熱對主軸影響較大。目前，多采用交流伺服電動機(jī)，它的功率很大，但輸出功率與實際消耗的功率保持同步，效率很高。(2)電動機(jī)經(jīng)同步齒形帶帶動主軸。

如圖1一1(b)所示，電動機(jī)將其運動經(jīng)同步齒形帶以定比傳動傳遞給主軸。由于輸出扭矩較小，這種傳動方式主要用于小型數(shù)控機(jī)床低扭矩特性要求的主軸，可以減小傳動中的振動和噪聲。

(3)電動機(jī)經(jīng)齒輪變速傳動主軸。

如圖1一1(c)所示，主軸電動機(jī)經(jīng)二級齒輪傳動變速，使主軸獲得低速和高速兩種轉(zhuǎn)速，從而使之實現(xiàn)分段無級變速，這種方式在大、中型數(shù)控機(jī)床中采用較多。經(jīng)過齒輪傳動降速后，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可以擴(kuò)大，以滿足主軸低速運轉(zhuǎn)時輸出扭矩大的特性要求。一部分小型數(shù)控機(jī)床一也采用這種傳動方式，以獲得強(qiáng)力切削時所需要的扭矩。(4)電主軸。

如圖1一1(d)所示，將調(diào)速電動機(jī)與主軸合成一體(電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸即機(jī)床主軸)，其優(yōu)點是主軸部件結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、質(zhì)量輕、慣量小，且可提高調(diào)速電動機(jī)啟動、停止的響應(yīng)特性;其缺點是電動機(jī)發(fā)熱易引起熱變形。1.1.3無級變速傳動鏈的設(shè)計 無級變速傳動鏈可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以得到最有利的切削速度;能在運轉(zhuǎn)中變速，便于實現(xiàn)變速自動化;能在負(fù)載下變速，便于車削大端面時保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。無級變速傳動可由機(jī)械摩擦無級變速器、液壓無級變速器和電氣無級變速器來實現(xiàn)。機(jī)械摩擦無級變速器結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，常用于中、小型車床、銑床等主傳動系統(tǒng)中。液壓無級變速器傳動平穩(wěn)、運動換向沖擊小，易于實現(xiàn)直線運動，常用于主運動為直線運動的機(jī)床，如磨床、拉床、刨床等機(jī)床的主傳動系統(tǒng)中。電氣無級變速器有由直流電動機(jī)或交流調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動的兩種，由于它可以大大簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負(fù)載下變速，故其應(yīng)用越來越)’一泛，尤其在數(shù)控機(jī)床上目前幾乎全都采用電氣無級變速器。

數(shù)控機(jī)床的主運動廣泛采用無級變速傳動，這不僅能使其在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇到合理的切削速度，而且還能在運轉(zhuǎn)中自動變速。無級變速系統(tǒng)有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動機(jī)作為驅(qū)動源的電氣無級變速。由于數(shù)控機(jī)床主運動的調(diào)速范圍較寬，一般情況下單靠調(diào)速電動機(jī)無法滿足;另一方面調(diào)速電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩特性一也難以直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求安全匹配。因此，需要在無級調(diào)速電動機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械分級變速傳動，以滿足調(diào)速范圍和功率、轉(zhuǎn)矩特性的要求。(1)無級變速裝置的分類。

機(jī)床主傳動中常用的無級變速裝置有三類:變速電動機(jī)、機(jī)械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。

1)變速電動機(jī)。

機(jī)床上常用的變速電動機(jī)有直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，它們在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率變速，通常變速范圍僅為2 ~3;額定轉(zhuǎn)速以下為恒定轉(zhuǎn)矩變速，調(diào)整范圍很大，變速范圍可達(dá)30甚至更大。上述功率和轉(zhuǎn)矩特性一般不能滿足機(jī)床的使用要求。為了擴(kuò)大恒功率變速范圍，可在變速電動機(jī)和主軸之間串連一個分級變速箱。變速電動機(jī)I’一泛用于數(shù)控機(jī)床和大型機(jī)床中。

2)機(jī)械無級變速裝置。

機(jī)械無級變速裝置有柯普(Koop)型、行星錐輪型、分離錐輪鋼環(huán)型和寬帶型等多種結(jié)構(gòu)，它們都是利用摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩的，通過連續(xù)地改變摩擦傳動副工作半徑來實現(xiàn)無級變速。由于它的變速范圍小，多數(shù)是恒轉(zhuǎn)矩傳動，通常較少單獨使用，而是與分級變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，以擴(kuò)大變速范圍。機(jī)械無級變速器應(yīng)用于要求功率和變速范圍較小的中、小型車型、銑床等機(jī)床的主傳動中，更多的是用于進(jìn)給變速傳動中。

