重庆大学研究生机电系统设计与分析考试试题

连杆机构在机械装备中的应用(总7页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科目：机电系统设计与分析教师：江桂云姓名：沈振宇学号：专业：机械工程领域类别：课程论文上课时间： 2016年9月至2016年11月考生成绩：阅卷教师 (签名)重庆大学研究生院制连杆机构在机械装备中的应用摘要：连杆机构是机械设备中常见的一种机构，它往往由若干根杆状机构组成，有时还会用凸轮和滑块来代替其中一部分连杆，因为其制造简便，易于获得较高的制造精度以及其灵活多样的组合方式而广泛应用于机械行业。

关键词：连杆机构、工业生产、运动学原理1连杆机构的基本介绍1.1常见的四杆机构连杆机构中最基本的单元被称为运动副[1]，由四个运动副可以构成最简单的连杆机构，即四杆机构。

许多机械设备中的结构都可以看作是由若干个四杆机构组成的，因此，了解四杆机构是了解连杆机构的第一步。

四连杆机构一般由四根杆状构件组成，四根杆状机构一般分为曲柄、摇杆、连杆和机架。

而根据选取不同的机构作为原动件和从动件时，四杆机构又可以分为双曲柄机构、曲柄摇杆机构和双摇杆机构（如图1.1）。

图1.1 四种常见的连杆机构1.2曲柄滑块机构这些四杆机构的共同特点是将由电机所提供的扭矩，即平面圆周运动转化为平面曲线往复运动，倘若用滑块来代替四杆机构中的摇杆，还能获得平面直线往复运动，这种机构被称之为曲柄滑块机构（如图1.2）图1.2曲柄滑块机构2连杆机构的应用在工程实际中，机械设备不会只是单纯四杆机构，它们往往由很多根杆状构件以及滑轮、滑块等其他非杆状构建组成，但其原理仍然是使原动机运动的运动方式发生改变，以获得人们所期望的运动方式。

2.1牛头刨床例如用滑块代替四杆机构中的连杆，可以获得不同于曲柄滑块机构的另一种机构，摆动导杆机构，与曲柄滑块机构不同的是，摆动导杆机构可以在有限的空间内获得更大的行程，牛头刨床正是基于这一原理而被设计出来的[2]。

以上五种功能称为机电一体化产品的内部功能（功 能构成），其内部功能都由相应的功能部件（或结构要 素）来实现，由内部功能实现目的功能。
功能部件 功 能 实 现 图
内部功能
目的功能
机电一体化系统（产 品）由机械结构、电子 信息处理系统（计算 机）、动力系统（动力 源）、传感检测系统 （传感器）、执行元件 系统（如电机）等5个子 系统组成。
而“构造功能”则是使构成系统的子系统及元、部 件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能：
从系统的输入／输出来看，除有主功能的输入／输出之
外，还需要有动力输入和控制信息的输入／输出。此外， 还有因外部环境引起的干扰输入以及非目的性输出（如 废弃物等）。例如汽车的废气和噪音对环境的影响，从 系统设计时就应该考虑。
机电一体化设计突出体现在两个方面：一方面，当产品的某一功能 单靠某一种技术无法实现时，必须进行机械与电子工业及其它多种技术 有机结合的一体化设计。另一方面，当产品某一功能的实现有多种可行 的技术方案时，也必须应用机电一体化技术对各种技术方案进行分析和 评价，在充分考虑同其它功能单元的联接与匹配的条件下，选择最优的 技术方案。因此，机电一体化设计必须充分考虑各种技术方案的等效性、 互补性及可比性。
程包括市场调研、产品构思、方案设计、详细
设计、质量规划与控制、制造工艺规范、样机
试制、正式生产、用户意见反馈、修改及完善
等各个阶段。
三、机电一体化系统设计与现代设计方法
设计步骤 机电一体化系统（产品）的种类不同，其设计方法也不同。 现代设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统设计 方法不同，它是以计算机为辅助手段进行机电一体化系统（产品） 设计的有效方法。 技术预测→市场需求→信息分析→科学类比→系统设计→创 新设计→选择具体的现代设计方法（相似设计法、模拟设计法、 有限元设计法、可靠性设计法、动态分析设计法、优化设计法） →机电一体化设计质量的综合评价。 上述步骤的顺序不是绝对的，只是一个大致的设计路线。但 现代设计方法对传统设计中的某些精华必须予以承认，在各个设 计步骤中，应考虑传统设计的一般原则，如技术经济分析及价值 分析、造型设计、市场需求、类比原则、冗余原则、自动原则 （能自动完成目的功能并具有自诊断、自动补偿、自动保护功能 等）、经验原则（考虑以往经验），以及模块原则（积木式、标 准化设计）等。

