机电一体化系统设计大作业

6011机电一体化系统设计基础大作业

责任教师高秋红

学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140 姓名：

一、基础知识题（每题10分，共40分）

1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？

答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统

按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品

2. 机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。

答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示

（2）测试传感部分：光电编码器、信号处理

（3）能源：电源

（4）驱动部分：功放、电机

（5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台

3. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？

机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）

机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。

二、综合分析设计题（60分）

1．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。要求：

（1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分）

要求给出传感器的类型及具体安装位置。

（2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。（40分）

要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。

解：依题意有两种测量方案

1）高速端测量方案：

传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。

（2）低速端测量方案：

传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移传感器、感应同步器或者电位计式位移传感器。

(2) 控制计算机和控制方案的选择

可以使用工业PC机及或者单片机完成系统的控制。具体可有以下三种方案：a．工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制系统原理图如下：

b．工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下：

c．单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下：

机电一体化作业

机电一体化_在线作业_1 一、单选题 ? A. 响应速度快 B. 质量增加 C. 精度高 D. 机械负载增大 ? C. 导轨运动副间的摩擦力 D. 系统动态误差 ? A. 5～6 B. 1～ 2 C. 2～ 3 D. 3～4 二、多选题 ? C. 液晶显示器 D. 状态指示灯 1. (5分)下列不是混合式步进电动机特点的是（）。 A. 断电后仍有制动力矩 B. 价格低 C. 功耗较小 D. 步距角较小 2. (5分)在传感器的输出信号中，属于开关信号的是（）。 A. 超声波无损探伤 B. 温敏电阻 C.时间继电器 D. 应变片 3. (5分)在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小，其中转动惯量大会对系统造成的影响为（）。 4.(5分)振弦式调频传感器中不包含（）器件。 A. 振弦 B. 磁场 C. 膜片 D.压电元件 5. (5分)下列不是产生死区误差的主要原因的是（）。 A. 电气系统和执行元件的启动死区 B. 传动机构中的间隙 6. (5分)滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动，磨损极小，长期使用后仍能保持其精度，因而寿命长，且具有很高的可靠性。其寿命一般比滑动丝杠要高（）倍。 1. (5分)以下是常用的输出设备的是（）。 A. 发光二极管显示器 B. BCD二—十进制码拨盘

? A. 阻尼 B. 增益 C. 刚度 D. 惯性 ? A. 螺距误差 B. 刀具长度的改变 C. 热变形误差 D. 机床溜板的摩擦 三、判断 2. (5分)伺服系统的稳定性是系统本身的一种特性，取决于系统的结构及组成元件的参数如（ ）等。 3. (5分)接口的三个基本功能是（ ）。 A. 传递 B. 处理 C. 放大 D. 变换 4. (5分)对于螺母，应在其两端进行密封，密封防护材料必须具有的性能为（ ）。 A. 防腐蚀 B. 耐油性 C. 抗振动 D. 耐磨性 5. 在机床加工零件的过程中引起加工误差的原因很多，下列不属于常值系统性误差的是（ ）。

机电大作业

新型购物车 姓名：冯静学号：201003508102 专业：机械电子工程 主要有以下功能： 1、可以带着顾客找到索要商品的所在地。 2、速度可以根据个人行走的速度自行调整，也可以由顾客自己提供动力源。 3、自动刷条码并结账，找零钱。 4、结完帐后带顾客出门并到原来位置等待顾客拿出东西。 随着人民生活水平的不断提高，为满足广大消费者购物需求，连锁超市，便利店等购物形式越来越受到广大消费者青睐。但在超市购物中，特别是在规模大、品种多的大型超市中，顾客时常找不到欲购买的商品的位置，了解超市的商品广告及打折信息也很不方便，直接影响到顾客购物情趣和超市营业额。另外，收银台结帐也是一大瓶颈，每逢周六、日，收银台处的长龙也着实让人望而却步。因此研发基于STC89C516单片机的超市智能购物车就是为了改变这一现状，使顾客可自行查询商品信息及位置、并带有一个速度和位置可控的伺服电机，能够自动带着顾客找到顾客需要的商品，进而扫描欲购物品条码，购物车能自动显示所购物品总价，并自动结账和找零，大大节省购物时间和结算时间，真正让消费者体会到超市购物的便利。利用自动确定位置的功能，还可用于超市理货，图书馆理书，以及餐厅能需要传东西的服务场所。 主要分为以下系统模块： 1、液晶显示及按键输入。 2、位置确定及控制电机到相应的位置。 3、扫描记录并显示总价。 4、结账安全系统解除。 在普通购物车上配备一套电子设备，购物车前端有—个微小的电子显示屏，顾客可以在上面查询欲购买的商品，然后根据数据库存储的相关信息指出商品在超市中的位置，从而使顾客快捷地找到商品。找到商品后顾客如果决定购买则可用购物车上配备的条形码识读器对商品进行自行扫描，价格将直接计人总价。在顾客购买完毕之后，可将购物清单无线发送至超市主机以方便超市进行备份、核对。并利用自动售货机支付技术，进行付款和安全解除。本文选择一种选进的技术，即建立基于GSM和RF网络、银行支付的自动售货系统。该系统以客户端手机为平台，实现与自动售货机进行信息的识别和交互，并详述描述系统各部分的实现方法、主要的硬件电路以及RFID驱动的实现，完成了自动售货功能，具有一定的实用价值。主要的硬件的基本框架即实现如下： 1、单片机终端

