机电一体化系统设计期末复习题
一、选择题（每题2分，共50分）
1.那些不是结构型传感器
A.弹簧管
B.双金属片
C.水银温度计
D. 电感电容
2.那些不是物理型传感器的特点
A.无中间转换机构
B.固体传感
C.集成
D.体积大
3.哪一项不是传感器指标
A.类型
B. 容量
C.体积 B.线性度
4.下列哪项对热电偶的说法不正确
A.不能测量绝对温度
B.利用的是温差效应
C.铂电阻属于热电偶
D.需要冷端补偿
5.传感器的环境参数不包括什么
A.环境温度
B.湿度
C.冲击
D.噪音
6.传感器的基本性能参数不包括什么
A.量程
B. 灵敏度
C.动态特性
D.尺寸
7.半闭环伺服结构的特点不包括：
A.系统简单
B.稳定性好
C.调试困难
D.成本较低
8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？
A.0.05
B.0.1
C.0.15
D.0.2
9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？
A. 3°
B. 6°
C. 2°
D.1.5°
10.采用PWM驱动系统的优点不包括
A.频率高、频带窄
B.电流脉动小
C.电源的功率因数高
D.动态硬度好
11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？
A. 0.00625mm
B.0.0125mm
C.0.025mm
D.0.05mm
12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置
A.电子装置
B.控制装置
C.驱动装置
D.机械装置
13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因
A.电压不稳定
B.非线性摩擦力
C.负载扭矩不稳定
D.润滑不良
14.滚动导轨预加负载的目的是什么
A.防止超速
B.消除间隙
C.降低噪音
D.提高刚度
15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数
A.公称直径
B.长度
C.导程
D.行程
16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求
A.传动精度
B.寿命长
C. 稳定性
D.快速响应性
17.下列哪一项属于变异性设计
A.没有参照样板的设计
B.根据故障查找故障原因
C.部更改，适应性变动
D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变
18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容
A.功能
B.原理
C.结构
D.模式
19.传统的机电产品的设计注重
A.安全系数设计
B.功能设计
C.机械设计
D.电路设计
20.PI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
21.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
22.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
23、哪项不是串行通讯的特点（）。
A．数据位传送B．传输按位顺序进行
C．只需要两根传输线D．成本低但送速度慢
24、哪项不是传动机构的本质（）。
A．速度变换B．转速变换C．力矩变换D．转角控制25、开关缓冲电路使用的二极管是（）。
A．普通整流二极管B．检波二极管
C．快速二极管D．大电流功率二极管
26.下列哪一项不是DCS分布式控制系统的特点
A.具有三层结构
B.系统控制危险性分散
C.集中监视、操作和管理
D.布线简洁，系统开放
27.哪项不是固态继电器SSR的特点
A.高寿命
B.开关速度快
C.电磁兼容性好
D.有噪音
28、测速发电机在机电一体化系统中主要用作测量（）
A、交流电压
B、直流电压
C、位移量
D、转速
29、在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。
A．传动精度、稳定性、快速响应性B．传动精度、稳定性、低噪声
C．传动精度、高可靠性、小型轻量化D．传动精度、高可靠性、低冲击振动
30. .使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（）
A、一端装止推轴承
B、一端装化推轴承，另一端装向心球轮承
C、两端装止推轴承
D、两端装止推轴承及向心球轮承
31. 信号采样频率Ws，信号有效频带Wc和抗混叠滤波频率Wf应满足如下关系( )
A、Wc B、Wc C、Ws < Wc < Wf D、Wf < Ws < Wc 32、直流电动机电枢绕组的阻值小说明电机（） A、特性硬 B、始动电压低 C、特性软 D、启动电流大 33、步进电动机转速与脉冲电源的关系是( ) A、与电源脉冲频率成正比 B、与电源脉冲数成正比 C、与电源脉冲宽度成正比C、与电源脉冲幅值成正比 34、绝对码盘码道数越多,则（） A、能分辨的角度越大 B、能分辨的角度越小 C、测量精度降低 D、能分辨的角度不变 35. 进行行为、结构的映射是（）设计过程, A．功能建模 B. 行为建模 C. 结构建模 D. 评价决策 36.下列哪一项不是机电产品设计的类型, A.开发性设计 B. 可靠性设计 C.适应性设计 D. 变异性设计 37.下列哪一项属于适应性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.局部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 38.小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守 A.前大后小 B.前小后大 C.前后相等 D.平方关系 39.哪项不是谐波传动部件基本组成部件 A.刚轮 B.柔轮 C.波发生器 D.行星轮 40.全闭环系统的优点是 A.精度高 B. 系统简单 C.成本较低 D.调试简单 41.如忽略电机电磁时间常数, 电压为输入量，转角为输出量时，直流伺服电机数学模型是 A.比例环节 B.一阶系统 C.二阶系统 D.积分环节 42.滚珠丝杠副的基本导程减小，可以（） A、提高精度 B、提高承载能力 C、提高传动效率 D、加大螺旋升角 43. 下列哪一项不是机电一体化系统的主功能组成（）。 A．物质、能量、信息的变换B．