第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用題及計(jì)算題.

1.、關(guān)鍵字：【2|4.07】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

2、某直流電機(jī)電樞電阻Ra=50Ω，做電動機(jī)使用時(shí)電樞加110V電壓，空載電樞電流0.1A，空載轉(zhuǎn)速3000r／min。(勵磁保持額定狀態(tài))

(1)電機(jī)空載損耗功率為多少?

(2)電機(jī)的反電動勢系數(shù)為多少?

(3)若電機(jī)做發(fā)電機(jī)用，轉(zhuǎn)速保持2000r／rain，外接300 負(fù)載電阻，則其電樞電流為多少? 正確答案：

（1）空載損耗功率=Ua*I0=110V*0.1A=11W（2）反對電動勢E=Ua-IaRa=110-0.1*50=105V 反電動勢系數(shù)Ke=E/n=105/3000=0.035v/r/min(3)

U0=Ke*n=0.035*2000=70V

電樞電流Ia=U0/(R+Ra)=70/(300+50)=0.2A

關(guān)鍵字：【11W|0.035|0.2】 分?jǐn)?shù)分配：【40|30|30】

3、xy平面內(nèi)由(1，－1)點(diǎn)以v=2的恒速運(yùn)動到(9，1)點(diǎn)，設(shè)采樣周期為0.01s，試求出兩點(diǎn)直線插補(bǔ)的遞推計(jì)算式。

關(guān)鍵字：【412|8/412|2/412】 分?jǐn)?shù)分配：【40|30|30】

4、關(guān)鍵字：【59|6|9】 分?jǐn)?shù)分配：【40|40|20】

5、關(guān)鍵字：【100|3000|100】 分?jǐn)?shù)分配：【40|40|20】

6、考慮x-y平面上的直線運(yùn)動路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為(1，1)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(13，11)，兩軸速度限制：vxmax=vymax=±6，加速度限制：axmax=aymax=±2，試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。

關(guān)鍵字：【6|5/6*x+1/6】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

7、一臺直流伺服電動機(jī)，保持額定電壓為120V，電樞電阻200Ω，在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，電樞電流為0.1A，求電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速是多少。該電機(jī)在額定電壓下啟動，啟動電流是多少？

正確答案：

UN=120V，Ra=200Ω，IN=0.1A n=（UN-Ra* IN）/Ke=1000（r/min）

計(jì)算得Ke=0.1 n0= UN/Ke=120/0.1=1200（r/min）啟動電流Id= UN Ra=0.6（A）

關(guān)鍵字：【1000|0.6】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

8、一臺他勵直流電動機(jī)．額定電壓為440V，額定電流為76.2A，額定轉(zhuǎn)速為1050r/min，電樞繞組電阻為O．393，試計(jì)算電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tb為多少(N*m)?

關(guān)鍵字：【3.72|4171.6】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

9、采用數(shù)字微分分析法產(chǎn)生某常速度分布情況的控制指令信號方案。位置寄存器P和 速度寄存器V的字長為l6位帶符號小數(shù)．V中的二進(jìn)制小數(shù)為***時(shí)鐘頻率為10000Hz．P寄俘器的初始內(nèi)容為0，試求：

(1)P寄存器產(chǎn)生第一個(gè)溢出脈沖時(shí)所需的加法次數(shù)。

(2)完成588647次加法所輸出的脈沖數(shù)。

關(guān)鍵字：【197|3000】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

10、某他勵直流電動機(jī)，電樞電阻為0.4Ω，額定電壓為220V，額定電流為40A，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，大小為額定轉(zhuǎn)矩的一半，求此時(shí)電動機(jī)在額定電壓下的轉(zhuǎn)速和電樞電流的大小。

正確答案：【 】 關(guān)鍵字：【20|1039】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

11、考慮x-y平面上的直線運(yùn)動路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0），終點(diǎn)坐標(biāo)為（12，10），兩軸速度限制分別為Vxmax=±6，Vymax=±8，加速度限制分別為axmax=±2，aymax=±3。試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)位控制指令。

