机电一体化系统设计试题及答案-----

中国石油大学（北京）远程教育学院《机电一体化系统设计》期末复习题第一章绪论判断（A对，B错）1.工业三要素是资金、人才、技术.2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能.答案：B A单选1、机电一体化系统机械本体的功能是（)A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能2、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3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（)A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置答案：C B A问答题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？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产品设计的意义表现在：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、机电一体化系统的主功能组成是那些？物质、能量、信息(工业三要素）的变换（加工处理）、传递(移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录）3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化–很少考虑电器与机械的内在联系;根据机械要求选用电气传动–机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的–装置的控制属于强电范畴,支撑技术是电工技术（电磁学，输配电) 机电一体化产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录,自动信息处理，自动调节控制，自动诊断,自动保护4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？五个方面，各组成及功能分别是：机械本体（构造功能:固定其它部件)；执行机构（主操作功能）;驱动部件（动力功能）;传感部件（信息检测）；控制部分（信息处理及控制）56、机电一体化的关键支撑技术有哪些？它们的作用如何?系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论,具体来说有六个方面的关键技术:检测传感技术:是自动化、智能化、闭环控制基础信息处理技术:控制的基础，处理速度，可靠抗干扰自动控制技术：核心是计算机控制，关系着系统的静动特性和稳定性伺服传动技术：动力和运动控制实现包括电，液，气的伺服传动技术精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表现为减轻重量，缩小体积，提高精度，改善性能，提高可靠性系统总体技术:包括总体设计和接口设计;涉及到产品的功能分解与技术实现、系统总体综合与接口技术第二章系统总体设计判断（A对，B错）1、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。

