机电一体化系统设计应用题及计算题.docx

1、机电一体化系统设计应用题及计算题1. 、重点字：【 2|4.07】分数分派：【50|50】2、 某直流电机电枢电阻 Ra=50 ，做电动机使用时电枢加 110V 电压，空载电枢电流 0.1A ，空载转速 3000rmin 。 (励磁保持额定状态 )(1)电机空载消耗功率为多少 ?(2)电机的反电动势系数为多少 ?(3) 若电机做发电机用，转速保持 2000r rain，外接 300 负载电阻，则其电枢电流为多少 ?正确答案：（1） 空载消耗功率 =Ua*I 0 =110V*0.1A=11W（2） 反对电动势 E=Ua-IaRa=110-0.1*50=105V反电动势系数 Ke=E/n=105/

2、3000=0.035v/r/min(3)U0=Ke*n=0.035*2000=70V电枢电流 Ia=U 0/(R+Ra)=70/(300+50)=0.2A重点字：【 11W|0.035|0.2】分数分派：【40|30|30】3、 xy 平面内由 (1， 1)点以 v=2 的恒速运动到 (9， 1)点，设采样周期为 0.01s，试求出两点直线插补的递推计算式。重点字：【 412|8/412|2/412】分数分派：【40|30|30】4、重点字：【 59|6|9】分数分派：【40|40|20】5、重点字：【 100|3000|100】分数分派：【40|40|20】6、 考虑 x-y 平面上的直线运

3、动路径，源点坐标为 (1， 1)，终点坐标为 (13，11)，两轴速度限制：vxmax=vymax = 6，加快度限制： axmax =aymax = 2，试设计三次多项式样条函数点位控制指令。重点字：【 6|5/6*x+1/6 】分数分派：【50|50】7、 一台直流伺服电动机，保持额定电压为 120V ，电枢电阻 200 ，在额定负载转矩下运转时，电机转速为 1000r/min ，电枢电流为 0.1A ，求电机的理想空载转速是多少。 该电机在额定电压下启动，启动电流是多少？正确答案：U N=120V ， Ra=200， I N=0.1An=（U N- Ra* I N） /Ke=1000 （

4、 r/min ）计算得 Ke=0.1n0= U N /Ke=120/0.1=1200 （r/min ）启动电流 Id= U N Ra=0.6 （ A ）重点字：【 1000|0.6】分数分派：【50|50】8、 一台他励直流电动机额定电压为 440V ，额定电流为 76.2A ，额定转速为电阻为 O 393 ，试计算电动机的堵转转矩 Tb 为多少 (N*m)?1050r/min ， 电枢绕组重点字：【 3.72|4171.6】分数分派：【50|50】9、 采纳数字微分剖析法产生某常速度散布状况的控制指令信号方案。地点存放器存器 V 的字长为 l6 位带符号小数 V 中的二进制小数为 00000

5、0010100111 时钟频次为俘器的初始内容为 0，试求：P 和 速度寄10000HzP 寄(1)P 存放器产生第一个溢出脉冲时所需的加法次数。(2)达成 588647 次加法所输出的脉冲数。重点字：【 197|3000】分数分派：【50|50】10、 某他励直流电动机，电枢电阻为 0.4 ，额定电压为 220V ，额定电流为 40A ，额定转速为 1000r/min ，负载转矩为恒转矩负载， 大小为额定转矩的一半， 求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。正确答案：【 】重点字：【 20|1039】分数分派：【50|50】11、 考虑 x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标为（分别

6、为 Vxmax= 6，Vymax= 8，加快度限制分别为条函数点位控制指令。0， 0），终点坐标为（ 12， 10），两轴速度限制axmax= 2，aymax= 3。试设计三次多项式样重点字：【 12|10|6】分数分派：【20|20|60】12、重点字：【 6|6|3|3】分数分派：【25|25|25|25】13、 试设计一个典型的二阶低通滤波器的电路原理图重点字：【运算放大器 |R1】分数分派：【50|50】14、 三相沟通感觉电动机，电源频次 50Hz,空载转速为 980r/min 。（1）该电动机为几极，空载转差率是多少？（2）若最大转矩（ Tmax）时对应的转差率为 0.1，则该电动

7、机稳固运转的转速范围是多少？（3）最大转矩时，转子绕组电势频次为多少？正确答案 :（1）该电动机的磁极对数为3，即 6 极空载 s=0.2（2）稳固运转的转速范围： 900r/min980r/min（3）最大转矩时转子绕组的电势频次发f2=Sf=0.1*50=5HZ重点字：【 6|900|980|5】分数分派：【25|25|25|25】15、有一采纳三相三拍驱动方式的步进电机，其转子有 160 个齿，经一对齿轮减速（ Z1=30,Z2=50 ）带动导程为 8mm 的滚珠丝杠驱动工作台挪动。 工作台的最大挪动速度 max 1.5m/min 。试问： 电机的步距角、脉冲当量、最大工作频次各为多少？

