《机电一体化系统设计》期末复习题及答案

《机电⼀体化系统设计》期末复习题及答案

单选 (6)

问答题 (12)1、在机械⼯业中微电⼦技术应⽤有哪些⽅⾯，及其对机电⼀体化产品设计的意义？ (12)

2、机电⼀体化系统的主功能组成是那些？ (12)

3、机械电⽓化与机电⼀体化的区别 (12)

4、简要说明机电⼀体化系统组成要素及其功能？ (12)

5、传统机电产品与机电⼀体化产品的主要区别表现哪些⽅⾯？ (12)

6、机电⼀体化的关键⽀撑技术有哪些？它们的作⽤如何？ (13)

1、试论述机电⼀体化产品的概念设计步骤及过程？ (13)

2、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。 (13)

3、什么是机电⼀体化产品概念设计的核⼼内容？ (14)

4、机电产品设计有哪些类型？试简要说明？ (14)

5、简述产品功能、⾏为和结构及其建模之间的关系？ (14)

6、传统机电产品设计与机电⼀体化产品设计的主要区别 (14)

7、试论述机电⼀体化功能设计的思想⽅法和特点？ (14)

8、简要说明机电⼀体化系统基本功能元的组成内容？ (15)

9、机电⼀体化的现代设计⽅法的有何特点？ (15)

10、优化设计的原理⽅法？ (15)

11、简要说明可靠性的原理及其设计⽅法？ (15)

1.机电⼀体化系统中的机械系统主要包括哪⼏部分？ (15)

2、滚动导轨预加负载的⽬的是什么？常⽤⽅法有哪些？ (16)

3、试述导轨的主要作⽤，导轨副的组成种类及应满⾜的要求？ (16)

4、滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？ (16)

5、谐波齿轮传动有何特点？基本组成有哪些部件？ (16)

6、什么是低速爬⾏？造成的原因是什么？ (16)

7、机电⼀体化机械传动系统设计的特点？ (16)

1.某交流感应电动机，正常⼯作时实际转速1350r/min，电源频率50Hz，其转差率是多少？ (17)

2、已知某⼯作台采⽤步进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=5，2/4相步进电机的步进⾓为1.8°，半步细分驱动时的⼯作台位移的脉冲当量为多少？ (17)3、感应电动机可采⽤什么调速⽅法？ (17)

4、对电机进⾏闭环控制中，适合采⽤跟踪型PWM控制的物理量是什么？跟踪型PWM有何特点？ (17)

5、半闭环伺服结构的有什么特点？ (17)

6、电液⽐例阀是怎样实现调节的？ (17)

7、液压调节系统有哪些？ (17)8、开环控制系统中，多采⽤什么类型驱动电机？有什么特点？ (17)

9、液压伺服有何特点？ (18)

10、计算题(15分)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＝800N，最⼤加速度为8m／s2，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝5mm，齿轮减速⽐为i=6，总效率为?=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动⼒矩。 (18)1、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）。 (18)2、设某光栅的条纹密度是250条/mm，要⽤它测出1µm的位移，应采⽤⼏倍频细分电路？数字细分电路与模拟细分电路有何不同？ (18)3、分别说明相对旋转光电编码器的A、B相和Z相表⽰意义，请设计简单的鉴别⽅向电路？ (18)

4、常⽤的测温传感器中精度最⾼的是什么？不能测量绝对温度的传感器是什么？ (18)

5、⽐较结构型传感器和物理型传感器特点，并举例说明。 (18)

6、在传感器选型时要注意那些⽅⾯？ (19)

7、解释差动电桥的检测原理和应⽤，采⽤差动电桥进⾏检测时如何才能消除引线误差？ (19)

8、简述涡流传感器的原理，说明有哪些应⽤。 (19)

9、试分析传统模拟⼆次传感器采⽤电流输出信号4～20mA的好处？ (19)

1、简要分析⽐较RS232和RS485串⾏通讯的特点？ (20)

