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机电一体化技术试题四及答案

一、 填空题：（20分，1分/空）

1．机电一体化系统由机械系统、 、动力系统、 和 系统组成。2．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，除了要求具有较高的定位精度之外，还应具有良好的 特性。3．滚珠丝杠螺母机构中滚珠的循环方式有 和 两种。

4．齿轮传动的重量最轻原则中，对于小功率传动系统，其传动比

为 。

就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，分为永磁式、 和

式。

．已知某三相步进电动机转子齿数为 4，如果其工作单三拍时，步距角为 ，在双三拍时步距角为 。7．步进电动机的驱动电路由 和 等组成。

8．在选择微机系统时，从控制的角度出发，微机应能满足具有较完善的 系统，足够的 容量和完善的输入/输出通道和时钟等要求。9．机电一体化系统对执行元件的要求有 ，体积小，重量轻，便于维修安装和易于 。10．画出机电一体化产品中的直流伺服电动机的控制回路方框图。（2分）

11．机电一体化设计中，微机系统的接口设计包括两方面的内容，一是扩展接口，二是安排 ，选定各信号输入/输出时采用何种控制方式。

二、判断题（对的打√，错的打×并改正）：（10分，1分/题）

齿轮是一种非线性变换机构。 （ ）

对于要求运动平稳、启停频繁和动态性能好的伺服系统的减速齿轮系，可按照重量最轻原则设计。 （ ）

在机电一体化系统中，当机械系统的减速比很大时，可采用多级齿轮传动来

解决。

（

）

在机电一体化产品中可大量使用普通V带传动。

执行元件是机电一体化产品中不可缺少的一个系统。

气压式执行元件可用在定位精度要求很高的场合。

在任何负载下，步进电动机的最高运行频率都是相同的。

（

（

（

（

）

）

）

）

在微机控制系统的设计中，不仅要进行系统控制方案的确定，还要进行确定控制算法和选择微机等工作。 （ ）

在机电一体化产品设计中，只要根据系统的要求进行稳态设计就足够了，

因为这样就选择好了所有的部件。 （ ）

机电一体化产品的设计过程是机电参数相互匹配，即机电有机结合的过程。

（ ）

三、简答题：（40分）

直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法有哪些？（10分）

简述A/D和D/A的功能。（10分）

为什么采用机电一体化技术可提高系统的精度？（10分）

试说明光电耦合器的光电隔离原理。（10分）

四、综合题：（30分）

已知某4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差??

1

???

2

?....???

8

?0.005rad，

各级减速比为i ?i

1 2

?i ?i

3 4

?1.5，求：（10分）

该传动系统的最大转角误差??max。

要缩小??max，应采取何种措施？

如图题4-2所示为电动机驱动系统，已知工作台质量为m=490kg，负载力为F=1000N，最大加速度为10m2/s，丝杠直径为d=20mm，导程为t=4

mm，齿轮减速比为i=5，总效率为30%，忽略丝杠惯量的影响，试计算电动机的驱动力矩。如果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）（20分）

试采用高速端（电动机轴）测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲

数。

若将传感器直接连接于丝杠端部，n=500脉冲/转的旋转编码器是否

可以？

图题

图题4-2

试题四答案

一、 填空题

传感器检测系统 执行单元 计算机控制系统；

动态

内循环 外循环

各级相等

反应式 混合式

6.30° 15°

脉冲分配器 功率放大器

中断 存储

转动惯量小 控制

10.

输入/输出通道二、 判断题

错，齿轮是一种线性变换机构。

错，对于要求运动平稳、启停频繁和动态性能好的伺服系统的减速齿轮系，可按照转动惯量最小原则设计。

错，在机电一体化系统中，当机械系统的减速比很大时，可采谐波齿轮传动等

大减速比传动来解决。

错，在机电一体化产品中只使用同步带，而不能使用V带。

对。

错，气压式执行元件可用在定位精度要求不高的场合。

错，步进电动机的最高运行频率随着负载的变化而变化。

对。

错，在机电一体化产品设计中，不仅要进行稳态设计，而且要进行动态设计。

对。

三、 简答题

直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法主要有轴向垫片调整法、偏心套调整法和双片薄齿轮错齿调整法等。

A/D的功能是将模拟信号转换为数字信号，其