机电一体化考试计算题

《机电一体化技术》试卷(一)考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————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：__________，________________。

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. 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（）等个五部分。

机械专业机电一体化系统设计基础试题一、判断题(判断下列所述是否正确，正确填入“+”。

错误则填“一”号。

每题2分，共24分)1．接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各部分的可靠连接。

( ) 2．数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。

( )3．机电一体化产品的变参数设计是指改变部分结构尺寸而形成系列产品的设计。

( )4．驱动元件的选择及动力计算是机电一体化产品开发过程理论分析阶段的工作之一。

( )5．传动轴在单向回转时，回程误差对传动精度没有影响。

( )6．按输出轴的转角误差最小原则，减速链传动中，从输入到输出端的各级传动比应按“前大后小”分配。

( )7．与交流同步伺服电机一样，笼型交流异步伺服电机也可由PWM变频技术实现速度的调节。

( )8．微机系统中，在任何给定时刻，数据流都允许沿数据总线双向传输。

( )9．STD总线可采用总线复用技术，但不支持多处理机系统。

( )10．TTL电平接口不能用于驱动带电气隔离的继电器。

( )11．重复性是传感器静态特性指标之一，反映传感器输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，输出输入特性曲线的不一致性。

( )12．增量式光电编码器的输出量为脉冲信号，可以同时用于位置和速度测量。

( )二、简答题(每题6分。

共30分)1．机电一体化系统的基本结构要素有哪些?喷漆机器人的电液伺服系统和手臂手腕分别属于其中的哪个结构要素?2．影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些?3．什么是步进电机的步距角?它是由哪些参数确定的?4．简述开关量输入模板的基本组成。

5．工业PC机与个人计算机的主要差别是什么?三、分析题(15分)系统如图昕示．试分析齿轮机构、传感器及丝杠螺母机构的误差对输出精度的影响。

四、计算题(15分)伺服电机驱动系统如图所示，已知齿轮减速比i=5；丝杠螺距气t s=5mm；丝杠直径d=20mm；工作台的质量为m=200kg；工作台最大线速度v=0．025m／s；最大加速度a=10m／s2，工作台与导轨之间的摩擦系数为f=0．1，传动效率η=0·7。

机电一体化 本科一、选择题（每题1分，共30分）1、某交流异步感应电动机，实际转速1350rpm ，电源频率50Hz ，则其极对数为（B ）A 、1B 、2C 、3D 、42、计算步进电动机步距角的公式为( A )A 、c mz 360r ︒B 、 mc 180cos T sm ︒C 、 c mz f 60rD 、 mc 360180︒-︒ 3、某伺服电动机最高转速为1200r/min ，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm ，最大进给速率可达（ C ）A 、 72m/minB 、 7、2m/minC 、 5m/minD 、 3、6m/min4、“机电一体化”与英文单词（ C ）一致。

A 、 MechnicsB 、 ElectronicsC 、 MechatronicsD 、 Electric-Machine5、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6、下列属于变磁阻电动机的是 （ C ）A 、 直流电动机B 、 交流感应电动机C 、步进电动机D 、 永磁同步电动机7、某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o ，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8、斜齿轮传动中垫片调整法，垫片厚度H 与斜齿轮螺旋角β、齿侧间隙∆之间的关系为（D ）A 、βsin ∆=HB 、βtan ∆=HC 、βcos ∆=HD 、βtan c H ∆=9、步进电动机三相六拍通电方式为（ B ）A、A-B-C-AB、A-AB-B-BC-C-CA-AC、AB-BC-CA-ABD、AC-CB-BA-AC10对于交流电动机，其转差率s的范围为（ B ）A、1<s<2B、0<s 1C、-1<s<1D、-1<s<011、通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为（ B ）A、顺序控制系统B、计算机集成制造系统C、柔性制造系统D、伺服系统12、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13、描写动态系统的数学模型是（ A ）A、微分方程B、代数方程组C、常系数线性微分方程组D、以上答案都不对14、齿轮传动的总等效惯量随传动级数的（ 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15、图示利用继电器触点实现的逻辑函数为（D）A、A·B+ ·B、A·+ ·BC、(A+B)·( + )D、(A+ )·( +B)16、某伺服电动机最高大输出转矩为5N·m，通过齿轮系5:1减速，可带动的最大转矩负载。