物质、能量、信息的传递 C．物质、能量、信息的存储 D．物质、能量、信息的融合 44. 下列哪一项是机电一体化的特性（）。 A．装置的控制属于强电范畴B．自动信息处理, C．支撑技术是电工技术 D．以机械联结为主 45.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］ 46.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 47.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 48.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+A)·(B+B) B.A·B+A·B C.(A+B)·(A+B) D.A·B+A·B 49.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 50.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 51.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 52.步进电机一般用于（）控制系统中。 A.开环 B.闭环 C.半闭环 D.前馈 53.下列哪个不是传感器的动特性( ) A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率 54.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕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 55.在直流电机速度控制中改变电枢供电电压U(保持励磁磁通Φ不变)属于( )调速 A.恒功率 B.变功率 C.恒转矩 D. 变转矩 56、输入电压量程为-10V～+10的10位AD转换器的转换公式，-5V对应的AD输出值是（）。 A．100H B．200H C．1FFH D．7FH 57、设某光栅的条纹密度是250条/mm，要用它测出1um的位移，应采用（）细分电路。 A．1倍频B．2倍频C．3倍频D．4倍频 58、哪一项不是机电一体化系统中的测速元件（）。 A．测速发电机B．光电编码器C．应变片D．涡流传感器 59、绝对编码盘的道数为10道，则位数为10，能分辨的最小角度为（）。 A．360。/211B．360。/210C．360。/212D．360。/210 60、对RS-232C通讯方式描述正确的是（）。 A．接口的信号电平值较低，不易损坏接口电路的芯片 B．传输速率较高，在异步传输时，波特率为200Kbps C．其传输距离有限 D．只用两根线即可实现 二、判断题（本大题共10个小题，每题2分，共计20分，请使用“A对B错”答案形式）。 1.功能的等效性、各环节的互补性是机电一体化优化设计的条件。 2.系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。 3.可靠性原理是指规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。 4.工业三要素是资金、人才、技术。 5.全闭环数控机床上位置传感元件是装在执行机构上。 6.逻辑功能元包括:与、或、非、加、减、乘、除。 7.现代设计方法强调产品全寿命周期最优化。 8.机电一体化设计以强度和低压控制为中心，强调功能设计。 9.液压伺服的缺点是效率低,保养麻烦,漏油污染环境，运动形式少，成本高，有附加装置。 10.直流伺服电动机的空载转速n0与堵转矩Tb之比的绝对值越小，则电机特性越软。 11.RS-232接口在总线上允许连接多个收发器 12.为了防止采样过程信号发生频率混叠可以在采样前设置一个高通滤波器 13.液压马达为得到合适的运动速度和负载能力，一般要使用较大传动比的减速器，传动机构的尺 寸较大 14.串口通讯至少要包含物理层（硬握手电气特性）和协议层（软握手） 15.DCS分布式控制系统具有集中管理和分散控制的特点。（） 16.采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电源为恒压源。（） 17.在小功率传动链中为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守前大后小原则。（） 18.电气伺服驱动装置包括直流伺服和交流伺服。（） 19.传动出现低速爬行现象不稳定的主要原因是摩擦系数和转动惯量。（） 20.连续控制系统与点位控制系统之间最主要的区别在于点位控制系统有一个插补器 21.机电产品的功能可以划分原理、结构、行为。 22.能实现顺序控制的基本功能是组合逻辑，计数器，定时器。 23.规划一个PLC控制系统的步骤为,分解被控对象和机器；建立功能规范,安全电路设计, 详细说 明操作功能，建立PLC配置图, 建立符号名表。 24.顺序控制包括以状态控制为主和以时间控制为主两类。 25.测速发电机的原理与直流电机相同 26.对于传感器的非线性，可以通过标定采用曲线拟合和线性插值的方法来提高数据精度。 27.常用的测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。 28.电液比例阀是用比例电磁铁来代替手动调节。 29.开环控制系统中，多数采用步进电机作为伺服电机。 30.产品的功能、原理、结构设计，是机电一体化产品概念设计的核心内容。 三、分析题计算题 1. 机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化设计的意义？ 2. 某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm,丝杠导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度为0.005mm，采用高速端测量方法，采用绝对旋转编码器，则绝对码盘最少要求的道数为多少？（忽略齿轮和丝杠的传动误差）。 3．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m ／s2，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为?=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。 4. 