機(jī)電一體化總復(fù)習(xí)資料

1、一、單項(xiàng)選擇題1. 機(jī)電一體化這一名詞產(chǎn)生于20世紀(jì)，其產(chǎn)生的年代為 （ A ）A 70年代 B 50年代 C 40年代 D 80年代2. 對于交流感應(yīng)異步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)差率S 的范圍為 （ B ） A 1S2 B 0S1 C -1S1 D -1S03. 機(jī)電一體化在國外被稱為 （ C ） A Machine B Electronics C Mechatronics D A和B4. 用數(shù)學(xué)的方法闡述系統(tǒng)中輸入、輸出及各變量之間相互關(guān)系的模型稱為系統(tǒng)的（ A ） A 傳遞函數(shù) B 數(shù)學(xué)模型 C 關(guān)系模數(shù) D 幾何模型5. 時(shí)域函數(shù)f(t)=e-at 的拉普拉斯變換為 ( C ) A 1/S B a

2、/s+a C 1/s+a D 1/a6. 在周轉(zhuǎn)輪系中，轉(zhuǎn)臂（系桿）的回轉(zhuǎn)軸線與中心輪的回轉(zhuǎn)軸線是 （ C ） A 垂直 B 相交 C 重合 D 交錯7. 滾珠絲杠副在理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑稱為 （ B ） A 中徑 B 公稱直徑 C 內(nèi)徑 D 大徑8. 在同步齒型帶傳動中，同步帶節(jié)線的長度在工作過程中 （ B ） A 伸長 B 不變 C 縮短 D A 和C9. 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）與輸入脈沖頻率(Hz)之間的關(guān)系為 （ A ） A n=.f/6 B n=.f/60 C n=.f/360 D n=.f10. 在MCS-51單片機(jī)中，用于對外部數(shù)據(jù)存儲器讀的信號是 （

3、A ） A RD B PSEN C ALE D RST11. Mechatronics是兩個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域名稱的組合，這兩個(gè)不同的學(xué)科是 （ B ） A 機(jī)械學(xué)與信息技術(shù) B 機(jī)械學(xué)與電子學(xué) C 機(jī)械學(xué)與自動化技術(shù) D 機(jī)械學(xué)與計(jì)算機(jī)12. 遵循質(zhì)量最輕原則的小功率兩級齒輪傳動。其傳動比的分配方案是 （ A ） A i1 = i2 B i1 i2 C i1 i2 D i2 =2i113. 時(shí)域函數(shù) f(t) = sint的拉普拉斯變換為 （ C ） A 1/ S2+ B / S+a C / S2+2 D S/ S2+214. 在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的過程中經(jīng)常會采用力 電壓等效法，此時(shí)機(jī)械

4、系統(tǒng)的阻尼等效于電系統(tǒng)的 （ C ） A 電容 B 電荷 C 電阻 D 電感15. 與漸開線齒輪傳動相比，圓弧齒輪傳動的承載能力 （ A ） A 高 B 低 C 相同 D 幾乎相同16. 周轉(zhuǎn)輪系中的行星輪系和差動輪系的自由度分別為 （ A ） A 1 ，2 B 2,1 C 1,1 D 2,217. 滾珠絲杠副的公稱直徑指 （ D ） A 絲杠的中徑 B 絲杠的外徑 C 螺母的內(nèi)徑 D 包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑 18. 諧波齒輪傳動中的柔輪相當(dāng)于行星輪系中的 （ D ） A 中心輪 B 行星輪 C 基架 D 系桿19. 每輸入一個(gè)脈沖步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進(jìn)電機(jī)的 （ C ） A 角位移

5、 B 轉(zhuǎn)速 C 歩距角 D 脈沖當(dāng)量20. 直流伺服電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式稱為其 ( A ) A 機(jī)械特性 B 調(diào)節(jié)特性 C 動力特性 D 轉(zhuǎn)速特性21. 機(jī)電一體化這一名詞產(chǎn)生于20世紀(jì)，其產(chǎn)生的年代為 （ A ）A 70年代 B 50年代 C 40年代 D 80年代22. 控制電壓一定時(shí)，直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線是 ( A )A 雙曲線 B 拋物線 C 直線 D 三次曲線23. 滾珠絲杠副中滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑稱為 （ B ） A 中徑 B 公稱直徑 C 節(jié)圓直徑 D內(nèi)徑24. 壓電式加速度傳感器中壓電元件變形后所產(chǎn)生的

