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机电一体化复习题库（含答案）一 名词解释1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。
2 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。
3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。
4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。
5 SPWM 是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形。
6 它是把组成微机的CPU 、存储器I/O 接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。
7 I/O 接口电路也简称接口电路。
它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。
它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。
8 I/O 通道也称为过程通道。
它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
9 串行通信是数据按位进行传送的。
在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。
串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。
10 硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA ）而不通过CPU五、简答题1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。
光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。
当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N ，则可测出转速为Zt Nn 60 式中 Z ——圆盘上的缝隙数；n ——转速(r ／min)；t ——测量时间(s)。
2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）状态。
不管是在哪种状态，PLC都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。
中央电大本科《机电一体化系统设计基础》历年期末考试综合题题库说明：试卷号：1118课程代码：00707适用专业及学历层次：机械设计制造及自动化；本科考试：形考（纸考、比例30%）；终考：（纸考、比例70%）2018年7月试题及答案五、综合题23.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如数控机床，请制订出概念设计的流程。
参考答案：(2)根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解，划分出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能树，确定它们之间的逻辑关系；(3)对各功能模块输入／输出关系进行分析，确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；(4)寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案。
(5)以技术文件的形式交付设计组讨论、审定。
(6)方案整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优的设计方案，最终选定最佳方案形成概念产品。
（注：绘制出流程图或文字作答均可）2018年1月试题及答案五、综合题23.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如数控机床，请制订出概念设计的流程。
2017年7月试题及答案五、综合题23．根据机电一体化中计算机控制系统的设计思路，论述计算机控制系统设计步骤和关键问题。
参考答案：2017年1月试题及答案五、综合题参考答案：2016年7月试题及答案五、综合题23．分析图中整体式PLC的各组成部分中CPU、存储器、电源、输入／输出单元的功能。
参考答案：2016年1月试题及答案五、综合题23．某部门欲开发一款用于焊接印刷电路板芯片的机械手，请制订出该款机械手产品的开发设计流程。
参考答案：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。
第一阶段：产品规划阶段。
进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。
机械手的用途：焊接芯片。
工作方式：手动、自动方式。
试卷代号:1118国家开放大学2022年春季学期期末统一考试机电一体化系统设计基础试题一、单选题(每小题3分,共24 分)1.以下产品属于机电一体化产品的是( )A.游标卡尺B.移动电话C.3D 打印机D.数字电子表2.在机电一体化系统中,以下哪个机构不能够将旋转运动转换为直线运动?( )A.丝杠螺母B.直齿轮对C.曲柄滑块D.齿轮齿条3.需要消除斜齿轮传动的齿侧间隙，采取（）调整法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙。
A.偏心套B.轴向垫片C.双薄片齿轮D.轴向压错齿4.幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（）A.静态特性指标B.动态特性指标C.输入特性参数D.输出特性参数5.半闭环伺服驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的（）A.回程误差不影响输出精度,但传动误差影响输出精度B.传动误差不影响输出精度,但回程误差影响输出精度C.回程误差和传动误差都不会影响输出精度D.回程误差和传动误差都会影响输出精度6.有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组,已知转子有24 个齿,步进电机的步距角是( )A.0.6°B.1.2°C.1.5°D.2°7.采用脉宽调制(PWM)进行比例阀的控制时,是通过改变( )来控制阀门的开度A.脉冲的宽度B，脉冲的频率C.脉冲的正负D.脉冲的幅值8.智能机器人中的旋转变压器属于系统中的( )A.传感部分B.能源部分C.控制器D.执行机构二、判断题(正确的打✓,错误的打✕,每题3分共30 分)9. 机电一体化系统是在实现系统主功能的基础上,将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成的系统。