關(guān)鍵字：【12|10|6】 分?jǐn)?shù)分配：【20|20|60】

12、關(guān)鍵字：【6|6|3|3】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

13、試設(shè)計(jì)一個(gè)典型的二階低通濾波器的電路原理圖

關(guān)鍵字：【運(yùn)算放大器|R1】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

14、三相交流感應(yīng)電動機(jī)，電源頻率50Hz,空載轉(zhuǎn)速為980r/min。

（1）該電動機(jī)為幾極，空載轉(zhuǎn)差率是多少？

（2）若最大轉(zhuǎn)矩（Tmax）時(shí)對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為0.1，則該電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍是多少？（3）最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率為多少？

正確答案:（1）該電動機(jī)的磁極對數(shù)為3，即6極

空載s=0.2（2）穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍：900r/min~980r/min（3）最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的電勢頻率發(fā)f2=Sf=0.1*50=5HZ

關(guān)鍵字：【6|900|980|5】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

15、有一采用三相三拍驅(qū)動方式的步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子有160個(gè)齒，經(jīng)一對齒輪減速（Z1=30,Z2=50）帶動導(dǎo)程為8mm的滾珠絲杠驅(qū)動工作臺移動。工作臺的最大移動速度Ｖmax＝1.5m/min。試問：電機(jī)的步距角、脈沖當(dāng)量、最大工作頻率各為多少？

關(guān)鍵字：【0.75|0.01|2500】 分?jǐn)?shù)分配：【30|40|30】

1、某伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如題22圖所示，已知：Kp=60V／rad，Kf=O.24V·s／rad，Ra=3Ω，Kn=2.5×10V／V，Kt=7.1N·m／A 求：(1)系統(tǒng)增益kV：

(2)伺服剛度KR。

-1正確答案：【(1)系統(tǒng)增益kV =Kp/Kf=60/0.24=250(S)

5(2)伺服剛度KR=(Kp*Kn*Kt)/Ra=60*2.5*105*7.1/3=3.55*10(NM/rad)】 關(guān)鍵字：【250|3.55】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

2、一直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 ＝360r/min，如圖所示。求：（1）柔輪從動時(shí)的傳動比i。（2）剛輪固定時(shí)的柔輪轉(zhuǎn)速n1 正確答案：【

（1）i=-Z1/（Z2-Z1）=-200/(202-200)=-100

(2)n1=nH/i=-360/100=-3.6r/min 】

關(guān)鍵字：【-100|-3.6】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

3、采用2000條刻線的增量編碼器測電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法如圖所示。已知時(shí)鐘脈沖為 8MHz,在lO個(gè)編碼器脈沖問隔的時(shí)間里計(jì)數(shù)器共計(jì)200000個(gè)時(shí)鐘脈沖，試求電動機(jī)轉(zhuǎn)速n。

6正確答案：【 時(shí)間測量值T=200000/8*10=0.025s n=60N2/N*T=10*60/2000*0.025=12r/min 】

關(guān)鍵字：【0.025|12】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

4、三相變磁阻式步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子40個(gè)齒。要求：

(1)計(jì)算雙拍制的步距角。

(2)若單拍制的最大轉(zhuǎn)距為2N·m，計(jì)算單雙拍制時(shí)的啟動轉(zhuǎn)矩。

正確答案：【 步距角=360/(m*Zr*C)=360/(3*40*1)=3（度）啟動轉(zhuǎn)矩=Tsm*COS（180/mc）=1.732(Nm).】

關(guān)鍵字：【3|1.732】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

5、增量式編碼器與12cm直徑的跟蹤輪一起使用，編碼器為5000線，是確定每個(gè)脈沖的位移，以及為了測量7m距離所需計(jì)數(shù)器的位數(shù)。

正確答案：【 每個(gè)脈沖的位移=（3.14*12）/5000=0.007536 cm/脈沖 測量7m（即700cm）所需脈沖數(shù)=700/0.007536=92887.43 取整為92888 92888大于2的16次方（用計(jì)算器，或記住2的15次方是32768，），小于2的17次方，因此所需計(jì)數(shù)器的位數(shù)為17位?！?關(guān)鍵字：【92888|17】 分?jǐn)?shù)分配：【70|30】

