機電一體化設計基礎復習題及答案

1、復習題一、是非判斷1、機電產品結構方案設計時遵循傳動鏈最短原則的好處是使傳動精度高，而傳動性能穩(wěn)定性降低。 （×）2、莫爾條紋具有使柵距的節(jié)距誤差平均化的特點。 （）3、滾珠絲杠傳動的特點是傳動效率高、運動具有可逆性、傳動精度高、磨損小，使用壽命長、不能自鎖。 （×）4、采用光電耦合器可以將前向通道、后向通道以及其他相關部分切斷與電路的聯系，從而有效地防止干擾信號進入微機。 （）5、動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為行掃描。 （×）6、分辨率是d/a轉換器對輸入量變化敏感程度的描述，與輸入數字量的位數有關。8位數的分辨率為1/25

2、6，10位數的分辨率為1/1024。 （）7、在機電產品中若有檢測元件，則該產品的控制系統一定是閉環(huán)的。 （×）8、無源濾波器常采用lc諧振電路或rc網絡作為濾波器件。 （）9、機電產品轉動慣量大可使機械負載變大，靈敏度下降，但是不影響機械系統的響應速度。 （×）10、執(zhí)行機構運動循環(huán)圖可以表明各機構間的配合協調關系。 （）11、機電產品結構設計是從：定量到定性，具體到抽象，粗略到精細的過程結構設計滿足的目標：保證功能、提高性能、降低成本。 （×）12、雙頻激光干涉儀是同一激光器發(fā)出的光分成幅值不同的兩束光產生干涉。得到的是按幅值變化的交流調頻信號，信噪比高，可實

3、現高分辨率測量。 （×）13、滾珠絲杠傳動中，當絲杠改變轉動方向時，間隙會使運動產生空程，從而影響機構的傳動精度。 （）14、采用光電耦合器可以將前向通道、后向通道以及其他相關部分切斷與電路的聯系，從而有效地防止干擾信號進入微機。 （）15、鍵碼識別就是判斷閉合鍵的代碼，通常有2種方法，一種是靜態(tài)檢測法稱為編碼鍵盤；另一種是動態(tài)檢測法成為非編碼鍵盤。 （×）16、選用d/a芯片時位數愈多精度愈高，其轉換的時間愈長。 （）17、在機電產品中若有檢測元件，則該產品的控制系統不一定是閉環(huán)的。（）18、在微機檢測系統的輸入通道中，采樣/保持（s/h）電路可有可無。（×）1

4、9、雙片薄齒輪錯齒調整法以消除齒側間隙，但反向時不會出現死區(qū)。 （×）20、采樣時間是指對被測參數檢測的時間。 （）二、簡答題1、同步帶傳動主要失效形式有哪些？主要原因是什么？(a) 承載繩斷裂 原因是帶型號過小和小帶輪直徑過小等。 (b) 爬齒和跳齒 原因是同步帶傳遞的圓周力過大、帶與帶輪間的節(jié)距差值過大、帶的初拉力過小等。 (c) 帶齒的磨損 原因是帶齒與輪齒的嚙合干涉、帶的張緊力過大等。 (d) 其他失效方式 帶和帶輪的制造安裝誤差引起的帶輪棱邊磨損、帶與帶輪的節(jié)距差值太大和嚙合齒數過少引起的帶齒剪切破壞、同步帶背的龜裂、承載繩抽出和包布層脫落等。2、滾珠絲杠的支承形式有哪幾種

5、，各適用于什么場合？單推單推：適宜中速、精度高，雙推雙推：適宜高速、高剛度、高精度。雙推簡支：適宜中速、精度較高的長絲杠。雙推自由：適宜中小載荷與低速，更適宜垂直安裝，短絲杠。3、機電系統原理方案設計中進行功能分析設計時，為什么要抽象化？突出基本的、必要的要求，擯棄偶然情況和枝節(jié)問題，便于抓住設計問題核心，避免構思方案前形成的條條框框，放開視野，尋求更為理想的設計方案4、下圖為開關式乘型全波相敏檢波電路原理圖，試說明信號的相位解調原理。在uc為高電平的半周期，v1導通，v2截止，n同相端接地，在uc為低電平的半周期，v1截至，v2導通，n反相端接地，。5、滾珠絲杠采用齒差調隙方式時，若兩齒齒數

6、分別為z1=99，z2=100，螺母同方向轉過的齒數n=1，絲杠的導程p=6mm，試問產生的軸向位移（即間隙）為多少？該方式的特點是什么？產生的軸向位移（即間隙）為：該結構復雜，加工和裝配工藝性差，但是調整的精度高，工作可靠。6、機電系統中選擇控制形式的基本原則有哪些？根據系統的要求，控制執(zhí)行機構完成特定的運動規(guī)律，并滿足工作要求。具體任務包括： 使各執(zhí)行機構按一定的順序和規(guī)律運動、改變各運動構件的運動方向和速度大小、使各運動構件間有協調的動作，完成給定作業(yè)循環(huán)的要求、對工作中的不正常情況報警7.機電一體化系統設計指標大體上應包括哪些方面?應包括系統功能、性能指標、使用條件、經濟效益。8.步進

