山東理工大學(xué)成人高等教育 機(jī)電一體化設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí)題

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1、山東理工大學(xué)成人高等教育 機(jī)電一體化設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí)題 一、單項(xiàng)選擇題 1、常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808/0809的轉(zhuǎn)換原理為（ ） A.計(jì)數(shù)型 B.雙積分型 C.逐次逼近型 D.并行型 2、直線(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)按性質(zhì)分為力電動(dòng)機(jī)、功電動(dòng)機(jī)和能電動(dòng)機(jī)，下列屬于功電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的是（ ） A.閥門(mén)操作 B.機(jī)械手操作 C.高速列車(chē)的動(dòng)力機(jī) D.魚(yú)雷發(fā)射 3、下列元件不屬于機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)基本元件的是（ ） A.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 B.阻尼器 C.質(zhì)量

2、 D.彈簧 二、填空題 1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由 和 組成。 2、衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是 、 、 、 _ 。 3、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)常用的方法有整體設(shè)計(jì)法、 、 。 4、影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)性能的因素一般有 、傳動(dòng)鏈的慣性、傳動(dòng)鏈的固有頻率以及間隙、摩擦、潤(rùn)滑和溫升等。 5、變頻器選擇的依

3、據(jù)是 。 6、設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)裝置時(shí)，各級(jí)傳動(dòng)比最佳分配原則有： 、 、 。 7、接近式位置傳感器按其原理主要分為 、 、 。 8、在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中,常用 做驅(qū)動(dòng)元件。 9、步進(jìn)電機(jī)常用的功率放大電路有 、 、 。 三、簡(jiǎn)答題 1、簡(jiǎn)述傳感器的選用原則。 2、機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制與信息處理單元的功能是什么？ 3、簡(jiǎn)

4、述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成。 4、簡(jiǎn)述模擬式傳感器信號(hào)處理過(guò)程包括哪些環(huán)節(jié)？ 5、畫(huà)出由CH250芯片實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)三相六拍工作方式接線(xiàn)圖。 6、簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的光電式傳感器有哪幾種？試舉例說(shuō)明其中的一種在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用。 7、簡(jiǎn)述可編程控制器與普通計(jì)算機(jī)的不同點(diǎn)。 8、簡(jiǎn)述變頻器的基本類(lèi)型。 四、分析題 如下圖所示為斜齒圓柱齒輪消隙機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試分析其工作原理及特點(diǎn)。 五、計(jì)算題 1、已知圖示絲杠螺母驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作臺(tái)的質(zhì)量M=100kg，絲杠的名義直徑=48mm,導(dǎo)程L=8mm,絲杠總長(zhǎng)=0.5m,小齒輪齒數(shù)

5、=20,寬度=12mm,大齒輪齒數(shù)=40,寬度=10mm,齒輪模數(shù)=2mm,絲杠和齒輪的材料密度均為=7.8×103kg/m3,試求折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 2、有一脈沖電源，通過(guò)環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，測(cè)得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/min，已知轉(zhuǎn)子有48個(gè)齒，求：1）步進(jìn)電機(jī)的步距角； 2）步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)所需脈沖數(shù)。 3）脈沖電源的頻率。 3、某數(shù)控機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，已知，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為80，三相六拍工作方式。絲杠的導(dǎo)程值為6mm，脈沖當(dāng)量為0.01mm，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出脈沖的頻率為600Hz。 求：（1）步進(jìn)電機(jī)步

6、距角。 （2）總降速比i。 （3）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量x。 （4）每分進(jìn)給量v。 參考答案 一、單項(xiàng)選擇題 1、C 2、C 3、A 二、填空題 1、環(huán)形脈沖分配器 功率放大器 2、線(xiàn)性度 靈敏度 遲滯性 重復(fù)性 3、取代法 組合法 4、負(fù)載的變化 5、電動(dòng)機(jī)容量及負(fù)載特性 6、最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、質(zhì)量最小、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則 7、電感式、電容式、光電式 8、步進(jìn)電機(jī) 9、單電壓型、高低電壓型、恒流斬波型 三、簡(jiǎn)答題 1、傳感器通常應(yīng)該具有快速、準(zhǔn)確、可靠經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求，即：①足夠的容量

