機電一體化系統(tǒng)設計基礎復習1答案

1、一、判斷題（正確的打，錯誤的打）1機電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對輸入的物質按照要求進行處理，輸出具有所需特性的物質。（ x ） P42. 系統(tǒng)論、信息論、控制論是機電一體化技術的理論基礎，是機電一體化技術的方法論。（ ） P103信息處理技術是指在機電一體化產品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關的信息輸入、識別、變換、運算、存儲、輸出和決策分析等技術。（ ）P114自動控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定的規(guī)律運行。（x ）P115產品的組成零部件和裝配精度高，系統(tǒng)的精度一定就高。（x ）6為減少機械傳動部件的扭矩反饋對電機動態(tài)性能的影響，機械

2、傳動系統(tǒng)的基本固有頻率應低于電氣驅動部件的固有頻率的23倍，同時，傳動系統(tǒng)的固有頻率應接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產生振蕩而失去穩(wěn)定性。（x ）P217傳動機構的轉動慣量取決于機構中各部件的質量和轉速。（x ）P218在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(qū)能使系統(tǒng)以610倍的間隙角產生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（x ）P449進行機械系統(tǒng)結構設計時，由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應性均產生不利的影響，因此機械系統(tǒng)的阻尼比取值越小越好。（x ）P2710滾珠絲杠垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。（ ）P3311采用偏心軸套調整法對齒輪傳動的側隙進行

3、調整，結構簡單，且可以自動補償側隙。（x ）P4712采用虛擬樣機代替物理樣機對產品進行創(chuàng)新設計測試和評估，延長了產品開發(fā)周期，增加了產品開發(fā)成本，但是可以改進產品設計質量，提高面向客戶與市場需求能力。（x ）P651機電一體化系統(tǒng)是以微電子技術為主體、以機械部分為核心，強調各種技術的協(xié)同和集成的綜合性技術。（ x ） P72機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，應具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應性的特性。（ ）P203雙螺母消除軸向間隙的結構形式結構緊湊，工作可靠，調整方便，能夠精確調整。（ x ）P354.傳感器的轉換元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。（ x ）P72

4、5感應同步器是一種應用電磁感應原理制造的高精度檢測元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉角。（ ）6選擇傳感器時，如果測量的目的是進行定性分析，則選用絕對量值精度高的傳感器，而不宜選用重復精度高的傳感器。（ x ）P877傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對其主要技術指標標定或校準，以確保傳感器的性能指標達到要求。（ ）P898驅動部分在控制信息作用下提供動力，伺服驅動包括電動、氣動、液壓等各種類型的驅動裝置。（ ）P129氣壓式伺服驅動系統(tǒng)常用在定位精度較高的場合使用。（ x ）P10310永磁型步進電動機即使其定子繞組斷電也能保持一定轉矩，故具有記憶能力，可用于定位驅動。（

5、）P10911步進電動機的轉動慣量越大，同頻率下的起動轉矩就越大。（ x ）P113矩頻特性圖12直流伺服電動機的調速特性是電機轉速與其輸出轉矩的關系。（ x ）P120 1數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應同步器等，它們的共同特點是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結構的位移傳感器，輸出信號都是脈沖信號，每一個脈沖代表輸入的位移當量，通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。（ ）P812電液伺服系統(tǒng)的過載能力強，在強力驅動和高精度定位時性能好，適合于重載的高加減速驅動。（ ）P1033通常，步進電機的最高連續(xù)工作頻率遠大于它的最高啟動頻率。（ ）P1124脈沖分配器的作用是使電動機繞組的通電順序

6、按一定規(guī)律變化。（ ）P1145對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好。（ x ）P1206無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測裝置的精度。（x ）7一般說來，全物理仿真較之計算機仿真在時間、費用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點，是一種經濟、快捷與實用的仿真方法。（x ）P1388數(shù)字化物理樣機就是一種結構設計軟件，強調結構上的設計。（x ）9計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（x ）P152-P15310PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長短決定了PLC的工作速度。（ ）P16211通用型計算機系大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特

7、點。（x ）P16812現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設計方法是將系統(tǒng)劃分為硬件和軟件兩個獨立的部分，然后按各自的設計流程分別完成。（x ）P1731自動控制技術是機電一體化相關技術之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應速度和穩(wěn)定性。（ ）2計算機控制系統(tǒng)設計完成后，首先需要對整個系統(tǒng)進行系統(tǒng)調試，然后分別進行硬件和軟件的調試。（ ）P1603PLC完善的自診斷功能，能及時診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護故障現(xiàn)場，保證了PLC控制系統(tǒng)的工作安全性。（ ）P1614現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構形式。（ ）P1785需求設計是指新產品開發(fā)的整個生

