機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì);課后答案

1、目錄機(jī)電一體化技術(shù)第 1 章習(xí)題-參考答案11-1 試說明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。11-4 何謂機(jī)電一體化技術(shù)革命？11-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？11-8.工業(yè)三大要素指的是什么？11-12.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？11-16.什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？1機(jī)電一體化技術(shù)第 2 章習(xí)題-參考答案22-1 設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？22-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？22-3 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？22-10 現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)

2、程0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為 100、另一端的齒輪齒數(shù)為 98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過 2個(gè)齒時(shí)，試問：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？2216 各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？2217 已知：4 級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為1=2=3=0.005 rad,各級(jí)減速比相同，即 1=2=4=1.5。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差max; 為縮小max，應(yīng)采取何種措施？2218 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？32-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器,其減速比為 100，柔輪齒數(shù)為 100.當(dāng)剛輪固定時(shí),試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、方向(與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較)32-20.齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有哪些?32-25.軸系部件設(shè)計(jì)的基本要求有哪些？4機(jī)電一體化技術(shù)第 3 章參考答案53-1 簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的分類及特點(diǎn)。5I3-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件的基本要求是什么？53-3 簡述控制用電動(dòng)機(jī)的功率密度及比功率的定義。535 直流伺服電機(jī)控制方式的基本形式是什么？53-6 簡述 PWM 直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理。6步進(jìn)電機(jī)具有哪些特點(diǎn)？6簡述步進(jìn)電機(jī)三相單三拍的工作原理？63-11 簡述步進(jìn)電機(jī)步距角大小的計(jì)算方法？73-12簡述三相步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配方式？7簡述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的功率放大電路原理.7

4、機(jī)電一體化技術(shù)第 4 章參考答案9試說明 CPU、MC 和 MCS 之關(guān)系。94-3、在設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)中首先會(huì)遇到的問題是什么？94-17 試說明光電耦合器的光電隔離原理。94-20 試說明檢測傳感器的微機(jī)接口基本方式。9機(jī)電一體化技術(shù)第 5 章參考答案115-2 簡述采樣定理？115-3 簡述數(shù)字控制系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換過程。115-5 簡述多輸入多輸出系統(tǒng)的靜力學(xué)方程。115-6 簡述兩自由度機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)方程。12機(jī)電一體化技術(shù)第 7 章參考答案137-3 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的典型負(fù)載有哪些？說明以下公式的含義：137-4 設(shè)有一工作臺(tái) x 軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知參數(shù)為下表中所列，已知 mA=4

5、00 ，Ph=5mm,Fl 水平=800N，F(xiàn)l 垂直=600N，工作臺(tái)與導(dǎo)軌間為滑動(dòng)摩擦，其摩擦系數(shù)為0.2，試求轉(zhuǎn)換到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效轉(zhuǎn)矩。137-5.簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立過程。比例環(huán)節(jié)（P）、積分環(huán)節(jié)(I)、比例-積分環(huán)節(jié)(PI)和比例-積分-微分調(diào)節(jié)(PID)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？147-8 何謂機(jī)電一體化系統(tǒng)的“可靠性”？17II機(jī)電一體化技術(shù)第 1 章習(xí)題-參考答案1-1 試說明較為人們接受的機(jī)電一體化的含義。答：機(jī)電一體化乃是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。1-4 何謂機(jī)電一

6、體化技術(shù)革命？答：將微型計(jì)算機(jī)等微電子技術(shù)用于機(jī)械并給機(jī)械以“智能”的技術(shù)革新潮流可稱“機(jī)電一體化技術(shù)革命”。1-7.機(jī)電一體化系統(tǒng)有哪些基本要素組成？分別實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）要素功能控制器（計(jì)算機(jī)等）控制（信息存儲(chǔ)、處理、傳送）檢測傳感器計(jì)測（信息收集與變換）執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)（操作）動(dòng)力源提供動(dòng)力（能量）機(jī)構(gòu)構(gòu)造1-8.工業(yè)三大要素指的是什么？答：物質(zhì)、能量、信息。1-12.機(jī)電一體化系統(tǒng)的接口功能有哪兩種？答：一種是變換、調(diào)整;另一種是輸入/輸出。1-16.什么是機(jī)電互補(bǔ)法、融合法、組合法？答：機(jī)電互補(bǔ)法又稱取代法。該方法的特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)

