2018西南大学0938机电一体化系统设计作业及答案.docx

55、
机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?

参考答案：
应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

56、开放式体系结构的主要特点是什么?

参考答案：
答：开放式体系结构是近年来在电子工业和计算机工业中流行的一种设计思想，其主要特点是：向未来的VLSI开放；向不同用户层次开放；向用户的特殊要求开放；采用模块化结构。

57、在使用光电编码器测量位移或转速时，什么是高速端测量方案，什么是低速端测量方案? 各有什么特点。
参考答案：
解答：使用光电编码器测量位移或转速有高速端测量和低速端测量两种方案。(1)高速端测量：将编码器安装在电机轴上的测量方案。高速端测量的特点：同样的测量精度要求，对编码器的测量精度要求较低。传动件包括在闭环之外，传动误差直接影响输出精度，传动误差无法通过控制进行补偿，因此对传动链的精度要求较高。 (2)低速端测量：将编码器安装在负载轴上的测量方案。低速端测量的特点：对编码器的精度要求较高，但传动链包括在闭环内，从而通过闭环来消除传动误差，对传动链的精度要求较低。

58、
步进电机具有哪些特点?

参考答案：
步进电机具有以下特点： ①步进电机的工作状态不易受各种干扰因素(如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等)的影响，只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作； ②步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”，因此不会长期积累； ③控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。因此，步进电机广泛应用于开环控制的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位量精度。

59、机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？

参考答案：
精密化，高速化，小型、轻量化。

60、试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。
参考答案：
滚珠丝杠螺母副是一种高精度的传动装置。它采用滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低等优点。由于滚珠丝杠螺母副具有摩擦小，便于消除传动间隙等突出优点，他给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处。缺点：不能自锁，用于升降传动时需另加锁紧装置。

窗体顶端
窗体底端

62、说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。

参考答案：
机电一体化产品的设计流程主要包括以下几步：
（1） 根据目的功能确定产品的规格、性能指标
（2） 产品功能部件、功能要素的划分
（3） 接口的设计
（4） 综合评价（或整体评价）
（5） 可靠性复查
（6） 试制与调试

63、支承的基本要求是什么？
参考答案：

①方向精度和置中精度；②摩擦阻力矩的大小；③许用载荷；④对温度变化的敏感性；⑤耐磨性以及磨损的可补偿性；⑤抗振性；⑦成本的高低。

64、
半闭环控制系统的定义及特点是什么?

参考答案：
（1）伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量的系统称为半闭环系统。
（2）特点，可以避免传动机构非线性引起系统产生极限换和爬行振荡，比全闭环系统容易实现，可节省投资

65、试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。
参考答案：
滚珠丝杠螺母副是一种高精度的传动装置。它采用滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低等优点。由于滚珠丝杠螺母副具有摩擦小，便于消除传动间隙等突出优点，他给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处。缺点：不能自锁，用于升降传动时需另加锁紧装置。

66、机电一体化系统设计的指标主要包括哪些方面？
参考答案：
答：主要包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益

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67、 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？参考答案：
答： 1 惯量小、动力大 2 体积小、重量轻 3 便于维修、安装 4 易于微机控制

参考答案：
光电隔离电路的工作原理：
为了防止强电干扰以及其他干扰信号通过I/O控制电路进入计算机，影响其工作，通常的办法是首先采用滤波吸收，抑制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法，使微机与强电部件不共地，阻断干扰信号的传导。
(相关内容叙述正确给3分，其它酌情扣分)
控制输出时，从上图可知，微机输出的控制信号经74LS04非门反相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经74LS04非门反相后，加到发光二极管正端的电平为低电平，因此，发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏晶体管截止，输出信号几乎等于加在光敏晶体管集电极上的电源电压。
当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发光，光敏晶体管接收发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。同样的道理，可将光电耦合器用于信息的输入，当然，光电耦合器还有其他连接方式，以实现不同要求的电平或极性转换。
(相关内容叙述正确给5分，其它酌情扣分)
光电隔离电路的作用：
（1）可将输入与输出端两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电。这样信息通过光电转换，单向传递，又由于光电耦合器输入与输出端之间绝缘电阻非常大(一般为1011Ω-1013Ω)，寄生电容很小(一般为0.5pF-2pF)，因此，干扰信号很难从输出端反馈到输入端，从而起到隔离作用。
（2） 可以进行电平转换。如上图a所示电路，通过光电耦合器可以很方便地把微机的输出信号变为12V。
（3） 提高驱动能力。隔离驱动用光电耦合器件，如达林顿晶体管输出和晶闸管输出型光电耦合器件，不但具有隔离功能，而且还具有较强的驱动负载能力。微机输出信号通过这种光电耦合器件后，就能直接驱动负载。
(内容条理叙述正确给4分，内容简要叙述的给3分，其它酌情扣分)