一、填空题
1.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术
的方法论。
2.机电一体化的概念已不再局限于某一具体产品的范围，而是扩大到控制系统和
被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种工业过程控制系统。
3.根据不同的使用目的，要求机电一体化系统能对输入的物质、能量和信息(即工业
三大要素)进行某种处理。
4.机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具
有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。
5.要从能量流、信息流及物质流的视角去分析机电一体化共性关键技术。
6. 要从伺服控制系统稳、准、快的要求认识机电一体化共性关键技术。
7.构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递
与交换。为此，各要素或各子系统连接处必须具备一定的“联系条件”，这些联系条件称为接口。
8.丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转
动并移动，丝杆转动、螺母移动和螺母转动、丝杆移动。
9.滑动导轨副常见的截面形状有三角形、矩形、燕尾形和圆形。
10.机电一体化系统对机械系统要求是较高的定位精度和良好的动态响应特性
11.传感器按其能量传递方式可分为（能量转换型（或发电型传感器））和（能量控制型（或
参量型传感器））两种。
12.传感器按其输出信号的性质可分为（模拟式传感器）和（数学式传感器）。
13.传感器所测量的物理量基本上有两种形式，即（静态量）和（动态量），前者所表现的
信号不随时间变化而变化或变化很缓慢，而后者所表现的信号随时间的变化而变化。
14.传感器频域动态性能指标主要包括带宽频率、（工作频带）和（谐振频率）。
15.光电式角编码器按编码方式可分为（绝对式编码器）和（增量式编码器）两种。
16.根据对滑尺绕组供电方式的不同以及对输出信号的检测方式不同，感应同步器分为（鉴
相型测量）和（鉴幅型测量）。
17.描述二阶传感器系统动态特性的微分方程中包括的系统参数为静态灵敏度、（固有频率）
和（阻尼比）。
1.
四、简答题
1、机电一体化产品与传统机电产品的主要区别有哪些？
参考答案：
（1）机电一体化产品功能的实现是所有功能单元共同作用的结果，而传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作。
（2）机电一体化产品可以用最简单的机械结构来实现高精度的复杂运动，而传统的机电产品必须用十分复杂的机械才能实现，有的甚至根本无法实现。
（3）机电一体化产品具有“柔性”，而传统的机电产品往往是“刚性”的。也就是说，机电一体化产品可以通过软件的方法来改变工作方式，而传统的机电产品不具备这种功能。（4）具有“智能化”的特征是机电一体化产品与传统的机电产品在功能上的又一本质区别。（5）机电一体化产品更便于实现生产过程自动化，机电一体化产品借助于其通信功能可以与上位计算机传递信息，也可以互相之间通信构成网络。可以方便的组态以改变生产过程，又能各自独立工作。
2、画出机电一体化系统构成要素之间的相互联系框图。
参考答案：
3、论述机电一体化的设计思想及设计类型。
1、设计思想
（1）机电互补法
机电互补法又称取代法。利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。
（2）结合（融合）法
将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。
（3）组合法
将结合法制成的专用或通用功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。
4、设计类型
（1）开发性设计
不参照已有产品，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。
（2）适应性设计
在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。
（3）变异性设计
在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。
5、画出概念设计的步骤及方法框图。
6、机电一体化产品的现代设计方法有哪些?