7、）中的復(fù)雜機(jī)械功能部件或功能子系統(tǒng)，以彌補(bǔ)其不足。融合法它是將各組成要素有機(jī)結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件（子系統(tǒng)），其要素之間機(jī)電參數(shù)的有機(jī)匹配比較充分。組合法它是將結(jié)合法制成的專用或通用功能部件（子系統(tǒng)）、功能模塊，像積木那樣組合成各種機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品），故稱組合法。1機(jī)電一體化技術(shù)第 2 章習(xí)題-參考答案2-1 設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件時(shí)，為確保機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，常常提出哪些要求？答：常提出低摩擦、無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊取?-2 機(jī)電一體化系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是什么？答：傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2-3 機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求是什么？答：

8、精密化，高速化，小型、輕量化。2-10 現(xiàn)有一雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程0=6mm、一端的齒輪齒數(shù)為 100、另一端的齒輪齒數(shù)為 98，當(dāng)其一端的外齒輪相對(duì)另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過 2 個(gè)齒時(shí)，試問：兩個(gè)螺母之間相對(duì)移動(dòng)了多大距離？答：Z1 =100，Z2 =98，S=(2/Z1)* 0=0.02*6 mm=0.12 mm。216 各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是什么？輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是什么？答：（1）各級(jí)傳動(dòng)比的分配原則是：l 重量最輕原則l 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則l 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原則（2）輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則是：為提高機(jī)電一體化系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按先小后大的原則分配

9、，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對(duì)輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和轉(zhuǎn)動(dòng)比的大小，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，并盡量提高最未一級(jí)齒輪的加工精度。217 已知：4 級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為1=2=3= =0.005 rad,各級(jí)減速比相同，即1=2=4=1.5。求：該傳動(dòng)系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差max; 為縮小max，應(yīng)采取何種措施？解：（1）max= D1 + D2 + D3 + D4 + D5 + D6 + D7 +8ii2i3i4i3i4i4=0.005/1.54+0.01/1.53+0.01/1.52+0.01/1.5+0.005 =

10、0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005 =0.02006 rad2=1.1499 o（1） 總轉(zhuǎn)角誤差主要取決于最未一級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差和傳動(dòng)比的大小，所以，為縮小 max，在設(shè)計(jì)中最未兩級(jí)的傳動(dòng)比應(yīng)取大一些，盡量提高最未一級(jí)輪副的加工精度。218 諧波齒輪傳動(dòng)有何特點(diǎn)？傳動(dòng)比的計(jì)算方法是什么？答：（1）諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)。諧波齒輪傳動(dòng)的波發(fā)生器相當(dāng)于行星輪系的轉(zhuǎn)臂，柔輪相當(dāng)于行星輪，剛輪則相當(dāng)于中心輪。故諧波齒輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比可以應(yīng)用行星輪系求傳動(dòng)比的方式來計(jì)算。設(shè)iH

11、=r - H=Zgrgg - HZr 。g 、 r、 H 分別為剛輪、柔輪和波形發(fā)生器的角速度，則當(dāng)柔性輪固定時(shí)，i H-HZ ggZrZ g - Z riHZg= 1-=rgg- HZ rHZ gZ gHggZ g - Zr-HZ grZgiHZr當(dāng)剛性輪固定時(shí)，r=1-=0 - HZ rHZ rHrgZ r- Zg2-19.設(shè)有一諧波齒輪減速器,其減速比為 100，柔輪齒數(shù)為 99 當(dāng)剛輪固定時(shí),試求該諧波減速器的剛輪齒數(shù)及輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(與輸入軸的轉(zhuǎn)向相比較)答：根據(jù)公式:iHr=Zr/(zr-zg)可知:當(dāng) iHr=100 時(shí),Zg=99,（但一般剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多，所以舍去）當(dāng) iHr=-100 時(shí),Zg=101;故該諧波減速器的剛輪齒數(shù)為 101,（柔輪）輸出軸方向與（波發(fā)生器）輸入軸轉(zhuǎn)向相反。(提示：一般來說，剛輪僅比柔輪多幾個(gè)齒；剛輪固定時(shí)，柔輪與輸出軸固聯(lián)；柔輪固定時(shí)