機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)試題09

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃合計(jì)算機(jī)輔助制造連接而成的系統(tǒng)稱（ ）A.順序控制系統(tǒng) B.自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃合計(jì)算機(jī)輔助制造連接而成的系統(tǒng)稱（ ）A.順序控制系統(tǒng) B.自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)C.柔性制造系統(tǒng) D.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象的導(dǎo)軌是（A.滾柱導(dǎo)軌 B.靜壓導(dǎo)軌諧波齒輪演變自（A.直齒錐齒輪傳動(dòng)C.蝸桿副傳動(dòng)機(jī)床的調(diào)速方法很多A.機(jī)械方法C.電氣方法）C.滑動(dòng)導(dǎo)軌D.滾動(dòng)導(dǎo)軌B.斜齒錐齒輪傳動(dòng)D.行星齒輪傳動(dòng)其中最有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法是（B.液壓方法D.氣動(dòng)方法B.數(shù)字式電流信號(hào)D.數(shù)字式速度信號(hào)）控制系統(tǒng)中。A.開(kāi)環(huán)C.B.數(shù)字式電流信號(hào)D.數(shù)字式速度信號(hào)）控制系統(tǒng)中。A.開(kāi)環(huán)C.半閉環(huán)PWM指的是（A.機(jī)器人C.脈寬調(diào)制）。B.閉環(huán)D.前饋B.計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)D.可編程控制器）方法實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控系統(tǒng)中，復(fù)雜連續(xù)軌跡通常采用（B.切割D.自動(dòng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)40個(gè)，欲使步距角為0.5°，應(yīng)采用（8.單雙拍制D.細(xì)分電路A.插補(bǔ)C.畫線9.若步進(jìn)電機(jī)為3相A.單拍制仁雙拍制）通電方式。碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器采用增量式編碼器直接連接到轉(zhuǎn)軸上，產(chǎn)生一系列脈沖，從而得到（A.電壓信號(hào)C.電流信號(hào)步進(jìn)電機(jī)一般用于（10.據(jù)齒輪系傳動(dòng)比最佳分配條件，簡(jiǎn)化的最佳速比分配關(guān)系為（A.i2i212B.C.i2D.ii=122二、 名詞解釋題（本大題共4小題，每小題3分，共12分）改善傳感器性能中的平均技術(shù)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率半閉環(huán)控制系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)三、 簡(jiǎn)答題（本大題共3小題，每小題4分，共12分）簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，“簡(jiǎn)化機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)思想是什么？簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路的原理和作用？根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工作業(yè)任務(wù)不同，其運(yùn)動(dòng)控制分哪幾種控制類型?并說(shuō)明其功能 密 封 線 地郎精向力響＜?xì)?jì)算表四、計(jì)算題（本大題共3小題，每小題6分，共18分）

地郎精向力響＜?xì)?jì)算表若根據(jù)滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù)，查表得系數(shù)b廣3,試當(dāng)計(jì)算外部軸向力F唧=15000N，軸向預(yù)載荷力為5000N，此滾珠絲杠的傳動(dòng)剛度是多少？直流電動(dòng)機(jī)H橋型雙極性開(kāi)關(guān)放大器電路如下圖（a），（1）若基極信號(hào)波形如下圖（b）所示，試在圖（b）中畫出穩(wěn)態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的電樞電壓UB及電樞電流、的波形。AB（2）若要求電樞電壓U及電樞電流i的均值為0，在下圖（c）中畫出u,u和u,u的波形。ABAB blb4 b2b3已知某機(jī)床X向進(jìn)給系統(tǒng)減速器的總傳動(dòng)比要求為4.2，取兩級(jí)減速，試根據(jù)最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原則確定最佳傳動(dòng)比i以及各齒輪的齒數(shù)，并畫出傳動(dòng)示意圖。五、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本大題共4小題，每小題8分，共32分）要求將電荷放大器與壓電傳感器組合。使電荷放大器的輸出電壓與壓電傳感器的電荷成正比，與反饋電容成反比。試畫出壓電傳感器與電荷放大器的組合電路圖。三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率50Hz，空載轉(zhuǎn)速為2920r/min。（1） 該電動(dòng)機(jī)為幾極，空載轉(zhuǎn)差率是多少？（2） 空載時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率各為多少？（3） 當(dāng)電機(jī)負(fù)載時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)頻率較空載變化如何？-/、as2+bs-/、as2+bsG(s)= f T2s+1g（s）=k氣（s）=ABsCT"）（1） 試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的條件。（2） 試選擇a，b參數(shù)的值，使系統(tǒng)誤差q（s）=q（s）-q三0。4.三相變磁阻式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子60個(gè)齒，求：1） 若單三拍制通電的最大轉(zhuǎn)矩為1N.m，計(jì)算三相六拍通電方式下的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩;2） 若要求電機(jī)轉(zhuǎn)速為240r/min，計(jì)算單三拍通電的輸入脈沖頻率。六、綜合應(yīng)用題（本大題1小題，共16分）1.某控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示，圖中1 1 1G（s）=K（1+目），Gp（s）=而可=ed請(qǐng)確定系數(shù)Kp,T，要求系統(tǒng)性能同時(shí)滿足：（1）在單位拋物線（恒加速度）函數(shù)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差esa<0.8。，⑵計(jì)算系統(tǒng)在上述取值條件下的相位裕量中m<36.87。。