0 本节测验题：以下传感器中测量的是相对角位移的是( )A. 旋转变压器B. 绝对式编码器C. 增量式编码器D. 都不正确答案：C1.本节测验题：测速发电机的输出信号与转速的关系A. 输出直流电压与转速成正比B. 输出交流电压与转速成正比C. 输出直流电压与转速成反比D. 输出交流电压与转速成反比答案：A2. 本节测验题：加速度传感器的基本力学模型是()A. 质量-阻尼系统B. 弹簧-阻尼系统C. 质量-弹簧-阻尼系统D. 都不正确答案：C3.本节测验题：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. 无关答案：B4. 本节测验题：低频信号可以通过，高频信号不能通过的滤波器是（）A. 高通滤波器B. 带通滤波器C. 低通滤波器D. 带阻滤波器答案：C5. 本节测验题：直流电动机属于( )A. 变磁阻电动机B. 固定磁阻电动机C. 无磁极电动机D. 都不正确答案：B6. 本节测验题：直流电动机的反电动势与（)A. 电枢电流成正比B. 电枢电流成反比C. 转子转速成正比D. 转子转速正反比答案：C7. 本节测验题：直流电动机机械特性的硬度与（）A. 电枢电阻成反比B. 反电动势系数成正比C. 转矩系数成正比D. 电枢电阻成正比答案：D8. 本节测验题：交流感应电动机的同步转速与A. 极对数成正比B. 电源频率成反比C. 电源电压成正比D. 电源频率成正比答案：D9. 本节测验题：下列类型电动机中机械特性不可变的是（）A. 鼠笼式交流电动机B. 绕线式步进电动机C. 直流电动机D. 以上都不可变答案：A20. 本节测验题：下列关于步进电动机叙述错误的是（）A. 步进电动机是数字控制系统B. 步进电动机常用于开环控制C. 步进电动机常用于闭环控制系统中D. 步进电动机是变磁阻电动机答案：C21. 本节测验题：步进电电动机相角裕量的与哪些因素无关A. 相数B. 通电方式C. 齿轮齿数D. 相数和通电方式答案：C22. 本节测验题：下列关于步进电动机驱动电路叙述正确的是A. 单极性驱动电路适合于驱动混合式步进电动机B. 单极性驱动电路适合于驱动反应式步进电动机C. 驱动直流电动机的电路也能驱动步进电动机D. 以上都正确答案：B23. 本节测验题：以下关于步进电动机叙述错误的是A. 脉冲分配器可以由逻辑电路硬件实现B. 脉冲分配器可以由软件实现C. 步进电动机的转速由脉冲数决定D. 步进电动机的转速由脉冲频率决定答案：C24. 本节测验题：计算机直接参与控制的伺服系统是A. 模拟式伺服系统B. 参考脉冲伺服系统C. 采样数据系统D. 以上都不是答案：C25. 本节测验题：电动机中引入电流环后的伺服系统下列叙述正确的是A. 电流环实质上是转矩控制回路B. 电流环可以稳定转速C. 电流环可以等价成一个积分环节D. 都不正确答案：A26. 本节测验题：其中，反馈采用测速发电机的是（）A. 电流环B. 速度环C. 位置环D. 以上都不正确答案：B27. 本节测验题：下列系统对于对于单位加速度信号静态误差为0的是A. 0型系统B. 1型系统C. 2型系统D. 以上都正确答案：C28. 本节测验题：一般来说，如果增大自然频率的数值，则动态性能指标中的调整时间将（）A. 增大B. 减小C. 不变D. 不定答案：B29. 本节测验题：复合控制中前馈控制是（）A. 按误差信号控制B. 闭环控制C. 开环控制D. 以上都不正确答案：C30. 本节测验题：电焊的控制属于A. 点位控制B. 连续路径控制C. 直线运动控制D. 曲线运动控制答案：A31. 本节测验题：常加速度控制中加速度由什么决定A. 输入脉冲频率B. 速度寄存器C. 位置寄存器D. 加速度寄存器答案：D32. 本节测验题：DDA法是（）A. 脉冲增量插补B. 数据采样插补C. 数字积分器法D. 逐点比较法答案：C33. 本节测验题：利用三次多项式样条函数生成控制指令加速度最大值在A. 运动的起点和终点B. 运动的中间点C. 常加速度D. 以上都不正确答案：A34. 本节测验题：PLC适合于（）A. 数据采集为主B. 顺序控制为主C. 科学计算为主D. 管理为主答案：B35. 本节测验题：与计算机相比PLC的优点叙述错误的是A. 可靠性高B. 抗干扰能力强C. 可以直接驱动负载D. 价格低答案：D36. 本节测验题：欧姆龙的编程软件是A. WinccB. GxPC. CX-programmerD. 以上都不是答案：C37. 本节测验题：PLC中可以接受和输出信息的继电器是A. 输入输出继电器B. 时间继电器C. 计数器D. 辅助继电器答案：A38. 本节测验题：触点串联在逻辑上相当于A. 逻辑或B. 逻辑与C. 逻辑非D. 都不正确答案：B39. 本节测验题：块并联的指令语句是A. ANDB. ORC. AND LDD. OR LD答案：D40. 本节测验题：具有保持功能的指令是A. OUTB. KEEPC. ANDD. OR答案：B1、一般机电一体化产品设计包括哪几阶段？正确答案：【市场调研，需求分析和技术预测、概念设计、可行性分析、编制设计任务书、初步设计——方案设计、方案设计评估与优化、详细设计和参数核算和完成全部设计文件。

潍坊学院成人高等教育《机电一体化系统设计》试卷
一、填空题（本大题共1０小题，每空１分，共3０分）
１．工业三大要素是________、 ________和________。

２．机电一体化的三大效果是________、 ________和________。

３．滚珠丝杠副的结构类型可以从________、 ________和________进行区分。

４．齿轮传动部件是________、 ________和________的变换器。

５．对滚动导轨副的基本要求有________、 ________、________和________。

６．使用微型计算机对步进电动机进行控制有________和________两种形式。

７．单片机应用系统中，常使用________、 ________和________等作为显示器。

８．导轨变形一般有________、 ________和________三种变形。

９．常见的导轨截面形状有________、 ________、________和________四种。

１０．导轨常用材料有________、________、________和塑料等。

二、名词解释（本大题共５小题，每题4分，共20分）
11．导轨副
12．导向精度
13．稳定性
14．运动参数
15．公称直径
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
16．机电一体化产品对传动机构的基本要求是什么？
17．机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现那些功能？
18．试述旋转支承的种类及基本要求。

19．简述步进电动机的特点及其种类。

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一、单选题1.在机电一体化产品中，对一些少量的数值型参数的输入可以考虑使用（）A、控制开关B、BCD拨码盘C、行列式键盘D、鼠标答案： B2.全闭环数控机床上位置传感元件是装在（）A、电机轴端B、减速齿轮轴端C、滚珠丝杆轴端D、工作台运动部件上答案： D3.( )是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

