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《机电一体化系统》-19安全技术管理高级1班学习通课后章节答案期末考试题库2023年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？18经四倍细分，记数脉冲仍为400，设此时光栅的位移为y mm ，则y值为（）。
参考答案:1 mm2.3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。
参考答案:对3.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？ 17细分时测得莫尔条纹数为400时，设光栅位移为x mm，则x值为（）。
参考答案:4 mm4.复合控制器以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。
参考答案:对5.对于只进行二维平面作业的工业机器人只需要三自由度，若要使操作具有随意的位姿，则工业机器人至少需要几个自由度（）。
参考答案:六个6.由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的（）。
参考答案:信息系统7.滚珠丝杠副结构外循环方式不包含（）。
参考答案:内、外双循环8.机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
参考答案:对9.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。
参考答案:脉冲的数量10.FMC是表示（）。
参考答案:柔性制造单元11.工业机器人的自由度数取决于什么所要求的动作（）。
参考答案:作业目标12.机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科参考答案:对13.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？ 19测量分辨率为（）。
第一章作业解答1、机电一体化系统包括那些关键技术机电一体化系统发展趋势是什么答：机电一体化系统包括的关键技术有：机械技术，检测与传感技术，计算机与信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术，系统总体技术。
机电一体化系统发展趋势是：1）智能化。
模拟人类智慧，具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。
2）网络化。
利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。
3）微型化。
4）系统化、复合集成化。
2、试列举10种常见的机电一体化产品，并对其中一种分析其所构成的5大要素。
常见的机电一体化产品有：数控机床，机器人，全自动洗衣机，傻瓜照相机，自动物料搬运机，自动取款机，自动售货机，智能水表，电子调速器，智能冰箱等。
（一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品，因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。
）第二章作业解答1、机电一体化系统对机械部分的要求是什么答：机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求：1）高精度；2）快速响应性，即，机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短；3）稳定性要好。
2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙答：机电一体化系统对机械部分的要求是必须具备高精度，以满足自动控制的需要。
消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。
3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响采用什么办法消除它答：滚珠丝杠副轴向间隙影响反向传动精度。
消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有：1）采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。
具体措施有：垫片调隙，螺纹预紧调隙，齿差预紧调隙等方式。
2）采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。
4、导向机构的作用是什么滑动导轨、滚动导轨各有何特点答：导向机构是起支承、导向作用，并准确地完成特定方向的运动。
滑动导轨的特点有：摩擦系大，定位精度差（受摩擦力及温升影响），不能预紧刚度一般，磨损大，结构较简单，稳定性较好。
机电一体化系统设计根底作业、、、参考答案2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法〔A 〕。
A．增大系统刚度 B．增大系统转动惯量C．增大系统的驱动力矩 D．减小系统的摩擦阻力3．导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，那么其折算到丝杠上的等效转动惯量为〔B 〕kg mm2。
A．48.5 B．974．传动系统的固有频率对传动精度有影响，〔B 〕固有频率可减小系统地传动误差，〔A 〕系统刚度可提高固有频率。
AA．提高，提高 B．提高，减小C．减小，提高 D．减小，减小5．以下哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的间隙？〔 D 〕A．螺纹调隙式 B．双螺母垫片调隙式C．齿差调隙式 D．偏置导程法6. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ?A )。
B7．多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大〞的分配原那么不适用于按〔 D 〕设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原那么〔小功率传动装置〕B．最小等效转动惯量原那么〔大功率传动装置〕C．输出轴的转角误差最小原那么D．重量最轻原那么8．某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取以下哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？〔D 〕A．偏心套调整法 B．轴向垫片调整法C．薄片错齿调整法 D．轴向压簧错齿调整法三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几局部？机电一体化系统的对应要素及相应功能关系2．简述机电一体化系统中的接口的作用。
机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部〔其他系统、操作者、环境〕的连接，一般分为机械接口、电气接口两方面。
3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适中选择其参数，而不是越小越好。
为什么？因为适中选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的稳定性、保证系统具有良好的动态特性。
4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。
①失动量。