8、命周期內，從分析用戶需求到以詳細技術說明書的形式來描述滿足用戶需求產品的過程。（ ）P2046目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化，設計時可以根據(jù)需要選擇適當?shù)慕涌?，再配合接口編寫相應的程序。?）P2217計算機控制系統(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。（ ）P1598反求設計是建立在概率統(tǒng)計基礎之上，主要任務是提高產品的可靠性，延長使用壽命，降低維修費用。（ ）P2289綠色設計是對已有的產品或技術進行分析研究，進而對該系統(tǒng)（產品）進行剖析、重構、再創(chuàng)造的設計。（ ）P23310虛擬

9、設計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機輔助設計環(huán)境中進行實體建模和裝配建模，生成精確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進行一些相關分析，從而滿足工程設計和應用的需要。（ ）P23811工業(yè)機器人驅動部分在控制信息作用下提供動力，包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式。（ ）P24312數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，而電機和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅動部分。（ ）二、單選題1有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，已知轉子有24個齒，步進電機的步距角是（ C ）。P112A0.6 B1.2 C1.5 D23采用脈寬調制（PWM）進行直流電動機調

10、速驅動時，通過改變（ A ）來改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。P121A脈沖的寬度 B脈沖的頻率C脈沖的正負 D其他參數(shù)1下列哪個是傳感器的動特性（ D ）。A量程 B線性度C靈敏度 D幅頻特性2在開環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（ B ）做驅動元件。P108A直流伺服電動機 B步進電動機C同步交流伺服電動機 D異步交流伺服電動機3.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，此光柵傳感器測量分辨率是（ C ）mm。A1 B0.1 C0.01 D0.0014計算機控制系統(tǒng)實際運行時，需要由用戶自行編寫（D ），具有實時性、針對性、靈活性和通

11、用性。P159A實時軟件 B開發(fā)軟件 C系統(tǒng)軟件 D應用軟件5以下除了（ D ），均是由硬件和軟件組成。A計算機控制系統(tǒng) BPLC控制系統(tǒng)C嵌入式系統(tǒng) D繼電器控制系統(tǒng)6以下抑制電磁干擾的措施，除了（D ），其余都是從切斷傳播途徑入手。A屏蔽 B隔離 C濾波 D軟件抗干擾2多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按（ C ）設計的傳動鏈。 P46A最小等效轉動慣量原則 B輸出軸的轉角誤差最小原則C重量最輕原則（小功率裝置） D重量最輕原則（大功率裝置）3檢測環(huán)節(jié)能夠對輸出進行測量，并轉換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（ B ）。A 控制電路 B 轉換電路C 放大電路 D 逆變電

12、路4幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（B ）。 A靜態(tài)特性指標 B動態(tài)特性指標C輸入特性參數(shù) D輸出特性參數(shù)5光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經四倍細分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（ A ）mm。A1 B2 C3 D46受控變量是機械運動的一種反饋控制系統(tǒng)稱( B )。A.順序控制系統(tǒng) B.伺服系統(tǒng)C.數(shù)控機床 D.工業(yè)機器人7閉環(huán)控制的驅動裝置中，絲杠螺母機構位于閉環(huán)之外，所以它的（ D ）。A回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度C回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度D回程

13、誤差和傳動誤差都會影響輸出精度8. 以下可對交流伺服電動機進行調速的方法是（ B ）。A 改變電壓的大小 B 改變電動機的供電頻率C 改變電壓的相位 D 改變電動機轉子繞組匝數(shù)2為提高機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應設法（ A ）。 A增大系統(tǒng)剛度B增大系統(tǒng)轉動慣量C增大系統(tǒng)的驅動力矩 D減小系統(tǒng)的摩擦阻力3導程L0=8mm的絲杠驅動總質量為60kg的工作臺與工件，則其折算到絲杠上的等效轉動慣量為（ B ）kgmm2。 A48.5 B97 C4.85 D9.74傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精度有影響，（ A ）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動誤差，（ A ）系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A提高，提高 B提高