A、可靠性B、安全性C、保障性D、测试性答案： A4.以下那项属于机械系统的制造误差A、机构原理误差B、零件原理误差C、技术原理误差D、装配与调整误差答案： D5.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、低冲击振动答案： A6.在机电一体化产品中，对于一些简单的二值性的控制参数，可以考虑采用（）。

A、控制开关B、BCD拨码盘C、行列式键盘D、鼠标答案： A7.下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是（）A、直流电机B、步进电机C、永磁同步电机D、交流感应电机答案： B8.数控机床若要求高速快进与单步点动，则伺服系统的调速范围应（）A、很窄B、很宽C、较窄D、为零答案： B9.下列哪一项属于变异性设计A、没有参照样板的设计B、原理不变，改变结构C、局部更改，适应性变动D、适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变答案： D10.机电一体化优化设计通常采用 ( ) 的方法。

A、单目标规划B、整体规划C、多目标规划D、详细规划答案： C11.哪一项是滚珠丝杠副的特点。

A、同步性好B、运动不具有可逆性C、无法消除间隙D、低速时爬行答案： A12.要使一个空间物体定位，需要适当配置几个约束加以限制（）A、3B、4C、6D、8答案： C13.机电一体化产品的设计注重（）A、安全系数设计B、功能设计C、机械设计D、电路设计答案： B14.机电一体化系统中解决功能模块间的信号匹配问题的是（）A、通信模块B、接口模块C、测量模块D、软件模块答案： B15.机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是（）。

《机电一体化系统设计》课程试卷1参考答案一.填空1.通常一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分。

2.结构设计中的自增强原则是指在正常工作条件下，辅助效应与初始效应的作用方向相同，总效应为两者之和；在力传递原则中，力流路线越短，零件的结构刚性__越好__；卸荷皮带轮就是结构设计中应用任务分配原则的实例。

3.系统的传递函数定义为当初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

4.传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和分辨力等。

5.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。

6.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于螺旋副轴向间隙的调整。

7.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。

8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。

9.直流伺服电机的优点是稳定性好、可控性好、响应迅速和转矩大等；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。

二、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。

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。

3.简述机电一体化产品方案设计中黑箱法的基本原理。

答案：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，而是随机变量，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。

《机电一体化技术》试卷及答案(五)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<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.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。

机电⼀体化系统设计试题及答案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( B )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 )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( D )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( C )A.100mmB.20mmC.10mmD.0.1mm5.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6.电压跟随器的输出电压( C )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( B )A.1450［r/min］B.1470［r/min］C.735［r/min］D.2940［r/min］8.右图称( B )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( C )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( B )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( B )A.+bB.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( C )使得它们同步协调到达⽬标点。

GJ开放大学电大本科《机电一体化系统设计基础》2024期末试题及答案（试卷号：1118）GJ开放大学电大本科《机电一体化系统设计基础》2024期末试题及答案〔试卷号：1118〕一、单项选择题〔每题3分，共24分〕1．以下产品不属于机电一体化产品的是( )。

．工业机器人B．打印机C．空调D．计算机2．在同步带的基准节圆柱面上，带轮的节距与带的节距的关系为( )。

．大于B．小于C．等于D．不确定3．以下哪项指标是传感器的动特性？( ) ．量程B．线性度C．灵敏度D．幅频特性4．在开环操纵系统中，常用( )做驱动元件。

．直流伺服电动机B．步进电动机C．同步沟通伺服电动机D．异步沟通伺服电动机5．接受脉宽调制(PWM)进行直流电动机调速驱动时，通过转变( )来转变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

.脉冲的宽度B．脉冲的频率C．脉冲的正负D．其他参数6．PID操纵算法中，积分调整器的主要作用是( )。

．消除静差B．加快响应C．减小振荡D．提高稳定性7．HRGP-1工业机器人中的旋转变压器属于系统中的( )。

.能源部分B．测试传感部分C．操纵器D．执行机构8．由单XXCNC机床或加工中心与工业机器人组成，实现单工序加工的可变加工单元称为( )。

．FMF B．FMS C．FML D．FMC 二、推断题〔正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分〕9．机电一体化是一个新兴的交叉学科，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，机电一体化产品具有智能化、人性化等特征。

