机电一体化考试计算题

1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50Kg，负载力为 ,最大加速度为5m/s ,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为η=30%，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩？

解: 负载力包括以下几部1）外负载力

2）惯性负载力

电机上的负载力矩为

2．如图所示的开环步进电机位置控制系统，工作台长L=800mm，往复精度为±0.02mm，齿轮传动比i=2，丝杠的直径20mm，步进电机的步距角为1.8°，试确定丝杠的导程。解设丝杠的导程为t，每个脉冲对应工作台的位移

为

则

3．已知传动机构如图所示，,，齿轮的传动比为i=3，丝杠的导程为l=6mm，试计算折算到电机轴上的等效惯量？

解：传动系统有两根轴，每根轴上的总惯量分别为

总的等效惯量为

4.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=200mm,丝杠导程t=4mm, 要求工作台位移的测量精度为0.01mm，采用低速端测量方法，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）.

解：采用光电编码器测量丝杠的转角实现工作台位移的间接测量，设传感器的每转脉冲数为n ，每个脉冲对应工作台的位移为：

则

选取n=1000光电编码器，则测量精度为

满足题目要求。

5．已知图示丝杠螺母驱动系统，工作台的质量m=100kg，丝杠螺距t＝8mm，丝杠长度L ＝0．5m，中径为d＝48mm，材料密度为P=7．8X103kg／m3，齿轮传动比i＝2，两齿轮的转动惯量分别为了J z1=1．2X10-4kg·m2，J z2＝1．9X10-3kg·m2。试求折算到电机轴上的总等效惯量了。?(14分)

解：等效惯量可以分为以下几个部分来计算

(1)电机轴上的元件(齿轮1)

6．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m／s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为ŋ=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。

1．解：(1)计算负载力

负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成

7.如图所示的开环步进电机位置控制系统，已知负载为F＝1000N，工作台长L=500mm，往复精度为±0．0lmm，丝杠导程t s=8mm，直径d＝20mm，步进电机的步距角为a=1．8。，试确定齿轮减速比i。

解

8．已知某工作台采用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o．005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)。

(1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘

(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。

解(1)高速端测量

设传感器的每转脉冲数为，n，每个脉冲对应工作台的位移为

(2)低速端测量

传感器直接与丝杠连接，与减速比无关

可知”。＝500脉冲／转的编码器不合用。满足题目要求