参考答案
（1）计算机辅助设计与并行设计
（2）虚拟设计
（3）快速响应设计
（4）可靠性设计
（5）绿色设计
（6）反求设计
（7）优化设计
（8）网络合作设计
7、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？常采用什么措施消除滚珠丝杆副轴向间隙？
参考答案：承载时滚珠和滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母轴向位移量和丝杠螺母副自身轴向间隙的总和称为滚珠丝杆副的轴向间隙。换向时，轴向间隙会引起空回现象，这种空回是非连续的，既影响反向传动精度，又影响系统稳定性，应予以消除。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。常用消除滚珠丝杆副轴向间隙的方法有下列几种：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、弹簧式自动调整预紧、单螺母变位导程预紧和单螺母滚珠过盈预紧。
8、为什么要消除齿轮副间隙？常用什么措施消除圆柱直齿轮副的间隙？
参考答案：齿轮副的间隙使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能立即随之反转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差，对运动精度影响很大，同时会影响闭环伺服系统的稳定性。
消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法。其中圆柱齿轮传动中常用的调整齿侧间隙的方法有偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法和双片薄齿轮错齿调整法。
9、滚动导轨有什么优缺点？
参考答案：滚动导轨的优点是：①摩擦系数小，运动灵活；②静、动摩擦系数基本相同，不易产生爬行；③可以预紧,刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润
滑方便；⑦专业厂生产，可以外购选用；滚动导轨的缺点是：①导轨面与滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大；②对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高；③结构复杂，制造困难，成本较高；④对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。
10、7.请说明图示齿轮齿条传动中消除齿侧间隙的原理？
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
参考答案：当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。
11、简述传感检测系统的含义及其在机电一体化系统中应用的地位和作用
答：
(1)传感检测系统是机电一体化系统的感受环节，是控制系统的信息入口。
其主要任务是对系统运动中所需的本身和外界的各种参数及状态（非电
量）进行检测并转换成与被测量有确定对应关系的电信号，通过信号调
节电路传输到计算机的信息处理单元，经过分析处理后，产生相应的控
制信息。
(2)传感器与检测技术是信息社会的重要基础技术，传感器是信息获取系统
的首要部件，是实现自动控制、自动调节的关键环节，也是机电一体化
系统不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着
系统的功能。
12、简述传感器的基本组成及各组成部分的功能
答：
(1)传感器通常由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
(2)传感（敏感）元件：直接感受被测非电量，并按一定规律将其转换成与
被测非电量有确定对应关系的其它物理量。如弹性敏感元件将力转换为
位移或应变输出；转换元件：将敏感元件输出的非电物理量（如位移、
应变、光强等）转换成电路参量（如电阻、电感、电容等）；基本转换电
路：将电路参数量转换成便于测量的电学量，如电压、电流、频率等。
13、什么是传感器的静态特性？衡量传感器静态特性的重要指标有哪些？
答：
(1)传感器的静态特性就是指被测量x不随时间变化，或随时间的变化程度远
缓慢于传感器固有的最低阶运动模式的变化程度时，传感器的输出量y
与输入量x之间的函数关系。
(2)衡量传感器静态特性的重要指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重
复性、稳定性和漂移。
14、什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？
答：
(1)传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其
输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映输出值真实再现变化着的
输入量的能力。
(2)传感器的动态特性可以用基于时域的瞬态响应法和基于频域的频率响应
法来分析。其中，时域分析通常用阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数作为
激励信号来分析传感器的动态特性；频域分析一般用正弦函数作为激励
信号来分析传感器的动态特性。
15、简述绝对式编码器和增量式编码器的区别
答：
(1)绝对式编码器：编码器输出的位置数据是唯一的；编码器的抗干扰特性、
数据的可靠性大大提高了；使用寿命长，可靠性高，其精度和分辨率取决
于光码盘的精度和分辨率。
(2)增量式编码器：编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，
通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据
是相对的；由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定；
由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失，需要重新复位。16、1）常用的步进电机的功率放大电路有哪几种类型？
答：单电压功率放大电路；高低压功率放大电路；恒流源功率放大电路；斩波恒
流功率放大电路等
17、
简述直流伺服电机的PWM 工作原理
答：直流伺服电机的速度与所加电压之间成线性关系，这是电机的调速特性，PWM 的工作原理为：通过晶闸管或其他自关断器件的控制，将直流电压断续地加到直流伺服电机上，利用调节通、断的时间变化来改变加在直流伺服电机上的平均电压值，从而调节直流伺服电机的运行速度
五.综合、计算题（10分）
1.已知图示齿轮传动系统中齿轮Z 1相对于自身回转轴线的总转角误差为'12，齿轮Z 2相对于其自身回转轴线的总转角误差为'6，齿轮副Z 3、Z 4轮折算到其主动轴上的总转角误差为'12，齿轮副Z 5，Z 6折算到从动轴上的总转角误差为'10。计算该齿轮传动系统折算到输出端的总转角误差。其中：齿轮的模数均为mm m 1=，Z 1=18，Z 2=36，Z 3=20，Z 4=40，Z 5=20，Z 6=60。
2114236351123362184022060320
22312
z i z z i z z i z i i i i =======
====??=
2.)计算总传动比：
max 135124max
6
232333
n
k k k n i i i i i i i i φφφφ
φφφφφ=????= ? ???
