机电一体化系统设计试题及答案-----

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 测量

2.灵敏度

3. 压电效应

4. 动态误差

5. 传感器

二、填空题（每小题2分，共20分)

1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内旋换和外循环

2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括___ _______，__________，

__________ ，__________。

3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，

顺序控制器通常用________。

4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，

则莫尔条纹的宽度是_______________________。

5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制

每一个轴的 ______________________ ，使它们同步协调到达目标点。

6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。

7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。

8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。

9. 复合控制器必定具有__________________________________。

10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。

三、选择题（每小题2分，共10分）

1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( )

A. 产大

B. 减小

C. 不变

D. 不定

2. 加速度传感器的基本力学模型是( )

A. 阻尼—质量系统

B. 弹簧—质量系统

C. 弹簧—阻尼系统

D. 弹簧系统

3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( )

A. 有关

B. 无关

C. 在一定级数内有关

D. 在一定级数内无关

4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用( )

A. 单片机

B. 2051

C. PLC

D. DSP

5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。

A 换向结构

B 转换电路

C 存储电路D检测环节

四、判断题（每小题2分，共10分)

1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（ ）

2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进

电机等。（）

3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ ）

4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（）

5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、

电流、频率、波形和相数的变换。（ ）

五、问答题（每小题10分，共30分)

1. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?

2. 什么是步进电机的使用特性?

3. 机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。

2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。

S=dy/dx=ΔY/ΔX

3. 某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将

产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。

4. 动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

5. 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。

二、填空题（每小题2分，共20分)

1. 内循环外循环

2. 性能指标系统功能使用条件经济效益

3. PLC

4. 20mm

5. 位置和速度

6. 0.02

7. 增加而减小

8. 2

9. 前馈控制器 10. 简单的直线运动控制

三、选择题（每小题2分，共10分）

1. B.

2. A

3. C.

4. C5、D

四、判断题（每小题2分，共10分)

1、√

2、×

3、√

4、×

5、√

五、问答题（每小题10分，共30分)

1. 单电源驱动电路双电源驱动电路斩波限流驱动电路

2. 步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度。

最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。

启动矩一频特性空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。

运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度。

最大相电压和最大相电流分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流。

3. 应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1、线性度

2、伺服控制系统

3、三相六拍通电方式

4、传感器

5、系统精度

二、填空题（每小题2分，共20分)

1、计算机在控制中的应用方式主要有_____________________________。

2. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：_____________________________。

3、应用于工业控制的计算机主要有______________________________等类型。

4. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括________________________________。

5、可编程控制器主要由_____________________________等其它辅助模块组成。

6. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，

顺序控制器通常用_______________________________________________________。

7、现在常用的总线工控制机有________ 、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。

8、隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种_____________________________。

9. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，

则莫尔条纹的宽度是_______________________。

10. 采样/保持器在保持阶段相当于一个“_____________________________”。

三、选择题（每小题2分，共10分）

1.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

A 机械本体

B 动力与驱动部分

C 执行机构 D. 控制及信息处理部分

2、机电一体化系统（产品）开发的类型

A 开发性设计

B 适应性设计

C 变参数设计

D 其它

3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法

A 取代法

B 整体设计法C组合法D其它。

4、机电一体化的高性能化一般包含

A高速化B高精度C高效率D高可靠性。

5、抑制干扰的措施很多，主要包括

A屏蔽B隔离C滤波D接地和软件处理等方法

四、判断题（每小题2分，共10分)

1、变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性和等指标。（）

2、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。

（ ）

3、感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。

（）

4、数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构

的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。

（ ）

5、FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。（）

五、问答题（每小题10分，共30分)

1、计算机控制系统中，如何用软件进行干扰的防护。

2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？

六、综合应用题(每小题10分，共20分)

2. 光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位

移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1、所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称为非线性误差。

2、一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

3、如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→AB

→B→BC→C →CA→…

4、是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。

5、指输出量复现输入信号要求的精确程度；

二、填空题（每小题2分，共20分)

1、操作指导控制系统

分级计算机控制系统

监督计算机控制系统（SCC）

直接数字控制系统

2. 外循环插管式内循环反向器式3、单片机PLC 总线工控机 4. 性能指标系统功能使用条件经济效益。

5、CPU 存储器接口模块 6. PLC 7、STD总线工业控制机8、变压器隔离光电隔离9. 20mm 10. 模拟信号存储器

三、选择题（每小题2分，共10分）

1. A B C D 2、A B C 3、A B C D 4、A B C D 5、A B C D

四、判断题（每小题2分，共10分)

1、（√）

2、（√）

3、（√）

4、（√）

5、（√）

五、问答题（每小题10分，共30分)

1、软件滤波用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波

软件“陷井”

软件“看门狗”（W ATCHDOG）就是用硬件（或软件）的办法要求使用监控定时器定时检查某段程序或接口，当超过一定时间系统没有检查这段程序或接口时，可以认定系统运行出错（干扰发生），可通过软件进行系统复位或按事先预定方式运行。

2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式螺纹调隙式齿差调隙式

。

六、综合应用题(每小题10分，共20分)

1 光栅此时的位移

细分前4mm, 细分后1mm

测量分辨率:

细分前0.01 mm/线细分后:0.025

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1.机电一体化2自动控制 3.开环控制系统 4.逆变器二判断题(每空1分，共10分)

