機電一體化系統(tǒng)設計基礎課程形考作業(yè)評講

17頁《機電一體化系統(tǒng)設計根底》課程作業(yè)講評(4)重慶播送電視大學機械工程學院5自動掌握技術考核學問點：機電一體化自動掌握技術概述、計算機掌握技術、PCL的組成。常見錯誤：PCL6機電一體化系統(tǒng)設計與綜合考核學問點：機電一體化系統(tǒng)的設計流程、機電一體化系統(tǒng)的概念設計、機電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設計方法。常見錯誤：機電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)代設計方法。7機電一體化系統(tǒng)設計考核學問點：CNCCNC常見錯誤：CNC以上問題提示答案和解題思路：以教材中的論述和計算方法為主。一、推斷題〔正確的打√，錯誤的打×〕自動掌握技術是機電一體化相關技術之一，直接影響系統(tǒng)的掌握水平、精度、響應速度和穩(wěn)定性。〔√〕 [135～136頁5.1]計算機掌握系統(tǒng)設計完成后，首先需要對整個系統(tǒng)進展系統(tǒng)調試，然后分別進展硬件和軟件的調試〔×〕 [請見教材第160頁(6) ]說明：計算機掌握系統(tǒng)設計完成以后，要對整個系統(tǒng)進展調試。調試步驟為硬件調試→軟件調試→系統(tǒng)調試。故此題的論述時錯誤的，括號內應填入“×PLC完善的自診斷功能，能準時診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護故障現(xiàn)場，保證了PLC掌握系統(tǒng)的工作安全性〔√〕 見教材第161頁2. (1)中第5行～6行]現(xiàn)場總線系統(tǒng)承受一對一的設備連線，按掌握回路分別進展連接，打破了傳統(tǒng)掌握系統(tǒng)的構造形式〔×〕 [請見教材第178～179頁5.7.2 第1自然段]需求設計是指產品開發(fā)的整個生命周期內，從分析用戶需求到以具體技術說明書的形式來描述滿足用戶需求產品的過程〔√〕 [請見教材第204頁倒數(shù)第4行～3行]目前，大局部硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化，設計時可以依據需要選擇適當?shù)慕涌冢賲f(xié)作接口編寫相應的程序。〔√〕計算機掌握系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應用軟件，應用軟件一般不需要用戶設計，系統(tǒng)軟件都要由用戶自行編寫，所以軟件設計主要是系統(tǒng)軟件設計?！病痢砙請見教材第159頁(5) 第1行～4行]反求設計是建立在概率統(tǒng)計根底之上，主要任務是提高產品的牢靠性，延長使用壽命，降低修理費用。〔×〕 [請見教材第232頁6.6.3]說明：反求設計是對已有的產品或技術進展分析爭論，進而對該系統(tǒng)〔產品〕進展剖析、重構、再制造的設計。故論述是錯誤的，括號內應填入“×”號。綠色設計是對已有的產品或技術進展分析爭論，進而對該系統(tǒng)〔產品〕進展剖析、重構、再制造的設計〔×〕 請見教材第235頁第3行～5行]根本學問:綠色設計是在產品〔系統(tǒng)〕的開發(fā)階段，就考慮其整個生命周期內對環(huán)境的影響，從而削減對環(huán)境的污染、資源的鋪張，消退在使用安全和人類安康等方面所產生的負作用。虛擬設計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機關心設計環(huán)境中進展實體建模和裝配建模，生成準確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進展一些相關分析，從而滿足工程設計和應用的需要?！病獭砙238頁第2行～6行]〔〕 [243頁(2)]數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)的掌握系統(tǒng)，而電機和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅動局部。〔×〕 [請見教材第101頁4.4.1 ]說明：機電一體化系統(tǒng)主要是由機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及掌握系統(tǒng)5個根本要素構成。數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)信息處理及掌握系統(tǒng)，電機屬于動力驅動局部，主軸箱則屬于機械本體。因此，此題的論述是錯誤的，括號內填入“×二、單項選擇題有一脈沖電源，通過環(huán)形安排器將脈沖安排給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，轉子24個齒，步進電機的步距角是〔C。A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°步進電機的步距角

