机电一体化习题答案

第1章机电一体化概论1

1.1 机电一体化的概念1

1.1.1 机电一体化的发展历史1

1.1.2 机电一体化系统的特征2

1.1.3 机电一体化的意义5

1.2 机电一体化的技术基础6

1.2.1 机械设计和制造技术6

1.2.2 微电子技术6

1.2.3 传感器技术6

1.2.4 软件技术7

1.2.5 通信技术7

1.2.6 驱动技术7

1.2.7 自动控制技术7

1.2.8 系统技术8

1.3 机电一体化的发展及应用概况8

习题与思考题10

第2章精密机械技术11

2.1 概述11

2.1.1 机电一体化对机械系统的基本要求11

2.1.2 机械系统的主要组成12

2.2 传动机构12

2.2.1 传动机构的性能要求12

2.2.2 精密传动机构——滚珠丝杠副12

2.2.3 齿轮传动18

2.2.4 同步带传动20

2.2.5 间歇传动22

2.3 导向机构23

2.3.1 导轨副的组成及种类23

2.3.2 导轨的基本要求24

2.3.3 滑动导轨副27

2.3.4 滚动直线导轨副和圆柱直线滚动导轨副31

2.3.5 静压导轨副33

2.4 执行机构34

2.4.1 执行机构及其技术特点34

2.4.2 电磁执行机构34

2.4.3 压电驱动器与超声电机39

2.4.4 微动机构47

2.4.5 液压机构51

2.4.6 气动机构57

习题与思考题62

第3章工业控制计算机64

3.1 概述64

3.1.1 机电一体化对控制系统的基本要求64

3.1.2 机电一体化控制系统的类型、特点与选用64

3.2 工控机的特点、组成及总线67

3.2.1 工控机及其特点67

3.2.2 工控机的组成67

3.2.3 工控机的ISA总线和PCI总线69

3.3 工控机的主板79

3.4 工控机的接口卡79

3.4.1 模拟量输入/输出卡79

3.4.2 数字量输入/输出卡85

3.4.3 运动控制卡85

3.4.4 RS-232/RS-485模块89

3.4.5 CAN总线接口卡91

3.5 工业组态软件94

3.5.1 工业组态软件简介94

3.5.2 工业组态软件设计的基本步骤96

3.5.3 工业组态软件的设备连接与测试96

3.5.4 工业组态软件的报警显示97

3.5.5 工业组态软件实现实时数据、历史数据、实时曲线与历史曲线的显示97

3.5.6 工业组态软件的工程安全机制97

3.6 工控机与组态软件的应用98

习题与思考题99

第4章基于单片机的控制器101

4.1 MCS-51单片机101

4.2 模拟数据采集101

4.2.1 传感器102

4.2.2 多路模拟开关102

4.2.3 放大器103

4.2.4 采样/保持器103

4.2.5 A/D转换器及其与单片机接口103

4.3 模拟数据输出112

4.4 功率输出115

4.4.1 功率晶体管接口115

4.4.2 光电耦合器隔离116

4.4.3 双向晶闸管接口117

4.5 单片机现场控制器117

4.6 其他嵌入式处理器119

习题与思考题120

第5章可编程序控制器122

5.1 顺序控制系统及其实现122

5.1.1 顺序控制系统122

5.1.2 顺序控制系统的实现124

5.2 可编程序控制器基础124

5.2.1 可编程序控制器的结构及分类124

5.2.2 可编程序控制器的输入/输出模块127

5.2.3 可编程序控制器的工作机制130

5.2.4 可编程序控制器的编程语言131

5.2.5 与其他顺序逻辑控制系统的比较134

5.2.6 可编程序控制器的应用概况135

5.3 三菱FX2N系列可编程序控制器及其指令系统136

5.3.1 三菱可编程序控制器概述136

5.3.2 三菱FX2N系列可编程序控制器的软组件及其功能138

5.3.3 三菱FX2N系列可编程序控制器的指令系统147

5.4 可编程序控制器的基本应用159

5.4.1 PLC控制系统设计的基本内容和步骤159

5.4.2 编程方法及编程规则与技巧160

5.4.3 常用和基本环节编程163

5.4.4 应用实例168

5.5 可编程序控制器的高级应用173

5.5.1 可编程序控制器的通信及网络173

5.5.2 可编程序控制器的人机界面175

习题与思考题176

第6章传感器与计算机接口179

6.1 概述179

6.1.1 传感检测装置在机电一体化系统中的作用179

6.1.2 传感检测装置的组成179

6.2 机电一体化系统中的常用传感器180

6.2.1 传感器的定义与分类180

6.2.2 机电一体化系统中的常用传感器180

6.2.3 智能传感器193

6.3 传感器与计算机接口技术194

6.3.1 数字型传感器与计算机的接口及实例194

6.3.2 模拟型传感器与计算机的接口195

习题与思考题197

第7章动力驱动及其计算机控制198

7.1 概述198

7.1.1 机电一体化系统中执行装置的特点198

7.1.2 电力电子技术在执行装置中的应用198

7.1.3 机电传动系统建模199

7.2 电力电子技术应用基础203

7.2.1 晶闸管及其驱动电路203

7.2.2 功率晶体管及其驱动电路206

7.2.3 功率场效应晶体管及其驱动电路208

7.2.4 IGBT及其驱动电路211

7.3 直流传动控制系统213

7.3.1 直流电机的晶闸管驱动控制213

7.3.2 直流电机的全桥驱动控制216

7.3.3 直流电机调速和伺服控制217

7.4 交流传动控制系统218

7.4.1 交流电机控制原理218

7.4.2 交流伺服电机的驱动原理219

7.5 步进传动控制系统221

7.5.1 步进电机的原理和结构221

7.5.2 步进电机控制223