6、用步進(jìn)電動機(jī)控制工作臺的運(yùn)動，（1）設(shè)步距角1.8度，細(xì)分系數(shù)5，絲杠鏍距2mm，進(jìn)給速度v=120mm/min，求進(jìn)給頻率f。

（2）設(shè)8253芯片工作在方波發(fā)生器方式（方式3），GATE=1，CLK=2MHz，求時(shí)間常數(shù)寄存器的初值k。

正確答案：【（1）進(jìn)給速度v=120mm/min=2mm/s 細(xì)分后的步距角=1.8/5 編碼器旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)N=360/(1.8/5)=1000 絲杠導(dǎo)程p=2mm 脈沖當(dāng)量=p/N=2/1000 mm/脈沖 v=f*p/N=2f/1000=2 f=1kHz（2）k=2000000/1000=2000 時(shí)間常數(shù)寄存器的初值k為2000 】

關(guān)鍵字：【1000|2000】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

7、已知雙波傳動諧波齒輪減速器中，柔輪齒數(shù)ZR=200，剛輪齒數(shù)ZG=202，波發(fā)生器轉(zhuǎn)速nH=1500r／min。試求：(1)剛輪固定時(shí)柔輪的轉(zhuǎn)速nR=?

(2)柔輪固定時(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速nG=?

正確答案：【(1)nR=nH*(ZR-ZG)/ZR=1500*(200-202)/200=-15r/min(2)nG=nH*(ZG-ZR)/ZG=1500*(202-200)/202=14.85r/min 】

關(guān)鍵字：【15|14.85】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

8、某五相步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子有36個(gè)齒，采用二相三相運(yùn)行方式。

試計(jì)算：(1)步距角θs為多少?

(2)若要電動機(jī)以200 r／min的速度旋轉(zhuǎn)，輸入脈沖頻率f為多少?

(3)若要電動機(jī)旋轉(zhuǎn)1周半，其輸入脈沖數(shù)為多少?

正確答案：【(1)步距角=360/(m*Zr*C)=360/(5*36*2)=1(度)；（2）輸入脈沖頻率f=(n*m*Zr*C)/60=(200*5*36*2)/60=1200(HZ)(3)輸入脈沖數(shù)=(360/1)*1.5=540 】

關(guān)鍵字：【1|1200|540】 分?jǐn)?shù)分配：【40|30|30】

9、一直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，如圖所示。求：（1）剛輪從動時(shí)的傳動比i。（2）柔輪固定時(shí)的剛輪轉(zhuǎn)速n2。正確答案：【

(1)i=ZG/(ZG-ZR)=202/(202-200)=101(2)n2=nH/i=600/101=5.94r/min 】

關(guān)鍵字：【101|5.94】

分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

10、一直雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)Z1=200，剛輪齒數(shù)Z2=202，柔輪的轉(zhuǎn)速nH ＝100r/min，如圖所示。求：（1）剛輪從動時(shí)的傳動比i。（2）波發(fā)生器固定時(shí)的剛輪轉(zhuǎn)速n2。

正確答案：【

(1)i=Z2/Z1=202/200=1.01(2)n2=nR/i=100/1.01=99r/min 】

關(guān)鍵字：【1.01|99】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

11、若某一光柵的條紋密度為100條/mm，現(xiàn)利用光柵莫爾條紋的放大作用，把莫爾條紋的寬度調(diào)成10mm，求光柵條紋間的夾角。正確答案：【 P=1/100=0.01 Θ=P/W=0.01/10=0.001(rad)

】

關(guān)鍵字：【0.01|0.001】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

12、用每轉(zhuǎn)3000條刻線的增量方法，采用圖示的測量方法，在0.1s的采樣周期內(nèi)測得的編碼器脈沖數(shù)為1000，求轉(zhuǎn)速n。

