机电一体化技术练习习题参考答案docx.docx
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机电一体化技术练习习题参考答案docx
目
机一体化技第
1章-参考答案.................................................................................
1
1-1
明人接受的机一体化的含。
............................................................
1
1-4
何机一体化技革命？
........................................................................................
1
1-7.机一体化系有哪些基本要素成？
分哪些功能？
.................................
1
1-8.工三大要素指的是什么？
........................................................................................
1
1-12.机一体化系的接口功能有哪两种？
..................................................................
1
1-16.什么是机互法、融合法、合法？
..................................................................
1
机一体化技第
2章-参考答案.................................................................................
2
2-1
机械部件，确保机械系的精度和工作定性，常常提出哪些
要求？
.................................................................................................................................
2
2-2
机一体化系机构的作用是什么？
................................................................
2
2-3
机一体化系（品）机构的基本要求是什么？
.....................................
2
2-10有一双螺母差整式珠杠，其基本程λ
0=6mm、一端的
数100、另一端的数98，当其一端的外相另一端的外
2
个，：
两个螺母之相移了多大距离？
...................................................
2
2－16各比的分配原是什么？
出角差最小原是什么？
...............
2
2－17已知：
4系，各的角差Δφ
1=Δφ2=Δφ3=⋯=0.005rad,
各
减速比相同，即?
1=?
2=⋯=?
4=1.5。
求：
系的最大角差Δφmax;
小
Δφmax，采取何种措施？
...............................................................................................
2
2－18波有何特点？
比的算方法是什么？
.......................................
3
2-19.有一波减速器,其减速比
100，柔数
100.当固定,求
波减速器的数及出的方向
（与入的向相比）.........................
3
2-20.的隙的整方法有哪些
?
................................................................
3
2-25.系部件的基本要求有哪些？
..........................................................................
4
机一体化技第
3章参考答案..........................................................................................
5
3-1述机一体化系行元件的分及特点。
........................................................
5
II
3-2机一体化系行元件的基本要求是什么？
....................................................
5
3-3
述控制用机的功率密度及比功率的定。
....................................................
5
3—5直流伺服机控制方式的基本形式是什么？
..........................................................
5
3-6述PWM直流速，向的工作原理。
.........................................................
6
步机具有哪些特点？
..................................................................................................
6
述步机三相三拍的工作原理？
..........................................................................
6
3-11
述步机步距角大小的算方法？
.................................................................
7
3-12
述三相步机的形分配方式？
...............................................................
7
述步机源的功率放大路原理
..................................................................
7
机一体化技第
4章参考答案..........................................................................................
9
明CPU、MC
和MCS之关系。
..................................................................................
9
4-3、在微机控制系中首先会遇到的是什么？
.............................................
9
4-17
明光耦合器的光隔离原理。
......................................................................
9
4-20
明感器的微机接口基本方式。
..............................................................
9
机一体化技第
5章参考答案........................................................................................
11
精选文库
5-2简述采样定理？
.........................................................................................................
11
5-3简述数字控制系统A/D转换过程。
..........................................................................
11
5-5简述多输入多输出系统的静力学方程。
..................................................................
11
5-6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........................................................................................
13
7-3
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：
...........................13
7-4
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㎏，
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。
........................................
13
7-5.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？
.............................................
14
7-8
何谓机电一体化系统的“可靠性”？
......................................................................
17
1
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？
--2
精选文库
答：
常提出低摩擦、无隙、低量、高度、高振率、适当的阻尼比等。
2-2机一体化系机构的作用是什么？
答：
矩和速。
2-3机一体化系（品）机构的基本要求是什么？
答：
精密化，高速化，小型、量化。
2-10有一双螺母差整式珠杠，其基本程λ0=6mm、一端的
数100、另一端的数98，当其一端的外相另一端的外
2个，：
两个螺母之相移了多大距离？
答：
Z1=100，Z2=98，S=（2/Z1）*λ0=0.02*6mm=0.12mm。
2－16各比的分配原是什么？
出角差最小原是什么？
答：
（1）各比的分配原是：
重量最原
出角差最小原
等效量最小原
（2）出角差最小原是：
提高机一体化系的精度，各比按先小后大的原分配，以
便降低的加工差、安装差以及回差出角精度的影响。
角差主要取决于最未一的角差和比的大小，在中最未两比取大一些，并尽量提高最未一的加工精度。
2－17已知：
4系，各的角差Δφ1=Δφ2=Δφ3=⋯=0.005rad,各减速比相同，即?
1=?
2=⋯=?
4=1.5。
求：
系的最大
角差Δφmax;小Δφmax，采取何种措施？
解：
（1）
Δφmax=
i
1
+
234
23iii
+
34
45
ii
+
4
67
i
+Δφ8
=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
--3
精选文库
=0.02006rad
3
=1.1499o
（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φmax，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。
2－18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
grH、、
分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度，则
HrHg
rg
gHr
Z
i
Z
。
当柔性轮固定时，HHgg1rgrHg
rgHg
gHrHggggr
ZZZZZii
ZZZZZ
当刚性轮固定时，1
0
rHgrgHr
Hr
HrHrgrg
ZZZi
ZZZZ
--4
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2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为100，柔轮齿数为99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）
答：
根据公式:
iHr=Zr/（zr-zg）可知:
当iHr=100时,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;
故该谐波减速器的刚轮齿数为101,（柔轮）输出轴方向与（波发生器）输入轴转向相反。
（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?
