1118機電一體化系統(tǒng)設計基礎

1、1118機電一體化系統(tǒng)設計基礎習題試題一一、單選題1機電一體化技術是以（ B ）技術為核心，強調(diào)各種技術的協(xié)同和集成的綜合性技術。A 自動化B電子C機械D軟件2機電一體化技術是以（ C ）部分為主體，強調(diào)各種技術的協(xié)同和集成的綜合性技術。A自動化B微電子C機械D軟件3在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)過程中，總體方案設計完成后應立即進行( B )。A樣機設計(詳細設計)B 此方案的評審、評價 C理論分析(數(shù)學模2)D可行性與技術經(jīng)濟分析4在機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動要滿足伺服控制的基本要求足( A )。A精度、穩(wěn)定性、快速響應性B精度、穩(wěn)定忭、低噪聲C精度，高可靠性、小型輕量化D精度、高可靠性、低沖擊振動

2、5在機械傳動系統(tǒng)中，用于加速慣性負載的驅(qū)動力矩為( D )。A電機力矩 B負載力矩 C折算負載力矩 D電機力矩與折算負載力矩之差6在下列電機中，( C )既可通過閉環(huán)實現(xiàn)速度或位置控制，又可作步進方式運行，且電機轉(zhuǎn)速不受負載影響，穩(wěn)定性高。A步進電機B直流伺服電機 C交流同步伺服電機D籠型交流異步電機7在開環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（ B ）做驅(qū)動元件。A直流伺服電動機B步進電動機C同步交流伺服電動機D異步交流伺服電動機8在工業(yè)控制計算機中，控制總線的功能是( B )。A確切指定與之通信的外部硬什B確定總線上信息流的時序 C在計算機內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù) D 連接控制電源9在工業(yè)控制應用中，為了( D )，DA

3、轉(zhuǎn)換的輸出常常要配接VI轉(zhuǎn)換器。A抑制共模電壓的干擾B非電壓信號的轉(zhuǎn)換 C信號的放大、濾波D適應工業(yè)儀表的要求10在工業(yè)機器人的設計中，( A )是理論分析階段要進行的工作之一。 A傳感器的選擇及精度分析 B技術經(jīng)濟性分析 C控制系統(tǒng)硬件電路設計 D控制系統(tǒng)軟件配置與調(diào)試11以下產(chǎn)品不屬于機電一體化產(chǎn)品的是( B )。A機器人B移動電話C數(shù)控機床D復印機11以下產(chǎn)品不屬于機電一體化產(chǎn)品的是( B )。A 工業(yè)機器人B電子計算機C空調(diào)D復印機12以下除了（ D ），均是由硬件和軟件組成。A計算機控制系統(tǒng)BPLC控制系統(tǒng)C嵌入式系統(tǒng)D繼電器控制系統(tǒng)13以下抑制電磁干擾的措施，除了( D )，其余都

4、是從切斷傳播途徑人手。A屏蔽 B隔離 C濾波 D軟件抗干擾14導程L0=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件，則工作臺與工件折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為（ B ）kgmm2。 A48.5B97C4.85D9.715導程L0=8mm的絲杠的總質(zhì)量為6kg，標稱直徑為40mm，則其轉(zhuǎn)動慣量為（ A ）kg·mm2。 A1200B480C120D4816下列哪個不是傳感器的動特性?( D )A幅頻特性B臨界頻率C相頻特性D分辨率17下列哪項指標是傳感器的動態(tài)特性？（ D ）。A量程B線性度C靈敏度D幅頻特性18幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（ B ）。 A靜態(tài)特性指標B動態(tài)特

5、性指標C輸入特性參數(shù)D輸出特性參數(shù)19靜態(tài)剛度屬于傳感器的( C )。A靜態(tài)特性指標B動態(tài)特性指標 C輸人特性參數(shù) D輸出特性參數(shù)20頻率響應函數(shù)是傳感器的( B )。A靜態(tài)特性指標B動態(tài)特性指標 C輸入特性參數(shù) D輸出特性參數(shù)21機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的動態(tài)特性主要影響表現(xiàn)為( B )等方面。A固有頻率、響應速度、慣量 B固有頻率、失動量、穩(wěn)定性 C摩擦特性、響應速度、穩(wěn)定性 D摩擦特性、失動量、慣量22為提高機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應設法( A )。 A增大系統(tǒng)剛度B增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量 C增大系統(tǒng)的驅(qū)動力矩D減小系統(tǒng)的摩擦阻力23傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精度有影響，( A ) 固有頻