正確答案：【 n=60N1/(N*Δt)=60*1000/(3000*0.1)=200r/min】 關(guān)鍵字：【200】 分?jǐn)?shù)分配：【100】

13、對于下圖所示的加速度計(jì)，具有下列參數(shù)： m=0.016kg，k=300N/m，Xmax=±0.24cm，求：（1）可以測量的最大加速度；（2）系統(tǒng)頻率。

2正確答案：【

(1)a=kx/m=0.24*300/0.016=45m/s(2)ωn=sqt(k/m)=137rad/s

】

關(guān)鍵字：【45|137】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

14、某三相感應(yīng)電動機(jī)空載轉(zhuǎn)速1485r/min，電源頻率50Hz，額定轉(zhuǎn)差率0.04。（P145）（1）該電機(jī)的極數(shù)為多少？額定轉(zhuǎn)速為多少？

（2）額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少？（3）電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率較額定狀態(tài)時(shí)變化如何？

正確答案：【

（1）p=60f/n=60*50/1485=2.極數(shù)為4 ne=(1-Se)*n0=(1-0.04)*1500=1440r/min(2)定子繞組電勢頻率f1為50HZ、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率f2=f*Se=50*0.04=2HZ(3)電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率較額定狀態(tài)時(shí)小。

】

關(guān)鍵字：【1440|2|小】 分?jǐn)?shù)分配：【40|40|20】

15、一臺他勵直流電動機(jī)，額定電壓為220V，額定電流為116A，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，電樞繞

組電阻為0.174Ω，試計(jì)算理想空載轉(zhuǎn)速為多少？ 正確答案：【

Ke=(Ua-iaRa)/n=(220-116*0.174)/1500=0.133 n0=Ua/Ke=220/0.133=1654r/min 】

關(guān)鍵字：【0.133|1654】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

16、某線性位移測量儀，被測量位移由4.5mm變到5.0mm時(shí)，位移測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V，求該儀器的靈敏度。

正確答案：【 ke=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)=-2v/mm】

關(guān)鍵字：【2】 分?jǐn)?shù)分配：【100】

17、某測速發(fā)電機(jī)的電動勢系數(shù)為0.08v（r.min-1）,角速度為125rad/s，試求該測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓。

正確答案：【U0=Ke*n=0.08*60*125/(2*3.14)=95.54V 】

關(guān)鍵字：【95.54】 分?jǐn)?shù)分配：【100】

18、某光電編碼器作為系統(tǒng)的位置反饋，若系統(tǒng)中絲杠的螺距為4mm，光電編碼器的分辨率為600脈沖/r，參考輸入脈沖為1800脈沖/s,試求該工作臺的線速度。正確答案：【 v=(1800/600)*4=12mm/S】

關(guān)鍵字：【12】 分?jǐn)?shù)分配：【100】

19、三相變磁阻式步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子80個(gè)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? 正確答案：【

(1)f=n*mZr*C/60=60*3*80*2/60=240HZ(2)f=n*mZr*C/60=100*1*80*160=133HZ 】

關(guān)鍵字：【240|133】 分?jǐn)?shù)分配：【50|50】

20、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(shí)定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少?(3)空載時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少?

正確答案：【

(1)p=60f/n0=60*50/1450=2,該電動機(jī)為4極,空載轉(zhuǎn)差率,S=(n0-n)/n0=(1500-1450)/1500=0.03(2)堵轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組電勢頻率為50Hz,轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率為50Hz(3)空載時(shí)定子繞組電勢頻率為50Hz,轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率為Sf=0.03*50=1.5.】

關(guān)鍵字：【4|0.03|50|1.5】 分?jǐn)?shù)分配：【25|25|25|25】

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(gè)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(jì)的考慮方法通常有：機(jī)電互補(bǔ)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(gè)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(jì)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(jì)試題及答案

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題

課程代碼：02245

一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。

1.受控變量是機(jī)械運(yùn)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(shí)，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(jì)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(shí)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(yùn)動，必須同時(shí)控制每一個(gè)軸的()使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

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(diǎn)實(shí)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(jì)式定時(shí)器工作時(shí)有()A.1個(gè)條件 B.2個(gè)條件 C.3個(gè)條件 D.4個(gè)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(jì)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(jì)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(shí)柔輪的轉(zhuǎn)速n1;(2)柔輪固定時(shí)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(shí)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(jì)算此時(shí)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(shí)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(gè)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(diǎn)?

