國家開放大學(xué)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》形考作業(yè)1-3+專題報告參考答案

國家開放大學(xué)《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)》形考作業(yè)1-3+專題報告參考答案形考作業(yè)1一、判斷題（正確的打√，錯誤的打×）1.機電一體化系統(tǒng)的主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)。（×）2.機電一體化系統(tǒng)是以機械裝置為主體，微電子技術(shù)為核心，強調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。（√）3.自動控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。（×）4.機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，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。（√）5.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(yīng)具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性的特性。（√）6.產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，系統(tǒng)的精度一定就高。（×）7.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(yīng)低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的2~3倍，同時，傳動系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)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。（×）8.傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量取決于機構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。（×）9.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6~10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。（×）10.進行機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)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。（×）11.選擇滾珠絲桿副的過程中，當系統(tǒng)的加工精度要求較高時，導(dǎo)程就大一點；加工精度較低時，導(dǎo)程就選小一些。（×）12.滾珠絲杠垂直傳動時，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。（√）13.在滾珠絲杠螺母間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)中，齒差式調(diào)隙機構(gòu)的精度較高，且結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低。（×）14.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(gòu)簡單，且可以自動補償側(cè)隙。（×）15.雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠精確調(diào)整。（×）二、單選題1.以下不屬于機電一體化系統(tǒng)主要功能的是（）。A.控制功能B.檢測功能C.計算功能D.動力功能2.機電一體化產(chǎn)品的主功能主要是由什么裝置具體實現(xiàn)（）。A.檢測裝置B.電氣裝置C.機械裝置D.動力裝置3.機電一體化產(chǎn)品的檢測功能主要是由什么裝置具體實現(xiàn)（）。A.控制裝置B.信息處理裝置C.傳感器D.驅(qū)動器4.以下產(chǎn)品屬于機電一體化產(chǎn)品的是（）。A.游標卡尺B.移動電話C.3D打印機D.數(shù)字電子表5.以下產(chǎn)品不屬于機電一體化產(chǎn)品的是（）。A.工業(yè)機器人B.打印機C.空調(diào)D.電子計算機6.為提高機電一體化機械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法（）。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7.導(dǎo)程Lo=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為（）kgmm2。A.48.5B.97C.4.85D.9.78.傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精度有影響，（）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動誤差，（）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9.機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的主要影響表現(xiàn)為（）等方面。A.固有頻率、響應(yīng)速度、慣量B.固有頻率、失動量、穩(wěn)定性C.摩擦特性、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性D.摩擦特性、失動量、慣量10.下列哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？（）A.螺紋調(diào)隙式B.雙螺母墊片調(diào)隙式C.齒差調(diào)隙式D.偏置導(dǎo)程法11.齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)（）。A.增加而減小B.增加而增加C.減小而減小D.變化而不變12.多級齒輪傳動中，各級傳動比“前小后大”的分配原則不適用于按（）設(shè)計的傳動鏈。A.最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則（小功率傳動裝置）B.最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則（大功率傳動裝置）C.輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則D.重量最輕原則13.多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按（）設(shè)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）14.