14、，減小C減小，提高 D減小，減小5下列哪種方法是采用單螺母預緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？（ D ） A螺紋調隙式 B雙螺母墊片調隙式C齒差調隙式 D偏置導程法6 齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級( B )。 A.增加而減小 B.增加而增加C.減小而減小D.變化而不變7多級齒輪傳動中，各級傳動比“前小后大”的分配原則不適用于按（ D ）設計的傳動鏈。 A最小等效轉動慣量原則（小功率傳動裝置）B最小等效轉動慣量原則（大功率傳動裝置）C輸出軸的轉角誤差最小原則D重量最輕原則8某機電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動的齒側間隙，采取下列哪種方法使得調整過程中能自動補償齒側間隙？（ D ） A偏心套調整法 B軸向

15、墊片調整法C薄片錯齒調整法D軸向壓簧錯齒調整法三、簡答題1完善的機電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分答：機電一體化系統(tǒng)的基本結構要素有機械本體，動力系統(tǒng)（能源，驅動部分），執(zhí)行機構，控制及信息處理單元，傳感檢測部分等5項，各環(huán)節(jié)和要素之間通過接口相聯(lián)系。2簡述機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。答：機電一體化系統(tǒng)是機械、電子和信息等性能各異的技術融為一體的綜合系統(tǒng)，其各要素及各子系統(tǒng)之間的連接與信息傳輸都要通過接口。從系統(tǒng)外部看，輸入/輸出是系統(tǒng)與人、環(huán)境或其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內部看，機電一體化系統(tǒng)是通過許多接口將各組成要素的輸入/輸出聯(lián)系成一體的系統(tǒng)。各要素及各子系統(tǒng)之間的接口性能好壞決定了整個機

16、電一體化系統(tǒng)的綜合性能。3機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率，但是設計中要適當選擇其參數(shù)，而不是越小越好。為什么？答：一般情況下，摩擦阻尼都發(fā)生在運動副的構件之間。系統(tǒng)的靜摩擦阻尼大，會使系統(tǒng)的回程誤差增大，定位精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就越大，精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦會對系統(tǒng)的快速響應性產生不利影響。所以摩擦阻尼不易過大，但是阻尼比除了與機械系統(tǒng)的黏性阻尼系數(shù)B有關外，還與系統(tǒng)的剛度和質量有關。如果機械系統(tǒng)剛度低而質量大，則系統(tǒng)的固有頻率較低，此時應增大系統(tǒng)的黏性摩擦阻尼，以減小振幅和衰減振動。因此，在進行機械結構設計時，應當通過對剛度、質量和摩擦系數(shù)等參數(shù)的合理匹配

17、，得到機械系統(tǒng)阻尼比的適當取值，以保證系統(tǒng)的良好動態(tài)特性。4簡述機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。答：（1）失動量 系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力作用所產生的傳動部件的彈性變形越小，系統(tǒng)的失動量也越小。（2）固有頻率 機械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠離控制系統(tǒng)或驅動系統(tǒng)的頻帶寬度，從而避免產生共振。（3）穩(wěn)定性 剛度對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性？ P85答：傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器的輸入信號不隨時間變化或變化非常緩慢時所表現(xiàn)出來的輸出響應特性，稱為靜態(tài)響應特性。傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。2什么

18、是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個部分？P101答：伺服驅動系統(tǒng)：是指以機械位置、速度和加速度為控制對象，在控制命令的指揮下，控制執(zhí)行元件工作，使機械運動部件按照控制命令的要求進行運動，并具有良好的動態(tài)性能。相當于人四肢伺服系統(tǒng)主要包含：控制器、功率放大器、執(zhí)行機構和檢測裝置4大部分。（P101圖）3簡述直流伺服電動機脈寬調制的工作原理。答：脈寬調制放大器是直流伺服電機常用的晶體管驅動電路。利用大功率晶體管的開關作用，將直流電源電壓轉換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，使電機的轉速得到調節(jié)。4比較直流伺服電動機和交流伺服電動機的適用環(huán)

19、境差別。答：直流伺服電動機具有良好的調速特性，較大的起動轉矩，相對功率大及快速響應等優(yōu)點。盡管其結構復雜，成本較高，在機電控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件還是獲得了廣泛的應用。與普通直流伺服電動機相比較，普通交流伺服電動機的特點是：它不需要電刷和換向器，因而避免了由于存在電刷和換向器而引起的一系列弊病。此外，它的轉動慣量、體積和重量一般來說也較小。缺點是：輸出功率和轉矩較??；轉矩特性和調節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好；其效率也較直流伺服電動機為低。1機電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設計過程中所起的作用是什么？解答：系統(tǒng)仿真就是通過對系統(tǒng)模型的實驗分析去研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)，這里的系統(tǒng)是指由相互聯(lián)系和