系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1 答案一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——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.灵敏度——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/ΔX3. 压电效应——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。
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。
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：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
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（PLC）。
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（20mm）。
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（位置和速度），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（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）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（B）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）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（C）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（C）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、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。
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、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。
（×）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。
（√）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。
（√）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。
（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（√）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。
（√）×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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
题目：1．三维扫描仪是融合光、机、电和计算机技术于一体的高新科技产品。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：2．非接触式测量不仅避免了接触测量中需要对测头半径加以补偿所带来的麻烦，而且可以对各类表面进行高速三维扫描。
（）选项A：对选项B：错答案：对题目：1．在3D打印技术中，熔融沉积快速成型的机械结构最简单，设计也最容易，制造成本、维护成本和材料成本也最低，它的缩写是（）。
选项A：SLS选项B：FDM选项C：3DP选项D：SLA答案：FDM题目：2．光固化成型又称为光敏液相固化法、立体光刻等，是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
它的缩写是（）。
选项A：FDM选项B：3DP选项C：SLS选项D：SLA答案：SLA题目：3．三维粉末粘接技术的工作原理是，先铺一层粉末，然后使用喷嘴将黏合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面。
它的缩写是（）。
选项A：3DP选项B：SLS选项C：SLA选项D：FDM答案：3DP题目：4．选择性激光烧结利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。
它的缩写是（）。
选项A：SLA选项B：3DP选项C：FDM选项D：SLS答案：SLS题目：1.机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。
选项A：对选项B：错答案：对题目：2. 机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。
选项A：对选项B：错答案：对题目：1．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
选项A：控制器选项B：执行机构选项C：机械本体选项D：动力部分答案：执行机构题目：2．( ) 不是机电一体化产品。
选项A：打字机选项B：复印机选项C：空调机选项D：现代汽车答案：打字机题目：3. ( ) 装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。
国家开放大学电大《机电一体化系统》机考二套标准试题及答案3国家开放大学电大《机电一体化系统》机考二套标准试题及答案盗传必究第一套一、判断题 1.转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。
F 2.在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。
T 3.滚珠丝杠副在使用过程中，除了要求本身单一方的传动精度较高以外，还对其轴向间隙有着严格的要求，从而保证其反向的传动精度。
T 4.基本转换电路是将电路参数量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。
T 5.传感器的输出信号为开关信号（如光线的通断信号或电触点通断信号等）时测量电路称为开关型测量电路。
T 6.PID控制中的P、I、D分别表示比例、微分、积分的含义，是工业控制的主要技术之一。
T 7.直流电机的调节特性曲线斜率K反映了电机转速n随控制电压Ua 的变化而变化快慢的关系,其值大小与负载大小无关,仅取决于电机本身的结构和技术参数。
T 8.闭环系统的优点是精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感，但存在稳定、振荡、超调等问题，从而造成系统性能分析和设计麻烦。
T 9.计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。
其中硬件主要由计算机主机、接口电路、输入/输出通道及外部设备组成。
T 10.平面关节式机器人可以看成关节坐标式机器人的特例，它有轴线相互平行的肩关节和肘关节。
F 11.控制系统是机器人的核心，包括机器人主控制器和关节伺服控制器两部分，其主要任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。
T 12.铣削加工中心可完成镗、铣、钻、功螺纹等工作，与普通数控镗床和数控铣床的区别之处主要在于，它附有刀库和自动换刀装置。
T 13. FMS 通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零件。