数字采样闭环控制中误差En（n=1,2,3,…），输出控制量Un（n=1,2,3,…），比例系数为Kp，微分时间常数为Td，积分时间常数Ti，采样周期为Ts，试写出数字PID调节时的控制算式？ 5. 画出集电极开路输出（OC方式）驱动继电器的电路图和相应的缓冲电路，试分析采用OC驱动的特点。 6、丝杠导程6mm，3相步进电机的步距角为1.2度，3相6拍驱动时的脉冲当量为多少？(15分)？ 7. 设直流电机电枢感抗为La，电枢内阻为Ra，转动惯量为Jm，速度电势常数Kb，电流力矩常数Ki，电压u(t)为输入量，速度w(t)为输出量时，求直流电机的传递函数？（15分） 8. 分别说明相对旋转光电编码器的A、B相和Z相表示意义，请设计旋转方向鉴别电路？ 参考答案： 一、CDCCD DCBDA BABBB BDDAC BACDC DDDAC BAABC BCBDA CADBB BCAAB CADCC ADCBC 二、ABABA BABBB BBBAA BBBBB BAAAA ABAAA 三、 1.应用方面： 1）对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构 4)节约材料 5)节能降耗 对机电一体化设计的意义： 功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。 2、电机每转的工作台位移量为： 4mm/5=0.8mm 要求的每转脉冲数为： 0.8/0.005=160 27<160<28 答：绝对码盘的道数至少是8道。 3、计算负载力 负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 （1）外负载力Fl ＝100N （2）惯性载力m F ＝ma ＝50×10＝500N 电机的驱动力矩为 N Fm Fl t i Tm 63.03 .01)5001000(2004.0511)(21=?+??=? +??=πη π 4. 根据PID 的控制算式 dt t e K dt de K t e K t U i d p n ?++=)(/)()( 可以得到绝对算式： initial n k k i s n n s d n p n U e T T e e T T e K U+ + - + =∑ = - 1 1 ) ( 或者是增量算式： 121 ()(2) d s p n n n n n n s i T T Un K e e e e e e T T --- =-++-+ 5．OC方式驱动继电器电路图和相应的缓冲电路图： 缓冲电路方式可采用并联二极管、并联RC电路和并联压敏电阻等方法。 交流开关的缓冲主要使用并联一个RC串连电路和并联压敏电阻的方法。 缓冲过程，例如并联二极管的缓冲电路：晶体管关断时，负载电流通过二极管续流，减轻了晶体管的负担，抑制了du/dt和过电压。 采用集电极OC输出的特点： 相当于开关输出。有较大电流驱动能力；能够实现“线与”功能；能够实现不同电路的接口。 6、3相6拍驱动时步进电机的脉冲当量角＝1.2／2＝0． 6。 反映在丝杠上的脉冲当量＝6／【360／0．6】＝0．01mm 7、设电机输出力矩为Mm(t)，那么 E a(t)=K bωm(t)；E a (s)=K bωm(s) 整理并消去中间变量得： 1 1 ) ( ) ( 2+ + = s T s T T K s U s m m a b ω ，其中，电磁时间常数 a a a R L T=，机电时间常数 i a b m m K R K J T ? = ()()()() a a a a a b U s R I s L sI s E s =++ ()()()() m i a m i a M t K i t M s K I s =?= () ()()() m m m m m d t J M t J s s M s dt ω ω =?= 8. A、B两相是两组检测窄缝群，节距同光电脉冲发生器圆盘上节距相等的窄缝，但两组检测缝与圆盘上窄缝的对应位置错开1/4节距，其目的是使a,b两个光电变换器的输出信号相位上相差90。Z相是零点脉冲，可以提示被测轴已经旋转一周。 顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B波形90°；逆时针旋转时，通道A输出波形滞后通道B波形90°；光电编码器每旋转一圈，Z相输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A输出的波形中心。 采用D触发器即可实现方向鉴别，D触发器的D端和时钟端分别接A、B相信号，输出端Q 输出0和1分别对应逆时针和顺时针的旋转方向。 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、 陈胜国班长 以下所给为前儿届用过的一些题目汇编，请同学们参考要求能够“举一反三”，否则，恐难以过关！！1?为公平期间，请务必将此复习题发至每一位同学； 2.此复习题仅告诉你们题目的类型、出处、难度等信息，不要仅局限于木题目，要求做到“举一反三”，否则，就会起到误导学生的作用。 填空 1、系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整 体。 2、系统的特性主要包括整体性、相关性、目的性和环境适应性等。 3、系统的整体特性主要是指构成系统的各要素服从整体功能，要素间的联系不能分害 I」。 4、系统的相关特性主要是指要素之间是相关的，形成特定的结构关系，包括入与出关 系、层次联系、排列组合形式等。 6、系统的目的性是指实现特定的功能是系统存在的目的。 7、系统边界是指技术系统功能范围的界限，即内部系统与外部系统的分界。 8、从系统的观点看，机械系统一般主要动力系统、执行系统、传动系统和操纵控制系 统等组成。 9、动力系统包括动力机及其配套装置；它的功能是向机器提供运动和动力，是机械系 统的动力源。 10、执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能改变作业对象的性质、状 态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等。 11、执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出是机械系统的主 要输出，其功能是机械系统的主要功能。因此，执行系统有时也被称为机械系统的工作机。 12、操纵控制系统通常主要由、、和等部分 组成。（需答对起停装置、离合器、制动器、变速器和换向装置中的4项） 13、机械系统设计时，特别强调和重视从系统的观点出发，合理确定系统功能，提高可 靠性，提高经济性，保证安全性。 