機(jī)電一體化期中考試開(kāi)卷

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（期中考試：開(kāi)卷）1、 簡(jiǎn)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(shuō)明滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。 滾珠絲杠螺母副是一種高精度的傳動(dòng)裝置。它采用滾動(dòng)摩擦螺旋取代了滑動(dòng)摩擦螺旋，具有磨損小、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、精度高、溫升低等優(yōu)點(diǎn)。由于滾珠絲杠螺母副具有運(yùn)動(dòng)摩擦小，便于消除傳動(dòng)間隙等突出優(yōu)點(diǎn)，它給機(jī)電一體化系統(tǒng)的性能改善帶來(lái)了巨大的益處。 缺點(diǎn)：不能自鎖，用于升降傳動(dòng)時(shí)需另加鎖緊裝置。2、怎樣控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出軸的角位移、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向？步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是脈沖電動(dòng)機(jī)，它將數(shù)字的電脈沖輸入轉(zhuǎn)換為模擬的輸出軸運(yùn)動(dòng)。每輸入一個(gè)脈沖，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一步。因此

2、，輸出的角位移正比于輸入脈沖的個(gè)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(dòng)機(jī)選定以后，還想進(jìn)一步減小步距角，可采用何種方法？2、 計(jì)算題（80分）1、題圖所示為雙波傳動(dòng)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(shí)，柔輪輸出的傳動(dòng)比。 （2）剛輪固定、波發(fā)生器輸入時(shí)，柔輪輸出的轉(zhuǎn)速。 （3）柔輪固定、波發(fā)生器輸入時(shí)，剛輪輸出的轉(zhuǎn)速。 2、四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子50個(gè)齒。若單拍制的最大靜轉(zhuǎn)矩為0.1，試計(jì)算雙拍制運(yùn)

3、行時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和裕量角。 （15分）3、如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)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(tái)的慣量，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。（15分）答：(1)計(jì)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(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm，絲杠導(dǎo)程t4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差)，其中，測(cè)量精度。（15分）(1) 試采用高速端測(cè)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(cè)量 設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為 滿足題目要求。(2)低速端測(cè)量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無(wú)關(guān) 可知n500脈沖轉(zhuǎn)的編碼器不合用。5、如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線伺服系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為50kg，工作臺(tái)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(tái)的最大線速度為0.05m/s，試求（20分）： （1）折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩； （2）電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速；（3）電機(jī)所需功率。 解：（1）折算到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩摩擦負(fù)載力 Ffmgf50