對于機電一體化系統(tǒng)的齒輪傳動，采取下列哪種方法是來消除齒側(cè)間隙，使得調(diào)整過程中能自動補償齒側(cè)間隙？（）A.偏心套調(diào)整法B.軸向墊片調(diào)整法C.薄片錯齒調(diào)整法D.軸向壓簧錯齒調(diào)整法15.在機電一體化系統(tǒng)中，以下機構(gòu)哪個不能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動（）。A.絲桿螺母B.直齒輪對C.同步帶輪D.齒輪齒條三、簡答題1.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)、檢測傳感系統(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)，共同完成所規(guī)定的目的功能。2.簡述機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。答：機電一體化系統(tǒng)中的接口的作用是實現(xiàn)系統(tǒng)與外部（其他系統(tǒng)、操作者、環(huán)境）的連接，一般分為機械接口、電氣接口兩方面。3.機械運動中的摩擦和阻尼會降低效率，但是設(shè)計中要適當選擇其參數(shù)，而不是越小越好。為什么？答：一般情況下，摩擦阻尼都發(fā)生在運動副的構(gòu)件之間。系統(tǒng)的靜摩擦阻尼大，會使系統(tǒng)的回程誤差增大，定位精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差就越大，精度降低。系統(tǒng)的黏性阻尼摩擦會對系統(tǒng)的快速響應(yīng)性產(chǎn)生不利影響。所以摩擦阻尼不易過大，但是阻尼比除了與機械系統(tǒng)的黏性阻尼系數(shù)B有關(guān)外，還與系統(tǒng)的剛度和質(zhì)量有關(guān)。如果機械系統(tǒng)剛度低而質(zhì)量大，則系統(tǒng)的固有頻率較低，此時應(yīng)增大系統(tǒng)的黏性摩擦阻尼，以減小振幅和衰減振動。因此，在進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當通過對剛度，質(zhì)量和摩擦系數(shù)等參數(shù)的合理匹配，得到機械系統(tǒng)阻尼比的適當取值，以保證系統(tǒng)的良好動態(tài)特性。四、計算題1.某工作臺采用直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動如圖所示，已知電機軸的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4×10-4kg·m2，與電機輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J1=1×10-4kg·m2，大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J2=1.8×10-4kg·m2，絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=3.8×0-4kg·m2。工作臺的質(zhì)量m=50kg，絲杠導(dǎo)程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：（1）工作臺折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量JG；（2）傳動件折算到電機軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je；（3）電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量J。圖直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動工作臺解：（1）JG=m(t/2π)2=50×1000(0.005/2×3.14)2=0.03166(kg·m3)（2）Je=（J2+JS+JG）/i2=(1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4)/52=12.88×10-4(kg·m3)（3）J=J1+Je=1×10-4+12.88×10-4=13.88×10-4(kg·m3)2.已知某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為△?1=△?2=…=△?8=0.004弧度，各級減速比相同，即i1=i2=…=i4=2，求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差△?max解：△?max==0.01/34+0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01=0.01975（弧度）五、綜合題分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。答：圖中所示的雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整齒側(cè)間隙，雙螺母中的一個外端有凸緣，一個外端無凸緣，但制有螺紋，它伸出套筒外用兩個螺母固定鎖緊，并用鍵來防止兩螺母相對轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用鎖緊螺母鎖緊。形考作業(yè)2一、判斷題（正確的打√，錯誤的打×）1.傳感器的作用是將機電一體化產(chǎn)品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以測定的物理量。（√）2.傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。（×）3.數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號都是脈沖信號，每一個脈沖代表輸入的位移當量，通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。（√）4.遲滯是傳感器的一種動態(tài)誤差，是由于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。（×）5.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(fù)精度高的傳感器。（×）6.傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對其主要技術(shù)指標標定或校準，以確保傳感器的性能指標達到要求。（√）7.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。（√）8.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。（√）9.