3)液壓無級變速裝置。

液壓無級變速裝置通過改變單位時間內(nèi)輸入液壓缸或液動機(jī)中液體的油量來實現(xiàn)無級變速。它的特點是變速范圍較大，變速方便，傳動平穩(wěn)，在運動換向時沖擊小;易于實現(xiàn)直線運動和自動化。液壓無級變速裝置常用在主運動為直線運動的機(jī)床中，如刨床、拉床等。(2)無級變速裝置與機(jī)械分級變速機(jī)構(gòu)的串聯(lián)。在無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調(diào)速范圍都較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代通用機(jī)床變速范圍的要求。因此，常常將無級變速裝置與機(jī)械分級變速機(jī)構(gòu)串聯(lián)，以擴(kuò)大其變速范圍。(3)采用直流或交流電動機(jī)無級調(diào)速。

機(jī)床上常用的無級變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動機(jī)。直流電動機(jī)是采用調(diào)壓和調(diào)磁方式來得到主軸所需轉(zhuǎn)速的。直流電動機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速是用調(diào)節(jié)磁場電流(簡稱調(diào)磁)的辦法來調(diào)速的，屬于恒功率調(diào)速;從額定轉(zhuǎn)速向下至最低轉(zhuǎn)速是用調(diào)節(jié)電樞電壓(簡稱調(diào)壓)的辦法來調(diào)速的，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。通常，直流電動機(jī)的恒功率變速范圍較小，僅為2~4，而恒轉(zhuǎn)矩變速范圍很大，可達(dá)幾十，甚至超過100。交流調(diào)速電動機(jī)靠調(diào)節(jié)供電頻率的方式來調(diào)速，所以其常被稱為調(diào)頻主軸電動機(jī)。通常額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速氣max為恒定功率，變速范圍為3~5;額定轉(zhuǎn)速至最低轉(zhuǎn)速氣為恒轉(zhuǎn)矩，變速范圍為幾十，甚至超100。直流和交流電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性如圖1-2所示。

交流調(diào)速電動機(jī)由于體積小、轉(zhuǎn)動慣性小、動態(tài)響應(yīng)快、沒有電刷且能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動機(jī)高，故磨損和故障也少?，F(xiàn)在在中、小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動機(jī)已占優(yōu)勢，應(yīng)用一也更加廣泛。伺服電動機(jī)和脈沖步進(jìn)電動機(jī)都是恒轉(zhuǎn)矩的，而且功率不大，所 以只能用于直線進(jìn)給運動和輔助運動。基于上述分析可知，如果直流或交流調(diào)速電動機(jī)用于拖動直線運動執(zhí)行器，例如龍門刨床工作臺(主運動)或立式車床刀架(進(jìn)給運動)，可直接利用調(diào)速電動機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩變速范圍，用電動機(jī)直接帶動或通過定比減速齒輪拖動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1.2主傳動系統(tǒng)分析

數(shù)控車床用于加工回轉(zhuǎn)體零件。它集中了臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀車床、仿形車床、自動和半自動車床的功能，是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較廣泛的品種之一。下面以一個典型數(shù)控車床C K3263 B為例說明如何分析數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)，圖1一4所示為C K3263 B主傳動系統(tǒng)。主電動機(jī)經(jīng)帶輪副和四速變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動主軸，其傳動路線表達(dá)式是

擬定轉(zhuǎn)速圖如圖2-5所示，從圖中可知，主軸共得到四段轉(zhuǎn)速:

1.3 車床數(shù)控化改裝主傳動系統(tǒng)方案設(shè)計

將06140臥式車床改造成用MCS-51系列單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用步進(jìn)電動機(jī)開環(huán)控制，縱向和橫向均具有直線和圓弧插補功能。將原來的主傳動系統(tǒng)改裝為主變速系統(tǒng)。一般的臥式車床在改裝為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床時，主傳動系統(tǒng)和變速操縱機(jī)構(gòu)是不動的，可利用暫停指令進(jìn)行手動變速換擋，然后再繼續(xù)加工。如果要提高機(jī)床的自動化程度或者所加工工件的直徑相差較大，在加工過程中需要自動變速時，可考慮設(shè)置加工過程中的自動變速裝置，本任務(wù)即后一種情況。

