机电系统设计复习2014研究.ppt

题型: 填空题 简答题 论述题 计算题 已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示。试说明单自由度驱动系统的两种测量方案 * * 机电系统设计复习 1、什么是机电一体化？请举出5种实际生活中常用的几种机电一体化产品 2、一个典型的机电一体化产品，应包含哪些几个基本要素？它们的作用是什么？ 3、滚珠丝杠副有哪几种支承方式？各有什么特点？ 4、 滚珠丝杠副有什么特点？在使用中应该注意什么？ 5、导向机构的作用是什么？ 6、同步带传动有什么特点？ 7、机电一体化系统中传动比分配原则有哪些？ 8、步进电机的驱动有哪几部分组成？各有什么作用？ 9、传感器的静态特性有哪些指标？ 10、传感器的作用是什么？如何选用？ 11、说说从机械系统方面如何保证机电一体化系统的高性能？ 12、试拟定机电一体化系统进给系统机械传动方案与检测方案并进行说明。 13、说说步进电动机、直流电动机、交流电动机各自的特点及应用范围 14、机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ 15、试举例说明单片机、PLC、工控机几种工业控制计算机的应用领域。 16、试述电动、气动和液动各自的特点及选择依据。 17、试分析家用变频空调的计算机控制原理。 18、试分析机电系统设计中摩擦和阻尼比的选择原则。 19、在计算机和外部交换信息中，数据传输方式 有哪两种类型？ 20、微机控制系统中的输入与输出通道有哪几种？ 21、干扰对机电一体化系统有什么影响？在机电一体化系统中常用的抗干扰措施有哪些？ 22、中断和查询是计算机控制中的主要I/O方式，试论述其优、缺点。 机电一体化设备进给传动与检测方案 三、步进电机的性能参数 1、齿距角αz：转子相邻两齿的夹角 2、步距角α：步进电机每接受一个脉冲，转子转过一个固定的角度 3、步进电机转速与脉冲频率的关系 m：定子绕组相数 Z：转子的齿数 k：通电状态系数 K=1 单拍 K=2 单双拍 定子绕组每改变一次通电的方式，称为“一拍” 四、步进电机参数设计 1、脉冲当量δ：步进电机每接受一个脉冲时，工作台走过的位移 单位为 mm/pulse δ= 0.001～0.0025 精密机床 0.005～0.01 数控机床 0.1～0.15 一般机床 角脉冲当量δα：就是步距角α(°/pulse) 当通过中间传动装置时，角脉冲当量δα为： M 驱动器 指令脉冲 如下图，步进电机通过丝杠螺母副带动工作台运动时，其脉冲当量δ为： Z1 Z2 设计时，先根据运动精度选定δ，再根据负载确定步进电机的参数α，并 选定丝杠的导程p,计算出传动比i后，最后设计传动齿轮的各参数等。 2、最大静转矩Tmax与相数、拍数 一般根据 TL　≤（30～50%）Tmax选择Tmax 其中TL为把负载折合到步进电机轴的负载力矩，若相数、拍数较多，可选 0.5，否则选0.3，考虑控制回路的复杂和经济程度，一般取相数较少的。 3、最高运行频率与速度关系 .根据工作台的最高速度vmax选择步进电机最高运行频率fmax 由 得 注意量纲： vmax (m/min) 4、转动惯量与加减速性能 步进电机的加减速性能与转动惯量所产生的惯性力矩有关 惯性力矩： 转动惯量和角加速度越大，步进电机的启动频率越低，加减速性能越差，越容易失步。 通过减小步距角和减小转动惯量改善启动、加减速性能 5、电机负载转矩计算 作用在步进电机轴的总的负载转矩按下式计算： 其中： Jm是电机轴自身的转动惯量（Kg.m2） Jd是系统折算到电机轴的总的转动惯量（Kg.m2） 是电机启动、制动时的角加速度（rad/s2） F 作用在工作台的摩擦力（N） FW作用在工作台的外力（N） 伺服系统传动链的总效率（取0.7—0.85） 丝杠螺母预紧时的传动效率（取0.9） F0丝杠螺母预紧时的力（N） P是丝杠螺距（mm） i是总传动比 *