机电一体化系统综合实训心得

机电一体化系统综合实 训心得 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

机电一体化系统综合实训心得 “机电一体化系统综合实训”是中央广播电视大学数控技术专业（机电方向）的必修实践课之一。本实训环节是在课程试验的基础上，以机电一体化系统的硬件连接、控制原理、控制软件编制、安装调试与操作的综合实训。 通过本环节的实训，能够使学生对机电一体化系统的基本组成，控制方式、控制对象的基本特征及工作机理，有更进一步全面地了解，并能够综合运用所学的基本知识与技能，完成对典型机电一体化系统的组装、连接、调试，实现其基本控制功能。从而培养学生独立分析问题和解决问题的能力及工程实践的能力。 “机电一体化系统综合实训”是机电专业的一门综合实践课，以《机械设计基础》、《电工电子技术》、《数控机床电器控制》等课程为理论基础。以《可编程控制器应用》、《单片机技术》、《传感器技术》、《液压与气动技术》和《机电一体化系统》等课程及相应的实践环节为专业基础； 机电工程系实训承接着机电一体化技术应用专业和数控专业实验实训任务，在电大老师的领导和大力指导下，本学期数控实训有2010数控春班共同参加，共同参与本次实训。实训中，广大同学拓宽了知识面，锻炼了工程应用能力，综合素质得到了较大的提高。

同时实训也为推动教学改革提供了丰富的经验。本次实训重点从以下几个方面： 一、明确实训实习的目的 安排数控实训的基本目的，在于通过该课程的学习，使学 生熟悉地掌握数控设备的手工编程方法和自动编程。熟练掌 握典型零件工序加工的数控机床加工操作方法，初步掌握数 控机床精度检验和维护技能，并能达到中级或中级以上的水 平。此次承担实训指导教师是贾老师。在教学过程中他能 够按需分配解决我们作业选作的种种问题，我在单位从事的 是电加工工种，而此次我所选的课题就是数控线切割机床的 实训，通过本次实训我要达到以下几点目的： 1.重视培养自己良好的工作习惯 虽然自己从事此行业，但此次实训我要以一个新学员的身 份重新要求自己，锻炼自己，从每一个细节做起，从零件的 准备调试加工直到测量完成，确保合格，这期间的每一个 步骤都要细心认真地对待，让自己形成良好的思想意识，养 成良好的工作习惯 2.提高自己的个人水平 在实训其间，自己给自己制定合理的实训安排计划，在实 训过程中，不断的从工作中反思，自己给自己提出问题并且 自己想办法解决问题，让自己的认知水平不断的提高，不断 的要求自己完善自己让自己成为一名优秀的人才。

机电一体化技术作业题——答案全解

东北农业大学网络教育学院 机电一体化技术作业题 复习题一 一、名词解释：（40分） 1．机械系统 答：机电一体化系统中的机械系统与一般的机械系统相比，除要求具有较高的定位精度外，还应具备体积小、重量轻、刚度大、动态性能好等特点。概括地讲，机电一体化机械系统应包括传动机构、导向机构、执行机构三大部分。 2．检测系统 答：检测系统是机电一体化系统的一个基本要素，其功能是对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变换成系统可识别的电信号，传递给信息处理单元。 3．伺服系统 答：伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，又称随动系统或伺服机构。指在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件按照控制命令的要求进行运动，并具有良好的动态性能。 4．接口技术 答：为构成完整的并有一定控制和运算功能的系统而将一个部件与另外的部件连接起来，这种连接就称微处理器系统的接口。 5．控制系统 答：控制系统是机电一体化产品的中枢，用于实现信息处理、控制信号输出、控制和协调机电一体化产品的其他内部功能，通过控制系统的控制，执行机构的驱动，被控对象按照预定的规律或目的运行，运行效果通过传感器反馈回控制系统，连同传感器收集的其他有关信号供控制系统利用并不断修正其控制指令。 6．D/A转换 答：在机电一体化产品中，很多被控对象要求用模拟量做控制信号，而计算机是数字系统，不能输出模拟量，这就要求控制输出接口能完成将数字信号转换成模拟信号，称之为D / A转换。