2、设在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？积分初值的作⽤是什么？ (20)3、解释计算机进⾏数据采集信号过程中发⽣频率混叠的原因及危害，如何解决？ (20)

4、什么是光电耦合器，其主要参数有哪些？ (20)

5、连续路径系统（CP）与点位（PTP）控制系统之间最主要的区别是什么？如何实现路径控制？ (20)

6、数控机床伺服系统按控制⽅式与轨迹⽅式分类，分别可分为那⼏种形式？ (21)

7、什么是数字滤波器？常⽤的数字滤波⽅法有哪些算法？ (21)

8、造成地线⼲扰的原因以及防⽌地线⼲扰的⽅法有哪些？ (21)

9、⽐较DCS分布式控制系统与FCS现场总线控制系统？ (21)

10、顺序控制包括哪两类？有什么特点？ (21)

11、数字逻辑包括哪两类？各有什么不同？ (21)

12、简述PID控制变速积分算法的思路？P和I调节作⽤分别是什么？ (21)

判断（A对，B错）

⼯业三要素是资⾦、⼈才、技术。×

机电⼀体化系统的执⾏机构功能是主操作功能。√

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。√2、机电产品的功能可以划分原理、结构、⾏为。×

3.逻辑功能元包括:与、或、⾮、加、减、乘、除。×

4.现代设计⽅法强调产品全寿命周期最优化。√

5.机电⼀体化设计以强度和低压控制为中⼼，强调功能设计。×6.如果在所设计的产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该产品的设计只需采⽤常规设计⽅法。×

