23秋國家開放大學(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)11.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)。（√）2.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。（√）3.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)。（×）4.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。（×）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.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ξ取值越小越好。（×）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.選擇滾珠絲杠副的過程中，當(dāng)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。（×）11.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。（√）12.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。（√）13.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(dāng)量，通過計數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計位移的尺寸。（√）14.傳感器的動態(tài)特性是指輸入信號不隨時間變化而變化或變化非常緩慢時所表現(xiàn)出來的輸出響應(yīng)特性。（×）15.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。（×）16.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(biāo)標(biāo)定或校準(zhǔn)，以確保傳感器的性能指標(biāo)達到要求。（√）17.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。（√）18.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。（√）19.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。（×）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(guān)系。（×）21.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22.以下產(chǎn)品屬于機電一體化產(chǎn)品的是（）。A.游標(biāo)卡尺B.移動電話C.3D打印機D.數(shù)字電子表23.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.全自動倉儲D.電子計算機24.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25.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26.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27.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28.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.雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法D.軸向壓簧錯齒調(diào)整法29.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.絲杠螺母B.直齒輪對C.同步帶輪D.齒輪齒條30.傳感器的（）可以直接感受被測量的變化，并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他物理量。A.敏感元件B.轉(zhuǎn)換器件C.信號調(diào)節(jié)電路D.輔助電源31.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.432.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(biāo)B.動態(tài)特性指標(biāo)C.輸入特性參數(shù)D.輸出特性參數(shù)33.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)34.檢測裝置能夠?qū)敵鲞M行測量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（）。A.控制電路B.轉(zhuǎn)換電路C.放大電路D.逆變電路35.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36.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37.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38.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39.某4極交流伺服電動機，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時，其轉(zhuǎn)速為（）。A.1450r/minB.1470r/minC.735r/minD.2490r/min40.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(fù)D.其他參數(shù)41.典型的機電一體化系統(tǒng)的基本要素應(yīng)包括______，各要素和環(huán)節(jié)之間通過接口相聯(lián)系。A.機械本體B.動力系統(tǒng)C.檢測傳感系統(tǒng)D.閉環(huán)控制系統(tǒng)E.執(zhí)行部件F.信息處理及控制系統(tǒng)42.機械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響有：系統(tǒng)剛度越大，______。A.因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動部件的彈性變形越大B.系統(tǒng)的失動量也越小C.固有頻率越高D.增加開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性E.降低開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性F.增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性43.滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有______。A.螺紋預(yù)緊調(diào)隙式B.雙螺母差齒預(yù)緊調(diào)隙式C.雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)隙式D.彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式E.單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式F.墊片錯齒式44.齒輪傳動中圓柱直齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)整方法有______。A.螺紋預(yù)緊調(diào)隙式B.偏心套調(diào)整法C.軸向墊片調(diào)整法D.雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法（可調(diào)拉簧式）E.雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法（周向拉簧式）F.墊片錯齒調(diào)整法45.______是傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)。A.量程B.線性度C.靈敏度D.穩(wěn)定性E.幅頻特性F.相頻特性46.選擇傳感器時需要考慮的因素有______。A.應(yīng)用環(huán)境B.結(jié)構(gòu)C.體積D.重量E.價格F.易于維修和更換47.機電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，一般包括______。A.輸入信號B.控制器C.功率放大器D.檢測裝置E.執(zhí)行機構(gòu)F.輸出信號48.以下能實現(xiàn)交流異步伺服電動機調(diào)速的方法有______。A.改變電動機的轉(zhuǎn)差率B.改變供電電壓的大小C.改變電動機的供電頻率D.改變電動機定子極對數(shù)E.改變供電電壓的相位F.改變電動機轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)49.與直流伺服電動機相比，交流伺服電機具有______的特點。A.不需要電刷和換向器B.維護方便C.轉(zhuǎn)動慣量大D.體積和重量較小E.結(jié)構(gòu)復(fù)雜F.成本較低50.下列______可能是直流伺服電機的調(diào)速方案。A.改變電樞電壓B.改變定子勵磁磁通C.改變轉(zhuǎn)子電阻D.改變負(fù)載轉(zhuǎn)矩E.改變電樞電流形考作業(yè)21.機電一體化自動控制的任務(wù)就是克服擾動量的影響，使系統(tǒng)輸出恒定值。（×）2.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。（×）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.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。（×）5.PID調(diào)節(jié)器由比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器和微分調(diào)節(jié)器通過線性組合而構(gòu)成。（√）6.通用型計算機系大多工作在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點。（×）7.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。（×）8.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。（√）9.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。（√）10.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。（×）11.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。（×）12.用戶可以按照自己的需要，把來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)，然后通過現(xiàn)場總線構(gòu)筑自動化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng)。（√）13.目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌冢倥浜辖涌诰帉懴鄳?yīng)的程序。（√）14.機電一體化系統(tǒng)工程設(shè)計中常用的抽象方法是“黑箱法”，從分析和比較系統(tǒng)輸入/輸出的物料流、能量流和信息流的差別和關(guān)系入手求解所設(shè)計的系統(tǒng)的總功能。（√）15.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。