6、電荷q與加速度a 的關(guān)系式 （ B ）A 成反比 B 與a2成反比 C與a2成正比 D 成正比 25. 卸荷皮帶輪的設(shè)計(jì)運(yùn)用了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中 （ A ）A 任務(wù)分配原理 B 力傳遞原理 C 力平衡原理 D 等強(qiáng)度原理26. 時(shí)域函數(shù)f(t) = tn 的拉普拉斯變換為 （ B ） A 1/S2+1 B n! / Sn+1 C 1 D n!/ Sn27. 在力 電壓等效法中，此時(shí)電系統(tǒng)的電荷等效于機(jī)械系統(tǒng)的 （ A ） A 位移 B 速度 C 質(zhì)量 D 彈簧剛度28. 在MCS-51單片機(jī)中，ALE 信號的功能是 （ A ） A 鎖存P2口的地址信號 B鎖存P0口的地址信號 C鎖存P0口的數(shù)據(jù)信

7、號 D鎖存P1口的數(shù)據(jù)信號29. 若max是傳感器的最大非線性誤差，yFS為輸出量的滿刻度值，則其線性度L為 （ A ）A L= （max/yFS）x100% BL= （max/yFS） C BL= max/yFS D BL=( yFS/max)30. 行程開關(guān)可用于檢測 （ D ） A 加速度 B 位移 C 速度 D位置31. 機(jī)電一體化這一名詞產(chǎn)生于20世紀(jì)，其產(chǎn)生的年代為 （ A ）A 70年代 B 50年代 C 40年代 D 80年代32. 控制電壓一定時(shí)，直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線是 ( C )A直線 B 拋物線 C雙曲線 D 三次曲線33. 滾珠絲杠副中滾珠與螺紋滾道在

8、理論接觸角狀態(tài)時(shí)，包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑稱為 （ B ）A 中徑 B 公稱直徑 C 節(jié)圓直徑 D內(nèi)徑34. 壓電式加速度傳感器中壓電元件變形后所產(chǎn)生的電荷q與加速度a 的關(guān)系式 （ D ）A 成反比 B 成正比 C 與a2成正比 D與a2成反比 35. 卸荷皮帶輪的設(shè)計(jì)運(yùn)用了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中 （ A ）A 任務(wù)分配原理 B 力傳遞原理 C 力平衡原理 D 等強(qiáng)度原理36. 時(shí)域函數(shù)f(t) = tn 的拉普拉斯變換為 （ B ） A 1/S2+1 B n! / Sn+1 C 1 D n!/ Sn37. 在機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的過程中經(jīng)常會采用力 電壓等效法，此時(shí)電系統(tǒng)的電荷等效于機(jī)械系統(tǒng)的

9、 （ A ） A 位移 B 速度 C 質(zhì)量 D 彈簧剛度38. 在MCS-51單片機(jī)中，ALE 信號的功能是 （ C ） A 鎖存P0口的地址信號 B鎖存P0口的數(shù)據(jù)信號 C鎖存P2口的地址信號 D鎖存P1口的數(shù)據(jù)信號39. 若max是傳感器的最大非線性誤差，yFS為輸出量的滿刻度值，則傳感器的線性度L可表示為 （ A ）A L= （max/yFS）x100% BL= （max/yFS） C BL= max/yFS D BL=( yFS/max)40. 行程開關(guān)可用于檢測 （ A ） A 位置 B 位移 C 速度 D 加速度二、填空題1. 直流伺服電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式稱為

10、電動機(jī)的 機(jī)械 特性。2. 在光柵式位移傳感器中，莫爾條紋對光柵的柵距 起到了放大作用。3. 在周轉(zhuǎn)輪系中，差動輪系的自由度為2 。4. 自增強(qiáng)原則是指在正常工作條件下，總效應(yīng)為輔助效應(yīng)與初始效應(yīng)之和】5. 串聯(lián)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等于各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的乘積。6. 同步帶的節(jié)距指同步帶上相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線上度量的距離。7. 每接受一個(gè)電脈沖步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)過的角位移稱為步進(jìn)電機(jī)的歩距角。8. 諧波齒輪傳動的三個(gè)主要部件是鋼輪、諧波發(fā)生器和柔輪。9. 在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)中，施加在定子繞組上的信號是脈沖信號。10. 在MCS-51單片機(jī)中，訪問外部程序存儲器的高8位地址由P2口提供。11. 在周轉(zhuǎn)輪系中，轉(zhuǎn)臂

