机电一体化系统设计复习提纲

1. 以下产品不属于机电一体化产品的是（D ）。

2. STD 总线属于什么接口类型?（A ）

3. RS232C 属于什么接口类型？（C ）

4. 以下哪项不属于机电一体化的发展方向。（B ）

5. 机电一体化产品所设计的固有频率一般较高，其原因之一是（D ）。

6. 以下属于机电一体化产品的是（C ）。

7. 机电一体化系统有时采用半闭环控制，可能原因是（B ）。 8. 能够使工业机器人传动链短的主要原因是（D ）。 9. 关于机电一体化说法不确切的表达是（D ）。 10. 关于机电一体化说法不确切的表达是（A ）。

11. 机电一体化技术是以（C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术 12. 以下哪项不属于概念设计的特征。（A ）

13. 在机电一体化概念设计过程中，形态学矩阵的作用是（C ）。 14. 在机电一体化概念设计过程中，黑箱分析方法的作用是（B ）。 15. 关于机电一体化系统可靠性，以下论述错误的是（C ）。 16. 机电一体化现代设计方法不包括（A ）。

17. 谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，它是由以下哪种传动演变而来的。（ C ）

18. 使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（A ）

19. 在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是（ A ） 20. 多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按（ D ）设计的传动链。

21. 下列哪种传动机构具有自锁功能（ C ）

22. 滚珠丝杠传动轴向间隙的调整，下列哪一种方法精度高，结构复杂。（ B ） 23. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ） 24. 在滚珠丝杠副中，公式IE

Ml ES Pl L π22

00±

=?是验算满载时滚珠丝杠副的（ A ） 25. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（ A ）

26. 滚珠丝杠副基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） 27. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是21i i =，则其遵循的原则是（ D ） 28. 当刚轮固定，柔轮输出，波形发生器输入时，谐波齿轮可实现（B ）传动。 29. 圆柱齿轮传动中常用的调整齿侧间隙的方法不包括（ C ）

30. 导轨副用于引导运动部件按给定的方向运动。若导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生低速爬引现象，则导轨副是（ B ） 31. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分类，不包括（ D ） 32. 下列传感器类型属于能量转换型的为（ A ）。 33. 下列传感器类型属于物性型传感器的为（ D ）。 34. 线性度是表示实际特性曲线（ B ）的程度。 35. 下列哪项指标反映了传感器的动态特性（ B ）。 36. 传感器的分辨率越高，表示传感器（ D ）。 37. 一阶系统的动态表征参数是（ D ）。 38. 临界阻尼所对应的阻尼比为（ A ）。 39. 一阶传感器系统的时间常数τ越小，（ B ）。

40. 二阶传感器系统的输入为一正弦信号时，其输出信号的（ C ）。

41. 二阶传感器系统的时域动态性能指标中，当传感器输出y(t)达到稳态值的50%时所需的时间为（ C ）。

42. 二阶传感器系统的频率特性中，关于幅频特性曲线和相频特性曲线描述不正确的为（ A ）。

43. 下面所列传感器中，（ B ）与其它三种传感器的工作原理不同。 44. 天然石英作为敏感元件常应用于（ B ）。 45. 下述关于霍尔传感器不正确的是（ C ）。

46. 直线感应同步器的定尺上印刷有1个感应绕组，滑尺上印刷有正弦和余弦两个绕组且两个绕组错开（ C ）节距。

47. 直线感应同步器分为以下几种类型，其中（ B ）为绝对式，对位置具有记忆功能。

48. 下列关于光栅传感器叙述错误的是（ D ）。

49. 实际使用中，选择传感器时应考虑其具体性能指标，其中对灵敏度的选择不正确的论述为（ C ）。

50. 以下抑制电磁干扰的措施，除了（ D ），其余都是从切断传播途径入手。 51. 三相永磁同步交流伺服电机中，当定子三相绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在定子与转子之间的气隙中产生的磁场是：（ D ） 52. 与直流伺服电机的机械特性“软、硬”无关的参数是：（ B ）

