Logo GenDocs.ru


Поиск по сайту:  


Шпоры по основам мехатроники - файл Мехатроника - ответы.doc


Шпоры по основам мехатроники
скачать (42.6 kb.)

Доступные файлы (1):

Мехатроника - ответы.doc180kb.01.01.2003 10:00скачать

содержание

Мехатроника - ответы.doc

Реклама MarketGid:
2. 2. Термин состоит. В нашей стране до возникновения термина «мехатроника» применялись приборы с названием «механотроны». Термин «мехатроника» введён японцем Тецуро Мори старшим инженером компании Яскава электрик в 1969.

Мехатроника – это новая область науки и техники, посвященное созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движения, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов. Главное в определении - идея глубокой взаимосвязи механических, электронных и компьютерных элементов. Поэтому эмблемой мехатроники ставят 3 пересекающихся круга, включенных в общую оболочку: производство, менеджмент, требования рынка.




18. Примеры мехатронных систем: современные стиральные машины-автоматы, пылесосы, автомобили, точнее — тормозная система автомобиля с антиблокировочной системой, ЭВМ - содержит массу мехатронных составляющих: жёсткие диски, CD-drives, современные накопители на магнитных лентах, в промышленности - современные роботы, станки, роботы-станки, измерительные комплексы.

Внешней средой для таких машин - технологическая среда, которая содержит различное основное и вспомогательное оборудование, технологическую оснастку и объекты работ..


3. 3. Мехатроника состоит из двух частей — «меха», от слова механика, и «троника», от слова электроника.

Мехатроника как новая область науки и техники находится в стадии своего становления, ее терминология, границы и классификационные признаки еще строго не очерчены. Исторически мехатроника развивались из электромеханики опираясь на ее достижения идет дальше путем системного объединения элекромех систем с компьют системами управления, встроенными датчиками и интерфейсами.

35. Причина возникновения таких колебаний объясняется следующим (рис.. 1): в процессе перемещения стола или суппорта станка для осуществления движения подачи изменяется длина рабочей части ходового винта при сохранении постоянства осевой силы резания. Вследствие этого изменяется податливость винтовой передачи, что и приводит к возникновению параметрических колебаний. Для минимизации параметричес­ких колебаний должна быть разработана управля­ющая программа выбора закона движения подачи, которую необходимо реализовать с помощью системы ЧПУ станка и хранить в ее периферийном запоминающем уст­ройстве (ПЗУ).


6. 38. Структура исследуемой системы включает в себя управляющую подсистему и электромеханическую часть: Эл двигатель и фотоимпульсные датчики обратной связи. Полученные ниже показатели РПН –распределение функциональной нагрузки, рассчитаны для трех вариантов построения подсистемы управления, которые будут представлены на ЦП - центральный процессор, ДМ – демультиплексор, МП – микропроцессор, ИД – исполнительный двигатель, ФИД – фотоимпульсный датчик, ШИМ – широтно-импульсный модулятор


7. 7. Базовыми объектами изучения мехатроники является мехатронный модуль, который выполняет движения по одной управляемой кординате. Из таких модулей как из функциональных кубиков компануются сложные системы модульной архитектуры.

^ 7. 23. Мехатронные модули – это базовые функциональные компоненты мехатронных систем и машин с компьютерным управлением, предназначенные для выполнения движений, как правило, по одной управляемой координате.

Качественно новые свойства мехатронных модулей по сравнению с традиционными приводами достигаются синергетической интеграцией составляющих элементов.

Синергетическая интеграция – это не просто соединение отдельных частей в систему с помощью интерфейсных блоков, а построение единого приводного модуля через конструктивное объединение и даже взаимопроникновение элементов, которые имеют, как правило, различную физическую природу.

Назначением мехатронных модулей является реализация заданного управляемого движения, как правило, по одной управляемой координате.

Мехатронные модули движения являются теми функциональными «кубиками», из которых затем можно компоновать сложные многокоординатные мехатронные системы.

Сущность мехатронного подхода к проектированию состоит в объединении в единый приводной модуль составляющих элементов. Применение мехатронного подхода к проектированию модуля движения базируется на определении возможных точек интеграции элементов в структуре привода. Выявив также точки интеграции можно затем на основе технико-экономического и технологического анализа принимать конкретные инженерные решения на проектирование и изготовления модуля движения.