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。（×）10.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(guān)系。（×）11.電液伺服系統(tǒng)的過載能力強，在強力驅(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。（√）12.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。（√）13.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。（√）14.交流伺服電動機具有良好的調(diào)速特性和功率特性，被廣泛的應(yīng)用于機電一體化的眾多領(lǐng)域。（√）15.對直流伺服電動機來說，其機械特性越硬越好。（×）二、單選題1.下列哪項指標是傳感器的動特性（）。A.量程B.線性度C.靈敏度D.幅頻特性2.幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（）。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)3.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，此光柵傳感器測量分辨率是（）mm。A.1B.0.1C.0.01D.0.0014.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，，經(jīng)四倍細分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（）mm。A.1B.2C.3D.45.機電一體化系統(tǒng)中的絕對編碼器屬于系統(tǒng)中的（）。A.驅(qū)動機構(gòu)B.傳感部分C.控制器D.執(zhí)行機構(gòu)6.閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的（）。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7.全閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機構(gòu)位于閉環(huán)之內(nèi)，所以它的（）。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8.以下可對交流伺服電動機進行調(diào)速的方法是（）。A.改變電壓的大小B.改變電動機的供電頻率C.改變電壓的相位D.改變電動機轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)9.在開環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（）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10.步進電機轉(zhuǎn)角的精確控制是通過控制輸入脈沖的（）來實現(xiàn)的。A.頻率B.數(shù)量C.步距角D.通電順序11.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（）。A.0.6°B.1.2°C.1.5°D.2°12.步進電機轉(zhuǎn)動后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（）。A.上升B.下降C.不變D.前三種情況都有可能13.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（）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)14.在機電一體化系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程中，需要根據(jù)系統(tǒng)功能要求編寫（），具有實時性、針對性、靈活性和通用性。A.平臺軟件B.開發(fā)軟件C.系統(tǒng)軟件D.應(yīng)用軟件15.以下除了（），均是由硬件和軟件組成。A.計算機控制系統(tǒng)B.PLC控制系統(tǒng)C.嵌入式系統(tǒng)D.繼電器控制系統(tǒng)三、簡答題1.什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性？答：傳感器的靜態(tài)特性是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入的關(guān)系。通常，要求傳感器在靜態(tài)情況下的輸出輸入關(guān)系保持線性?？杀硎緸橄率剑篩=a+a1X+a2X2+···+anXn式中，Y為輸出量；X為輸入量；a為零位輸出；a1為傳感器的靈敏度，常用K表示；a2，a3，···，an為非線性項待定常數(shù)。傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器所檢測道德非電量信號大多數(shù)是時間的函數(shù)。為了使傳感器輸出信號和輸入信號隨時間的變化曲線一致或者相近,傳感器不僅要有良好的靜態(tài)特性,而且應(yīng)該具有良好的動態(tài)特性。2.什么是傳感器的校準？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須對其性能參數(shù)進行復(fù)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(fù)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。3.機電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計的哪個階段？答：仿真的模型主要有計算機仿真、半物理仿真和全物理仿真。（1）計算機仿真用于系統(tǒng)的分析設(shè)計階段；（2）半物理仿真用于系統(tǒng)的部件及子系統(tǒng)研制階段；（3）全物理仿真用于整個系統(tǒng)的研制階段。四、計算題1.一個四相八拍運行的步進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50，則其步距角為多少？如要求步進電機2秒鐘轉(zhuǎn)10圈，則每一步需要的時間T為多少？解：步距角θ=每一步需要的時間T=每圈時間/每圈步數(shù)T=2.如圖所示的電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)，其中驅(qū)動x向工作臺的三相單三拍步進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為40。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm。已知傳動系統(tǒng)的橫向(x向)脈沖當量δ為0.005mm/脈沖。試求：（1）步進電機的步距角α；（2）減速齒輪的傳動比i。