1. 直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。（）

2. 滚珠丝杆不能自锁。（）

3. D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。（）

4. 同步通信是以字符为传输信息单位。（）

5. 异步通信常用于并行通道。（）

6. 查询I/O方式常用于中断控制中。（）

7. 串行通信可以分为以下四种方式：

1）全双工方式；（）

2）半双工方式；（）

3）同步通信；（）

4）异步通信。（）

三填空题：(每空1分，共40分)

1. 从控制角度讲，机电一体化可分为控制系统和控制系统。

2. 在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为: ；；三种形式。

3. 多点接地：优点：，缺点：。

4. 一般来说，伺服系统的基本组成为、、和等四大部分组成

5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是

。

6.从电路上隔离干扰的三种常用方法是: 隔离，隔离，隔离。

7.开环步进电动机控制系统，主要由、和

等组成。

8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）

，2），3）。

9. 产生电磁干扰必备的三个条件是：，，。

10.干扰传播途径有二种方式：

1）传导耦合方式：干扰信号能量以或的形式，通过金属导体传递。

2）幅射耦合方式：干扰信号能量以的形式，通过空间感应传递。

11. 指出下列干扰哪几种属于传导耦合方式：, ;

哪几种属于幅射耦合方式：, , 。

A.静电干扰

B.磁场干扰

C.漏电干扰

D.共阻抗感应干扰

E.电磁辐射干扰。

12.磁场屏蔽---对高频交变磁场应采用的金属材料

作屏蔽体；对低频交变磁场应采用的材料作屏蔽体，并保证磁路畅通。

13.一点接地中：1）串联接地：优点：，缺点：，

2）并联接地：优点：，缺点：，仅适用于电路。

四解答题(每小题5分，共40分)

1．一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？

2．斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？

3、简述直流伺服电动机两种主要控制方式的工作原理。

4. 在微机控制系统中，主机和外围设备间所交换的信息通常分为哪三类？

5．数据信息可分为哪几种？

7.步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动:

已知：步距角θ，脉冲数N ，频率f ，丝杠导程p ，试求执行部件:

位移量L= ? 移动速度V=?

一名词解释(每小题2分，共10分)

1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。

2.自动控制—由控制装置自动进行操作的控制。

3.开环控制系统—无反馈的控制系统。

4.逆变器—把固定的直流电变成固定或可调的交流电的DC/AC变流器。

二判断题(每空1分，共10分)

1. √

2. √

3. √

4. ×

5.×

6.×

7. 1）√1 2）√3）√4）√

三填空题（(每空1分，共40分）

1. 开环、闭环

2. 电压输出电流输出频率输出

3. 互不干扰接线多复杂

4. 控制器功率放大器执行机构和检测装置

5. 等腰三角波（三相）正弦波

6. 光电变压器继电器

7. 环形分配器功率放大器步进电动机

8. 1）采用计算机软件分配器2）小规模集成电路搭接的硬件分配器3）专用模块分配器

9．干扰源传播途径接受干扰对象原系统系统

10. 1）电压；电流。2）电磁场。

11. C , D ; A , B E。

12. 铜和铝等导电性能好；铁等高导磁率。

13．1）最简单，；前后相互干扰，

2）干扰小，；接线多，复杂，低频（<1MHZ）。

四解答题(每小题5分，共40分)

1、机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分

2.1）垫片调整法2）轴向压簧调整法

3、一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电绕组两头端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；

另一种是励磁磁场控制即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场的强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。

4、数据信息、状态信息和控制信息

5、（1）数字量（2）模拟量（3）开关量（4）脉冲量

7、L =(θp/360°)N ；V =(θp/360°)f

一、名词解释（每题2分共10分）

1、机电一体化

2、柔性制造系统

3、静态设计

4、系统软件

5、感应同步器

二、填空题（每空１分，共3０分）

1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、___________。

2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：____________、____________。

3、计算机控制系统的类型包括________________________、_______________________、

监督控制系统、________________________。

5、接口的基本功能主要有______________、放大、_________________。

6、对直线导轨副的基本要求是_________________________、_____________________、

____________________、__________________和平稳。

7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理

___________、_____________、____________、____________、并满足小型、轻量等要求。

8、伺服系统的基本组成包括______________ 、_____________________、检测装置、

____________________。

9、工作接地分为_______________、______________。

三、简答题（每小题5分，共20分）

3. 简述直流伺服电机两种控制的基本原理。

4. 控制系统接地通的目的。

四、分析题（每小题20分，共40分)

1. 半桥逆变电路的工作原理。

一、名词解释（每题2分共10分）

1、机电一体化: 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力

电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并

在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化

3、静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。

4、系统软件：系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。

5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测

直线位移和转角。

二、填空题（每空１分，共3０分）

1、系统精度稳定性响应特性工作频率

2、静态设计动态设计

3、分级计算机控制系统直接数字控制系统操作指导控制系统

5数据格式转换、通信联络

6、导向精度高耐磨性好足够的刚度对温度变化的不敏感性。

7．阻尼合理刚度大抗振性好间隙小

8、控制器、执行环节、比较环节

9、一点接地多点接地

三、简答题（每小题5分，共20分）

3. 直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。

采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。

4. 控制系统接地通的目的。

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。称为工作接地。工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。

四、分析题（每小题20分，共40分)