?????∴?=+++++?∑Q
齿轮副Z 3、Z 4的主动轴为齿轮Z 3所在轴；
齿轮副Z 5，Z 6的从动轴为齿轮Z 6所在轴；
由题意已知：
'
'''12345612,6,12,10φφφφ?=?=?=?=
则：
34
12max 562323
'''
''
1261210126614i i i i i φφφφφ????=
+++?=+++=
2.已知四级齿轮传动系统中，各齿轮的转角误差为'
123418φφφφ?=?=?=?=，
'567812φφφφ?=?=?=?=。计算该齿轮传动系统折算到输出端的总转角误差。
其中：齿轮的模数均为mm m 1=，Z 1=20，Z 2=30，Z 3=18，Z 4=36，Z 5=20，Z 6=40，Z 7=20，Z 8=60。
解：1.)计算各级传动比：
2114236358471123430 1.520362184022060320
1.522318
z i z z i z z i z z i z i i i i i ==========
====???=
2.)计算总传动比：
max 12345671max
8
234344
n
k k k n i i i i i i i i φφφφφφφφφφφ=????= ? ???
?+??+?+??∴?=++++?∑Q
由题意已知：
'123418φφφφ?=?=?=?=，'567812φφφφ?=?=?=?=
则：
234567
1max 8234344
'''''''''
181818181212121218126329i i i i i i i φφφφφφφφφ?+??+?+???=
++++?+++=++++=
3. 设有i =20,传动级数n= 2的小功率传动,试按等效转动惯量最小原则分配传动比。
解：按最小等效转动惯量分配传动比的计算公式：
(
)()
()
21122121
12121
/22
1,2,,2n n n n n k k n i i
i i k n ------=?==??
L
根据题意，有：
()()222
21
1
221
2
1
1221
1
221
21116
3
2
2
202203.0463
n n n
n i i --------==?=?=，
(
)()222121
22/223
202106.563
i --?
=?
?==
验算：22 3.0463 6.56320i i ?=?≈
4、某数控系统结构如图所示。图中，1J 和2J 分别为中间轴和末端轴转动惯量，
1K 和2K 分别为中间轴和末端轴的刚度，L T 为负载转矩。假设伺服电机反电动势常数为b K ，转矩系数为T K ，电枢电阻为a R ，转动惯量为m J ，电机机电放大系数为m K ，机电时间常数为m T ，测速电机比电势为F K ，编码器增益为P K ，忽略电枢电感及齿轮的转动惯量，试回答下列问题：
L
（1）求负载折算到伺服电机轴上的等效转动惯量e J 、等效刚度e K 和等效负载转矩e T
（2）将计算机等效为一个PID 环节，试画出该系统的传递函数方框图 （1）惯量折算：2
1
212
3
1422???
? ??+
???
? ????=
z z J z z z z J J e ；
刚度折算：
2
2
1224
2311111???
? ???+
???