360zm

，五相十拍運行拍數(shù)m=6，代入計算可知， 360

9

31.5C2410 6 2根本學問：步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)掌握元件。在非超載的狀況下，電機的轉速、停頓的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等掌握領域用步進電機來掌握變的格外的簡潔。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象一般的直流電機，溝通電機在常規(guī)下使用。它必需由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動電路等組成掌握系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等很多專業(yè)學問。步進電機轉動后，其輸出轉矩隨著工作頻率增高而〔×。[請見教材第112頁〔5〕第1行]A．上升 B．下降C．不變 D．前三種狀況都有可能承受脈寬調制〔PWM〕進展直流電動機調速驅動時，通過轉變〔A〕來轉變電樞回路的平均電壓，從而實現(xiàn)直流電動機的平滑調速。[1219行]脈沖的寬度 B．脈沖的頻率C．脈沖的正負 D．其他參數(shù)含有微處理器，可進展程序編制或適應條件變化的接口是〔D〕。[請見教材第165頁第2行～3行]A．零接口 B．被動接口C．主動接口 D．智能接口說明：以掌握微機〔微電子系統(tǒng)〕為動身點，將接口分為人機接口與機電接口兩大類。機械系統(tǒng)與微DHRGP-1A噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中C。請見教材第252頁第1行～2行]A．能源局部 B．測試傳感局部C．驅動局部 D．執(zhí)行機構說明：工業(yè)機器人一般由機械系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、掌握系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)等組成，對CHRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的〔D。[請見教材第243頁第16行～17行]A．能源局部 B．測試傳感局部C．驅動局部 D．執(zhí)行機構通常，數(shù)控周密鏜銑床等高精度數(shù)控設備，其伺服系統(tǒng)的掌握方式均承受〔B。A．開環(huán)掌握 B．閉環(huán)掌握C．半閉環(huán)掌握D．混合掌握[2553行]說明：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速進展，數(shù)控機床越來越多地被廣泛應用，同時對數(shù)控機床定位精度、重復定位精度也日益提高，原來周密滾珠絲杠加編碼器式的半閉環(huán)掌握系統(tǒng)已無法滿足用戶的需求，因此精B數(shù)控機床進給系統(tǒng)的伺服電機屬于設備的〔C。A．能源局部 B．測試傳感局部C．驅動局部 D．執(zhí)行機構三、簡答題何謂概念設計？簡述概念設計的設計過程。答：概念設計：[2068行～10行]概念設計的設計過程：[請見教材第208～218頁 ]產品的功能設計設計任務抽象化 確定總功能總功能的分解①削減機械傳動部件，使機械構造簡潔化，體積減小，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能和運動精度。②留意選用標準、通用的功能模塊，以避開功能模塊在低水平上的重復設計，提高系統(tǒng)在模塊級上的牢靠性，加快設計開發(fā)速度。③充分運用硬件功能軟件化原則，使硬件的組成最簡化，使系統(tǒng)智能化。④以計算機系統(tǒng)為核心的設計策略。確定功能構造①串聯(lián)構造②并聯(lián)構造③環(huán)形構造產品的原理方案設計設計方案的評價與篩選如何進展機電一體化系統(tǒng)的牢靠性設計？答：[請見教材第228～230頁6.6.1 1. (1)現(xiàn)代機械系統(tǒng)的牢靠性設計①縮短傳動鏈，削減元件數(shù)。②必要時增設備用元件或系統(tǒng)。③簡化構造。