8. 8. Мехатронные системы предназначены для реализации заданного движения. Критерий качества выполнения движения мехатронных систем – проблемное ориентирование, то есть определяется постановкой конкретной прикладной задачи. Специфика задач автоматизированного машиностроения состоит в реализации перемещений выходных звеньев рабочего органа технологической машины (инструмент на станке). При этом необходимо координировать управление пространством перемещения мехатронных систем с управлением различными внешними процессами.

40. Целостная система – это относительно обусловленная система от окружающей среды, но связанная с ней, совокупность частей и связей между ними, вся организация которой подчиняется некоторой цели. Т.О. прежде чем рассмотреть систему как средство достижение цели, необ-о выделить эту цель. Цель – выпуск годной продукции (соот-е изготавливаемых деталей с техн.требованиями, определенными конструктором): отклонение размеров детали, формы детали, показателей качества пов-ти(шероховатость)ю След-но цель: Ограничения. 3 неравенства. Цель достигается в случае, когда процесс резания характеризуется определенной совокупностью параметров состояния: режима резания, подготовленное оборудование, заготовки, инструменты


9. 25. Модуль-составляющие мехатронной системы. Различие мехатронного и традиционного подхода к проектированию и изготовлению модулей и машин с компьютерным управлением состоит в концепции построения и реализации функциональных преобразователей. При традиционном проектировании интерфейсы представляют собой отдельные самостоятельные устройства и узлы, обычно сепаратные блоки, которые выпускаются специализированными фирмами, отдельные элементы приходится изготавливать самим пользователям. Мехатронный подход нацеливает разработчика на интеграцию элементов привода в единые блоки, минимизацию промежуточных преобразований и устранения интерфейсов как сепаратных блоков.

41.Процесс резания определяется в первую очередь видом обрабатываемого материала и режимами резания. При обычном резании эти параметры неизменны в процессе обработки данной детали. Все более широко стали применяться методы механической обработки, осуществляемые с переменными значениями этих параметров.

^ Адаптивным резанием называется способ механической обработки , обеспечивающий оптимизацию процесса за счет изменения условий обработки, прежде всего режимов резания в зависимости от конкретных условий стружкообразования в каждой точке заготовки


10. 26. Модуль-составляющие мехатронной системы. Такие модули могут объединять в одном корпусе несколько компонентов, например, двигатель, редуктор и датчики.

Следуя логики мехатр. Подхода потенциально возможным точкам аппаратной интеграции элементов можно отнести интерфейсные блоки И1 – И7 в структуре электромех. Привода.

Механич. Модули

И элементы

Составные части

Исключаемые элементы

основные

Дополнит.

Приводной модуль

Исполнит двигатель

Силовой преобразователь

И3

Метатр. Модуль движения

Приводной модуль

Силовой преобразователь

И5

Интеллект. Сенсор

Сенсор

Микропроцессор

И4

Интеллект. Мехатр.

Модуль движения

Мехатр. Модуль движения

Усиливающее устройство

И2


42. Системы автоматического регулирования процесса резания в зав-ти от типа управляющего воздействия делятся на: 1)стабилизирующие системы – поддерживающие постоянный управляемый параметр системы резания они сохраняют по мере обработки значение одного или нескольких параметров, 2) следящие системы – изменяющие управляемый параметр системы резания в зав-ти от неизвестного заранее значения переменной величины на входе автоматической системы.


11. 27. Модуль-составляющие мехатронной системы. Такие модули могут объединять в одном корпусе несколько компонентов, например, двигатель, редуктор и датчики.



43. ^ Адаптивным резанием называется способ механической обработки , обеспечивающий оптимизацию процесса за счет изменения условий обработки, прежде всего режимов резания в зависимости от конкретных условий стружкообразования в каждой точке заготовки.

Реализация систем автоматического управления по этому принципу обычно вызывает большие трудности, поэтому изложенную выше задачу в общей подстановке часто заменяют более простой адаптивной системой, у которой в качестве регулирующего параметра принимают один из физических показателей процесса резания.


12. 12. Мехатроника – это новая область науки и техники, посвященное созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движения, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов.

Мехатроника как новая область науки и техники находится в стадии своего становления.