《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。

机电专业一体化试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机电一体化系统的基本组成包括：A. 机械系统B. 电子系统C. 控制系统D. 所有以上选项答案：D2. 下列哪个不是机电一体化系统的特点？A. 高精度B. 高可靠性C. 低效率D. 集成度高答案：C3. 伺服电机主要用于：A. 精确控制位置B. 产生大扭矩C. 快速启动和停止D. 所有以上选项答案：A4. PLC（可编程逻辑控制器）的主要功能是：A. 数据存储B. 逻辑控制C. 人机交互D. 所有以上选项答案：B5. 传感器在机电一体化系统中的作用是：A. 检测外部信号B. 转换信号C. 执行控制命令D. 所有以上选项答案：A6. 以下哪个不是机械传动元件？A. 齿轮B. 皮带C. 电机D. 轴承答案：C7. 以下哪个是机电一体化系统中常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 所有以上选项答案：D8. 以下哪个不是机电一体化系统的执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动缸答案：C9. 以下哪个是机电一体化系统中常用的控制策略？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 所有以上选项答案：D10. 以下哪个是机电一体化系统设计时需要考虑的因素？A. 成本B. 性能C. 可靠性D. 所有以上选项答案：D二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述机电一体化系统与传统机械系统的区别。

答案：机电一体化系统与传统机械系统的主要区别在于，机电一体化系统将机械系统与电子系统、控制系统相结合，实现了高度的集成和自动化。

它通过传感器检测外部信号，利用电子系统进行信号处理，并通过控制系统实现精确的控制，从而提高系统的精度、效率和可靠性。

2. 解释什么是伺服电机，并简述其工作原理。

答案：伺服电机是一种高精度的电机，它能够根据输入的控制信号精确地控制电机的转速和位置。

伺服电机的工作原理是，通过编码器检测电机的实际位置，将位置信号反馈给控制系统，控制系统根据位置误差调整电机的输入，从而实现精确控制。

四、计算题 (8分)1、如图所示步进电机驱动滚珠丝杠的高速定位系统。

已知工作台的重量为W ＝2000N ，工作负载F ＝0，工作台与导轨之间的摩擦系数选择的步进电机每转脉冲数＝240脉冲／转；根据工作台定位精度选用脉冲当量＝0．05mm ／脉冲；滚珠丝杠的导程t ＝12mm ，直径为d ＝36mm ；系统总效率为，。

试计算：(1)齿轮的减速比；(2)折算到电机轴上的负载转矩T 。

解：(1)齿轮的减速比i2、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F1＝1200N ，最大加速度为10m ／s2，丝杠直径为d ＝16mm ，导程t=4mm ，齿轮减速比为i ＝5，总效率为v ＝40％，忽略丝杠惯量的影响，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1．(6分)解：等效惯量可以分为以下几个部分来计算1、设有一大功率电动机驱动的二级齿轮传动减速传动系统如图所示，假设齿轮箱的传动效率为100%，齿轮箱的传动比i=3.2，已知齿轮采用相同材料，宽度b 相同，各齿轮的模数m=3，主动齿轮的齿数z 1=20、z 3=25，请根据重量最小原则设计齿轮传动系统，推导并计算各级齿轮传动比和齿轮2、齿轮4的齿数。

（提示：齿轮的质量为ρπb mz 4)(2）解：设一级齿轮的传动比为i 1，第二级齿轮的传动比i 2。

齿轮传动系统的总重量：()()()()[]2222222224321Z Z Z Z bm M +++=πρ 则()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=212321214112i i z i z M bmπρ 根据重量最小原则，令01=∂∂i M，得： 213131===i z z i D D i ，i 2=3.2/2=1.6 则：z 2=40、z 4=402、设有一小功率电动机驱动的二级齿轮传动减速系统如图所示，假设齿轮箱的传动效率为100%，齿轮箱的总传动比i=2，已知齿轮采用相同材料，齿轮的宽度相等，各齿轮的模数m=4，主动齿轮的齿数：z 1=z 3=30，请根据转动惯量最小原则设计齿轮传动系统，计算各级齿轮传动比和齿轮2、齿轮4的齿数。