標準化程度高、構造簡潔的零部件往往工藝性能好，制造和裝配的質量易得到保證，故障的潛在因素易得到掌握。④增加過載保護裝置或自動停機裝置。⑤設置監(jiān)控系統(tǒng)。⑥合理地規(guī)定修理期。(2)掌握系統(tǒng)的牢靠性設計①自動掌握②通過元器件的合理選擇提高牢靠性③對功率接口承受降額設計提高牢靠性④承受監(jiān)視定時器提高牢靠性⑤實行抗干擾措施提高牢靠性簡述HRGP－1A噴漆機器人的示教再現(xiàn)過程。答：[2495行～7行]簡述數(shù)控設備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。答：數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，主要是將輸入的數(shù)據信號進展處理運算，推斷。并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據命令信號發(fā)出執(zhí)行信號給各個驅動電機，電機帶開工作臺動作。裝置由輸入接口、掌握器、運算器、存儲器和輸出接口等五大局部組成。的格式，分別送給進給電機掌握單元、主軸電機掌握單元和PLC，具有內置PLC功能的數(shù)控裝置本身具有規(guī)律量解算功能，直接將解算結果送給機床強電掌握系統(tǒng)。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會讀入機床位置檢測裝置發(fā)出的實際位置信號，與指令位置比較后，用其差值掌握機床的移動，可以獲得較高的位置控制精度。具有閉環(huán)掌握功能的數(shù)控系統(tǒng)還會讀入機床位置檢測裝置發(fā)出的實際位置信號，與指令位置比較后，用其差值掌握機床的移動，可以獲得較高的位置掌握精度。參考：數(shù)控裝置的根本功能是：讀入零件加工程序，依據加工程序所指定的零件外形，計算出刀具中〔插補周期內刀具應當移動的距離，把下一個時間段內刀具應當移動的距離送給伺服單元。主要是將輸入的數(shù)據信號進展處理運算、推斷，并發(fā)出執(zhí)行命令安排給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)依據命令信號發(fā)出執(zhí)行信號給各個驅動電機，電機帶開工作臺、刀具或者旋轉主軸等動作〔這些動作包括主軸運動、進給運動或者關心運動。五、綜合題某物料搬動機械手的構造如下圖，動作過程如下圖，要求機械手的操作方式分為手動方式和自動方式。機械手有升降、水平移動、手爪夾持等3個自由度，承受電磁閥掌握的氣缸驅動，PLC掌握。要求寫出物料搬動機械手設計和產品開發(fā)的具體工程路線。物料搬動機械手構造原理圖解：機電一體化系統(tǒng)的主要設計流程分為五個階段：產品規(guī)劃、概念設計、具體設計、設計實施和設計定型階段。第一階段：產品規(guī)劃階段：進展需求分析和需求設計，以明確設計任務。機械手的用途:物料搬運。工作方式：手動、自動方式。主要技術參數(shù)：3自由度。使用環(huán)境要求：生產線。其次階段：概念設計階段：在功能分析的根底上，優(yōu)化篩選取得較抱負的工作原理方案。對各功能模塊進展細部設計，繪制相應的工程圖。該階段的工作量既包括機械、電氣、電子、掌握與計算機軟件等系統(tǒng)的設計，又包括總裝圖和零件圖的繪制。第四階段：設計實施階段。首先依據機械、電氣圖紙和算法文件，制造、裝配和編制各功能模塊；然后進展模塊的調試；最終進展系統(tǒng)整體的安裝調試，復核系統(tǒng)的牢靠性及抗干擾性。第五階段：設計定型階段。對調試成功的系統(tǒng)進展工藝定型，整理設計資料。小批量生產，試銷。某車間內的兩條自動生產線上需要一款搬運機器人，用于生產線間的產品搬運，假設該款機器人承受概念設計，請制訂出概念設計的流程。 [請參見教材第208頁6.3.2]答：產品概念設計打算性地影響產品創(chuàng)過程中后續(xù)的產品具體設計、產品生產開發(fā)、產品市場開發(fā)以及企業(yè)經營戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。包含以下流程：首先是將設計任務抽象化，確定出系統(tǒng)的總功能；依據系統(tǒng)的總功能要求和構成系統(tǒng)的功能要素進展總功能