机电一体化练习及答案

一、选择题（每小题2分，共20分，多选漏选均不得分）

1．一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：（ ABCD ）

A、机械本体

B、动力与驱动部分

C、执行机构

D、控制及信息处理部分

2．齿轮传动的总等效惯量与传动级数（ C ）

A. 有关

B. 无关

C. 在一定级数内有关

D. 在一定级数内无关

3. 某伺服电动机最高转速为1200r/min，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm，最大进给速率可达（ C ）

A. 72m/min

B. 7.2m/min

C. 5m/min

D. 3.6m/min

4．计算步进电动机转速的公式为（B）

A. 360o

r

mz c B.

60

r

f

mz c

C.

180

cos

o

sm

T

mc D.

360

180

o

o

mc

5. 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为（ B ）

A. 顺序控制系统

B. 计算机集成制造系统

C. 柔性制造系统

D. 伺服系统

6.滚珠丝杠副的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 ）

A．径向位移Ｂ．轴向位移Ｃ．螺旋线长度Ｄ．坐标值

7. 步进电机一般用于( A )控制系统中。

A. 开环

B. 闭环

C. 半闭环

D. 前馈

8．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o，应采用的通电方式为（ C ）

A. 单拍制

B. 双拍制

C. 单双拍制

D. 细分电路

9.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 ）A．调整径向间隙Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗

10. 下列属于变磁阻电动机的是（ C ）

A. 直流电动机

B. 交流感应电动机

C．步进电动机D. 永磁同步电动机

二、名词解释：(每词2分，共6分)

1、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、

速度及动力输出的电动机。

2、静压轴承从外部油源给轴瓦提供压力油，使球磨机进、出料端的大轴在高压

油膜的作用下浮起，与轴瓦无直接接触，处在液体磨擦状态，从而极大地降低了起动力矩和旋转阻力矩的轴承。

3、静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油或压缩空气，使运动件浮

起，以保证两导轨面间处于液体或气体摩擦状态下工作的导轨。

三、填空题：(每空1分，共45分)

1. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。

2. 交流伺服电动机三种基本调速方式是电感调速、可控硅调速、变频器调速。

3、步进电机又称脉冲，它的转角与输入的电脉冲数成正比；它的转速与输入的电脉冲频率成正比；它的转向与输入的电脉冲的顺序成正比。

4、机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。

5、在闭环控制系统中,常用伺服电机做驱动元件。

6、电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。

7、机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。

8、在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

9、常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。

10、导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。

11、机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。

12、步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混

合式步进电机三种。

13、机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。

14、步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。

15、步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

四、简述题：(共29分)

1. 根据工作原理，步进电动机分为哪几类？分别有什么特点？（10分）

答：根据工作原理，步进电动机分为反应式、永磁性和永磁感应式三类。

（1）反应式步进电动机

o o。这类步进电动机结构简单，起动和运行时频率较高，步距角一般为1.50.75

缺点是消耗功率较大，断电时无定位转矩。

（2）永磁性步进电动机

由于转子为永久磁钢，永磁式步进电动机断电时有定位转矩，消耗功率较小。但是，这种步进电动机步角较大，起动和运行频率较低，并需要正、负脉冲供电。（3）永磁感应式步进电动机

这种步进电动机步距角可做得较小，起动和运行频率较高，消耗功率较小，断电时有定位，转矩，兼有反应式和永磁式的优点，但制造工艺较复杂。

2. 简述细分驱动电路的基本工作原理和特点。（6分）

答：原理：

对每一控制脉冲，细分使其电流逐步增加达到脉冲的最大电流（Imax），又逐步减少达到脉冲的最小电流（0），从而可实现高精度运转、控制、分辨，以及提高步进精度。

特点：

1）在不改变电动机结构参数的情况下，能使步距角减少，但细分后的步距角精度不高，功率驱动电路也相应复杂；

2）能使步进电机运行平稳，提高匀速性，并能减弱或消除振荡。

3. 画出由CH250芯片实现步进电机三相六拍工作方式接线图。（8分）

4. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?（5分）

答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。