53. 对于一个三相反应式步进电机，如果转子的齿数为40，采用五相双十拍方式通电，则该步进电机步距角为：（ A ）

54. 某三相步进电机，转子齿为40，如果希望步距角1.5?，则应采用的通电方式为：（ C ）

55. 当直流伺服电机电磁转矩恒定时，电机转速随控制电压变化的关系曲线：（A ） 56. 下列操作中，可以使直流伺服电机的理想空载转速升高的是：（ C ） 57. 步进电机的输出转角与下列哪项有关：（ C ） 58. 步进电机的输出转矩随着工作频率增高而：（ B ）

59. 步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的两倍，则步距角变为原来的：（ A ）

60. 采用PWM 进行直流伺服电机调速时，通过改变下列哪一项内容来改变电枢回路的平均电压：（ A ）

61. 在开环控制系统中，常用选择下列哪一项作为驱动元件：（ B ） 62. 步进电机通过控制下列哪一项来改变转子的转向：（ C ） 63. 下列哪项不是可逆PWM 变换器的优点：( C ) 64. 下列执行元件中，比功率最低的是：( A )

65. 关于开环控制、半闭环控制以及全闭环控制，下列哪个描述正确：( C ) 66. 永磁同步交流电机的基本组成部分不包含：（ D ） 67. 下列哪一项不属于力反馈两级电液伺服阀的组成部分：（D ） 68. 步进电机的失调角在哪个区域称为静态稳定区：（A ） 69. 下列可能的直流伺服电机的调速方案中，不包括哪一项：（D ）

70. 关于机电一体化系统对于执行元件的基本要求，下列描述哪一项是错误的：（A ） 71. 采样数据系统中，如果考虑系统的抑制干扰的能力，同时能够完整地复现被采样信号，采样速率与系统的最高频率的关系满足的最低条件为：（C ） 72. 对于PLC 中的指令：LD X0，该指令的功能为：（C ） 73. PID 控制器中，P 的作用是：（A ）

74. 在串联校正的比例—积分—微分（PID ）调节器，I 的作用是：（C ） 75. 下面那个操作系统不属于嵌入式操作系统：（A ）

76. 软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于：（B ） 77. 下列属于串行总线的是：（D ）

78.

一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量：（B ）

79. 以下哪一项不是PLC 的组成部分：（B ） 80. 以下哪种总线属于现场总线：（D ） 81. 传递函数G(s)=1/s 表示[ ]环节：（B ）

82. 下列关于PC 总线的工控机与普通商用PC 的说法中，正确的是：（A ） 83. 以下哪一项不是工控机必须满足的条件：（B ） 84. 下列哪一项不是总线的基本特性：（D ）

85. 以下关于嵌入式系统开发的叙述，哪一项是正确的：（C ） 86. 下列哪一项内容不属于拉格朗日方程：（D ）

87. 现有一滑动丝杆副线性变换机构和一曲柄滑块非线性机构，假定两种机构内部都存在摩擦力，下列说法哪一项正确：（D ）

88. 如果采用10位数字量的A/D 对最大值为5V 、最小值为0V 的电压进行采样，则量化单位为：（A ）

89. 通常采用电流环、速度环以及位置环的伺服控制系统，三环由内至外的顺序一般为：（A ）

90. 当对一个压电元件通电后，压电元件产生一个位移输出，此时我们将此压电元件作为下列哪一项内容使用：（A ）

91. 如果不能把实际的机械系统作为理想的刚体看待，那么通常采用的研究模型为：（A ）

92. 下列哪一项不属于抑制干扰的措施：（D ）

93. 关于伺服系统放大器的设计与选择所需要考虑的问题中，下列说法哪一项是错误的：（A ）

94. 下列哪一项措施无法减小或消除结构的谐振：（B ） 95. 关于弹性变形，下列说法哪些是错误是的：（B ） 96. 关于评价软件结构优劣的论述不正确的是（C ）。 97. 关于信息流的描述，不正确的论述是（D ）。

