机电一体化系统设计基础作业第四部分
(完整版)机电一体化设计基础
——《机电一体化设计基础》——课后习题及知识点整理考试大纲1．考试的目的与作用；机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门专业课。
学生的考试成绩是对其学习水平评价的重要因素之一，通过复习考试，可以巩固学生所学机电一体化系统设计的基本理论，加深对机电一体化系统各组成部分的结构以及设计方法的认识；教师通过考试可以考核学生对所学知识点的掌握程度，找出共性问题；另外，通过考试还可以检查教学效果，为今后进一步提高机电一体化系统设计课程的教学质量，促进课程建设提供重要的参考依据。
2．考核内容与考核目标；理解机电一体化系统中各结构要素在系统中的作用和相互关系。
了解机电一体化系统的设计方法。
了解机电一体化系统中常用传感器、传动机构、动力驱动装置和计算机控制系统种类和特点。
掌握机电一体化系统中机械、传感检测、伺服驱动、控制等基本结构要素的技术特点，掌握典型装置的技术原理和使用方法。
了解典型机电一体化产品的构成、特点和设计方法，学会设计简单的机电一体化产品。
3．主要参考书；刘武发等编，机电一体化设计基础，化学工业出版社，2007张建民等编著. 机电一体化系统设计（第三版）.高等教育出版社，2007.74．课程考试内容与教材的关系；根据教学大纲选用教材，根据大纲要求确定考核内容。
5．分章节的考核知识点；第1章绪论机电一体化的定义，机电一体化的基本结构要素，机电一体化的相关的关键技术。
第2章机电一体化系统设计基础机电一体化设计流程，产品的设计过程，调试过程，接口设计和可靠性设计。
第3章典型机电一体化产品规划和概念设计。
数控机床的概念设计。
第4章机电一体化系统中的机械系统设计机械设计特点，齿轮传动比的确定方法与分配方法，调整齿轮侧隙的措施；谐波齿轮传动、同步带传动的结构、特点及传动比的计算，联轴器选择；滚珠丝杠副的选则预紧计算；滚动导轨、塑料导轨的特点及选用；支承机构的特点。
第5章机电一体化中的检测系统设计传感器的组成、分类和性能指标，各种传感器的基本原理及应用特点。
机电一体化系统设计基础课程作业解答
机电一体化系统设计基础课程作业解答（一）一、填空题1．控制计算机控制软件硬件接口电路2．民用机电一体化办公机电一体化产业机电一体化3．质量目标管理实行可行性设计进行设计质量评审4．定期预测定量预测5．精度稳定性快速响应性6．前小后大7．转子惯量8．传动误差回程误差二、简答题1．机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？机电一体化系统中传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变为可识别的信号，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。
2．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）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．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？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的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，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的主要因素有哪些？影响系统传动机构动力学特性的主要因素有系统的负载变化；传动系统的惯性；传动系统的固有频率；传动系统中的摩擦与润滑。
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加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。
6．为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？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。
三、计算题1．图示丝杠螺母驱动系统，已知工作台的质量m =200Kg ，丝杠螺距t =5mm,丝杠长度L =0.8m,中径为d =30mm,材料密度为33/g 108.7m K ⨯=ρ，齿轮齿数分别为z 1＝20，z 2＝45，模数m ＝2mm ，齿宽b ＝20mm 。
机电一体化系统设计基础作业、、、参考答案
机电一体化系统设计根底作业、、、参考答案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．导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，那么其折算到丝杠上的等效转动惯量为〔B 〕kg mm2。
A．48.5 B．974．传动系统的固有频率对传动精度有影响，〔B 〕固有频率可减小系统地传动误差，〔A 〕系统刚度可提高固有频率。
AA．提高，提高 B．提高，减小C．减小，提高 D．减小，减小5．以下哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的间隙？〔 D 〕A．螺纹调隙式 B．双螺母垫片调隙式C．齿差调隙式 D．偏置导程法6. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ?A )。
B7．多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大〞的分配原那么不适用于按〔 D 〕设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原那么〔小功率传动装置〕B．最小等效转动惯量原那么〔大功率传动装置〕C．输出轴的转角误差最小原那么D．重量最轻原那么8．某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取以下哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？〔D 〕A．偏心套调整法 B．轴向垫片调整法C．薄片错齿调整法 D．轴向压簧错齿调整法三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几局部？机电一体化系统的对应要素及相应功能关系2．简述机电一体化系统中的接口的作用。
机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部〔其他系统、操作者、环境〕的连接，一般分为机械接口、电气接口两方面。
3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适中选择其参数，而不是越小越好。