1. 半桥逆变电路原理如左图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。

设电力晶体管Vl和V2 基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。当负载为感性时，其工作波形如右图所示。输出电压波形u0 为矩形波，其幅值为Um =Ud /2输出电流i0 波形随负载阻抗角而异。设t2 时刻以前V1 导通。t2 时刻给V1关断信号，给V2 导通信号，但感性负载中的电流i0 不能立刻改变方向，于是VD2 导通续流。当t3时刻i0 降至零时VD2 截止，V2 导通，i0 开始反向。同样，在t4 时刻给V2 关断信号，给V1 导通信号后，V2 关断，VD1 先导通续流，t5 时刻V1 才导通。

当V1 或V2 导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD1 或VD2导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。二极管VD1 、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用，VD1 、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器

二判断题：(每小题1分，共10分)

1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（）

2 滚珠丝杆不能自锁。（）

3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（）

4 异步通信是以字符为传输信息单位。（）

5 同步通信常用于并行通信。（）

6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（）

7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误

（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（）

（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（）

（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（）

（4）温度误差是影响传动精度的因素（）

三、选择题(每小题1分，共40分)

1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：通信

和通信。

2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括、、

、四种通道。

3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的

和，并尽量高伺服系统的响应速度。

4. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为、、

和其它等四大类型。

5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是

。

6. 异步交流电动机变频调速：

2）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于调速方式。

3）基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于调速方式。

7. 开环步进电动机控制系统，主要由、和

等组成。

8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）

，2），3）。

9. 根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类：1），

2），

3），4）。

10．应用于工业控制的计算机主要有：

1），2），3）等类型。

11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以

或的形式，通过金属导体传递。

12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、、、、合理布局和软件抗干扰技术。

13. 电场屏蔽----通常用的金属材料作屏蔽体，并应保持良

好。

14．根据频率特性解释下列滤波器的作用：

1）低通滤波器：只让通过，而高于受到抑制、衰

减，不让通过。

2）带通滤波器：只让通过，而高于部分。

A 换向结构

B 转换电路

C 存储电路D检测环节

四解答题(每小题8分，共40分)

1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。

2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？

3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。

4. 简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。

5．简述伺服系统的结构组成。

6．DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？

7. 步进电动机控制系统中，电动机通过丝杠螺母带动执行部件运动:

已知：步距角θ，脉冲数N ，频率f ，丝杠导程p ，试求执行部件:

位移量L= ?

移动速度V=?

8. 测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V，用ADC0809转换器输入到微机控制系统中，试

求测量该温度环境的分辨率和精度。

一名词解释(每小题2分，共10分)

1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。

2 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。

4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。

二判断题(每小题1分，共10分)

1（×）2 （√）3 （×）4 （√）5 （×）6 （×）

7 （√）（√）（√）（√）

三、选择题(每小题1分，共40分)

1. 串行通信并行通信

2. 模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道

3. 稳定性和精度

4. 电磁式液压式气压式

5. 等腰三角波正弦波

6. 恒转矩恒功率

7. 环形分配器功率驱动器步进电机

8. 计算机软件硬件分配专用环形分配器

9. 操作指导控制系统直接控制系统监督计算机控制系统分级计算机控制系统

10．单片机PLC 总线工控机

11. 电压电流

12.隔离滤波接地

13.铜铝等导电性能良好接地

14．1）低频成分截止频率成分

2）某一频带内的成分上截止频率成分下截止频率成分

四解答题(每小题8分，共40分)

1．1）机械本体2）动力与驱动；3）传感测试部分；4）执行机构

5）控制及信息处理单元

2．1）、偏心轴套调整法2）、双片薄齿轮错齿调整法

3．对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。

机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。

4. 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。

独立编址；与储存器统一编址。

5．1) 比较环节；2) 控制器；3) 执行环节；4) 被控对象；5) 检测环节。

6．输入工作方式：（1）直通方式（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式

输出工作方式：（1）单极性输出（2）双极性输出

7. L =(θp/360°)N ；V =(θp/360°)f

8. 4 ℃; +2℃。

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 机电一体化

2.分辨力

3. 灵敏度(测量)

4. 永磁同步电动机:

5. 复合控制器

二、单项选择题(每小题2分，共10分)

1. 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( )

A.顺序控制系统

B.伺服系统

C.数控机床

D.工业机器人

2. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )

A.增加而减小

B.增加而增加

C.减小而减小

D.变化而不变

3. 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )

A.内循环插管式

B.外循环反向器式

C.内、外双循环

D.内循环反向器式

4.某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )

A.100mm

B.20mm

C.10mm

D.0.1mm

5. 直流测速发电机输出的是与转速( )

A.成正比的交流电压

B.成反比的交流电压

C.成正比的直流电压

D.成反比的直流电压

三、简答题(每小题6分，共30分)

1、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?

2、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?

3、步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?

4、什么是PLC的扫描工作制?

5、PWM的工作原理?

四、计算题(每小题10分，共20分)

1.三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。

(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?

(2)要求电动机转速为100r/min，单拍制通电，输入脉冲频率为多少?

2. 三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。

(1)该电动机为几极，空载转差率是多少?

(2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?

