最新机电一体化技术

1、精品文档 目录 机电一体化技术第 1 章习题-参考答案 11- 1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 11- 4 何谓机电一体化技术革命？ 11- 7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ 11- 8.工业三大要素指的是什么？ 11- 12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ 11- 16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ 1机电一体化技术第 2 章习题-参考答案 22- 1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些 要求？ 22- 2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ 22- 3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ 22- 10现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程入0=6mm、一端的齿轮齿 数为 100、另一端的齿轮齿数为 98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过 2 个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？ 2216 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ 22 17已知：4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为1=A2=A3=0.005 rad,各 级减速比相同，即？1=

2、?2=八=?4=1.5。求：该传动系统的最大转角误差max;为缩小 max，应采取何种措施？ 22 18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ 32- 19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为100 ，柔轮齿数为100.当刚轮固定时,试求该 谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向（与输入轴的转向相比较） 32-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? 32- 25.轴系部件设计的基本要求有哪些？ 4机电一体化技术第3 章参考答案 53- 1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。 5 II3- 2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ 53- 3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。 53 5 直流伺服电机控制方式的基本形式是什么？ 53- 6简述PWM直流驱动调速，换向的工作原理。6步进电机具有哪些特点？ 6简述步进电机三相单三拍的工作原理？ 63- 11 简述步进电机步距角大小的计算方法？ 73- 12 简述三相步进电机的环形分配方式？ 7简述步进电机驱动电源的功率放大电路原理7机电一体化技术第4 章参考答案 9试说明 CPU、 MC 和 MCS 之关系。

3、94- 3、在设计微机控制系统中首先会遇到的问题是什么？ 94- 17 试说明光电耦合器的光电隔离原理。 94- 20 试说明检测传感器的微机接口基本方式。 9机电一体化技术第 5 章参考答案 11精品文档精品文档5- 2 简述采样定理？ 115- 3 简述数字控制系统 A/D 转换过程。 115- 5 简述多输入多输出系统的静力学方程。 115-6 简述两自由度机器人逆动力学方程。 12机电一体化技术第 7 章参考答案 137-3 机电一体化系统中的典型负载有哪些？说明以下公式的含义： 137-4设有一工作台x轴驱动系统，已知参数为下表中所列，已知mA=400 kg, Ph=5mm,Fl水平=800N, Fl垂直=600N，工作台与导轨间为滑动摩擦，其摩擦系数为 0.2，试求转换到电动机轴上的等效转动惯量和等效转矩。 137-5.简述机电一体化系统的数学模型建立过程。比例环节（P）、积分环节（I）、比例- 积分环节（PI）和比例-积分-微分调节（PID ）各有何优缺点？ 147-8 何谓机电一体化系统的“可靠性”？ 171机电一体化技术第 1 章习题-参考答案1-1 试说明较为人们接

4、受的机电一体化的含义。答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技 术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。1-4 何谓机电一体化技术革命？答：将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称 “机电一体化技术革命”。1 -7. 机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：机电一体化系统（产品）要素 功能控制器（计算机等） 控制（信息存储、处理、传送） 检测传感器 计测（信息收集与变换）执行元件 驱动（操作）动力源 提供动力（能量）机构 构造1-8.工业三大要素指的是什么？ 答：物质、能量、信息。1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？答：一种是变换、调整;另一种是输入/输出。1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ 答：机电互补法又称取代法。该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品 （系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。融合法它是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统），其要 素之间机电参数的有机匹配比较充分。组合法它是将结合法制成的专用或通

5、用功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组 合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。2机电一体化技术第 2 章习题-参考答案2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提 出哪些要求？精品文档精品文档答：常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ 答：传递转矩和转速。2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ 答：精密化，高速化，小型、轻量化。2-10现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程入0=6mm、一端的齿轮齿数为 100、另一端的齿轮齿数为 98，当其一端的外齿轮相对另一端的外 齿轮转过 2 个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？答：Z1 =100, Z2 =98,AS=（2/Z1）* 入 0=0.02*6 mm=0.12 mm。216 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？答：（1）各级传动比的分配原则是重量最轻原则输出轴转角误差最小原则等效转动惯量最小原则（2）输出轴转角误差最小原则是： 为提高机电一体化系统齿轮传动的精度，各级

