机电一体化系统.doc

1－1．机电一体化含义：机电一体化是在机械的主功能，动力革能，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．
1－2．机电一体化的目的：提高系统（产品）的附加价值，即多功能，高效率，高可靠性，省材料省能源，并使产品结构向短，小，轻，薄化方向发，从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化，自动化需求．
1－6.机电一体化系统设计的考虑方法：机电互补法，融合（结合）法，组合法；机电互补法（取代法）：利用通用或光用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或子系统，以弥补其不足． 融合法：它是将各组成要素有机结合的一体构成专用或通用的部件（子系统），其要素之间机电参数的有机戒备匹配比较充分． 组合法：是将结合法制成的专用或通用部件（子系统），模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法
1－7．机电一体经构成要素：机械系统（机构）．信息处理系统（计算机）．动力系统（动力源）传感检测系统（传感器），执行元件系统（电动机）
1＿17．开发性设计，变导性设计，适应性设计有何异同？
1同：3种设计都是为了获得用来构成事物的有用.2异：开发性设计没有参照产品，仅是根据抽象的设计原理和要球设计产品．
变性设计是在总的设计方案，原理基本不变的情况下，对现有产品进行局部更改，以使产品增加附加价值．变导性设计是在设计方案和结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求
2－1．设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常提出低摩擦，无间隙，低惯量，高刚度，高谐振频率，适当的阴尼比等要求
2－2．机械传动部件通常有旋传动，齿轮传动，同步带传动，高速带传动，各种
2-3.对传动机构的基本要求：应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平衡、传递转矩大的传动部件.
2-5.丝杆螺母机构的传动形式：螺母固定、丝杆转动并移动；丝杆转动、螺母移动；螺母转动、丝杆移动；丝杆股东、螺母转动和移动.选择方法：根据防尘、可以防护条件以及对调隙及预紧的要求，选择适当的结构形式.间隙存在---单螺母滚珠丝杆副；要预紧或定期调节---双螺母纹预紧或齿差预紧式结构；有好的防尘条件---双螺母垫片调整预紧式结构.
2-7滚珠丝杆副的传动特点：轴向刚度高、运动平衡、传动精度高、不易磨损、使用寿命长.
2-8.滚珠丝杆副的典型结构形式：单圆弧型螺纹滚道，双圆弧型螺纹滚道.
2-9.滚珠丝杆副的精度等级：1.2.3.4.5.7.10共七个等级，最高1级，最低10级.
2-13. 滚珠丝杆副支撑方式：单推-单推（推力轴承分别装在丝杆的两端，轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推-双推低）；双推-双推（两端分别安装推力轴承和深沟珠轴承的组合，轴向刚度最高，适合于高刚度、高转速、高精密度的静谧丝杆传动系统，但随着温度的提高，预紧力变大，易造成两端支撑的预紧力不对称）；双推-简支（一端安装推力轴承与深沟珠轴承的组合，另一端俺深沟球轴承，轴向刚度较低，双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，用于中型、传动精度较高的长丝杆传动系统）；双推-自由（一端安推力轴承与深沟球轴承的组合，另一端悬空放自由状态，轴向刚度和承载能力低，多用于轻载，低速的垂直安装的丝杆传动系统）
2-16各项齿轮传动几的分配原则是什么？ 输出轴转角误差最小原则是什么？答：重量最轻原则、输出轴转角误差最小原则、等效转动惯量最小原则；输出轴转角误差最小原则：是为了提高机电一体化系统齿轮传动系统传递运动的精度，各级传动比应按先小后大的原则分配以便降低齿轮的加工误差，安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。
2-18谐波齿轮传动有何特点？传动比的基计算方法是什么？答谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大(几十~几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等一系列优点。故在工业机器人、航空、航天等机电一体化系统中得到广泛的应用。方法；谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，系统相当于行星轮，钢轮相当于中心轮，故谐波齿轮传动装置的传动比可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。
2-20齿轮传动间隙的调整方法：偏心调整法。轴向垫片调整法。双片薄齿轮错齿调整法
2-21 导轨的作用？导轨副的组成、种类及其应满足的要求.答：导向支承部件的作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常称为导轨副，简称导轨。 组成，承导件，运动件两部分；种类；分为1滑动导轨，2滚动导轨，3流体介质摩擦导轨； 机电一体化系统对导轨的基本要求；是导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好等。对精度要求高的直线运动导轨，还要求导轨的承载面与导向面严格分开；当运动件较重时，必须设有卸荷装置，运动件的支承，必须符合三点定位原理.导向精度；是指动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导轨的刚度；就是抵抗载荷的能力。抵抗恒定载荷的能力称为静刚度；抵抗交变载荷的能力称为动刚度.