(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。

2 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。

3 灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值。

4 以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。

5 复合控制器带有前馈控制系统的反馈控制器。它的作用是使系统能以稳定的零误差跟踪已知的输入信号。

二、单项选择题(每小题2分，共10分)

1. B

2. A

3. B

4. C

5. C

三、简答题(每小题6分，共30分)

1、系统功能性能指标使用条件经济效益

2、单极驱动双极驱动高低电压驱动斩波电路驱动细分电路

3、参考脉冲序列转速与参考脉冲频率成正比

输出轴转向

由转向电平决定

位置由位置电平决定

4、即检测输入变量求解当前控制逻辑以及修正输出指令,重复进行。

5、斩波器调压的基本原理是通过晶闸管或自关断器件的控制，将直流电压断续加到负载（电机）上，利用调节通、

断的时间变化来改变负载电压平均值。斩波器调压控制直流伺服电机速度的方法又称为脉宽调制（Pulse Width Modulation）直流调速。

四、计算题(每小题10分，共20分)

1) K=2; M=3, Z=80; α=360/2*3*80=0.75o

f=480Hz

2) K=1; M=3, Z=80; α=360/1*3*80=1.5o

f=400Hz

2. 三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。

(1) 4极，空载转差率n=(1500-1450)/1500=3.3%

(2) 50Hz

(3) 50Hz 16.5 Hz

一、名词解释(每小题2分，共10分)

１、检测传感器２、伺服电动机3、静压轴承4、静压导轨5、屏蔽

二、填空题（每小题１分，共30分）

1、机电一体化系统中常见的轴承包括____________、___________、__________、磁轴承。

2、机电一体化系统一般由______________、_____________、接口、__________________、

_____________、______________等部分组成。

.3、按干扰的耦合模式干扰可分为静电干扰、____________________、__________________、

_________________、_______________等干扰类型。

.4、机电一体化是从系统的观点出发，将_____________、____________、___________、机

械技术等在系统工程的基础上有机的加以综合，实现整个机械系统________而建立的一门新

的科学技术。

5、伺服系统的基本组成部分包括_____________、____________、执行机构、___________

四大部分。

6、用软件识别有用信号和干扰信号、并滤去干扰信号的方法称为_____________、识别信

号的原则有_____________、______________。

7、机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为________________、适应性设计、

________________。

8、机电一体化系统包括______________、_____________、信息处理技术、____________、

____________、总体等相关技术。

9、机电一体化系统对机械传动总传动比确定的最佳选择方案有______________________、

_____________________、质量最小原则。

三、问答题（每题10分,共40分）

2、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?

3、用软件进行“线性化”处理时，采用计算法的原理是怎样的？

4、模拟式

四、分析扩展的RAM6264的地址范围和和工作原理。（20分传感器信号处理过程包括哪些环节？

）

一、名词解释(每小题2分，共10分)

１、检测传感传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。

２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出电动机

3、静压轴承从外部油源给轴瓦提供压力油，使球磨机进、出料端的大轴在高压油膜的作用下浮起，与轴瓦无直接接触，

处在液体磨擦状态，从而极大地降低了起动力矩和旋转阻力矩，

4、静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油或压缩空气，使运动件浮起，以保证两导轨面间处于液体或

气体摩擦状态下工作。

5、屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间

耦合通道，阻止其电磁能量的传输。

二、填空题（每小题１分，共30分）

1、滚动轴承滑动轴承静压轴承磁轴承。

2、机械本体动力与驱动执行机构传感器检测部分控制及处理部分

.3、为静电干扰磁场耦合干扰漏电耦合干扰

.4、检测技术伺服技术计算机与信息处理技术

5、控制器检测环节比较环节被控对象

6、软件滤波时间原则空间原则属性原则

7、开发性设计变参数设计

8、机械技术检测技术伺服技术计算机与信息处理技术自动控制技术和系统总体技术

9 转动惯量原则输出轴转角误差最小原则

三、问答题（每题10分,共40分）

2、单极驱动双极驱动高低电压驱动斩波电路驱动细分电路

3、当输出电信号与传感器的参数之间有确定的数字表达式时，就可采用计算法进行非线性补偿。即在软件中编制一段完成数字表达式计算的程序，被测参数经过采样、滤波和标度变换后直接进入计算机程序进行计算，计算后的数值即为经过线性化处理的输出参数。

在实际工程上，被测参数和输出电压常常是一组测定的数据。这时如仍想采用计算法进行线性化处理，则可应用数字上曲线拟合的方法对被测参数和输出电压进行拟合，得出误差最小的近似表达式。

4、模拟式传感器信号处理过程包括:将非电物理量转换成电量，并经放大、滤波等一系列处理后，需经模/数变换将模拟量变成数字量，才能送入计算机系统。模/数转换过程包括信号的采样/保持、多路转换（多传感器输入时）、A/D处理等过程。

四、分析扩展的RAM6264的地址范围和和工作原理。（20分）

RAM6264的地址范围为0000H~1FFFH

P0口与6264的I/O数据线相连，另一方面经74LS373与6264的低8位地址线连；

P2.0~P2.4与6264的高5相连；6264的写使端与单片机的WR相连；输出使能端与单片机的RD相连；CS片选信号端直接接地。

采用MOVX @DPTR 来访问此RAM

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1、DMA

2、中断

3、共模干扰、伺服控制技术5、串行通信

二、填空题（每空１分，共3０分）

1、机电一体化是从系统的观点出发____________、____________、___________、信息技

术等在系统工程的基础上有机的加以综合，实现整个机械系统________而建立的一门新

的科学技术。

2、机电一体化产品中需要检测的物理量分成____________和____________两种形式。

3、计算机控制系统的类型包括________________________、_______________________、

监督控制系统、________________________。

4 机械结构因素对侍服系统性能的影响有__________________、____________________、

结构弹性变形、__________________间隙的影响。

7、接口的基本功能主要有______________、放大、_________________。

8、对直线导轨副的基本要求是_________________________、_____________________、

____________________、__________________和平稳。

7．机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理

___________、___________、__________、____________、并满足小型、轻量等要求。

8、伺服系统的基本组成包括______________ 、_____________________、检测装置、

____________________。

9、拟定机电一体化系统的设计方案的方法有_______________、组合法、______________。

10、STD总线的技术特点_________________、______________、______________________、

高可靠性。

四、分析扩展的ROM27256的工作地址范围和工作原理(30分)