7．传动机构 答：机电一体化系统中的传动机构主要功能是传递转矩和转速，因此，它实际上是一种转矩、转速变换器。机电一体化系统中所用的传动机构主要有滑动丝杠副、滚珠丝杠副、齿轮传动副、同步带传动副、间歇机构、挠性传动机构等。 8．机电一体化技术 答：机电一体化技术是以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的综合性高新技术，是工程领域不同种类技术的综合及集成，是一个技术群的总称，它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等。 二、简答（60分） 1、机电一体化产品的组成和特点是什么？ 答：机电一体化产品是由机械系统、检测系统、伺服系统、控制系统以及接口装置等几部分组成。机电一体化产品的功能是通过其内部各组成部分功能的协调和综合来共同实现的。从其结构来看，，各组成部分通过辅助部件及相关的软件有机的结合在一起，构成一个内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品，品具有自动化、智能化和多功能的特性。 2、机电一体化产品设计与传统机械产品设计的区别是什么？ 答：机电一体化产品的设计与常规机械产品的设计有着本质上的区别。常规机械产品一般是先用单纯机械设计的方法构思和设计，再为这个纯粹的机械设计选配适宜的电气设备。这种方法实际上是面向设计者的传统设计方法。相比之下机电一体化产品的设计是面向产品的设计，它要求设计者具有多种能力、视野开阔，具有综合利用机械设计和电气控制设计方面的知识和能力。 3、机电一体化机械系统由哪几部分组成？ 答：概括地讲，机电一体化机械系统应包括以下三大部分机构。 （1）传动机构。机电一体化系统中的传动机构主要功能是传递转矩和转速，因此，它实际上是一种转矩、转速变换器。 （2）导向机构。其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。该机构应能保证安全、准确。 （3）执行机构。用来完成操作任务。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。 4、常用的传动机构有哪些，各有什么特点？ 答：机电一体化系统中所用的传动机构主要有滑动丝杠副、滚珠丝杠副、齿轮传动副、同步带传动副、间歇机构、挠性传动机构等。 滚珠丝杠副具有如下特点。

机器人大作业

IRB1600型机器人的运动学分析及仿真

目录 1.引言................................................................................................................ - 2 - 1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 - 1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 - 2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 - 2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 - 2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 - 2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 - 3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 - 3.1 导入.................................................................................................. - 12 - 3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 - 3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 - 4. 结语............................................................................................................ - 18 - 5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -

机电一体化实训系统使用说明

机电一体化实训系统使用说明 现代工业是计算机、信息技术、现代管理技术、先进工艺技术的综合与集成，涵盖了产品设计、生产准备、制造执行等多方面，是国家建设和社会发展的重要支柱之一。为了加强学生面向新世纪的挑战能力，抓住我国加入“WTO”的机遇，提高机、光、电一体化的理论水平与实践能力刻不容缓，重点建设机电类工程柔性加工实训实验综合平台，更具有迫切性和现实意义。 ME093399型机电一体化实训装置，根据学生的实际水平研发并制造，从简单到复杂，从零部件到整机，采用不同的机械和电气设计。学生可以学到更多的实践知识，拓展思维，提高动手和实际操作的能力，以适应现代机电一体化技术的要求。 一.机电一体化柔性加工系统的功能 涵盖课程：微机、数控、组态编程、工业总线、测试与控制技术、气动、传感器、气动机器人等课程 二.开创任意的组合与开发理念 涵盖课程：机械原理、装配设计、质量控制、加工技术等课程 特点：展示制造过程的本质，包含装置的优化、不同的组合、位置的检测等内容。 三.同一任务，不同方法的综合分析（毕业设计）

