复习提纲【机电一体化设计基础】

二、简单回答下列问题：

6、常用的传动机构有哪些？

答：齿轮传动机构、滚珠丝杠转动机构、联轴器、软轴传动机构、减速器、带传动机构等。----答出3个以上即可

7、导轨的功用：机电一体化产品要求机械系统的各运动机构必须得到安全的支撑，并能准确的完成其特定方向的运动。

其由导向机构来完成。机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支撑和导向。

8、略

9、机电一体化产品中常用的输入设备——控制开关输入、BCD拨盘输入、键盘输入、传感器等

输出设备——状态指示灯、发光二极管显示器、微型打印机、扬声器等。

10、基本要求：1）精度、灵敏度和分辨率高；2）线性、稳定性和重复性好；3）抗干扰能力强，静动态性能好；4）体积小、质量轻、价格便宜，便于安装与维修，耐环境性能好等。

11、检测系统设计的一般步骤：1、设计任务分析；2、系统方案的选择；3、系统构成框图的设计；4、环节设计制造；5、总装调试及实验分析；6、系统运行及考核。

12、滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

13、根据滤波器的选频作用分类：低通、高通、带通、带阻

14、模拟滤波器用的器件多，大，重；电路复杂；电路参数改变，滤波器也要跟着变电路。

而数字滤波器电路简单，电路参数变化，只要改改程序就行了；滤波程序可以共用。

15、按驱动元件类型分类（电液伺服系统、电气伺服系统、机电伺服系统）、按调节理论分类（开环、闭环、半闭环）

16、执行元件具有转动惯量小、输出动力大、便于控制，可靠性和安装维护简单的特点。

17、线性系统和非线性系统

18、PID是比例、积分、微分的缩写，略

三、

四、

五、一阶低通有源滤波器

其中的RC 的作用是什么？——实现滤波作用

集成放大器的作用是什么？——用于隔离负载的影响，提高增益和带负载能力。该滤波器的截止频率是多少？——01/(2)f RC π= 放大器的放大增益是多少？——(1)f l

R R +

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？

A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容

机电一体化系统设计基础试题及答案

机械专业机电一体化系统设计基础试题一、判断题(判断下列所述是否正确，正确填入“+”。错误则填“一”号。每题2分，共24分) 1．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部分的可靠连接。( ) 2．数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。( ) 3．机电一体化产品的变参数设计是指改变部分结构尺寸而形成系列产品的设计。 ( ) 4．驱动元件的选择及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．传动轴在单向回转时，回程误差对传动精度没有影响。( ) 6．按输出轴的转角误差最小原则，减速链传动中，从输入到输出端的各级传动比应按“前大后小”分配。( ) 7．与交流同步伺服电机一样，笼型交流异步伺服电机也可由PWM变频技术实现速度的调节。( ) 8．微机系统中，在任何给定时刻，数据流都允许沿数据总线双向传输。( ) 9．STD总线可采用总线复用技术，但不支持多处理机系统。( ) 10．TTL电平接口不能用于驱动带电气隔离的继电器。( ) 11．重复性是传感器静态特性指标之一，反映传感器输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，输出输入特性曲线的不一致性。( ) 12．增量式光电编码器的输出量为脉冲信号，可以同时用于位置和速度测量。( )二、简答题(每题6分。共30分) 1．机电一体化系统的基本结构要素有哪些?喷漆机器人的电液伺服系统和手臂手腕分别属于其中的哪个结构要素? 2．影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些? 3．什么是步进电机的步距角?它是由哪些参数确定的? 4．简述开关量输入模板的基本组成。 5．工业PC机与个人计算机的主要差别是什么? 三、分析题(15分) 系统如图昕示．试分析齿轮机构、传感器及丝杠螺母机构的误差对输出精度的影响。四、计算题(15分) 伺服电机驱动系统如图所示，已知齿轮减速比i=5；丝杠螺距气t s=5mm；丝杠直径d=20mm；工作台的质量为m=200kg；工作台最大线速度v=0．025m／s；最大加速度a=10m／s2，工作台与导轨之间的摩擦系数为f=0．1，传动效率η=0·7。试求： (1)电机的负载力矩 (2)折算到电机轴上的转动惯量(g·cm2)；(3)电机的最小额定转速。

机电一体化课程设计报告

机电一体化系统设计基础课程设计报告专业：机械电子工程班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附：6张系统框图和元器件图

第一节绪论 1.1课程设计目的意义机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求（1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm）（2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min （4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。