解：（1）K=3相，N=3拍，Z=100步進電機的步距角α==360（2）由于一個脈沖，步進電機旋轉(zhuǎn)0.40，工作臺橫向（x向）脈沖當量0.005mm，由于滾珠絲桿的基本導(dǎo)程為I0=6mm，對應(yīng)于四絲桿轉(zhuǎn)動一周3600，設(shè)一個脈沖絲桿轉(zhuǎn)動的角度為x，則6/3600=0.005/x故減速齒輪的傳動比i=0.3/0.4=3/4五、綜合題1.已知一個繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動方案分別如圖（a）和（b）所示。（1）試分析兩種方案的特點；（2）畫圖說明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動測量位移的方法。答：（1）分析兩種方案的特點:電機經(jīng)減速器帶動滾簡轉(zhuǎn)動，使驅(qū)動繩產(chǎn)生位移；電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠上的螺母便產(chǎn)生直線運動，帶動驅(qū)動繩產(chǎn)生位移。（2）畫圖說明方案(a)減速器滾筒驅(qū)動測量位移的方法2.分析圖中整體式PLC的各組成部分中CPU、存儲器、電源、輸入/出單元的功能。答：（1）中央處理CPU是PLC的運算和控制核心，控制其它所有部件的運行，功能相當于人的大腦。（2）存儲器用來存儲數(shù)據(jù)和程序，包括隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）分別用于存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。（3）輸入/輸出（I/O）單元式CPU與現(xiàn)場I/O設(shè)備或其它外部設(shè)備之間的連接部件。（4）電源包括系統(tǒng)電源和后備電池，其中后備電池可在停電時繼續(xù)保持幾十小時的供電。形考作業(yè)3一、判斷題（正確的打√，錯誤的打×）1.計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（×）2.從計算機的精度來看，需要計算機控制系統(tǒng)的采樣周期短一些，這是因為工業(yè)控制用的微型機字長固定，前后兩次采樣的數(shù)值之差可能因計算機精度不高而反映不出來，從而使控制作用減弱。（×）3.一般說來，全物理仿真較之計算機仿真在時間、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。（×）4.計算機控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，首先需要對整個系統(tǒng)進行系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進行硬件和軟件的調(diào)試。（×）5.PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長短決定了PLC的工作速度。（√）6.PLC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。（√）7.現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計流程分別完成。（×）8.現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線，按控制回路分別進行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（×）9.需求設(shè)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(shù)說明書的形式來描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過程。（√）10.反求設(shè)計是建立在概率統(tǒng)計基礎(chǔ)之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的可靠性，延長使用壽命，降低維修費用。（×）11.綠色設(shè)計是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進行分析研究，進而對該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計。（×）12.可靠設(shè)計是指將優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程，最終獲得比較合理的設(shè)計參數(shù)，各種計算機程序能解決不同特點的工程問題。（×）13.虛擬設(shè)計是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計算機輔助設(shè)計環(huán)境中進行實體建模和裝配建模，生成精確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進行一些相關(guān)分析，從而滿足工程設(shè)計和應(yīng)用的需要。（√）14.目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化，設(shè)計時可以根據(jù)需要選擇適當?shù)慕涌冢倥浜辖涌诰帉懴鄳?yīng)的程序。（√）15.工業(yè)機器人驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式。（√）二、單選題1.計算機控制系統(tǒng)實際運行時，需要由用戶自行編寫（），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(yīng)用軟件2.以下抑制電磁干擾的措施，除了（），其余都是從切斷傳播途徑入手。A.屏蔽B.隔離C.濾波D.軟件抗干擾3.以下（）不屬于系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖的基本結(jié)構(gòu)形式。A.串聯(lián)結(jié)構(gòu)B.平行結(jié)構(gòu)C.環(huán)形結(jié)構(gòu)D.星形結(jié)構(gòu)4.不進行參數(shù)的變換與調(diào)整，即輸入與輸出的直接連接的接口是（）。A.零接口B.被動接口C.主動接口D.智能接口5.含有微處理器，可進行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（）。A.零接口B.被動接口C.主動接口D.智能接口6.HRGP-1A噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（）。A.能源部分B.測試傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)7.HRGP-1A噴漆機器人中的旋轉(zhuǎn)變壓器屬于系統(tǒng)中的（）。A.能源部分B.測試傳感部分C.控制器D.執(zhí)行機構(gòu)8.在小型智能機器人的伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該采用的伺服技術(shù)為（）。