涵盖课程：机电全课程的综合 特点：提出一个课题让学生分别设计，最后全体进行集体论 证，分析达到共同受益的目的。 ?项目设计目标与任务 解决学生的三方面能力： i.掌握工科设计制造基本知识和基本技能问题（动手能力）。 ii.具备设计制造机电一体化中的设计与创新能力问题（创新能力）。 iii.使学生拥有解决实际问题，排除故障和整套系统的分析能力（故障排除能力）。 解决工程中的实际问题是目前国内一个难点，在校期间没有建立整套生产过程的概念，本项目的建成和使用将起到现代化生产过程和现代化教学手段的示范性和实训性。 ?项目的技术内容 基本机械传动原理包括： ①“O”型皮带传动 ②齿轮齿条差动机构 ③齿轮减速传动机构 ④螺旋升降机构 ⑤间歇送料机构 ⑥链轮链条差动机构

机电一体化典型实例

8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述。 ① 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素

《机电一体化系统》形成性作业及答案

一、填空题 1．机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、 、 、信息处理技术、自动控制技术和 。 2．机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科技的进步。系统工程、控制论和信息论是机电一体化的 基础，也是机电一体化技术的 。微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了 基础。机电一体化技术的发展有一个从 状况向 方向发展的过程。 3．一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、 、 、执行部分、控制及信息处理部分和接口。 4．机电一体化系统对动力部分的要求是用尽可能 的动力输入获得尽可能 的功能输出。 5．根据机电一体化系统匹配性要求，要求执行部分的刚性 、重量 、实现组件化、标准化和系列化，提高系统整体 。 6．机电一体化系统一方面要求驱动的高 和快速 ，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的 和 。 7．自动控制技术的目的在于实现机电一体化系统的目标 。 8．伺服传动技术就是在 的指挥下，控制驱动元件，使机械的运动部件按照指令要求运动，并具有良好的 。 9．拟定机电一体化系统设计方案的方法可归结为 、 和 。 10．机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求为：静摩擦力尽可能 ，动摩擦力应尽为可能小的 斜率，若为 斜率则易产生爬行，降低精度，减少寿命。 11．运动中的机械部件易产生振动，其振幅取决于系统的阻尼和固有频率，系统的阻尼越 ，最大振幅越 ，其衰减越快。 机电一体化系统 作 业1

12．在系统设计时考虑阻尼对伺服系统的影响，一般取阻尼比ξ在到之间的欠阻尼系统，这样既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡时间较短，又具有较高的灵敏度。 13．间隙将使机械传动系统产生，影响伺服系统中位置环的。 14．在伺服系统中，通常采用原则选择总传动比，以提高伺服系统的。二、选择题 1．机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（） A．交换B．放大C．传递D．以上三者 2．机电一体化系统的核心是（） A．动力部分B．执行机构C．控制器D．接口 3．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。 A．机械本体B．动力部分 C．控制器D．执行机构 4．在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（）。 A．输出轴转角误差最小B．等效转动惯量最小C．质量最小D．质量最大 5．对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按什么原则进行设计（） A．输出轴转角误差最小B．等效转动惯量最小 C．重量最轻D．重量最大 三、名词解释 系统总体技术—— 四、简述题 1．简述机电一体化技术方向。

机电一体化大作业

某车床进行数控改造，其小拖板结构简图如图所示，已知进给系统行程为200mm ，快速移动的最大速度为1.2m /min ，最大切削进给速度为0.25m /min ， 溜板和刀架的质量为20kg 。滚珠丝杠的导程0l =6mm ，试回答和计算下列问题： 图 数控车床小托板系统简图 1. 本设计系统中的计算机拟采用PLC ，请简述其特点。（6分） (1)可靠性高。 (2)适应性强，应用灵活。 (3)编程简单、容易掌握。 (4)控制系统设计、安装、调试方便，工作量少 (5)维修方便。 (6)体积小，能耗低 2. 本设计系统中拟选择反应式三相步进电机驱动，请简述其工作原理。（6分） 设步进电机的三项分别是A 、B 、C ，将电脉冲加到A 相 ，A 相产生磁通，并对转子产生磁拉力，l 、3两个齿与定子的A 相磁极对齐。而后再将电脉冲通入B 相励磁绕组，B 相磁极便产生磁通 。使转子2、4两个齿与定子B 相磁极对齐。如果按照A →B →C →A 的顺序通电，转子则沿反时针方向一步步地转动。 3. 本设计系统中的传感器拟采用光栅传感器，请简述该传感器的特点。（6分） ①精度高。 ②可用于大量程测量兼有高分辨力； ③可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化； F y F x