將機(jī)械主傳動系統(tǒng)改裝為自動變速裝置的幾種方案說明見下文介紹。1.采用多速電動機(jī)改裝

目前采用多速電動機(jī)對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行改裝，一般是將主電動機(jī)更換為雙速或四速電動機(jī)，由微機(jī)系統(tǒng)信號自動控制切換電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣做的好處是機(jī)床性能良好，主傳動鏈改裝量較少，但多速電動機(jī)的功率是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電動機(jī)功率要選的大一些，同時電動機(jī)的尺寸一也大，因此還要增加一套電動機(jī)變速系統(tǒng)。2.主變速系統(tǒng)改裝

對主軸箱內(nèi)變速系統(tǒng)進(jìn)行改裝，一般是將滑移齒輪變速改為電磁離合變速。這種變速機(jī)構(gòu)仍為有級變速，一般變速級數(shù)不超過四級。3.采用直流主軸電動機(jī)或交流主軸電動機(jī)改裝

改裝后，機(jī)床主軸由直流主軸電動機(jī)(或交流主軸電動機(jī))通過皮帶直接帶動，并通過電氣系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速。

采用直流主軸電動機(jī)或交流主軸電動機(jī)改裝，其改裝成本高，但效果好，能獲得滿意的速度，而且由于傳動鏈中沒有齒輪，故噪聲很小。另外在改裝中要注意，主軸電動機(jī)的選擇要與進(jìn)給系統(tǒng)電動機(jī)配套，以利于使用CNC系統(tǒng)。圖1-5所示為本任務(wù)改裝后的主傳動系統(tǒng)示意。拆下原操縱手柄，裝上齒輪2;以一個180 W的交流小電動機(jī)8通過蝸輪副7和齒輪3, 2將運動傳給手柄軸1，帶動主軸箱內(nèi)的撥叉和滑塊進(jìn)行變速。另外將手柄軸接長，在接長軸4上安裝帶單個壓塊6的圓盤，并在附加的機(jī)殼上固定一個裝有6個微動開關(guān)的圓盤5, 6個微動開關(guān)的位置與6級變速擋位對應(yīng)。當(dāng)手柄軸帶動圓盤轉(zhuǎn)動時，壓塊6依次壓下6個微動開關(guān)，發(fā)出6個不同信號，數(shù)控系統(tǒng)通過對電路信號的識別來控制變速。

自動變速過程如下:當(dāng)變速電動機(jī)接到S指令后，便開始轉(zhuǎn)動，通過傳動裝置使手柄軸帶動撥叉滑塊使變速齒輪移位。與此同時，在速度繼電器的控制下，主電動機(jī)低速點動，以便滑移齒輪順利地進(jìn)人嚙合位片。當(dāng)壓塊壓下的觸點信號與數(shù)控系統(tǒng)S指令信號相符時，小電動機(jī)制動，主運動變速完成。這種方案保留了原主軸箱的結(jié)構(gòu)，改裝量小，但只適合于06140型車床。

1.3.2主傳動系統(tǒng)設(shè)計過程 1.明確已知條件，草擬轉(zhuǎn)速圖 擬定轉(zhuǎn)速圖的一般步驟如下:(i)確定變速組數(shù)及各變速組的傳動副數(shù);(2)安排變速組的傳動順序，擬定結(jié)構(gòu)式(網(wǎng));(3)分配傳動副傳動比.繪制轉(zhuǎn)涼圖 2.齒輪齒數(shù)的確定

齒輪的齒數(shù)取決于傳動比和徑向尺寸要求。在同一變速組中，若模數(shù)相同且不采用變位齒輪，則傳動副的齒數(shù)和相同;若模數(shù)不同，則齒數(shù)和S與模數(shù)m,成反比，即:

對于三聯(lián)滑移齒輪，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪且模數(shù)相同時，最大齒輪與次大齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4，以避免滑移過程中的齒頂干涉。

當(dāng)傳動比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，齒數(shù)和S及小齒輪齒數(shù)可以從表1一1中查得。

1.4 實訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項目任務(wù)單

項日任務(wù)單見附錄二。2.項目要求

學(xué)完基礎(chǔ)知識及實例后，學(xué)生自主分析數(shù)控車床主軸箱實物，熟悉內(nèi)部組成，然后分組制訂設(shè)計方案，方案合格后，開始具體設(shè)計。3.儀器與設(shè)備(1)CAK4085數(shù)控車床6(2)《機(jī)床設(shè)計手冊》若干。(3)扳手、鉗子、直尺。4.實訓(xùn)步驟