6、率可減小系統(tǒng)地傳動誤差， ( A )系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A提高，提高 B提高，減小 C減小，提高 D減小，減小24多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按( C )設計的傳動鏈。A最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則 B輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則C重量最輕原則(小功率裝置)D重量最輕原則(大功率裝置)25多級齒輪傳動中，各級傳動比“前大后小”的分配原則適用于按( D )設計的傳動鏈。 A最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則B輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則 C重量最輕原則(小功率裝置)D重量最輕原則(大功率裝置)26閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，齒輪減速器位于前向通道，所以它的( B )。 A傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響

7、輸出精度 B回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度C傳動誤差和回程誤差都會影響輸出精度 D傳動誤差和回程誤差都不會影響輸出精度27閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構位于閉環(huán)之外，所以它的( D )。A回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度 C回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度 D回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度28半閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構位于閉環(huán)之外，所以它的( D )。A回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度C回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度D回程誤差和

8、傳動誤差都會影響輸出精度29HRGP-1A噴漆機器人中的旋轉(zhuǎn)變壓器屬于系統(tǒng)中的（ B ）。A 能源部分B測試傳感部分C控制器D執(zhí)行機構30HRGPlA噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的( C )。A能源部分B測試傳感部分 C驅(qū)動部分D執(zhí)行機構31HRGP-1A噴漆機器人中的手部屬于系統(tǒng)中的（ D ）。A 能源部分B測試傳感部分C驅(qū)動部分D執(zhí)行機構32步進電機轉(zhuǎn)角的精確控制是通過控制輸入脈沖的( B )來實現(xiàn)的。A頻率B數(shù)量C步距角D通電順序33步進電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而( B )。A上升B下降C不變D前三種情況都有可能34對同一種步進電機，三相單三拍的步距角是三相六拍的(

9、 C )倍。A05B1C2D335有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，已知轉(zhuǎn)子有24個齒，步進電機的步距角是（ C ）。A0.6°B1.2°C1.5°D2°36頻矩特性表示步進電機( B )與脈沖頻率的關系。 A額定動態(tài)轉(zhuǎn)矩 B最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩 C最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 D最大啟動轉(zhuǎn)矩37STD總線的AD轉(zhuǎn)換接口模板中，除AD轉(zhuǎn)換器及STD總線接口邏輯之外；還應設置( C )。 A采樣保持器與通道選擇器B通道選擇器與多路開關 C多路開關與采樣保持器DVI轉(zhuǎn)換器與信號調(diào)理電路38開放式體系結(jié)構中的VLSI是指( C )。 A不同的

10、用戶層次 B用戶的特殊要求 C超大規(guī)模集成電路 D模塊化體系結(jié)構39為保證系統(tǒng)安全可靠工作，下列機電一體化產(chǎn)品中，( D )需要進行抗干擾設計。A自動洗衣機 B自動照相機 C滾筒型繪圖機 D數(shù)控機床40通常，TTL電平接口不用于( A )。A工控機與獨立設備的連接 B操作面板上開關狀態(tài)的輸入 C驅(qū)動帶電氣隔離的繼電器 D輸出指示燈控制41計算機控制系統(tǒng)實際運行時，需要由用戶自行編寫( D )，具有實時性、針對性、靈活性和通用性。 A實時軟件B開發(fā)軟件C系統(tǒng)軟件D應用軟件42數(shù)控機床進給系統(tǒng)的伺服電機屬于設備的( C )。A能源部分B傳感部分C驅(qū)動部分 D執(zhí)行機構43( A )又稱為力矩電動機，

11、在位置控制方式的伺服系統(tǒng)中，它可在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。A永磁式直流伺服電機 B電磁式直流伺服電機 C.永磁式交流同步伺服電機D籠型交流異步伺服電機44采用脈寬調(diào)制(PWM)進行直流電動機調(diào)速驅(qū)動時，通過改變( A )來改變電樞回路的平均電壓，從而實現(xiàn)直流電動機的平滑調(diào)速。A脈沖的寬度 B脈沖的頻率 C脈沖的正負 D其他參數(shù)45某機電一體化系統(tǒng)需要消除斜齒輪傳動的齒側(cè)間隙，采?。?D ）調(diào)整法使得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙。A 偏心套B軸向墊片C薄片錯齒D軸向壓簧錯齒試題二一、判斷題1自動控制技術是機電一體化六個相關技術之一，而接口技術是自動控制技術中的一個方面。(× )2自動控制是在人