④具有较强的抗干扰能力 ⑤高精度光栅制作成本高， 4.对于初步选用的反应式三相步进电机，假设其步距角为0.6o/1.2o，采用三项六拍的通电方式工作，脉冲当量δ为0.005mm ，，请计算传动链中的传动比i 。（8分） 根据题意：2005 .03606 6.036000 =??= =δ αl i 5.设工作时丝杠轴向切削分力为N F y 1304=，垂直切削分力为N F x 3.1779=，传动系统的总效率为85.0=η。 （1） 计算切削负载力等效到电机轴的等效力矩).(m N T F eq 。 （8分） ).(1).(100085 .0214.326 3.177920m N mm N i l F T x F eq ==????=???= ηπ （2） 根据加工需要，选择燕尾形导轨，在良好的润滑情况下，其摩擦系数为0.1，计算切削 运行时摩擦负载力等效到电机轴的等效力矩).(m N T c eq 。 （8分） 摩擦阻力)(1501.0)13048.920()(N F Mg F x c =?+?=+=μ ).(0843.0).(3.8485 .0214.326 15020m N mm N i l F T c c eq ==????=???= ηπ （3） 齿轮21,Z Z 的转动惯量为241106.1Kgm J z -?=，242104.6Kgm J z -?=，丝杠的转动惯量 23102.1Kgm J s -?=。求机械系统等效到电机轴上的等效转动惯量eq J 。（20分） 根据题意：22222 122 121212121Mv J J J J s s s Z m Z m eq +++=ωωωω 又：m m s i ωωω4 1 = = π ωπω820 0l l v m s ==

机电一体化系统综合实训报告

瑞安电大 机电一体化系统综合 实训报告 年级专业： 学号： 姓名： 实习单位： 岁月如流水般，一去不返。作为数控专业的一名学生，通过大学

提供的综合型学习平台，整合课堂中相关专业技能知识，从而具备了一名数控专业学生应该具备的基本能力以及素质。尤其通过最后这个阶段的机电一体化系统综合实训，我以理论联系实际的方法，巩固深化课本理论，进一步整合对机电综合知识，对其一体化产品、设备有了更高层次的认识。在实训中，走过了查找问题、发现问题、解决问题这三个阶段，加深了对数控技术的感性认识。最重要的是，通过实训提供的平台，得以窥探社会领域，开阔视野的同时，提高了自身社会交际水平。 一．实习目标 在XX公司进行实训，通过现场实习的方式，在这个过程中，进一步熟悉机械设备，并在实训中，掌握工艺流程，与此同时，在实训的八大项目中，我选取了PLC应用技术以及单片机控制技术，通过投入到实践中，将专业知识储备应用到生产一线中。从而对机电一体化系统的基本组成有了实质性的认识以及看法。在动手动脑的过程中，对于机电一体化控制方式、控制对象的基本特征及工作机理，有了深入的了解。在这个过程中，在教师指导以及师傅引导下，完成对典型机电一体化系统的组装、连接、调试，实现其基本控制功能。培养自身独立发现问题、分析问题以及解决问题的能力及工程实践的能力。 二．实习内容 （一）PLC应用技术 PLC实指可编程控制器，在工业环境下应用而设计的一种数字运算器操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来进行存储

执行逻辑运算、顺序运算、计时计数及运算等操作指令，并通过数字或模拟输出和输入，控制着各种类型的机器和生产。大致划分为扫描计数、用户程序执行阶段及输出刷新阶段。第一，扫描计数，当PLC 运行后，其工作过程划分为三阶段，1、输入采样，2、程序执行，3、输出刷新三个阶段。输入采样PLC以扫描方式按顺序读入所有的输入数据，并将它们存入I/O映像区中的单元内。输入结束后，转入到执行和刷新的阶段，在这两个阶段中，输入的状态和数据发生了变化，I/O中相应状态数据也不会发生改变。所以，当输入的信号为脉冲信息，其扫描的周期要小于信号的宽度，在这种情况下，该输入才能被读入。在执行阶段，PLC是按照从上而下的进行扫描程序。在进行扫描每条图时，先从梯形图左侧进行扫描由各点构成控制线路。从而形成了由左到右，由上而下的顺序进行逻辑运算；在执行过程中指令与点之间形成了一一对应的关系，如果指令为I/O则直接存储I/O点，即便用I/O指令的话，输入过程也不会更新；程序结束后，PLC进行了刷新的阶段，此阶段CPU按照映象区对应的状态和数据进行刷新锁存电路，再经过输出电路的驱动外部设备。最后，才是PLC的输出。 PLC系统设计时，常要根据其工艺的特点和应用要求进行设计选型。PLC和有关设备应为集成的、标准化，应按照控制系统形成一个整体，易于进行扩充。选型应根据相关工业领域有成熟可靠的系统，根据运营的情况进行选择。另外在系统硬件、软件方面和功能方面应与装置的规模和控制要求相结合相适应。最后在价格选择上，应选取高性能比的PLC和设计相应的控制系统。