? ?????=z
z K z
z z z
K K e
；
转矩折算：3
142z z z z T T L
e ??=
(2)
5、有一个工作台由一台三相反应式步进电机直接驱动滚珠丝杆螺母副带动工作台移动，假定步进电机的转子有40个齿，步进电机的通电方式为
A-AB-B-BC-C-CA-A ，滚珠丝杠的导程P h 为20mm ，试求在一个脉冲作用下工作台的位移？
解：步进电机的步距角为：（5分）
360 1.5z m
θ==?o o
在一个脉冲作用下，步进电机转动给一个步距角，此时工作台的位移x 为：（5分）
0.08332h
P x mm θπ
=?
=
绝密★启用前 2009年6月河南省高等教育自学考试助学统一命题考试 机电一体化系统设计 试卷 （课程代码 2245） 本试卷共8页，满分100分；考试时间150分钟 复查总分 总复查人（签名） 1． “机电一体化”含义是 【 】 A. 以机为主加点电 B. 机械部与电子部合并 C. 以电淘汰机 D. 机械与电子的集成技术 2. 齿轮传动的传动效率随着传动级数 【 】 A. 增加而增加 B. 增加而降低 C. 减少而降低 D. 变化而不变 3．滚珠丝杆副的基本导程减少，可以 【 】 A ．加大螺旋升角 B ．提高承载能力 C ．提高传动效率 D ．提高精度 4．光栅条纹密度是100条/mm ，光栅条纹间夹角θ=0.001弧度，莫尔条纹的 宽度 【 】 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 ．等于 B ．大于 C ．大于等于 D ．小于 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1.5分，共 15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。选错、 多选或未选均无分。
7．某4级交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为【】A．1450[r/min] B．2940 [r/min] C．735[r/min] D．1470 [r/min] 8．某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相双三拍运行时步距角为【】A．3°B．7.5°C．6°D．1.5° 9．某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步矩0.5°，应采用的通电方式为【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路 10．梯形图中的计数器，采用的助记符指令为【】 A．OR STR B．AND STR C．TMR D．UDC 二、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）11．机和电融合的设计思想是什么？ 12．机电一体化系统结构中驱动模块在系统中的作用是什么? 13．滚珠丝杆螺母副有哪些消除间隙和预紧的措施?
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
. 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
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％
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、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 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、信息与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。 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内循环和外循环两类。 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。 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，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、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。 23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作
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
第1章 1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？ a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 c、传感与监测系统：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，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。 d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。 e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。 1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。 1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。 1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。 