20、制約的各個部分組成的具有一定功能的整體。1）系統(tǒng)仿真可以在項目設計和規(guī)劃時，對項目的合理性、經濟性等品質加以評價；2）系統(tǒng)仿真可以在系統(tǒng)實際運行前，對項目的實施結果加以預測，以便選擇正確、高效的運行策略或提前消除設計中的缺陷，最大限度地提高實際系統(tǒng)的運行水平?？梢娤到y(tǒng)仿真在機電一體化系統(tǒng)設計的預見性、經濟性方面的作用十分明顯。2機電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應用于系統(tǒng)設計的哪個階段？ 解答： 仿真的模型主要有計算機仿真、半物理仿真和全物理仿真。1）計算機仿真用于系統(tǒng)的分析設計階段；2）半物理仿真用于系統(tǒng)的部件及子系統(tǒng)研制階段；3）全物理仿真用于整個系統(tǒng)的研制階段。3PID控制算法中

21、比例、積分、微分部分各起何作用？解答：1) 比例調節(jié)起糾正偏差的作用，且其反應迅速；2）積分調節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；3）微分調節(jié)有利于減少超調，加快系統(tǒng)的過渡過程。這3個作用若配合得當，則可使調節(jié)過程快速、平穩(wěn)、準確，收到較好的效果。4系統(tǒng)采樣周期的選擇時，主要考慮的影響因素主要有哪些？ 解答：1) 從對調節(jié)質量來看，采樣周期在香農采樣定理給出的上限范圍內，采樣周期越小，就越接近連續(xù)控制，而且采樣周期大些也不會失去信號的主要特征。2）從執(zhí)行元件的要求來看，有時需要輸出信號保持一定的寬度，這就需要一定的時間，在這段時間內，要求計算機的輸出值不應變化，因此，采樣周期必須大于這一時間，否

22、則會導致執(zhí)行元件不能按預期的調節(jié)規(guī)律動作。3）從控制系統(tǒng)隨動和抗干擾的性能要求來看，則要求采樣周期短些，這樣，給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映，而不致在隨動控制中產生大的時延。A對于低頻擾動，采用短的采樣周期可以使之迅速得到校正并產生較小的最大偏差。B對于中頻擾動，采用周期選大了，干擾就有可能得不到控制和抑制。4）從計算機工作量和每個調節(jié)回路的計算成本來看，一般要求采樣周期大些。5）從計算機精度來看，過短的采用周期是不合適的。因此，各方面因素對采用周期的要求是不同的，甚至是互相矛盾的，所以，確定采樣周期時須根據(jù)具體情況和主要要求作出折中選擇。5簡述下圖所示梯形圖的工作過程及邏輯關系，圖中

23、接線為：開關1（I0.0），開關2（I0.1），開關3（I0.2），紅燈（Q0.0），綠燈（Q0.1）。圖 梯形圖I0.0 T0（ ）I0.1I0.2Q0.0I0.2Q0.1 Q0.0T0（ ）3sT0解答：工作過程及邏輯關系：（1）開關1閉合，I0.0常開觸點接通，開關2閉合，I0.1常開觸點接通，開關3斷開，I0.2常閉觸點接通，Q0.0輸出繼電器線圈帶電，其常開觸點接通，紅燈亮；（2）Q0.0常開觸點接通，啟動定時器T0，當延時3s時，T0的常開觸點接通，Q0.1輸出繼電器線圈帶電，其常開觸點接通，綠燈亮；（3）開關3閉合，I0.2常閉觸點斷開，Q0.0和Q0.1輸出繼電器線圈不帶電，紅

24、燈和綠燈熄滅。1何謂概念設計？簡述概念設計的設計過程。（P208）答：在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設計工作叫做概念設計。設計過程：（1）首先是將設計任務抽象化，確定系統(tǒng)的總功能。（2）然后將總功能分解為子功能，直到分解到不能再分解的功能元為止。（3）尋找子功能的解，并將原理解進行組合，形成多種原理解設計方案。（4）最后對眾多方案進行評價與決策，最終選定最佳方案形成概念產品。2如何進行機電一體化系統(tǒng)的可靠性設計？（P229）答：產品的可靠性主要取決于產品的研制和設計階段。要提高系統(tǒng)的可靠性，要從研制、設計、制造

