机电一体化复习整理

1、计算题:1差动螺旋传动2、PWM?2.晶体管脉宽调制驱动(PWM)=当在电枢绕组输入一个直流控制电压时，通过控制开关周期T内占空比u就可得到一个与之成比例的平均电压文来给伺服电动机电枢回路供电& 个周期内的平均电压为:/冷饷二尹T只要连续地改变t (0"T)就可以得到0的连续平均电压，从而达到连续改变电动机转速的目的。实际应用的PWM系统，采用大功率晶体管代替开关K,其开关频率一般为 2000Hz。使功率放大器的晶体管工作在开关状态下，开关周期T （或频率）保持恒定，用调整开关周期内晶体管导通时间的方法来改变输出，以使电机两端获得宽度随时间变化的电压脉冲，从而改变电枢电压的平

2、均值达到调节电机转速的目的。PWM系统的优点：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少；（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；（3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右；（4）若与快速响应的电机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不 大，因而装置效率较高。由于功率晶体管比晶闸管具有更优良的特性， 而且，目前功率晶体管的功率、 耐压等都 已有了很大的提高，所以在中小功率直流伺服驱动系统中，晶体管脉宽调制方式（PWM驱动系统得到了广泛的应用。简答题:1、机电部件:二.

3、机电一体化系统的组成要素2、导轨形式及调整方式：按摩擦性质分为：（1 ）滑动导轨：两导轨工作面的摩擦性质为滑动摩擦。（2）滚动导轨：两导轨导向面之间放置滚珠、滚柱或滚针等。（3）气（液）体导轨：导轨的运动件与导向支承件之间充压力油或气。 按结构特点分：（1）开式导轨：借助重力或弹簧弹力保证运动件和承载面接触。（2）闭式导轨：靠导轨本身形状保证运动件和承载面接触。 滑动导轨副的截面形状及其特点导轨正常工作需载导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整。常用方法有：压板调整、平镶条调整、斜镶条调整。(1)

4、压板调整如下图，可修刮压板1来调整矩形导轨的间隙。a)b)矩形导轨垂直方向间隙的调整1-压板，2-接合面s 3-调整螺钉，4-调整垫片(2) 平镶条调整图为采用平镣条调整导轨间隙的结 构。平镶条横截面积可为平行四边形或 矩形档调整沿平镶条全长均匀分布的若 干螺钉使间隙适当，再用螺母锁紧；由 于全长上只有若干螺钉点受力，容易产 生挠度变形，刚性差，制造方便，设计 时加大镶条厚度，缩短螺钉之间距离。(3) 斜镶条调整图亡采用两根斜镶条，图b 采用一根斜镶条；调整时拧动 两端螺钉，使斜镶条纵向移动 来调整间隙租为了缩短斜镶条 的长度，一般将镶条放在移动 件上含镶条两侧面与导轨面全 部接触，故刚性好，

5、但斜镶条 必须加工成斜形，因此制造困 难*3、传感器的动静特性，体现指标 问题：如何评价传感器的性能？静特性匕输入为常量或变化较慢动特性：输入随时间较快变化y=f(x)y=fWO传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。决定动特性的因素传感器的自身结构 输入信号的形式评价传感器特性的指标分辨力、稳定性、静态误差（静态测量不确定度）则当螺杆反向4、滚珠丝杠轴向间隙的影响和消除方式滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形, 转动时，将产生空回误差。滚珠丝杠副轴向间隙的预紧调整方：1.双螺母螺纹预紧调整式1 锁紧蛭那2-调整螺串3.

6、 4-滚珠螺母如图所示.幅母3的外端有凸缘，鷹母4的外端制有鷹纹，并通过 两个圆蟀母固定©预紧后两个螺母中的滚珠相向受力如图b所示），从而消除轴向间隙。 苴特点是结构简单，刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精 确定量地进行调整。线性度、灵敏度、迟滞、重复性、2.双螺母齿差预紧调整式1-套筒；2-内齿轮；A螺母；4丝杠如图所示，两个螺母3分别制有圆柱齿轮，两者齿数相差一个齿.与两端 的两个内齿轮2相啮合，并用螺钉和定位销固定在套筒1上。两个滚珠甥母相对于套筒同一方向转动同一个齿后固定找两个滚珠螺母产 生相对角位移.使两个滚珠螺母产生相对移动.从而消除间隙并产生的预紧力©

7、 其特点是可实现定量调整，即可进行精密微调.使用中调整较方便。双螺母垫片预紧式1”垫片；2累母如图所示，调整垫片1的厚度，可使两螺母沪生相对位移，以达到 消除间隙、产生预紧拉力之目的其特点是结构简单、刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。4弹簧式自动调整预紧式弹蕃目动调整预紧式如图所示，双蝮母中一个活动另一个固定，用弹簧使其间始终具有产 生轴向位移的推动力，从而获得预紧力。其特点是能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但苴结构 复杂、轴向刚度低，适用于轻载场合，5.单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式图示为单螺母变位导程自预紧方式.它是在滦珠螺母体内的两列循坏 滚珠链之间，使内螺

