<机电一体化复习题和答案>
一.填空
1. 通常一个较完善的机电一体化系统包含： 动力 、 执行器 、 传感器 、 计算机 和 传动机构 五部分。
2 传感器的静态特性指标主要有： 线性度 、 灵敏度 、 迟滞度 、 分辨力 和 重复度 等。
3. 电感式位移传感器是通过检测 电感量 的变化来检测被测量的位移。
4.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于 螺旋弧轴向 间隙的调整。
5.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的 栅距 起到了放大作用。
6.谐波齿轮传动的三个主要部件是： 刚轮 、 柔轮 和 谐波发生器 。
7.直流伺服电机的优点是稳定性好、可靠性好、响应速度快和扭矩大等；
无刷直流伺服电动机的优点是_____无换向器 、可控性好和 稳定性好__等。
8. 机电一体化技术是 机械 与 微电子 的结合；
10. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时， 输出量 的变化量与 输入量 的变化量的比值。
11. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为 电容 变化的装置。
12. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 内循环 和 外循环 两种。
13. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度 越好 。
14.步进电机的步距角指在 电脉冲 的作用下，电机转子转过的角位移。
15.直流伺服电机的机械特性指当 电枢电压 一定时， 转矩 与 转速 之间的关系；调节特性指在 负载转矩 一定时， 电枢电压 与 转速 之间的关系。
16.滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种
17. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、谐波发生器主动、刚轮从动，则主、从动件转向 相同 。
18. 传感器的迟滞特性是指输入量在增加和减少的过程中，同一输入量下其 输出量 的差别。
19、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的 电荷量 与加速度成正比。
20、若max ?是传感器的最大非线性误差、FS y 为输出量的满刻度值，则传感器的线性度可表示为max ?∕FS y 。
21、在机电一体化产品的功能原理方案设计中，其功能元的组合方式常用的有串联结构、并
联结构和 环形 三种形式。
22、在单圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触角β会随轴向载荷大小的变化而变化。
23、对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，应按 输出轴的转矩误差最小 原则分配其各级传动比。
二．选择题
在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内
1. “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为 （A ）
A ．70年代 Ｂ．50年代 Ｃ．40年代 Ｄ．80年代
2. “机电一体化”在国外被称为 （C ）
A ．Machine Ｂ．Electronics Ｃ．Mechatronics Ｄ．A 和B
3. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是 （D ）
A ．提供动力 Ｂ．传递运动 Ｃ．传递动力 Ｄ．A 、
B 和Ｃ
4. 在同步齿型带传动中，同步带的齿形为 （A ）
A ．梯形 Ｂ．矩形 Ｃ．渐开线 Ｄ．摆线
5. 直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其 （A ）
A ．机械特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．力矩特性 Ｄ．转速特性
6. 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其 （B ）
A ．径向间隙 Ｂ．轴向间隙 Ｃ．预应力 Ｄ．A 和B
7. 在交流伺服电机中，控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是 （D ）
A ．60° Ｂ．45° Ｃ．0° Ｄ． 90°
8. 若x 为传感器的输入量，y 是其输出量，则传感器的灵敏度为 （C ）
A ．y x Ｂ．y x ?? Ｃ．x y ?? Ｄ．x
y 9. 在可编程控制器的编程中，同一继电器线圈在梯形图中出现的次数最多为 （B ）
A ．2 Ｂ．1 Ｃ．3 Ｄ．4 10. MCS —51的每个机器周期包含状态周期数为
（D ） A ．12 Ｂ．24 Ｃ．10 Ｄ．6
11.在滚珠丝杠副的标准中，最高的精度等级是 （A ）
A ．1级 Ｂ．10级 Ｃ．7级 Ｄ．C 级
12. 光栅式位移传感器的栅距W 、莫尔条纹的间距B 和倾斜角θ之间的关系为
（A ） A ．θW