25、實驗、管理、使用和維護以及評審等每個階段都考慮。（1）機械系統(tǒng)的可靠性設計措施：縮短傳動鏈，減少元件數(shù)；必要時增設備用元件或系統(tǒng)；簡化結構；增加過載保護裝置或自動停機裝置；設置監(jiān)控系統(tǒng)；合理地規(guī)定維修期；（2）控制系統(tǒng)的可靠性設計措施：采用自動控制；通過元器件的合理選擇提高可靠性；對功率接口采用降額設計提高可靠性；采用監(jiān)視定時器提高可靠性；采取抗干擾措施提高可靠性；3簡述HRGP1A噴漆機器人的示教再現(xiàn)過程。答：噴漆機器人的再現(xiàn)過程：由計算機控制機器人的動作，中央處理器將示教時記錄的空間軌跡信息從存儲器中取出，經過插補運算與采樣得到的位置數(shù)據(jù)進行比較，將其插值調節(jié)后輸出，控制執(zhí)行機構按照示教時

26、的軌跡運動。4簡述數(shù)控設備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。答：在數(shù)控設備中，計算機數(shù)控裝置是設備的核心部分，一般由專用計算機（或通用計算機）、輸入輸出接口以及機床控制器等部分構成。計算機數(shù)控裝置根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)和程序，完成數(shù)據(jù)運算、邏輯判斷、輸入輸出控制等功能；機床控制器主要用于機床的輔助功能，主軸轉速的選擇和換刀功能的控制。四、計算題1某工作臺采用如圖所示的直流電機絲杠螺母機構驅動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為0.005mm（忽略齒輪和絲杠的傳動誤差）。（1）若采用高速端測量方法，將旋轉編碼器安裝在電機輸出軸上，確定旋轉編碼器

27、的每轉脈沖數(shù)。解答：測量精度可理解為脈沖當量求每轉脈沖數(shù)1 推出 得：脈沖/轉選用脈沖/轉 合理(每個脈沖驅動電動機軸的角度是：360/；對應一個脈沖，螺母機構的轉角是：360/4 *0.005； 他們的減速比是85，所以360/I = 360/4 *0.005)（2）若采用低速端測量方法，將傳感器與絲杠的端部直接相連，ns=500脈沖/轉的旋轉編碼器是否合用？工作臺絲杠 滾珠螺母齒輪減速器聯(lián)軸器DC伺服電機i=5圖 直流電機絲杠螺母機構驅動工作臺解答： 不合用（高速端與低速端本質區(qū)別就是涉及一個傳動比）2圖示為電樞控制式直流電動機的工作原理圖。圖中電機線圈的電流為i；L與R為線圈的電感與電阻

28、；電機的輸入電壓為u；折算到電機轉子軸上的等效負載轉動慣量為JM；電機輸出轉矩和轉速分別為T和；KE和KT分別為電樞的電勢常數(shù)和轉矩常數(shù)，試求輸出轉速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。圖 直流電動機的工作原理解答：（1）電機軸上的轉矩平衡方程為： 忽略阻尼影響，則： （2）當激磁磁場不變時，電機輸出轉矩T正比于電樞電流： 則式和式得： 由轉角與轉速關系 則式和式得： （3）當電樞轉動時，電樞中會感應反電勢，其值正比于轉動的角速度： （4）電樞回路的電壓微分方程為： 則式和式得： （5）求拉氏變換式拉氏變換得： 推出：式拉氏變換得： 推出：聯(lián)立求解得：輸出轉速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)：1刻線為1024的

29、增量式角編碼器安裝在機床的絲杠轉軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內輸出307200個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉速分別是多少？解答：增量式編碼器轉軸旋轉時，有相應的脈沖輸出，其計數(shù)起點任意設定，可實現(xiàn)多圈無限累加和測量。編碼器軸轉一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。1）刀架的位移量 2）絲杠的轉速 （單位：轉/秒）2如圖所示的電機驅動工作臺系統(tǒng)，其中驅動x向工作臺的三相雙三拍步進電機，轉子齒數(shù)z為100。滾珠絲杠的基本導程為l0=6mm。已知傳動系統(tǒng)的橫向(x向)脈沖當量為0.005mm/脈沖。試求：（1）步進電機的步距角；（2）減速齒輪的傳動比i。功放電機滾珠

