机电一体化系统设计基础课程形考作业评讲

17页《机电一体化系统设计根底》课程作业讲评(4)重庆播送电视大学机械工程学院5自动掌握技术考核学问点：机电一体化自动掌握技术概述、计算机掌握技术、PCL的组成。常见错误：PCL6机电一体化系统设计与综合考核学问点：机电一体化系统的设计流程、机电一体化系统的概念设计、机电一体化系统的现代设计方法。常见错误：机电一体化系统的现代设计方法。7机电一体化系统设计考核学问点：CNCCNC常见错误：CNC以上问题提示答案和解题思路：以教材中的论述和计算方法为主。一、推断题〔正确的打√，错误的打×〕自动掌握技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的掌握水平、精度、响应速度和稳定性。〔√〕 [135～136页5.1]计算机掌握系统设计完成后，首先需要对整个系统进展系统调试，然后分别进展硬件和软件的调试〔×〕 [请见教材第160页(6) ]说明：计算机掌握系统设计完成以后，要对整个系统进展调试。调试步骤为硬件调试→软件调试→系统调试。故此题的论述时错误的，括号内应填入“×PLC完善的自诊断功能，能准时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC掌握系统的工作安全性〔√〕 见教材第161页2. (1)中第5行～6行]现场总线系统承受一对一的设备连线，按掌握回路分别进展连接，打破了传统掌握系统的构造形式〔×〕 [请见教材第178～179页5.7.2 第1自然段]需求设计是指产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以具体技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程〔√〕 [请见教材第204页倒数第4行～3行]目前，大局部硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以依据需要选择适当的接口，再协作接口编写相应的程序。〔√〕计算机掌握系统的软件主要分为系统软件和应用软件，应用软件一般不需要用户设计，系统软件都要由用户自行编写，所以软件设计主要是系统软件设计。〔×〕[请见教材第159页(5) 第1行～4行]反求设计是建立在概率统计根底之上，主要任务是提高产品的牢靠性，延长使用寿命，降低修理费用。〔×〕 [请见教材第232页6.6.3]说明：反求设计是对已有的产品或技术进展分析争论，进而对该系统〔产品〕进展剖析、重构、再制造的设计。故论述是错误的，括号内应填入“×”号。绿色设计是对已有的产品或技术进展分析争论，进而对该系统〔产品〕进展剖析、重构、再制造的设计〔×〕 请见教材第235页第3行～5行]根本学问:绿色设计是在产品〔系统〕的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而削减对环境的污染、资源的铺张，消退在使用安全和人类安康等方面所产生的负作用。虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机关心设计环境中进展实体建模和装配建模，生成准确的系统模型，并在同一环境中进展一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。〔√〕[238页第2行～6行]〔〕 [243页(2)]数控机床中的计算机属于机电一体化系统的掌握系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动局部。〔×〕 [请见教材第101页4.4.1 ]说明：机电一体化系统主要是由机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及掌握系统5个根本要素构成。数控机床中的计算机属于机电一体化系统信息处理及掌握系统，电机属于动力驱动局部，主轴箱则属于机械本体。因此，此题的论述是错误的，括号内填入“×二、单项选择题有一脉冲电源，通过环形安排器将脉冲安排给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，转子24个齿，步进电机的步距角是〔C。A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°步进电机的步距角