8、重点字：【 0.75|0.01|2500】分数分派：【30|40|30】1、 某伺服系统构造如题 22 图所示，已知： Kp=60V rad ， Kf =O.24Vs rad ， Ra=3 ，Kn=2.5 10 3V V， Kt =7.1Nm A求： (1) 系统增益 kV：(2)伺服刚度 KR。正确答案：【(1)系统增益 kV =Kp/Kf=60/0.24=250(S-1)(2) 伺服刚度 KR=(Kp*Kn*Kt)/Ra=60*2.5*105*7.1/3=3.55*105(NM/rad) 】重点字：【 250|3.55】分数分派：【 50|50】2、向来双波谐波齿轮的柔轮齿数 Z1=200

9、，刚轮齿数 Z2=202，波发生器的转速 nH 360r/min ，如图所示。求： （ 1）柔轮从动时的传动比 i 。（ 2 ）刚轮固准时的柔轮转速 n1 正确答案：【（1） i=-Z1/ （ Z2-Z1 ） =-200/(202-200)=-100(2)n1=nH/i=-360/100=-3.6r/min】重点字：【 -100|-3.6 】分数分派：【 50|50 】3、 采纳 2000 条刻线的增量编码器测电动机转速的方法如下图。已知时钟脉冲为 8MHz, 在 lO 个编码器脉冲问隔的时间里计数器合计 200000 个时钟脉冲，试求电动机转速 n。正确答案：【 时间丈量值 T=200000

10、/8*10 6=0.025sn=60N2/N*T=10*60/2000*0.025=12r/min】重点字：【 0.025|12 】分数分派：【 50|50 】4、 三相变磁阻式步进电动机，转子 40 个齿。要求：(1)计算双拍制的步距角。(2) 若单拍制的最大转距为 2Nm，计算单双拍制时的启动转矩。正确答案：【 步距角 =360/(m*Zr*C)=360/(3*40*1)=3 （度）启动转矩 =Tsm*COS（180/mc ）=1.732(Nm).】重点字：【 3|1.732 】分数分派：【 50|50 】5、 增量式编码器与 12cm 直径的追踪轮一同使用，编码器为 5000 线，是确立

11、每个脉冲的位移，以及为了丈量 7m距离所需计数器的位数。正确答案：【 每个脉冲的位移 =（ 3.14*12 ） /5000=0.007536 cm/ 脉冲丈量 7m（即 700cm）所需脉冲数 =700/0.007536=92887.43取整为 9288892888 大于 2 的 16 次方（用计算器，或记着 2 的 15 次方是 32768，），小于 2 的 17 次方，所以所需计数器的位数为 17 位。】重点字：【 92888|17 】分数分派：【 70|30 】6、 用步进电动机控制工作台的运动，（ 1）设步距角 1.8 度，细分系数 5，丝杠镙距 2mm，进给速度 v=120mm/mi

12、n，求进给频次 f 。（2）设 8253 芯片工作在方波发生器方式（方式 3）， GATE=1，CLK=2MHz，求时间常数存放器的初值k。正确答案：【 （ 1）进给速度 v=120mm/min=2mm/s细分后的步距角 =1.8/5编码器旋转一周的脉冲数 N=360/(1.8/5)=1000丝杠导程 p=2mm脉冲当量 =p/N=2/1000 mm/ 脉冲v=f*p/N=2f/1000=2f=1kHz（2） k=2000000/1000=2000时间常数存放器的初值k 为 2000】重点字：【 1000|2000 】分数分派：【 50|50 】7、 已知双波传动谐波齿轮减速器中，柔轮齿数 Z

13、R=200，刚轮齿数 ZG=202，波发生器转速 nH=1500r min。试求： (1) 刚轮固准时柔轮的转速 nR=?(2) 柔轮固准时刚轮的转速 nG=?正确答案：【 (1)nR=nH*(ZR-ZG)/ZR=1500*(200-202)/200=-15r/min(2)nG=nH*(ZG-ZR)/ZG=1500*(202-200)/202=14.85r/min】重点字：【 15|14.85 】分数分派：【 50|50 】8、 某五相步进电动机转子有 36 个齿，采纳二相三相运转方式。试计算： (1) 步距角 s 为多少 ?(2) 若要电动机以 200 r min 的速度旋转，输入脉冲频次

14、f 为多少 ?(3)若要电动机旋转 1 周半，其输入脉冲数为多少 ?正确答案：【 (1) 步距角 =360/(m*Zr*C)=360/(5*36*2)=1( 度 ) ；（2）输入脉冲频次 f=(n*m*Zr*C)/60= (200*5*36*2)/60=1200(HZ)(3) 输入脉冲数 =(360/1)*1.5=540】重点字：【 1|1200|540 】分数分派：【 40|30|30 】9、 向来双波谐波齿轮的柔轮齿数 Z1=200，刚轮齿数 Z2=202，波发生器的转速图所示。求： （ 1）刚轮从动时的传动比 i 。 （ 2）柔轮固准时的刚轮转速 n2。正确答案：【nH 600r/min