为什么？因为适中选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的稳定性、保证系统具有良好的动态特性。
4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。
①失动量。
系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。
机电一体化系统设计基础作业第四部分
机电一体化系统设计基础作业第四部分
(3)J= J1+ J e=1×10-4 +12.88×10-4=13.88 (kg·m3)
2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax。
解：Δφmax=Δφ1/( i1* i2* i3* i4)+ (Δφ2+Δφ3)/ (i2* i3* i4)+ (Δφ4+Δφ5)/ (i3* i4)+ (Δφ6+Δφ7/ (i4)+ Δφ8=
=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01
=0.01975 （弧度）
五、综合题
1. 分析下图调整齿侧间隙的原理。
1. 锁紧螺母
2. 圆螺母
3. 带凸缘螺母
4.无凸缘螺母
答：图中所示的双螺母螺纹预紧调整齿侧间隙，双螺母中的一个外端有凸缘，一个外端无凸缘，但制有螺纹，它伸出套筒外用两个螺母固定锁紧，并用键来防止两螺母相对转动。
旋转圆螺母可调整消除间隙并产生预紧力，之后再用锁紧螺母锁紧。
2.分析下图中传动大负载时消除齿侧间隙的原理。
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
答：小齿轮1、6与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使齿轮2、5同时向相反方向移动，从而带动小齿轮1、6转动，其齿面便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，从而消除了齿侧间隙作业2。
机电一体化系统设计基础课程作业讲评-4
机电一体化系统设计基础课程作业讲评4
1．HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（ ）。
A ．能源部分
B ．测试传感部分
C ．驱动部分
D ．执行机构
分析：工业机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，对应上述论述，本题答案为“C ”。
2．图示为电枢控制式直流电动机的工作原理图。
图中电机线圈的电流为i ；L 与R 为线圈的电感与电阻；电机的输入电压为u ；折算到电机转子轴上的等效负载转动惯量为J M ；电机输出转矩和转速分别为T 和ω；K E 和K T 分别为电枢的电势常数和转矩常数，试求输出转速与输入电压之间的传递函数。
分析：
（1）当激磁磁场不变时，电机输出转矩T 正比于电枢电流： T =K T i ；
（2）当电枢转动时，电枢中会感应反电势e b ，其值正比于转动的角速度：e b =K E ω
（3）电枢回路的微分方程为：u e Ri dt
di L b =++ （4）电机轴上的转矩平衡方程为：T =J M ω
, （5）由拉氏变换及联立求解得：（Ls+R ）I (s)+K E Ω(s)=U (s)
可求得输出转速与输入电压之间的传递函数：
s
J R Ls K K K s U s M E T T )()()(++=Ω M J ωi
u
图 直流电动机的工作原理。
1118机电一体化系统设计基础
1118机电一体化系统设计基础习题试题一一、单选题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9．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10．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11．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11．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》作业1、2、3、4参考答案教学提纲
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
《机电一体化系统》形成性作业及答案
一、填空题1．机电一体化包括六大共性关键技术：精密机械技术、 、 、信息处理技术、自动控制技术和 。
2．机电一体化的产生与迅速发展的根本原因在于社会的发展和科技的进步。
系统工程、控制论和信息论是机电一体化的 基础，也是机电一体化技术的 。
微电子技术的发展，半导体大规模集成电路制造技术的进步，则为机电一体化技术奠定了 基础。
机电一体化技术的发展有一个从 状况向 方向发展的过程。
3．一个较完善的机电一体化系统应包括以下几个基本要素：机械本体、 、 、执行部分、控制及信息处理部分和接口。
4．机电一体化系统对动力部分的要求是用尽可能 的动力输入获得尽可能 的功能输出。
5．根据机电一体化系统匹配性要求，要求执行部分的刚性 、重量 、实现组件化、标准化和系列化，提高系统整体 。
6．机电一体化系统一方面要求驱动的高 和快速 ，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的 和 。
7．自动控制技术的目的在于实现机电一体化系统的目标 。
8．伺服传动技术就是在 的指挥下，控制驱动元件，使机械的运动部件按照指令要求运动，并具有良好的 。
9．拟定机电一体化系统设计方案的方法可归结为 、 和 。
10．机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求为：静摩擦力尽可能 ，动摩擦力应尽为可能小的 斜率，若为 斜率则易产生爬行，降低精度，减少寿命。
11．运动中的机械部件易产生振动，其振幅取决于系统的阻尼和固有频率，系统的阻尼越 ，最大振幅越 ，其衰减越快。
机电一体化系统作 业112．在系统设计时考虑阻尼对伺服系统的影响，一般取阻尼比ξ在到之间的欠阻尼系统，这样既能保证振荡在一定的范围内，过渡过程较平稳，过渡时间较短，又具有较高的灵敏度。
13．间隙将使机械传动系统产生，影响伺服系统中位置环的。
14．在伺服系统中，通常采用原则选择总传动比，以提高伺服系统的。
二、选择题1．机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）A．交换B．放大C．传递D．以上三者2．机电一体化系统的核心是（）A．动力部分B．执行机构C．控制器D．接口3．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案..