~机电一体化设计基础复习题及答案

复习题一、是非判断 1、机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原则的好处是使传动精度高，而传动性能稳定性降低。（×） 2、莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特点。（√） 3、滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小，使用寿命长、不能自锁。（×） 4、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。（√） 5、动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为行扫描。（×） 6、分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024。（√） 7、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统一定是闭环的。（×） 8、无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作为滤波器件。（√） 9、机电产品转动惯量大可使机械负载变大，灵敏度下降，但是不影响机械系统的响应速度。（×）10、执行机构运动循环图可以表明各机构间的配合协调关系。（√） 11、机电产品结构设计是从：定量到定性，具体到抽象，粗略到精细的过程结构设计满足的目标：保证功能、提高性能、降低成本。（×）12、双频激光干涉仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干涉。得到的是按幅值变化的交流调频信号，信噪比高，可实现高分辨率测量。（×）13、滚珠丝杠传动中，当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空程，从而影响机构的传动精度。（√）14、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。（√）15、键码识别就是判断闭合键的代码，通常有2种方法，一种是静态检测法——称为编码键盘；另一种是动态检测法——成为非编码键盘。（×） 16、选用D/A芯片时位数愈多精度愈高，其转换的时间愈长。（√） 17、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统不一定是闭环的。（√） 18、在微机检测系统的输入通道中，采样/保持（S/H）电路可有可无。（×） 19、双片薄齿轮错齿调整法以消除齿侧间隙，但反向时不会出现死区。（×） 20、采样时间是指对被测参数检测的时间。（√）二、简答题 1、同步带传动主要失效形式有哪些？主要原因是什么？ (a) 承载绳断裂原因是带型号过小和小带轮直径过小等。 (b) 爬齿和跳齿原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。 (c) 带齿的磨损原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。 (d) 其他失效方式带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。

机电一体化课程设计报告

机电一体化系统设计基础课程设计报告专业：机械电子工程班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)

第一节绪论 1.1课程设计目的意义机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求（1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm）（2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min

机械设计基础答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为：或： 1－6 自由度为或： 1－10 自由度为：或： 1－11

1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知： s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。在三角形ABC 中，BCA AB BC ∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 045sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时方向如图中所示当0180=θ时

方向如图中所示

第二章平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。

《机电一体化系统设计》——期末复习题及答案_6034459302595687

中国石油大学（北京）远程教育学院《机电一体化系统设计》期末复习题第一章绪论判断（A对，B错） 1.工业三要素是资金、人才、技术。 2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。答案：B A 单选 1、机电一体化系统机械本体的功能是（） A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能 2、下列哪一项是机电一体化的特性。 A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理 C支撑技术是电工技术D以机械联结为主 3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（） A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置答案：C B A 问答题 1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义？ 1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构

4)节约材料 5)节能降耗对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。 2、机电一体化系统的主功能组成是那些？物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录） 3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化 –很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动 –机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的 –装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输配电）机电一体化产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自动信息处理，自动调节控制，自动诊断，自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它部件)；执行机构(主操作功能)；驱动部件(动力功能)；传感部件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制) 5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面？

机电一体化课程设计报告书

机电一体化综合课程设计《机电一体化课程设计任务书》普通格式一．课程设计的目的本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。二．设计任务及要求设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。摘要本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制