12、直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定的規(guī)律運行。（ × ）3機電一體化系統(tǒng)是以微電子技術為主體、以機械部分為核心，強調(diào)各種技術的協(xié)同和集成的綜合性技術。(× )4機電一體化系統(tǒng)的機械系統(tǒng)與一般的機械系統(tǒng)相比，應具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應性的特性。( )5機電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對輸入的物質(zhì)按照要求進行處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)。（ ×）6機電體化產(chǎn)品的適應性設計是指對產(chǎn)品功能及結(jié)構重新進行的設計。( )7機電一體化產(chǎn)品的適應性設計是指改變產(chǎn)品部分結(jié)構尺寸而形成系列產(chǎn)品的設計。( × )8機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體

13、的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有“智能化”的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)差別。 （ ）9傳動機構的轉(zhuǎn)動慣量取決于機構中傳動件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速和尺寸參數(shù)。( × )10傳動軸在單向回轉(zhuǎn)時，回程誤差對傳動精度沒有影響。( × )11傳感器的靜態(tài)特性是特指輸入量為常量時，傳感器的輸出與輸入之間的關系。( × )12傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。（ × ）13驅(qū)動元件的選擇及動力計算是機電一體化產(chǎn)品開發(fā)過程理論分析階段的工作之一。( )14驅(qū)動裝置中同一環(huán)節(jié)的誤差，其高頻分量和低頻分量，對系統(tǒng)輸出精度的影響程度可能是不

14、同的。( )15驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液壓等各種類型的驅(qū)動裝置。( )16驅(qū)動電路中采用脈沖調(diào)制(PWM)放大器的優(yōu)點是功率管工作在開關狀態(tài)、管耗小。( )17直流伺服電機的驅(qū)動電路中，脈寬凋制放大器由于管耗大，因而多用于小功率系統(tǒng)。( × )18直流伺服電機的驅(qū)動電路中，由于脈寬調(diào)制放大器的管耗大，因此多用于小功率系統(tǒng)。 ( × )19直流伺服電動機和永磁同步交流伺服電動機都可以采用PWM控制方式進行控制。( )20直流伺服電動機的調(diào)速特性是電機轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關系。( × )21直流伺服電動機的機械特性是電機轉(zhuǎn)速與其控制電

15、壓的關系。( × )22數(shù)控機床中的計算機屬于機電一體化系統(tǒng)的控制及信息處理單元，而電機和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動部分。( × )23數(shù)字式傳感器的動態(tài)特性是輸入量變化的臨界速度。( )24數(shù)字化物理樣機就是一種結(jié)構設計軟件，強調(diào)結(jié)構上的設計。( × )25工業(yè)PC機與個人計算機IBM PC的最大差別是把IBM PC中的母板分成了多塊PC插件。( )26工業(yè)PC機與個人計算機IBMPC的最大差別是換用了工業(yè)電源。( × )27遲滯是傳感器靜態(tài)特性指標之一，反映傳感器輸入量在正反行程中，輸出輸入特性曲線的不重合度。( )28遲滯是傳感器的一種動態(tài)誤差，是由于

16、在傳感器的正反行程中的輸出輸入特性曲線不重合引起的。( × )29遲滯是傳感器靜態(tài)特性指標之，反映傳感器輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時，輸出輸入特性曲線的不一致性。( × )30在滾珠絲杠螺母間隙的調(diào)整結(jié)構中，齒差式調(diào)隙機構的精度較高，且結(jié)構簡單，制作成本低。( × )31在噴漆機器人的開發(fā)設計過程中，詳細設計完成后即可進行樣機的試制。( × )32在工控機系統(tǒng)的總線中，控制總線的功能是確定總線上信息流的時序。( )33在工控機系統(tǒng)的總線中，數(shù)據(jù)總線的功能是確定總線上信息流的時序。( × )34在全自動洗衣機產(chǎn)品的設計過程中，控制系統(tǒng)軟

17、件的設計是理論分析階段的任務之一。( × )35在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，驅(qū)動裝置中各環(huán)節(jié)的誤差因其在系統(tǒng)中所處的位置不同，對系統(tǒng)輸出精度的影響不同。( )36在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(qū)能使系統(tǒng)以610倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（ × ）37在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動死區(qū)能使系統(tǒng)以15倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。( )38采用虛擬樣機代替物理樣機對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設計測l試和評估，延長了產(chǎn)品開發(fā)周期，增加了產(chǎn)品開發(fā)成本，但是可以改進產(chǎn)品設計質(zhì)量，提高面向客戶三捕場需求能

