国家学习网《机电一体化系统设计基础》形考作业3答案

1.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量Jm=4×10-4kg·m2，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J1=1×10-4kg·m2，大齿轮的转动惯量J2=1.8×10-4kg·m2，丝杠的转动惯量Js=3.8×10-4kg·m2。工作台的质量m=50kg，丝杠导程t=5mm，齿轮减速比为i=5。试求：
（1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量JG；
（2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量Je；
（3）电机轴上的总转动惯量J。
2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.004弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =2，求该系统的最大转角误差Δφmax。
3.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？
4.一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为50，则其步距角为多少？如要求步进电机2秒钟转10圈，则每一步需要的时间T为多少？
5.如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x向工作台的三相单三拍步进电机，转子齿数z为40。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。
6.下图所示的机电一体化伺服驱动系统，当以步进电动机为驱动元件，其步距角α为1.8°，系统脉冲当量δ为控制器输出一个脉冲时执行机构的直线位移，大小为0.01mm，传动机构采用滚珠丝杠，其基本导程l0为4mm，减速机构采用了齿轮减速，试求齿轮机构的传动比i。
7.分析下图调整滚珠丝杠副轴向间隙的原理。
8.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。
9.某部门欲开发一款用于能在生产线上与人协作的机械手，请制订出该款机械手产品的开发设计流程。
10.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如智能工业机械手，请制订出概念设计的流程。