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~机电一体化设计基础复习题及答案

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. .. 复习题 一、是非判断 1、机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原则的好处是使传动精度高，而传动性能稳定性降低。 （×） 2、莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特点。 （√） 3、滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小，使用寿命长、不能自锁。 （×） 4、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。 （√） 5、动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为行扫描。 （×） 6、分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024。 （√） 7、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统一定是闭环的。 （×） 8、无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作为滤波器件。 （√） 9、机电产品转动惯量大可使机械负载变大，灵敏度下降，但是不影响机械系统的响应速度。 （×） 10、执行机构运动循环图可以表明各机构间的配合协调关系。 （√）

11、机电产品结构设计是从：定量到定性，具体到抽象，粗略到精细的过程结构设计满足的目标：保证功能、提高性能、降低成本。 （×） 12、双频激光干涉仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干涉。得到的是按幅值变化的交流调频信号，信噪比高，可实现高分辨率测量。 （×） 13、滚珠丝杠传动中，当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空程，从而影响机构的传动精度。 （√） 14、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。 （√） 15、键码识别就是判断闭合键的代码，通常有2种方法，一种是静态检测法——称为编码键盘；另一种是动态检测法——成为非编码键盘。 （×） 16、选用D/A芯片时位数愈多精度愈高，其转换的时间愈长。 （√） 17、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统不一定是闭环的。 （√） 18、在微机检测系统的输入通道中，采样/保持（S/H）电路可有可无。 （×） 19、双片薄齿轮错齿调整法以消除齿侧间隙，但反向时不会出现死区。 （×） 20、采样时间是指对被测参数检测的时间。 （√）

二、简答题 1、同步带传动主要失效形式有哪些？主要原因是什么？ (a) 承载绳断裂 原因是带型号过小和小带轮直径过小等。 (b) 爬齿和跳齿 原因是同步带传递的圆周力过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力过小等。 (c) 带齿的磨损 原因是带齿与轮齿的啮合干涉、带的张紧力过大等。 (d) 其他失效方式 带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。 . .. 2、滚珠丝杠的支承形式有哪几种，各适用于什么场合？ 单推—单推：适宜中速、精度高， 双推—双推：适宜高速、高刚度、高精度。 双推—简支：适宜中速、精度较高的长丝杠。 双推—自由：适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。 3、机电系统原理方案设计中进行功能分析设计时，为什么要抽象化？ 突出基本的、必要的要求，摈弃偶然情况和枝节问题，便于抓住设计问题核心，避免构思方案前形成的条条框框，放开视野，寻求更为理想的设计方案 4、下图为开关式乘型全波相敏检波电路原理图，试说明信号的相位解调原理。

在UC为高电平的半周期，V1导通，V2截止，N同相端接地， 在UC为低电平的半周期，V1截至，V2导通，N反相端接地， 。

5、滚珠丝杠采用齿差调隙方式时，若两齿齿数分别为Z1=99，Z2=100，螺母同方向转过的齿数n=1，丝杠的导程p=6mm，试问产生的轴向位移（即间隙）δ为多少？该方式的特点是什么？ 产生的轴向位移（即间隙）δ为：

该结构复杂，加工和装配工艺性差，但是调整的精度高，工作可靠。 6、机电系统中选择控制形式的基本原则有哪些？ 根据系统的要求，控制执行机构完成特定的运动规律，并满足工作要求。具体任务包括： 使各执行机构按一定的顺序和规律运动、改变各运动构件的运动方向和速度大小、使各运动构件间有协调的动作，完成给定作业循环的要求、对工作中的不正常情况报警 7.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。 8.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? 主要有：单极性驱动电路、双极性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。 9.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? (1)参考脉冲序列。 转速与参考脉冲频率成正比。 (2)输出轴 转向由转向电平决定。 位置由参考脉冲数决定。 10.什么是PLC的扫描工作制? PLC的扫描工作制，即检测输入变量、求解当前控制逻辑以及修正输出指令。重复进行。

S356416SO1uRRRRRRuuS325SO/uRRRuu

mnpZZ6.0)11(21.