(1)學(xué)生分組，并在現(xiàn)場分析數(shù)控車床主軸箱實物。(2)學(xué)生分組，制定任務(wù)實施方案。

(3)根據(jù)任務(wù)實施方案，學(xué)生將任務(wù)實施過程填入記錄表1一2中。1.4.2項目評價

項日的整體評價如表1-3所示。

圖1一1數(shù)控機(jī)床主傳動的配置方式

圖1-2直流和交流調(diào)速電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)矩特性

圖1-4 CK3263B主傳動系統(tǒng)

圖1-5改裝后主傳動系統(tǒng)示意圖

表1一1常見傳動比的適用齒數(shù)

表1一2項目實施過程記錄表

表1-3項目評價表

項目二數(shù)控車床導(dǎo)軌副設(shè)計 2.1.1導(dǎo)軌副設(shè)計步驟

(1)根據(jù)已知的工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型，常見導(dǎo)軌形式見表2-1.(2)選擇導(dǎo)軌截面形狀與組合方式。常見導(dǎo)軌截面形狀見表2一2。1)雙三角形導(dǎo)軌。如圖2-1所示，雙三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向性和精度保持性都很高，磨損后能自動下沉補償磨損量。兩條三角形導(dǎo)軌副同時起支撐和導(dǎo)向作用，由于結(jié)構(gòu)對稱，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，故接觸剛度好。但由于超定位，加工、檢驗、維修都較困難，而且當(dāng)量摩擦系數(shù)也高，因此適于精度高的場合。例如絲杠車床、單柱坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。2)雙矩形導(dǎo)軌。

如圖2一2所示，雙矩形導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比雙三角形導(dǎo)軌低，承載能力強(qiáng)，加工、檢驗、維修都較方便，因此被廣泛使用，例如數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副。雙矩形導(dǎo)軌承載面和導(dǎo)向面是分開的，存在側(cè)向間隙，必須用鑲條調(diào)節(jié)。

如圖2一2(a)所示，用兩外側(cè)面做導(dǎo)向面時，間距大、熱變形大、間隙大，因而導(dǎo)向精度低、承載能力大;如圖2-2(b)所示，以內(nèi)外側(cè)面做導(dǎo)向面時，間距小、熱變形小、間隙小，因而導(dǎo)向精度高、易獲得較高的平行度;如圖2一2(c)所示，用兩內(nèi)側(cè)面做導(dǎo)向面時，由于導(dǎo)軌面對稱分布在導(dǎo)軌中部，當(dāng)傳動件位于對稱中心線上時，避免了由于牽引力與導(dǎo)向中心線不合而引起的偏轉(zhuǎn)，不致在改變運動方向時引起位置誤差，故導(dǎo)向精度高。3)三角形與矩形組合。

如圖2-3(a)和圖2-3(b)所示，三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有三角形導(dǎo)軌的良好導(dǎo)向性及矩形導(dǎo)軌的制造方便、剛性好等優(yōu)點，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。其缺點是三角形導(dǎo)軌比矩形導(dǎo)軌磨損快，易造成磨損不均勻，磨損后又不能通過調(diào)節(jié)來補償，故對位置精度有影響。

三角形與矩形組合導(dǎo)軌兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高等諸多優(yōu)點，因此被廣泛使用，例如車床、磨床、龍門刨床、龍門銑床、滾齒機(jī)、坐標(biāo)鎖床的導(dǎo)軌副等。4)雙燕尾形導(dǎo)軌。

如圖2一4(a)所示，它的高度較小，可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最少的一種結(jié)構(gòu)。間隙調(diào)整方便，用一根鑲條就可以調(diào)節(jié)各接觸面的間隙。這種導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗、維修都不大方便，適用于受力小、層次多、要求間隙調(diào)整方便的場合，例如牛頭刨床和插床的滑枕導(dǎo)軌、升降臺銑床的床身導(dǎo)軌、車床刀架導(dǎo)軌副和儀表機(jī)床導(dǎo)軌等。5)矩形與燕尾形導(dǎo)軌組合。

如圖2一4(b)所示，由于它兼有調(diào)整方便、能承受較大力矩的優(yōu)點，故多用于橫梁、立柱和搖臂的導(dǎo)軌副。6)雙圓柱導(dǎo)軌組合。圓柱導(dǎo)軌具有制造方便、不宜積存較大切屑的優(yōu)點，但間隙難以調(diào)整，磨損后一也不易補償，因此適用于移動件只受軸向力的場合，例如攻螺紋機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌副等。(3)通過計算選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1)計算額定動載荷Ca’(單位N)。