B ≈ Ｂ．θW
B > Ｃ．θW
B < Ｄ．θW
B 5.1≈
13. 差动变压器式电感传感器属于
（C ） A ．涡流式 Ｂ．自感型 Ｃ．互感型
Ｄ．可变磁阻式 14. 在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的
（B ） A ．开环控制 Ｂ．C 和D Ｃ．全闭环控制
Ｄ．半闭环控制 15. 在光栅式位移传感器中，莫尔条纹与光栅条纹的排列方向几乎成
（A ） A ．90° Ｂ．0° Ｃ．45° Ｄ．60°
16. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中 （A ）
A ．不变 Ｂ．变长 Ｃ．变短 Ｄ．几乎不变
17. Mechatronics 是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是
（B ）
A ．机械学与信息技术
Ｂ．机械学与电子学
Ｃ．机械学与自动化技术
Ｄ．机械学与计算机
18 计算机集成制造系统包括 （D ）
A ．CAD 、CAPP 、CAM
Ｂ．FMS
Ｃ．计算机辅助生产管理
Ｄ．A 、B 和C
19. 在机电一体化系统数学模型建立的过程中经常会采用力——电压等效法，此时机械系统的阻尼等效于电系统的 （C ）
A ．电容 Ｂ．电荷 Ｃ．电阻 Ｄ．电感
20. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其 （B ）
A ．转速特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．工作特性 Ｄ．机械特性
21. 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的 （B ）
A ．径向位移 Ｂ．轴向位移 Ｃ．螺旋线长度 Ｄ．坐标值
22. 若直流测速发电机的负载电阻趋于无穷大，则输出电压与转速 （B ）
A ．成反比 Ｂ．成正比 Ｃ．成平方关系 Ｄ．成指数关系
23. 在MCS —51中，MOV 指令用于访问 （B ）
A ．内部程序存储器
Ｂ．内部数据存储器
Ｃ．外部数据存储器
Ｄ．外部程序存储器
24. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是21i i ，则其遵循的原则是 （A ）
A ．重量最轻
Ｂ．等效转动惯量最小
Ｃ．输出轴转角误差最小
Ｄ．加速度响应最快
25. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的 （B ）
A ．中心轮 Ｂ．行星轮 Ｃ．系杆 Ｄ．
B 和C
26. 在MCS —51单片机中，用于对外部程序存储器读的信号是 （A ）
A ．PSEN Ｂ．RD Ｃ．WR Ｄ．ALE
27. 步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的
（A ）
A ．倍 Ｂ．2倍 Ｃ．倍 Ｄ．不变
28. 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为传感器的 （C ）
A ．线性度 Ｂ．精确度 Ｃ．零漂 Ｄ．分辨率
29. 在自动控制系统中，步进电机通常用于控制系统的 （C ）
A ．半闭环控制 Ｂ．闭环控制 Ｃ．开环控制 Ｄ．前馈控制
30. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行 （B ）
A ．调整径向间隙 Ｂ．预紧 Ｃ．预加载荷 Ｄ．表面清洗
31. 感应同步器可用于检测 （D ）
A ．位置 Ｂ．加速度 Ｃ．速度 Ｄ．位移
32． 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为 （B ）
A. 顺序控制系统
B. 计算机集成制造系统
C. 柔性制造系统
D. 伺服系统
33．描写动态系统的数学模型是 （A ）
A. 微分方程
B. 代数方程组
C. 常系数线性微分方程组
D. 以上答案都不对
34． 齿轮传动的总等效惯量随传动级数的 （A ）
A. 增加而减小
B. 增加而增加
C. 减小而减小
D. 变化而不变
35． 某伺服电动机最高大输出转矩为5N ·m ，通过齿轮系5:1减速，可带动 （A ） 的最大转矩负载。
A. 25N ·m
B. 50 N ·m
C. N ·m
D. N ·m
36. 某伺服电动机最高转速为1200r/min ，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm ，最大进给速率可达 （B ）
A. 72m/min
B. 7.2m/min
C. 5m/min
D. 3.6m/min
37． 某光栅的条纹密度是100条/mm ，光栅条纹间的夹角0.001θ=弧度，
则莫尔条纹的宽度是 （C ）
A. 100mm
B. 20mm
C. 10mm
D. 0.1mm
38．直流测速发电机输出的是与转速 （ C ）
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
39．下列属于变磁阻电动机的是 （ C ）
A. 直流电动机
B. 交流感应电动机
C ．步进电动机 D. 永磁同步电动机
40．直流伺服电动机的理想空载转速为 （ A ） A. a e u k B. e a
k u C.