15、，如(1)i=ZG/(ZG-ZR)=202/(202-200)=101(2)n2=nH/i=600/101=5.94r/min】重点字：【 101|5.94 】分数分派：【 50|50 】10、 向来双波谐波齿轮的柔轮齿数 Z1=200，刚轮齿数 Z2 =202，柔轮的转速 nH 100r/min ，如下图。求： （ 1）刚轮从动时的传动比 i 。（2）波发生器固准时的刚轮转速 n2。正确答案：【(1)i=Z2/Z1=202/200=1.01(2)n2=nR/i=100/1.01=99r/min】重点字：【 1.01|99 】分数分派：【 50|50 】11、 若某一光栅的条纹密度为 100

16、条 /mm，现利用光栅莫尔条纹的放大作用，把莫尔条纹的宽度调成10mm，求光栅条纹间的夹角。正确答案：【 P=1/100=0.01=P/W=0.01/10=0.001(rad)】重点字：【 0.01|0.001 】分数分派：【 50|50 】12、 用每转 3000 条刻线的增量方法，采纳图示的丈量方法，在 0.1s 的采样周期内测得的编码器脉冲数为 1000，求转速 n。正确答案：【 n=60N1/(N* t)=60*1000/(3000*0.1)=200r/min 】重点字：【 200】分数分派：【 100】13、 关于以下图所示的加快度计，拥有以下参数：m=0.016kg， k=300N

17、/m，Xmax=0.24cm，求：（ 1）能够丈量的最大加快度；（2）系统频次。2正确答案：【 (1)a=kx/m=0.24*300/0.016=45m/s(2) n=sqt(k/m)=137rad/s】重点字：【 45|137 】分数分派：【 50|50 】14、 某三相感觉电动机空载转速 1485r/min ，电源频次 50Hz，额定转差率 0.04 。 （ P145）（1）该电机的极数为多少？额定转速为多少？（2）额定运转状态下，定子、转子绕组电势频次各为多少？（3）电机空载时转子绕组电势频次较额定状态时变化怎样？正确答案：【（1） p=60f/n=60*50/1485=2. 极数为 4

18、 ne=(1-Se)*n0=(1-0.04)*1500=1440r/min(2)定子绕组电势频次 f1 为 50HZ、转子绕组电势频次 f2=f*Se=50*0.04=2HZ(3)电机空载时转子绕组电势频次较额定状态时小。】重点字：【 1440|2| 小】分数分派：【 40|40|20 】15、 一台他励直流电动机，额定电压为 220V，额定电流为 116A，额定转速为 1500r/min ，电枢绕组电阻为 0.174 ，试计算理想空载转速为多少？正确答案：【Ke=(Ua-iaRa)/n=(220-116*0.174)/1500=0.133n0=Ua/Ke=220/0.133=1654r/mi

19、n】重点字：【 0.133|1654 】分数分派：【 50|50 】16、 某线性位移丈量仪，被丈量位移由2.5V ，求该仪器的敏捷度。4.5mm变到5.0mm时，位移丈量仪的输出电压由3.5V减至正确答案：【 ke=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)=-2v/mm重点字：【 2】分数分派：【 100】17、 某测速发电机的电动势系数为 0.08v （ r.min-1 ）, 角速度为 125rad/s ，试求该测速发电机的输出电压。正确答案：【 U0=Ke*n=0.08*60*125/(2*3.14)=95.54V 】重点字：【 95.54 】分数分派：【 100】18、 某光电编码器作为

20、系统的地点反应，若系统中丝杠的螺距为脉冲 /r ，参照输入脉冲为 1800 脉冲 /s, 试求该工作台的线速度。正确答案：【 v=(1800/600)*4=12mm/S 】重点字：【 12】分数分派：【 100】4mm，光电编码器的分辨率为60019、 三相变磁阻式步进电动机，转子 80 个齿。(1)要求电动机转速为 60r/min, 单双拍制通电，输入脉冲频次为多少?(2)要求电动机转速为 100r/min ，单拍制通电，输入脉冲频次为多少?正确答案：【(1)f=n*mZr*C/60=60*3*80*2/60=240HZ(2)f=n*mZr*C/60=100*1*80*160=133HZ】重

21、点字：【 240|133 】分数分派：【 50|50 】20、 三相沟通感觉电动机，电源频次50Hz，空载转速为 1450r/min 。(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?(2)堵转时定子、转子绕组电势频次各为多少?(3)空载时，定子、转子绕组电势频次各为多少?正确答案：【(1)p=60f/n0=60*50/1450=2,该电动机为4 极 , 空载转差率,S=(n0-n)/n0=(1500-1450)/1500=0.03(2) 堵转时定子绕组电势频次为50Hz, 转子绕组电势频次为50Hz(3) 空载时定子绕组电势频次为50Hz, 转子绕组电势频次为Sf=0.03*50=1.5.】重点字：【 4|0.03|50|1.5分数分派：【 25|25|25|25】