6、传动比应按先小后大的原则分配，以 便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。总转角误差主要 取决于最未一级齿轮的转角误差和转动比的大小，在设计中最未两级传动比应取大一些， 并尽量提高最未一级齿轮的加工精度。2 17已知：4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为1=A2=A3= =0.005 rad,各级减速比相同，即？1=?2=八=?4=1.5。求：该传动系统的最大转 角误差Amax;为缩小Amax，应采取何种措施？解：（1）Amax=11+2 3 42 3+ Z8=0.005/1.54+0.01/1.53+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005 =0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005精品文档精品文档=0.02006 rad3=1.1499 o(1)总转角误差主要取决于最未一级齿轮的转角误差和传动比的大小，所以，为缩小厶 max，在设计中最未两级的传动比应取大一些，尽量提高最未一级轮副的加工精 度。218 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ 答：(1)谐波齿轮传动特点有：结构简单、传动比大、传动精度高、回程误

7、差小、噪声 低、传动平稳、承载能力强、效率高等特点。谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，柔轮相当于行星轮，刚轮则相当于 中心轮。故谐波齿轮传动装置的传动比可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。设g r H 分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度，则H r H grg g H rZi当柔性轮固定时， H H g g 1 r g r H g rg Hgg H r H g g g g rZ Z Z Z Z i i当刚性轮固定时， 10r H g r g H rHrH r H r g r gZ Z Z i精品文档精品文档, ，柔轮齿数为 99 当刚轮固定时 2-19. 设有一谐波齿轮减速器 , 其减速比为 100） 试求该谐波减速 器的刚轮齿数及输出轴的转动方向（与输入轴的转向相比较:答：根据公式:iHr=Zr/（zr-zg）可知，Zg=99,（但一般刚轮齿数比柔轮齿数多，所以舍去）当iHr=100 时,Zg=101;iHr=-100 时当 101, （柔轮）输出轴方向与（波发生器）输入轴转向相反。故该谐波减速器的刚 轮齿数为 （提示：一般来说，刚轮仅比柔轮多几个齿；刚轮固定时，柔轮与输

8、出轴固联；柔轮固 定） 时，刚轮与输出轴固联，两种情况下，波发生器均与输入轴固联 ?2- 20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些 双片薄齿轮错齿调整法。调整法;2 轴向垫片调整 法;3 ）答（1）圆柱齿轮传动:1 偏心套（轴 只是在两个薄片斜齿轮错齿调整法,用两个薄片齿轮与一 个宽齿轮啮合,（2）斜齿轮传动: 这样它的螺旋线便错开了。的中间隔开了一小段距离, ）锥齿轮采 用弹簧调整方式。（34轴系部件设计的基本要求有哪些？ 2-25.答：旋转精度刚度抗震性热变形轴上 零件的布置 5机电一体化技术第 3 章参考答案 3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。:答 缺点种类 特点 优点可使用商用电源；信号与动力的传动方向相同；有交流和直流之别，应 注意电压大电动式体积小、动力较大；相接；小操作简便；编程容易；能实现定位伺服；响应快、能与CPU会引 起烧毁事故，易过载能力差，特别是由于某种原因而卡住是，无污染瞬时输出功率大； 受外部 噪声影响要求操作人员技术熟练气源方便、成本 105Pa ；）气动式空气压力源的压力为（ 5-7 X低；无泄漏污染速度快、操作比较简单功率小，体积大，动作

9、不够平稳，不易小型化，远距 离 传输困难，工作噪声大，难于伺服液动式要求操作人员技术熟练；20-液压源压力（CPU相接；响应）X80105Pa输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服；易于快设 备难于小型化，液压源或液压油要求（杂质、温度、油量、质量）严格；易泄露且有污染 机电 一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ 3-22 体积小、重量轻惯量小、动力大答: 1易于微机控制 4 3 便于维修、安装简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。3-3dp/dt=d（Tw）/dt=Ts/dt|t=tn=Tn2/Jm .电动机的功率密度答:PG=P/G电动机的比功率 精品文档. 精品文档其中 Tn电动机的额定转矩， N*MJm电动机转子的转动惯量,kg*m23 5 直流伺服电机控制方式的基本形式是什么？答: 直流伺服电机为直流供电，为调节电动机的转速和方向，需要对其直流电压的大小和 方向进行控制。目前常用晶体管脉宽调理驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。晶闸管直流驱动方式，主要通过调节触发装置控制晶闸管的触发延迟角（控制电压的大 小）来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易 于平滑调速。脉宽调制（PWM）直流调速驱动系统当输入一个直流控制电压U时，就可得到一定宽度与U 成比例的脉冲方波给伺服电机电枢回路供电，通过改变脉冲宽

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