机电一体化系统设计试题_3答案.pdf

习题三答案 1. 机电一体化系统中的机械装置包括那些内容？ 主要包括传动、支承、导轨等 2. 机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？ (1) 齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置， 它在伺服运动中的主要作用是实现伺服 电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。 (2) 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动， 将旋转运动变为直线运动。 (3) 滑动摩擦导轨 直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复 直线运动； 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体 （滚珠、滚柱、 滚动轴承等），使导 轨运动时处于滚动摩擦状态。 3. 齿轮传动间隙对系统有何影响？有那些方法可以消除该因素引起的系统误差？ （1）偏心轴套调整法； (2) 双片薄齿轮错齿调整法； (3) 垫片调整法 ； (4) 轴向压簧调整法； (5) 周向弹簧调整法 4. 消除直齿间隙的常用方法有哪些？各有什么特点？ 偏心轴套调整法 : 这种方法结构简单， 但侧隙调整后不能自动补偿。 双片薄齿轮错齿调整法 : 这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。 5. 导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？ 滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦 阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等） ，使导轨运 动时处于滚动摩擦状态。滚动导轨的特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故 运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为 0.1～0.2 μm，而滑动导轨的定位误差一般为 10～20 μm 。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时， 通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较 高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。液体静压导轨的优点是：①摩擦系数很小（起动摩擦系 1 数可小至 0.0005），可使驱动功率大大降低， 运动轻便灵活， 低速时无爬行现象； ②导轨工作表面 不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦 发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。 静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难， 这些都影响静压导轨的广泛使用。气体静压导轨是由外界供压设备供给一定压力的气体将运动件 与承导件分开，运动件运动时只存在很小的气体层之间的摩擦，摩擦系数极小，适用于精密、轻 载、高速的场合，在精密机械中的应用愈来愈广。 6. 滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？ 滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转 动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母 1 和 2 ，调整两个螺母的轴 向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面， 使其产生一定的变形（图 3-25），从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度 7. 试比较塑料导轨和滚珠导轨的性能特点。 塑料、聚四氟乙烯具有优良的减摩、 耐磨和抗振性能， 工作温度适应范围广 （-200～+280°C ）， 静、动摩擦系数都很小，是一种良好的减摩材料。以聚四氟乙烯为基体的塑料导轨性能良好，它 是一种在钢板上烧结球状青铜颗粒并浸渍聚四氟乙烯塑料的板材，导轨板的厚度为 1.5～3mm ， 在多孔青铜颗粒上面的聚四氟乙烯表层厚为 0.025mm。这种塑料导轨板既有聚四氟乙烯的摩擦特 性，又具有青铜和钢铁的刚性与导热性，装配时可用环氧树脂粘接在动导轨上