机电一体化典型实例

. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素

机电一体化1-5作业解答

第一章作业解答 1、机电一体化系统包括那些关键技术？机电一体化系统发展趋势是什么? 答：机电一体化系统包括的关键技术有：机械技术，检测与传感技术，计算机与信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术，系统总体技术。 机电一体化系统发展趋势是：1）智能化。模拟人类智慧，具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。2）网络化。利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。3）微型化。4）系统化、复合集成化。 2、试列举10种常见的机电一体化产品，并对其中一种分析其所构成的5大要素。 常见的机电一体化产品有：数控机床，机器人，全自动洗衣机，傻瓜照相机，自动物料搬运机，自动取款机，自动售货机，智能水表，电子调速器，智能冰箱等。（一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品，因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。） 第二章作业解答 1、机电一体化系统对机械部分的要什么？ 答：机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求：1）高精度；2）快速响应性，即，机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短；3）稳定性要好。 2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙？ 答：机电一体化系统对机械部分的要必须具备高精度，以满足自动控制的需要。消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。 3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响？采用什么办法消除它？ 答：滚珠丝杠副轴向间隙影响反向传动精度。消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有：1）采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。具体措施有：垫片调隙，螺纹预紧调隙，齿差预紧调隙等方式。2）采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。

机电一体化系统设计大作业

6011机电一体化系统设计基础大作业 责任教师高秋红 学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140 姓名： 一、基础知识题（每题10分，共40分） 1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？ 答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。 按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统 按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品 2. 机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。 答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示 （2）测试传感部分：光电编码器、信号处理 （3）能源：电源 （4）驱动部分：功放、电机 （5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台

3. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？ 机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。 4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤） 机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。 二、综合分析设计题（60分） 1．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。要求： （1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分） 要求给出传感器的类型及具体安装位置。 （2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。（40分） 要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。 解：依题意有两种测量方案 1）高速端测量方案： 传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。

《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案

《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案 形成性考核作业1 一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（×） 2. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（√） 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（×） 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（×） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（×） 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（×） 8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（×） 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（×） 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√） 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（√）× 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（√）× 二、单选题

机电一体化系统综合实训

西安广播电视大学开放教育 机械制造与自动化（机电方向）专业（专科）机电一体化系统综合实训 学生姓名：范澍萱 学号： 1461101451464 指导老师：万宏强 分校：莲湖分校 时间：2016年5月20日

机电一体化系统综合实训 表面粗糙度测量计实习 一、任务目的与要求 1.1目的 1.1.1了解表面粗糙度测量计的组成，建立表面粗糙度测量的概念 1.1.2 了解表面粗糙度测量计的机械结构和传动原理 1.1.3学习传感器的工作原理及其正确接线 1.1.4学习各单元之间的通信方法和系统调试 1.1.5增强团队合作精神 1.2要求 1.2.1 熟悉机械部分的组成、工作原理 1.2.2 绘制机械部分的工作原理图 1.2.3 绘制所研究系统的图 1.2.4了解各模块控制信号的类型 1.2.5熟悉各模块所用传感器类型、结构、工作原理、性能和使用 1.2.6正确分析传感器信号与其它传感器信号的传送过程 二、实习内容及过程 1 绪论 1.1前言 机械加工中，表面特征的研究是控制机械零件表面质量的重要内容，而表面粗糙度是表面特种的重要技术指标之一。随着机械加工工艺水平的提高，对零件的表面质量提出了越来越高的要求。无论用何种加工方法加工，在零件表面总会留下凹凸不平的刀痕，出现交错起伏的峰谷现象，粗加工后的表面用肉眼就可以看到，精加工后的表面用放大镜或者显微镜仍能观察到，这就是零件加工后的表面粗糙度，过去称为表面光洁度。国家规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数组成。 1.2题目背景和意义

