发布时间 : 星期三 文章《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案与解析更新完毕开始阅读3991f528e43a580216fc700abb68a98270feac67
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一、判断题（正确的打√，错误的打×）
1．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。（√ ） ×
2．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。（√ ）
3．双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（× ）
4.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（√ ）× 5．感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√ ）
6．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。（× ）
7．传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标达到要求。（√ ）
8．驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。（√ ）
9．气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（× ）
10．永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。（√ ）
11．步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。（× ） 12．直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输出转矩的关系。（× ）
二、单选题
1．以下产品不属于机电一体化产品的是（ B ）。
A．工业机器人 B．电子计算机 C．空调 D．复印机
2．多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按（ C ）设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原则 B．输出轴的转角误差最小原则 C．重量最轻原则（小功率装置） D．重量最轻原则（大功率装置） 3．检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和（B ）。
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A 控制电路 B 转换电路 C 放大电路 D 逆变电路 4．幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（B ）。 A．静态特性指标 B．动态特性指标 C．输入特性参数 D．输出特性参数
5．光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是（A ）mm。
A．1 B．2 C．3 D．4 6．受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称(B )。 A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人
7．闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的（C ）。 A．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度 B．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度 C．回程误差和传动误差都不会影响输出精度 D．回程误差和传动误差都会影响输出精度
8. 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（B ）。
A 改变电压的大小 B 改变电动机的供电频率 C 改变电压的相位 D 改变电动机转子绕组匝数
三、简答题
1．什么是传感器的静态特性和动态特性？
? 传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性。需要了解的主要参数有：线性范围、线性度、灵敏度、精确度、分辨力、迟滞、稳定性。
? 传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。需要了解的主要参数有：幅频特性和相频特性。
2．什么是伺服系统？伺服系统的一般组成有哪几个部分？
伺服系统又称随动系统，它是以机械位置、速度和加速度为控制对象，在控制命令指挥下，控制元件的工作，使机械运动部件按照命令要求运动。
一般来说，伺服系统组成框图如图所示。
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伺服系统组成框图
（1）控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。
（2）功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。
（3）执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。 （4）检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反馈控制。无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。
3．简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理。
直流伺服电动机脉宽调制（PWM）的工作原理：假设输入直流电压U，可以调节导通时间得到一定宽度的与U成比例的脉冲方波，给伺服电动机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而输出不同大小的电压Ua，使直流电动机平滑调速。
4．比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别。 电机 调速原理 DC AC 调压 变频 容量范围 大 中 制动力矩 大 中小
四、计算题
1．刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？ 解：（1）丝杠旋转一周有1024个脉冲，307200个脉冲对应于丝杠旋转307200/1024=300周，故刀架的位移量为300*2mm=600mm，
（2）丝杠的转速为300*2π//10=60π （弧度/ 秒）
2．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l0=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。
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转速 低 高 耐环境能力 差(有摩擦粉尘) 良 控制器 简单 复杂 范文范例参考
工作台 功放 电机 i
滚珠丝杠
图 电机驱动工作台示意图
解：（1）K=3相，N=3拍，z=100
步进电机的步距角α=360o/(z*m)= 360o/(z*K*N)= 360o/(100*3*3)=0.4 o （2）由于一个脉冲，步进电机旋转0.4 o，工作台横向(x向)脉冲当量0.005mm，由于滚珠丝杠的基本导程为l0=6mm，对应于丝杠转动一周360 o ，设一个脉冲丝杠转动的角度为x，则 6mm/360o=0.005/xo，得x=0.3o
故减速齿轮的传动比i=0.3/0.4=3/4
五、综合题
1．图示直射式光电转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。试分析传感器的测量原理。
解：当装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘转动时，光敏元件接收到脉冲信号，若转动圆盘上缝隙是均匀刻制，总数量为N，则光敏元件每输出N个脉冲，就意味着圆盘转动一周360o；若输出M个脉冲，就意味着转过360*M/No，因此，该传感器可以用于测量角度。如果在T秒时间内转过输出M个脉冲，就意味着转速为360*M/N/T (o/s ) 因此，该传感器也可以用于测量角速度。
2．已知一个绳位移控制系统的两种驱动方案分别如图a和b所示。 （1）试分析两种方案的特点；
（2）画图说明方案（a）减速器滚筒驱动测量位移的方法。
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