机电一体化系统设计试题

机电一体化系统设计期末试卷第一部分选择题（共30分，每小题2分）1.下列哪个单元不属于机电一体化系统？A. 电机B. 传感器C. 伺服控制器D. 气压缸2.以下哪个操作系统不能用于机电一体化系统的编程？A. WindowsB. LinuxC. macOSD. Android3.哪个传感器可以用于测量摩擦力？A. 压力传感器B. 加速度传感器C. 频率传感器D. 接触式传感器4.以下哪个元器件不是机电一体化系统的执行器？A. 气缸B. 伺服电机C. 变频器D. 步进电机5.什么是PLC？A. 可编程逻辑控制器B. 电子计算机C. 云计算技术D. 数控设备6.哪个元器件可以用于控制气缸的行程？A. 位置传感器B. 温度传感器C. 液位传感器D. 光电开关7.哪个电机可以使精度达到0.1um的高精度加工？A. 步进电机B. 直流无刷电机C. 直流有刷电机D. 同步电机8.在机电一体化系统中，什么控制技术可用于实现位置闭环控制？A. PWM调制技术B. 超声波技术C. PID控制技术D. 模糊控制技术9.哪个气动元件可以把液体压缩为高压气体？A. 气缸B. 液压缸C. 气泵D. 真空泵10.什么系统可以用于多机器人协作？A. 嵌入式系统B. 控制系统C. 开放式系统D. 人工智能系统第二部分填空题（共30分，每小题2分）1.机电一体化系统的主要特点是__________。

2.包括伺服电机、运动控制卡、变频器、编码器在内的元器件可用于_______________的控制。

3.能够把气压缸的动力转换为力矩和运动速度的是____________。

4.____________通常被用于运动平台的角度测量。

5.在气动系统中，工作压力已经可以达到_____________，并能够代替液压系统。

6.在机电一体化系统的设计中，____________可以用于系统的信号调理和控制。

7._____________是通过变换直流电机的运行速度来控制量产线速度的一个装置。

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. PLC5、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》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。

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。

《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。

一、填空题1.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件电路接口构成。

2.机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、半工机电一体化和产业机电一体化产品。

3.机电一体化系统设计旳质量管理重要体目前质量目旳管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。

4.市场预测重要包括定期预测和定量预测措施。

5.机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性和迅速响应等方面旳规定。

6.在多级传动中，为了减小传动误差，传动比旳分派应遵守先小后大原则。

7.当负载折算到电机轴上旳惯量等于转子惯量时，系统能到达惯性负载和驱动力矩旳最佳匹配。

8.机械传动系统中，影响系统传动精度旳误差可分为传动误差和回程误差两种。

二、简答题1.机电一体化系统中，传感测试部分旳作用是什么？传感测试部分旳作用是对系统运行中所需要旳自身和外界环境旳多种参数及状态进行检测，变为可识别旳信号，使输到信息处理单元。

经分析处理后产生控制信息。

2.简述机电一体化产品设计旳工程路线（重要环节）确定产品开发目旳和技术规范，搜集资料，市场分析，可行性分析和技术经济型分析，总体方案设计，总体方案旳评审和评价，详细设计，方案旳评审和评价，试制样机，样机试验测试，技术评价与审定，小批量生产，试销，正常生产，销售。

3.为何采用机电一体化技术可以提高系统旳精度？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旳误差大大减少，同步由于采用电子技术实现自动检测、控制赔偿和校正因多种干扰原因导致旳误差，从而提高精度。

4.影响机电一体化系统传动机构动力学特性旳重要原因有哪些？系统旳负载变化、传动系统旳惯性、传动系统旳固有频率、传动系统中旳摩擦与润滑。

5.转动惯量对传动系统有哪些影响？在传动系统中，转动惯量增大使机械负载增长，功率消耗大，使系统对应速度变慢，减少敏捷度，使系统固有频率下降，轻易产生谐振。

6.为减小机械系统旳传动误差，可采用哪些构造措施？合适提高零部件自身旳精度，合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度旳影响，采用消隙机构以减小或消除回程误差。

