机电一体化系统设计试卷有答案.docxVIP

1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？

机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

2．刚度对传动系统有哪些影响？

刚度会影响传动系统的精度和固有频率，随刚度的减小，传动链的变形增大，传动精度降低，系统的固有频率下降。

3．机械技术的4个支柱学科是什么？

机械学、制造工艺学、控制、力学。

4．有几种常用的工业控制计算机？

单片机、DCS、PLC、单回路调节器、微机测控系统和分散控制系统。

5．机械本体的作用是什么？

系统的支撑结构，包括机身和框架。

二．填空题（20分，每空2分）

1．传感器一般由（敏感元件），（转换元件）和（基本转换电路）组成。

2．对驱动装置的技术要求有（精度）、（稳定性）、（快速性）和（可靠性）。

3．构思比较常用（）、（）和（）等方法。

(专家调查法、头脑风暴法、检查提问法、检索查表法、特性列举法、缺点列举法、希望列举法，之中的任意三个。)

三．分析题（20分，每题10分）

1．画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？

与普通信息处理机相比较,工业PC机有以下特点

将普通信息处理机的大母板改为功能插板，具有丰富的过程输入输出功能

良好的时实性

抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。

4）丰富的应用软件。

2．如图所示的伺服系统，试分析丝杠螺母机构的传动误差对工作台输出精度的影响。

丝杠螺母机构位于电机之后，系统是开环控制，传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除，会影响输出精度。

四计算题（24分，每题12分）

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/s2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为，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分

外负载力

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mm，齿轮传动比，丝杠的直径20mm，步进电机的步距角为，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

五．综合训练题（16分）

已知五自由度教学机器人，采用步进电机控制，具有手动示教、再现功能，试确定其控制计算机及控制方案，并说明理由。

解：五自由度机器人采用步进电机控制，没有使用位置元件，采用开环控制，控制功能比较简单，又考虑到用于教学，成本不应太高，使用环境良好，采用单片机控制就可以满足使用要求。

手动示教盒是一个单片机系统，它由单片机、RAM、串行通信口、键盘、LED显示器等组成。它承担命令输入、状态显示、数据存储、通过与关节控制单片机通信给关节单片机发送控制命令等任务。

关节控制是开环控制，程序比较简单，由一个单片机实现集中控制，它由步进电机驱动接口和串行通信口等组成。控制系统原理图如下。