一、填空题（每空1分，共30分）1、传统观点认为，机械设备由原动机、部分组成。

2、调速包含两个方面的含义，它们分别是和速。

3、熔断器通常用来进行护，而热继电器则用来进行护。

4、交流调速的方法有三种，它们是速速、速。

其中速是有极调速。

5、P L C的选型主要从个方面考虑。

6、P L C的周期工作方式包括三个阶段，它们是7、三相单三拍的通电顺序是“三相”指“单”指“三拍”指8、逐点比较法中每走一步要完成四个工作节拍：9、数控机床由控制介质五个部分组成。

10、常用的时间继电器有电子式时间继电器、电动式时间继电器、间继电器、间继电器。

二、判断题（10分，共10题，每题1分）1、在只有一个工作机构的生产机械上有时也可采用多电机拖动系统。

（）对错2、电力拖动系统的发展历程中，最初是F-D系统，接下来是交磁放大机-直流电动机系统，再接下来是继电器-接触式系统。

（）对错3、直流电机因具有良好的起、制动特性，在很宽的调速范围能实现平滑调速等优点，一直被认为是工业调速的原动机。

（）对错4、交流电机调速方法中，改变极对数的方法调速属于有极调速。

（）对错5、在电机调速闭环控制系统中，为保证系统的稳定性，当负载增加引起转速下降时，要求闭环系统能调节电机转速回升到原来的数值或略高于原来的数值。

（）对错6、在电器控制线路图中，同一电器元件的不同部位可画在不同地方。

（）对错7、自动开关具有过载保护、欠压保护及短路功能，因而在一定情况下它可以取代熔断器、热继电器等。

（）对错8、接触器具有短路保护功能。

（）对错9、对中小型普通车床的主电机必须采用降压起动控制线路。

（）对错10、为实现多地点起动控制，需将分散在各操作站的起动按钮引线串联连接。

（）对错三、选择题（20分，共10题，每题2分）1、L D I指令的含义是（）。

A、取与母线相连的常开触点B、取与母线相连的常闭触点C、常开触点串联连接指令D、驱动输出指令2、关于梯形图设计规则中，以下说法错误的是：（）。

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。

习题七答案1、简述干扰的三个组成要素。

干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体.2、简述电磁干扰的种类。

（1）、静电干扰（2）、磁场耦合干扰（3）、漏电耦合干扰（4）、共阻抗干扰（5）、电磁辐射干扰3、简述干扰对机电一体化系统的影响。

在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。

4、什么是共模干扰？共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。

如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。

5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。

抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法6、什么是屏蔽技术及其分类？屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。

按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

7、机电一体化中隔离方法有哪些？隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合？滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。

由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。

这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。

常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。

低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。

高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。

带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。

A、坦克的备用发动机 C、车床丝杠上的安全销
4、为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,在设计中需满足以下要求( A、无间隙 B、低摩擦 C、高刚度 D、高谐振频率 E、大阻尼
5、三角胶带靠强力绳芯来承受拉力，靠胶带体改善挠性，这属于任务分配原理中的（ A、一载一功能 B、多载一功能 C、多载多功能 D、一载多功能
13、某传动系统，其传动比为 i=1235，可选用的传动机构是( A、行星齿轮传动 C、渐开线少齿差齿轮传动 B、摆线针齿轮传动 D、谐波齿轮传动 ) D、加工方便
五、分析题（12 分）
如图 2 所示为某数控车床进给系统，采用电枢控制式直流电动机，电枢两端的端电压 为 u a ，电阻、电感分别为 Ra 、 La ，此外， J 、 B 分别为折算到电机轴上的等效转动惯量和 等效回转粘性阻尼系数，电机转角为 ，转矩为 M ，试回答： （1）根据基尔霍夫电压定律，写出电枢回路微分方程； （4 分） （2）写出转矩 M 与电枢电流 i a 间的关系式； （4 分） )最符合要求。 （3）求出该机电系统的传递函数 G ( S )
14、以下关于滑动丝杠螺母机构的说法错误的是( A、摩擦力矩大 B、传动效率高 C、结构简单 )中
15、丝杠转动、螺母移动机构通常用于( A、千斤顶 B、车床刀架移动装置
C、铣床移动装置 )
D、显微镜
16、以下导轨中，承载能力最差的是( A、燕尾导轨 B、滚动轴承导轨
C、液体较大的场合 D、机床进给运动的传动链中
A、增大系统的固有频率 C、减小系统的阻尼
B、增大系统的阻尼 D、施加预加载荷 )的要求
2、如图 1 所示的两种轴向定位方案，哪个方案是合理方案？为什么？该方案满足结构方案 设计的什么原则？（6 分）