a t u k D. a a u R 41． 某步进电动机有48个齿，采用五相五拍方式运行，其步距角为 （B ）
A. 0.75o
B. 1.5o
C. 6o
D. 3o
42．计算步进电动机转速的公式为 （ B ） A. 360o
r mz c B. 60r f mz c C. 180cos o sm T mc D. 360180o
o mc
43. 步进电机一般用于（ A ）控制系统中。
A. 开环
B. 闭环
C. 半闭环
D. 前馈
44．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o
，应采用的通电方式为 （C ）
A. 单拍制
B. 双拍制
C. 单双拍制
D. 细分电路
三、简述题
1.在机电一体化产品的设计中常常引入现代设计方法，简述你所熟悉的一种现代设计方法的基本思想。
答：1、例如可靠性设计。
可靠性指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计作为一种新的设计方法，只是常规设计方法的深化和发展，所以机械设计等相关课程所阐明的计算原理、方法和基本公式，对可靠性设计仍然适用。但其又有别于传统设计方法，主要表现在以下几点：
①可靠性设计法认为作用在零部件上的载荷（广义的）和材料性能等都不是定值，而随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；
②由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解；
③可靠性设计法认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了传统设计方法的不足。
2.比较滚珠丝杠副中单圆弧型滚道与双圆弧型滚道的优缺点。
答：单圆弧型滚道的接触角会随轴向载荷大小的变化而变化，因此轴向刚度、传动效率及
承载能力也随之改变。而双圆弧型滚道的接触角在工作过程中基本保持不变，故轴向刚度、传动效率及承载能力基本不变，而且双圆弧型滚道中两圆弧相交处有一小空隙可以使滚道底部与滚珠不接触，并能存一定的润滑油，可以减小摩擦和磨损。但单圆弧型滚道比双圆弧型滚道容易加工。
3.简述机电一体化产品方案设计中黑箱法的基本原理。
答 “黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法。即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入—输出之间的转换，得到相应的解决办法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成 “灰箱”、“白箱”的一种方法。
4.简述机电一体化系统的特点
答：用微电子技术取代了人对机械的绝大部分的控制功能，节省能源和材料的消耗。
5.简述机电一体化产品结构设计中通常应该遵循的一些基本原则。
答：自补偿原则、任务分配原则、力传递原则、最优原则、力平衡原则、稳定性原则、等强度原则、降低噪音原则。
6.简述机电一体化系统（或产品）的设计类型。
答：开发性设计、变异性设计、适应性设计
7.一个较完善的机电一体化产品应该包含那几部分
答：执行器、检测传感器、动力源、机构、计算机
内部的一个8位存储器可以等效为几个输入继电器为什么
答：八个原因：对于系统的每一个输入点也都有输入映像区的某一位与之相对应，且系统的输入点的编址号与输入映像区的映像寄存器地址号也对应。
9.与直齿圆柱齿轮传动相比较，斜齿圆柱齿轮传动的优缺点是什么
答：1．运转平稳，噪声小。
2．重合度较大，承载能力高，适于高速重载传动。
3．最少齿数小于直齿轮的最少齿数。
缺点：轴系结构复杂化，齿轮制造比较困难，成本较高
10、为什么机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点
答：控制系统采用微处理器代替了很多机械原件。
11.简述增量式编码器与绝对式编码器在工作原理方面的不同
答：增量式编码器是通过位移产生周期性变化的脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。
绝对式编码器：每个位置有确定的输出数
12.为什么直流伺服电机具有良好的机械特性
答：由直流伺服电动机的转速公式：n = Ua/CE*Φ-Ra*Tm/CE*CT*Φ^2=n0-KT*Tm改变电枢电路电阻Ra，外加电压Ua和磁通三者中任何一个参数都可以改变其机械特性从而改变电机的稳定速度值，且当调节电枢电压调速时，直流电动机的机械特性曲线的斜率不变，而只改变电机的理想转速，保持了原有较硬的机械特性。
13.传感器的静态特性指标主要有哪些
答：线性度、灵敏度、迟滞度、重复度、分辨率
14.进行机电一体化设计是应遵循什么原则处理“机”和“电”的关系
答：替代机械系统、简化机械系统、增强机械系统、综合机械系统
15.为什么要消除齿轮副间隙常用什么方法消除间隙
答：在数控设备的进给驱动系统中，考虑到惯量，转矩或脉冲当量的要求，有时要在电动机到丝杠之间加入齿轮传动副，而齿轮的那个传动副存在着间隙，会使进给运动反向滞后与指令信号，造成死区而影响其传动精度和系统的稳定性直齿圆柱齿轮传动副:偏心套调整法；锥度齿轮调整法；双片齿轮错齿调整法；
斜齿齿轮传动副??? ：轴向垫片调整法；轴向压簧调整法；
?锥齿轮传动副????? ：轴向压簧调整法；轴向弹簧调整法
