北理工20秋机电一体化系统设计-试卷B（终）
机电一体化系统设计试题B卷班级 学号 姓名 成绩
一、问答简述题（共10小题，每题3分，共30分）
1．滚动丝杠螺母机构有哪些传动形式？2．为提高传动精度，齿轮传动间隙需要进行调整，常用的调整方法有哪些？3．爬行现象产生的原因是什么？解决的措施有哪些？4．塑料导轨有哪些类型？5．要防止从接地系统传来的干扰，主要方法是切断接地环路，通常采用的三种主要措施？6．微机与外部设备、执行元件和检测传感元件之间的输入输出接口电路中，硬件电路包括哪些内容？7．解释发光二极管（LED）静态显示的特点。8．解释南京工艺装备制造厂标记的滚珠丝杠“CMFZD40×8-3.5-C3／1400×1000”中字母数字的含义。9．滚珠丝杠副的轴向间隙的预紧调整方法有哪些？10．就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，可将其分为哪三种类型？二、填空题（每空1分，共25分）
1．行列式键盘的编程扫描过程包括四个步骤： ；
； 和 。
2．步进电动机的驱动电源（驱动器）由 和 两部分组成。
3． 是用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动控制电器，它由 、 和 部分组成。
4．光栅是利用光的衍射产生的 现象进行位移测量的，它对光栅条纹具有放大作用，若直线光栅每毫米刻线数为250,主光栅与指示光栅的夹角( =0.01弧度，则栅距为 ，莫尔条纹的宽度约为 。
5．电气原理图上所有按钮、触点均按 状态画出。
6．在伺服电动机驱动负载的传动系统中，常采用 确定最佳总传动比。
7．机电一体化的设计思想包括 、 和 三种。
8．内循环滚珠丝杠副可分为 和 两种。
9．滑动导轨中常见的导轨截面形状有四种，分别为 、 、
、 、其中 截面形状的导轨磨损后不能补偿。
三、分析设计题（15分）
题图是80C51单片机对直流电动机控制的简图，据图回答：
(1) 2764和6264的片选端都接到74LS138的Y0输出端，因此，二者有相同的地址范围，该范围为_________，单片机在读取2764的内容时使用读信号________；在读取6264的内容时使用读信号_________。（3分）。
(2)图中的LED显示器是共________极的，若要显示“5”，则单片机应往8255的B端口发送的数据内容为________，该端口数据称为________码。（3分）
(3)解释步进电动机功率放大电路的工作原理，并分析其中的二极管D的作用？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________（3分）
(4)系统通过8255的A端口的PA0，PA1，PA2 对三相步进电动机进行控制，其中8255的A端口、B端口、C端口均工作于方式“0”，写出实现该控制方式的控制字_____________。(1分)
(5)系统通过软件进行控制脉冲环形分配，PA2、PA1和PA0高电平时对应相绕组通电，完成三相步进电动机三相六拍控制的软环分表，将控制代码填写在表内。（3分）
通电相绕组
控制代码
A
AB
B
BC
C
CA
（6）如果电动机的空载运行频率为1000Hz，则为保证电动机空载运行不丢步，软件从软环分表中取数据控制电动机绕组通电状态变换的时间间隔至少为________ms？（2分）
四、计算题（30分）
1．（12分）图示为直流电动机PWM控制原理框图，直流电动机可实现正反向控制。给定控制电压Ui通过跟恒频率三角波进行比较，得到脉冲宽度可调的控制信号，经脉冲分配器电路形成控制信号Ug1=Ug4，Ug2=Ug3，Ug1和Ug2反相。当电动机绕组平均电压Udb>0时电动机正转；Udb=0时，电动机静止 ；Udb<0时，电动机反转。电动机的数据：UN=200V，nN=3000r/min，IN=20A，电枢电阻Ra=0.1Ω。
计算：
（1）功率晶体管VT1~VT4的开关频率至少为多少才能达到开关周期T=0.05ms？（2分）（2）右图中实线是该直流电动机的机械特性曲线，虚线是其闭环静特性曲线，当电动机所受负载电流为Id1时，工作点为B点，指出当负载电流由Id1变为Id2时，开环和闭环的工作点，并解释闭环控制的调节过程。（4分）
（3）仅考虑电枢电阻的影响，计算该直流电动机在额定负载下的静态速降△nN。（3分）（4）要求调速范围D=10，允许的静差率s为多少？（3分）
2．(6分)设有一齿轮传动系统,如图所示，设各级传动比分别为i1=1.5，i2=2。已知其齿轮的转角误差分别为：Δφ1=Δφ2=Δφ3=Δφ4=0.003弧度，试求：
(1) 输出轴的总转角误差；
(2) 要减小该传动系统的总转角误差应采取什么措施?
3．(6分)有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电动机定子励磁绕组，已知转子有24个齿，步进电动机的转速为100r/min，求：
步进电动机的步距角；
脉冲电源的频率。4．（6分）图示谐波齿轮减速器的柔轮齿数Zr＝100，刚轮齿数Zg＝101 ，波发生器的转速为600r/min。求刚轮固定时的柔轮转速nr、减速比和柔轮固定时的刚轮转速ng、减速比，并判断两种情况减速器输入轴的转向与减速器输出轴的转向有何不同?
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