为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度
2-22. 导轨副的截面形状及其特点
答常见的导轨截面形状，有三角形(分对称、不对称两类)、矩形、燕尾形及圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类。凸形导轨不易积存切屑等脏物，也不易储存润滑油，宜在低速下工作；凹形导轨则相反，可用于高速，但必须有良好的防护装置，以防切屑等脏物落入导轨
三角形导轨；该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度较高 矩形导轨；此类导轨的特点是结构简单，制造、检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，故应用广泛。燕尾形导轨；此类导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置。圆形导轨；此类导轨制造方便，外圆采用磨削，内孔经过珩磨，可达到精密配合，但磨损后很难调整和补偿间隙。
导轨副的组合形式；双三角形导轨组合； 矩形导轨和矩形导轨组合；三角形导轨和矩形导轨组合； 三角形和平面导轨组合；燕尾形导轨及其组合。
2-25轴系设计的基本要求：旋转精度 、刚度 、抗振性 、热变形
0-7机电一体化”三大目的功能”：变换、传递、储存.“五种内部功能”：主功能、动力功能、计测功能、孔家功能、构造功能.设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计.
齿轮传动部件就是一种转矩、转速、转向的变换器.
0-8.防止爬行现象的防护措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传
动链等方法提高传动系统的刚度.
0-9.滚动导轨优点：摩擦系数小，运动灵活；不易产生爬行；可预紧，刚度高；寿命长；精度高；润滑方便。缺点：抗振性差，接触应力大;尺寸精度要求高；结构复杂，成本高，要有良好的防尘装置.
0-10.PWM技术基本原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在惯性环节上时，其效果基本相同。
0-11.光栅是由很多等节距的透光的缝隙或不透光的刻线均匀、相间排列而成的光电器件。
0-12.光栅按用途分物理光栅（利用光的衍射现象，主要用于光谱分析、光波长测量。）和计量光栅（利用莫尔条纹现象，主要用于长度、角度、速度、加速度、振动等物理量的测量。）. 计量光栅分长光栅（用于长度测量）和圆光栅（用于角度测量）. 圆光栅分径向光栅、切向光栅和环形光栅.
0-13光栅传感器中的光路按运动形式分：直线型---主光栅为直尺形→直线移动，旋转型---主光栅为圆盘形→旋转运动；按光学形式分：透射式---光源与光电元件在两侧→透射光，反射式---光源与光电元件同一侧→反射光.
0-15.莫尔条纹的形成：主光栅、指示光栅---均匀刻线---夹角---移动---明暗相间条纹---莫尔条纹.
0-16.莫尔条纹（Moire）的特性：方向性（垂直于角平分线，当夹角很小时→ 与光栅移动方向垂直）、同步性（光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距 →方向对应）、放大性（夹角θ很小→ B>>W → 光学放大→ 提高灵敏度）、可调性（夹角θ↓→ 条纹间距B↑ → 灵活）、准确性（大量刻线→ 误差平均效应→ 克服个别/局部误差→ 提高精度 ）.
3-1．简述机电一体化系统执行元件的分类及特点：1．电动式执行元件（特点：可使用商用电源；信号与动力的传送方向直流相同；有交流和直流之别，应注意电压之大小）；2．气动式执行元件（特点：空气压力源的压力为 (5~7)*105Pa;要求操作人员技术熟练）；3.液动式执行元件（特点;要求操作人员技术熟练;液压压力为(20~80) *105Pa）.
3-3.简述控制.用电动机的功率密度及比功率的定义?
3-5.直流伺服电机控制方式的基本功形式是什么?
3-7.伺服电机的控制的基本形式是什么?

3-9步进电动机的种类及其特点：1.可变磁阻(VR)型（特点:这类电动机的定子与转子均不含永久磁铁，故无励磁时保持力。具有制造成本高,效率低,转子的阻尼差,,噪声大等缺点。但是，由于其制造材料费用低，结构简单，步距角小，随着加工技术的进步，可望成为多用途打赌种。）；2．永磁（PM）型（特点：是励磁功率小，效率高，造价低，因此需要量也大。由于转子磁铁的磁化间距受到限制，难以制造，故步距角较大。与VR型相比转矩大，但转子惯量也较大）；3．混合（HB）型（特点：它不仅具有VR型步进电机步距角小，响应频率高的优点，而且还有PM型步进电机励磁功率小，效率高的优点。）