44. В условиях использования разнообразного режущего инструмента, обрабатываемые детали сложной формы, и др. резко возрастает вероятность возникновения автоколебаний и потеря виброустойчивости технологической системы станка. Это влечет за собой снижение, интенсивности обработки или дополнительные капиталвложения в технологический процесс. Решение - изменение скорости резания в процессе обработки – что просто реализуется технически и оказывает эффективное воздействие на процесс резания.

Значительно эффективны адаптивные системы регулирования скорости резания с оперативным контролем силы резания и ее динамической составляющей.

13. 13. Основными методами познания мехатроники является:

1)Системный подход, в основе которго лежит исследование объектов как систем. Методическая специфика системного подхода закл. в том, что она ориентирует исследователя на раскрытие сущности объекта и обеспечивающих его механизмов, на выявления многообразия типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину. Системой наз-ся дискретная совокупность взаимосвязанных частей и свойства обусловлено их взаимодействием. При этом окружающий мир делится на 2 части: систему и внешнюю среду. Из внеш. среды на систему воздействуют управляющий сигнал и возмущение.

2)Синергетический подход выявляет общие закономерности процессов самоорганизации сложных структур, новыми являются мехатр. объекты. , приводящие к распознованию в них новых свойств.

3) Редукционизм – т.е. сведение сложного к более простому с целью формализации. При этом нужно сохранять связи: входы, выходы и т.д.

4) Моделирование – применительно к мехатроники оно всегда является предметом, т.е. представляет собой воспроизведение определенных геометрических, физических, динамических, либо функциональн. характеристик объекта.

45. Из можно разделить на прямые и косвенные. Коротко: прямые связаны с изменением геометрии резца, а косвенные: с термосостоянием зоны резания, с виброакустическими изменениями, с силовыми изм-ями. Применение этих методов в производстве затруднено вследствие наличия стружки.

Подробнее: Прямые состоят в непосредственном измерении параметров инструмента, при этом калибруется износ расстояние от режущей кромки до центра лунки, глубина лунки, уменьшение объема или массы инструмента, размерный износ режущей кромки и др.Недостаток: в условиях производства эти методы можно применять только после прекращения процесса резания (межоперационный контроль) , поэтому не исключается появление брака изделий между контрольные операциями. Эти методы не универсальны.

Косвенные методы активного контроля используются в процессе резания , который сопровождается рядом физ.явлений, основные: изменение термоэлектрического состояния зоны контакта детали с инструментом, изменение составляющих, величины силы резания, изменение характера вибросигналов.


14. 30. Сложным шагом в развитие приводной техники стало появление ВМД вращательного движения, которые позволили вообще исключить редуктор из состава Эл привода. ВМД – высокомоментный двигатель

Недостаток: наличие дорогостоящих магнитов и блок управление коммутацией обмоток, вспомогательное оборудование. Мехатроный подход к построению модулей вращательного движения получили свое развитие и в модулях линейного перемещения. Мехатронные модули на основе линейных ВМД (ЛВМД) находят все применение в гексоподах, высокоскоростных станках в комплексах для лазерной и гидравлической резки.

46. Косвенные методы активного контроля используются в процессе резания , который сопровождается рядом физ.явлений, основные: изменение термоэлектрического состояния зоны контакта детали с инструментом, изменение составляющих, величины силы резания, изменение характера вибросигналов. Т.О. косвенные связаны с изменениями термосостояния зоны резания, виброакустическими, с силовыми. Применение этих методов в производстве затруднено вследствие наличия стружки.


15. 47.Измерение износа основано на том факте, что электрическая проводимость контакта пропорц-а площади этого контакта. S-площадь.

S КИД =S передн.пов-ти + S задн.пов-ти: g = gз+gп,

gз=t*h3, t – глубина резания h3 - сред.высота фаски износа по задней пов-ти, gп=S*t, S – подача инструмента, значит, ЭП КИД не пропорционально h3, а зависит t и S и эо способ позволяет вести активный (без прерываний технологического процесса) контроль износа режущего инс-та.