.. 三、分析题 1、如图所示键盘输入接口采用行扫描法时如何判断键盘中有无键按下及判断闭合键所在的位置

（1）判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 （2） 判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 2、试分析下图所示差动电路的工作过程。 利用传感器的一对差动阻抗R1和构成分压器，在平衡状态，R1＝R2＝R0；当被测量发生变化时，传感器阻抗也随之变化，设变化量为ΔR，则R1＝R0＋ΔR， R2＝-ΔR,于是 U0=R2·U1/ R1＋R2=(R0-ΔR) U1/2 R0； 阻抗的变化被转换成了输出电压的变化。对于非差动式传感器作补偿环境变化影响的阻抗元件。电路中的一个阻抗可以是用作补偿环境变化影响的阻抗元件。

3、下图中用M法测量转速时，脉冲发生器每旋转一周输出100个脉冲，若检测周期为20ms，在一个检测周期内所测得的脉冲数为50。试计算其转速和测速装置的分辨率。（5分）

4、右图为发光二极管VLE与单片机8031的一种接口电路，已知发光二极管的正向压降Vf=1.5V，驱动器7407的压降VCS=0.5V，要求通过发光二极管的电路If=10mA，试确定电路中电阻Rf的值。

8155PC5PC4PC3PC2PC1PC0

PB4

PB0PB3PB2PB1

Vc012345

01234

Ui

Uo R1 R2

00(r/min)5102.0100506060mnPT

(r/min)030.021006060PT60m-1)60(mQPTPT.

.. 5、丝杠工作台的简化模型如图所示，列出其动力学方程，计算其传递函数，并化简成二阶系统的标准形式。

动力学平衡方程为: 对上式拉氏变换,得系统传递函数:

化简成二阶系统的标准形式为: 其中：

6、在齿轮齿条传动机构中，已知齿轮的齿数为Z，模数为m（mm）。若齿轮的转速为n(r/min)，求齿条直线运动的速度v=？

分度圆直径：D=Z·m（㎜） 齿轮角速度：ε=2n/60(弧度/秒) 齿条线速度：

7、已知某一线性电位器的测量位移原理如图所示。若电位器的总电阻R=2kΩ，电刷位移为X时的相应电阻Rx=1kΩ，电位器的工作电压Vi=12V,负载电阻为RL。 (1)已测得输出电压Vo=5.8V,求RL。 (2)试计算此时的测量误差。

V0=11RRRRRRVXLxi

m K x c

y

2222)(nnnsssG

mknmkc2



kcsmsksXsYsG2)()()(

)/(602smmnZmDv

)(30001.05.05.15V-VRfdfcc2I

V.

.. (1)当V01=5.8时，5.8=12121212RL

5.8=12215804145RRKLL解之得...() (２)空载时ＲＬ＝,VVVi0126 设测量出5.8Ｖ输出电压时的测量误差为 则6585003333%... 8、三相交流感应电动机，电源频率50Hz，空载转速为1450r/min。 (1)该电动机为几极，空载转差率是多少? (2)堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少? (3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?

（1）nfppfn160602, 即该电动机为四级

空载时转差率为：S=1500145015000033. （2）堵转时：S＝１ 定子绕组电势频率f1=50Hz,转子绕组电势频率f2=Sf1=50Hz (1)空载时： 定子绕阻电势频率f1＝50Hz,转子绕组电势频率： f2=SfHzHz1003350167.. 四、综合题

1、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nH=600r/min。如图 试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速n1; (2)柔轮固定时刚轮的转速n2。

（1）刚轮固定时：nnzzzzzzHH11211121()或 60020021001n n1=-6001006(/min)r （2）柔轮固定时nnzzzzzzHH22212221()或 60020221012n nr26001015941.(/min) 2、三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。 (1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?

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机电一体化系统设计基础试题A答案

机电一体化系统设计基础试题A答案

机电一体化系统设计基础 试题A 答案一、填空题(每小题1分，共10分)1. 电源 液压源 气压源 3. 线性直流伺服放大器 脉宽调制放大器2. 固有频率 阻尼能力 4. 敏感元件 转换元件 基本转换电路二、判断题(每小题1分，共10分)1.×2.√3.√4.×5.×6.×7.√8.√9.√ 10.×三、选择题(每小题2分，共20分)1．B 2．B 3．A 4. D 5．D 6．C 7．A 8．B 9．C 10．D四、简答题(每小题3分，共12分)1．答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。

2．答：机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。

3. 答：伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。

（1）提高系统的固有频率，减小阻尼。

增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。

（2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的响应速度。

4．答：步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。

其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。

因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。

五、分析题(6分)答： 对于开环步进电机位置控制系统，由于无检测装置，不对位置进行检测和反馈，因此齿轮减速器的传动误差（误差的高频分量）和回程误差（误差的低频分量）将直接影响工作台的输出精度。

机电一体化系统设计基础试题及答案

机电一体化系统设计基础试题及答案

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。

机电一体化设计基础题库答案【范本模板】

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《机电一体化设计基础》试题库答案一、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.（×)×13．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。

（×)14．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。

机电一体化系统设计试题答案汇总(完整版)

机电一体化系统设计试题答案汇总(完整版)

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。