第2章 2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。 2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。 2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。 2-4、滚珠丝杆副的选择：结构形式的选择、结构尺寸的选择 2-5、齿轮传动各级传动比分配原则：①等效转动惯量最小原则②重量最轻原则③输出轴转角误差最小原则（最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度）； 2-8、齿轮传动侧隙的调整有偏心套调整、双片薄齿轮错齿调整和轴向垫片调整等多种方法。 2-9、机械执行机构的基本要求：①惯量小、动力大；②体积小、重量轻；③便于维修、安装；④易于计算机控制。 2-10、简述各种传感器的特性及选用原则？ 一、静态特性是指当测量处于稳定状态下，传感器的输入值与输出值之间的关系。主要技术指标包括：1、线性度。2、灵敏度。3、迟滞。4、重复性。5、分辨率。6、零飘。二、动态特征是指传感器测量动态信号时输出对输入的响应特性。 （1）电气式，具有操纵方便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易与微机相接等优点；（2）液压式，优点是输出功率
机电一体化系统设计课程设计 (说明书) 龙门式数控钻床机械结构设计 学院 专业 学生姓名 学号 指导教师 完成日期
《龙门式数控钻床机械结构设计分析与综合》摘要 近些年来，国内外机床工业的发展十分迅速，以数控为特征的现代化机床在生产中广泛应用。在工农业生产中，经常会碰到一些大型回转体类零件，其上需加工很多孔。用普通机床对其加工往往会遗漏，而小型数控加工中心则难以对其进行加工。本课题就是针对这一问题，设计一台龙门式数控钻床，专门适合对这一类零件进行钻削加工。它不仅大大减轻了操作者的劳动强度，而且大大提高了劳动生产率。 本次设计包括了数控钻床的主要机械结构，其中包括：主轴箱中的主传动系装配；进给系统中的工作台装配和传动系统中的丝杠螺母等设计。同时，将各项相关技术合理运用，以达到最优化设计的目的。 机械制造工业是国民经济的基础。机床工业则是机械制造工业的基础，它在国民经济中起着至关重要的作用，但我国机床工业与发达国家相比还有较大差距，我们必须奋发图强，努力工作，以便早日赶上世界先进水平。 关键词 数控钻床导轨工作台滚珠丝杠
目录 一、绪论 0 1.1国内外发展现状 0 1.2方案论证 (1) 1.3数控系统总体方案确定 (2) 二、结构设计 (2) 2.1主机部分总体方案确定 (2) 2.1.1床身 (2) 2.1.2 工作台 (2) 2.1.3主要参数 (2) 三、实体建模.................................................. 3、4 3.1 Solidworks三维建模 (4) 四、滚珠丝杠设计计算 (4) 4.1 动载强度计算 (4) 4.2滚珠丝杠轴向负荷F的计算 (5) 4.2.1摩擦力的计算 (5) 4.2.2惯性力计算 (5) 4.2.3丝杠螺母长度估算 (5) 4.2.4确定最大动载荷 (5) 4.3确定滚珠丝杠型号 (6) 4.4滚珠丝杠副的几何参数 (6) 4.5传动效率计算 (6) 五、机械部分设计计算 (7) 5.1 轴承的选择与校核 (7) 5.2等效力矩计算 (8) 5.3 电机的选择 (8) 5.3.1步进电机的选择 (8) 5.3.2直线电机的选择 (8) 设计小结 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 1 / 14
一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（x）P4 2. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（√）P10 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√）P11 4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（x）P11 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（x） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（x）P21 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（x）P21 8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（x）P44 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（x）P27 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√）P33 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（x）P47 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（x）P65 1．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。（x）P7 2．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。（√）P20 3．双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（x）P35 4.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（x）P72 5．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．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传