T 14. 3D打印机可以使用不同的颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。
T 二、单项选择题（每题3 分，共30 分）1.机电一体化系统的核心是（）。
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、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。
（×）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。
（√）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。
（√）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。
（×）5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（×）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。
（√）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。
（√）×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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺 B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
机电一体化技术课后习题及答案（孙卫青版第二版）1-1、试说机电一体化的含义答：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、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么答：主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。
机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。
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。
传感与检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，同时利用检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。
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、工业三大要素是什么？答：物质、能量和信息。
1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么？答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。
机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。
1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么？答：①精度提高；②生产能力和工作质量提高；③使用安全性和可靠性提高；④调解和维护方便，使用性能改善；⑤具有复合功能，适用面广；⑥改善劳动条件，有利于自动化生产；⑦节约能源，减少耗材；⑧增强柔性。
1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何？答：1、传感测试技术，在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。
2、信息处理技术，在机电一体化产品工作过程中，参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。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
《机电一体化技术》试题及答案 考试方法：闭卷 考试时间1 2 0分钟 满分100一、 名词解释（每小题2分，共10分）1. 线性度2•伺服控制系统3.三相六舶通电方式4.传感器5•系统精度二、 填空题（每小题2分，共20分）1. 计算机在控制中的应用方式主要有 _____________________________ o2. 滚珠丝杆螺母副结构有两类： _________________________________ 。
3. _______________________________________________________ 应用于工业控制的计算机主要有 ____________________________________________________ 等类型。
4. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包折 __________________________________5. __________________________________________ 可编程控制器主要由 等其它辅助模块组成。
6. 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，额序控制器通常用 ________________________________________________________ 、 7•现在常用的总线工控制机有 ________ 、PC 总线工业控制机和CAN 总线工业控制机等。
&隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种 ________________________________9. 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，则莫尔条纹的宽度是 ________________________ 。
10. __________________________________________________________ 采样/保持器在保持阶段相当于一个“ _________________________________________________三、选择题（每小题2分，共10分）四、判断题（每小题2分，共10分）1•变流器中开关器件的开关特性决徒了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性和等 指标。
机电一体化（第二版）课后答案第一章1-1.试说明较为人们所接受的机电一体化的含义。
答：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。
1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
②.对应的五大功能为：控制、动力、计测、构造、操作功能。
1-17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
2、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需求。
3、适应性设计是在总的设计方案、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。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
1-20.简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD 的研究成果。
2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。