（√）16.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。（×）17.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。（×）18.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。（√）19.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，而電機則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動部分。（√）20.在數(shù)控設(shè)備中，通過計算機數(shù)控裝置控制執(zhí)行機構(gòu)的進給以及刀具的運行等。（√）21.以下（）不屬于系統(tǒng)模型的類型。A.物理模型B.數(shù)學(xué)模型C.符號模型D.描述模型22.機電一體化系統(tǒng)仿真時，用已研制出來的系統(tǒng)中的實際部件或子系統(tǒng)代替部分?jǐn)?shù)學(xué)模型所構(gòu)成的仿真是（）。A.全物理模型B.半物理仿真C.數(shù)學(xué)仿真D.計算機仿真23.PID控制算法中，比例調(diào)節(jié)器的主要作用是（）。A.消除靜差B.減小振蕩C.糾正偏差D.提高穩(wěn)定性24.PID控制算法中，積分調(diào)節(jié)器的主要作用是（）。A.消除靜差B.加快響應(yīng)C.減小振蕩D.提高穩(wěn)定性25.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26.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)27.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28.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29.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)30.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31.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32.（）是指考慮新產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，從而減少對環(huán)境的污染、資源的浪費。A.需求設(shè)計B.綠色設(shè)計C.可靠性設(shè)計D.反求設(shè)計33.（）是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機輔助設(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。A.虛擬設(shè)計B.綠色設(shè)計C.可靠性設(shè)計D.反求設(shè)計34.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)35.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)36.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37.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38.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)39.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)40.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)41.機電一體化自動控制系統(tǒng)必須具備______。A.很好的穩(wěn)定性B.快速響應(yīng)性C.延遲響應(yīng)性D.控制精度高E.控制精度低F.成本低廉42.以下對計算機采樣周期選擇的描述錯誤的是：______。A.根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期只需滿足：T≥π/ωmax。其中，ωmax為采樣信號的上限角頻率B.從執(zhí)行元件的要求來看，需要輸出信號的寬度較小C.從控制系統(tǒng)隨動和抗干擾的性能要求來看，則要求采樣周期大些D.從計算機的工作量和每個調(diào)節(jié)回路的計算成本來看，一般要求采樣周期短些E.從計算機的精度看，過短的采樣周期是不合適的F.各方面因素對采樣周期的要求是不同的，甚至是互相矛盾的。必須根據(jù)具體情況和主要的要求做出折衷選擇43.以下______是機電一體化系統(tǒng)仿真的模型。A.物理模型B.半物理模型C.數(shù)學(xué)模型D.生物模型E.化學(xué)模型F.描述模型44.以下屬于計算機控制系統(tǒng)的組成部分的是：______。A.計算機主機B.接口電路C.輸入/輸出通道D.外部設(shè)備E.外部電源F.軟件45.PLC控制系統(tǒng)的特點是：______。A.可靠性低B.環(huán)境適應(yīng)性強C.靈活通用D.難以構(gòu)成工控網(wǎng)絡(luò)E.編制和調(diào)試方便F.具有監(jiān)控功能46.PLC主要由（）、電源、接口等部分組成。A.中央處理器B.存儲器C.輸入單元D.輸出單元E.控制器47.機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計流程一般包括包括______階段。A.產(chǎn)品規(guī)劃B.概念設(shè)計C.設(shè)計實施D.設(shè)計定型E.詳細設(shè)計48.機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計包含______流程。A.確定出系統(tǒng)的總功能B.進行總功能分解，將總功能分解為子功能C.對各功能模塊輸入/輸出關(guān)系進行分析D.尋找子功能（功能元）的解，并將原理解進行組合，形成多種原理解設(shè)計方案E.以技術(shù)文件的形式交付設(shè)計組討論、審定。F.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(biāo)最優(yōu)的設(shè)計方案。49.機電一體化產(chǎn)品的機械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計包括：______。A.縮短傳動鏈，減少元件數(shù)B.必要時增設(shè)備用元件或系統(tǒng)C.簡化結(jié)構(gòu)D.增加過載保護裝置、自動停機裝置E.設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)F.減小維修周期50.機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計包括：______。A.采用人工控制B.采用自動控制C.通過元器件的合理選擇提高可靠性D.對功率接口采用降額設(shè)計提高可靠性E.采用監(jiān)視定時器提高可靠性F.采取抗干擾措施降低可靠性形考作業(yè)31.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=3.8×10-4kg·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：圖直流電機絲杠螺母機構(gòu)驅(qū)動工作臺（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。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Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=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Δφmax。解：△?max==0.01/34+0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01=0.01975（弧度）3.刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？解：（1）絲杠旋轉(zhuǎn)一周有1024個脈沖，307200個脈沖對應(yīng)于絲杠旋轉(zhuǎn)307200/1024=300周，故刀架的位移量為300*2mm=600mm。（2）絲杠的轉(zhuǎn)速為300*2π//10=60π(弧度/秒)4.一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？5.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(dāng)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(dāng)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=3/46.下圖所示的機電一體化伺服驅(qū)動系統(tǒng)，當(dāng)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(dāng)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i7.分析下圖調(diào)整滾珠絲杠副軸向間隙的原理。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。8.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9.某部門欲開發(fā)一款用于能在生產(chǎn)線上與人協(xié)作的機械手，請制訂出該款機械手產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計流程。答：機電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計流程分為五個階段：產(chǎn)品規(guī)劃，概念設(shè)計、詳細設(shè)計，設(shè)計實施和設(shè)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(shè)計，以明確設(shè)計任務(wù)。機械手的用途;協(xié)作機械手，方便與人交互，不會對人產(chǎn)生危險。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。第二階段：概念設(shè)計階段：在功能分析的基礎(chǔ)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(shè)計階段。對各功能模塊進行細部設(shè)計，繪制相應(yīng)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(shè)計，又包括總裝圖和零件圖的繪制。第四階段：設(shè)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)試，復(fù)核系統(tǒng)的可靠性及抗干擾性。第五階段：設(shè)計定型階段。對調(diào)試成功的系統(tǒng)進行工藝定型，整理設(shè)計資料。小批量生產(chǎn)試銷。10.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(dāng)?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?！碑a(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(biāo)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(zhǔn)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(dāng)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)生相對摩擦，這種水流沖刷力