机电一体化系统设计复习题.doc

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1、复习要点第一章1、机电系统的组成第二章1、丝杆螺母结构、工作原理及基本传动形式2、丝杆螺母结构滚珠循环形式3、丝杆螺母的精度评价指标(*)4、丝杆螺母结构的尺寸（滚珠、公称直径、导程）5、丝杆螺母的预紧方式及间隙调整方法6、丝杆定位精度以及重复定位精度概念（*）7、谐波齿轮的结构、工作原理8、谐波齿轮的传动比计算9、导轨作用、组成及种类（*）第三章1、步进电机工作原理、种类、命名规则*2、两相、三相、四相步进电机环行分配方式3、步进电机参数（步距角、启动转矩、失调角、矩频特性）4、步进电机的软件环分5、步进电机的功率驱动电路设计（单电压驱动电路设计、细分驱动电路设计）6、描述直流电机运动规律的

2、微分方程（*），以及其PWM控制方法基本原理7、直流电机的PWM调速器的模拟电路基本结构8、交流电机变频调速基本原理第四章1、控制计算机的种类2、光藕隔离电路的设计3、CMOS电路与TTL电路的转换（*）4、单片机引脚功率电路设计（*）第五章1、机械系统的刚体动能计算，杆件扭转弹性势能计算（*）2、机械系统外力或外力矩做功的变分计算（*），广义力计算（*）3、基于分析力学的机械系统运动微分方程分析（*）4、基于矢量力学的机械系统运动微分方程分析（*）5、机械系统等效质量、等效转动惯量、等效力、等效转矩的求解6、刚度含义、杆件拉压时串联、并联机械系统的总刚度与子机构刚度的关系（*）第七章（*）1

3、、机电系统运动规律的微分方程建模，时间常数概念，传感器动态效应忽略条件。2、PID调节器电路、PI调节器电路设计以及器件参数与调节器参数之间关系3、P、PD、PD、PID调节器的功能4、机械系统共振概念及共振频率分析5、机电系统的可靠性设计6、机电系统的干扰源以及抗干扰措施7、机电系统的安全性设计作业1、什么是PWM，说明直流调速、换向的工作原理。2、三相步进电动机有哪几种环行分配方式3、什么PI调节、PI调节的优缺点？4、图1是步进电机用的单电压功率放大电路A相的控制电路图，说明其工作原理，R和VD的作用。+27VVD图15、现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程P=8mm，一端的齿

4、轮齿数为101，另一端的齿轮齿数为100，当一端的外齿轮和另一端的外齿轮都同向转过3个齿时，试问：两个螺母之间轴向相对移动了多大距离。6、一谐波减速器，柔轮齿数为102，刚轮齿数为104，当刚轮固定时，发生器为输入，柔轮为输出；当柔轮固定时，发生器为输入，刚轮为输出，求：传动比。7、已知滚珠丝杠导程为P=6mm，与丝杠直接连接的三相(A、B、C三相)混合式步进电机的步距角为0.36/0.72，现要求控制位移精度达到0.01mm，请选用以下一种通电方式：三相单三拍、三相双三拍、三相六拍，说明原因，并写出这种通电方式的通电相序。8、图2所示为一机电产品为起重设备，减速机构为两级减速，传动比为，各级

5、齿轮的转动惯量分别为J1=20kgm2，J2=60kgm2，J3=40kgm2，J4=100kgm2，电动机的转动惯量Jm=140kgm2，卷扬机转动惯量J5=200kgm2，卷扬机半径140mm，重物重量mg=300N求：折算到电机轴上的负载转矩折算到电机轴上的系统等效惯量1234mg卷扬机图 29、如图3所示，一齿轮传动系统,各级传动比分别为i1=1.5，i2=2 ，i3=3，已知其齿轮的转角误差分别为：1=2=3=4=5=6=0.002弧度，试求：(1) 输出轴的总转角误差;(2) 要减小该传动系统的总转角误差应采取什么措施?输输出轴i1i2i3齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿轮5齿轮6图 3

6、10、现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程L=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98时，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。11、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较）。12、图4所示为杆1和杆2组成的两杆机械结构，杆1和杆2之间为绞联，可绕该支点在垂直面内转动，杆1的起点位置固定，并可绕该点在垂直面内转动，杆1和杆2为均匀截面杆、长度分别为L1,L2,质量分别为m1，m2,质心分别在杆的中心，杆1和杆2绕各自中心点且

7、在垂直面内旋转的转动惯量分别为J1,J2。假设杆1和杆2与水平线的有向夹角（极坐标的角度坐标）为，转速分别为，以杆1的起点为坐标系原点、水平右向为X轴，垂直向上方向Y轴。计算（1）杆1和杆2的中心点的直角坐标（2）杆1和杆2的中心点速度（直角坐标表示）（3）杆1和杆2的动能（4）如果垂直力F始终作用于杆2的末端，求该力对应的虚功（5）求转角对应的广义力（6）求用转角描述的系统运动微分方程杆1杆2F图413、如图5所示的机械机构，由直流电机1、减速器2、工作平台3、丝杆4以及轴承等组成，电机和电机轴、以及与它联结的齿轮的转动惯量为J1，丝杆以及与它连接的齿轮转动惯量为J2，工作平台以及丝杆螺母结

8、构的质量为m，丝杆导程为h，水平作用于工作平台的负载载荷为F，电机的驱动力矩为M，电机轴与丝杆的转速比为i,如果忽略该器械结构轴承等部件，并忽略零件之间的摩擦力，现求：（1）等效到电机轴上的等效转动惯量、等效到电机轴上等效负载力矩（2）等效到工作平台的等效质量、等效到工作平台的电机驱动力（3）以电机轴转角为变量的系统运动微分方程（4）以工作平台移动距离为变量的系统运动微分方程图514、如图6所示意的光藕器件，其基极工作电流为10mA,基极通过限流电阻接5V电源，如果光藕基极电压降约为2V，并接地，,求限流电阻大小图 615 第一象限的直线的起点终点坐标为，插补算法为从起点开始插补时，X，Y轴三相步进电机正转一个步距角表示沿x,y坐标轴前进一个单位，步进电机各绕组通电顺序为A、AB、B、BC、C、CA或A、B、C表示正转，通电顺序反向表示反转。8051单片机的P1口的第0到第5位由低到高分别按位控制X轴电机的A，B，C，及Y轴电机的A，B，C三相绕组的通断，控制位为1时，对应绕组通电，为0时，对应绕组断电。请写出插补过程中步进电机分别在三相六拍和三相单三拍工作模式下P1口低6位的前8步控制字。