機電一體化期中考試開卷

1、機電一體化系統(tǒng)設計（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、怎樣控制步進電動機輸出軸的角位移、轉速及轉向？步進電動機是脈沖電動機，它將數字的電脈沖輸入轉換為模擬的輸出軸運動。每輸入一個脈沖，輸出軸轉動一步。因此

2、，輸出的角位移正比于輸入脈沖的個數，轉速正比于輸入脈沖的頻率，轉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？若系統(tǒng)的步進電動機選定以后，還想進一步減小步距角，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：柔輪的齒數為200，剛輪的齒數為202，波發(fā)生器的轉速為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，柔輪輸出的轉速。 （3）柔輪固定、波發(fā)生器輸入時，剛輪輸出的轉速。 2、四相步進電動機，轉子50個齒。若單拍制的最大靜轉矩為0.1，試計算雙拍制運

3、行時的啟動轉矩和裕量角。 （15分）3、如圖所示電機驅動系統(tǒng)，已知工作臺的質量為m=50kg，負載力為F11000N，最大加速度為10 ms2，絲杠直徑為d20mm，導程t4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為=30，考慮平臺的慣量，試計算電機的驅動力矩。（15分）答：(1)計算負載力 負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構成4、已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導程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，確定旋轉編碼器的每轉脈沖數n；(2

4、) 若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n=500脈沖轉的旋轉編碼器是否合用。答：(1)高速端測量 設傳感器的每轉脈沖數為n，每個脈沖對應工作臺的位移為 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 可知n500脈沖轉的編碼器不合用。5、如圖所示的電機驅動直線伺服系統(tǒng)，已知工作臺的質量為50kg，工作臺與導軌間的摩擦系數f0.1，負載力為1000N，絲杠直徑為16mm，導程為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載力矩； （2）電機軸的轉速；（3）電機所需功率。 解：（1）折算到電機軸上的負載力矩摩擦負載力 Ffmgf50