表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它的大小对零件表面的摩擦磨损、疲劳强度、冲击强度、耐腐蚀性、接触刚度和抗震性、配合性质、测量精度和密封行等有很大的影响。粗糙度测量有接触测量和非接触测量两大类方法。触针式接触测量粗糙度参数的方法具有精度高，稳定性好的优点。该课题就是针对触针式测量粗糙度的测量系统进行改造。 1.3国内外表面粗糙度测量系统的研制情况 表面粗糙度与零件表面功能有着密切的关系，因此人们在很早以前就认识到测量表面粗糙度的重要性。但由于技术工艺水平的落后，最早只能单纯的依靠人的视觉和触觉来估计，即通过目测手触摸试件与标准样块进行比较，随着生产技术的发展，人们又采用了比较显微镜进行比对。这些原始的测量方法只能对表面微观不平度做出定性的综合评定。自从1927年德国的施马尔茨（Schmaltz）发明了用光杠杆进行放大的表面轮廓记录仪后，人们就一直致力于表面质量的研究，从此开始了对表面粗糙度的数量化描述。近年来，由于计算机技术、电子技术、数据处理能力的提高，研制了许多三维表面微观形貌测量仪，使得在局部表面上三维评定表面粗糙度成为可行，而且国际上方兴未艾。 2系统方案选择与论证 2.1设计要求 本院实验室有一台“221-7”型SORTRONIC的粗糙度轮廓仪，本设计就是在对其研究的基础上，结合新型粗糙度轮廓仪的发展方向对其进行设计改造。如图2.1所示 图2.1表面粗糙度轮廓仪

机电一体化系统设计(期末大作业,含答案)

1 电子科技大学网络教育考卷（A 卷） (20 年至20 学年度第 学期) 考试时间 年 月 日(120分钟) 课程 机电一体化系统设计 教师签名 朱成华 一、名词解释(每题2分，共10分) 1. 传递函数； 答：于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与引起该 输出的输入量的拉氏变换之比,称为系统的传递函数 2. 开发性设计； 答：开发性设计是指在没有参照的情况下仅根据抽象的设计原理和要求设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。 3. PLC ； 答：PLC 是指可编程逻辑控制器。 4.SSR ； 答：SSR 是指固态继电器是一种带光电隔离的器的无触点开关。 5. D/A ： 答：D/A 是把数字量变成模拟量的装置。 二、判断正误(每题1分，共10分) 1. 匹配Z 变换法适用于具有因式分解形式的传递函数。( √ ) 2.双线性变换法就是突斯汀法，是控制系统中常用的一种离散化方法。( × ) 3. 步进电机一般采用开环控制系统。（ × ） 4.滚珠丝杆具有自锁能力。( × ) 5. 改变脉冲频率可以改变步进电机的转速。（ √ ） 6.改变直流电机电枢电压可以改变其转速。( √ ) 7. 闭环控制系统是负反馈控制系统。( √ ) 8. 光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换器组成，入端为光敏三极管，出端为发光二极管。( × ) 9. 步进电动机的进给系统采用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。（ × ） 10. 大惯量直流电动机的转子惯量大，小惯量直流电动机的转子惯量小。( √ ) 三、填空(每题2分，共10分) 1. 机电一体化对机械系统的基本要求是（ 高精度、低惯性、高稳定性 ）。 2. 传感器一般是由（敏感元件、传感元件和转换电路）三部分组成。 3. I/O 接口的编址方式，通常有两种编址方式，一种是（与存储器统一编址）另一种是（独立编址）。 4. 直流伺服电动机按励磁方式可分为（永磁式）和（电磁式）两种。 5. 直线运动导轨的作用是（支持和导向的作用）。 四、选择题(单选或多选) (每题2分，共30分) 1.（ B ）是机电一体化的基础。 A. 计算机与信息处理技术 B.精密机械技术 C. 检测与传感技术 D. 自动控制技术 2. 机电产品艺术造型的三要素是（ A 、C 、D ）。 A. 功能 B. 色调 C. 艺术内容 D. 物质技术条件 3. 机电一体化对机械系统的基本要求中（ D ）要求是首要的。 A. 可靠性 B. 低惯性 C. 稳定性 D. 高精度 4. 机电一体化产品中的机械系统包括（ D ）三部分。 A. 传动机构、检测机构、导向支承机构 B.检测机构、导向支承机构、执行机构 C. 检测机构、传动机构、执行机构 D. 执行机构、导向支承机构、传动机构 5. 根据滚珠丝杠的用途不同，将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副和（ A ）。 A. 传动滚珠丝杠副 B. 单圆弧滚道滚珠丝杠副 C.双圆弧滚道滚珠丝杠副 D.内循环滚珠丝杠副 6. 导轨常用的材料有（ A 、B 、 C 、D ）。 A.铸铁 B.钢 C.有色金属 D. 塑料 7. 直线运动导轨的基本形状有（ A 、B 、 C 、D ）。 A. 三角形 B. 圆形 C.矩形 D. 燕尾形 8. 按控制方式不同，可将伺服系统分为：开环控制系统、闭环控制系统和（ D ）。 A. 电器伺服系统 B. 液压伺服系统 C. 位置控制系统 D. 半闭环控制系统 9. 直流伺服电机按定子磁场产生方式可分为（ A ）。 A. 永磁式和他励式 B. 永磁式和可变磁阻式 C. 他励式和混合式 D. 可变磁阻式和混合式 10.数字滤波方式中（ A ）能有效滤去由于偶然因素引起的波动。 A. 中值滤波 B. 算术平均滤波 C. 滑动平均滤波 D.低通滤波