宁波大学机电一体化设计基础考试题及答案

机电一体化设计基础考试题 1.什么是机电一体化？机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 2.机电一体化产品由哪些基本要素构成？机械本体（机床）、动力源（电、液压等）、检测与传感装置（各种传感器等）、控制与信息处理装置（伺服系统、cnc等）、执行机构（电机、丝杆、导轨、刀架等） 3.机电一体化有哪些共性关键技术？机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术 4.什么是机电一体化总体设计？应用系统总体技术，从整体目标出发，综合分析产品的性能要求及各机、电组成单元的特性，选择最合理的单元组合方案，实现机电一体化产品整体优化设计的过程。 5.什么是特征指标、优化指标、寻常指标？其作用各是什么？这些指标可否在一定条件下相互转化？特征指标：决定产品功能和基本性能的指标，是设计中必须设法达到的指标。优化指标：在产品优化设计中用来进行方案对比的评价指标。寻常指标：产品设计中作为常规要求得一类指标，一般不定量描述。可以相互转化。寻常指标有较为固定的范畴，而特征指标和优化指标的选定则应根据具体产品的设计要求进行。一种产品设计中的特征指标，可能是另一种产品设计中的优化指标。某些指标在要求较为严格、必须经过周密设计才能达到时，应选为特征指标，而在要求较为宽松的情况下，可选为优化指标。 6.什么是等效性、互补性、可比性？等效性、互补性、可比性分析对机电一体化设计有何意义？等效性：具有等效性的功能可有多种具体实现形式，如滤波功能可由多种滤波器实现。可以互相替代的机械、电子硬件或软件方案必然在某个层次上可实现相同的功能，因而称这些方案在实现某种功能上具有等效性。产品各组成环节的特性是相互关联的，而且共同影响系统的性能，这种机、电环节互相关联、相辅相成为互补性。可比性，它是指被评价的方案之间在基本功能、基本属性及强度上要有可比性。等效性是可以进行机电一体化设计的充分条件之一。互补性，是机电一体化设计的另一充分条件。 7.试结合等效性与互补性阐述机电一体化优化设计的条件。机电一体化优化设计要在具有等效性的功能中和具有互补性的环节中进行机械、电子、软件等技术之间的比较和权衡。首先找出它们具有可比性的表达形式，用具有相同量纲的优化指标(如成本、可靠度、相对精度等)对各方案进行比较。 8.目前大多采用什么方法进行机电一体产品的总体设计？其具体含义是什么？多方案优化的方法：在满足约束条件（特征指标）的前提下，采用不同原理及不同品质的组成环节构成多种可行方案，用优化指标对这些方案进行比较、优选，从而获得满足特征指标要求，且优化指标最合理的总体设计方案。 9.多目标规划的求解策略有哪些？含义分别是什么？降维法：用一个其主要作用的指标作为目标函数，而将其它优化指标转化为约束条件，从而使多目标优化问题转化为单目标优化问题。顺序单目标法：首先对各优化指标按重要程度排序，按单目标优化方法依序求出每个指标所对应的最优解，然后对这些单目标优化解进行折衷处理，从而得到整体最优解。评价函数法：首先将各优化指标依一定关系进行组合，从而构造出一个单目标问题的目标函数，被称为评价函数，然后依据这个评价函数对各种方案进行评价，最终确定出最优方案。 10.为何在机电一体化总体方案设计时要进行功能分配和性能指标分配? 如何进行功能分配和性能指标分配？性能指标分配目的：总体方案中一般有多个环节对同一性能指标产生影响，需要合理地限定这些环节

机电一体化课程设计

专业：机电一体化班级： 08—1班老师：刘顺东学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月

XY工作台部件及单片机控制设计目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)

1.序言据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

《机电一体化系统设计基础》模拟试题1及参考答案

《机电一体化系统设计基础》模拟试题1及参考答案一、判断题(每小题2分，共20分) 判断下列所述是否正确，正确填入“+”号，错误则填“一”号。 1．门动控制技术是机电一体化六个相关技术之一，而接口技术是自动控制技术中的一个方面。( ) 2．伺服驱动系统是实现电信号到机械动作的转换的装置和部件。( ) 3．机电—体化产品的适应性设计是指对产品功能及结构重新进行的设计。( ) 4．在全自动洗衣机产品的设计过程中，控制系统软件的设计是理论分析阶段的任务之一。( ) 5．传动机构的转动惯量取决于机构中传动件的质量、转速和尺寸参数。( ) 6．直流伺服电机的驱动电路中，脉宽凋制放大器由于管耗大，因而多用于小功率系统。 ( ) 7．微机系统的数据总线中，在任何给定时刻．数据流八允许往一个方向传榆。( ) 8．工业PC机与个人计算机IBM PC的最大差别是把IBM PC中的母板分成了多块PC 插件。( ) 9．为适应工业仪表的要求，D／A的输出要配接V／1转换器。( ) 10．迟滞是传感器静态特性指标之—，反映传感器输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，输出输入特性曲线的不一致性。( ) 二、选择题(每小题2分，共20分) 1．HRGP—lA喷漆机器人中的旋转变压器属于系统山的( )。 A. 能源部分B．测试传感部分 C．驱动部分 D. 执行机构 2．在机电一体化产品的开发过程中，总体方案设计完成后应立即进行( )。 A. 样机设计(详细设计) B. 此方案的评审、评价 c. 理论分析(数学模2) D．可行性与技术经济分析 3．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( )。 A．精度、稳定性、快速响应性B．精度、稳定忭、低噪声 C. 精度，高可靠性、小型轻量化 D. 精度、高可靠性、低冲击振动 4．在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( )。 A. 电机力矩B，负载力矩 C. 折算负载力矩D．电机力矩与折算负载力矩之差 5．多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适川于按( )设计的传动链。 A. 最小等效转动惯量原则B．输出轴的转角误差最小原则 C. 重量最轻原则(小功率装置) D．重量虽轻原则(大功率装置) 6．在下列电机中，( )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。 A．步进电机 B. 直流伺服电机 C．交流同步伺服电机D．笼型交流异步电机 7．通常，TTL电平接口不用于( )。 A. 工控机与独立设备的连接B．操作面板上开关状态的输入 C. 驱动带电气隔离的继电器 D. 输出指示灯控制 8．在工业控制计算机中，控制总线的功能是( )。 A. 确切指定与之通信的外部硬什B．确定总线上信息流的时序 C．在计算机内部传输数据 D. 连接控制电源 9．静态刚度属于传感器的( )。 A. 静态特性指标B．动态特性指标 C．输人特性参数D．输出特性参数 lo．为保证系统安全可靠工作，下列机电—休化产品中，( )需要进行抗干扰设计， A．自动洗衣机B．自动照相机 C. 滚筒型绘图机D．数控机床三、简答题(每小题5分，共20分)