《机电系统设计》课程综合复习资料一、问答题1、简述柴油机的工况一般分哪几类，并举例说明。

答案：⑴固定式工况:内燃机的转速由变速器保证而基本不变，垂直线1表示。

如驱动水泵、发电机。

⑵螺旋桨工况:整个稳定工况为曲线2，如驱动船用螺旋桨。

⑶车用工况：曲线3为各种转速下所输出的最大功率线。

它们的转速在最低稳定转速n min 和最大许用工作转速n max 之间变化。

如驱动载重汽车、坦克等。

2、简述电动机是如何分类的。

答案：电动机按电源不同，可分为：⎪⎩⎪⎨⎧→⎩⎨⎧→励、并励、串励、复励按励磁方式，分为：他直流电动机异步电动机同步电动机是否相同按电机转速与磁场转速交流电动机3、谈一谈你对内燃机万有特性的理解。

答案：表示柴油机各主要参数之间关系的综合特性称为万有特性。

柴油机的万有特性以转速n 为横坐标，平均有效压力e p 为纵坐标，作出的若干条等e e P g ,的曲线组。

它表示各种转速、各种负载下的燃油经济性以及最经济的负荷和转速。

4、简述何谓工作机械的工作制。

答案：一般用负载持续率FC 表示，FC ＝t w /(t w +t 0)×100%。

t w —机械工作时间；t 0—机械停歇时间。

5、简述衡量产品可靠性的指标。

答案：可靠度、失效概率、失效率、寿命指标、维修度、有效度等。

6、简述执行构件的运动形式。

答案：⑴平面运动，包括转动、移动；⑵空间运动。

7、试分析机械系统设计从有无样机可供参考的角度划分，哪种情况属于变型设计？请举例说明。

答案：可以分成开发性设计、变型设计以及仿型设计。

举例：变速自行车。

8、从系统的角度，简述人（操作者）-机械系统--环境之间的具体联系。

答案：具体体现在以下几个方面：⑴人（操作者）-机械系统；⑵振动；⑶噪声：机械系统产生的环境噪声影响人的身心健康，噪声也会对仪器设备产生影响。

9、简要说明闭环控制系统由哪些环节组成？答案：闭环控制系统包括给定环节、测量环节、比较环节、校正放大环节、执行环节。

重庆大学机械考研试卷真题重庆大学机械考研试卷真题考研是许多大学生的梦想，也是他们为了进一步提升自己学术能力和深造的重要途径。

而机械工程专业一直以来都备受考生关注，因为它涵盖了广泛的知识领域，包括力学、材料学、热力学等等。

在众多的机械工程考研院校中，重庆大学机械工程专业一直以来都以其严谨的学术氛围和优秀的师资队伍而著称。

重庆大学机械工程专业的考研试卷一直备受考生关注，因为它不仅考查了考生的基础知识，还注重对考生的综合能力和解决问题的能力的考察。

下面我们就来看一下重庆大学机械工程考研试卷的一些真题。

第一道题目是关于材料力学的。

题目要求考生计算一个材料在受力下的变形量。

这道题目考察了考生对材料力学的基本概念和公式的理解，同时也要求考生能够运用所学知识解决实际问题。

这种综合考察的方式，能够更好地评估考生的能力。

第二道题目是关于热力学的。

题目要求考生计算一个热力系统的熵变。

这道题目考察了考生对热力学的基本原理和计算方法的掌握程度。

同时，它也要求考生能够运用所学知识解决实际问题，并进行逻辑推理和分析。

这种能力的考察是非常重要的，因为在实际工程中，解决问题的能力是至关重要的。

第三道题目是关于机械设计的。

题目要求考生设计一个简单的机械传动系统。

这道题目考察了考生对机械设计原理和方法的理解和应用能力。

同时，它也要求考生具备一定的创新能力和工程实践经验。

在现实工程中，机械设计是一个非常重要的环节，因此这道题目对考生的能力要求也是相对较高的。

以上只是重庆大学机械工程考研试卷的一小部分题目，但足以展示出该专业考试的难度和综合性。

重庆大学机械工程专业一直以来都以其严谨的学术氛围和优秀的师资队伍而著称，因此其考研试卷也是相对较难的。

但正是这种难度，才能够更好地选拔出优秀的考生，为他们提供更好的学习和发展平台。

对于考生来说，备考机械工程专业考研需要掌握扎实的基础知识，同时要注重实践能力的培养。

只有在理论和实践相结合的基础上，才能够在考试中取得好成绩。

机电系统设计试题五答案一、（20分）填空题1、机电一体化系统主要的五大组成部份是：控制系统（单元、装置）、传感检测系统（单元、装置）、执行系统（单元、装置）、驱动（动力）系统（单元）、机械本体。