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1、外设与内存间直接进行数据交换（DMA）而不通过CPU

2、为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式CPU就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。

3、共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。

4、伺服控制技术是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制技术。

5、串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。

二、填空题（每空１分，共3０分）

1、机械技术检测技术伺服技术协调工作

2、电量非电量

3、操作指导控制系统直接数字控制系统监督计算机控制系统分级计算机控制系统

4、阻尼摩擦惯量

9、变换耦合

10、导向精度高耐磨性好足够的刚度对温度变化的不敏感性

7、摩擦小度大振性好隙小

8、控制器执行环节比较环节

9、取代法整体法

10、模块化设计系统组成修改和扩展方便

四、分析扩展的ROM27256的工作地址范围和工作原理(30分)

ROM27256的地址范围为0000H~7FFFH

P0口与27256的I/O数据线相连，另一方面经8282与27256的低8位地址线连；用于扩展32KB的片外ROM；P2.0~P2.6与27256的7相连；6264的写使端与单片机的WR相连；输出使能端OE与单片机的PSEN相连；CE片选信号端与P2.7相连。

采用MOVC @A+PC或MOVC @A+DPTR来访问此ROM

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 变频调速

2. FMS

3. 响应特性

4. 敏感元件

5. 压电效应

二、选择题（每小题2分，共10分）

1、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分。

A 换向结构

B 转换电路

C 存储电路D检测环节

2、检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和_______。

A 控制电路

B 转换电路

C 调制电路

D 逆变电路

3、以下可对异步电动机进行调速的方法是_______。

A 改变电压的大小

B 改变电动机的供电频率

C 改变电压的相位

D 改变电动机转子绕组匝数

4、执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为________、液压式和气动式等。

A 电气式

B 电磁式

C 磁阻式

D 机械式

5、步进电动机，又称电脉冲马达，是通过________ 决定转角位移的一种伺服电动机。

A 脉冲的宽度

B 脉冲的数量

C 脉冲的相位

D 脉冲的占空比

三、简答题(每小题10分，共30分)

1什么叫传感器？传感器的功用是什么？它是由哪几部分组成的？各部分的作用及相互关系如何？

2. 试简述采样/保持器原理。

3. 工业控制用的计算机主要有哪几种类型，它们分别适用于哪些场合？

四、简单应用题(每小题10分，共20分)

1. 刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？

2. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：

1）步进电机的步距角；

2）脉冲电源的频率。

五、综合应用题(每小题15分，共30分)

1. 三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100,双拍制通电，要求电动机转速为120r/min，

输入脉冲频率为多少?步距角为多少?

2. 根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成A/D转换,并把转换的结果的高8位放入R2中,低8位放入R3中的程序段。

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1.采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式

2. 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。

3. 响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。

4. 敏感元件是直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。

5. 压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。

二、选择题（每小题2分，共10分）

1、D

2、B

3、B

4、A

5、B

三、简答题(每小题10分，共30分)

1. 传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。

传感器的功用是：一感二传。

组成：传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。

敏感元件：直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。

转换元件：敏感元件的输出就是转换元件的输入，它把输入转换成电路参量。

基本转换电路：上述的电路参量进入基本转换电路中，就可以转换成电量输出。

传感器只完成被测参数到电量的基本转换。

2. 采样/保持由存储电容C，模拟开关S等组成，如图所示。当S接通时，输出信号跟踪输入信号，称采样阶段。当S 断开时，电容C二端一直保持断开的电压，称保持阶段。由此

构成一个简单采样/保持器。实际上为使采样/保持器具有足够的精度，一般在输入级和输出级均采用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。在电容选择时，使其大小适宜，以保证其时间常数适中，并选用漏泄小的电容。

3. 工业控制的计算机主要有单片微型计算机、可编程序控制器（PLC）、总线工控机等类型。根据机电一体化系统的大小和控制参数的复杂程度，选用不同的微型计算机。

单片机或可编程控制器主要用于，控制量为开关量和少量数据信息的模拟量的小系统。对于数据处理量大的系统，则往往采用基于各类总线结构的工控机，如STD总线工控机、IBM-PC总线工控机、Multibus工控机等。对于多层次、复杂的机电一体化系统，则要采用分级分步式控制系统，在这种控制系统中，根据各级及控制对象的特点，可分别采用单片机、可编程控制器、总线工控机和微型机来分别完成不同的功能。

四、简单应用题(每小题10分，共20分)

1. 10s内转轴转了多少转：

307200÷1024=300（转）

位移量（∵螺距T=2mm）

∴300×2=600 (mm)

转速：300÷10=30（转/秒）

2. 1) K=2; M=5, Z=24; α=360/2*5*24=1.5o

2) f=400Hz

五、综合应用题(每小题15分，共30分)