1. 机电一体化系统的主功能是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和存储。（T ）

2. 机电一体化系统的动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。（T ）

3. 机电一体化系统的构造功能是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。（T ）

4. 机电一体化系统构成要素不能与人体构成要素进行类比。（F ）

5. 机电一体化的三大效果是指省能、省资源及智能化。（T ）

6. 绿色化不属于机电一体化的发展方向之一。（F ）

7. 交流电动机是典型的机电一体化产品。（F ）

8. 概念设计的四视图包括主视图、左视图、俯视图及局部视图。（F ） 9. 计算机辅助设计（CAD ）不能用于机电一体化设计。（F ） 10. 在双圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触角β随轴向载荷大小的变化而基本保持不变。（√）

11. 滑动导轨副产生低速爬行的主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统刚度过大。（×）

12. 轴系组件的强迫振动是由于传动系统本身的失稳引起的。（×）

13. 要使齿轮传动装置的重量最轻，各级传动比应以“先大后小”的原则处理。（×） 14. 旋转支承的置中精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。（×）

15. 直线运动导轨是用来支承和限制运动部件按给定的方向作直线运动。（√） 16. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、则谐波发生器与刚轮转向相反。（×） 17. 精密度反映了随机误差的影响程度，精密度高就表示随机误差小。而准确度反映系统误差的影响精度，准确度高就表示系统误差小。（ T ） 18. 精确度反映了测量中所有系统误差和随机误差综合的影响程度。（ T ）

19. 在一组测量中，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高的，精密度和准确度都高。（ T ）

20. 灵敏度反映了传感器在静态标准条件下，传感器被测量的单位变化引起的输出变化量。因此，在实际使用中选择的传感器灵敏度越高越好。（ F ）

21. 灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力，且传感器的灵敏度均为常数。传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。（ T ）

22. 感应同步器的定、滑尺在实际使用中不是成套使用的，一块滑尺可能配用几块定尺使用。（ T ）

23. 压电式传感器即可以用于静态量的测量也可适用于动态量的测量。（ F ） 24. 零阶传感器系统的幅频特性是直线。（ T ）

25. 选择传感器时，如果测量目的是进行定量分析，应该选用重复精度高的传感器，而不宜选用绝对量值精度高的传感器。（ F ） 26. 对于直流伺服电机而言，其机械特性越“硬”越好。（T ）

27. 步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，系统的精度越高。（T ） 28. 电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适用于重载的高加减速驱动（T ）

29. 与直流伺服电机不同，永磁同步交流伺服电机不能采用PWM 控制方式进行调速控制。通常，步进电机的最高连续工作平率与它的最高启动频率相当。（F ） 30. 步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。（T ） 31. 直流伺服电机的调速特性是电机转速与输出转矩的关系。（F ） 32. 气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合。（F ）

33. 驱动部分在控制系统的作用下，产生期望的运动，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。（T ）

34. 半闭环控制系统的控制精度比全闭环控制方式低，但系统稳定性比全闭环控制方式好PLC 采用扫描工作方式，扫描周期的长短取决于PLC 程序的长短。（F ） 35. PLC 是一种专为工业环境下应用而设计的电子计算机系统。（T ）

36.

嵌入式系统大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。（F ）

37. 伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出和输入之间的偏差信号。（T ）

38. 伺服电机的驱动电路将微小的控制信号转化为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称为变流器，可以实现包括电压、电流、频率等参数的变换。（F ） 39. 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（F ）

40. 自动控制是无需操作者直接参与，通过控制器使被控制对象或过程自动地按照预定的规律运行。（T ）

41. 开环系统没有反馈回路，只能依据时间和逻辑顺序决定被控对象的运行方式，开环系统简单、稳定、可靠，但精度较低，无自动纠偏能力。（T ）

42. 自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。（T ）

43.