18、力。( × )39采用雙螺母螺紋調(diào)隙以消除滾珠絲杠副軸向間隙，結(jié)構形式結(jié)構緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠進行很精確的調(diào)整。( × )40采用偏心軸套調(diào)整法對齒輪傳動的側(cè)隙進行調(diào)整，結(jié)構簡單，且可以自動補償側(cè)隙。（ × ）41通常，步進電機的最高連續(xù)工作頻率遠大于它的最高啟動頻率。( )42通常，提高響應速度和提高系統(tǒng)的動態(tài)精度是有矛盾的，若想同時實現(xiàn)高速度和高精度，需要綜合考慮各環(huán)節(jié)和整個系統(tǒng)的控制形式。( )43通常，機械傳動系統(tǒng)的基本固有頻率應高于電氣驅(qū)動部件的固有頻率23倍。( )44現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系

19、統(tǒng)的結(jié)構形式。（ × ）45現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設計方法是將系統(tǒng)劃分為硬件和軟件兩個獨立的部分，然后按各自的設計流程分別完成。（ × ）46系統(tǒng)論、信息論、控制論是機電一體化技術的理論基礎，是機電一體化技術的方法論。( )47系統(tǒng)的靜摩擦阻尼越大，使系統(tǒng)的回程誤差增大，定位精度降低。( )48齒輪傳動的嚙合間隙會造成一定的傳動死區(qū)，若在閉環(huán)系統(tǒng)中，傳動死區(qū)會使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻震蕩。( )49齒輪傳動系統(tǒng)各級傳動比的最佳分配原則中等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則是使所設計的齒輪傳動系統(tǒng)換算到該齒輪傳動系統(tǒng)輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量為最小。( × )50為減少機械傳動部件的扭矩反饋對電機動態(tài)

20、性能的影響，機械傳動系統(tǒng)的固有頻率應接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。( )51為減少機械傳動部件的扭矩反饋對電機動態(tài)性能的影響，機械傳動系統(tǒng)的基本固有頻率應低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的23倍，同時，傳動系統(tǒng)的固有頻率應接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。( × )52為適應工業(yè)儀表的要求，DA的輸出要配接V1轉(zhuǎn)換器。( )53TTL電平接口能用于輸出指示燈的控制，也能用于驅(qū)動帶電氣隔離的繼電器。( )54TTL電平接口能用于輸出指示燈的控制，但不能用于驅(qū)動帶電氣隔離的繼電器。( × )55氣壓式伺服驅(qū)動系統(tǒng)常用在定位精度較高的場合使用

21、。（ × ）56氣壓伺服系統(tǒng)的過載能力強，在大功率驅(qū)動和高精度定位時性能好，適合于重載的高加減速驅(qū)動。（ × ）57步進電動機的轉(zhuǎn)動慣量越大，同頻率下的起動轉(zhuǎn)矩就越大。( × )58閉環(huán)伺服系統(tǒng)中工作臺的位置信號僅能通過電機上的傳感器或是安裝在絲桿軸端的編碼器檢測得到。( × )59電氣驅(qū)動部件的固有頻率應高于機械傳動系統(tǒng)的基本固有頻率23倍。( × )60反求設計是建立在概率統(tǒng)計基礎之上，主要任務是提高產(chǎn)品的可靠性，延長使用壽命，降低維修費用。（ × ）61仿真根據(jù)采用的模型不同可分為計算機仿真、半物理仿真和全物理仿真。（ ）62滾

22、珠絲杠垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。（ ）63進行機械系統(tǒng)結(jié)構設計時，由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應性均產(chǎn)生不利的影響，因此機械系統(tǒng)的阻尼比取值越小越好。（ × ）64絕對式光電編碼器能用于角位置測量，也能用于角速度測量。( × )65接口技術是系統(tǒng)技術中的一個方面，它的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)各部分的可靠連接。( )66計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（ × ）67開環(huán)控制系統(tǒng)，執(zhí)行裝置的誤差直接影響系統(tǒng)精度，但不存在穩(wěn)定性問題。( )68綠色設計是對已有的產(chǎn)品或技術進行分析研究，進而對該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進行剖析、重構、再創(chuàng)造的設計。（ 

23、5; ）69脈沖分配器的作用是使步進電動機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。( )70脈沖分配器的作用是使電動機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（ ）71PLC具有完善的自診斷功能，能及時診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護故障現(xiàn)場，保證了PLc控制系統(tǒng)的工作安全性。( )72全物理仿真與計算機仿真相比較，在時間、費用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點，是一種經(jīng)濟、快捷與實用的仿真方法。（ × ）73嵌入式系統(tǒng)大多工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點。( )74伺服驅(qū)動系統(tǒng)在控制信息作用下提供動力，伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液壓等各種類型的驅(qū)動裝置。（ ）7