机电一体化系统综合实训报告65396

机电一体化系统综合实训报告 时光匆匆，岁月如梭! 转眼为期四周的机电一体化系统综合实训实习结束了。在实习期间虽然很累、很苦，但我却感到很快乐!因为我们在学到了作为一名数控技术专业学生所必备的知识的同时还锻炼了自己的动手能力。而且也让我更深刻地体会到伟大的诗人—李白那一名言：只要功夫深，铁杵磨成针的真正内涵! 在这四周里，我们先进行了PLC应用技术的实训。通过两周的实训，使我认识自己还有很多的不足。而具有良好的职业素质和较高的职业技能是构成二十一世纪，面向现代化企业生产、管理一线的高素质技术人员的两个基本要素。职业素质的提高与职业技能的掌握都应是学习与实践统一的特征，应该贯穿到学习的整个过程。电子工艺实训是根据电子信息类高级人才所需的能力结构而规划的，是技术基础能力的训练，也就是为了培养学生基础能力而开设的。而PLC实训目标就是：“培养学生的职业素质和培训学生的职业技能。”职业技能培养的内容包括：1、控制对象的工作原理、运动与动作特征2、PLC的选型与配置3、系统连接与调试4、控制程序的编制与调试 实训进行了两个课题：自动送料专车控制系统的设计和应用plc实现机床液压及主轴的设计，安装与调试。当然其中还学习了画图等一些与自己专业关联的知识。 实训让我了解ＰＬＣ设计原理。有很多实际历年来源于实际，从中找出最适合的设计方法。本次实训脱离不了机体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们造作实训项目的过程中要不停的讨论问题，这样，我们组员可以尽可能的统一思想，这样就不会在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便以后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。 实训期间，我主要负责报告及找资料，但这并不是说我在其他组员在做他们任务是置之不理，与我无关，我在旁边和组员在一起，参与其中的讨论分析，并不是帮助他们解决问题。而同样在解决我的主要问题是，其他组员也会经常帮我解决一些我无法解决的问题。这样，我们组总的来说，完成两个项目还是比较顺利的。 在完成第一个自动送料装车控制系统过程中，由于我的疏忽，把程序指令输错了，s0输成了s2o，因此，在调试过程中花费了不少时间，一起努力分析后还是找到问题所在，并把其解决。由于我的疏忽造成浪费了不少时间，但其他组员并没有说我，而是一起分析，找出原因解决。让我充分感受到团队的温暖！而在第二个项目中我们并没有遇到什么问题，在第二个项目中，学会了电动机的星．三角形接法及其互锁的连接方法。 经过两周的实习，我不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一份努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习工作中是永远缺少不了的！ 实习的后两个星期是单片机控制技术的实习，为期几天的单片机实训暴露出来很多学习上的问题，这些问题的发现将为我们以后的学习和工作找道路，查漏补缺为进一步学习作好准备！ 本次实验我们组做的课题是《交通灯控制》，这是一个实用性质非常强的题目。 首先，它非常联系我们日常生活，每当我们在马路上走的时候对我们的人身安全关系最密切的莫过于红绿灯，因此设计一款好的性能优异功能强大的交通灯控制系统是对所有车辆行人的一个最大的福音，是对社会的巨大贡献！ 其次，交通灯控制系统是涉及到单片机、电路、信号、数学数字运算等多学科的一门