机电系统设计综合复习题

《机电系统设计》综合复习资料一、名词解释

1．IEEE

2．RS485

3．机电一体化

4．柔性制造系统

5．转动惯量的折合原则

6．静压导轨副

7．比功率

8．环形脉冲分配器

9．格雷码(或葛莱码)

10．可编程序控制器

11.凸轮曲线理论

12．静压轴承

13．脉宽调制

14．环形脉冲分配器

15．现场总线

16．稳态设计

17．FMS

18．D-H矩阵法

二、简答

1．机电一体化对机械系统的要求

2．滚珠丝杠预紧的作用和方法

3．导轨低速运动时的爬行现象及改进措施

4．写出三相双三拍步进电机的环形脉冲分配方式

5．机电一体化的基本组成

6．计算机集成制造系统

7．输出轴转角误差最小原则

8．导轨材料的搭配原则

9．各种柔性传动的方法与特点

10．光电隔离电路的主要作用

三、综合题

1、写出四位循环码码表。

2、某机床传动系统由电机、减速箱、滚珠丝杠和工作台组成。已知：电机转速n=3000r/min，

额定扭矩0.49Nm，转动惯量7.3×10-5kgm2；减速箱传动比i=4.5，主动部分转动惯量1.0×10-4kgm2，被动部分转动惯量2.0×10-4kgm2；滚动丝杠导程t=5mm，转动惯量1.2×10-4kgm2；工作台质量50kg。

试求：（1）系统各部分转化到电机轴上的转动惯量。

（2）若取系统平均效率为0.85，试计算工作台的最大推力为多少。

3、某谐波齿轮减速器的柔性轮固定，谐波发生器为输入端，刚轮为输出端，已知，柔轮齿数为204，刚轮齿数为206，求系统的传动比。

4、试推导动电式变换器的传递函数。

5、某谐波齿轮减速器的刚轮固定，谐波发生器为输入端，柔性轮为输出端，已知，柔轮齿数为204，刚轮齿数为206，求系统的传动比。

6、某机床所使用的滚珠丝杠的计算寿命为4000小时，机床改为滚动摩擦后，丝杠的载荷为原来的0.9倍，问此时该丝杠的寿命为多少小时。

7、某谐波齿轮减速器的刚性轮固定，谐波发生器为输入端，柔性轮为输出端，已知，柔轮齿数为128，刚轮齿数为130，求系统的传动比。

参考答案

一、名词解释

1．IEEE——(Institute of Electrical and Electronics Engineers)（美国）电子与电气工程师协会。

2．RS485——长距离串行通讯口。

3．机电一体化——机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。4．柔性制造系统——（flexible manufacturing system）FMS：柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。

5．转动惯量的折合原则——用能量相等即动能相等的原则来折合转动惯量6．静压导轨副——静压导轨副是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支承件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜之上，与导向支承件脱离接触，至使摩擦阻力（力矩）大大降低。

7．比功率——比功率为表征动力大小的综合性指标。它包含了功率P、加速性能e和转速w三种因素，比功率=dP/dt=Pe/w=wTT/J(1/w)=T2/J(kWs-1)。

8. 环形脉冲分配器——步进电机的各相绕组必须按一定的顺序通电才能正常工作。这种使电机绕组的通电顺序按一定规律变化的部分称为脉冲分配器，又称环形脉冲分配器。

9．格雷码(或葛莱码)——一种二进制码，特点是在改变数据时，每次只有一位在变化。

10．可编程序控制器——可编程序控制器是一种专为在工业环境下应用而设计数字运算操作的电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式和模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备和生成过程。

11. 凸轮曲线理论——凸轮曲线理论是解决机构学中将惯性负载从一静止点移动到另一静止点时，让其运动怎样地随时间而变化问题的一种理论，凸轮曲线理论同样也适用于解决电机控制中的定位问题。

12．静压轴承——静压轴承是利用外部供油（气）装置将具有一定压力的液(气)体通过油（气）孔进入轴套油（气）腔，将轴浮起而形成压力油（气）膜，以承受载荷。其承载能力与滑动表面的线速度无关，故广泛应用于低、中速，大载荷，高精度的机器。它具有刚度大、精度高、抗振性好、摩擦阻力小等优点。13．脉宽调制——（PWM，Pulse Width Modulation）通过产生不能宽度的脉

冲控制开关管的通断来使输出电压变化的方法。

14．环形脉冲分配器——步进电机的各相绕组必须按一定的顺序通电才能正常工作。这种使电机绕组的通电顺序按一定规律变化的部分称为脉冲分配器，又称环形脉冲分配器。

15．现场总线——(FCS，Fieldbus Control System)安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

16．稳态设计——稳态设计包括使系统的输出运动参数达到技术要求、执行元件（如电机）的参数选择、功率及过载能力的验算，各主要元、部件的选择与控制线路设计，信号的有效传递、各级增益的分配、各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等。通过稳态设计，初步确定系统的主回路各部分特性、参数，建立系统的数学模型，为系统的动态设计作好准备。

17．FMS——（Flexible Manufacture System）柔性制造系统。

18．D-H矩阵法——用代数法进行机构分析与综合的方法。

二、简答

1．机电一体化对机械系统的要求——无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率和适当的阻尼比等。

2．滚珠丝杠预紧的作用和方法——滚珠丝杠副在负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的动态性能。单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。实际应用中，常采用以下几种调整预紧方法。(1)双螺母螺纹预紧调整式，（2）双螺母齿差预紧调整式（3）双螺母势片调整预紧式（4）弹簧式自动调整预紧式（5）单螺母变位导程自领紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。

3．导轨低速运动时的爬行现象及改进措施——导轨在低速运行时，往往不是作连续的匀速运动而是时走时停（即爬行）。其主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统刚性不足造成的。为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。