L-235A光机电一体化竞赛试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 光机电一体化系统通常包括哪些基本组成部分？A. 光源、传感器、控制系统B. 光源、机械系统、电子系统C. 传感器、执行器、控制系统D. 光源、传感器、执行器2. 在光机电一体化系统中，光电传感器的主要作用是什么？A. 转换光信号为电信号B. 放大电信号C. 转换电信号为光信号D. 接收电信号3. 下列哪个不是光机电一体化系统设计时需要考虑的因素？A. 系统的稳定性B. 系统的响应速度C. 系统的能耗D. 系统的美观度4. 在光机电一体化系统中，伺服电机通常用于实现什么功能？A. 精确控制位置B. 放大信号C. 转换电能为光能D. 转换光能为电能5. 以下哪个不是光机电一体化系统中常用的传感器类型？A. 光电传感器B. 压力传感器C. 温度传感器D. 声音传感器二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光机电一体化系统在工业自动化中的应用及其优势。

2. 解释什么是闭环控制系统，并说明其在光机电一体化系统中的重要性。

3. 描述光机电一体化系统中的误差来源及其对系统性能的影响。

三、计算题（每题15分，共30分）1. 假设一个光机电一体化系统中，使用了一个光电传感器测量物体的位置。

已知传感器的分辨率为0.01mm，求物体在移动过程中，系统能够检测到的最小位置变化。

2. 给定一个光机电一体化系统的伺服电机，其额定功率为100W，额定转速为3000rpm。

如果电机在额定功率下工作，求其在额定转速下产生的扭矩。

四、设计题（20分）设计一个简单的光机电一体化系统，用于自动检测并分类不同大小的物体。

请描述系统的主要组成部分，工作原理，并简述如何实现物体的自动分类。

参考答案：一、选择题1. D2. A3. D4. A5. D二、简答题1. 光机电一体化系统在工业自动化中的应用包括自动化装配线、机器人技术、智能监控等。

其优势在于能够实现高精度、高速度、高稳定性的自动化控制，提高生产效率，降低人工成本。

机电一体化类专业计算综合练习题一、分析计算题1.在RLC串联交流电路中，已知R=30Ω，XL=140Ω，Xc=100Ω，电压u=2202sin(314t+90○)V，试求：（1）电路中电流有效值I；（2）有功功率P、无功功率Q和视在功率S。

2.有一电阻性负载，RL=10Ω，要求负载电压UO在40V~120V之间可调，若采用单相半控桥式整流电路供电，要求：（1）U2；（2）控制角α的变化范围；（3）画出α=60o时控制极电压UG，负载端电压uo的波形。

3. 如图所示轮系，已知z1=20，z2=30，z3=1，z4=20，z5=30，z6=z7=40，z8=20，z9=36，z10=20，齿轮z11的模数m11=3mm，z11与z12的中心距为120mm，要求螺母移动速度υTr=48mm/min，齿条移动速度υ条=2512mm/min，完成下列问题。

（1）根据电动机的转向，判断螺母移动方向；（2）根据电动机的转向，判断齿条移动方向；（3）z11与z12的齿数；（4）齿轮z10的模数m10。

二、综合应用题1．读气动阀装配图，回答下列问题（1）气动阀装配图中共用______个图形来表达。

A-A视图是_____。

（2）在主、俯视图中对右方的接头采用了______画法。

（3）图中5号件与3号件是用____联接的。

（4）图中6号件的作用是______。

（5）俯视图中3号件上的3个小圆坑的作用是______。

（6）图A-A所示的位置，气动阀是_____（“开”或“关”）的，要使Ⅱ、Ⅲ两路相通，必须将手柄逆时针方向旋转_____度。

（7）气动阀的安装尺寸是_____、_______。

2．某同学欲进行矩形波发生器的组装和测试，R1=50KΩ,R2 =25KΩ,C=10uf,实物接线如图所示，试求：R1R2C（1）图示状态下电压UAB为多少？(2) 请将电路连接完整；(3) 电容C1，C2的作用分别是什么？（4）555时基电路完成的功能是什么？计算输出脉冲的频率；3.如图所示液压控制系统：（1）该系统包含几种控制回路？该液压系统有几个前进速度？（2）1YA得电、2YA断电情况下，液压缸活塞向哪个方向运动？（3）用上述液压系统实现工作台的运行。

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。