16.描述传感器静态特性的主要技术指标是什么
同13
17.根据工作原理，步进电动机分为哪几类
答：反应式步进电机由定子和转子两部分组成利用磁阻的变化产生转矩
永磁式步进电机是转子或定子的某一方为永磁体，另一方为软磁材料和励磁绕组制成，绕组轮流通电，建立的磁场与永磁体的恒定磁场相互作用，产生转矩。
混合式步进电机它是反应式步进电机和永磁式步进电机的结合因而它具有反应式步
进电机的步距角小，响应频率高的特点，又具有永磁式步进电机励磁功率小、效率高的优点。
四、名词解释
1．机电一体化系统
答：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的加以结合以实现整个系统的最优化。
2．压电效应
答：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
3．直流电动机的机械特性
答：在电动机的电枢电机、励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下，电机的转速与电磁转矩之间的关系
4．步进电动机
答：是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的电磁机械装置
五、分析题
1、对于如图所示的三相反应式步进电机，说明其工作原理。
答：设A相首先通电则转子1、3两齿被磁极A吸住，转子就停留在A相通电的位置上。然后A相断电，B相通电磁极A的磁场消失，磁极B产生磁场，磁极B 把离它最近的2、4两齿吸引过去并停留在B相通电的位置，使转子逆时针方向转30°同理B相断电，C相通电转子转过30°，停止在C 相通电的位置。这样按A→B→C→A…或A→C→B→A→C→B→A的次序顺时针或逆时针的次序工作。
三相反应式步进电机
2.对于图示的支承结构，应用力传递原理说明哪种支承的刚性最好哪种支承的刚性最差
（a）（b）（c）（d）（e）
答：图（a ）由于力的传递路线最短所以刚性最好，图（e ）由于力线要沿弹簧向下传递传递路线最长，所以刚性最差
3、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，求步进电机脉冲电源的频率。
解：1) K=2; M=5, Z=24; α=360/2*5*24=o
2) f=400Hz （n=αf/6）
4、图示为变隙差动式自感传感器工作原理示意图，解释其工作原理。
答：.当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感压电动势 e1 和 e2 。由于两个次级线 圈极性反接，因此，传感器的输出电压为两者之差，即 ey =e1 -e2 。活动衔铁能改变线圈之间的藕合程度。输出 ey 的大小随活动衔铁的位置而变。
5、图示为光栅式位移传感器示意图，分析其工作原理。
答：光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90o 的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。
7、对于如图所示的传动系统，已知移动部件沿运动方向的负载力N F L 800=；电机转子的转速为m n ；轴Ⅱ的负载转矩Nm T L 4=；齿轮1Z 与齿轮2Z 的齿数分别为20和40，模数为1mm 。求：等效到电机轴上的等效负载转矩T 。
六、综合
1、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展存储器芯片的地址范围（设8051的P2口未使用的地址线接地）。
答：连线图如上图所示。寻址范围为：0000H ～07FFH 。
2kB的数据存储器扩展
2、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展存储器芯
片的地址范围（设8051未连接的地址线接地）。
答：连线图如上图所示。左片存储器的地址范围为：0000H～1FFFH；右片存储器的地址范围
为：8000H～9FFFH。
两片8kB的程序存储器扩展连线图
3、下图为欲用可编程控制器控制的天塔闪光灯示意图。控制要求是：按下启动按钮后， L2、
L4、L6、L8亮，1秒后灭；接着L3、L5、L7、L9亮，1秒后灭；再接着L2、L4、L6、L8亮，
1秒后灭，如此循环下去。根据上述描述写出用PLC控制的梯形图。
输入/输出点的分配
输入输出其它
启动按钮X400L2Y430时间继电器1（1秒）T450
停止按钮X401L4Y431时间继电器2（1秒）T451
L6Y432
L8Y433
L3Y434
L5Y435
L7Y436
L9Y437
4、下图为小车送料过程示意图。现采用可编程控制器控制，写出小车PLC控制的梯形图。
小车的送料过程为：当小车处于左限位开关ST1处时，按下启动按钮，小车向右运行；碰到
右限位开关ST2后，小车开始装料，装料时间为15秒；然后小车向左运行，碰到左限位开
关ST1后，小车开始卸料，卸料时间为10秒；至此完成一次动作。任何时候压下停止按钮，
小车将停止动作。根据上述描述写出用PLC控制的梯形图。
机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、
------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.