30、絲杠工作臺i圖 電機驅動工作臺示意圖解答：（1）步進電機的步距角 （2）減速齒輪的傳動比i = = 工作臺絲杠 滾珠螺母齒輪減速器聯(lián)軸器DC伺服電機i=51.某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動如圖所示，已知電機軸的轉動慣量Jm=410-4kgm3，與電機輸出軸相連的小齒輪的轉動慣量J1=110-4kgm3，大齒輪的轉動慣量J2=1.810-4kgm3，絲杠的轉動慣量Js=3.810-4kgm3。工作臺的質量m=50kg，絲杠導程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：（1）工作臺折算到絲杠的等效轉動慣量JG；2傳動件折算到電機軸的等效轉動慣量Je；（3）電機軸上的總轉動慣量J。圖 直流電機絲杠

31、螺母機構驅動工作臺解答：1）工作臺折算到絲杠上的等效轉動慣量：2）傳動件折算到電機軸的等效轉動慣量Je；3）電機軸上的總轉動慣量J。2.已知某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉角誤差為1=2=8=0.01弧度，各級減速比相同，即i1 = i2 = i4 =3，求該系統(tǒng)的最大轉角誤差max。解答：五、綜合題1. 分析下圖調整齒側間隙的原理。1. 鎖緊母 2. 圓螺母 3. 帶凸緣螺母 4.無凸緣螺母解答：這是采用雙螺母預緊螺紋調隙來調整齒側間隙的。原理是1）采用一個外端有凸緣的螺母3，和一個外端無凸緣但制有螺紋的螺母4，螺母4伸出套筒外用兩個螺母（1和2）固定鎖緊，并用鍵來防止兩螺母相對轉動。2）旋轉

32、圓螺母2，如果圓螺母2帶動絲杠向左微移，則通過外側的套筒使螺母3向右移動，從而調整、消除間隙，并產生了預緊力，之后再用鎖緊螺母鎖緊。2.分析下圖中傳動大負載時消除齒側間隙的原理。1、6小齒輪 2、5大齒輪 3齒輪 4預載裝置 7齒條解答：這是采用雙齒輪調整齒側間隙的。原理是1）小齒輪1、6分別與齒條7嚙合。2）小齒輪1、6分別與大齒輪2、5同軸，大齒輪2、5同時與齒輪3嚙合。3）通過預載裝置4向齒輪3上預加負載，使大齒輪2、5同時向兩個相反方向轉動，從而帶動小齒輪1、6轉動，其齒面便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側，從而消除了齒側間隙。1圖示直射式光電轉速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸

33、(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成，光源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。試分析傳感器的測量原理。解答：光電傳感器是可以檢測出其接收到的光強的變化，通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現(xiàn)控制。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化,然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。在一般情況下，光電傳感器由三部分構成：發(fā)送器、接收器和檢測電路。發(fā)送器主要是對準目標不間斷地發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。通過圓盤的開空部分和不開空部分，及縫隙

34、板，使光間隔的通過及不通過，則光敏元件（如光敏三極管）檢測到光線強度的變化，產生光電流，光電流的大小隨光的強弱而大小變化，然后再進一步將變化的光信號轉換成電信號。2已知一個繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅動方案分別如圖a和b所示。（1）試分析兩種方案的特點；（2）畫圖說明方案（a）減速器滾筒驅動測量位移的方法。（a）減速器滾筒驅動 （b）絲杠滑臺驅動解答：1驅動特點：方案a 結構簡單、易實現(xiàn)。繩的位移可以很大，但繩在滾筒方向會產生橫向位移。需要采用制動器或者止逆型減速器才能防止繩對電機的反向驅動。方案b結構較簡單，成本與方案a相當。繩的位移要受到絲杠長度的限制。普通絲杠具有止逆功能，無需增加制動器即可防止繩對電機的反向驅動。無橫向位移。2方案a的測量方法(1)電機軸安裝編碼器間接測量繩的位移(2) 滾筒軸安裝編碼器間接測量繩的位移；(3) 通過對過輪轉角的測量實現(xiàn)間接測量繩的位移1如圖所示的系統(tǒng)，試分析齒輪減速器、絲杠螺母機構及傳感器的誤差對輸出精度的影響。解答：（1）齒輪減速器位于前向通道，誤差的低頻分量會得到反饋控制系統(tǒng)的補償，不影響輸出精度，因此允許有一定的間隙誤差；而誤差的高頻分量影響輸出精度，因此應盡量減小傳動誤差。（2）絲杠螺母機構位于閉環(huán)之后，其誤差的低頻分量和高頻分量都會影響輸出精度，因此要盡