1.K=1; M=3, Z=100; α=360/1*3*100=1.2o

f=600Hz

2 MAIN：MOV R0，#7CH ；选择AD574，

并令A0=0

MOVX @R0，A ；启动A/D转换，全12位

LOOP：NOP

JB P3.2，LOOP ；查询转换是否结束

MOVX A，@R0 ；读取高8位

MOV R2，A ；存人R2中

MOV R0，#7DH ；令A0=1

MOVX A，@R0 ；读取低4位，尾随4个0

MOV R3，A ；存入R3中

……

一、名词解释(每小题2分，共10分)

1. 单片机

2. I/O接口

3. I/O通道

4. 串行通信

5.直接存储器存取（DMA）

二、单项选择题(每小题2分，共10分)

1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过决定转角位移的一种伺服电动机。

A 脉冲的宽度

B 脉冲的数量

C 脉冲的相位

D 脉冲的占空比

2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（）。

A.1

B.0

C.-1

D.-1

3.PWM指的是（）。

A.机器人

B.计算机集成系统

C.脉宽调制

D.可编程控制器

4. PD称为（）控制算法。

A.比例

B.比例微分

C.比例积分

D.比例积分微分

5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。

A.插补

B.切割

C.画线

D.自动

三、简答题(每小题5分，共30分)

1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。

2. 试述可编程控制器的工作原理。

3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？

4. 柔性制造系统的主要特点有哪些？

5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么?

6. 伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？

四、计算题(每小题10分，共20分)

1. 某光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？

2. 若12位A/D转换器的参考电压是±2 .5V，试求出其采样量化单位q 。若输入信号为1V，问转换后的输出数

据值是多少。

五、综合应用题(每小题15分，共30分)

1.分析下图调整齿侧间隙的原理

1、4－锥齿轮

2、3－键

5－压簧 6－螺母 7－轴

2、周向弹簧调整法

2. 分析下图差动螺旋传动原理

设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为P h1和P h2。2为可动螺母

一、名词解释 (每小题2分，共10分)

1. 它是把组成微机的CPU 、存储器I/O 接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。

2. I/O 接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间

的信息交换中起着桥梁和纽带作用。

3. I/O 通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道

4. 串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长

度，一位一位的串行传送和接收。串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。

5. 硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA ）而不通过CPU

二、单项选择题(每小题2分，共10分)

1. B

2. B

3. C

4. C

5. A

三、简答题 (每小题5分，共30分)

1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N ，则可测出转速为

Zt N

n 60

式中 Z ——圆盘上的缝隙数；

n ——转速(r ／min)；

t ——测量时间(s)。

2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）和停止（STOP ）状态。不管是

在哪种状态，PLC 都是反复不断地重复进行，直至PLC 停机。在每次循环中，若处于运行

（RUN ）状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。若处于停止（STOP ）状态，PLC

也要循环进行内部处理和通信服务。

3. 由于任何一种A/D转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此，在转换过程中，模拟量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。采样/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器的模拟量不发生变化。

模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。当输入的模拟量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。

4. （1）柔性高，适应多品种中小批量生产；（2）系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；（6）可进行三班无人干预生产。

5. 步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。

6. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。

比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现；

控制器通常是计算机或PID控制电路；其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作；

执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。

被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体，一般包括传动系统、执行装置和负载；

检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。

四、计算题(每小题10分，共20分)

1) 100：1=400：х

x=4 mm

四细分：400：1=400：х

x=1mm

分辨率：1÷400=2.5(μm)

2) 10s内转轴转了多少转：

307200÷1024=300（转）

位移量（∵螺距T=2mm）

∴300×2=600 (mm)

转速：300÷10=30（转/秒）

五、综合应用题(每小题15分，共30分)

1. 在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5，其轴向力大小由螺母6调节。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从

而消除了其与啮合的锥齿轮1之间的齿侧间隙。

1、4－锥齿轮

2、3－键 5－压簧 6－螺母 7－轴

2. 当螺杆转动?角时，可动螺母2的移动距离为

)(212h h P P l -=π? （1）

如果P h1与P h2相差很小，则 L 很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。

若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动?角时，可动螺母2的

移动距离为

)(212h h P P l +=π? （2）

可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。

机电一体化期末总复习试题含答案

填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

机电一体化技术—考试题库及答案

------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.

收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.

机电一体化课程设计报告

机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录 第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附：6张系统框图和元器件图

第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min （4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）

（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1

机电一体化典型实例

8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度范围内，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代 机器人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、 听觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具 有高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 机器人一般由执行系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成， 各系统功能如下所述。 ① 执行系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素

机电一体化课程设计报告

机电一体化课程设计报 告

机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日

目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)