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。
习题三（盐城工学院B机电081） 1.机电一体化系统中的机械装置包括那些内容？ 主要包括传动、支承、导轨等 2.机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？ (1) 齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。(2) 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动(3) 滑动摩擦导轨直线运动导轨的作用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滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。 3.齿轮传动间隙对系统有何影响？有那些方法可以消除该因素引起的系统误差？ （1）偏心轴套调整法(2) 双片薄齿轮错齿调整法(3) 垫片调整法(4) 轴向压簧调整法 (5) 周向弹簧调整法 4.消除直齿间隙的常用方法有哪些？各有什么特点？ 偏心轴套调整法: 这种方法结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿。双片薄齿轮错齿调整法: 这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。 5.导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？ 滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。 滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动导轨的特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为0.1～0.2μm，而滑动导轨的定位误差一般为10～20μm。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。液体静压导轨的优点是：①摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；②导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。 静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困
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：
《机电系统设计》复习题 一、填空 1、机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、传感检测系统（传感器）、动力系统、执行元件系统等五个子系统组成。 2、机电一体化系统（产品）的设计类型大致有开发型设计、适应性设计和变异性设计等三种。 3、常用的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等。 4、导向支承部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。 5、执行元件根据使用能量的不同，可以分为电动势、液压式和气压式等类型。 6、步进电动机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。从励磁相数来分有三相、四相、五相、六相等步进电动机。 7、单片机应用系统中，常使用LED(发光二级管) 、CRT 和LCD(液晶显示器)作为显示器件。 8、工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。 9、CNC机床按工艺用途分类可分为普通数控机床、机械加工中心、多坐标数控机床。 10、机电一体化系统设计的一般方法包括机电互补法、融合（结合）法、组合法。 11、机座或机架既起支承作用，承受其它零部件的重量及在其上保持相对的运动，又起基准作用，确保部件间的相对位置。 12、对伺服系统的基本要求有精度要求更高、可靠性更好、响应速度更快。 13、交流伺服电机消除“自转”现象的解决办法是。 14、两相交流伺服电动机的控制方法有三种：①幅值控制；②相位控制；⑧幅值—相位控制。机电一体化系统中应用较多的控制方法是。 15、步进电机步距角是指在一个脉冲作用下（即一拍）电动机转子转过的角位移，失调角是指转子轴上袈加一负载转矩时转子齿中心线与定子齿中心线所错过的电度角，最大静转矩是指失调角=正负90度。 16、按照校正装置在系统中的联接方法，可把校正分为有源校正和无源校正。 17、常用的执行元件是电气执行元件，其输入是电能，输出为机械能。 18、按刀具相对工件移动的轨迹分类，数控机床可分为点位控制数控机床、点位直线控
习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 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，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：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。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。
检测题 一、填空题： 1.机电一体化是指机和电融合为一体的有机结合。 2.机电一体化的产品或设备，都是一个有机械零件和电子元 件组成的一个有机的整体。 3.工业三大要素是物质、能量、信息。 4.机电一体化实现三大功能应具有的两个重要特征：以能源转换为主和以信息转换为主。 5.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。 6.接口有传递信息和物质的功能。 7.机电一体化系统的构成要素是：机械本体部分、计算机控制部 分、检测及传感器部分、执行机构部分。 8.机电一体化技术使机械的传动部件减少，因而是机械磨损大大减少。 9.机电一体化的产品或设备一般都具有自动保护的功能，可避免或减少事故发生的可能行。 11.机电一体化的产品开发是复杂，使用时简便、有柔性。 12.接口方式有直接式接口和间接式接口。 13.接口的类型有机械接口、电气接口、机电接口、软件接口、人-机-环接口等。 14.根据不同的动力源，执行机构有电动、气动和液压三类。 二、判断 （x）1、机电一体化、机械电子技术应用和机电技术应用是三个不同含义的名称。 （v）2、机电一体化是指机和电融合为一体的有机结合，不是两者简单相加。 (x) 3、用继电器进行控制的自动机或自动装置属于机电一体设备。 (v) 4、机电一体化技术是同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术的一 种复合技术。 (x) 5、目前，机电一体化技术主要只用于机械行业。 (v) 6、机械本体是机电一体化技术的载体。 (x) 7、检测部分只检测信号不转换信息。 (x) 8、所有的自动控制系统是机电一体化系统。 (x) 9、一般的自动控制系统和机电一体化系统一样，都使用了计算机。 (x) 10、机电一体化设备的机械结构更加复杂、但操作性能很好。 三、选择题： 1.机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（C ） A．交换 B.放大 C.传递 D.以上三者 2.“机电一体化”这一名词产生20世纪，其产生的年代为（A ） A．70年代 B.50年代 C.40年代 D.80年代 3.“机电一体化”在国外被称为（C） A．Machine B.Electronics C.Mechatronics D.A+B 4. Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（B） A．机械学与信息技术 B.机械学与电子学 C.机械学与自动化技术 D.机械学与计算机 5．标志着机电一体化技术出现的第一台机器人是由( A ) A、美国人在20世纪50年代 B、日本人在20世纪70年代 C、英国人在 20世纪50年代 6．机电一体化的英语词汇Mechatronics是由(B )创造的。 A、美国人 B、日本人 C、英国人 D、中国人 7．下列不属于机电一体化产品的是( A ) A、电机 B、数控机床 C、自动电梯 D、电脑打印机 8．处理各种信息并作出相应的判断、决策和指令的是( B ) A、机械本体 B、计算机控制部分 C、检测及传感器部分 D、执行机构部分 9．下列构件属于检测及传感器的是( C ) A、离合器 B、单片机 C、热电偶 D、变频器 10、下列哪一个不是机电一体化技术的特点( C ) A、简化了机械结构和操作 B、增加了功能，提高加工精度 C、安全、 可靠但寿命短D、使用简便、有柔性 11、不仅能够传递信息和数据而且能对信息和数据进行处理的接口形式是 ( B ) A、直接接口 B、间接接口 C、机械接口 D、电气接口