式中: KW—負(fù)荷系數(shù)，按表2一3選取;KH----硬度系數(shù)，按表2一4選取;KT—溫度系數(shù)，按表2一5選取;KC—接觸系數(shù)，按表2一6選取;K—壽命系數(shù)，一般取K=50;2)依據(jù) 的原則，選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。(4)其他參數(shù)選擇。1)導(dǎo)軌材料選擇。

鑄鐵耐磨性好，熱穩(wěn)定性高，減振性好，成本低，易于加工，在滑動導(dǎo)軌中應(yīng)用廣泛。淬硬的鋼導(dǎo)軌耐磨性好。鑲裝塑料導(dǎo)軌具有耐磨性好，動、靜摩擦系數(shù)接近，化學(xué)穩(wěn)定性好，抗振性好，抗撕傷能力強(qiáng)，工作范圍廣，成本低等諸多優(yōu)點。在選材時，支撐導(dǎo)件與運動件應(yīng)選不同的材料，其熱處理的方式一也有所不同。2)調(diào)整裝置。

導(dǎo)軌工作時會產(chǎn)生間隙，間隙過小會增加摩擦阻力，間隙過大會降低導(dǎo)向精度，所以應(yīng)選擇合適的調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。例如滑動導(dǎo)軌副采用壓板和鑲條兩種方法調(diào)整。①鑲條。

鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面能正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)，常用的有平鑲條和楔形鑲條兩種。

平鑲條如圖2一5所示，它是靠調(diào)整螺釘1移動鑲條2的位置來調(diào)整間隙的，圖2一5(c)所示為在間隙調(diào)整好后，再用螺釘3將鑲條2緊固。平鑲條調(diào)整方便，制造容易，圖2一5(a)和圖2一5(b)所示的鑲條較薄，而且只在與螺釘接觸的幾個點上受力，容易變形，剛度較低，日前較少使用。楔形鑲條如圖2一6所示，鑲條的兩個面分別與動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌均勻接觸，所以比平鑲條剛度高，但加工較困難。

楔形鑲條的斜度為1 : 100一1:40,鑲條越長，斜度應(yīng)越小，以免兩端厚度相差太大。如圖2一6(a)所示的調(diào)整方法是用調(diào)節(jié)螺釘1帶動鑲條2做縱向移動以調(diào)節(jié)間隙。鑲條上的溝槽a在刮配好后加工，這種方法構(gòu)造簡單，但螺釘頭凸肩和鑲條上溝槽之間的間隙會引起鑲條在運動中竄動。圖2一6(b)所示為從兩端用螺釘3和5調(diào)節(jié)，避免了鑲條4的竄動，性能較好。圖2一6(c)所示為通過螺釘6和螺母7調(diào)節(jié)，鑲條8上的圓孔在刮配好后加工，這種調(diào)節(jié)方法方便，且能防止鑲條8的竄動，但其縱向尺寸較長。②壓板。

壓板用來調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受的顛覆力矩，如圖2一7所示。

2.2.1選擇導(dǎo)軌副

1.確定最大載荷F-max 已知作用在單滑座上的最大載荷Fmax，滑座數(shù)M=4，工作臺受到進(jìn)給方向的載荷(與絲杠軸線平行)Ff= 1 401 N，工作臺受到橫向的載荷(與絲杠軸線垂直)F-n= 337 N ,工作臺受到垂直方向的載荷(與工作臺面垂直)Fe=512 N，移動部件總重量G =736 N。單滑塊所受的最大垂直

2.確定額定工作時間壽命孔 要求該導(dǎo)軌副每天開機(jī)6h，每年工作300個工作日，且工作8年以上，則額定工作時間壽命:

3.確定行程長度系數(shù)TS 要求單向行程長度LS = 0.52m，每分鐘往返次數(shù)為3，則額定行程長度系數(shù): 4.計算額定動載荷Ca’(單位為N)要求工作溫度不超過120 0C，工作速度為40 m/min，滾道表面硬度取60 HRC。由前面的計算結(jié)果得額定工作時間壽命Th = 14 400 h。則:

表2一7為JSA一KL型直線滾動導(dǎo)軌副(寬型螺孔)尺寸參數(shù)，圖2一8所示為其外形圖;表28 JSA-ZL型直線滾動導(dǎo)軌副尺寸參數(shù)

