机电一体化技术练习习题参考答案docxWord文档格式.docx

1、 出 角 差最小原 是什么？.2 17 已知： 4 系 ，各 的 角 差 1= 2= 3= =0.005 rad,各 减速比相同，即 ?1=?2= =?4=1.5。求： 系 的最大 角 差max; 小 max， 采取何种措施？ .2 18 波 有何特点？ 比的 算方法是什么？.32-19. 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 ） .2-20. 的 隙的 整方法有哪些? .2-25. 系部件 的基本要求有哪些？.43 章参考答案 .53-1 述机 一体化系 行元件的分 及特点。.II3-2 机 一体化系 行元

2、件的基本要求是什么？.3-3 述控制用 机的功率密度及比功率的定 。3 5 直流伺服 机控制方式的基本形式是什么？.3-6 述 PWM 直流 速， 向的工作原理。.6步 机具有哪些特点？ . 述步 机三相 三拍的工作原理？3-11 述步 机步距角大小的 算方法？.73-12 述三相步 机的 形分配方式？. 述步 机 源的功率放大 路原理. .4 章参考答案 .9 明 CPU、 MC和 MCS 之关系。 .4-3、在 微机控制系 中首先会遇到的 是什么？.4-17 明光 耦合器的光 隔离原理。.4-20 明 感器的微机接口基本方式。.5 章参考答案 .11精选文库5-2 简述采样定理？ .5-3

3、 简述数字控制系统 A/D 转换过程。 .5-5 简述多输入多输出系统的静力学方程。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 .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 ，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。.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

4、 -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”？17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？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？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

5、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？物质、能量、信息。1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？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？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

6、） ，故称组合法。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？ 矩和 速。2-3 机 一体化系 （ 品） 机构的基本要求是什么？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 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 ， ： Z1 =100 ， Z2 =98 ， S=（2/Z1）* 0=0.02*6 mm=0.12 mm 。

7、（ 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。 4 系 ，各 的 角 差 1= 2= 3= =0.005 rad, 各 减速比相同，即 ? 系 的最大 角 差 max; 小 max， 采取何种措施？解：（ 1） max=i+2 3 423 i i i3445i i67+ 8=0.005/1.54+0.01/1.53

8、+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005=0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005- 3=0.02006 rad=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。2 18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？（ 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

9、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 grgg H rZ。当柔性轮固定时， H H g g 1 r g r H grg Hgg H r H g g g g rZ Z Z Z Z i iZ Z Z Z Z当刚性轮固定时， 1r H g r g H rHrH r H r g r gZ Z Z iZ Z Z Z- 42-19.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 ）根据公式 :iHr=Zr/（zr-zg） 可知

10、: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

11、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。2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？旋转精度刚度抗震性热变形轴上零件的布置机电一体化技术第 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

12、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？ 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。 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

13、|t=tn=Tn2/Jm- 5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？ 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

14、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。3-6 简述 PWM 直流驱动调速，换向的工作原理。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

15、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？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

16、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？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 1 3 两个齿与定子的 A 相磁极对齐， 而后再将电脉冲通入- 6B 相磁 ， B 相磁极便 生磁通， 子 2 4 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 2 4 两个 与定子 B 相磁极 。 如果按照 A CBA 的 序通 ，步 机 沿 方向一步步地 。3-11 述步 机步距角大小的 算方法？ a=360/（ K*M

17、）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？ 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. 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