14、确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、增添新颖 功能、恰到好处地利用外观功能的原则，降低现实成本，提高功能价值，力求使产品达到尽善尽美的境地。 15、可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。是衡量产品质量 的一个重要指标16、布置操纵件的时应尽量使得操作人员便于操纵和观察，保证操作人员和操纵件之间有合适的空间位置，符合方便宜人及与环境协调的要求。 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 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。 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。 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。 内蒙古民族大学2013-2014学年二学期 试卷答案（考查） 课程名称：机械系统设计考试时间：110分钟年级：11级 专业：机制、农机 一、简答题（6小题，共60分） 1、什么是专家系统？专家系统的作用是什么？简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。答：一个或一组能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。 专家系统的作用：减少设计人员的负担；适用于常规方法和分析程序无能为力的地方；快速；防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。 虚拟样机仿真分析的目的与意义：化设计；缩短周期、降低成本；提高性安全性；提高产品开发效率及产品设计质量。 2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。 答：人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使人和机器相互适应，创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。 驾驶座椅的设计，根据不同的体格可以调整高度和前后位置。而且坐姿操作可减少疲劳。显示装置的设计，如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯，便于观察，警醒作用。操纵装置设计，方向的大小以人施力最适宜的尺寸，而且活动灵活，长期驾驶不易疲劳。档位杆的设计充分考虑人手生理学特点，手握舒适，不产生滑动，施力方便。脚操纵的刹车，离合，油门等，与坐姿操作相适应。踏板采用矩形或椭圆性。转向按钮与方向盘一体便于操作。照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。 汽车驾驶室的设计，充分运用人体工程学的原理，使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。 3、机械工作状态能量信息论；机械工作过程能量损失论；机械工作过程节能效益论。 曲柄压力机动力机容量的选择，根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合，在乘以安全系数，便是动力机容量。 4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？ 答：给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。 给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。 测量环节用于测量被控变量，并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。 比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。 校正及放大环节将偏差信号做必要的校正，并进行放大以便推动执行环节。 执行环节接受放大的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。 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 ------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。 文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 考试科目 ： 机械系统设计 考试时间 ：110 分钟 试卷总分 100 分 考试班级 ：机械 05 级 一、选择填空（本大题共 10 小题，每小题 1 分，总计 10 分） 装 1．机械工程学科由（ ）和机械制造两部分组成。 A. 机械原理 B. 机械零件 C. 机械学 D. 机械加工 班 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（ ）。 级 A. 黑箱法 B. 白箱法 C. 类比法 D. 头脑风暴法 ： 3．机械系统结构总体设计的任务是（ ）。 A. 进行原理设计的构思 B. 进行功能原理设计 C. 将原理设计结构化 D. 确定总体参数 学 4．在传动系统中，基本组的级比指数（ ）。 A. 小于 1 B.等于 1 C.大于 1 D. 任意数 号 ： 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（ ）。 订 A. 3 倍齿宽 B. 4 倍齿宽 C. 5 倍齿宽 D. 6 倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（ ）组成。 A. 运动机构 B. 导向机构 C. 定位机构 D. 执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（ ）。 A. 承载能力 B. 工作转速 C. 精度 D. 刚度 8．我们可以用镶条来调整（ ）的间隙。 姓 A. 三角形导轨 B. 燕尾形导轨 C. 车床主轴 D. 铣床主轴 名 9．支承系统是机械系统中具有支承和（ ）作用的子系统。 ： A. 连接 B. 导向 C. 定位 D. 夹紧 线 10. 隔板的布置方向应与载荷的方向（ ）。 A. 