机电一体化系统设计基础——答案完工.docVIP

《机电一体化系统设计基础》形成性考核册 学生姓名： 陶奇 学生学号： 1161101206761 班 级： 11春机械 专 业： 机械制造与自动化 机电一体化系统设计基础课程作业（）一、填空题 1．控制及信息处理单元一般由组成。 2．机电一体化产品按用途可以划分为产品。 3．机电一体化系统设计的质量管理主要体现在三个方面。 4．市场预测主要包括方法。 5．机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在等方面的要求。 6．在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守原则。 7．当负载折算到电机轴上的惯量等于时，系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。 8．机械传动系统中，影响系统传动精度的误差可分为和两种。 二、简答题 三、计算题 1．图示丝杠螺母驱动系统，已知工作台的质量m=200Kg，丝杠螺距t=5mm,丝杠长度L=0.8m,中径为d=30mm,材料密度为，齿轮齿数分别为z1＝20，z2＝45，模数m＝2mm，齿宽b＝20mm。试求折算到电机轴上的总等效惯量J。 工作台折算到丝杠上的转动惯量为 （2）折算到电机轴上的转动惯量 2．试设计一数控机床工作台用滚珠丝杠副。已知平均载荷Fm＝3600N，丝杠工作长度l＝1.25m，平均转速nm＝120r/min，每天开机6h，每年250个工作日计，要求工作10年以上。丝杠材料为CrWMn钢，滚道硬度为58～62HRC，丝杠传动精度要求为±0.03mm。注：本题可开卷完成 （3）根据Ca′的值选择滚珠丝杠副 设选用FCI型号系列，按照满足Ca≥Ca′的原则，并考虑各种因素，查表3.7选出合用的滚珠丝杠型号规格为FCI-5006-3，其主要参数尺寸： 公称直径 D0＝50mm 导程 l0＝6mm 螺旋角 λ＝2°11′ 滚珠直径 d0＝3.969mm 丝杠小径 d1＝45.63mm （4）检验稳定性 取弹性模量 E＝2.06×105 MPa，查表3.8长度系数μ＝2/3 丝杠轴惯性矩 不发生失稳之最大载荷 安全系数 查表3.8 许用安全系数[S]＝2.5～3.3。由S[S]，可知丝杠是安全的，稳定性合乎要求。 （5）检验刚度 计算转矩 取摩擦系数f＝0.002，则ρ＝arctan0.002＝6′53″ 按最不利情况计算导程误差，每个导程的变形量 =6.44×10－2μm 丝杠在工作长度上的导程误差 通常，丝杠的导程误差ΔL应小于其传动精度的1/2，即 丝杠的刚度满足要求。 经上述计算验证，所选FCI-5006-3型丝杠各项性能均符合使用要求，可用。 四、分析题 一数控系统如图所示，试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。 　 机电一体化系统设计基础课程作业（二） 　　一、填空题 　　1．在机电一体化系统的驱动装置中，位于前向通道闭环之内的环节，其误差的对输出精度基本无影响，而误差的 影响系统的输出精度。 　　2．为提高闭环系统的稳定性，应增大执行装置的和系统的。 　　3．对于执行装置，选择较大的传动比可使系统的增大，有利于系统的稳定性。 　　4．对于线性控制系统，若要求在达到高精度的同时减小定位时间，则必须提高系统的。 5．步进电机的驱动电源由组成。 　　6．由矩频特性曲线可知，步进电机的小于最大静转矩，并随着脉冲频率的升高而。 　　7．当前，广泛采用的直流伺服电机的驱动电路有和两种。 　　8．交流异步电动机的转速与、和有关。 　　9．液压系统的伺服控制元件主要有和。 　　10．评定定位系统的主要性能指标是和。 　　二、简答题 　　三、分析题 　　1．如图所示的系统，试分析传感器的误差对输出精度的影响。 图1　 电机驱动直线伺服系统　　2．如图所示的伺服系统，试分析齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响。 图2　 开环步进电机位置控制系统 　　四、计算题 　　1．如图1所示的电机驱动直线伺服系统，已知工作台的质量为50kg，工作台与导轨间的摩擦系数f＝0.1，负载力为1000N，丝杠直径为16mm，导程为4mm，齿轮减速比为5，工作台的最大线速度为0.05m/s，试求： （1）折算到电机轴上的负载力矩； （2）电机轴的转速； （3）电机所需功率。 取系数为2，则 　　2．如图