3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。
4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。
5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。
绿色设计就是在新系统的开发阶段，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。
1-2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么答：主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。
机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。
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。
传感与检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，同时利用检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。
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、工业三大要素是什么？答：物质、能量和信息。
1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么？答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。
机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。
1-5、试举几个日常生活中的机电一体化产品？自动洗衣机、空调、数码相机1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么？答：①精度提高；②生产能力和工作质量提高；③使用安全性和可靠性提高；④调解和维护方便，使用性能改善；⑤具有复合功能，适用面广；⑥改善劳动条件，有利于自动化生产；⑦节约能源，减少耗材；⑧增强柔性。
1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何？答：1、传感测试技术，在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。
2、信息处理技术，在机电一体化产品工作过程中，参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。
3、自动控制技术，主要实现机电一体化系统的目标最佳化。
4、伺服驱动技术，5、接口技术，将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。
题目：计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
选项A：开发软件
选项B：应用软件
选项C：系统软件
选项D：嵌入软件
答案：应用软件
题目：数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（）。
选项A：测试传感部分
选项B：驱动部分
选项C：执行机构
选项D：能源部分
答案：驱动部分
题目：SCARA机器人是指具有选择顺应性的装配机器人手臂，它在（）方向上具有顺应性，而在（）方向具有很大的刚性，因而最适合装配作业使用。
选项A：垂直水平
选项B：水平垂直
选项C：旋转垂直
选项D：水平旋转
答案：水平垂直
题目：HRGP-1A型机器人的工作分为（）和再现两个过程。
选项A：插补
选项B：编程
选项C：示教
选项D：训练
答案：示教
题目：以下（）不属于系统模型的类型。
选项A：符号模型
选项B：数学模型
选项C：描述模型
选项D：物理模型
答案：符号模型
题目：（）的主要手段是建立系统数学模型，在计算机上确定出最佳的设计参数和系统结构，提高产品的设计水平。
选项A：可靠性设计
选项B：绿色设计
选项C：优化设计
选项D：反向设计
答案：优化设计。
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。
第二部分各章作业答案第一章绪论1、机电一体化的基本概念和涵义是什么？机电一体化的英文名词如何拼合？(P1)【参考答案】机电一体化是从系统的观点出发，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，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。
机电一体化在国外被称为Mechatronics 是日本人在20 世纪70 年代初提出来的，它是用英文Mechanics 的前半部分和Electronics 的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。
2、机电一体化的发展趋势包括哪几个方面？(P2)【参考答案】机电一体化的发展趋势可概况为以下三个方面：(4-3-2)( 1)性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；( 2 )功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展；( 3)层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。
3、一个较完善的机电一体化系统包括哪几个基本要素？其核心部分是什么？( P4-P5)【参考答案】一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、动力部分、检测部分、执行机构、控制器和接口。
其核心部分是控制器。
4、什么是接口？接口的功能有哪些？(P5)【参考答案】为实现各子系统或要素之间物质、能量或信息交换而进行的连接就是接口。
接口的基本功能有交换、放大、传递。
5、机电一体化的相关技术有哪些？(P2-P4)【参考答案】机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统总体技术。
第二章机械传动与支承技术1、熟练掌握以数控机床进给传动为例说明机械传动系统建模的步骤、方法。
重点在传动惯量折算的推导过程。
(P13-P15)【举例说明】在图1 所示的数控机床进给传动系统中，电动机通过两级减速齿轮Z1、Z2、Z3、Z4及丝杠螺母副驱动工作台作直线运动。
设J l 为轴I 部件和电动机转子构成的转动惯量；J 2、J 3为轴Ⅱ、Ⅲ部件构成的转动惯量；K1、K2、K3分别为轴I 、Ⅱ、Ⅲ的扭转刚度系数；K为丝杠螺母副及螺母底座部分的轴向刚度系数；m 为工作台质量；C 为工作台导轨粘性阻尼系数：T1、T2、T3分别为轴I 、Ⅱ、Ⅲ的输入转矩。
求系统各环节的转动惯量(或质量)折算到轴I 上的总等效转动惯量J 。
I 轴 在工作台与丝杠间， T 3' 驱动丝杠使工作台运动。
根据动力平衡关系有 T 3'2 m( d d vt) L 式中 υ——工作台线速度；丝杠导程。
即丝杠转动一周所做的功等于工作台前进一个导程时其惯性力所做的功。
图 1 数控机床进给系统参考答案】 把轴 I 、Ⅱ、Ⅲ上的转动惯量和工作台的质量都折算到轴I 上，作为系统的 等效转动惯量。
设 T 1'、T 2'、 T 3'分别为轴 I 、Ⅱ、Ⅲ的负载转矩 ,ω1、ω2、 ω3 分别为轴 I 、Ⅱ、Ⅲ的角速度； υ为工作台位移时的线速度。