第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min

机电一体化系统设计试题及答案

一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

机电一体化典型实例

. 8 机电一体化系统典型实例 8.1 机器人 8.1.1 概述 机器人是能够自动识别对象或其动作，根据识别，自动决定应采取动作的自动化装置。 它能模拟人的手、臂的部分动作，实现抓取、搬运工件或操纵工具等。它综合了精密机械技 术、微电子技术、检测传感技术和自动控制技术等领域的最新成果，是具有发展前途的机电 一体化典型产品。机器人技术的应用会越来越广，将对人类的生产和生活产生巨大的影响。 可以说，任何一个国家如不拥有一定数量和质量的机器人，就不具备进行国际竞争所必需的 工业基础。 机器人的发展大致经过了三个阶段。 第一代机器人为示教再现型机器人，为了让机器人 完成某项作业，首先由操作者将完成该作业所需的各种知识（如运动轨迹、作业条件、作业 顺序、作业时间等）通过直接或间接的手段，对机器人进行示教，机器人将这些知识记忆下 来，然后根据再现指令，在一定的精度围，忠实地重复再现各种被示教的动作。第二代机器 人通常是指具有某种智能（如触觉、力觉、视觉等）的机器人，即由传感器得到的触觉、听 觉、视觉等信息经计算机处理后，控制机器人完成相应的操作。第三代机器人通常是指具有 高级智能的机器人，其特点是具有自学习和逻辑判断能力，可以通过各类传感器获取信息， 经过思考做出决策，以完成更复杂的操作。 一般认为机器人具备以下要素：思维系统（相当于脑），工作系统（相当于手），移动系 统（相当于脚），非接触传感器（相当于耳、鼻、目）和接触传感器（相当于皮肤）（图8-1）。 如果对机器人的能力评价标准与对生物能力的评价标准一样，即从智能、机能和物理能三个 方面进行评价，机器人能力与生物能力具有一定的相似性。图8-2是以智能度、机能度和物 理能度三座标表示的“生物空间”，这里，机能度是指变通性或通用性以及空间占有性等；物 理能度包括力、速度、连续运行能力、均一性、可靠性等；智能度则指感觉、知觉、记忆、 运算逻辑、学习、鉴定、综合判断等。把这些概括起来可以说，机器人是具有生物空间三座 标的三元机械。某些工程机械有移动性，占有空间不固定性，因而是二元机械。计算机等信 息处理机，除物理能之外，还有若干智能，因而也属于二元机械。而一般机械都只有物理能， 所以都是一元机械。 8.1.2 机器人的组成及基本机能 信息处理机 图8-2生物空间 图8-1机器人三要素

机电一体化课程设计报告书

机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。

3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制

机电一体化系统

机电一体化系统 多选题 CNC控制体统综合应用了（）技术。正确答案：ABCD CNC控制系统的基本组成包括（）。正确答案：ABCDE FR-A500变频器常用的外置选件可能有（）。正确答案：ABCDE PLC常用的编程元件有（）。正确答案：ABCDE PLC可以分为（）结构形式。正确答案：ABCDE PLC指令分为（）。正确答案：ABCD 步进电机可以为（）。正确答案：ABCDE 采用PWM技术的逆变器具具有（）特点。正确答案：ABCD 齿轮传动的优点有（）。正确答案：ABCDE 当PLC用于开关量逻辑程序控制时，其执行过程可分为（）。正确答案：ABCDE 电力电子器件有（）特点。正确答案：ABCDE 电气控制系统设计的步骤包括（）。正确答案：ABCDE 多选题 工业上所使用的机电一体化控制系统一般由（）组成。正确答案：ABCD 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光栅内部由（）组成，正确答案：ABCDE 滚珠丝杠副的有点有（）。正确答案：ABCDE 恒量PLC性能的主要技术指标有（）。正确答案：ABCD 机电一体化包括（）。正确答案：ABCDE 机电一体化的优点有（）。正确答案：ABCD 基本单元加扩展型PLC是机电一体化产品常用的PLC，它由（）组成。正确答案：ABCDE 交流电机具有（）优点。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动器常用的DO信号有（）。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动系统硬件组成包括（）。正确答案：ABCDE 开环CNC属于经济性产品，一般无内置PLC，I/O信号直接连接到CNC的接口上，通常需要（）基本输入信号。正确答案：ABCDE 气动控制系统有一些基本的回路组成，包括（）。正确答案：ABCDE 数控机床种类繁多，包括（）。正确答案：ABCDE 无论就爱那个一个系统分解为多少子系统，都必须具备（）基本要素，才能称之为“机电一体化系统”，否则只能是一正确答案：ABCD 下列哪些属于FX系列PLC计数器（）。正确答案：ABCDE 现代工业自动化技术的4大支柱是（）。正确答案：ABCD 直线滑动导轨的截面形状常用的有（）。正确答案：ABCD 单选题： ∑Ⅱ操作单元分为（）个区域。正确答案：B ∑Ⅱ操作单元分为（）种显示模式。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.02，其对应报警名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.03，其对应报警名称为（）正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.04，其对应报警名称为（）正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.05，其对应报警名称为（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.30，其对应报警名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.32，其对应报警名称为

机电一体化试卷及答案

1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：

机电一体化课程设计

专业：机电一体化 班级： 08—1班 老师：刘顺东 学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月

XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)