(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(shí)定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢頻率各為多少?(3)空載時(shí)，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(shí)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(yùn)動路徑，源點(diǎn)坐標(biāo)(5，-2)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(1，-1)。設(shè)兩軸最大加速度限制：αxmax=αymax=±2。試設(shè)計(jì)三次多項(xiàng)式樣條函數(shù)點(diǎn)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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)試題參考答案

課程代碼：02245

一、單項(xiàng)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(shí)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(gè)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(jì)算題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)

24.（1）剛輪固定時(shí)：

（2）柔輪固定時(shí)

n1=-

25.V0=

(1)當(dāng)V01=5.8時(shí)，5.8=

5.8=

(２)空載時(shí)ＲＬ＝

設(shè)測量出5.8Ｖ輸出電壓時(shí)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(diǎn)。

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(shí)轉(zhuǎn)差率為：S=

（2）堵轉(zhuǎn)時(shí)：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(shí)：

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(yùn)動先設(shè)計(jì)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(jì)講稿

項(xiàng)目一 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)機(jī)床主傳動系統(tǒng)時(shí)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(jì)時(shí)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(yùn)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(yùn)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(jì)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(shí)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(shí)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(yùn)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(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(jì) 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(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于實(shí)現(xiàn)變速自動化;能在負(fù)載下變速，便于車削大端面時(shí)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(shí)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(yùn)動換向沖擊小，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動，常用于主運(yùn)動為直線運(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(gè)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(shí)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(dú)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(shí)間內(nèi)輸入液壓缸或液動機(jī)中液體的油量來實(shí)現(xiàn)無級變速。它的特點(diǎn)是變速范圍較大，變速方便，傳動平穩(wěn)，在運(yùn)動換向時(shí)沖擊小;易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動和自動化。液壓無級變速裝置常用在主運(yùn)動為直線運(yùn)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(dú)使用時(shí)，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(yùn)動和輔助運(yùn)動?；谏鲜龇治隹芍绻绷骰蚪涣髡{(diào)速電動機(jī)用于拖動直線運(yùn)動執(zhí)行器，例如龍門刨床工作臺(主運(yùn)動)或立式車床刀架(進(jìn)給運(yùn)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(gè)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(jì)

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(bǔ)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)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(gè)180 W的交流小電動機(jī)8通過蝸輪副7和齒輪3, 2將運(yùn)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(gè)壓塊6的圓盤，并在附加的機(jī)殼上固定一個(gè)裝有6個(gè)微動開關(guān)的圓盤5, 6個(gè)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(shí)，壓塊6依次壓下6個(gè)微動開關(guān)，發(fā)出6個(gè)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(shí)，在速度繼電器的控制下，主電動機(jī)低速點(diǎn)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(diǎn)信號與數(shù)控系統(tǒng)S指令信號相符時(shí)，小電動機(jī)制動，主運(yùn)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(jì)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(shí)，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(shí)，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(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項(xiàng)目任務(wù)單

項(xiàng)日任務(wù)單見附錄二。2.項(xiàng)目要求

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

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

項(xiàng)日的整體評價(jià)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(xiàng)目實(shí)施過程記錄表

表1-3項(xiàng)目評價(jià)表

項(xiàng)目二數(shù)控車床導(dǎo)軌副設(shè)計(jì) 2.1.1導(dǎo)軌副設(shè)計(jì)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(bǔ)償磨損量。兩條三角形導(dǎo)軌副同時(shí)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(yàn)、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(yàn)、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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(yùn)動方向時(shí)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(diǎn)，并避免了由于熱變形所引起的配合變化。其缺點(diǎn)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(bǔ)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(diǎn)，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(yàn)、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(diǎn)，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(diǎn)，但間隙難以調(diào)整，磨損后一也不易補(bǔ)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(jì)算選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)。