（）10.典型的机电一体化系统应包括以下几个基本要素:械本体、动力系统检测传感系统、执行部件和信息处理及控制系统,各要素和环节之间通过接口相联系。
( )11.机械传动系统的阻尼越小越好,避免系统产生振荡而失去稳定性。
机电一体化单选试题汇总二、单选题（每小题4分，共24分）1．机电一体化技术是以（ B ）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
A．自动化B．电子C．机械D．软件2．机电一体化技术是以（ C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
A．自动化B．微电子C．机械D．软件3．在机电一体化产品的开发过程中，总体方案设计完成后应立即进行( B )。
A．样机设计(详细设计) B ．此方案的评审、评价C．理论分析(数学模2) D．可行性与技术经济分析4．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( A )。
A．精度、稳定性、快速响应性B．精度、稳定忭、低噪声C．精度，高可靠性、小型轻量化D．精度、高可靠性、低冲击振动5．在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( D )。
A．电机力矩 B．负载力矩 C．折算负载力矩 D．电机力矩与折算负载力矩之差6．在下列电机中，( C )既可通过闭环实现速度或位置控制，又可作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。
A．步进电机B．直流伺服电机 C．交流同步伺服电机D．笼型交流异步电机7．在开环控制系统中,常用（ B ）做驱动元件。
A．直流伺服电动机B．步进电动机 C．同步交流伺服电动机D．异步交流伺服电动机8．在工业控制计算机中，控制总线的功能是( B )。
A．确切指定与之通信的外部硬什B．确定总线上信息流的时序C．在计算机内部传输数据D．连接控制电源3．在工业控制应用中，为了( D )，D／A转换的输出常常要配接V／I转换器。
A．抑制共模电压的干扰B．非电压信号的转换C．信号的放大、滤波D．适应工业仪表的要求4．在工业机器人的设计中，( A )是理论分析阶段要进行的工作之一。
A．传感器的选择及精度分析 B．技术经济性分析C．控制系统硬件电路设计D．控制系统软件配置与调试9．以下产品不属于机电一体化产品的是( B )。
A．机器人B．移动电话C．数控机床D．复印机0．以下产品不属于机电一体化产品的是( B )。
机电一体化系统设计基础历年试题汇总一、判断题（正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分）01．自动控制技术是机电一体化六个相关技术之一，而接口技术是自动控制技术中的一个方面。
(×)2．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。
（×）3．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
(×)4．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。
( √)5．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。
（×）6．机电—体化产品的适应性设计是指对产品功能及结构重新进行的设计。
( √)7．机电一体化产品的适应性设计是指改变产品部分结构尺寸而形成系列产品的设计。
( ×) 8．机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。
（√）9．传动机构的转动惯量取决于机构中传动件的质量、转速和尺寸参数。
( ×)0．传动轴在单向回转时，回程误差对传动精度没有影响。
( ×)11．传感器的静态特性是特指输入量为常量时，传感器的输出与输入之间的关系。
( ×) 2．传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。
（×）3．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。
( √) 4．驱动装置中同一环节的误差，其高频分量和低频分量，对系统输出精度的影响程度可能是不同的。
( √)5．驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。
( √)6．驱动电路中采用脉冲调制(PWM)放大器的优点是功率管工作在开关状态、管耗小。
(√) 7．直流伺服电机的驱动电路中，脉宽凋制放大器由于管耗大，因而多用于小功率系统。
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。
2019本科【机电一体化系统设计基础】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.以下产品属于机电一体化产品的是[]。
A.游标卡尺B.移动电话C.全自动洗衣机D.非指针式电子表2.影响机电一体化系统中传动机构动力学特性的因素不包含下面哪项？[]A.负载B.系统惯性C.传动比D.固有频率3.下面哪个不是传感器的动态特性？[]A.幅频特性B.临界频率C.相频特性D.分辨率4.在传感器的使用中,模仿式传感器与计算机进展接口必须用的器件为[]。
A. A/D转换器B. D/A转换器C.缓冲器D.隔离器5.闭环控制的驱动装置中,丝杠螺母机构位于闭环之外,所以它的[]oA.回程误差不影响输出精度,但传动误差影响输出精度B.传动误差不影响输出精度,但回程误差影响输出精度C.回程误差和传动误差都不会影响输出精度D.回程误差和传动误差都会影响输出精度6.以下可实现交流伺服电动机调速的方法是[]。
A.改变供电电压的大小B.改变电动机的供电频率C.改变三相电压的相位差D.改变电动机转子绕组匝数7.以下[]不属于系统功能构造图的根本构造形式。
A.串联构造B.平行构造C.星形构造D.环形构造8.HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的[]oA.能源部分B.测试传感部分C.驱动部分D.执行机构二、判断题[正确的打",错误的打X,每题3分,共30分]9.机电一体化是以数学和物理学为主的多门学科在机电产品开展过程中相互穿插、相互渗透而构成的一门新兴边缘性技术学科。
