机电一体化系统设计基础试题A答案

机电一体化系统设计基础 试题A 答案
一、填空题(每小题1分，共10分)
1. 电源 液压源 气压源 3. 线性直流伺服放大器 脉宽调制放大器
2. 固有频率 阻尼能力 4. 敏感元件 转换元件 基本转换电路
二、判断题(每小题1分，共10分)
1.×
2.√
3.√
4.×
5.×
6.×
7.√
8.√
9.√ 10.×
三、选择题(每小题2分，共20分)
1．B 2．B 3．A 4. D 5．D 6．C 7．A 8．B 9．C 10．D
四、简答题(每小题3分，共12分)
1．答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：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；
采用消隙机构，以减小或消除回程误差。

2．答：机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：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价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试
制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生
产；销售。

3. 答：伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。

（1）提高系统的固有频率，减小阻尼。

增加传动系统的刚度，减小折算的
转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。

（2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的
响应速度。

4．答：步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉
冲，转子就转过一个相应的角度。

其角位移量与输入脉冲的个数严格成正
比，在时间上与输入脉冲同步。

因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和
电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。

五、分析题(6分)
答： 对于开环步进电机位置控制系统，由于无检测装置，不对位置进行检测和
反馈，因此齿轮减速器的传动误差（误差的高频分量）和回程误差（误差
的低频分量）将直接影响工作台的输出精度。

六、计算题(12分)
解：（1）折算到电机轴上的负载力矩
摩擦负载力 F f ＝mgf ＝50×10×0.1＝50N
外负载力 F w ＝1000N
电机上的负载力矩为
Nm
F F t i T f W s m 191.07
.01)501000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πη
π （2）电机轴的转速
min /3000/50004
.004.05r s r t v i n s ==⨯=⋅= （3）电机所需功率
()LP LP m n T P 5.2~5.1=
取系数为2，则
W 120502191.0222=⨯⨯⨯⨯=⋅=ππn T P m
七、综合题(10分)
解：
1．驱动特点：
方案a
结构简单、易实现。

绳的位移范围很大。

但绳在滚筒方向会产生横向位移，需要
采用制动器或者止逆型减速器才能防止绳对电机的反向驱动。

方案b
结构较简单，成本与方案a 相当。

但绳的位移范围要受到丝杠长度的限制，普通丝
杠具有止逆功能，无需增加制动器即可防上绳对电机的反向驱动。

无横向位移。

2．方案ｂ的测量方法如图所示
(1)电机轴安装编码器间接测量绳的位移；
(2)滑台安装直线传感器直接测量绳的位移。