为减少机械传动部件的柔性对于系统性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2-3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，避免系统产生振荡而失去稳定性。（F ）

44.

在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以1~5倍的间隙

角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（T ）

45.

目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。（T ）

46. 通过信息流分析可得到合理的软件结构。（T ）

1系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

2机电一体化的概念已不再局限于某一具体产品的范围，而是扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种工业过程控制系统。

3根据不同的使用目的，要求机电一体化系统能对输入的物质、能量和信息 (即工业三大要素)进行某种处理。

4机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。

5要从能量流、信息流及物质流的视角去分析机电一体化共性关键技术。 6要从伺服控制系统稳、准、快的要求认识机电一体化共性关键技术。

7构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。为此，各要素或各子系统连接处必须具备一定的“联系条件”，这些联系条件称为接口。

8丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转动并移动，丝杆转动、螺母移动和螺母转动、丝杆移动。 9滑动导轨副常见的截面形状有三角形、矩形、燕尾形和圆形。

10机电一体化系统对机械系统要求是较高的定位精度和良好的动态响应特性 11传感器按其能量传递方式可分为（能量转换型（或发电型传感器））和（能量控制型（或参量型传感器））两种。

12传感器按其输出信号的性质可分为（模拟式传感器）和（数学式传感器）。 13传感器所测量的物理量基本上有两种形式，即（静态量）和（动态量），前者所表现的信号不随时间变化而变化或变化很缓慢，而后者所表现的信号随时间的变化而变化。 14传感器频域动态性能指标主要包括带宽频率、（工作频带）和（谐振频率）。 15光电式角编码器按编码方式可分为（绝对式编码器）和（增量式编码器）两种。 16根据对滑尺绕组供电方式的不同以及对输出信号的检测方式不同，感应同步器分为（鉴相型测量）和（鉴幅型测量）。

17描述二阶传感器系统动态特性的微分方程中包括的系统参数为静态灵敏度、（固有频率）和（阻尼比）。

18机电一体化系统设计的方法主要包括：机电互补法、融合（结合法）和组合法。其目的是综合应用机械技术和微电子技术各自的特长，设计出最佳的机电一体化系统（产品）。

19机电一体化系统的设计类型大致有以下三种：开发性设计、适应性设计和变异性设计。 P13

20机电一体化产品的现代设计方法有：（1）计算机辅助设计与并行设计、（2）虚拟设计、（3）快速响应设计、（4）可靠性设计、（5）绿色设计、（6）反求设计、（7）优化设计和（8）网络合作设计（考试时选填2-3个空）

21常用的步进电机的功率放大电路有答：单电压功率放大电路；高低压功率放大电路；恒流源功率放大电路；斩波恒流功率放大电路等几种类型

1.机电一体化产品与传统机电产品的主要区别有哪些？

（1）机电一体化产品功能的实现是所有功能单元共同作用的结果，而传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作。

（2）机电一体化产品可以用最简单的机械结构来实现高精度的复杂运动，而传统的机电产品必须用十分复杂的机械才能实现，有的甚至根本无法实现。

（3）机电一体化产品具有“柔性”，而传统的机电产品往往是“刚性”的。也就是说，机电一体化产品可以通过软件的方法来改变工作方式，而传统的机电产品不具备这种功能。

（3）具有“智能化”的特征是机电一体化产品与传统的机电产品在功能上的又一本质区别。

（4）机电一体化产品更便于实现生产过程自动化，机电一体化产品借助于其通信功能可以与上位计算机传递信息，也可以互相之间通信构成网络。可以方便的组态以改变生产过程，又能各自独立工作。

2.完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？

机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件和信息处理及控制系统五部分相互协调，共同完成所规定的目的功能。通过接口及相应软件有机结合在一起，构成内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。 3.设计类型