答
（1）圆柱齿轮传动:
1偏心套（轴）调整法;2轴向垫片调整法;3双片薄齿轮错齿调整法。
（2）斜齿轮传动:
错齿调整法,用两个薄片齿轮与一个宽齿轮啮合,只是在两个薄片斜齿轮的中间隔开了一小段距离,这样它的螺旋线便错开了。
（3）锥齿轮采用弹簧调整方式。
4
2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？
答：
①旋转精度
②刚度
③抗震性
④热变形
⑤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:
种类特点优点缺点
电动式可使用商用电源；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
小操作简便；编程容易；能实现定位伺服；响应快、能与CPU相接；体积小、动力较大；
无污染瞬时输出功率大；过载能力差，特别是由于某种原因而卡住是，会引起烧毁事故，易
受外部噪声影响
气动式空气压力源的压力为（5-7）×105Pa；要求操作人员技术熟练气源方便、成本
低；无泄漏污染速度快、操作比较简单功率小，体积大，动作不够平稳，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；液压源压力（20-
80）×105Pa输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服；易于CPU相接；响应
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
3-2机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？
答:
1惯量小、动力大2体积小、重量轻
3便于维修、安装4易于微机控制
3-3简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。
答:
电动机的功率密度PG=P/G.电动机的比功率dp/dt=d（Tw）/dt=Ts/dt|t=tn=Tn2/Jm
--5
精选文库
其中Tn----电动机的额定转矩，N*M
Jm——电动机转子的转动惯量,kg*m2
3—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，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电
压，从而得到不同电压的电压值Ua，使直流电动机平滑调速。
6
3-6简述PWM直流驱动调速，换向的工作原理。
答：
通过电源的通断来获得电压脉冲信号，控制通断的时间比来获得不同的电压脉冲，通的时间越长，获得的平均电压越大，电机转的就快，反之，电机转的就慢。
电机的换向是通过桥式电路来实现的，它是由四个大功率的晶体管组成，通过在不同晶体管的基极加正负脉冲从而实现电机的转向控制。
为使其实现双向调速，多采用桥式电路，其工作原理与线性放大桥式电路相似。
电桥由四个大功率的晶体管组
成。
分别记作1.2.3.4.如果在1
和3的基极上加以正脉冲的同时，在2和4的基级上加以负脉
冲，这时1和3导通，2和4导
通。
设此时的电动机转向为正；
反之，则为负。
电流的方向与前
一情况相反，电动机转向，显
然，如果改变加到1和3，2和4
这两组管子基极上控制脉冲的正
负和导通率就可以改变电动机的
转向和转速。
步进电机具有哪些特点？
答：
1步进电机的工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）的影响，只要在他们的大小引起步进电机产生“丢步”的现象之前，就不影响其正常工作；
2步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累计误差，但转子转过一转以后，其累计误差变为“零”，因此不会长期累积；
3控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”
因此，步进电机广泛应用于开环控制的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得
较高的位置精度。
简述步进电机三相单三拍的工作原理？
答：
如教材图例所示：
如果先将电脉冲加到A相励磁绕组，定子A相磁极就产生磁通，并
对转子产生磁拉力，使转子的13两个齿与定子的A相磁极对齐，而后再将电脉冲通入
--6
精选文库
B相磁，B相磁极便生磁通，子24两个与B相磁极靠的最近，于是子便
沿着逆方向30度角，使子24两个与定子B相磁极。
如果按照A→C→
B
→A⋯⋯的序通，步机沿方向一步步地。
7
3-11述步机步距角大小的算方法？
答：
a=360/（K*M）
式中：
Z=子数。
M=运行拍数。
通常等于相数或相数整数倍，即
M=K*N
（N机的相
数，拍是K=1，双拍K=2）。
3-12述三相步机的形分配方式？
答：
1.采用算机件，利用表式算方法来行脉冲的形分配，称分。
2.采
用小模集成路搭接而成的脉冲分配器。
3.采用用形分配器件。
述步机源的功率放大路原理.
答：
功率放大路
如所示ABC分步机的三相，每一由一放大器。
没有脉冲入
3DK4
和
3DD15功率晶体管截止，中无流通，机不。
当
A相得，步机一
步，当脉冲依次加到
ABC三个入端，三放大器分不同的，是机一步一
步的。
路于并的二极管
VD
其流作用在功率截至，是存在中
的
能量通二管形成流回路泄放，从而保功放管。
高低功串放大路
（一）
无脉冲入，VT1、VT2、VT3、VT4
均截止，机W无流通，机不。
有
脉冲通，VT1、VT2、VT3、VT4和通，在vt2
有截止到和期，其集极流，
迅速上升。
当vt2
入后t1
一次流恒定，无磁通化二次的感
零，vt3截止。
12v低vd1
加到机我w上并持中的流。
入束
后
vt1、vt2、vt3、vt4
又都截止，存在
w中的能量通
18欧姆的阻和vd2
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