A.液壓伺服B.氣動伺服C.電動伺服D.電液伺服9.通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用（）。A.開環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.半閉環(huán)控制D.混合控制10.數(shù)控機床進給系統(tǒng)的伺服電機屬于設(shè)備的（）。A.能源部分B.測試傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)11.數(shù)控機床的加工刀具屬于系統(tǒng)的（）。A.能源部分B.傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)12.CNC機床進給系統(tǒng)的運動工作臺屬于設(shè)備的（）。A.能源部分B.測試傳感部分C.驅(qū)動部分D.執(zhí)行機構(gòu)三、簡答題1.步進電動機的輸入信號是什么？如何實現(xiàn)對其轉(zhuǎn)角、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a與運行拍數(shù)m、通電方式k（m=k·N，單拍時k=1，雙拍時是k=2，N為定子繞組的相數(shù)）、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。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，即輸入陸沖頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。步進電機的轉(zhuǎn)角大小由輸入脈沖的個數(shù)決定，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。2.PID控制算法中，比例、積分、微分部分各起何作用？答：（1）比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，且其反應(yīng)迅速；（2）積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性；（3）微分調(diào)節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。這3個作用若配合得當，則可使調(diào)節(jié)過程快速、平穩(wěn)、準確，收到較好的效果。四、計算題下圖所示的機電一體化伺服驅(qū)動系統(tǒng)，當以步進電動機為驅(qū)動元件，其步距角α為1.8°，系統(tǒng)脈沖當量δ為控制器輸出一個脈沖時執(zhí)行機構(gòu)的直線位移，大小為0.01mm，傳動機構(gòu)采用滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程l0為4mm，減速機構(gòu)采用了齒輪減速，試求齒輪機構(gòu)的傳動比i。解：設(shè)β為控制器輸出一個脈沖絲桿轉(zhuǎn)過的角度，則β=齒輪機構(gòu)的傳動比i五、綜合題1.某物料搬動機械手的結(jié)構(gòu)如圖所示，動作過程如圖所示，要求機械手的操作方式分為手動方式和自動方式。機械手有升降、水平移動、手爪夾持等3個自由度，采用電磁閥控制的氣缸驅(qū)動，PLC控制。要求寫出物料搬動機械手設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)的詳細工程路線。答：系統(tǒng)設(shè)計的詳細工程路線:（1）確定目標及技術(shù)規(guī)范:機械手的用途:物料搬運。工作方式:手動、自動方式。主要技術(shù)參數(shù):3自由度。使用環(huán)境要求:生產(chǎn)線。（2）可行性分析:收集資料、市場分析、可行性分析、技術(shù)經(jīng)濟性分析。（3）總體方案設(shè)計:機械手總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，制定研制計劃、開發(fā)經(jīng)費概算、開發(fā)風險分析。（4）總體方案的評審、評價。（5）理論分析階段機構(gòu)運動學(xué)模型、作業(yè)空間分析；機構(gòu)的力學(xué)計算；驅(qū)動元件的選擇、動力計算；傳感器選擇、精度分析；建立控制模型、仿真分析。2.假定你在設(shè)計一套典型的機電一體化系統(tǒng)，比如智能工業(yè)機械手，請制訂出概念設(shè)計的流程。答：對概念設(shè)計表述為:“在確定任務(wù)之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計。”產(chǎn)品概念設(shè)計將決定性地影響產(chǎn)品創(chuàng)新過程中后續(xù)的產(chǎn)品詳細設(shè)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：專題報告姓名：姓名：學(xué)號：得分：教師簽名：機電一體化產(chǎn)品（設(shè)備）——全自動波輪洗衣機分析研究報告

一、主要用途全自動洗衣機就是在電腦板上預(yù)先設(shè)定好某個程序，洗衣時選擇其中一個程序，只需打開水龍頭，啟動洗衣機開關(guān)。洗衣機就會自動識別控制水位，并精準完成寖泡、漂洗、脫水、自動排水等功能，洗衣完成時自動停止并由蜂鳴器發(fā)出響聲。所以全自動洗衣機的好處就在于方便。全自動波輪洗衣機有如下優(yōu)點：（1）節(jié)電：波輪洗衣機的功率一般在400瓦左右，耗電量不到0.5度電。滾筒洗衣機洗滌功率一般在1200-2500瓦左右，加上滾筒式洗衣機洗滌時需要電加熱器把水溫升高才能達到較好的洗滌效果，如果水溫加到60攝氏度，耗電在1.5度左右。（2）洗衣時間短：波輪洗衣機一般洗滌時間為40分鐘，如果自定義程序則需更少的時間；滾筒洗衣機一般洗滌時間為1-2個小時，雖然現(xiàn)在有的機型具備快洗功能，但也僅是在衣物較少的情況下使用，而且快洗功能仍需30分鐘。（3）洗凈率高：根據(jù)實際測試顯示，滾筒洗衣機的洗凈率大概是75%、而波輪的則高達95%。波輪洗衣機只需要常溫的水就可以將衣物洗得干凈，而滾筒洗衣機需要加熱洗才能把衣服干凈。（4）操作方便：即使老年人，也能輕松使用。如果在洗滌過程中發(fā)現(xiàn)有衣服遺落，可以隨時添加。（5）清洗簡單方便：波輪洗衣機相對于滾筒洗衣機，使用空間相對開放，架構(gòu)較為簡單，方便拆卸清洗和維護。海爾洗衣機于2014年推出了免清洗的波輪洗衣機。（6）移動方便：波輪洗衣機一般重量較輕，可輕松移動。（7）價格低：市場價格相對于滾筒洗衣機普遍偏低，可以滿足中國絕大的數(shù)的普遍家庭用戶。二、基本結(jié)構(gòu)（應(yīng)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖）三、工作原理洗衣機的洗滌過程主要是在機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當衣物被放進洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