（1）开发性设计

不参照已有产品，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计

在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计

在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。

4.画出概念设计的步骤及方法框图。

5.机电一体化产品的现代设计方法有哪些? （1）计算机辅助设计与并行设计（2）虚拟设计（3）快速响应设计（4）可靠性设计（5）绿色设计（6）反求设计（7）优化设计（8）网络合作设计

6.滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？常采用什么措施消除滚珠丝杆副轴向间隙？

承载时滚珠和滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母轴向位移量和丝杠螺母副自身轴向间隙的总和称为滚珠丝杆副的轴向间隙。换向时，轴向间隙会引起空回现象，这种空回是非连续的，既影响反向传动精度，又影响系统稳定性，应予以消除。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用消除滚珠丝杆副轴向间隙的方法有下列几种：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧式自动调整预紧、单螺母变位导程预紧和单螺母滚珠过盈预紧。 7.为什么要消除齿轮副间隙？常用什么措施消除圆柱直齿轮副的间隙？

参考答案：齿轮副的间隙使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能立即随之反转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差，对运动精度影响很大，同时会影响闭环伺服系统的稳定性。

8.消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法。其中圆柱齿轮传动中常用的调整齿侧间隙的方法有偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法和双片薄齿轮错齿调整法。滚动导轨有什么优缺点？

参考答案：滚动导轨的优点是：①摩擦系数小，运动灵活；②静、动摩擦系数基本相同，不易产生爬行；③可以预紧,刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润滑方便；⑦专业厂生产，可以外购选用；滚动导轨的缺点是：①导轨面与滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大；②对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高；③结构复杂，制造困难，成本较高；④对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。 9.请说明图示齿轮齿条传动中消除齿侧间隙的原理？

参考答案：当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l 、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。 10.简述传感器的基本组成及各组成部分的功能

（1）传感器通常由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。

（2）传感（敏感）元件：直接感受被测非电量，并按一定规律将其转换成与被测非电量有确定对应关系的其它物理量。如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出；转换元件：将敏感元件输出的非电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参量（如电阻、电感、电容等）；基本转换电路：将电路参数量转换成便于测量的电学量，如电压、电流、频率等。

11.什么是传感器的静态特性？衡量传感器静态特性的重要指标有哪些？

（1）传感器的静态特性就是指被测量x 不随时间变化，或随时间的变化程度远缓慢于（2）传感器固有的最低阶运动模式的变化程度时，传感器的输出量y 与输入量x 之间的函数关系。

（3）衡量传感器静态特性的重要指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、稳定性和漂移。

12.什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？

（1）传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。

（2）传感器的动态特性可以用基于时域的瞬态响应法和基于频域的频率响应法来分析。其中，时域分析通常用阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数作为激励信号来分析传感器的动态特性；频域分析一般用正弦函数作为激励信号来分析传感器的动态特性。 13.简述绝对式编码器和增量式编码器的区别

（1）绝对式编码器：编码器输出的位置数据是唯一的；编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了；使用寿命长，可靠性高，其精度和分辨率取决于光码盘的精度和分辨率。 (2)增量式编码器：编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据是相对的；由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定；由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失，需要重新复位。

14.简述直流伺服电机的PWM 工作原理

直流伺服电机的速度与所加电压之间成线性关系，这是电机的调速特性，PWM 的工作原理为：通过晶闸管或其他自关断器件的控制，将直流电压断续地加到直流伺服电机上，利用调节通、断的时间变化来改变加在直流伺服电机上的平均电压值，从而调节直流伺服电机的运行速度

15.什么是PID 调节器？三部分在系统调节中各起什么作用？

按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器，将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，简称为P （比例）I （积分）D （微分）调节器，是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。

a. PID 调节器中比例调节起纠正偏差的作用，其反应迅速；

b. 积分调节能消除静差，改善系统静态特性；

c. 微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。

1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量J m =4×10-4kg ·m 3，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J 1=1×10-4kg ·m 3