24、5STD總線可采用總線復用技術，也支持多處理機系統(tǒng)。( )76伺服驅(qū)動系統(tǒng)是實現(xiàn)電信號到機械動作的轉(zhuǎn)換的裝置和部件。( )77微機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線中，在任何給定時刻數(shù)據(jù)流八允許往一個方向傳榆。( )78無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測裝置的精度。( × )79需求設計是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細技術說明書的形式來描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過程。( )80選擇傳感器時，如果測量的目的是進行定性分析，則選用絕對量值精度高的傳感器，而不宜選用重復精度高的傳感器。( × )81信息處理技術是指在機電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以

25、及自動控制有關的信息輸入、識別、變換、運算、存儲、輸出和決策分析等技術。（ ）82永磁型步進電動機即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用于定位驅(qū)動。( )83一個較完善的機電一體化系統(tǒng)，應包括以下幾個基本要素：機械本體、動力系統(tǒng)、檢測傳感系統(tǒng)及執(zhí)行部件，各要素和環(huán)節(jié)之間通過接口相聯(lián)系。（ × ）84阻尼比除了與機械系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B有關外，還與系統(tǒng)的拉壓剛度系數(shù)K。和質(zhì)量m有關。( )試題三三、簡答題1簡述完善的機電一體化系統(tǒng)五大組成要素。2完善的機電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分?答：機械本體、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行部件、信息處理及控制系統(tǒng)五部分相互協(xié)調(diào)，共同

26、完成所規(guī)定的目的功能。3機電一體化系統(tǒng)中，對控制及信息處理單元的基本要求是什么?答：機電一體化系統(tǒng)中，對控制及信息處理單元的基本要求：信息處理速度和可靠性，增強抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷功能，實現(xiàn)信息處理智能化和小型化，輕量，標準化等。4試述直流電機伺服系統(tǒng)中脈寬調(diào)制放大器的基本工作原理。答：脈寬調(diào)制放大器是直流伺服電機常用的晶體管驅(qū)動電路。利用大功率晶體管的開關作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，施加于直流電機的電樞，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，使電機的轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)。5簡述直流伺服電動機脈寬調(diào)制的工作原理。26交流伺服電機有哪些類型?交流伺服驅(qū)動的主要特點是什麼?

27、答：交流伺服電機有永磁式交流同步電機和籠型開步電機兩類。交流伺服驅(qū)動的豐要特點有：(1)調(diào)速范圍大；(2)適合大、中功率伺服系統(tǒng)；(3）運行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不受負載變化的影響；(4)輸出轉(zhuǎn)矩較人，而轉(zhuǎn)矩脈動小。7步進電機是如何實現(xiàn)速度控制的? 答：步進電機的運動是由輸人的電脈沖信號控制的，每當電機繞組接收一個脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應的角度，其角位移量與輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序，即可得到所需轉(zhuǎn)動的速度和方向。8步進電動機的輸入信號是什么？如何實現(xiàn)對其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制？答：步進電機的輸入信號是脈沖序列。步進電機的步矩角與運行

28、拍數(shù)m、通電方式k（m=kN，單拍時k=1,雙拍時k=2，N為定子繞組的相數(shù)）、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關。步進電機定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。改變步進電機定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。9什么是步進電機的步距角?它是由哪些參數(shù)確定的?答：步進電機在每輸入一個電脈沖信號，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。它由步進電機的相數(shù)、電機轉(zhuǎn)子的齒數(shù)和電機的通電方式所決定。10機電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設計過程中所起的作用是什么?311機電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種?分別應用于系統(tǒng)設計的哪個階段?312試述可編程序控制器的功能及組成。答：

29、可編程序控制器可取代繼電器控制，完成順序和程序控制；可組成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)精確的位置和速度控制；可構成高速數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)；過程的完全自動化。典型的可編程序控制器由電源、微處理器、存貯器、輸入輸出接口和編程器所組成。13PLC控制系統(tǒng)有何優(yōu)越性?答：PLC主要具有可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，PLC提供標準通信接口，可以方便地構成PLCPLC網(wǎng)絡或計算機PLC網(wǎng)絡，PLC應用程序的編制和調(diào)試非常方便，PLC具有監(jiān)控功能。14簡述數(shù)控設備中計算機數(shù)控裝置的組成和功能。415什么是傳感器的校準？并簡述如何進行校準？答：傳感器在使用前、使用中或擱置一段時間再使用時必

