2022年机电一体化系统设计基础课程作业解答5.docx

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1、精品学习资源机电一体化系统设计基础课程作业解答（一）一、填空题1. 掌握运算机掌握软件硬件接口电路2. 民用机电一体化办公机电一体化产业机电一体化3. 质量目标治理实行可行性设计进行设计质量评审4. 定期猜测定量猜测5. 精度稳固性快速响应性6. 前小后大7. 转子惯量8. 传动误差回程误差二、简答题1. 机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？机电一体化系统中传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变为可识别的信号，传输到信息处理单元，经分析处理后产生掌握信息；2. 简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤

2、）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评判；具体设计；具体设计方案的评审和评判；试制样机；样机试验，测试；技术评判与 审定；小批量生产；试销；正常生产；销售；3. 为什么采纳机电一体化技术可以提高系统的精度？机电一体化技术使机械传动部分削减，因而使机械磨损，协作间隙及受力变形等所引起的误差大大削减，同时由于采纳电子技术实现自动检测，掌握，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度；4. 影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些？影响系统传动机构动力学特性的主要因素有系统的负载变化；传动系统的惯性；传动系统

3、的固有频率；传动系统中的摩擦与润滑；5. 转动惯量对传动系统有哪些影响？欢迎下载精品学习资源在传动系统中，转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢， 降低灵敏度；使系统固有频率下降，简单产生谐振；6. 为减小机械系统的传动误差，可采纳哪些结构措施？减小机械系统的传动误差可采纳的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采纳消隙机构，以减小或排除回程误差；三、运算题1. 图示丝杠螺母驱动系统，已知工作台的质量m=200Kg ，丝杠螺距 t=5mm, 丝杠长度欢迎下载精品学习资源L=0.8m, 中径为d=30mm, 材料密度为

4、7.810 3 K g / m3 ，齿轮齿数分别为z1 20， z2 欢迎下载精品学习资源45，模数 m 2mm ，齿宽 b 20mm；试求折算到电机轴上的总等效惯量J e ？ 解：（ 1）运算各传动件的转动惯量欢迎下载精品学习资源材料密度7.8103 Kg / m3 ，齿轮的运算直径按分度圆直径运算，丝杠的运算直径取中欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源径；由J18md 2d 4 l32欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源J z17.81030.04 4320 .023.9210 5 kgm 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源J z 27.810 30.09 40 .021.

5、010 3 kgm2欢迎下载精品学习资源32欢迎下载精品学习资源J7.8s10 3320.0340.84.9610 4 kgm 2欢迎下载精品学习资源工作台折算到丝杠上的转动惯量为欢迎下载精品学习资源2tJGm220020.00521.210 4 kg m2欢迎下载精品学习资源（2）折算到电机轴上的转动惯量欢迎下载精品学习资源JeJ z112J z 2J sJ Gi3.9210 512 .25 21.010 34 .9610 41.210 4欢迎下载精品学习资源3.5810 4 kg m2欢迎下载精品学习资源2. 试设计一数控机床工作台用滚珠丝杠副；已知平均载荷Fm 3600N ，丝杠工作长度

6、 l 1.25m，平均转速 nm 120r/min ，每天开机 6h，每年 250 个工作日计，要求工作10 年以上；丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58 62HRC ，丝杠传动精度要求为0.03mm；解：（1）求运算载荷由题设条件，查表3.4 取 K F 1.2，查表 3.5 取 KH 1.0，假设丝杠为 D 级精度，查表3.6，取 KA 1.0；就运算载荷Fc KFKH K AFm 1.2 1.0 1.0 36004320 N（ 2）运算所要求的额定动载荷Ca预期使用寿命Lh 6 250 10 15000h并代入nm 120r/min ， FC4320N欢迎下载精品学习资源3CaFcnm

7、 Lh432012031500020563N欢迎下载精品学习资源1.67（3） 依据 Ca的值挑选滚珠丝杠副1041.6710 4欢迎下载精品学习资源设选用 FCI 型号系列，依据满意Ca Ca的原就，并考虑各种因素，查表3.7选出合用的滚珠丝杠型号规格为FCI-5006-3 ，其主要参数尺寸：公称直径D0 50mm导程l 0 6mm螺旋角 211滚珠直径d0 3.969mm丝杠小径d1 45.63mm（4） 检验稳固性欢迎下载精品学习资源5取弹性模量E 2.06 10MPa，查表 3.8 长度系数 2/3m744欢迎下载精品学习资源丝杠轴惯性矩Id14643.140.04563642.131

8、0欢迎下载精品学习资源不发生失稳之最大载荷Fmax2 EI2l3.1422.062 / 310111.252.13210 76.23105 N欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源安全系数S Fmax Fc6230003600173欢迎下载精品学习资源查表 3.8许用安全系数S 2.5 3.3 ；由 SS ，可知丝杠是安全的，稳固性合乎要求；（5） 检验刚度欢迎下载精品学习资源运算转矩T FmD0 tan2欢迎下载精品学习资源取摩擦系数 f 0.002 ，就 arctan0.002 653欢迎下载精品学习资源T36005010 32tan 2 116 533.58Nm欢迎下载精品学习资源按最

9、不利情形运算导程误差，每个导程的变形量欢迎下载精品学习资源0LFl 0Tl 24Fl0016Tl 2欢迎下载精品学习资源0EA2GJcEA2 d 4G欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源43600610 3163.58610 3欢迎下载精品学习资源3.140. 0456322.0610113.14 20.0456340.81m21011欢迎下载精品学习资源2=6.44 10 m丝杠在工作长度上的导程误差欢迎下载精品学习资源Lll 01.256.4410 213.4 m欢迎下载精品学习资源l 0610 3欢迎下载精品学习资源通常，丝杠的导程误差L 应小于其传动精度的1/2，即欢迎下载精品学习资源L11220.03mm0.015mm15m欢迎下载精品学习资源丝杠的刚度满意要求；经上述运算验证，所选FCI-5006-3 型丝杠各项性能均符合使用要求，可用；四、分析题依据机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（ 1）掌握及信息处理单元：键盘、运算机、显示（ 2）测试传感部分：光电编码器、信号处理（ 3）能源：电源（ 4）驱动部分：功放、电机（ 5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台欢迎下载