( ) 10.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。

( ) 11.削减齿轮传动机构的摩擦，削减转动惯量，提高传动效率等措施，从而提高机电一体化系统的响应速度。

( ) 12.选择滚珠丝杆副的过程中，当系统的加工精度要求较高时，导程就大一点；加工精度较低时，导程就选小一些。

( ) 13.选择传感器时，假如测量目的是定性分析的，选用重复度高的传感器即可，不宜选用肯定量值精度高的；假如是为了定量分析，就需选用精度等级能满足要求的传感器。

《机电一体化系统设计》练习题参考答案一、填空题1. 开发性设计、适应性设计、变参数设计2. 转子惯量3. 滤波、电平变换、光电隔离、功率驱动4. 固有频率二、判断题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案√√√×√√√√××三、问答题1.答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

2.答：对控制及信息处理单元的基本要求：提高信息处理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和小型化，轻量，标准化等。

3.答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。

4.答：脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。

利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。

5.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

6.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

四、分析题1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=60Kg，负载力为NF,最大加速度为1200=l10m/s2，丝杠直径为d=16mm，导程t=4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为%η，忽略丝杠惯量40=的影响，试计算电机的驱动力矩。

解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成2 外负载力 N F l 1200=惯性负载力m FN am F m 6001060=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 57.04.01)6001200(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2. 解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 外负载力 N F l1000=惯性负载力m F N am F m 5001050=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 63.03.01)5001000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ。

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。

一、填空题(每空1分，共20分)1．滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、两种。

2．机电一体化系统,设计指标和评价标准应包括、、、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，并尽量高伺服系统的响应速度.4．。

实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是、、。

5．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。

6．机电一体化系统一般由______________、_____________、接口、__________________、_____________、______________等部分组成.7．机电一体化系统(产品）设计类型大致可分为________________、适应性设计、________________。

二、简答题（每题5分,共30分）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2、什么是三相六拍通电方式？3、简述PWM脉宽调速原理。

4、简述香农采样定理。

5、什么叫传感器？它是由哪几部分组成的？6、步进电动机常用驱动电路中功率放大电路有哪几种类型?三、计算题（共20分）(将本题答案写在答题纸上）（一）、（10分）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?（二)、（10分） 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？ 四、综合分析题(共30分)（一)、分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。

(二）、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?一、填空题（每空1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、稳定性4、 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5、隔离 滤波 接地6、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7、开发性设计 变参数设计二、简答(每题5分,共30分）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。

（一）一、填空(每空2分，共20分)1.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、民用机电一体化产品2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口组成。

3．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小后大原则。

4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、电源和输入／输出接口等部分构成。

5．传感器的静态特性能数主要有灵敏度、线性度迟滞和重复精度。

二、简答题(每题4分，共20分)1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

2．机电一体化相关技术有哪些? 答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白动控制技术，传感器测试技术和伺服驱动技术。

3．转动惯量对传动系统有哪些影响?答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。

答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；控制系统设计：程序设计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。

5．简述A／D、D／A接口的功能。

答：A／D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。

D／A接口是将二进制数字量转换成电压信号。

三、分析题(20分)1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素?)解答：图中各部可分为：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示；(2)测试传感部分：光电编码器、信号处理；(3)能源：电源；(4)驱动部分：功放、电机；(5)执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台2．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：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。

1电子科技大学网络教育考卷（A 卷）(20 年至20 学年度第 学期)考试时间 年 月 日(120分钟) 课程 机电一体化系统设计 教师签名 朱成华一、名词解释(每题2分，共10分) 1. 传递函数；答：于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与引起该 输出的输入量的拉氏变换之比,称为系统的传递函数2. 开发性设计；答：开发性设计是指在没有参照的情况下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。

3. PLC ；答：PLC 是指可编程逻辑控制器。

4.SSR ；答：SSR 是指固态继电器是一种带光电隔离的器的无触点开关。

5. D/A ：答：D/A 是把数字量变成模拟量的装置。

二、判断正误(每题1分，共10分)1. 匹配Z 变换法适用于具有因式分解形式的传递函数。

( √ )2.双线性变换法就是突斯汀法，是控制系统中常用的一种离散化方法。

( × )3. 步进电机一般采用开环控制系统。

（ × ）4.滚珠丝杆具有自锁能力。

( × )5. 改变脉冲频率可以改变步进电机的转速。

（ √ ）6.改变直流电机电枢电压可以改变其转速。

( √ )7. 闭环控制系统是负反馈控制系统。

( √ )8. 光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换器组成，入端为光敏三极管，出端为发光二极管。