30、須對其性能參數(shù)進行復測或做必要的調(diào)整和修正，以確保傳感器的測量精度，這個復測調(diào)整過程稱為校準。為了對傳感器有一個長期的、穩(wěn)定的和高精度的基準，在一些測量儀器中特別是內(nèi)部裝有微處理器的測量儀器中，很容易實現(xiàn)自動校準功能。對傳感器進行校準時，需要精度比它高的基準器，這種基準器受時間的推移和使用的磨損等因素的影響，參數(shù)會隨之改變。因此對這種基準器還要用更高精度的基準器來定期校準。16PID控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？317什么是PID調(diào)節(jié)器?三部分在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中各起什么作用?答：按偏差的比例、積分和微分進行控制的調(diào)節(jié)器，將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構成控制量，簡稱為P(比例)I(

31、積分)D(微分)調(diào)節(jié)器，是連續(xù)系統(tǒng)中技術成熟、應用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。aPID調(diào)節(jié)器中比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應迅速；b積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性；c微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。18簡述對滾珠絲桿副進行間隙調(diào)整和預緊方法。答：通常采用雙螺母預緊和單螺母（適于大滾珠、大導程）兩種方法，將彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可提高滾珠絲杠副的剛度。常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構形式有三種：螺紋調(diào)隙式、墊片調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式三種；單螺母消隙常用增大滾珠直徑法和偏置導程法兩種預緊方法。19滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預緊方法有哪些?圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的

32、調(diào)整方法有哪些?答：(1)滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預緊方法有：螺紋預緊調(diào)整式、雙螺母齒差預緊調(diào)整式、雙螺母墊片預緊調(diào)整式、彈簧式自動調(diào)整預緊式、單螺母變位導程自預緊式。(2)圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有：偏心套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法(周向拉簧式、可調(diào)拉簧式)。20齒輪傳動中齒側(cè)間隙對系統(tǒng)有何影響，如何消除圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙?答：齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū)，若該死區(qū)是在閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常會使系統(tǒng)以15倍間隙角產(chǎn)生的低頻振蕩。為了降低制造成本，則多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙，常用的方法有：偏心套調(diào)整法、軸向墊片調(diào)整法、雙片薄齒

33、輪錯齒調(diào)整法等。21齒輪傳動中各級傳動比的最佳分配原則分別有哪些?各使用在那些場合?答：齒輪傳動中各級傳動比的最佳分配原則：a重量最小原則(結(jié)構緊湊)Ib轉(zhuǎn)動慣量最小原則(快速響應)；c輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則(精度)。 結(jié)合可行性、經(jīng)濟性對轉(zhuǎn)動慣量、結(jié)構尺寸和傳動精度提出適當要求： 要求體積小、重量輕的齒輪采用重量最輕的原則；要求運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)性能好的輪系采用最小轉(zhuǎn)動慣量原則或輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則；提高傳動精度和減小回程誤差為主的輪系采用轉(zhuǎn)角誤差最小原則。22簡述機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。答：機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為以下幾方面：(1)失動量 系統(tǒng)剛度越大，因靜

34、摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動部件的彈性變形越小，系統(tǒng)的失動量也越?。?2)固有頻率 機械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠離控制系統(tǒng)或驅(qū)動系統(tǒng)的頻帶寬度，從而避免產(chǎn)生共振；(3)穩(wěn)定性 剛度對開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，而對閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。23為減小機械系統(tǒng)的傳動誤差，可采用哪些結(jié)構措施?答：減小機械系統(tǒng)的傳動誤差可采用的結(jié)構措施有：適當提高零部講本身的精度；合理設計傳動鏈，減小零邢件制造、裝配誤差劉傳動精度的影響；采用消隙機構，以減小或消除回程誤差。24簡述概念設計的設計過程。答：設計過程：設計任務抽象化，確定系統(tǒng)的總功能一將總功能分解為子功能，直

35、到功能元+尋找子功能(功能元)的解一將原理解進行組合，形成多種原理解設計方案+對眾多方案進行評價決策，選定最佳方案一概念產(chǎn)品。25簡述開關量輸出模板的基本組成。答：開關量輸出模板的基本組成為：STD總線信號、輸出端口譯碼控制、輸出數(shù)據(jù)鎖存、輸出信號調(diào)理電路、負載。26簡述HRGPlA噴漆機器人的示教過程。答：示教過程由工作人員用手操縱操作機構的關節(jié)和手腕，根據(jù)噴漆工件表面的形狀進行示教操作，此時中央處理器通過反饋元件(旋轉(zhuǎn)變壓器)將示教過程中測試的參數(shù)存人存儲器，即把示教過程執(zhí)行機構的空間軌跡記錄下來。27簡述STD總線微機控制系統(tǒng)的主要特點。答：STD總線微機控制系統(tǒng)的主要特點：(1)采用小