煙臺(tái)大學(xué)2009?2010學(xué)年第一學(xué)期機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)試卷E參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)考試方式：閉卷院系：機(jī)電汽車工程學(xué)院年級(jí)： 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化注：標(biāo)準(zhǔn)答案、參考答案要點(diǎn)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)須寫清題號(hào)、每小題得分。共得分。課程考試試題與參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分兩個(gè)部分書(shū)寫。此格式為題頭，如本頁(yè)不夠，后面請(qǐng)附相同規(guī)格（A4）的紙張。一、 單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）D 2.C 3.D 4.C 5.B6.A 7.C 8.C 9.A 10.B二、 名詞解釋題（本大題共4小題，每小題3分，共12分）誤差平均效應(yīng)的原理是利用n個(gè)傳感器單元同時(shí)檢測(cè)和測(cè)量，因而其輸出將是這些單元輸出的總和。數(shù)據(jù)平均是相同條件下測(cè)量重復(fù)n次，取其平均值。定義轉(zhuǎn)差率s=%—也，s=，其中，①，n為系統(tǒng)理想空載轉(zhuǎn)速與o,n為滿載時(shí)轉(zhuǎn)速。① n 00 ee將位置傳感器安裝在伺服電機(jī)軸（或滾珠絲杠）上，即，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與執(zhí)行元件傳動(dòng)鏈上某一運(yùn)動(dòng)件上，間接測(cè)量工作臺(tái)位移，環(huán)內(nèi)不包含控制運(yùn)動(dòng)部件的閉環(huán)伺服系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)引導(dǎo)車連接起來(lái)以適應(yīng)加工成組產(chǎn)品。三、 簡(jiǎn)答題（本大題共3小題，每小題4分，共12分）機(jī)械系統(tǒng)可采用機(jī)電一體化方法加以簡(jiǎn)化，利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品（系統(tǒng)）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，依靠微處理器和執(zhí)行元件可以提供如輪廓、速度以及定位控制任務(wù)的功能。如果要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有更小的步距角或者為減小電動(dòng)機(jī)振動(dòng)、噪聲等原因，可以在每次輸入脈沖切換時(shí)，不是將繞組電流全部通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中額定電流的一部分，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的每步運(yùn)動(dòng)也只有步距角的一部分，這里繞組電流不是一個(gè)方波，而是階梯波，額定電流是臺(tái)階式的投入或切除，電流分成多少個(gè)臺(tái)階.則轉(zhuǎn)子就以同樣的個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。分為：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床、直線控制數(shù)控機(jī)床和輪廓控制的數(shù)控機(jī)床。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動(dòng)部件從一個(gè)位置（點(diǎn)）精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工，如數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床和數(shù)控沖床等；點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是不僅要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位置，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)路線（軌跡），它與點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于當(dāng)機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，可以沿一個(gè)坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行切削加工，而且其輔助功能也比較多，常用的有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和自動(dòng)換刀數(shù)控銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)軌跡控制，故能加工形狀復(fù)雜的零件，其輔助功能亦比較齊全，常用的有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控銑床及銑削加工中心等。四、 計(jì)算題（本大題共3小題，每小題6分，共18分）解：(1)查表得：軸向位移A5 -6.5(pm)xb=6.5x3=19.5pm(2)傳動(dòng)剛度K=土—=15000=769.2(N/pm)/\^S 1^9.^5spem解：3.解：根據(jù)簡(jiǎn)化的最佳傳動(dòng)比分配關(guān)系:總傳動(dòng)比i3.解：根據(jù)簡(jiǎn)化的最佳傳動(dòng)比分配關(guān)系:總傳動(dòng)比i=i「i2(2).i2■h44一F

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I2五、簡(jiǎn)單應(yīng)用題（本大題共4小題，每小題8分，共32分）1.解;電路圖如下：b＞等致電踏圖圖中為反便電容,q為衷示壓電傳感器的電荷『2.解：①v…糾二片岑堂霜習(xí)，即孩電動(dòng)機(jī)為二極

空載時(shí)轉(zhuǎn)差率迎裔絲M總土0.0267空載時(shí)；定子；f）xSOHz；轉(zhuǎn)子盅=s*&土1,33Hz負(fù)載時(shí)；增大二轉(zhuǎn)子繞組電勢(shì)額率變高3.解:①團(tuán)環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性】iK及⑴s*】)T.^+tl+K.KJ^s+K.K,1+GJs)GJs)=1+(Tl；n)；-= (Tia+l)s上當(dāng)Tz?！?KKT"0及K1KJ>0時(shí)閉環(huán)穩(wěn)定。②為使0?⑴=0即1-％⑴Gjs)=。&⑴3, ,,sBl擇*;&j4,aaJ4ba(Ti=*1 _K3Kj取Tg+l=KjTy十1)= T23+ltT,

a==比較兩邊4.解：①vT#mT.cds解：①vT#mT.cds二T*=1N*mxcos3x2=0.866N*mn=mZr■c二240]/min至一3x60kIE|l：f=720Hz六、綜合應(yīng)用題（本大