( × ) 9. 步进电动机的进给系统采用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。

（ × ）10. 大惯量直流电动机的转子惯量大，小惯量直流电动机的转子惯量小。

( √ ) 三、填空(每题2分，共10分)1. 机电一体化对机械系统的基本要求是（ 高精度、低惯性、高稳定性 ）。

2. 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。

3. I/O 接口的编址方式，通常有两种编址方式，一种是（与存储器统一编址）另一种是（独立编址）。

机电一体化系统设计考试资料1.机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并将机械装置与电子设备以以及软件等有机结合而成的系统的总称。

2.工业三大要素：物质、能量和信息3.机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统等五个子系统构成。

4.机电一体化系统设计流程：（1）根据目的功能确定产品规格、性能指标（2）系统功能部件、功能要素的划分（3）接口的设计（4）综合评价（5）可靠性复查（6）试制与调试5.机电一体化系统设计的考虑方法：（1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。

（2）结合法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。

（3）组合法：将用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。

6.机电一体化设计类型：（1）开发性设计：是没有产品的设计，仅仅是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系统。

（2）适应性设计：是在总的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机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，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。

（3）变异性设计：是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要求。

7.机电一体化设计程序：（1）明确设计思想（2）分析综合要求（3）划分功能模块（4）决定性能参数（5）调研类似产品（6）拟定总体方案（7）方案对比定型（8）编写总体设计论证书8.设计准则：在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。

9.设计规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。

10.绿色设计：在新产品的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。

XX 大学XX 学院XXXX-XXXX 学年 第X 学期《机电一体化系统设计》试卷班级 学号 姓名一、填空题：（每空1分，共20分）1、机电一体化是 机械 与 电子技术 有机结合的产物。

