机电一体化系统标准设计课后答案.doc

目录机电一体化技术第 1 章习题-参考答案11-1 试说明较为大家接收机电一体化含义。11-4 何谓机电一体化技术革命？11-7.机电一体化系统有哪些基础要素组成？分别实现哪些功效？11-8.工业三大要素指是什么？11-12.机电一体化系统接口功效有哪两种？11-16.什么是机电互补法、融正当、组正当？1机电一体化技术第 2 章习题-参考答案22-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统传动精度和工作稳定性，常常提出哪些要求？22-2 机电一体化系统传动机构作用是什么？22-3 机电一体化系统（产品）对传动机构基础要求是什么？22-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基础导程0=6mm、一端齿轮齿数为 100、另一端齿轮齿数为 98，当其一端外齿轮相对另一端外齿轮转过 2个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？2216 各级传动比分配标准是什么？输出轴转角误差最小标准是什么？2217 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮转角误差为1=2=3=0.005 rad,各级减速比相同，即 1=2=4=1.5。求：该传动系统最大转角误差max; 为缩小max，应采取何种方法？2218 谐波齿轮传动有何特点？传动比计算方法是什么？32-19.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,试求该谐波减速器刚轮齿数及输出轴转动方向(和输入轴转向相比较)32-20.齿轮传动齿侧间隙调整方法有哪些?32-25.轴系部件设计基础要求有哪些？4机电一体化技术第 3 章参考答案53-1 简述机电一体化系统实施元件分类及特点。5I3-2 机电一体化系统对实施元件基础要求是什么？53-3 简述控制用电动机功率密度及比功率定义。535 直流伺服电机控制方法基础形式是什么？53-6 简述 PWM 直流驱动调速，换向工作原理。6步进电机含有哪些特点？6简述步进电机三相单三拍工作原理？63-11 简述步进电机步距角大小计算方法？73-12简述三相步进电机环形分配方法？7简述步进电机驱动电源功率放大电路原理.7机电一体化技术第 4 章参考答案9试说明 CPU、MC 和 MCS 之关系。94-3、在设计微机控制系统中首先会碰到问题是什么？94-17 试说明光电耦合器光电隔离原理。94-20 试说明检测传感器微机接口基础方法。9机电一体化技术第 5 章参考答案115-2 简述采样定理？115-3 简述数字控制系统 A/D 转换过程。115-5 简述多输入多输出系统静力学方程。115-6 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137-3 机电一体化系统中经典负载有哪些？说明以下公式含义：137-4 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，工作台和导轨间为滑动摩擦，其摩擦系数为0.2，试求转换到电动机轴上等效转动惯量和等效转矩。137-5.简述机电一体化系统数学模型建立过程。百分比步骤（P）、积分步骤(I)、百分比-积分步骤(PI)和百分比-积分-微分调整(PID)各有何优缺点？147-8 何谓机电一体化系统“可靠性”？17II机电一体化技术第 1 章习题-参考答案1-1 试说明较为大家接收机电一体化含义。答：机电一体化乃是在机械主功效、动力功效、信息功效和控制功效上引进微电子技术，并将机械装置和电子装置用相关软件有机结合而组成系统总称。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”技术革新时尚可称“机电一体化技术革命”。1-7.机电一体化系统有哪些基础要素组成？分别实现哪些功效？答：机电一体化系统（产品）要素功效控制器（计算机等）控制（信息存放、处理、传送）检测传感器计测（信息搜集和变换）实施元件驱动（操作）动力源提供动力（能量）机构结构1-8.工业三大要素指是什么？答：物质、能量、信息。1-12.机电一体化系统接口功效有哪两种？答：一个是变换、调整;另一个是输入/输出。1-16.什么是机电互补法、融正当、组正当？答：机电互补法又称替换法。该方法特点是利用通用或专用电子部件替换传统机械产品（系统）中复杂机械功效部件或功效子系统，以填补其不足。融正当它是将各组成要素有机结合为一体组成专用或通用功效部件（子系统），其要素之间机电参数有机匹配比较充足。组正当它是将结正当制成专用或通用功效部件（子系统）、功效模块，像积木那样组合成多种机电一体化系统（产品），故称组正当。1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，为确保机械系统传动精度和工作稳定性，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、合适阻尼比等。2-2 机电一体化系统传动机构作用是什么？答：传输转矩和转速。2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构基础要求是什么？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，其基础导程0=6mm、一端齿轮齿数为 100、另一端齿轮齿数为 98，当其一端外齿轮相对另一端外齿轮转过 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，S=(2/Z1)* 0=0.02*6 mm=0.12 mm。216 各级传动比分配标准是什么？输出轴转角误差最小标准是什么？答：（1）各级传动比分配标准是：l 重量最轻标准l 输出轴转角误差最小标准l 等效转动惯量最小标准（2）输出轴转角误差最小标准是：为提升机电一体化系统齿轮传动精度，各级传动比应按先小后大标准分配，以便降低齿轮加工误差、安装误差和回转误差对输出转角精度影响。总转角误差关键取决于最未一级齿轮转角误差和转动比大小，在设计中最未两级传动比应取大部分，并尽可能提升最未一级齿轮加工精度。217 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮转角误差为1=2=3= =0.005 rad,各级减速比相同，即1=2=4=1.5。求：该传动系统最大转角误差max; 为缩小max，应采取何种方法？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 =0.00099+0.00296+0.00444+0.00667+0.005 =0.0 rad2=1.1499 o（1） 总转角误差关键取决于最未一级齿轮转角误差和传动比大小，所以，为缩小 max，在设计中最未两级传动比应取大部分，尽可能提升最未一级轮副加工精度。218 谐波齿轮传动有何特点？传动比计算方法是什么？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。谐波齿轮传动波发生器相当于行星轮系转臂，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传动比能够应用行星轮系求传动比方法来计算。设iH=r - H=Zgrgg - HZr 。g 、 r、 H 分别为刚轮、柔轮和波形发生器角速度，则当柔性轮固定时，i H-HZ ggZrZ g - Z riHZg= 1-=rgg- HZ rHZ gZ gHggZ g - Zr-HZ grZgiHZr当刚性轮固定时，r=1-=0 - HZ rHZ rHrgZ r- Zg2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100，柔轮齿数为 99 当刚轮固定时,试求该谐波减速器刚轮齿数及输出轴转动方向(和输入轴转向相比较)答：依据公式:iHr=Zr/(zr-zg)可知:当 iHr=100 时,Zg=99,（但通常刚轮齿数比柔轮齿数多，所以舍去）当 iHr=-100 时,Zg=101;故该谐波减速器刚轮齿数为 101,（柔轮）输出轴方向和（波发生器）输入轴转向相反。(提醒：通常来说，刚轮仅比柔轮多多个齿；刚轮固定时，柔轮和输出轴固联；柔轮固定时，刚轮和输出轴固联，两种情况下，波发生器均和输入轴固联)2-20.齿轮传动齿侧间隙调整方法有哪些?答(1)圆柱齿轮传动:1 偏心套(轴)调整法;2 轴向垫片调整法;3 双片薄齿轮错齿调整法。(2)斜齿轮传动:错齿调整法,用两个薄片齿轮和一个宽齿轮啮合,只是在两个薄片斜齿轮中间隔开了一小段距离,这么它螺旋线便错开了。（3）锥齿轮采取弹簧调整方法。3