36、板結(jié)構，高度的模塊化，其功能模板結(jié)構靈活，可靠性高，硬件冗余小，成本低。(2)模板設計具有嚴格的標準和廣泛的兼容性。(3)面向IO的設計，具有強大的IO擴展能力，使控制系統(tǒng)非常適合工業(yè)控制的應用。(4)高可靠性。28開放式體系結(jié)構的主要特點是什麼?答：開放式體系結(jié)構是近年來在電子工業(yè)和計算機工業(yè)中流行的一種設計思想，其主要特點是：向未來的VLSI開放；向不同用戶層次開放；向用戶的特殊要求開放；采用模塊化結(jié)構。四、計算題 (8分)1、如圖所示步進電機驅(qū)動滾珠絲杠的高速定位系統(tǒng)。已知工作臺的重量為W2000N，工作負載F0，工作臺與導軌之間的摩擦系數(shù)選擇的步進電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)240脈沖轉(zhuǎn)；根據(jù)工作臺

37、定位精度選用脈沖當量005mm脈沖；滾珠絲杠的導程t12mm，直徑為d36mm；系統(tǒng)總效率為，。試計算：(1)齒輪的減速比；(2)折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩T。解：(1)齒輪的減速比i2、如圖所示電機驅(qū)動系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為m60kg，負載力為F11200N，最大加速度為10ms2，絲杠直徑為d16mm，導程t=4mm，齒輪減速比為i5，總效率為v40，忽略絲杠慣量的影響，試計算電機的驅(qū)動力矩。解：(1)計算負載力負載力由外負載力、慣性負載力兩部分構成3、(6分)已知傳動機構如圖所示，試計算電機軸上的總等效慣量。(列出算式)1(6分)解：等效慣量可以分為以下幾個部分來計算1、設有一大功率電動

38、機驅(qū)動的二級齒輪傳動減速傳動系統(tǒng)如圖所示，假設齒輪箱的傳動效率為100%，齒輪箱的傳動比i=3.2，已知齒輪采用相同材料，寬度b相同，各齒輪的模數(shù)m=3，主動齒輪的齒數(shù)z1=20、z3=25，請根據(jù)重量最小原則設計齒輪傳動系統(tǒng)，推導并計算各級齒輪傳動比和齒輪2、齒輪4的齒數(shù)。（提示：齒輪的質(zhì)量為）解：設一級齒輪的傳動比為i1，第二級齒輪的傳動比i2。齒輪傳動系統(tǒng)的總重量：則根據(jù)重量最小原則，令，得：，i2=3.2/2=1.6則：z2=40、z4=402、設有一小功率電動機驅(qū)動的二級齒輪傳動減速系統(tǒng)如圖所示，假設齒輪箱的傳動效率為100%，齒輪箱的總傳動比i=2，已知齒輪采用相同材料，齒輪的寬度

39、相等，各齒輪的模數(shù)m=4，主動齒輪的齒數(shù)：z1=z3=30，請根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量最小原則設計齒輪傳動系統(tǒng)，計算各級齒輪傳動比和齒輪2、齒輪4的齒數(shù)。解：設一級齒輪的傳動比為i1，轉(zhuǎn)換到電機軸的齒輪慣量：根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量最小原則，令，得或 i1=i21.414，z2=z4=4220現(xiàn)有如下圖所示的雙螺母齒差調(diào)整預緊式滾珠絲杠，其基本導程為L0=6mm、左端齒輪齒數(shù)為100、右端齒輪齒數(shù)為98。當兩端轉(zhuǎn)向相同時，一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個齒時，試求兩個螺母之產(chǎn)生的相對軸向位移?解：左端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm，則每轉(zhuǎn)一個齒，螺母的軸向移動6l00右端外齒輪旋轉(zhuǎn)一周，螺母軸向移動6mm

40、，烈每轉(zhuǎn)一個齒，螺母的軸向移動698=00612mm：當兩端轉(zhuǎn)向相同時：一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過1個齒時，相對移動的軸向距離為00612006=0.0012(mm)，所以當一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個齒時相對移動的軸向距離為(O0612006)*2=00024(mm)。QQQ已知某工作臺采用直流電機和絲杠螺母機構驅(qū)動(如圖所示)，已知工作臺的行程L250mm，絲杠導程t4mm，齒輪減速比為i5，要求工作臺位移的測量精度為0005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動誤差)。(1)試采用高速端(電機)測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。(2)若選取ns200脈沖轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合