1)I 、 Ⅱ、Ⅲ轴转动惯量的折算 根据动力平衡原理， I 、Ⅱ、Ⅲ轴的力平衡方程分别是： T 1 J 1 d dt 1T 1' (2-8)T 2 J 2 d dt 2 T 2'2-9) d dt 3 T 3' 2-10)因为轴Ⅱ的输入转矩 T 2是由轴 I 上的负载转矩获得，且与它们的转速成反比，所以又根据传动关系有把 T 2 和ω2 值代入式 z z 12 T 1z 1 z 2 2-9，并将式 2-8 中的 T 1 也带入，整理得同理T 1T 2J 2 ( z z `21 )2 d dt 1 z z 12 T 2' J 3(z z 12)(z z 43)2 d dt 1 z 34 T 3' 2-11) 2-12) 2)工作台质量折算到又根据传动关系有把v 值代入上式整理后得' L 2 z1 z3 d 1T3 （2L）（z2z4）m dt （2-13）（3）折算到轴Ⅰ上的总转动惯量把式（2-11）、（２-12）、（２-13）代入式（２-8）（2-9）（2-10），消去中间变量并整理后求出电机输出的总转矩T1为T1 [J1 J2（z z12）2 J 3 （z z12 z z43）2 m（z z21z z43）2（2L）2]d dt1J d dt1（２-14）式中J ＝J1 J2（z12）2 J3（z12 z34）2 m（z21z34）2（2L）2（２-15）2、熟练掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响。
重点掌握当阻尼比0<ξ<1 时，系统为欠阻尼系统的性能指标情况以及摩擦力的分类和方向。
（P17-P21）【详细答案】1、阻尼的影响（以二阶系统单位阶跃响应曲线来说明）。
（1）当阻尼比ξ＝0 时，系统处于等幅持续振荡状态，因此系统不能无阻尼。
（2）当ξ≥ 1 时，系统为临界阻尼或过阻尼系统。
此时，过渡过程无震荡，但响应时间较长。
（3）当0<ξ<1 时，系统为欠阻尼系统，此时，系统在过渡过程中处于减幅震荡状态，其幅值衰减的快慢，取决于衰减系数ξn 。
在n 确定以后, ξ愈小，其震荡愈剧烈，过渡过程越长。
相反，ξ越大，则震荡越小，过渡过程越平稳，系统稳定性越好，但响应时间较长，系统灵敏度降低。
2、摩擦的影响摩擦力可分为粘性摩擦力、库仑摩擦力和静摩擦力三种，方向均与运动趋势方向相反。
摩擦对伺服系统的影响主要有：引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和低速爬行。
3、弹性变形的影响结构弹性变形对伺服系统的影响主要有：引起系统不稳定和产生动态滞后。
4、惯量的影响转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、动态响应都有影响。
5、传动间隙的影响机械系统中存在着许多间隙，如齿轮传动间隙，螺旋传动间隙等。
这些间隙对系统稳定性、伺服精度都有影响。
3、机电一体化系统对机械传动有何要求？(P21)【参考答案】为了提高机械系统的伺服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振性好、间隙小，并满足小型、轻量、高速、低噪声和高可靠性等要求。
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。
4、伺服系统中，通常采用什么原则选择总传动比，目的是什么？（P21）【参考答案】在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，目的是提高伺服系统的响应速度。
5、传动链的级数和各传动比的分配原则有哪些？在设计齿轮传动装置时，如何考虑各种原则的选择？（P22-P26）【参考答案】分配原则有三：1、等效转动惯量最小原则；2、质量最小原则；3、输出轴转角误差最小原则。
在设计齿轮传动装置时，上述三条原则应根据具体工作条件综合考虑。
（1）对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计。
若为增速传动，则应在开始几级就增速。
（2）对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计。
（3）对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计。
6、机电一体化系统的机械传动装置应具有哪些特性？【参考答案】7、同步带轮的主要失效形式有哪几种？设计准则是什么？（P30）【参考答案】同步带传动的主要失效形式有三种：同步带的承载绳疲劳拉断；同步带的打滑和跳齿；同步带齿的磨损。
设计准则是在同步带不打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。
在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。
8、简述谐波齿轮的工作原理及特点。
（P34-P35）【参考答案】谐波齿轮传动是一种新型传动，其原理是依靠柔性齿轮所产生的可控制弹性变形波，引起齿间的相对位移来传递动力和运动的。
与一般齿轮传动相比，谐波齿轮传动具有如下优点：（1）传动比大单级谐波齿轮的传动比为70 ~500，多级和复式传动的传动比更大，可达30000 以上。
不仅用于减速，还可用于增速。
2）承载能力大谐波齿轮传动同时啮合的齿数多，可达柔轮或刚轮齿数的30% ~40 ％，因此能承受大的载荷。
（3）传动精度高由于啮合齿数较多，因而误差得到均化。
同时，通过调整，齿侧间隙较小，回差较小，因而传动精度高。
（4）可以向密封空间传递运动或动力当柔轮被固定后，它既可以作为密封传动装置的壳体，又可以产生弹性变形，即完成错齿运动，从而达到传递运动或动力的目的。
因此，它可以用来驱动在高真空、有原子辐射或其它有害介质的空间工作的传动机构。
这一特点是现有其它传动机构所无法比拟的。
（5）传动平稳基本上无冲击振动。
这是由于齿的啮入与啮出按正弦规律变化，无突变载荷和冲击，磨损小，无噪声。
（6）传动效率较高单级传动的效率一般在69% ~96%的范围内，寿命长。
（7）结构简单、体积小、质量小。
谐波齿轮传动的缺点：（1）柔轮承受较大的交变载荷，对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，工艺复杂；（2）传动比下限值较高；（3）不能做成交叉轴和相交轴的结构。
9、机电一体化系统对支承部件的要求是什么？（P41）【参考答案】机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、可靠性高，并且有良好的摩擦特性和结构工艺性。
第三章伺服传动技术1、伺服系统的基本组成有哪几部分？各部分的主要任务是什么？（P58）【参考答案】伺服控制统的基本组成一般包括控制器、功率放大器、执行机构、检测装置等四大部分。
控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略；功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作；执行机构的作用是按控制信号的要求,将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作；检测装置的任务是测量被控制量（即输出量），实现反馈控制。
2、按不同的方式，伺服系统如何分类？（P59）【参考答案】按其驱动元件的性质划分，可分为液压（或气动）伺服系统和电气伺服系统。
电气伺服系统又包括直流伺服系统、交流伺服系统和步进伺服系统。
按控制方式划分，可分为开环伺服系统和闭环伺服系统。
【参考答案】1、具有宽广而平滑的调速范围。
2、具有较硬的机械特性和良好的调节特性。
3、具有快速响应特性。
4、空载始动电压小。
4、PWM功率放大器的基本原理是什么？简述PWM脉宽调速原理。
(P68-P69)【参考答案】PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。
将图中的开关S周期性地开关，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，如图所3、伺服电动机应符合哪些基本要求？（P59）示。
