机电一体化(期中考试：开卷)2013-3.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机电一体化(期中考试：开卷)2013-3.精品文档.机电一体化系统设计（期中考试：开卷）一、 简答题（题1必做，题2或题3选做一道，总共20分，每小题10分）1、试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。 滚珠丝杠螺母副是一种高精度的传动装置。它采用滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低等优点。由于滚珠丝杠螺母副具有运动摩擦小，便于消除传动间隙等突出优点，它给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处。 缺点：不能自锁，用于升降传动时需另加锁紧装置。2、怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向？步进电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，输出的角位移正比于输入脉冲的个数，转速正比于输入脉冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序（相序）。3、什么叫做步距角？它与哪些因素有关？若系统的步进电动机选定以后，还想进一步减小步距角，可采用何种方法？二、 计算题（80分）1、题图所示为双波传动谐波齿轮减速器的原理图。已知：柔轮的齿数为200，刚轮的齿数为202，波发生器的转速为1280r/min。 求：（15分）（1）刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的传动比。 （2）刚轮固定、波发生器输入时，柔轮输出的转速。 （3）柔轮固定、波发生器输入时，刚轮输出的转速。 2、四相步进电动机，转子50个齿。若单拍制的最大静转矩为0.1，试计算双拍制运行时的启动转矩和裕量角。 （15分）3、如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg，负载力为F11000N，最大加速度为10 ms2，丝杠直径为d20mm，导程t4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为=30，考虑平台的惯量，试计算电机的驱动力矩。（15分）答：(1)计算负载力 负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成4、已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠导程t4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为0.005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)，其中，测量精度。（15分）(1) 试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数n；(2) 若将传感器与丝杠的端部直接相连，n=500脉冲转的旋转编码器是否合用。答：(1)高速端测量 设传感器的每转脉冲数为n，每个脉冲对应工作台的位移为 满足题目要求。(2)低速端测量传感器直接与丝杠连接，与减速比无关可知n500脉冲转的编码器不合用。5、如图所示的电机驱动直线伺服系统，已知工作台的质量为50kg，工作台与导轨间的摩擦系数f0.1，负载力为1000N，丝杠直径为16mm，导程为4mm，齿轮减速比为5，工作台的最大线速度为0.05m/s，试求（20分）： （1）折算到电机轴上的负载力矩； （2）电机轴的转速；（3）电机所需功率。 解：（1）折算到电机轴上的负载力矩摩擦负载力 Ffmgf50×10×0.150N外负载力 Fw1000N电机上的负载力矩为（2）电机轴的转速（3）电机所需功率取系数为2，则