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 目录 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 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取（） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中通道就是接口。（×） 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 A.插补 B.切割 C.画 线 D.自动 四、填空题 1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括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，首先应保证系统的稳定性和精度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电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速： a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩 调速方式。 b)基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率 调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统，主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。 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。 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 目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (53) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题（每空1分，共20分） (54) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (55) 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。（3） 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。（3） 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。（3） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（3） 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 机电一体化系统设计试题 课程代码：02245 一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 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.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角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 6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。 A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于 7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( ) A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右图称( ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 9.计算步进电动机转速的公式为( ) A. B.T sm cos C. D. 180°- 10.一般说来，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t s( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( ) A.+b B. C. D. 12.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( )使得它们同步协调到达目标点。 A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+)2(+B) B.A2+2B C.(A+B)2(+) D.A2B+2 14.累计式定时器工作时有( ) A.1个条件 B.2个条件 C.3个条件 D.4个条件 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分) 一、名词解释 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、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 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。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：静态设计、动态设计。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民 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 填空题： 1、机电一体化是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一种综合技术，其主要的相关技术可以归纳成机械技术、传感检测技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术和系统总技术。 3、摩擦对伺服系统的影响有引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和产生系统误差。 4、谐波齿轮传动机械系统中，设柔轮为固定件，波发生器为输入，刚轮为输出，则包含输入与输出运动方向关系在内的传动比计算式为)/(1 2r g g H Z Z Z i -=。 7、机电一体化系统中，在满足系统总传动比不变的情况下，常采用等效转动惯量最小原则、重量最轻原则和输出轴转角误差最小原则。 9、机电一体化机械系统主要包括以下三大机构传动机构、导向机构、执行机构。 10、机械传动系统的特性包括运态响应特性和伺服特性。 11、标准滚动轴承接其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，可分为 圆柱滚子轴承 、 圆锥滚子轴承 。 13、为了避免外部设备的电源干扰，防止被控对象电路的强电反窜，通常采取将微机的前后向通道与被连模块在电气上隔离的方法，称为光电隔离。 14、用软件进行“线性化”处理，方法有三种：计算法、查表法和插值法。 15、在机电一体化测控系统中，传感器的输出量与被测物理量之间的关系，绝大部分是非线性的。造成非线性的原因主要有两个：一是许多传感器的转换原理并非线性；二是采用的测量电路也是非线性的。 16、算术平均滤波Y=X i N i N ∑=11 ，N 的选取应按具体情况决定，N 越大，则平滑度高，滤波效果越好。对于流量信号N= 8～16 ；压力信号N= 4 。 18、传感器与前级信号的放大与隔离装置有运算放大器、测量放大器、程控测量放大器、 隔离放大器。 20、伺服系统因被控对象的运动、检测部件以及机械结构等的不同而对伺服系统的要求有差异，但所有伺服系统的共同点是带动控制对象按指定规律作机械运动。 25、把微机系统后向通道的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具有一定电压和电流的强电功率信号或液压气动信号，称为脉冲功率放大器。 27、从系统的控制结构看，闭环伺服系统可以看作为以位置控制为外环，速度调节为内环的双闭环自动控制系统。机电一体化试题及答案汇总
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