，大齿轮的转动惯量

J 2=1.8×10-4kg ·m 3，丝杠的转动惯量J s =3.8×10-4kg ·m 3

。工作台的质量m =50kg ，丝杠导程t =5mm ，齿轮减速比为i =5。试求：(1)工作台折算到丝杠的等效转动惯量J G ；(2)传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e ；(3)电机轴上的总转动惯量J 。解答：1）工作台折算到丝杠上的等效转动惯量： 2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je ； 3）电机轴上的总转动惯量J 。 2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i 1 = i 2 =…= i 4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax 。解答：01975.084

7643544323243211

max

=?+?+?+??+?+???+?+????=?φφφφφφφφφi i i i i i i i i i

3.某工作台采用如图所示的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t=4mm ，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）。（1）若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，

确定旋转编码器的每转脉冲数。（2）若采用低速端测量方法，将传感器与丝杠的端部直接相连，n s =500脉冲/转的旋转编码器是否合用？解答：1）测量精度可理解为脉冲当量δ 求每转脉冲数s

t i n s =

推出

005

.045=

?s n 得：160=s

n 脉冲/转

选用200=s n 脉冲/转合理

（2） 800005

.04==

> 500=s

n 不合用

（高速端与低速端本质区别就是涉及一个传动比i

）

4.如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机，转子齿数z 为100。滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm 。已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量δ为

0.005mm/脉冲。试求：（1）步进电机的步距角α；（2）减速齿轮的传动比i 。解答：（1）步进电机的步距角?=??

=??=

2.13

100360360m z α

（2）减速齿轮的传动比i

=3600

i l =>?

?=2.1360005.06i => 4=i

5.已知四级齿轮传动系统中，各齿轮的转角误差为

123418φφφφ?=?=?=?=，

567812φφφφ?=?=?=?=。计算该齿轮传动系统折算到输出端的总转角误差。其中：齿轮

的模数均为mm m 1=，Z 1=20，Z 2=30，Z 3=18，Z 4=36，Z 5=20，Z 6=40，Z 7=20，Z 8=60。

解：1.)计算各级传动比： 2.)计算总传动比：由题意已知：

18φφφφ?=?=?=?=，'

5678

12φφφφ?=?=?=?=

则：

6.设有i =20,传动级数n= 2的小功率传动,试按等效转动惯量最小原则分配传动比。解：按最小等效转动惯量分配传动比的计算公式：根据题意，有：

()

222

221

632

20220 3.0463n n n

n i i --------==?=?=，

验算：22

3.0463 6.56320i i ?=?≈

7.某数控系统结构如图所示。图中，1J 和2J 分别为中间轴和末端轴转动惯量，1K 和2K 分别为中间轴和末端轴的刚度，L T 为负载转矩。假设伺服电机反电动势常数为b

K ，转矩系数为T

K ，电枢电阻为a

R ，转动惯量为m J ，电机机电放大系

数为m

K ，机电时间常数为m

T ，测速电机比电势为F K ，编码器增益为P K ，忽略电枢电感及齿轮的转动惯量。试回答下列问（1）求负载折算到伺服电机轴上

的等效转动惯量e J 、等效刚度e K 和等效负载转矩e T （2）将计算机等效为一个PID 环节，试画出该系统的传递函数方框图

惯量折算：

1212

1422???

? ??+

???

? ????=

z z J z z z z J J e

刚度折算：

122

2311111???

? ???+

???

? ?????=z

z K z

z z z K K e

转矩折算：

142z z z z T T L e ??=

（2）

假定步进电机的转子有40个齿，步进电机的通电方式为A-AB-B-BC-C-CA-A ，滚珠丝杠的导程P h 为20mm ，试求在一个脉冲作用下工作台的位移？解：步进电机的步距角为：360 1.5z m

θ=

=?o

在一个脉冲作用下，步进电机转动给一个步距角，此时工作台的位移x 为：

0.08332h P

x mm

θπ

=?=