机电一体化技术复习题重点Word文档下载推荐.doc
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微电子技术(微型计算机技术)、精密机械技术。
关键技术:
传感检测技术信息处理技术自动控制技术
伺服驱动技术精密机械技术接口技术
第二章
间歇传动(将原动机构的连续运动转化成间歇运动):
1.棘轮传动:
有噪声,磨损快;
结构简单,容易制造,应用较广泛。
2.槽轮传动:
结构简单,转位迅速,传动效率高,转位时间与静止时间之比为定值;
转位开始与终了时,产生角加速度,从而产生冲击,定位精度不够。
3.蜗形凸轮传动:
能够得到任意转位时间与静止时间之比,定位精度较高,有足够的刚度,转配方便;
加工工作量大,成本高。
有关齿轮的几个重要概念
(1)渐开线:
将绕在圆柱上的线绳拉直展开时,线端点的轨迹称为渐开线。
齿轮的齿面就是渐开线。
(2)模数m:
表示齿轮的大小和齿的肥馊。
两个直径相同的齿轮,模数m不相同,则不能啮合。
模数m为“分度圆上的齿距(周节)除以圆周率”即m=d/z。
(3)中心距a:
两个相互啮合齿轮的节圆(d)的半径之和,也可表示为:
,在模数和齿数不变时可采用变位齿轮来改变中心距a。
(4)分度圆d:
d=m×
z
滚珠丝杠副的特点
1)传动效率高,摩擦损失小。
滚珠丝杠副的传动效率η=0.92~0.96,比常规的丝杠螺母副提高3~4倍。
因此,功率消耗只相当于常规的丝杠螺母副的1/4~1/3。
2)给予适当预紧,可消除丝杠和螺母的螺纹间隙,反向时就可以消除空行程死区,定位精度高,刚度好。
3)运动平稳,无爬行现象,传动精度高。
4)运动具有可逆性,可以从旋转运动转换为直线运动,也可以从直线运动转换为旋转运动,即丝杠和螺母都可以作为主动件。
5)磨损小,使用寿命长。
6)制造工艺复杂。
滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高,表面粗糙度也要求高,故制造成本高。
7)不能自锁。
特别是对于垂直丝杠,由于自重惯力的作用,下降时当传动切断后,不能立刻停止运动,故常需添加制动装置。
单圆弧型滚珠丝杠幅存在一定的传动间隙,因此,传动精度稍差,但滚道加工容易。
双圆弧型滚珠丝杠幅传动间隙相对较小,传动精度高,但滚道加工困难些。
滚珠内循环方式的反向器的转动可调整滚珠的循环方向,滚珠循环回路短、流畅性好;
而且螺母的径向尺寸也较小(反向器可以做的很小)。
但反向器的加工困难,而且装配调整也比较困难。
而外循环方式中滚道循环道路长,在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口自动对接,通道流畅,摩擦小,更适合于高速高灵敏度高刚性的精密进给系统。
带传动的类型和特点:
传动方式
优点
缺点
同步带传动
传动比准确,传动效率高,能吸振,噪音低,传动平稳,能高速传动
安装精度要求高,具有一定的蠕变性
钢带传动
钢带与带轮接触面积大,无间隙、无滑动、摩擦阻力、结构简单紧凑、运行可靠、寿命长
绳轮传动
结构简单、传动刚度大、成本低、噪音低
带轮较大、安装面积大、加速度不易太高
带传动优点:
1.传动带有弹性,能吸振、缓冲,传动平稳;
2.当传动过载时,带在带轮上打滑,防止其他零件损坏,保护原动机;
3.结构简单,成本低;
4.可适用于中心距较大的场合。
缺点:
1.靠摩擦传动,使传动比不准确;
2.传动的外形尺寸较大,传动效率低;
3.带的寿命较短;
不宜用于高温,易燃及有腐蚀性的场合。
导向支承部件
第三章
微机系统的构成和功能
1)CPU是核心部件(已集成在一块芯片上),包括控制器,ALU和寄存器组三部分。
l控制器:
是整个机器的控制中心,它包括指令寄存器(IR),指令译码器及控制信息产生电路。
lALU:
专门用来处理各种数据信息,可以进行加,减,乘,除算术运算和与,或,非,异或等逻辑运算。
l寄存器组:
用于存放操作数,中间结果,地址及标志工作状态信息等。
总线:
内部总线是在ALU,CON,REGISTER之间传递信息的桥梁,包括DB,CB,AB。
外部总线是CPU与存储器,I/O接口电路连接通道。
2).存储器(RAM,ROM)是存放程序和数据的部件,又称为内存或主存。
RAM(RandomAccessMemory):
可以被CPU随机地读和写,又称为读写存储器,用于装入程序,数据及部分系统信息,当机器断电后,所存储的信息消失。
ROM(ReadOnlyMemory):
只能被CPU读取,而不能由CPU任意写入,机器断电后,信息并不丢失,用来存放监控程序和基本输入输出程序,还可存放各种常用数据和表格,其内容是由生产厂家或用户使用专用设备写入固化的。
3)输入/输出(I/O)接口电路是微型计算机与各种外部设备相连接的通道。
如果将微型计算机的各种组成部分制做在一块硅片上,则成为单片机。
如果将其组成部分集中制作在一块电路板上,则称为单板机。
Z80单片机相关:
【16】外部中断
【17】非屏蔽中断,接收此中断后,转入0066H地址单元执行
【18】是CPU出于停止状态,只有中断或复位时才能恢复操作