1.序言 据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能

一、了解机电一体化系统中的关键技术以及机电一体化系统的构成要素及其功能。 （1）１．精密机械技术２．检测传感技术３信息处理技术 ４．自动控制技术５．伺服传动技术６．系统集成技术 (2) 1.机械本体:作用：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机整体。包括机械传动装置和机械结构装置。 2.动力部分:其功能是按照机电一体化系统的要求为系统提供能量和动力使系统正常运行。用尽可能小的动力输入获得尽可能大的输出，是机电一体化系统的显著特征 3.检测部分:其功能是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境 的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电系统提供运行控制所需的各种信息。 4.执行机构:功能：执行机构是运动部件，它： ?将输入的各种形式的能量转换为机械能。 ?根据控制信息和指令完成所要求的动作。 5.控制器:控制器是机电一体化系统的核心部分。它根据系统的状态信息和系统的 目标，进行信息处理，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的地运行，并达到预期的性能。 6.接口: 1). 交换：需要进行信息交换和传输的环节之间,若信号的模式不同(如数字量与模拟 量、串行码与并行码、连续脉冲与序列脉冲等），就无法直接实现信息或能量的交流。 需要通过接口来完成信号或能量的统一。 2). 放大：在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配。 3). 传递：变换和放大后的信号在环节间能可靠、快速、准确地交换，必须遵循协调 一致的时序、信号格式和逻辑规范。 二、掌握传感器的静、动态特性参数及其含义。掌握机电一体化系统中传感器的选择原则。（在3第三章传感检测技术(09)） （1）静态特性： 1.测量范围：线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围 2.量程(满量程输出)：测量范围的上限与下限之代数差 3.线性范围：线性范围或动态线性范围是指机械输入量与传感器输出量之间 维持线性比例关系的测量范围。 4.非线性度δL ：被测值处于稳定状态时，传感器输出与输入之间的关系曲 线(称校准或标定曲线)对拟合直线的接近程度： 式中：δL—非线性度； ΔLmax—标定曲线对拟合曲线的最大偏差； Y－－满量程输出值 5.灵敏度K0 ：传感器的输出变化量ΔY与引起此变化的输入量的变化量Δ X之比，K0=ΔY/ΔX （不恒定） 灵敏度误差：rs=(ΔK/K0)×100％

机电一体化期末考试试题及答案

1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电 一体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石

机电一体化技术基本试题及答案

一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统， 顺序控制器通常用___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的 ______________________ ，使它们同步协调到达目标点。 6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用( ) A. 单片机 B. 2051 C. PLC D. DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（）等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题（每小题2分，共10分) 1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（ ） 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进 电机等。（） 3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ ） 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（） 5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、 电流、频率、波形和相数的变换。（ ） 1. 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。 2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3. 某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将

机电一体化设计实例论文(有参考文献)

回转工作台的设计 一、设计的目的： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二、设计任务及要求 设计题目：数控回转工作台的设计 1. 设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2. 设计要求包括：回转角度0～360°；最大回转半径400㎜；最大承载重量50㎏； 3. 机械部分的设计：装配工作图1（1号）； 4. 计算机控制的设计：控制系统接口图一； 5. 控制装置采用步进电机驱动，MCS-51或单片机FX2N-PLC控制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。 三、机械系统设计 在数字回转工作台机械传动部分选用蜗轮蜗杆传动,因为蜗杆传动平稳,振动,冲击和噪声均较小;能以单级传动获得教大的传动比,结构紧凑,有利于实现回转工作台所要求的分度的实现.故选用蜗轮蜗杆传动. （一）、蜗杆类型的选择: 蜗杆选择为渐开线圆柱蜗杆.因为此种蜗杆不仅可车削还可以像圆柱齿轮那样用齿轮滚刀滚削,并可用但面或单锥面砂磨削.制造精度高.是普通圆柱蜗杆传动中较理想的传动.传动效率也高,在动力传动和机床精密传动中应用较为广泛. （二）、蜗杆蜗轮材料的选择:

由于蜗杆传动啮合摩擦较大,且由于蜗轮滚刀的形状尺寸不可能做得和蜗杆绝对相同,被加工出的蜗轮齿形难以和蜗杆精确共轭,必须依靠运转跑合才渐趋理想,因此材料副的组合必须具有良好的减摩和跑合性能以及抗胶合性能。所以蜗轮通常青铜或铸铁做齿圈，并尽可能与淬硬并经磨削的钢制蜗杆相匹配。故选择:蜗杆材料为：渗碳钢，表面淬硬56-62HRC 牌号为20GrMnTi.蜗轮材料为：铸造锡青铜，牌号为ZcuSn10Pb1 （三）、蜗杆蜗轮参数计算： 1. 蜗杆传动尺寸的确定： 由设计题目中要求可知：工作台回转直径最大为400mm/50千克. 由《齿轮手册》（上）表6.2-3取蜗杆蜗轮中心距标准a=225mm; 估取蜗杆分度圆直径: 为能获得较大的传动比,取蜗杆头数为: z =1;z =90 估取模数m: m=(1.4~1.7)a/ z =3.6 取m=4 q=d /m=80/4=20 6 tanγ= z /q 则γ=2.86° 2. 确定蜗轮蜗杆各参数值 蜗杆尺寸“ 1) 蜗杆轴向齿距:p =πm=3.14×4=12.56 2) 螺旋线导程:p =p ×z =15.4×4=12.56 3) 法向齿形角:对于ZI蜗杆αn=20°在分度传动中允许减小齿形角α =15° 4) 直径系数:q= d /m=80/4=20 5) 蜗杆分度圆(中圆)直径: d (d )= d =qm=80 6) 蜗杆分度圆(中圆柱)导程角: γ=2.86° 渐开线蜗杆: 基圆柱导程角: γcosγ =cosαncosγ γ =15.264° 7) 基圆直径:d d = z m/tanγ =14.16 8) 法向基节:p =πm cosγ =12.12 9) 蜗杆齿轮顶高:h =h m=1×4=4 10 蜗杆齿根高:h =1.2m=4.8