表2-9項目實施過程記錄表

表2-10項目評價表

項目三 簡易機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計與制作

3.1.1設(shè)計原則

一方面，在保證產(chǎn)品完成規(guī)定功能的前提下，通過對構(gòu)成各子系統(tǒng)的方案進(jìn)行優(yōu)化組合，降低成本，使系統(tǒng)功能平穩(wěn)、準(zhǔn)確、快速，以滿足用戶的要求。機(jī)電一體化產(chǎn)品的主要特征是自動化操作，功能是產(chǎn)品的生命，只有功能可靠，產(chǎn)品才具有價值。另一方面，要使功能達(dá)到最佳，機(jī)械子系統(tǒng)、電子信息處理子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、傳感檢測子系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)5部分構(gòu)成要素的匹配、相互協(xié)調(diào)和相互補充也極為重要。而通過降低成本，并且使系統(tǒng)功能達(dá)到穩(wěn)、準(zhǔn)、快，又增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力。

3.1.2設(shè)計工作流程

一個全新的機(jī)電一體化產(chǎn)品的正向設(shè)計和開發(fā)過程大體可以分為產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計三個階段。1.產(chǎn)品規(guī)劃階段

產(chǎn)品規(guī)劃包括需求分析、市場預(yù)測和技術(shù)可行性分析，最后確定設(shè)計參數(shù)及設(shè)計制約條件，提出設(shè)計要求，并將其作為設(shè)計、評價和決策的依據(jù)。(1)需求分析。

需求分析從需求識別開始，認(rèn)識需求是一種創(chuàng)造性工作，設(shè)計人員應(yīng)深人實際，細(xì)致觀察，敏銳捕捉市場的需求，并及時完成產(chǎn)品的開發(fā)和試制工作。(2)市場預(yù)測。

市場預(yù)測是產(chǎn)品的前期調(diào)研工作，調(diào)研內(nèi)容主要有以下三方面: 1)面向用戶的產(chǎn)品市場調(diào)研:主要有產(chǎn)品銷售對象的可能銷售量，用戶對產(chǎn)品的功能、性能、質(zhì)量、使用維護(hù)、包裝及價格等方面的要求。此外，還應(yīng)了解競爭產(chǎn)品的種類、優(yōu)缺點和市場占有率等情況。

2)面向產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)調(diào)研:主要有行業(yè)和專業(yè)技術(shù)發(fā)展動態(tài)，相關(guān)理論的研究成果和新材料、新器件的發(fā)展動態(tài)，競爭企業(yè)、競爭產(chǎn)品的技術(shù)特點分析等。此外，還要了解本單位的生產(chǎn)基礎(chǔ)條件。

3)面向產(chǎn)品生命周期的社會環(huán)境調(diào)研:主要有產(chǎn)品生產(chǎn)和目標(biāo)市場所在地的經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策(如產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、投資動向、環(huán)境保護(hù)及安全法規(guī)等)，產(chǎn)品的種類、規(guī)模及分布，社會的風(fēng)俗習(xí)慣，社會人員構(gòu)成狀況及消費水平、消費心理和購買能力等。

通過調(diào)研應(yīng)確定開發(fā)產(chǎn)品的必要性、種類和生命周期，預(yù)測產(chǎn)品的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等，確定用戶對產(chǎn)品的功能、性能、質(zhì)量、外觀和價格等方面的要求，即形成產(chǎn)品的初步概念，然后進(jìn)行技術(shù)可行性分析。(3)技術(shù)可行性分析。

技術(shù)可行性分析包括以下幾個方面: 1)關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)線路:研究本產(chǎn)品需要的關(guān)鍵技術(shù)，指明產(chǎn)品實現(xiàn)的技術(shù)路線和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個新概念汽車，采用什么樣的發(fā)動機(jī)、什么樣的控制總線和什么樣的人機(jī)接口等。所使用的關(guān)鍵性技術(shù)應(yīng)該是比較成熟的、成本和技術(shù)風(fēng)險容易控制的。如果要采用比較前沿的新技術(shù)，則需要在市場和成本方面多做考慮。

2)可選技術(shù)方案:同樣的產(chǎn)品可能有多種技術(shù)方案可選擇，設(shè)計人員必須根據(jù)一定的準(zhǔn)則從中選擇一個最合適的方案或?qū)⑦@些方案進(jìn)行綜合處理。

