机电一体化系统设计基础课程作业解答（一）

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1、机电一体化系统课程作业解答（一）一、填空题1．机械子系统电子信息处理子系统动力子系统传感检测子系统2．机械技术传感器检测技术信息处理技术伺服驱动技术系统技术3．摩擦啮合4．滚珠丝杆副齿轮传动装置5．导向精度高刚度好运动平稳结构工艺性好二、简答题1．简述机械传动装置在机电一体化产品中的性能要求机械传动装置的性能要求主要有：1）转动惯量小2）低摩擦3）适当的阻尼4）刚度大5）高谐振频率2．简述机电一体化技术的设计原则及常用方法机电一体化技术设计过程一般分为总体系统设计、部装（子系统）设计和零件（单元）设计3个阶段。总体设计步骤为：1）明确设计思想。2）分析综合

2、要求3）划分各子系统4）确定设计参数5）调研6）拟定总体方案7）编写总体设计证书常用的机电一体化设计方法有：机电互补法、融合法和组合法3种。3．滚珠丝杆副的工作间隙是怎么产生的？如何消除？滚珠丝杠副的轴向间隙是工作时滚珠与滚道面接触点的弹性变形引起的螺母位移量，它会影响反向传动精度及系统的稳定性。常用的消隙方法是双螺母加预紧力，包括双螺母垫片式调隙、双螺母螺纹式调隙和双螺母齿差式调隙。4．简述齿轮传动的齿侧间隙调整方法。齿轮传动装置在工作中产生的齿侧间隙会影响到它的变向功能，降低传动精度，影响系统稳定性，所以应采取一些措施予以消除，消除间隙的方法主要有错齿

3、法和偏心套法两种。错齿法常见形式包括垫片调整法和弹簧调整法两种。三、计算题1．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，设计参数请查阅教材。解：（1）计算载荷由题设条件，查表取KF＝1.2，取KH＝1.0，假设丝杠为D级精度，取KA＝1.0。则计算载荷Fc＝KFKHKAFm＝1.2×1.0×1.0×3600＝4320N（2）计算所要求的额定动载荷Ca′预期使用寿命Lh

4、′＝6×250×10＝15000h并代入nm＝120r/min，FC＝4320N（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P＝6mm螺旋角＝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＝2.06×105MPa，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得许用安全系数[S]＝2.5～3.3。由S>[S]，可知丝杠是安全的，稳定性

5、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。2.某数控铣床作用在滑座上的载荷，滑座数，单向行程长度，每分钟往返次数为4，每天开机6h，每年工作300个工作日，寿命要求8年以上，试设计滚动直线导轨副，设计参数请查阅教材。解：1）计算额定工作寿命和额定行程长度因查表取，则

6、N依据的原则选择相应的型号及参数