2、开发性设计是在既没有 参考样板 又没有 具体设计方案 的情形下，根据 抽象原理 ，按照 系统性能要求进行的设计。

3、滚珠丝杠副的传动效率高达 0.90~0.95 ，为滑动丝杠副的 3~4 倍。

4、启动或反向时，系统的输入运动与输出运动之间的差值就是系统的 失动量 。

5、对步进电动机进给系统中齿轮传动装置进行传动比分配的原则是最小负载惯量原则。

6、据齿轮系传动比最佳分配条件，简化的最佳速比分配关系为 22i7、在开环步进电机-丝杠系统中，传动比大小与系统步进电机的 步距角有关。

8、滚珠丝杠副可以将 直线 运动转变为为 旋转 运动。

9、计算齿轮传动系统时非随机载荷的采用 峰值综合法 法。

10、数字式传感器检测系统的传感器输出信号为 增量码 信号。

11、当传感器的输出信号是电参数形式时，需要采用 基本转换 电路，将其转换成 电量 形式。

12、采样信号变成连续信号必须经过 D/A 转换器 和 保持器 才能完成。

二、选择题：（将答案填入表格，每题1.5分，共30分）1、机电一体化与英文单词（ C ）A.Mechanics 一致B.Electronics 一致C.Mechatronics 一致D.Electric-Machine 一致2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下（ C ） A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象设计原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象设计原理进行局部更改的设计3、柔性化是在生产对象变更需要改变传动机构的动作规律时，（ A ） A.无须改变硬件只改变软件就可以 B.无须改变软件只改变硬件就可以 C.既要改变硬件又要改变软件才行 D.既不改变硬件又不改变软件4、滚动直线导轨副的承载能力是平面滚道形式的（ B ）A.23倍B.13倍C.4倍D.33倍5、齿轮传动的总等效惯量随传动级数( 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6、在设计滚珠丝杠副时所要求的硬度HRC（ B ）A.越小其硬度系数就越小B.越大其硬度系数就越小C.越大其硬度系数就越大D.大小与其硬度系数无关7、偏心轴套调整法是采用偏心轴套的旋转来改变（ B ）A.两齿轮轴向位移量以消除齿侧间隙B.齿轮之间的中心距以消除齿侧间隙C.两齿轮相对旋转的角位移消除间隙D.两薄片齿轮之间垫片厚度以消除间隙8、滚动摩擦系数几乎与运动速度无关，其动摩擦力与静摩擦力之差（ B ）A.极大B.极小C.为零D.为无穷大9、齿轮传动机构采取消隙措施，可以消除齿侧间隙及其造成的（ B ）A.换向误差B.换向死区C.换向冲击D.换向阻力10、滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截面形状有（ D ）A.单圆弧型面和抛物线型面B.双圆弧型面和椭圆弧型面C.抛物线型面和椭圆弧型面D.单圆弧型面和双圆弧型面11、导轨截面为矩形截面的滚动导轨承载时其受力（ B ）A.上下方向相等但左右不等B.上下左右各方向大小相等C.上下方向不相等但左右相等D.上下左右各方向大小均不相等12、滚珠丝杠副为单圆弧型面螺纹滚道时，其接触角随轴向负荷（B）A.增大而减小B.增大而增大C.减小而增大D.减小而减小13、为了提高齿轮传动系统度精度，并使机构紧凑，各级传动比（B）A.应按“前大后小”次序分配B. 应按“前小后大”次序分配C. 必须相等D.应与伺服系统匹配14、频率调制是让一个高频载波信号的频率随（A）A.调制信号而变化的过程B.调幅信号而变化的过程C.载波信号而变化的过程D.调频信号而变化的过程15、滤波器的截止频率是指滤波器的幅频特性值等于（B）A.K2所对应的频率B.2K所对应的频率C.2K所对应的频率D.K2所对应的频率16、调频波的解调可以先将调频波变换成（C）A.调幅波后进行幅值检波B.调频波后进行幅值检波C.调频调幅波后进行幅值检波D.调相调幅波后进行幅值检波17、共模抑制比就是（D）A.共模增益与差模增益之比B.闭环增益与开环增益之比C.开环增益与闭环增益之比D.差模增益与共模增益之比18、滤波器的带宽是指滤波器两（ B ）A.固有频率之间的频率范围B.截止频率之间的频率范围C.谐振频率之间的频率范围D.穿越频率之间的频率范围19、为保证闭环数字控制系统的稳定性（A）A.1－Φ（z）的零点必须包含G（z）的所有不稳定零点B.1－Φ（z）的极点必须包含G（z）的所有不稳定零点C.Φ（z）的零点必须包含G（z）的所有不稳定零点D.Φ（z）的极点必须包含G（z）的所有不稳定零点20、控制系统极点在z平面单位圆外时，对应的暂态响应是（B）A.衰减或振荡衰减的B.发散或振荡发散的C.不变或等幅振荡的D.衰减或等幅振荡的三、简答题：（共20分）1、简述机电一体化的概念。

《机电一体化系统设计》一、填空题（每空1分，共20分）1. 机电一体化可靠性是指，系统（产品）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

2.机电一体化乃是在机械的主功能、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用相关软件有机结合而构成系统的总称3. 工业三大要素指物质、能量、信息。

4. 机电一体化系统传动机构的作用传递转矩和转速。

5. 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求：精密化，高速化，小型、轻量化。

6. 轴系部件设计的基本要求有：①旋转精度②刚度③抗震性④热变形⑤轴上零件的布置二、判断题（每题2分，共10分）1.机电一体化系统的接口功能有一种是变换、调整，另一种是输入/输出。

(√)2.谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，柔轮相当于行星轮，刚轮则相当于中心轮。

（√）3.比例-积分（PI）调节克服了单纯比例环节有调节误差的缺点又避免了积分环节响应慢的弱点，既能改善系统的稳定性能能，又能改善其动态性能。

（√）4.组合法它是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。

（√）5.机电互补法又称取代法。

该方法的特点是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。

√三、解释（每题3分，共9分）1． MCS一般将配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机系统2． CPU微处理机简称 CPU，它是一个大规模集成电路器件或超大规模集成电路器件，器件中有数据有数据通道、多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电路，为器件工作提供定时信号。

3．MC微型计算机简称MC。

它是以微处理机为中心，加上只读存储器，随机存取存储器，输入|输出接口电路、系统总线及其他支持逻辑电路组成的计算机。

四、简答题（每题6分，共36分）1．机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么答: 1 惯量小、动力大 2 体积小、重量轻3 便于维修、安装4 易于微机控制2．直流伺服电机控制方式的基本形式是什么答: 直流伺服电机为直流供电，为调节电动机的转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。