1)計(jì)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(diǎn)。在選材時(shí)，支撐導(dǎo)件與運(yùn)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(shí)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(gè)點(diǎn)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(gè)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(yùn)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(shí)間壽命孔 要求該導(dǎo)軌副每天開機(jī)6h，每年工作300個(gè)工作日，且工作8年以上，則額定工作時(shí)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(jì)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(jì)算結(jié)果得額定工作時(shí)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(xiàng)目實(shí)施過程記錄表

表2-10項(xiàng)目評價(jià)表

項(xiàng)目三 簡易機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作

3.1.1設(shè)計(jì)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(jià)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(bǔ)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(jì)工作流程

一個(gè)全新的機(jī)電一體化產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì)和開發(fā)過程大體可以分為產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)三個(gè)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(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)制約條件，提出設(shè)計(jì)要求，并將其作為設(shè)計(jì)、評價(jià)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(jì)人員應(yīng)深人實(shí)際，細(xì)致觀察，敏銳捕捉市場的需求，并及時(shí)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(jià)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(diǎn)和市場占有率等情況。

2)面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(diǎn)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(fèi)水平、消費(fèi)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(jià)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(gè)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(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個(gè)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(xiǎn)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(jì)人員必須根據(jù)一定的準(zhǔn)則從中選擇一個(gè)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(jià)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(jià)格、品牌等許多因素有關(guān)。用戶往往追求性價(jià)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(jià)格。在制定主要產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標(biāo)時(shí)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(xiǎn):綜合分析產(chǎn)品功能、技術(shù)規(guī)格及性能指標(biāo)實(shí)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(xiǎn)，以及這些問題與風(fēng)險(xiǎn)的解決和規(guī)避方法。如果不充分考慮這些問題和風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間則可能拖延，從而錯(cuò)過市場最佳時(shí)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(xiàng)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(xiǎn)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(xiàng)。產(chǎn)品立項(xiàng)應(yīng)給出生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jì)階段

在概念設(shè)計(jì)階段輸人生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(jì)目標(biāo)、各部件或子系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)等三個(gè)方面，并制訂詳細(xì)設(shè)計(jì)任務(wù)書、驗(yàn)收規(guī)范及進(jìn)度計(jì)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(shí)，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(jì)算實(shí)際中心距a。

設(shè)計(jì)同步帶傳動時(shí)，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(yàn)帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm 嚙合齒數(shù):(8)計(jì)算基準(zhǔn)額定功率P0

(9)確定實(shí)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(yàn)算。

根據(jù)下式計(jì)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(jì)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(jì)

(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(jì)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(jì)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(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)數(shù)，以便統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量或?yàn)橛?jì)算機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。光電計(jì)數(shù)器是通過紅外線發(fā)射和接收進(jìn)行計(jì)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(shí)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(shí)擋住光路，接收機(jī)失去紅外線信號便輸出一個(gè)脈沖信號到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)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(shí)，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(shí)，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(gè)脈沖信號到運(yùn)算累加器進(jìn)行計(jì)數(shù)。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)日的是每推一個(gè)料，計(jì)數(shù)器顯示一個(gè)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(gè)數(shù))其結(jié)構(gòu)如圖3一16所示。

本設(shè)計(jì)是兩種傳感器均可，接線圖如圖3一17所示。

本設(shè)計(jì)中的計(jì)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(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

1.項(xiàng)目目的

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

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

(1)電腦若干(二維設(shè)計(jì)軟件、三維設(shè)計(jì)軟件必有)。(2)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》若干。4.實(shí)訓(xùn)步驟(1)學(xué)生分組設(shè)計(jì)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(jì)，學(xué)生將項(xiàng)目實(shí)施過程填入記錄表3-9中。3.4.2項(xiàng)目評價(jià)

項(xiàng)目的整體評價(jià)見表3一10。

圖3一1機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xiàng)目評價(jià)表

第五篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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。