2、常用的控制系统的类型包括：机械控制、电子控制和流体控制；或开环控制、半闭环控制和闭环控制三大类。

3、齿轮传动中消除齿侧间隙的方法主要有：双片齿轮错齿法、偏心套调整法和轴向调整法等4、组成谐波齿轮传动的三个基本构件是：柔轮、刚轮、波发生器。

5、伺服机械传动系统的设计指标主要包括：传动精度高、响应速度快、稳定性好。

6、主轴组件设计的基本要求：就是在一定的载荷和速度下，获得一定的回转精度。

二、（24分）简述题说明：主要要点答全满分，要点不全酌情扣分1、什么是阿贝原则？满足阿贝原则的目的是什么？答：阿贝原则：若使量仪给出正确的测量结果，必须将仪器的读数线尺安放在被测尺寸的延长线上。

目的是提高测量精度.2、滚珠丝杠副常用的支承方式有哪些？计算其传动刚度时应考虑哪些刚度？最小传动刚度如何计算？答：常用的支承方式：一端固定、一端自由；一端固定、一端简支；两端简支；两端固定四种形式。

进行计算时考虑的刚度：滚珠丝杠的拉压刚度；滚珠丝杠与螺母接触刚度；推力轴承轴向接触刚度；轴承支座的刚度；螺母支座的刚度等。

最小传动刚度为：3、滚珠丝杠预紧方式有哪些？其最佳预紧力和最大轴向载荷F的关系？答：滚珠丝杠的预紧方式有双螺母垫片式、双螺母螺纹式、双螺母齿差式等；其最佳预紧力为和最大轴向载荷F的1/34、分析造成导轨低速运动时产生爬行的因素及消除爬行的措施。

答：产生主要原因：①、静摩擦力和动摩擦力之间的差值，越大越容易产生爬行；②、进给传动系统刚度太低；③、运动速度太低。

消除的措施：①、提高传动系统刚度；②、减小摩擦力的变化。

三、（6分）某四相反应式步进电动机，转子齿数为120个齿，当其按照A-B-C-D 、A-AB-B-BC-C-CD-D-DA和AB-BC-CD-DA三种通电方式运行时，试分别计算其步距角。

I
U
s 1 ）之间的关系曲线，并标注起动转矩和最大转矩。
四、计算题（共 45 分） 1、一台 4 极绕线型异步电动机，50Hz，转子每相电阻 R 2 0.02 ，额定负载时 n N 若负载转矩不变，要求把转速降到 1100r/min，问应在转子每相串入多大的电阻？ S’=(1500-1100)/1500=0.266 S=0.013 R=0.389Ω
1480r / min ，
2、某工厂变电所变压器的容量为 1950kVA，该厂电力设备总功率为 1200kW， cos 0.65 （滞后） ；今 欲添加一台 500kW、 cos 0.8 （超前） 、η=95%的同步电动机，问当此电动机满载时全厂的功率因数 是多少？变压器过载否？ 功率因数 0。864，过载
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梅花香自苦寒来，岁月共理想，人生齐高飞！
目录
目录..................................................................................................................................................... 2 重庆大学 2013—2014 学年第 1 学期期末考试.................................................................... 3 电机学考试试题（A）.......................................................................................................3 重庆大学 2012—2013 学年第 1 学期期末考试...................................................................... 5 电机学考试试题（A）.......................................................................................................5