7、電動機常用的驅動電路有哪幾種類型?其中哪種電路適于永磁式步進電動機?主要有：單極性驅動電路、雙極性驅動電路、高低壓驅動電路、斬波驅動電路、細分電路。其中雙極性驅動電路適于永磁式步進電動機。9.步進電動機數控系統和參考脈沖伺服系統的輸入信號是什么?輸出軸的轉速、轉向、位置各自與哪些因素有關?(1)參考脈沖序列。 轉速與參考脈沖頻率成正比。 (2)輸出軸 轉向由轉向電平決定。 位置由參考脈沖數決定。10.什么是plc的掃描工作制?plc的掃描工作制，即檢測輸入變量、求解當前控制邏輯以及修正輸出指令。重復進行。三、分析題1、如圖所示鍵盤輸入接口采用行掃描法時如何判斷鍵盤中有無鍵按下及判斷閉合鍵所在的

8、位置（1）判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線y0-y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 （2） 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。2、試分析下圖所示差動電路的工作過程。uiuor1r2利用傳感器的一對差動阻抗r1和構成分壓器，在平

9、衡狀態(tài)，r1r2r0；當被測量發(fā)生變化時，傳感器阻抗也隨之變化，設變化量為r，則r1r0r， r2-r,于是 u0=r2·u1/ r1r2=(r0-r) u1/2 r0；阻抗的變化被轉換成了輸出電壓的變化。對于非差動式傳感器作補償環(huán)境變化影響的阻抗元件。電路中的一個阻抗可以是用作補償環(huán)境變化影響的阻抗元件。3、下圖中用m法測量轉速時，脈沖發(fā)生器每旋轉一周輸出100個脈沖，若檢測周期為20ms，在一個檢測周期內所測得的脈沖數為50。試計算其轉速和測速裝置的分辨率。（5分）4、右圖為發(fā)光二極管vle與單片機8031的一種接口電路，已知發(fā)光二極管的正向壓降vf=1.5v，驅動器7407的壓

10、降vcs=0.5v，要求通過發(fā)光二極管的電路if=10ma，試確定電路中電阻rf的值。5、絲杠工作臺的簡化模型如圖所示，列出其動力學方程，計算其傳遞函數，并化簡成二階系統的規(guī)范形式。 mkxcy動力學平衡方程為:對上式拉氏變換,得系統傳遞函數:化簡成二階系統的規(guī)范形式為:其中：6、在齒輪齒條傳動機構中，已知齒輪的齒數為z，模數為m（mm）。若齒輪的轉速為n(r/min)，求齒條直線運動的速度v=？分度圓直徑：d=z·m（）齒輪角速度：=2n/60(弧度/秒)齒條線速度： 7、已知某一線性電位器的測量位移原理如圖所示。若電位器的總電阻r=2k，電刷位移為x時的相應電阻rx=1k，電位器

11、的工作電壓vi=12v,負載電阻為rl。(1)已測得輸出電壓vo=5.8v,求rl。(2)試計算此時的測量誤差。v0=(1) 當v01=5.8時，5.8= 5.8=()空載時設測量出5.8輸出電壓時的測量誤差則8、三相交流感應電動機，電源頻率50hz，空載轉速為1450r/min。(1)該電動機為幾極，空載轉差率是多少?(2)堵轉時定子、轉子繞組電勢頻率各為多少?(3)空載時，定子、轉子繞組電勢頻率各為多少?（1） 即該電動機為四級 空載時轉差率為：s= （2）堵轉時：s定子繞組電勢頻率f1=50hz,轉子繞組電勢頻率f2=sf1=50hz(1) 空載時：定子繞阻電勢頻率f150hz,轉子繞組

12、電勢頻率：f2=四、綜合題1、已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數z1=200,剛輪齒數z2=202，波發(fā)生器的轉速nh=600r/min。如圖 試求：(1)剛輪固定時柔輪的轉速n1。 (2)柔輪固定時剛輪的轉速n2。（1）剛輪固定時：n1=- （2）柔輪固定時2、三相變磁阻式步進電動機，轉子80個齒。(1)要求電動機轉速為60r/min,單雙拍制通電，輸入脈沖頻率為多少?(2)要求電動機轉速為100r/min，單拍制通電，輸入脈沖頻率為多少?(1)即 （2） 單拍制 即： f=3、某控制系統結構圖如圖所示，圖中gc(s)=kp(1+tds),gp(s)= =(2) 確定kp和td的值，以使系統性能同時滿足： 在單位拋物線(恒加速度)函數作用下的穩(wěn)態(tài)誤差essa0.2，幅值穿越(截止)頻率c=5(