实验一机电一体化系统组成实验 实验目的 1.通过了解物流生产线的结构及工作原理建立典型机电系统基本组成概念；了解机电 系统五要素。 2.了解物流生产线的工作过程，体会各组成部分的作用以及相互间是如何通讯协调工 作的。 实验设备： 1－立体仓库系统单元 2－机械手搬运系统单元3－多工位加工系统4－多通道环行线系统单元 5－视觉检测系统单元 其中巷式起重机基本结构; 由丝杠驱动步进电机（5-1-1）、光杠（5-1-2）、气动储取货物机构（5-1-3）、X轴步进电机（5-1-4）、Ｘ轴光杠（5-1-5）、Ｚ轴气缸（5-1-6）、滚珠丝杠（5-1-7）组成。巷式起重机(5-1)主要是实现货物在仓库内的自动存取
机械手搬运系统单元 四轴联动机械手机构结构:由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）（1-1-1）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置（含x、y轴限位开关）（1-1-2）、可回旋=270°的转盘机构（1-1-3）（其电气部分由直流无刷电动机、光电编码器、接近开关等）。型材基体（1-1-4）组成。四轴联动机械手机构主要实现空间货物的存取
多工位加工系统单元 4000E2多工位加工系统单元结构图如图 4-3 所示。 （2-1）－铣床（2-2）－钻床（2-3）－多工位工作台 多工位工作台 多工位工作台由Ｘ轴步进电机（2-3-1）、滚珠丝杠（2-3-2）、自动夹紧工作台（2-2-3）、直线导轨（2-3-4）、Ｙ轴步进电机（2-3-5）、Ｙ轴丝杠（2-3-6）、型材基体（2-3-7）组成，多工位工作台主要是通过Ｘ、Ｙ轴步进电机使自动夹紧工作台中的货箱到达预定的钻、铣工位，并对货箱进行钻、铣削加工。见图4-3-3
习题四答案 1、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节？ 对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理 2、试简述光电式转速传感器的测量原理 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，如图所示。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。 3、试简述加速度传感器的测量原理。 工作原理都是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，间接度量被测加速度。最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。 4、描述传感器静态特性的主要技术指标是什么？ 传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂 5、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用？ 敏感元件是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置 传感元件是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。 基本转换电路将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。 6、热电偶回路中的热电势的组成。 两种不同材料组成的热电偶，其接点温度为T1和T2，两者之间的热电势E （1，2）等于热电偶在连接点温度为T1和T3的电势与T3和T2的电势之和。即 E(1,2)=E(1,3)+E(3,2) 7、热电偶冷端的温度补偿方法？ 热电偶参比端（冷端）处理。实际使用中给出的分度表里，热电势和温度的对应值是以冷端为零度时来制定的。但在实际中冷端往往不为零度，这就要对冷端进行处理。
第一部分复习要求 课程的有关内容主要按“了解、掌握和熟练掌握”三个层次要求，具体要求如下：第一章绪论 第一节机电一体化的产生和发展 1．掌握机电一体化的基本概念和涵义 2．掌握机电一体化的发展趋势 第二节机电一体化的相关技术 1．掌握机电一体化的相关技术及其内容 第三节典型机电一体化系统 1．掌握机电一体化系统的基本功能要素 2．掌握有关控制系统的分类及其概念 3．了解机电一体化产品和系统的分类 第四节机电一体化系统设计简介 1．掌握拟定机电一体化系统设计方案的常用方法及其适用场合 2．掌握机电一体化系统（产品）设计的类型 3．掌握机电一体化系统设计的概念、基本原则 4．掌握系统设计的过程，现代设计方法的步骤 5．了解机电一体化系统（产品）开发的工程路线 第二章机械传动与支承技术 第一节机械传动系统数学模型的建立 1．掌握数控机床进给传动系统建模的步骤、方法 第二节机械结构因素对伺服系统性能的影响 1．掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响 第三节机械传动 1．掌握机电一体化系统对机械传动的要求 2．掌握总传动比的确定 3．掌握传动链的级数和各级传动比的分配原则和方法 4．掌握各种机械传动装置的特点 第四节支承部件 1．掌握机电一体化系统对支承部件的要求 2．了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点 3．掌握常用导轨及其特点 4．掌握机身的特点及结构设计主要考虑的因素 第三章伺服传动技术 第一节概述 1．掌握伺服系统的结构组成及分类 2．了解伺服电动机应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合 3．了解功率放大器的种类 第二节直流伺服系统 1．了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理 2．掌握PWM功率放大器的基本原理 第三节交流伺服系统 1．掌握交流伺服系统的分类及应用场合 第四节步进电动机控制系统