3)主要性能指標(biāo)及技術(shù)規(guī)格的可行性:產(chǎn)品的性能指標(biāo)及技術(shù)規(guī)格對產(chǎn)品的成本和市場競爭力至關(guān)重要。性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)格越高，產(chǎn)品的成本就越高，價格也就越高。但市場競爭力不完全由技術(shù)性能決定，還與其價格、品牌等許多因素有關(guān)。用戶往往追求性價比高的產(chǎn)品。因此制定產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標(biāo)需要綜合考慮各方面的因素，突出產(chǎn)品的特色，力爭做到高性能、低價格。在制定主要產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標(biāo)時還要充分參考競爭對手的產(chǎn)品及發(fā)展趨勢，制定最合理的參數(shù)。

4)主要技術(shù)風(fēng)險:綜合分析產(chǎn)品功能、技術(shù)規(guī)格及性能指標(biāo)實現(xiàn)的可能性，分析產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)中可能存在的各種問題和風(fēng)險，以及這些問題與風(fēng)險的解決和規(guī)避方法。如果不充分考慮這些問題和風(fēng)險，產(chǎn)品開發(fā)時間則可能拖延，從而錯過市場最佳時機(jī)，使產(chǎn)品的成本過高、質(zhì)量和成品率低或者大規(guī)模地更換生產(chǎn)設(shè)備等。因此，必須提前對這些問題進(jìn)行充分的評估，使產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)能順利進(jìn)行。

5)成本分析:根據(jù)所制定的產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格和技術(shù)路線，綜合分析產(chǎn)品成本，包括技術(shù)成本、原材料成本、制造成本和人力成本等，為產(chǎn)品的立項提供決策支持。

6)結(jié)論和建議:根據(jù)產(chǎn)品的成本分析和技術(shù)風(fēng)險分析，對產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格、性能指標(biāo)和市場定位等參數(shù)提出修改建議，確定產(chǎn)品是否立項。產(chǎn)品立項應(yīng)給出生產(chǎn)設(shè)計要求表，表中所列要求分為特征指標(biāo)、優(yōu)化指標(biāo)和尋常指標(biāo)，各項要求應(yīng)盡可能量化，并按重要程度分出等級。2.概念設(shè)計階段

在概念設(shè)計階段輸人生產(chǎn)設(shè)計要求表，輸出總體方案。該方案主要包括產(chǎn)品外觀和結(jié)構(gòu)布置方案、產(chǎn)品部件或子系統(tǒng)劃分以及設(shè)計目標(biāo)、各部件或子系統(tǒng)的接口設(shè)計等三個方面，并制訂詳細(xì)設(shè)計任務(wù)書、驗收規(guī)范及進(jìn)度計劃。

3.3案例導(dǎo)入

(3)確定小帶輪齒數(shù)Z1和小帶輪節(jié)圓直徑d1.應(yīng)使小帶輪齒數(shù)，而帶輪最小許用齒數(shù)Z min可查表3一3獲得。當(dāng)帶速和安裝尺比寸允許時，Z1盡可能選用較大值，初步選取Z1=12。(4)確定大帶輪齒數(shù)Z2和大帶輪節(jié)圓直徑d2(5)初選中心距久ao、帶的節(jié)線長度Lop、帶的齒數(shù)Zb。

根據(jù)表9-4選取接近標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)線長度Lp=381mm，相應(yīng)齒數(shù)Zb= 40。(6)計算實際中心距a。

設(shè)計同步帶傳動時，中心距a應(yīng)該可以調(diào)整，以便獲得適當(dāng)?shù)膹埦o力。(7)校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm 嚙合齒數(shù):(8)計算基準(zhǔn)額定功率P0

(9)確定實際所需的同步帶寬度bs。

式中bs0—選定型號的基準(zhǔn)寬度，由表9-5可查得bs0 = 25.4mm;Kz—小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表9-6可查得K, = 0.8。10)帶的工作能力驗算。

根據(jù)下式計算同步帶額定功率P的精確值，若結(jié)果滿足 率)，則帶的工作能力合格。

帶的設(shè)計功

同步帶傳動示意簡圖如圖3-9所示。(11)結(jié)果整理。

同步帶:選用L型同步帶，訂購型號為150 L100

最后，經(jīng)過廠家訂購與協(xié)商，確定帶輪及帶，零件如圖3一

10、圖3一11所示，同步帶傳動效果如圖3一12所示。3.3.3錐齒輪傳動設(shè)計

(1)確定齒輪材料及精度等級。

錐齒輪材料選擇45 #鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~225 HBS。經(jīng)過計算齒輪傳動的最大圓周速度為4.19 m/s，查表3一8可確定錐齒輪精度等級為7級)(2)確定模數(shù)及齒數(shù)。(3)計算相關(guān)參數(shù)。