【19】当前地址总线为有效存储器地址,允许进行存储器读、写操作
【20】当前地址总线为有效I/O外设地址,允许对外设进行输入、输出操作
【21】允许从存储器或I/O外设读取数据
【22】允许CPU将数据写入存储器或I/O外设
【25】总线悬浮请求,使CPU同总线脱离,供外部设备占用系统总线
【23】总线悬浮响应,CPU响应总线悬浮请求同时发出该信号,宣布让出总线。
此时内存储器与外设通过总线高速直接交换数据(DMA方式)
【24】让CPU等待,在存储器或I/O设备来不及准备数据交换时使用
【26】复位,使PC清零,单片机进入初始状态
【27】系统同步控制,即及其周期信号
【28】动态RAM刷新信号。
低电平时,地址总线低7位A0~A6为刷新地址
存储器类型、工作原理
双极型RAM 以晶体管组成的触发器为基本存储电路。
速度快,但集成度低,容量小,功耗大;
MOS型RAM ①触发器排列成的静态RAM ②动态RAM,用由氧化硅绝缘层构成的电容器作为存储单元,存储信息量比静态RAM多,但需要刷新。
掩膜ROM 制造时用掩膜工艺将存储内容一起制成,以后不能变更
PROM ①制成芯片后,用户能写入内容,但再也不能消去 ②EPROM,紫外线可擦除可编程 ③EEPROM,电可擦除可编程
微型计算机的种类
(1)按结构型式:
l单片机:
微型计算机的各种组成部分制做在一块硅片上,则成为单片机。
l单板机:
分别将微机系统的CPU、存储器、输入输出接口制作成LSI芯片,再将这些芯片制作在一块电路板上,称为单板机。
l微机系统:
把计算机的各种功能部件都制作成独立的印刷电路板,再将这些单板组装在一个机箱内,再配上键盘、显示器、打印机、硬盘、其他驱动器等外围设备就组成了比较完整的计算机系统。
(2)按微处理器的位数分类:
4位(一般制作成单片机)、8位或16位、(单片机或单板机)、和32位(64位)等类型。
(3)按用途分类:
有控制用(工控机)和数据处理计算机。
对单片机来说,有专用型(专门为某一领域或特定产品设计的)和通用型(适用于各种领域)。
机电一体化系统I/O接口与其他微机接口的区别
微机接口电路是计算机与各种外部设备相连接的通道,是介于部件与总线之间的电路,适配两者完成数据传输。
基本功能有:
①寻址功能②数据锁存与缓冲③时序控制④对外设的检测与控制⑤中断和DMA管理⑥信息交换。
机电一体化系统中,I/O接口实现微机与外设、执行元件、检测传感元件之间交换信息,分为机电接口和人机接口。
机电接口功能:
①电平转换和功率放大②抗干扰隔离③A/D、D/A转换。
人机接口功能:
①机电系统向操作者显示系统的状态、参数、运行结果等②操作者向机电系统输入控制命令、干预系统的运行状态,以实现所要求的功能。
PLC与通用微处理机的区别
①扫描工作机制是PLC与通用微处理机的基本区别。
②在理论上,微机可以编程,形成PLC的多数功能,然而通用微机不是专门为工业环境应用设计的;
③微机与外部连接时.需要专门的接口电路板,而PLC带有各种I/O模块可供直接利用,且输入输出线可多至数百条;
④PLC具有多种诊断能力,模块式结构,易于维修;
⑤PLC可采用梯形图编程,编程语言直观简单,容易掌握;
⑥虽然许多PLC能够接收模拟信号和进行简单的算术运算,但是,当数学运算复杂时,PLC是无法与通用微机相竞争。
单片机的硬件结构
第四章
机电一体化常用的执行元件分类
机电一体化执行元件的特点
种类
电气式
动力源容易;
体积小,无污染;
响应快,易与CPU连接;
编程容易,操作简便
瞬时输出功率大、过载能力差,易受环境信号干扰
气压式
气源方便,成本低;
无污染;
速度快,操作比较简单
功率小,体积大,动作不平稳,定位精度差,远距离传输困难,噪音大
液压式
功率大,速度快,动作平稳,定位精确
体积大,泄漏污染严重
直流电机的特点
l起动转矩大、体积小、重量轻、转矩和转速容易控制以及效率高等优点。
l由于有电刷和换向器,其寿命、噪声等方面存在不足。
l在进行位置控制和速度控制时需要使用转速传感器,实现位置、速度负反馈闭环控制方式。
这样的电机常称为伺服直流电机。
直流电机的线性控制与PWM控制
(1)SCR线性控制:
直流电动机的电枢回路等效电路图如图所示。
电动机电枢回路的电压平衡方程式为:
U=E+IdR
(1)
其中:
U—电动机端电压;
Id—电枢电流;
R—回路总电阻(R=Ra+R1,Ra—电枢电阻,包括绕组导线电阻和碳刷接触电阻,R1—回路串接的附加电阻);
E—电枢的反电动势;
从电机学可知:
E=KeФn
(2)
Ke—电机结构决定的电势系数;
Ф—励磁磁通;
n—转速;
由
(1)
(2)两式得:
从该调速公式可知,要改变n,有三种方案:
l改变R:
改变回路的总电阻R,这是最早使用的办法,但附加电阻的耗电大,而且调速范围小,不能实现无级调速。
l改变Ф:
即减弱电动机的磁通。
变速范围小,不能实现无级变速。
l改变电动机的端电压U调速。
这种调速方式具有以下特点:
①机械特性的硬度不变;
②可实现无级平滑调速;
③可
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- 机电 一体化 技术 复习题 重点