机电一体化系统设计基础复习1答案

一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（x）P4 2. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（√）P10 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√）P11 4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（x）P11 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（x） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，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。（x）P21 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（x）P21 8．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6~10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。（x）P44 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（x）P27 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√）P33 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（x）P47 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（x）P65 1．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。（x）P7 2．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。（√）P20 3．双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（x）P35 4.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（x）P72 5．感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√） 6．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传

机电一体化课程设计C6140卧式车床数控化改造设计

目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)

4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ

新版《机械设计基础》课后习题参考答案

机械设计基础习题参考答案机械设计基础课程组编武汉科技大学机械自动化学院

第2章平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。 1 3 4 5 2 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 运动产生干涉解答：原机构自由度F=33- 2 4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可：

2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=37-2 9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=35-2 6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=34-2 5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=36-2 7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=37-2 10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3 7-2 10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3 3 -2 3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3 4 -2 5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3 6 -2 8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=39 -2 12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。 2-6计算自由度

机电一体化课程设计

机电工程学院课程设计（项目设计）说明书（2014 /2015学年第一学期）课程名称：机电一体化课程设计题目：机械手伸缩臂设计专业班级：学生姓名：学号：110200408 指导教师：设计周数：2周设计成绩：

目录第1章概论 1.1 我国机器人的发展状况 (3) 1.2工业机械手的组成及原理 (4) 1.3机械手的应用 (5) 第2章机械手伸缩臂机械部分设计计算 2.1设计方案论证以及确定 (6) 2.1.1设计参数 (6) 2.2机械手伸缩臂总体结构设计方案 (6) 2.3 执行装置的设计方案 (7) 2.3.1 滚珠丝杠的选择 (7) 2.3.2减速齿轮的有关计算 (13) 2.3.3 电动机的选择 (18) 第3章液压控制系统的设计与计算 3.1 设计方案 (20) 3.2 液压回路设计 (20) 3.3 油泵的选择设计 (21) 3.3.1油泵的选择设计 (21) 3.3.2泵驱动电机的选择设计 (22)

第一章概论工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。业机器人机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操纵的自动装置，它是机械化、自动化的重要手段。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。工业机械手可以在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣的环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，代替人的工作，具有重要的意义。在机械加工中，冲压、铸造、锻造、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面，也已愈来愈引起人们的重视。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 1.1我国机器人的发展状况我国工业机器人发展于20世纪70年代，经过30多年的发展，大致经历了三个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的适用化期。 20世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星，世界范围内工业机器人的应用掀起了一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种情况下，我国于1972开始研究制造自己的机器人。进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高科技浪潮的冲击下，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机械人及其零部件进行攻关，完成了工业机械人的成套技术的开发，研制出了喷漆取得了

机电一体化系统设计考试试题及答案(20210321000037)

《机电一体化技术》试卷（一）考试时间12 0分钟共2页第1页考试方法：闭卷一、名词解释（每小题2分，共10分） 1. 测量 2.灵敏度 3.压电效应 4.动态误差 5.传感器二、填空题（每小题2分，共20分） 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 _____________ 3 ?顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm,光栅条纹间的夹角0=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度足________________________ o 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的________________________ ,使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz,转速为l470r/min,则转差率为。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数____________________________________________ o &累计式定时器工作时有________________________________________________________ 。 9. 复合控制器必定具有___________________________________ 。 10. 钻孔、点焊通常选用_________________________________________ 类型。三、选择题（每小题2分，共10分） 1?一般说来，如果增大幅值穿越频率coc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts （） A.产大 B.减小 C.不变 D.不定 2. 加速度传感器的基木力学模型是（） A.阻尼一质屋系统 B.弹簧一质暈系统 C.弹簧一阻尼系统 D.弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯星与传动级数（） A.有关 B.无关 C.在一定级数内有关 D.在一定级数内无关 4?顺序控制系统足按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（） A.单片机 B.2051 C. PLC D. DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。A换向结构B转换电路C存储电路D检测环节四、判断题（每小题2分，共10分） 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输岀与输入间的偏差信号。（） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（） 4、步进电机的步距角决泄了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（）五、问答题（每小题1（）分，共30分） I. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型？