平行 B. 垂直 C. 倾斜 D. 任意 二、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 2 分，总计 10 分） 1．机械系统 2．功能原理设计 3．级比 4．执行系统 5．自身刚度 三、简答题（本大题共 6 小题，每小题 4 分，总计 24 分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含 2 小题共 8 个空，每空 2 分，总计 16 分） 1．某台数控机床， 主轴最高转速为 4000r/min ，最低转速为 30r/min ，计算转速为 145r/min 。 拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为 4500r/min 和 1500r/min ，则 主轴的恒功率调速范围 R np 为（ φu ），电动机的恒功率调速范围 r p 为（ ） r/min ，如果有级变速机构的公比 p Z 为（ ）级。 =R ，则有级变速机构的级数 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长 720mm ，动导轨长 360mm ，计算开式导轨的判别依据 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 一、单项选择题考10题20分 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. 时域函数 αt e- = f(t) 的拉普拉斯变换为（ C ） A．s 1 Ｂ． α α + sＣ．α + s 1 Ｄ． α 1 5. 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 6. 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 7. 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 8. 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° 9. 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 10. 在滚珠丝杠副中，公式 IE Ml ES Pl L π2 2 0± ± = ? 是验算满载时滚珠丝杠副的（ A ） A．刚度Ｂ．强度Ｃ．塑性变形Ｄ．疲劳点蚀 11. 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 12. 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 13.在滚珠丝杠副JB3162.2-91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 14. 在可编程控制器梯形图的编程中，继电器线圈左侧触点的数目为（ D ） A．0 Ｂ．>3 Ｃ．<2 Ｄ． ≥1 15. 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． θ W B≈ Ｂ． θ W B> Ｃ． θ W B< Ｄ． θ W B5.1 ≈ 16. 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 考试科目：机械系统设计考试时间：110分钟试卷总分100分考试班级：机械05级 一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分） 1．机械工程学科由（）和机械制造两部分组成。 A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（）。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3．机械系统结构总体设计的任务是（）。 A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4．在传动系统中，基本组的级比指数（）。 A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（）。 A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（）组成。 A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（）。 A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8．我们可以用镶条来调整（）的间隙。 A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9．支承系统是机械系统中具有支承和（）作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向（）。 A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分） 1．机械系统2．功能原理设计3．级比4．执行系统5．自身刚度 三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分） 1．某台数控机床，主轴最高转速为4000r/min，最低转速为30r/min，计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min，则主轴的恒功率调速范围R np为（），电动机的恒功率调速范围r p为（）r/min，如果有级变速机构的公比φu=R p，则有级变速机构的级数Z为（）级。 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长720mm，动导轨长360mm，计算开式导轨的判别依据 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。 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。 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机电一体化考试试卷A卷
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