11、（系桿）的回轉(zhuǎn)軸線與中心距的軸線是重合的。12. 若某光柵的條紋密度是50/mm，光柵條紋間的夾角=0.001弧度，則莫爾條紋的寬度是20mm。13. 在鋼絲軟軸中，相鄰鋼絲層的纏繞方向相反，以使各層鋼絲間趨于壓緊，傳遞轉(zhuǎn)矩。14. “Mechatronics”在國內(nèi)被稱為機(jī)電一體化。15. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的自保護(hù)原則是指系統(tǒng)在超載工作時(shí)，其結(jié)構(gòu)元件產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)，使系統(tǒng)免于受損。16. 若系統(tǒng)總傳遞函數(shù)為其各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)之和，則這些環(huán)節(jié)一定是并聯(lián)。三、簡答題1、傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有哪些？答：線性度，靈敏度，精確度，分辨力，零漂，遲滯，重復(fù)性2、簡述在機(jī)電一體化產(chǎn)品功能原理方案設(shè)計(jì)的步驟？答：

12、1設(shè)計(jì)任務(wù)書，2求總功能，3總功能分解，4尋求分功能解，5原理解組合，6評價(jià)與決策，7最佳原理方案。3、比較滾珠絲杠副中單圓弧型與雙圓弧型滾道的優(yōu)缺點(diǎn)？答：單圓弧型滾道接觸角增大時(shí)，傳動效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大，由于加工用砂輪成型較簡單，故容易得到較高的加工精度。雙圓弧型滾道接觸角在工作過程中基本保持不變，具有承載能力強(qiáng)，傳動精度高等特點(diǎn)，但檢驗(yàn)加工困難，制造成本高。4、簡述為什么直流伺服電機(jī)具有良好的機(jī)械特性？答：因?yàn)橹绷魉欧姍C(jī)的轉(zhuǎn)速與電樞電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系式n=UaCe-TRaCe*CT2從公式中可以看出，在控制電壓一定的條件下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系（斜向下的直線），當(dāng)載荷突然增

13、加時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的下降，電磁轉(zhuǎn)矩的增加，與外載荷相平衡，使電機(jī)在另一個(gè)工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。5、為什么在絕對式編碼器中，人們常選用循環(huán)碼盤而非二進(jìn)制碼盤？答：循環(huán)碼的特點(diǎn)是從任何數(shù)轉(zhuǎn)變到相鄰數(shù)時(shí)只有一位發(fā)生變化，其編碼方法與二進(jìn)制不同。利用循環(huán)碼的這一特點(diǎn)編制的碼盤即使碼盤制作、安裝不準(zhǔn)，產(chǎn)生的誤差也不會超過一個(gè)最低單位數(shù)，與二進(jìn)制碼盤相比制造和安裝就要簡單得多了。6、簡述機(jī)械傳動裝置的作用。答：機(jī)械傳動裝置的作用時(shí)傳遞運(yùn)動的動力，變換運(yùn)動形式，如傳遞運(yùn)動和負(fù)載，匹配轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等。7、簡述在MCS-51單片機(jī)存儲器擴(kuò)展中，與線選法相比，片選信號采用譯碼法的優(yōu)點(diǎn)。答：譯碼法的優(yōu)點(diǎn)是可以利用有限的P2口引

14、腳線擴(kuò)充盡可能多的芯片，并且能使得擴(kuò)展的存儲空間連續(xù)。8、何謂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變元和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變元法，并舉出一種采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變元法設(shè)計(jì)的實(shí)例？答：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變元：指機(jī)械結(jié)構(gòu)可以改變的基本元素，例如材料數(shù)量形狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變元法：運(yùn)用變形原理和組合原理對機(jī)械結(jié)構(gòu)變元進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生一種新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。9、為什么機(jī)電一體化產(chǎn)品具有高可靠性？答：由于電子技術(shù)的發(fā)展，傳感器和驅(qū)動控制器等裝置采用非接觸式代替接觸式減少了裝置的可動部件和磨損部件。機(jī)電一體化產(chǎn)品同時(shí)具有自診斷，自檢測功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)某些故障時(shí)，能進(jìn)行自我保護(hù)防止出現(xiàn)事故，因此產(chǎn)品的可靠性得到提高。10、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何處理機(jī)與電的關(guān)系？