16. 16. Синтез предусматривает разработку САПРа и АСТППЭ (автоматизированные системы технологич. подготовки производства и эксплуатации) МО. САПР включает в себя несколько подсистем, предусматривающих автоматизацию проектирования привода, исполнительного механизма, информационно измерительной техники, СУ, а также САПР. Кроме того краеугольной проблемы САПРа является решение задачи структурного синтеза МО из отдельных составляющих на основе обеспечения функциональных требований и требований надежности именно в блоке структурного синтеза, окончательно решаются все языковые и прочие задачи совместимы с языком программирование. Используемых в различных подсистемах САПРа. Информация о программ управления и проектирование поступает в АСТППЭ, где создается техническая документация для изготовления и последующий эксплуатации МО.

48.Измерение ЭП КИД в процессе резания основано на методе ампер-вольтметра. Это пропускание через измеряемое сопротивление электрического тока и измерение величины J тока, и падение напряжения U на этом сопротивлении. Электрическая проводимость g=J/U. Особенность измерения ЭП КИД то, что измерения проводят в процессе резания, которая, алгебраически суммируясь с величиной U, может вызвать успешные результаты и измерения, т.к.при реальных значения (>=25 A) термо ЭДС по величие соизмерим с U.



  1. 1. Формирование и методологическая обеспеченность системы подготовки по специальности «Мехатроника».

Обучение в технич. ВУЗах должно осуществляться системно, при четком определении их роли на соответствующих этапах жизненного цикла изделия. Одновременно с этим специалист должен обладать необходимыми и достаточными знаниями для работы над проектами в режиме CALLs – технологий. Обучение будущего специалиста на всех этапах должно осуществляться на базе принятых в международ. стандартах в соответствующей предметной области. ВУЗ как система должна функцианировать в режиме соответствующих междунар. стандартах, в учебной, научной и организационной деят-ти. Технические, технологич. универы должны быть центрами найки с хорошоей эксперементальной и опытнопроизводственной базой.


33. В состав традиционной машины входят следующие основные компоненты: механич. устройство, конечным звеном которого яв-ся раб. органы; блок приводов, включающий силовые преобразователи и исполнительные двигатели; устройства компьютерного управления, верхним уровнем для кот. яв-ся человек-оператор, либо другая ЭВМ, входящая в компьютерную сеть. Сенсоры предназначены для передачи устройств управления, информации о фактическом состоянии блоков машины и движения МС. Т.о. наличие 3-х обязат. частей: механич., электро-механич., электронной и компьютерной связывает энергетические и информационные потоки, является первичным признаком, отличающим МС. Электромех. часть включ. механич. звенья и передачи, рабочий орган, эл. двигатели, сенсоры и дополнит. эл.-технич. элементы. Мех. устройства предназнач. для преобразования движения звеньев, требуемые движения рабочего органа. Эл. часть состоит из микроэлектронных устройств, силовых преобразователей и электроникик измерительных цепей. Сенсоры предназначены для сбора данных о фактическом состоянии внешней среды и объекта работ, мех-го устройства и блока приводов с последующей первичной обработкой и передачи этой информации УКУ. В состав УКУ МС обычно входят компьютер верх. уровня и контроллеры управления движения.


4. 36. В процессе резания возникают вынужденные колебания между инструментом и заготовкой, вследствие чего необходимо или минимизировать их влияние, или компенсировать погрешность обработки, являющу­юся их следствием.

Вынужденные колебания являются следствием, например, дисбаланса шпинделя станка или шлифовального круга, а также результатом вреза­ния отдельных зубьев многолезвийных инструмен­тов в заготовку. Компенсация погрешности, являющемся следствием вынужденных колебаний, осуществляется посредством управляющей программы системы ЧПУ, реализующей зависимость () , полученную на основе измерений амплитуды и фазы колебаний. Что касается измерений амплитуды колебаний, то это решается сравнительно просто, так как совре­менные станки с ЧПУ оснащены динамометричес­кими шпиндельными узлами и необходимо лишь разработать программу измерений и обработки этих данных. Фаза колебаний (момент вхожде­ния зуба фрезы в заготовку) может быть определена с помощью дополнительного датчика (что не всегда желательно; либо посредством специальной программы, учитывающей специфику изменения силы резания, измеренной динамометрическим шпиндельным узлом при вхождении зуба инстру­мента в заготовку.


20. Устройство компьютерного управления осуществляет следующие основные функции:

  1. Управление процессом механического движения мехатронного модуля или многомерной системы в реальном времени с обработкой сенсорной информации.