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，五相十拍运行拍数m=6，代入计算可知， 360

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31.5C2410 6 2根本学问：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环掌握元件。在非超载的状况下，电机的转速、停顿的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等掌握领域用步进电机来掌握变的格外的简洁。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象一般的直流电机，沟通电机在常规下使用。它必需由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成掌握系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等很多专业学问。步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而〔×。[请见教材第112页〔5〕第1行]A．上升 B．下降C．不变 D．前三种状况都有可能承受脉宽调制〔PWM〕进展直流电动机调速驱动时，通过转变〔A〕来转变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。[1219行]脉冲的宽度 B．脉冲的频率C．脉冲的正负 D．其他参数含有微处理器，可进展程序编制或适应条件变化的接口是〔D〕。[请见教材第165页第2行～3行]A．零接口 B．被动接口C．主动接口 D．智能接口说明：以掌握微机〔微电子系统〕为动身点，将接口分为人机接口与机电接口两大类。机械系统与微DHRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中C。请见教材第252页第1行～2行]A．能源局部 B．测试传感局部C．驱动局部 D．执行机构说明：工业机器人一般由机械系统、驱动系统、掌握系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，对CHRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的〔D。[请见教材第243页第16行～17行]A．能源局部 B．测试传感局部C．驱动局部 D．执行机构通常，数控周密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的掌握方式均承受〔B。A．开环掌握 B．闭环掌握C．半闭环掌握D．混合掌握[2553行]说明：随着现代制造业的快速进展，数控机床越来越多地被广泛应用，同时对数控机床定位精度、重复定位精度也日益提高，原来周密滚珠丝杠加编码器式的半闭环掌握系统已无法满足用户的需求，因此精B数控机床进给系统的伺服电机属于设备的〔C。A．能源局部 B．测试传感局部C．驱动局部 D．执行机构三、简答题何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。答：概念设计：[2068行～10行]概念设计的设计过程：[请见教材第208～218页 ]产品的功能设计设计任务抽象化 确定总功能总功能的分解①削减机械传动部件，使机械构造简洁化，体积减小，提高系统的动态响应性能和运动精度。②留意选用标准、通用的功能模块，以避开功能模块在低水平上的重复设计，提高系统在模块级上的牢靠性，加快设计开发速度。③充分运用硬件功能软件化原则，使硬件的组成最简化，使系统智能化。④以计算机系统为核心的设计策略。确定功能构造①串联构造②并联构造③环形构造产品的原理方案设计设计方案的评价与筛选如何进展机电一体化系统的牢靠性设计？答：[请见教材第228～230页6.6.1 1. (1)现代机械系统的牢靠性设计①缩短传动链，削减元件数。②必要时增设备用元件或系统。③简化构造。标准化程度高、构造简洁的零部件往往工艺性能好，制造和装配的质量易得到保证，故障的潜在因素易得到掌握。④增加过载保护装置或自动停机装置。⑤设置监控系统。⑥合理地规定修理期。(2)掌握系统的牢靠性设计①自动掌握②通过元器件的合理选择提高牢靠性③对功率接口承受降额设计提高牢靠性④承受监视定时器提高牢靠性⑤实行抗干扰措施提高牢靠性简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。答：[2495行～7行]简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。答：数控装置是数控机床的核心，主要是将输入的数据信号进展处理运算，推断。并发出执行命令安排给伺服系统，伺服系统依据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带开工作台动作。装置由输入接口、掌握器、运算器、存储器和输出接口等五大局部组成。的格式，分别送给进给电机掌握单元、主轴电机掌握单元和PLC，具有内置PLC功能的数控装置本身具有规律量解算功能，直接将解算结果送给机床强电掌握系统。具有闭环掌握功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值掌握机床的移动，可以获得较高的位置控制精度。具有闭环掌握功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值掌握机床的移动，可以获得较高的位置掌握精度。参考：数控装置的根本功能是：读入零件加工程序，依据加工程序所指定的零件外形，计算出刀具中〔插补周期内刀具应当移动的距离，把下一个时间段内刀具应当移动的距离送给伺服单元。主要是将输入的数据信号进展处理运算、推断，并发出执行命令安排给伺服系统，伺服系统依据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带开工作台、刀具或者旋转主轴等动作〔这些动作包括主轴运动、进给运动或者关心运动。五、综合题某物料搬动机械手的构造如下图，动作过程如下图，要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，承受电磁阀掌握的气缸驱动，PLC掌握。要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的具体工程路线。物料搬动机械手构造原理图解：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、具体设计、设计实施和设计定型阶段。第一阶段：产品规划阶段：进展需求分析和需求设计，以明确设计任务。机械手的用途:物料搬运。工作方式：手动、自动方式。主要技术参数：3自由度。使用环境要求：生产线。其次阶段：概念设计阶段：在功能分析的根底上，优化筛选取得较抱负的工作原理方案。对各功能模块进展细部设计，绘制相应的工程图。该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、掌握与计算机软件等系统的设计，又包括总装图和零件图的绘制。第四阶段：设计实施阶段。首先依据机械、电气图纸和算法文件，制造、装配和编制各功能模块；然后进展模块的调试；最终进展系统整体的安装调试，复核系统的牢靠性及抗干扰性。第五阶段：设计定型阶段。对调试成功的系统进展工艺定型，整理设计资料。小批量生产，试销。某车间内的两条自动生产线上需要一款搬运机器人，用于生产线间的产品搬运，假设该款机器人承受概念设计，请制订出概念设计的流程。 [请参见教材第208页6.3.2]答：产品概念设计打算性地影响产品创过程中后续的产品具体设计、产品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。包含以下流程：首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能；依据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进展总功能