《机电一体化技术》试卷（一） 考试时间12 0分钟共2页第1页 考试方法：闭卷 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0=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度足________________________ o 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l470r/min,则转差率为 。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数____________________________________________ o &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coc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. 加速度传感器的基木力学模型是（） A.阻尼一质屋系统 B.弹簧一质暈系统 C.弹簧一阻尼系统 D.弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯星与传动级数（） 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?顺序控制系统足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，以获得输岀 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泄了系统的最小位移，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1（）分，共30分） I. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型？
机电一体化系统构成实 验
实验一机电一体化系统组成实验 实验目的 1.通过了解物流生产线的结构及工作原理建立典型机电系统基本组成概 念；了解机电系统五要素。 2.了解物流生产线的工作过程，体会各组成部分的作用以及相互间是如何 通讯协调工作的。 实验设备： 1－立体仓库系统单元 2－机械手搬运系统单元3－多工位加工系统4－多通道环行线系统单元 5－视觉检测系统单元 精心整理，用心做精品2
其中巷式起重机基本结构; 由丝杠驱动步进电机（5-1-1）、光杠（5-1-2）、气动储取货物机构（5-1-3）、X轴步进电机（5-1-4）、Ｘ轴光杠（5-1-5）、Ｚ轴气缸（5-1-6）、滚珠丝杠（5-1-7）组成。巷式起重机(5-1)主要是实现货物在仓库内的自动存取 精心整理，用心做精品3
机械手搬运系统单元 四轴联动机械手机构结构:由伺服电机驱动可旋转角度=270°的气控机械手（具有光电传感器）（1-1-1）、②由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y 轴移动装置（含x、y轴限位开关）（1-1-2）、可回旋=270°的转盘机构（1-1-3）（其电气部分由直流无刷电动机、光电编码器、接近开关等）。型材基体（1-1-4）组成。四轴联动机械手机构主要实现空间货物的存取 精心整理，用心做精品4
多工位加工系统单元 4000E2多工位加工系统单元结构图如图 4-3 所示。 精心整理，用心做精品5
（2-1）－铣床（2-2）－钻床（2-3）－多工位工作台 多工位工作台 多工位工作台由Ｘ轴步进电机（2-3-1）、滚珠丝杠（2-3-2）、自动夹紧工作台（2-2-3）、直线导轨（2-3-4）、Ｙ轴步进电机（2-3-5）、Ｙ轴丝杠（2-3-6）、型材基体（2-3-7）组成，多工位工作台主要是通过Ｘ、Ｙ轴步进电机使自动夹紧工作台中的货箱到达预定的钻、铣工位，并对货箱进行钻、铣削加工。见图4-3-3 精心整理，用心做精品6
一、单选题 题目1 “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（） 正确答案是：70年代 题目2 Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）正确答案是：机械学与电子学 题目3 与传统加工方法相比，FMS的生产效率可提高（） 正确答案是：140﹪～200﹪ 题目4 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（） The correct answers are: 不变, 变短 题目5 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是（） 正确答案是：A、B和Ｃ 题目6 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 正确答案是：轴向位移 题目7 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其（） 正确答案是：轴向间隙 二、判断题 题目8 “机电一体化”在国外被称为Electronics 正确的答案是“错”。 题目9 “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为 70年代 正确的答案是“对”。 题目10 柔性制造系统的特点之一是柔性高,适应多品种中小批量生产。 正确的答案是“对”。 题目11