41、用?解：(1)(6分)在高速端進行測量：設傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個脈沖對應工作臺的位移為：滿足題目要求。QQQ已知某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構驅(qū)動，已知工作臺的行程L250mm，絲杠導程 t4mm，齒輪減速比為i5，要求工作臺位移的測量精度為0.005mm(忽略齒輪和絲杠的傳動誤差)。試采用高速端測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。解：高速端測量，傳感器與電機相連接。滿足題目要求。試題四題1：請制訂一套典型的機電一體化系統(tǒng)概念設計的流程。題2：假定你在設計一套典型的機電一體化系統(tǒng)，比如數(shù)控機床，請制訂出該數(shù)控機床概念設計的流程。解：產(chǎn)品概念設計將決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后續(xù)的產(chǎn)品詳

42、細設計、產(chǎn)品生產(chǎn)開發(fā)、產(chǎn)品市場開發(fā)以及企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。包含以下流程：求總功能總功能分解評價與決策功能逐級分解創(chuàng)造性方法、目錄法、調(diào)查分析法形態(tài)學矩陣法黑箱法各種評價方法概念產(chǎn)品明確設計任務尋找子功能解原理解組合分析評價決策綜合（1）首先是將設計任務抽象化，確定出系統(tǒng)的總功能；（2）根據(jù)系統(tǒng)的總功能要求和構成系統(tǒng)的功能要素進行總功能分解，劃分出各功能模塊，將總功能分解為子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能樹；確定它們之間的邏輯關系；（3）對各功能模塊輸入/輸出關系進行分析，確定功能模塊的技術參數(shù)和控制策略、系統(tǒng)的外觀造型和總體結(jié)構；（4）尋找子功能（功能元）的解，并將原理解進行

43、組合，形成多種原理解設計方案，（5）以技術文件的形式交付設計組討論、審定。由于體現(xiàn)同一功能的產(chǎn)品可以有多種多樣的工作原理，（6）方案進行整體評價：對不同的方案進行整體評價，選擇綜合指標最優(yōu)的設計方案。最終選定最佳方案形成概念產(chǎn)品。（注：繪制出流程圖或文字作答均可。）題目2：根據(jù)下圖所示氣體壓力傳感器的原理圖，分析該傳感檢測系統(tǒng)的原理組成及各部分的作用。氣體疆力傳燎器答：氣體壓力傳感器的工作原理是膜盒2的下半部與殼體1固接，上半部通過連桿與磁心4相連，磁心4置于兩個電感線圈3中，后者接入轉(zhuǎn)換電路5。該傳感檢測系統(tǒng)由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成：(1)敏感元件。膜盒2就是敏感元件，其

44、外部與大氣壓pa相通，內(nèi)部感受被測壓力P，當少變化時，引起膜盒上半部移動，即輸出相應的位移量。(2)轉(zhuǎn)換元件?？勺冸姼?是轉(zhuǎn)化元件，它把輸入的位移量轉(zhuǎn)換成電感的變化。(3)基本轉(zhuǎn)換電路。5即為轉(zhuǎn)換電路。某部門欲開發(fā)一款用于焊接印刷電路板芯片的機械手，請制訂出該款機械手產(chǎn)品的開發(fā)設計流程。解：機電一體化系統(tǒng)的主要設計流程分為五個階段：產(chǎn)品規(guī)劃、概念設計、詳細設計、設計實施和設計定型階段。第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段：進行需求分析和需求設計，以明確設計任務。比如，可以明確：機械手的用途：焊接芯片。工作方式：手動、自動方式。主要技術參數(shù)：自由度、定位精度、運行速度等。使用環(huán)境要求：生產(chǎn)線。第二階段：概念設計階段：在功能分析的基礎上，優(yōu)化篩選取得較理想的工作原理方案。第三階段：詳細設計階段。對各功能模塊進行細部設計，繪制相應的工程圖。該階段的工作量既包括機械、電氣、電子、控制與計算機軟件等系統(tǒng)的設計，又包括總裝圖和零件圖的繪制。第四階段：設計實施階段。首先根據(jù)機械、電氣圖紙和算法文件，制造、裝配和編制各功能模塊；然后進行模塊的調(diào)試；最后進行系統(tǒng)整體的安裝調(diào)