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。

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。

《机电系统设计》复习题一、单项选择题1. 滚珠丝杆副的基本导程减少，可以( D )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2. 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 )A. 3°B. 6°C. 1.5°D. 7.5°3. MEMS的意思是(A )A. 微机电系统B. 柔性制造系统C. 计算机集成制造系统D. 微电子系统4. 某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距1.5，应采用的通电方式为(C )A. 单拍制B. 双拍制C. 单双拍制D. 细分电路5. “机电一体化”含义是( C )A. 以机为主加点电B. 机械部与电子部合并C. 机械与电子的集成技术D. 以电淘汰机6. 在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是(A )A. 减速，增矩B. 增速，增矩C. 增速，减矩D. 减速，减矩7. 易产生低速爬行现象的导轨是(C )A. 滚动导轨B. 静压导轨C. 滑动导轨D. 气浮导轨8. 机械传动装置在机电一体化系统中是必不可少的，因为在电动机和负载之间经常需要(A )A. 匹配转矩和转速B. 增加传动功率C. 缩小传动功率D. 维持转速恒定9. PWM指的是(B )A. 机器人B. 脉宽调制C. 计算机集成系统D. 可编程控制器10. 若两平面之问的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。

利用这一原理设计出各种形式的滑动摩擦支承轴系为( C )A. 液体静压支承B. 气体静压支承C. 液体动压支承D. 气体动压支承11. 在满量程范围内由同一方向趋近同一个输入，连续几次测量所得输出之间的最大差值称(B )A. 可复现性B. 重复性C. 误差D. 精度12. 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。

(B )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13. 测得码盘式转速传感器发出500个脉冲所用的时间为10s，码盘每转脉冲数为20，则转速为(D)A. 25r/minB. 30r/minC. 50r/minD. 150r/min14、出现低速爬行现象不稳定的主要原因是（B ）。

机电系统设计题库答案一一、填空题（每空2分，共28分）1、机械传动装置要满足的性能要求是 高精度 、 高响应速度 、 稳定性好 。

2、步进电机动态转矩随着脉冲频率的升高而 减小 (减小、增大)。

3、直流伺服电机常用调速方法有 改变电枢外加电压 、 改变磁通量 、 改变电枢电路的电阻 。

4、谐波齿轮传动中当刚轮固定时，如果波发生器的回转方向为顺时针，则柔轮的转向为 逆时针 。

当柔轮固定，如果波发生器的回转方向为逆时针，则刚轮的转向应为 逆时针 。

5、机电系统中，系统的固有频率越 小 （大、小），越容易产生谐振；传动系统的刚度越 大 （大、小），系统的固有频率越高，系统的质量越 大 （大、小），系统的固有频率越低。

6、齿轮传动常见的消隙方法有轴向垫片调整法、 双片齿轮错齿法 和 偏心套法 。

二、简答题（共17分）1、答：控制单元：键盘、计算机、显示 （1分）动力单元：电源、功放、电机 （1分）传感检测单元：光电编码器、信号处理 （1分）执行单元：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台 （2分）2、答：（1）运动学设计原则S = 6-q 。

（1分）（2）基准面合一原则。

（1分）（3）传动链最短原则。

（1分）（4）“三化”原则：零件标准化、部件通用化、产品系列化。

（1分）（5）阿贝原则：若使量仪测量结果准确，必须将测量仪的读数线尺安放在被测尺寸的延长线上。

（2分）3、答：1）常用丝杠螺母副有“单推—单推、双推—双推、双推—简支、双推—自由”四种支撑方式； （2分）2）图示为“双推—双推” 支撑方式，其特点及适用范围为：①轴向刚度最高；②预拉伸安装，预加载荷较小，轴承寿命较高；③适宜高速、高刚度、高精度。

（4分）三、分析计算题（24分）1、解： 1. 当柔轮固定时，0=r ω，则r g H g H H rg z z i =--=ωωω0， g r g g r H g z z z z z -=-=1ωωr g g g H Hg z z z i -==ωω设200=r z 、202=g z 时，则101=Hg i 。

