机电一体化技术 习题参考答案

机电一体化技术 习题参考答案

目 录 机电一体化技术第1 章习题-参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1

1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1 1-4 何谓机电一体化技术革命？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1

1-7、机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1 1-8、工业三大要素指的就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1

1-12、机电一体化系统的接口功能有哪两种？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1

1-16、什么就是机电互补法、融合法、组合法？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 1 机电一体化技术第2 章习题-参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2-1 设计机械传动部件时,为确保机械系统的传动精度与工作稳定性,常常提出哪些 要

求？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2-2 机电一体化系统传动机构的作用就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2-3 机电一体化系统(产品)对传动机构的基本要求就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿 数为100、另一端的齿轮齿数为98,当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2

个齿时,试问:两个螺母之间相对移动了多大距离？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2－16 各级传动比的分配原则就是什么？输出轴转角误差最小原则就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、 2

2－17 已知:4 级齿轮传动系统,各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=Δφ3=…=0、005 rad,各 级减速比相同,即?1=?2=…=?4=1、5。求:该传动系统的最大转角误差Δφmax; 为缩小 Δφmax,应采取何种措施？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 2

2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 3

2-19、设有一谐波齿轮减速器,其减速比为100,柔轮齿数为100、当刚轮固定时,试求该

谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比

机电一体化技术 习题参考答案

较) 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 3

2-20、齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 3 2-25、轴系部件设计的基本要求有哪些？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 4 机电一体化技术第3 章参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 5

3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 5 II

3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 5

3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 5

3—5 直流伺服电机控制方式的基本形式就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 5 3-6 简述PWM 直流驱动调速,换向的工作原理。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 6 步进电机具有哪些特点？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 6 简述步进电机三相单三拍的工作原理？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 6 3-11 简述步进电机步距角大小的计算方法？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 7 3-12 简述三相步进电机的环形分配方式？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 7

简述步进电机驱动电源的功率放大电路原理、 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 7 机电一体化技术第4 章参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 9 试说明CPU、MC 与MCS 之关系。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 9

4-3、在设计微机控制系统中首先会遇到的问题就是什么？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 9 4-17 试说明光电耦合器的光电隔离原理。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 9 4-20 试说明检测传感器的微机接口基本方式。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 9

机电一体化技术 习题参考答案

机电一体化技术第5 章参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 11 5-2 简述采样定理？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 11 5-3 简述数字控制系统A/D 转换过程。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 11 5-5 简述多输入多输出系统的静力学方程。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 11 5-6 简述两自由度机器人逆动力学方程。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 12 机电一体化技术第7 章参考答案 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 13

7-3 机电一体化系统中的典型负载有哪些？说明以下公式的含义: 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 13

7-4 设有一工作台x 轴驱动系统,已知参数为下表中所列,已知mA=400 ㎏,

Ph=5mm,Fl 水平=800N,Fl 垂直=600N,工作台与导轨间为滑动摩擦,其摩擦系数为

0、2,试求转换到电动机轴上的等效转动惯量与等效转矩。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 13

7-5、简述机电一体化系统的数学模型建立过程。比例环节(P)、积分环节(I)、比例-

积分环节(PI)与比例-积分-微分调节(PID)各有何优缺点？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 14 7-8 何谓机电一体化系统的“可靠性”？ 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 17 1

机电一体化技术第1 章习题-参考答案

1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。

答:机电一体化乃就是在机械的主功能、动力功能、信息功能与控制功能上引进微电子技 术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-4 何谓机电一体化技术革命？

答:将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称 “机电一体化技术革命”。

1-7、机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ 答:

机电一体化系统(产品)要素 功能

控制器(计算机等) 控制(信息存储、处理、传送) 检测传感器 计测(信息收集与变换) 执行元件 驱动(操作) 动力源 提供动力(能量) 机构 构造

1-8、工业三大要素指的就是什么？

机电一体化技术 习题参考答案

答:物质、能量、信息。

1-12、机电一体化系统的接口功能有哪两种？ 答:一种就是变换、调整; 另一种就是输入/输出。

1-16、什么就是机电互补法、融合法、组合法？

答:机电互补法又称取代法。该方法的特点就是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品 (系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统,以弥补其不足。

融合法它就是将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件(子系统),其要 素之间机电参数的有机匹配比较充分。

组合法它就是将结合法制成的专用或通用功能部件(子系统)、功能模块,像积木那样组 合成各种机电一体化系统(产品),故称组合法。 2

机电一体化技术第2 章习题-参考答案

2-1 设计机械传动部件时,为确保机械系统的传动精度与工作稳定性,常常提 出哪些要求？

答:常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等。 2-2 机电一体化系统传动机构的作用就是什么？ 答:传递转矩与转速。

2-3 机电一体化系统(产品)对传动机构的基本要求就是什么？ 答:精密化,高速化,小型、轻量化。

2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程λ0=6mm、一端的 齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98,当其一端的外齿轮相对另一端的外 齿轮转过2 个齿时,试问:两个螺母之间相对移动了多大距离？ 答:Z1 =100,Z2 =98,ΔS=(2/Z1)* λ0=0、02*6 mm=0、12 mm。

2－16 各级传动比的分配原则就是什么？输出轴转角误差最小原则就是什么？ 答:(1)各级传动比的分配原则就是: 重量最轻原则

输出轴转角误差最小原则 等效转动惯量最小原则

(2)输出轴转角误差最小原则就是:

为提高机电一体化系统齿轮传动的精度,各级传动比应按先小后大的原则分配,以

便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。总转角误差主要 取决于最未一级齿轮的转角误差与转动比的大小,在设计中最未两级传动比应取大一些, 并尽量提高最未一级齿轮的加工精度。

2－17 已知:4 级齿轮传动系统,各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=Δφ3=… =0、005 rad,各级减速比相同,即?1=?2=…=?4=1、5。求:该传动系统的最大转 角误差Δφmax; 为缩小Δφmax,应采取何种措施？ 解:(1) Δφmax= i

1 + 2 3 4 2 3

机电一体化技术 习题参考答案

i i i

+ 3 4 4 5 i i

+ 4 6 7 i

+Δφ8

=0、005/1、54+0、01/1、53+0、01/1、52+0、01/1、5+0、005 =0、00099+0、00296+0、00444+0、00667+0、005 =0、02006 rad 3

=1、1499 o

(1) 总转角误差主要取决于最未一级齿轮的转角误差与传动比的大小,所以,为缩小Δ φmax,在设计中最未两级的传动比应取大一些,尽量提高最未一级轮副的加工精 度。

2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法就是什么？

答:(1)谐波齿轮传动特点有:结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪声 低、传动平稳、承载能力强、效率高等特点。

谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂,柔轮相当于行星轮,刚轮则相当于 中心轮。故谐波齿轮传动装置的传动比可以应用行星轮系求传动比的方式来计算。设 g r H 、 、

分别为刚轮、柔轮与波形发生器的角速度,则 H r H g rg g H r Z i Z 。

当柔性轮固定时, H H g g 1 r g r H g rg Hg

g H r H g g g g r Z Z Z Z Z i i