7、 具有一定的過(guò)載能力；②與測(cè)量或控制系統(tǒng)的匹配性好，轉(zhuǎn)換靈敏度高；③精度適當(dāng)，且穩(wěn)定性高；④反應(yīng)速度快，工作可靠性好；⑤適用性和適應(yīng)性強(qiáng)，動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)影響小，內(nèi)部噪聲小且不易受外界干擾的影響，使用安全；⑥使用經(jīng)濟(jì) 成本低，受命長(zhǎng)，易于使用、維修和校準(zhǔn)。 2、控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工；根據(jù)信息處理的結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)；通過(guò)輸出接口送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能。 3、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)

8、、人－機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)、系統(tǒng)支持模塊、過(guò)程輸入/輸出子系統(tǒng)等組成。過(guò)程輸入設(shè)備把系統(tǒng)測(cè)控對(duì)象的工作狀況和被控對(duì)象的物理、工位接點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字信號(hào)；過(guò)程輸出設(shè)備把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率信號(hào)。人－機(jī)對(duì)話(huà)系統(tǒng)用于操作者與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。軟件包括適應(yīng)工業(yè)控制的實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件、通用軟件和工業(yè)控制軟件等。 4、模擬量傳感器輸出信號(hào) 放大 采樣/保持 模擬多路開(kāi)關(guān) A/D轉(zhuǎn)換 I/O接口 微機(jī) 5、 6、光電式轉(zhuǎn)速傳感器、光電式位置傳感器等。 例如在機(jī)械手搬運(yùn)工件中

9、檢測(cè)右工位有無(wú)工件用的光電開(kāi)關(guān)。 7、（1）工作原理不同：PLC是順序掃描方式，通用微機(jī)為中斷處理方式。 （2）工作目的不同：PLC用于機(jī)械及過(guò)程自動(dòng)化，通用微機(jī)用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)管理、工業(yè)控制。 （3）工作環(huán)境不同：PLC用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，通用微機(jī)用在計(jì)算機(jī)房、辦公室、實(shí)驗(yàn)室等。 （4）表現(xiàn)形態(tài)不同：PLC需編程器和執(zhí)行主機(jī)共兩套計(jì)算機(jī)，通用微機(jī)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的編程器。 （5）使用的軟件不同：PLC一般用梯形圖、語(yǔ)句表等，通用微機(jī)一般用匯編、BASIC、FORTRAN、C等通用語(yǔ)言。 8、通用變頻器，紡織專(zhuān)用變頻器，矢量控制變頻器，機(jī)床專(zhuān)用變頻器，電梯專(zhuān)用矢量變換控制變頻器，高頻變頻器

10、等。 四、分析題 工作原理：寬齒輪同時(shí)與兩相同齒數(shù)的窄斜齒圓柱齒輪嚙合，兩窄齒輪的齒形和鍵槽均拼裝起來(lái)同時(shí)加工，加工時(shí)在其中間裝入墊片。裝配時(shí)，通過(guò)改變墊片的厚度，使兩齒輪的螺旋面錯(cuò)位，兩齒輪的左右兩齒面分別與寬齒輪齒面接觸，以消除齒側(cè)間隙。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但調(diào)整起來(lái)比較費(fèi)事，不能自動(dòng)補(bǔ)償。 五、計(jì)算題 1、（1）小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 （2）小齒輪折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 大齒輪折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為

11、 絲杠折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 （1）折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2、 （1）k=10/5=2 α= 360/mzk =360/5×48×2=0.75。 （2）s=360。/α=360。/0.75。=480 （3）f=6n/α=6*50/0.75=400hz 3、（1）k=6/3=2 α= 360/mzk =360/3×80×2=0.75。 （2）i=Z2/Z1=αL/360δ=0.75×6/360×0.01=1.25 （3）x=Nδ=480×0.01=4.8mm （4）v=60fδ=60×600×0.01=360mm