2015级研究生《机电系统分析与设计》试题
一、如图丝杠螺母工作台驱动系统参数见表，m A =500kg ，Ph=5mm ，F L 水平
=800N ，F L 垂直=500N ，工作台与导轨间的滚动摩擦系数为0.05，求出转换到电动
J （kg*m ）
0.01
0.02
0.02
0.04
0.03
0.01
0.02
二、欲设计一台经济型塑料熔丝型3D 打印机，请选择所用的机械结构，说明理由，并出结构简图，（15）
三、高输入阻抗放大器如图所示，利用“虚短虚断”原理推导输出Uo 与输入Ui1和Ui2的关系，并说明满足什么条件下保证共模抑制比。

（15）
四、模拟PID 的数学模型：
()1
()(1)()p d i U s D s K T s E s T s =
=++，请推导出数字PID 的位置式控制算法，并
说明P 、I 、D 各环节对系统性能的有利和不利的影响。

（15）
五、AGV 小车已广泛运用于工厂物流场合，请给出完成循迹功能的多种不同传感方案，不少于三种。

（20）
六、今年工程能力大赛在以往以重力势能驱动三轮小车（1个为转向轮，2个驱动轮）基础上，允许以电控装置实现自主寻迹避障转向控制功能，赛道形似操场跑道，赛道边缘有挡板，赛道上有间距超过一定距离的挡板，挡板略大于赛道宽度的一半，挡板一边与赛道边相连接，现请尝试以单片机为主控设计转向驱动控制方案，采用何种检测元件和执行机构，电源为干电池，画出方块图并说明。

（20）
R1
R2
R3
R4 Rf1
Rf2
Ui1 Ui2
Uo。

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。

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13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( A )A.(A+)·(+B)B.A·+·BC.(A+B)·(+)D.A·B+·14.累计式定时器工作时有( B )A.1个条件B.2个条件C.3个条件D.4个条件二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)15.机电一体化16.轴系的动特性17.灵敏度(测量)18.永磁同步电动机19.复合控制器三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分)20.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?21.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?22.步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?23.什么是PLC的扫描工作制?四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)24.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200, 刚轮齿数Z2=202，波发生器的转速n H=600r/min。

机电系统设计题库答案二一、填空题（每空2分，共22分）1、机电系统中，系统的固有频率越小（大、小），越容易产生谐振：传动系统的刚度越大（大、小），系统的固有频率越高，系统的质量越大（大、小），系统的固有频率越低。

2、齿轮传动中，消除圆柱直齿轮间隙的主要方法有偏心轴套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。

4、直流伺服电机常用调速方法有改变电枢外加电压、改变磁通量、改变电枢电路的电阻。

5、谐波齿轮传动中当刚轮固泄时，如果波发生器的回转方向为顺时针，则柔轮的转向为逆时针；当柔轮固龙，如果波发生器的回转方向为顺时针，则刚轮的转向应为顺时针°二、简答题（共22分）1、结构方案设计中一般遵循的原理与原则有哪些，并简述各原则的含义？（5分）答：（1）运动学设计原则：自由度S与约束q关系是：S = 6-q （1分）。

（2）基准而合一原则：圧位基准与加工或装配基准统一，可以减小由于基准不一致带来的误差（1分）。

（3）传动链最短原则：传动误差越小，稳定性愈好，传动精度愈高（1分）。

（4）“三化”原则：零件标准化、部件通用化、产品系列化，则互换性好、制造周期短、维护方便（1分）。

（5）阿贝原则：若使量仪测量结果准确，必须将测量仪的读数线尺安放在被测尺寸的延长线上（1分）。

2、已知一数控系统如下图所示，说明图中齐部分分別属于机电一体化系统的哪一个基本结构要素。

（5分）答：控制单元：键盘、计算机、显示（1分）动力单元：电源、功放、电机（1分）传感单元：光电编码器、信号处理（1分）传动单元：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台（2分）3、请简述图示为滚珠丝杠副的哪种调隙方式，并简述苴工作原理。

（5分）答：图示为螺纹式凋隙方式。

双螺母的左侧带有凸缘，右侧带有外螺纹，并伸出套筒之外，以右端两个锁紧螺母调整间隙并预紧，双螺母以评建防止转动。

这种结构紧凑可靠，调整方便，但调隙精度不髙。

4、请根拯下图所示禅簧•质量块模型解释爬行现象，并指岀消除爬行现象的途径。