根據(jù)以上尺寸畫出小錐齒輪零件(見圖3一13)和大錐齒輪零件圖(見圖3一14)。錐齒輪傳動嚙合部分三維造型如圖3一15所示。3.3.4計數(shù)系統(tǒng)設(shè)計 在啤酒、汽水和罐頭等灌裝生產(chǎn)線上，常常需要對隨傳送帶傳送到包裝處的成品瓶進(jìn)行自動計數(shù)，以便統(tǒng)計產(chǎn)量或為計算機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。光電計數(shù)器是通過紅外線發(fā)射和接收進(jìn)行計數(shù)的，有直射式和反射式兩種。直射式的發(fā)射、接收分體，發(fā)生器和接收器分別置于流水線兩邊，中間沒有阻擋時發(fā)射器的紅外線反射到接收器上，接收器收到發(fā)射來的紅外線，經(jīng)相反處理使之沒有信號輸出，有工件經(jīng)過時擋住光路，接收機(jī)失去紅外線信號便輸出一個脈沖信號到運算累加器進(jìn)行計數(shù)。發(fā)射式是發(fā)射、接收同體，置流水線一邊，前面沒有工件往下流時，發(fā)射器發(fā)出的紅外線直接射出沒有反射，接收器沒有接收到反射來的紅外線信號則沒有輸出。有工件經(jīng)過時，其將擋住光電路使發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號反射到接收器上，接收器接收到反射來的紅外線信號便輸出一個脈沖信號到運算累加器進(jìn)行計數(shù)。本項目的設(shè)計日的是每推一個料，計數(shù)器顯示一個數(shù)，逐次遞增。整體方案是:通過傳感器(光電開關(guān)或磁性開關(guān))檢測到推桿動作，將信號傳到單片機(jī)，單片機(jī)輸出，并令數(shù)碼管顯示推出工件個數(shù))其結(jié)構(gòu)如圖3一16所示。

本設(shè)計是兩種傳感器均可，接線圖如圖3一17所示。

本設(shè)計中的計數(shù)器、光電開關(guān)、磁性開關(guān)均需外購，其外形如圖3一18所示。

3.4.1實訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項目目的

(1)使學(xué)生具備一般機(jī)電產(chǎn)品方案的設(shè)計能力。(2)熟練掌握同步帶設(shè)計方法。(3)學(xué)會查《機(jī)械設(shè)計手冊》。2.項目要求

每組學(xué)生自行設(shè)計同步帶系統(tǒng)和計數(shù)系統(tǒng)。3.儀器與設(shè)備

(1)電腦若干(二維設(shè)計軟件、三維設(shè)計軟件必有)。(2)《機(jī)械設(shè)計手冊》若干。4.實訓(xùn)步驟(1)學(xué)生分組設(shè)計方案。

(2)兩位指導(dǎo)教師及各組組長審核方案。

(3)方案通過后，具體設(shè)計，學(xué)生將項目實施過程填入記錄表3-9中。3.4.2項目評價

項目的整體評價見表3一10。

圖3一1機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計流程

圖3一2常用電子類組裝工具

圖3一4方案一草圖

圖3一5風(fēng)能供料裝置結(jié)構(gòu)示意

圖3一6風(fēng)能供料裝置主要部件示意

圖3一7同步帶

表3-1同步帶載荷修正系數(shù)KA

表3一3帶輪最小許用齒數(shù)Zmin

表3一4同步帶節(jié)線長度L P

表3-5同步帶在基準(zhǔn)帶寬下的許用工作拉力和線密度

表3一6小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)

圖3-9同步帶傳動示意簡圖

圖3一10小帶輪零件

圖3一11大帶輪零件

圖3一12同步帶傳動效果

表3-10項目評價表

第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計論文

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計論文

班級：數(shù)控姓名：潘萬順學(xué)號：081841191

摘要：機(jī)電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機(jī)電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。作為機(jī)電系的一名學(xué)生，將來工作學(xué)習(xí)都會以機(jī)電為主，所以必須掌握好各種機(jī)電的專業(yè)知識。我會本著認(rèn)真的態(tài)度對待專業(yè)課的學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)素養(yǎng).接下來我將介紹一下我對電動機(jī)的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；技術(shù)；應(yīng)用

引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機(jī)械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機(jī)械工業(yè)的滲透所形成的機(jī)電一體化，使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機(jī)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。