机电系统设计试卷2答案-精品文档资料系列.docx

机电系统设计题库答案二一、填空题（每空2分，共22分）I、机电系统中，系统的固有频率越小（大、小），越容易产生谐振；传动系统的刚度越大_（大、小），系统的固有频率越高，系统的质量越大（大、小），系统的固有频率越低。2、齿轮传动中，消除圆柱直齿轮间隙的主要方法有偏心轴套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。4、直流伺服电机常用调速方法有改变电枢外加电压、改变磁通量、改变电枢电路的电阻。5、谐波齿轮传动中当刚轮固定时，如果波发生器的回转方向为顺时针，则柔轮的转向为逆时针；当柔轮固定，如果波发生器的回转方向为顺时针，则刚轮的转向应为顺时针。二、简答题（共22分）1、结构方案设计中一般遵循的原理与原则有哪些，并简述各原则的含义？（5分）答：（1）运动学设计原则：自由度S与约束q关系是：S=6-q（1分）。（2）基准面合一原则：定位基准与加工或装配基准统一，可以减小由于基准不一致带来的误差（1分）。（3）传动链最短原则：传动误差越小，稳定性愈好，传动精度愈高（1分）。（4）“三化”原则：零件标准化、部件通用化、产品系列化，则互换性好、制造周期短、维护方便（1分）。（5）阿贝原则：若使量仪测量结果准确，必须将测量仪的读数线尺安放在被测尺寸的延长线上（1分）。2、已知一数控系统如下图所示，说明图中各部分分别属于机电一体化系统的哪一个基本结构要素。（5分）答：控制单元：键盘、计算机、显示（1分）动力单元：电源、功放、电机（1分）传感单元：光电编码器、信号处理（1分）传动单元：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台（2分）3、请简述图示为滚珠丝杠副的哪种调隙方式，并简述其工作原理。（5分）答：图示为螺纹式调隙方式。双螺母的左侧带有凸缘，右侧带有外螺纹，并伸出套筒之外，以右端两个锁紧螺母调整间隙并预紧，双螺母以评建防止转动。这种结构紧凑可靠，调整方便，但调隙精度不高。4、请根据下图所示弹簧-质量块模型解释爬行现象，并指出消除爬行现象的途径。已知构件1为主动件,构件K为传动件，2为从动件。（7分）VIAKV2-WZZZ2d弹簧-质量块模型答：主动件I以较低的速度VI匀速开始运动时，由于传动件K产生弹性变形，从动件2不动。当传动件K的弹性力大于从动件2的静摩擦力时，从动件2运动，此时静摩擦力变为动摩擦力，由于动静摩擦力有差值，从动件2作加速运动，产生所谓跳跃运动状态。这种静止一跳跃的现象反复交替出现，形成了从动件的爬行现象。（5分）消除爬行现象的途径有：提高传动系统的刚度，减少摩擦力的变化。（2分）三、分析题（共24分）1、下图所示为一步进电机传动控制系统框图，试写出三相双三拍和三相六拍的通电顺序，并绘制三相双三拍和三相六拍脉冲时序图。（只画出一个方向即可）（8分）位置速度指令T脉冲信号PC总线驱动卡方向信号分配后脉冲步进电机驱动器（2分）答：三相双三拍的通电顺序为：ABfBCfCA步进时许Ji_n_TLrLn_n_TL7117/A和/V1_2«>V-/'、/'、B布4b*_FL_JLC相J（3分）（2分）三相双三拍的通电顺序为：AfABfBfBCfCfCA步进时忡11_TLrLJLLLLJ_LJLLrLJLJ1_2.已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，丝杠导程S=4mm,齿轮减速比为U5,要求工作台位移的测量精度为0.005mm,若分别采用高速端和低速端测量方法，试确定旋转编码器的每转脉冲数。（忽略齿轮和丝杠的传动误差）（8分）解：（1）若采用低速端测量，设传感器的每转脉冲数为nn:S=1:0.005n=S/0.005=5/0.005=1000（脉冲/转）（4分）采用低速端测量时，选择大于等于800（脉冲/转）的旋转编码器。（1分）（2）若采用高速端测量，设传感器的每转脉冲数为nn:S/i=1:0.005n=S0.005i=5/（0.005X5）=200（脉冲/转）（4分）采用高速端测量时，选择大于等于200（脉冲/转）的旋转编码器。（1分）3、常用典型丝杠螺母副的支撑方式有哪些？下图所示为某种丝杠螺母副的支撑方式，请问其特点及适用范围。（共8分）某丝杠螺母副的支撑答：1）有“单推一单推、双推一双推、双推一简支、双推一自由”四种支撑方式；（4分）2）图示为“双推一双推”支撑方式，其特点及适用范围为：轴向刚度不高，与螺母位置有关；双推端可与拉伸安装；适宜中速、精度较高的长丝杠。（6分）三、计算题（共20分）下图为某数控车床纵向进给传动链示意图，若步进电机步距角为1.5。，总减速比为5,该系统要求脉冲当量为3=0.005mm°其中，电机转子的转动惯量为Jm，齿轮1、2、3、4及丝杠的转动惯量分别为Ji、J2、J3、L和Js，工作台质量为m,移动速度为y,齿轮1、2、3、4的齿数分别为Z1、Z2、Z3、Z4,根据所给参数回答下列问题。（1）试确定满足脉冲当量匹配的丝杠螺距为多少？（8分）解：步距角=1.5°,总传动比:5,脉冲当量为0.005,则丝杠螺距由下列公式得:r360360o×0.005×5乙1.=oa1.5°（2）求负载折算到电机轴上的等效惯量比及电机轴上总的转动惯量J,（12分）解：2（10 分）（2分）J=Jm+Je四、综合设计题（共12分）以自己熟悉的某机电系统为案例，进行系统的总体方案设计。（注：应列出功能树模型和形态学矩阵，优选原理方案并说明理由）要点：案例简介（可行性论证）；（2分）原理方案设计（黑箱法）；（2分）功能分析；（2分）原理方案决策；（2分）结构方案设计；（2分）布局设计；（2分）