  2. Организация управления функциональными движениями мехатронной системы, которая предполагает координацию управления механическим движением мехатронной системы и сопутствующими внешними процессами. Как правило, для реализации функции управления внешними процессами используются дискретные входы/выходы устройства.

  3. Взаимодействие с человеком-оператором через машинный интерфейс в режимах автономного программирования (режим off-line) и непосредственно в процессе движения мехатронной системы (режим on-line).

  4. Организация обмена данными с периферийными устройствами, сенсорами и другими устройствами системы.

Задачей мехатронной системы является преобразование входной информации, поступающей с верхнего уровня управления в целенаправленное механическое движение с управлением на основе принципа обратной связи. Характерно, что электрическая энергия (гидравлическая, пневматическая) используется в современных системах как промежуточная энергетическая форма.


5. 5. Синергия - это совместное действие, направленное на достижение единой цели. При этом важно, что составляющие части непросто дополняют друг друга, а объединяются таким образом, что образованные системы обладают качественно новыми свойствами. В мехатронике все энергетические и информационные потоки направлены на достижение единой цели в реализации заданного управляемого движения.



  1. Формирование и методологическая обеспеченность системы подготовки по
    специальности «Мехатроника».


  2. Определения и терминология мехатроники. Содержание мехатроники.

  3. Анализ последовательно появлявшихся (во времени) определений понятия
    «мехатроника».


  4. Основные концепции мехатроники при построении машин.

  5. Синергетический принцип мехатроники.

  6. Принцип интеграции в мехатронике.

  7. Базовые объекты изучения в мехатронике.

  8. Проблемная ориентация в мехатронике.

  9. Основные признаки мехатронных устройств.

  10. Состав мехатронного узла.

  11. Классификация мехатронных узлов.

  12. Место мехатроники в системе научных дисциплин.

  13. Методы научного познания и аппарат мехатроники.

  14. Системный и синергетический подход.

  15. Редукционизм и моделирование в мехатронике.

  16. Основные задачи и разделы мехатроники. Задача анализа. Задача синтеза.

  17. Эксплуатация мехатронного объекта.

  18. Принцип построения мехатронных систем.

  19. Составные части мехатронного объекта.

  20. Функции устройства компьютерного управления мехатронным модулем.

  21. Многоуровневая классификация мехатронных систем.

  22. Уровни интеграции иехатронных систем.

  23. Принцип синергетической интеграции элементов при построении мехатронных
    модулей.


  24. Электромеханический мехатронный модуль.

  25. Различие метатрофного и традиционного подходов к проектированию и изготовлению модулей.

  26. Построение электромеханических меха тронных модулей на основе синкретической интеграции элементов.

  27. Развитие меха тронных модулей по поколениям.

  28. Особенности и преимущества конструкции «мотор-редуктор».

  29. Замена привода «мотор-редуктор» на высокомоментный двигатель. Его характеристики и особенности.

  30. Характеристики приводов с использованием высокомоментных двигателей и линейных высокомоментных двигателей.

  31. Мехатронный модуль «двигатель-рабочий орган».

  32. Пути построения интеллектуальных мехатронных модулей.

  33. Интеллектуальные силовые модули и сенсоры.

  34. Мехатронные технологии обработки материалов резанием.

  35. Задача минимизации параметрических колебаний инструмента в мехатронных станочных системах.

  36. Минимизация вынужденных колебаний в процессе обработки материалов резанием.

  37. Перспективы развития мехатронных станочных систем (МСС).

  38. Особенности МСС традиционной конструкции. Преимущества и недостатки.

  39. Особенности МСС нетрадиционной конструкции. Преимущества и недостатки.

  40. Процесс резания как система. Управляемость и наблюдаемость процесса резания.

  41. Обоснование структуры адаптивной системы управления процессом механической обработки на МСС.

  42. Стабилизирующие и следящие системы при адаптивном резании.

  43. Алгоритм работы адаптивной системы управления процессом резания.

  44. Основные направления построения адаптивных систем.

  45. Методы контроля за состоянием режущего инструмента.

  46. Косвенные методы контроля состояния режущего инструмента.

  47. Принцип контроля износа режущего инструмента по электропроводимости контакта «инструмент-деталь» (ЭП КИД).

  48. Устройство для измерения ЭП КПД.

Реклама:





Скачать файл (42.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru
Разработка сайта — Веб студия Адаманов