7.系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。×

8.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。√

9、机电结合(融合法)是指制成的功能模块象积⽊⼀样组成机电⼀体化系统。×

10、优化设计是⼯程优化的重要组成部分，以数学规划为核⼼，以计算机为⼯具。√

11、优化设计包括建⽴数学模型，选择合适的优化算法及程序及⽅案评价决策。√

12、优化设计算法把多⽬标问题转化为单⽬标问题求解的⽅法。√

13、机电⼀体化系统设计中产品规划要求进⾏需求分析、需求设计、可⾏性分析。√

14、液压源、⽓压源同液动、⽓动系统⼀样，存在着提⾼可靠性、标准化和增加质量的问题。×

15、机电⼀体化系统设计过程可分为5个阶段：产品规划、概念设计、结构设计、设计实施和设计定型阶段。×

16、机电⼀体化系统设计中功能模块是实现某⼀特定功能的具有标准化、通⽤化或系列化的技术物理效应。√

17、机电⼀体化系统设计的概念设计的结果是产⽣实际产品⽅案。×

18、系统的任何输⼊、输出都可⽤物料、能量、信号来概括。√

19、机电⼀体系统的设计过程中，将总功能分解后，前级功能是后级功能的⼿段功能，后级功能是前级功能的⽬的功能。×

20、可靠性分配中常⽤的数学⽅法有代数⽅法和最优化分配法。√

21、通过“⿊箱”可以明确所设计的系统与输⼊输出量及外界环境的关系。√

22、⼀个产品的功能就是产品的效能和作⽤，即产品⾏为产⽣的作⽤和对环境的配置影响。√

23、微机接⼝通常由接⼝电路和与之配套的驱动程序组成。√

24、为提⾼机械系统可靠性，应尽可能地加长传动链，增加元件数。×

25、进⾏反求设计的⽬的是为了开发新的产品。√

26、绿⾊设计是从并⾏⼯程思想发展⽽出现的⼀种新概念。√

27、逻辑功能元包括:与、或、⾮、加、减、乘、除。×

1、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。×

2、滚动导轨预加负载的⽬的是消除静差；常⽤⽅法有滚珠过盈和双螺母预紧。×

3、机电⼀体化系统的主要由控制装置、检测传感装置，驱动装置，机械装置构成。√

4、传动间隙和⾮线性摩擦⼒都会造成空程误差⽽振荡。×

5、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。×

6、滚珠丝杠副的导程是指丝杠或螺母旋转360°所移动的距离。√

7、导轨是利⽤⾦属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的⼀种装置。√

8、在多级传动中，为了减⼩传动误差，传动⽐的分配应遵守的原则是：前⼤后⼩。×

9、滚珠丝杠的基本导程的增⼤，运动脉冲当量变⼩，可提⾼控制精度。×

10、使滚珠丝杠具有较⼤刚度的⽀承⽅式是两端向⼼轴承。×

11、传统的机械系统和机电⼀体化系统实现机械运动的⽅式相同。×

12、机械传动系统中传动间隙是造成死区误差的原因。√

13、半运动学设计原理是以点接触来约束运动⽅向。×(运动学设计原理是以点接触来约束运动⽅向。)14、设计基⾯、⼯艺基⾯、测量基⾯、装配基⾯应尽可能统⼀于同⼀基⾯。√

15、对于减速齿轮传动系统，其输出轴转⾓的总误差主要取决于末级的传动误差，其余各级传动误差的影响可以忽略不计。√

16、机械传动系统中末级齿轮精度要求最低。×

17、在精度的定义中，准确度⽤系统误差⼤⼩来表⽰。√

18、在精度的定义中，精密度⽤系统误差⼤⼩来表⽰。×(在精度的定义中，精密度⽤随机误差⼤⼩来表⽰。)

19、对⼯作机中的传动机构，既要求能实现运动的变换，⼜要求能实现动⼒的变换。√

20、滚珠丝杠既可将回转运动变为直线运动，⼜可将直线运动变为回转运动，且传动效率⼏乎相同。√

21、滚珠丝杠副的公称直径是指滚珠与螺纹滚道在理论接触⾓状态时包络滚珠球⼼的圆柱直径。√

22、基本导程是滚珠丝杠副的特征尺⼨。×(公称直径是滚珠丝杠副的特征尺⼨。)

23、转轴主要传递动⼒，只承受扭矩作⽤。×

24、⼼轴只起⽀承旋转机件作⽤⽽不传递动⼒, 即只承受弯矩作⽤。√

25、滚珠丝杆不能⾃锁，必要时须在系统中附加⾃锁或制动装置。√

26、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。×

27、按重量最轻原则⼤功率传动系统各级传动⽐⼀般以“先⼤后⼩”原则处理。√

28、凸形导轨与凹形导轨相⽐，⽤于低速运动，且不易积存切屑。√

1、电⽓伺服驱动装置包括直流伺服和交流伺服。×

2、步进电动机⼀定要与控制脉冲联系起来才能运⾏，否则⽆法⼯作。√

3、步进电动机的优点之⼀就是误差不会累积。√

4、电液⽐例阀是⽤⽐例电磁铁来代替⼿动调节。√

5.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。×

6、对于步进电机来讲，只要控制输⼊脉冲的频率和顺序，即可获得所需转⾓转速和转动⽅向。√

7.交流电动机只能采⽤调频法调速。×

8、步进电机的步距⾓决定了系统的最⼩位移，也决定了运动控制系统的脉冲当量。√

9、系统的阻尼⽐⼩则系统的响应快,所以系统的阻尼⽐越⼩越好。×

10.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。×

11.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。×

12、PWM系统的直流电源为不受控的整流输出，因此功率因数较低。×

13、PWM调制频率⾼，电机负载成感性对电流脉动有平滑作⽤，波形系数接近1。√

14、步进电机采⽤细分驱动的优点有减⼩步距⾓；使电机运转平稳；提⾼精度；降低成本。B×

15、直流⽆刷电动机⼯作时是根据永磁转⼦的位置传感器对定⼦电枢绕组进⾏电⼦换向。A√

16、对于有差系统，⽆论采⽤多么精密的元器件，也总是存在稳态误差的。√