機電一體化期中考試開卷

1、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（期中考試：開卷）1、 簡答題（題1必做，題2或題3選做一道，總共20分，每小題10分）1、試說明滾珠絲杠螺母副傳動裝置的優(yōu)缺點。 滾珠絲杠螺母副是一種高精度的傳動裝置。它采用滾動摩擦螺旋取代了滑動摩擦螺旋，具有磨損小、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、壽命長、精度高、溫升低等優(yōu)點。由于滾珠絲杠螺母副具有運動摩擦小，便于消除傳動間隙等突出優(yōu)點，它給機電一體化系統(tǒng)的性能改善帶來了巨大的益處。 缺點：不能自鎖，用于升降傳動時需另加鎖緊裝置。2、怎樣控制步進(jìn)電動機輸出軸的角位移、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向？步進(jìn)電動機是脈沖電動機，它將數(shù)字的電脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運動。每輸入一個脈沖，輸出軸轉(zhuǎn)動一步。因此

2、，輸出的角位移正比于輸入脈沖的個數(shù)，轉(zhuǎn)速正比于輸入脈沖的頻率，轉(zhuǎn)向取決于各相繞組通電的順序（相序）。3、什么叫做步距角？它與哪些因素有關(guān)？若系統(tǒng)的步進(jìn)電動機選定以后，還想進(jìn)一步減小步距角，可采用何種方法？2、 計算題（80分）1、題圖所示為雙波傳動諧波齒輪減速器的原理圖。已知：柔輪的齒數(shù)為200，剛輪的齒數(shù)為202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速為1280r/min。 求：（15分）（1）剛輪固定、波發(fā)生器輸入時，柔輪輸出的傳動比。 （2）剛輪固定、波發(fā)生器輸入時，柔輪輸出的轉(zhuǎn)速。 （3）柔輪固定、波發(fā)生器輸入時，剛輪輸出的轉(zhuǎn)速。 2、四相步進(jìn)電動機，轉(zhuǎn)子50個齒。若單拍制的最大靜轉(zhuǎn)矩為0.1，試計算雙拍制運

3、行時的啟動轉(zhuǎn)矩和裕量角。 （15分）3、如圖所示電機驅(qū)動系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為m=50kg，負(fù)載力為F11000N，最大加速度為10 ms2，絲杠直徑為d20mm，導(dǎo)程t4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為=30，考慮平臺的慣量，試計算電機的驅(qū)動力矩。（15分）答：(1)計算負(fù)載力 負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成4、已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導(dǎo)程t4mm，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)，其中，測量精度。（15分）(1) 試采用高速端測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)n；(2

4、) 若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n=500脈沖轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。答：(1)高速端測量 設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個脈沖對應(yīng)工作臺的位移為 滿足題目要求。(2)低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關(guān) 可知n500脈沖轉(zhuǎn)的編碼器不合用。5、如圖所示的電機驅(qū)動直線伺服系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為50kg，工作臺與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)f0.1，負(fù)載力為1000N，絲杠直徑為16mm，導(dǎo)程為4mm，齒輪減速比為5，工作臺的最大線速度為0.05m/s，試求（20分）： （1）折算到電機軸上的負(fù)載力矩； （2）電機軸的轉(zhuǎn)速；（3）電機所需功率。 解：（1）折算到電機軸上的負(fù)載力矩摩擦負(fù)載力 Ffmgf50