8、纹滚道在轴向制作一个尺的导程突变量，从而使 二列滚珠产生轴向错位而实现预紧，预紧力的大小取决于&和单列滚 珠的径向间隙。其特点是结构简单紧樓，但使用中不能调整，且制造困难。5、闭环系统工作原理、伺服驱动系统举例说明 丝杠，电机，编码器，举例说明直流伺服电动机原理、特点与控制特性I1.工作原理：I直流伺服电动机的结构原理如下图所示，由永磁体定 子、线圈转子（电枢）.电刷和换向器组成，磁场中的线 圈通入电流时，就会产生电磁力，驱动转子转动口为了得 到连续的旋转运动，就必须随着转子的转动角度不断改变 电流方向，因此，必须有电刷和换向器口在闭环系统中，把系统的输出量通过检测装置（传感器） 引向

9、系统的输入端，与系统的输入量进行比较，从而得到反 馈量与输入量之间的偏差信号口利用此偏差信号通过控制器 （调节器）产生控制作用，自动纠正偏差.因此，带输出量负 反馈的闭环控制系统具有提高系统抗扰性，改善控制精度的 性能，广泛用于各类自动调节系统中口根据自动控制原理，反馈控制的闭环系统是按被调量的 偏差进行控制的系统，只要被调量出现偏差，它就会自动产 生纠正偏差的作用。6、PWM脉宽调速原理（占空比）当正脉冲较宽时，ton>T/2 （黑色控制脉冲），则电枢两端的平均电压为正，在电动运 行时电动机正转。当正脉冲较窄时，to*T/2 （绿色控制脉冲），平均电压为负，电动机反转。如果正、负脉冲宽

10、度相等，ton=T/2 （红色控制脉冲），平均电压为零，则电动机停止。PWM变换器的输出平均电压为s=詁-守q=（夺-叫设占空比为P调速时，p的可调范围为41, -l<y<+lo当p >0*5时，丫为正，电机正转；当p<05时，丫为负,电机反转；当p =0.5时，7=0,电机停止。7、什么是传感器的零飘和蠕变，二者的关系？§1应变式传辭三、特性指标3.零漂和蠕变粘贴在试件上的应变片，在温度保持恒定、不承受机械应变时，其电阻值随时间而变化的特性，称为应变片的零漂.如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻值随时间而变化的特性，称为应变片的蠕变。蠕变中包

11、含零漂，零漂是蠕变的特例。小题i机械传动部件的功能：（匹配速度和力矩）传递转矩和转速，使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配； 改变运动形式，如将直线运动变为回转运动或将回转运动变为直线运动；2、双推-双推：轴向刚度最高。该方式适合于高刚度、 高转速、高精度的精密丝杠传动系统。 但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。单推-单推：推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。其特点是轴向刚度较高, 预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推-双推式低。双推一简支：轴向刚度较低，使用时应注意减少丝杠热变形的影响。双推端可预拉伸安 装，预紧力小，轴承寿命较高，适用

12、于中速、传动精度较高的长丝杠传动系统。双推-自由：轴向刚度最小。多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。3、滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。234'内循环的特点是：滚珠在循环过程中始终与丝 杠表面保持接蝕n-竝秤；2-蝉母匚3-滾建：4反向爭外循环：1）螺旋槽式：2 ）插管式：3） 端盖式:4、 在反馈控制的闭环直流调速系统中，与电动机同轴安装一台测速发电机TG （也可以是光电编码器、旋转变压器等测速装置），从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压Un,与给定电压Un*相比较后，得到转速偏差电压Un,经过放大器 A，产生电力电子变换器 UPE所需要的控制电压 Uc，用以

13、控制电动机转速 n。5、 伺服放大、传动装置、执行机构称为 模块？传感器中，测量电桥是将传感器的参数转化成为电压的输出。7、步进电机中，只要控制（输入电脉冲的数量）、（频率）以及（电机绕组通电相序）即 可获得所需的 转角位移、转速及转向。8、影响滚珠丝杠螺旋传动的因素有：螺距误差，中径误差，牙型半角误差，温度，轴向窜 动，丝杠轴向方向与导轨轴向方向不平行、 9、圆锥支承的方向精度和置中精度较高，承载能力较强。但摩擦阻力矩也较大。磨损后可 借助轴向位移自动补偿间隙。常用于铅垂轴且承受轴向力。10、分辨力：传感器所能检测到的最小输入增量。分辨率：（Resolution / yFS） x 100%分

14、辨力 是有量纲的数。指传感器能检出被测信号的最小变化量，当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率11、传感器提高灵敏度，非线性误差（）？12、系统控制精度与检测（装置）精度之间的关系？ （1/3 1/51/10 ）13、步进电机的步进角决定了步进电机的（最小位移），步距角越小，控制精度（越高）。14、传感器采集信号的不同分为哪几种形式?二传感器的分类（物理型，物性型，结构型，化学型，生物型）分类标准工作机理!11逹亦曲淞学型注哋BB|构成原理j蠡翳T*亦输出信号模沁数字型被测对象物理型：禾U用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器。物性型：利用某些物质本身的特性或效应制作的结构型：以结构为基础，利用某些物理规律实现的化学型：利用电化学反应原理， 把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。生物型：利用生物活性物质选择性的识别和鉴定生物化学物质的传感器。15、传感器一般由三部分组成：敏感元件，转换元件，基本转换电路16、17、机电一体化常见的执行元件：电磁，液压，气压1819、导轨刚度有（自身）、（局部）和（接触）三种刚度（重量最轻原则）、（输出轴转角误差最20、机电一体化系统中各级传动比的最佳