15、答：替代機(jī)械系統(tǒng)，簡化機(jī)械系統(tǒng)，增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)和綜合機(jī)械系統(tǒng)11、簡述光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的類型和工作原理？答：按照工作原理光電式旋轉(zhuǎn)編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器的工作原理是將位移轉(zhuǎn)換成周期性變化的電信號，再把這個(gè)電信號轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的工作原理是其每一個(gè)位置對應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。12、為什么在可編程控制器構(gòu)成的控制方案中，輸出繼電器的線圈不能重復(fù)使用？答：因?yàn)楫?dāng)同一個(gè)線圈放在兩個(gè)以上的支路上時(shí)，若其中一條支路使該線圈得電而另外的支路又使該線圈失電，那么該線圈的觸點(diǎn)的狀態(tài)將不

16、確定，從而使控制程序的運(yùn)行狀態(tài)不確定，無法滿足要求的控制功能。13、為什么要消除齒輪副的齒側(cè)間隙？常用什么方法消除間隙？答：因?yàn)辇X側(cè)間隙會使得在傳動過程中，主動輪突然改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí),從動輪不能立即隨之旋轉(zhuǎn)，而是有一個(gè)滯后量，造成齒輪傳動的回差。這種非線性誤差將會影響全閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除齒輪副間隙通常采用剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法。14、步進(jìn)電動機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)速度控制的？答：步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)動是由輸入的電脈沖信號控制的。每當(dāng)電機(jī)繞組接收一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)相應(yīng)的角度。其角位移量與輸入脈沖的頻率成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此通過控制輸入脈沖的頻率就可以控制其轉(zhuǎn)速，通過改變繞組的相序就可以改變

17、其轉(zhuǎn)向。15、簡述滾珠絲杠螺母副的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)為軸向剛度高，運(yùn)動平穩(wěn)，傳動精度高，不易磨損和使用壽命長，缺點(diǎn)：由于不能自鎖，具有傳動的可逆性，故在用做升降傳動機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動措施。四、分析計(jì)算題1、對于如圖所示的兩級齒輪減速器，已知齒輪1連同電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量J1=4kgm2,轉(zhuǎn)速為n1；齒輪2的轉(zhuǎn)動慣量J2=5kgm2；齒輪3的轉(zhuǎn)動慣量J3=3kgm2；齒輪4的轉(zhuǎn)動慣量J4=7kgm2；各軸的轉(zhuǎn)動慣量忽略不計(jì)，i1=1.25，i2=2，求等效到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量Jeq。解：2、求如圖所示電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)（設(shè)ui為輸入，u0為輸出）解：根據(jù)復(fù)阻抗概念及基爾霍

18、夫電壓定律得：3、對于如圖所示的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)示意圖，說明其工作原理。答：工作原理：假定首先A相帶電，則A相繞組產(chǎn)生的磁拉力使得轉(zhuǎn)子的1、3齒與A相繞組對齊；其次讓B相繞組通電，則B相繞組產(chǎn)生的磁拉力使得轉(zhuǎn)子的2、4齒與B相繞組對齊；最后讓C相繞組通電，則C相繞組產(chǎn)生的磁拉力使得轉(zhuǎn)子的1、3齒與C相繞組對齊；如果按照A-B-C-A順序通電，轉(zhuǎn)子將按逆時(shí)針方向一步一步轉(zhuǎn)動，通電順序改變，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也發(fā)生改變。4、求已知某工作臺采用直流電機(jī)絲桿螺母機(jī)驅(qū)動，已知工作臺的行程L=250mm，絲桿導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為0.005mm，采用高速測量方法，試確定旋

19、轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。（忽略齒輪和絲桿的轉(zhuǎn)動誤差）。解：設(shè)傳感器的每脈沖數(shù)為ns，每個(gè)脈沖對應(yīng)工作臺位移為，則編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為：，選取n=200光電編碼器，則測量精度為：5、畫出圖示機(jī)械系統(tǒng)的力電壓相似模擬電路6、對于如圖所示的二級減速傳動，已知電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量為J=294kgm2,各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量分別為：J1=8kgm2、J2=8kgm2、J3=6kgm2、J4=20kgm2，Z2/Z1=1、Z4/Z3=2，若不計(jì)軸和軸承的轉(zhuǎn)動慣量，求等效到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量Je解：7、有一臺交流電動機(jī)，技術(shù)數(shù)據(jù)表明空載轉(zhuǎn)速為1400r/min，電源頻率為50Hz。問這是幾級電動機(jī)？空載轉(zhuǎn)差率是多少？解： 即：該電機(jī)為四極電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)差率為：8、對于如圖所示的兩級齒輪減速器，已知負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=10Nm,i1=1.2