在滚珠丝杠副JB3162.2-91的标准中，最高的精度等级是2级 正确的答案是“错”。 题目12 滚珠丝杆能自锁。 正确的答案是“错”。 题目13 斜齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法是垫片调整法、轴向压簧调整法。 正确的答案是“对”。 题目14 转动惯量表示具有转动动能的部件属性。 正确的答案是“对”。 三、多选题 题目15 机电一体化是（）相互融合的产物，是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置与相关软件有机结合而构成系统的总称 The correct answers are: 电子技术, 机械技术 题目16 机电一体化的相关技术包括（）伺服驱动技术、系统总线技术。 The correct answers are: 机械技术, 传感检测技术, 信息处理技术, 自动控制技术 题目17 机电一体化正朝着（）和系统化方向发展 The correct answers are: 复合化, 小型化和轻型化, 高速化和精准化, 智能化 题目18 根据不同的应用场合, 滚珠丝杆副分为（） The correct answers are: 传动型, 定位型 题目19 谐波齿轮传动的三个主要部件是（） The correct answers are: 刚轮, 柔轮, 谐波发生器 题目20 齿轮传动装置是（）的变换器 The correct answers are: 转矩, 转速, 转向 一、单选题
绝密★启用前 2009年12月河南省高等教育自学考试助学统一命题考试 机电一体化系统设计 试卷 （课程代码 2245） 本试卷共9页，满分100分；考试时间150分钟 复查总分 总复查人（签名） 1． 主要用于系统中各级间的信息传递的模块称 【 】 A. 通信模块 B. 测量模块 C. 软件模块 D. 接口模块 2. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数 【 】 A. 增加而减少 B. 增加而增加 C. 减少而减少 D. 变化而不变 3．.滚珠丝杠螺母副结构有两类：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．电荷放大器的输出电压与反馈电容 【 】 A ． .成正比 B ．成反比 C ．成曲线关系 D ．无关 5．感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦组和余弦组所产生的感 应电动势的 【 】 A ．代数和 B ．代数差 C.．.矢量和 D ．矢量差 6．若要使长光栅能测出比栅距还小的位移量，则应利用 【 】 A ．莫尔条纹的作用 B ．细分技术 C ．计算机数字处理 D ．数显表 7．交流感应电动机，对应S=1的转矩称 【 】 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1.5分，共 15分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合 题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。选错、 多选或未选均无分。
A．.堵转转矩B．最大转矩C．.额定转矩D．负载转矩 8．某交流感应电动机，实际转速1350r/min，电源频率50Hz，则其极对数为【】A．1 B．2 C．3 D．4 9．某步进电动机，三相，转子40个齿，欲使其步矩1.5°，【】A．单拍制B．双拍制C．单双拍制D．细分电路 10．梯形图中程序开始的触点，采用的助记符指令为【】A．TMR B．UDC STR C．OR STR D．STR 二、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 11．试简述”机电一体化”的涵义。 12．机电一体化系统结构中机械传动装置的作用是什么?
机电一体化系统习题答案 第一章 思考与练习题一 一. 名词解释 1.机电一体化 机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。 二. 简答题 1. 机电一体化系统的组成部分主要分为哪几种？ 答：机电一体化系统主要分为：机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、控制性处理单元以及接口等部分组成。 2. 接口技术的作用？ 答：是系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面，是外设和数控装置之间的桥梁。 其功能为：变换、放大和传递。 第二章 思考题1 一．名词解释 1. 误差：是对某一特定的物理量进行度量时，所测得数值与真值得差值。 2. 准确度：通常用来反映系统的测量值与真值的近似程度，反映了系统误差的大小； 精密度：是从随机误差的角度 来反映系统的测量值与真值的近似程度； 精确度则是系统误差和随机误差的综合反映。 3. 传动精度：是指机械传动链单向传动时，其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。 4. 装配精度：是是指不同零件或不见按照特定要求组装成具有一定功能的综合精度，包括零件或不见的相对位置精度、运动精度、接触精度。 5. 机床加工精度：是一项综合型精度指标，即指机床在加工工件时所能达到的精确度。 6. 机床定位精度：是指机床或仪器主要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度。(是一个具有综合性质的精度指标，其定位形式大致可分为手动定位、自动间歇定位和连续定位三种形式。) 二.简答题 1.机械系统在机电一体化中的作用？ 答：机械系统在机电一体化中起着传递功率、支撑、连接、执行的功能。 2.机床精度与机床加工精度有什么不同？（判断） 答：二者的概念之间有一定的区别，机床加工精度是指在加工时体现出来的精度，与机床设备本身使用的时间年限、加工时的切削力、环境温度等都有关系，而机床精度所描述的是机床的原始精度，不考虑上述这些情况。 4. 什么是六点定位原理？ 答：任何一个物体在三维空间中，相对三个互相垂直的坐标系OXYZ 来说，都有六个自由度，即沿X 、Y 、Z 三个坐标轴的移动，以z y x 、、表示，及绕着X 、Y 、Z 轴的转动，用z y 、、x 表示，如图所示。如果说某物体在某一方向上的自由度被限制住了，实际上是说该物体在该方向上有了一个确定的位置。当物体的六个自由度完全被限制住时．该物体在坐标系中的位置也就完全被确定了，也就是我们所说的六点定位原理。