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。

《机电一体化系统设计》期末考试题专业：班级：姓名：一、选择题（共15小题，每小题2分，计30分）1.‘机电一体化’与英文单词（）一致。

A. MechanicsB. ElectronicsC. MechatronicsD. Electric-Machine2.机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术不属于其主要相关技术的是( )A.机械技术B. 检测传感技术 C自动控制技术 D. 多媒体技术3.谐波齿轮减速器的最大特点，下列说法错误的是( )A 传动比大 B. 承载能力小 C. 传动精度高 D 齿侧间隙小4.数控机床要求在什么进给运动下不爬行，有高的灵敏度。

( )A. 停止B. 高速C. 低速5.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )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.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( )A.100mmB.20mmC.10mm7.直流测速发电机输出的是与转速( )A.成正比的交流电压B.成反比的交流电压2. FMS3.PLC4.SSR三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分)1.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?2. 试列举10种常见的机电一体化产品。

3.机电一体化产品对机械系统的要求有哪些?4.齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙?5.传感器的静态特性和动态特性各是什么？6. 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中的哪个基本要素？四、应用题（共2小题，第一小题10分，第二小题10分，共20分）1.设某一机电一体化齿轮传动系统的总传动比为80，传动级数n=5的小功率传动。

按最小等效转动惯量原则求出各级传动比。

2.采用PLC设计二台电动机A、B工作的系统。

（1）按钮X1为A电动机起动，按钮X2为A电动机停止（输出Y1）；（2）按钮X3为B电动机起动，按钮X4为B电动机停止（输出Y2）；（3）只有A电动机在工作中，B电动机才能工作。

模拟试卷3一、判断（1×10=10）1、机电一体化系统的发展由来已久。

（）2、双螺母垫片预紧调整式可实现精密微调。

（）3、导轨副采用不同的材料会加剧导轨的磨损。

（）4、用于滚珠丝杠支承的轴承有：止推轴承和深沟球轴承。

（）5、对机电一体化产品的综合评价指标是人-机工程学指标。

（）6、洗衣机和数码相机都是机电一体化产品。

（）7、步进电机的工作状态与电压电流的变化率有关。

（）8、步距角越小，分辨力越低。

（）9、执行元件位于机械运行机构和微电子控制装置的连接部位，是一种能量转换元件。

（）10、起动转矩表示步进电机单相励磁时所能带动的极限负载转矩。

（）二、填空：（1×20=20分）1、机电一体化系统具有的三大目的功能为：对工业要素的、和。

2、环行脉冲分配器的作用就是把微机发出的一路，按照给定的分配到电机的。

3、电度角为±л/2时，最大，此时的也最大。

4、执行元件的种类有：、气压式。

5、在输出功率相同的条件下，的比功率最高，次之，最低。

6、滚珠螺母丝杠的螺纹滚道截面形状有和。

7、机电一体化系统中常用的执行元件是10、螺旋槽式外循环结构的缺点是容易磨损。

11、控制系统的输入输出通道包括、和通道。

三、选择：（2×10=20分）1、矩角特性曲线族中，曲线越多说明。

A 静态稳定区越大B 动态稳定区越大C 步距角越大D运动越不稳定2、双推-双推式的丝杠支承方式用于场合。

A承受较小轴向力B减小承重C承受较大轴向力D速度和精度要求不高3、五相步进电机以五相五拍顺序通电，转子的齿数为36，此时的步距角为：A 1°B 10°C 2°D 20°4、电度角为时，转子离开静态稳定区。

A лB 0C ±3л/2D -л/25、单双拍交替运行时，步距角会减半，这种运行方式称为步进电机的A 半步运行B 整步运行C 梯形波D 正弦波6、利用液压能进行能量转换得执行元件类型是（）A 液压式B 电气式C 气压式D 动力用电机7、EPROM存储器指的是的半导体存储器。

4. 控制系统接地通的目的。

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。

接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。

称为工作接地。

工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。

磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：1）步进电机的步距角；2）脉冲电源的频率。

五、综合应用题(每小题15分，共30分)1. 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?2. 根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成A/D转换,并把转换的结果的高8位放入R2中,低8位放入R3中的程序段。

《机电一体化技术》试卷(九) 答案考试方法：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.采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式2. 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。

3. 响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。

4. 敏感元件是直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。

5. 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。