[]10.机电一体化机械系统中齿轮传动的啮合间隙会形成一定的传动死区,假设在闭环系统中传动死区还可能使系统以1〜5倍的频率产生低频振荡。
[]11.机电一体化系统中机械部件产生振动时,系统中阻尼越大,最大振幅越小,且衰减越快,适当的阻尼可以提高系统的稳定性。
[]12.采用虚拟样机代替物理样机对产品进展创新设计测试和评估,延长了产品开发周期,增加了产品开发本钱,然而可以改良产品设计质量,提高而向客户与市场需求能力。
2020年7月电大本科《机电一体化系统设计基础》期末考试试题及答案说明：试卷号：1118课程代码：00707适用专业及学历层次：机械设计制造及自动化；本科考试：形考（纸考、比例30%）；终考：（纸考、比例70%）一、单选题1．以下产品不属于机电一体化产品的是(D)。
A．工业机器人 B．打印机C．空调 D．计算机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．下列哪项指标是传感器的动特性？(D)A．量程 B．线性度C．灵敏度 D．幅频特性4．在开环控制系统中，常用(B)做驱动元件。
A．直流伺服电动机 B．步进电动机C．同步交流伺服电动机 D．异步交流伺服电动机5．采用脉宽调制(PWM)进行直流电动机调速驱动时，通过改变(A)来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。
A．脉冲的宽度 B．脉冲的频率C．脉冲的正负 D．其他参数6．PID控制算法中，积分调节器的主要作用是(A)。
A．消除静差 B．加快响应C．减小振荡 D．提高稳定性7．不进行参数的变换与调整，即输入与输出的直接连接的接口是(C)。
A．机械接口 B．被动接口C．零接口 D．物理接口8．HRGP-1A工业机器人中的旋转变压器属于系统中的(B)。
A．能源部分 B．测试传感部分C．控制器 D．执行机构二、判断题9．机电一体化系统是以机械装置为主体，微电子技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
(对)10.现代系统论、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。
(对)11．在进行机电一体化机械系统设计时，应减少齿轮传动机构的摩擦，减少转动惯量，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。
(对)12.双螺母消除滚珠丝杆轴向间隙的机构结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。
(错)13.选择传感器时，如果测量目的是定性分析，则选用重复度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，就需选用精度等级能满足要求的传感器。
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i
2、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：
(
)()()()[]
2
2
22
22
22
2
4321Z Z Z Z bm M +++=πρ 则
()
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣
⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=
2
12321214
112
i i z i z M bm
πρ 根据重量最小原则，令
01
=∂∂i M
，得： 21
3
13
1===
i z z i D D i ，i 2=3.2/2=1.6 则：z 2=40、z 4=40
2、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。
)
11(41
2
21211)()(12
1
214
1121
14
11i i
i i J J J i i i i i
J i J i J me +++=+
+=+
根据转动惯量最小原则，令
01
=∂∂i J me ，得022
2161=--i i i 或0212241=--i i 2)1(412+=
i i 时，则可简化为当1,4
1>>i 2
212i i ≈ i 1=i 2≈1.414，z 2=z 4=42
20．现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程为L0=6mm 、左端齿轮齿数为100、右端齿轮齿数为98。
当两端转向相同时，一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过2个齿时，试求两个螺母之产生的相对轴向位移?
解：左端外齿轮旋转一周，螺母轴向移动6mm ，则每转一个齿，螺母的轴向移动6／l00 右端外齿轮旋转一周，螺母轴向移动6mm ，烈每转一个齿，螺母的轴向移动6／98=0．0612mm ：
当两端转向相同时：一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过1个齿时，相对移动的轴向距离为0．0612—0．06=0.0012(mm)，所以当一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过2个齿时相对移动的轴向距离为(O ．0612—0．06)*2=0．0024(mm)。
QQQ 已知某工作台采用直流电机和丝杠螺母机构驱动(如图所示)，已知工作台的行程
L ＝250mm ，丝杠导程t ＝4mm ，齿轮减速比为i ＝5，要求工作台位移的测量精度为0．005mm (忽略齿轮和丝杠的传动误差)。
(1)试采用高速端(电机)测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数。
(2)若选取ns ＝200脉冲／转的旋转编码器是否合用
?
解：(1)(6分)在高速端进行测量：
设传感器的每转脉冲数为n ，每个脉冲对应工作台的位移为：
满足题目要求。
QQQ 已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L ＝250mm ，丝杠导程 t ＝4mm ，齿轮减速比为i ＝5，要求工作台位移的测量精度为0.005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)。
试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数。
解：
高速端测量，传感器与电机相连接。
满足题目要求。