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺 B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
电大本科《机电一体化系统设计基础》形成性考核册参考答案
电大本科《机电一体化系统设计基础》形成性考核册参考答案机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案一、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。
（×）改写：机电一体化系统的主要功能是对输入的信号、能量等信息进行处理，输出具有所需特性的信号、能量等信息。
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。
（×）改写：自动控制是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，人可以参与控制过程，但不是必须的。
5.产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。
（×）改写：产品的组成零部件和装配精度高，可以提高系统的精度，但不一定就高。
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。
（×）改写：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高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远大于控制系统的工作频率，以确保系统的稳定性。
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。
（×）改写：传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量、转动半径和转速。
8.在闭环系统中，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。
（×）改写：在闭环系统中，齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统产生低频振荡，采用消隙装置，可以提高传动精度和系统稳定性。
《机电一体化系统设计基础》作业 参考答案
《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案形成性考核作业1一、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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺 B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
《机电一体化系统设计基础》形成性考核册1、2、3、4参考答案(中央电大形成性考核册)
《机电一体化系统设计基础》中央电大形成性考核作业1、2、3、4参考答案作业1一、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。
（√）×二、单选题1．以下产品属于机电一体化产品的是（C ）。
A．游标卡尺B．电话C．全自动洗衣机 D．非指针式电子表2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（A ）。
机电一体化系统设计基础形考作业4
《机电一体化系统设计基础》课程作业讲评(4)重庆电大远程教育导学中心理工导学部胡敬佩第5章自动控制技术1．考核知识点：机电一体化自动控制技术概述、计算机控制技术、PCL的组成。
2．常见错误：PCL控制系统的设计。
第6章机电一体化系统设计与综合1．考核知识点：机电一体化系统的设计流程、机电一体化系统的概念设计、机电一体化系统的现代设计方法。
2．常见错误：机电一体化系统的现代设计方法。
第7章机电一体化系统设计1．考核知识点：CNC数控设备概述、CNC机床分类。
2．常见错误：CNC机床分类。
以上问题提示答案和解题思路：以教材中的论述和计算方法为主。
一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。
（√）[请见教材第135～136页 5.1 ]2．计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。
（×）[请见教材第160页(6) ]说明：计算机控制系统设计完成以后，要对整个系统进行调试。
调试步骤为硬件调试→软件调试→系统调试。
故本题的论述时错误的，括号内应填入“×”。
3．PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。
（√）[请见教材第161页 2. (1)中第5行～6行]4．现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。
（×）[请见教材第178～179页 5.7.2 第1自然段]5．需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。
（√）[请见教材第204页倒数第4行～3 行]6．目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
机电一体化系统设计基础答案
齿轮传动系统的总重量为（_____）。（1分） 根据重量最小原则，令，可求得（_____）。（1分）
子问题 1：A; 子问题 2：B
转换到电机轴的齿轮惯量为（_____）。（1分） 根据转动惯量最小原则，令，可求得（_____）。（1分）
子问题 1：B; 子问题 2：A
解：当两端转向相同时，两端外齿轮相对于内齿轮转过1
脉宽调制
三、计算题
题目 解：（1）刀架的位移量为（ ）mm。
（2）丝杠的转速转速为（ ）转/秒。 求该仪器的灵敏度为（ ）V/mm。
答案 （1）307200÷1024×2=600 （2）300÷10=30 _S_=_dy_/_dx_=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)=-2
（1） （2）传感器的每转脉冲数脉
2
幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（ ）。
动态特性指标
光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线， 刻线数为100线/mm，此光栅传感器测量分辨率是（ ）mm。
0.01
光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，
刻线数为100线/mm，经四倍细分后，此光栅传感器测量分辨率是（ ）
一、判断题
题目（题目是随机，用查找功能（Ctrl+F）搜索对应的答案
答案
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。（ ） 错
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 错
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的能力。（ ）
传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（ ）
错
滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（ ）
2021年机电一体化系统设计基础课程形考作业
机电一体化系统设计基本课程形成性考核作业4一、判断题（对的打√，错误打×）1．自动控制技术是机电一体化有关技术之一，直接影响系统控制水平、精度、响应速度和稳定性。
（）2．计算机控制系统设计完毕后，一方面需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件调试。
（）3．PLC完善自诊断功能，能及时诊断出PLC系统软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统工作安全性。
（）4．现场总线系统采用一对一设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了老式控制系统构造形式。
（）5．需求设计是指新产品开发整个生命周期内，从分析顾客需求到以详细技术阐明书形式来描述满足顾客需求产品过程。
（）6．当前，大某些硬件接口和软件接口都已原则化或正在逐渐原则化，设计时可以依照需要选取恰当接口，再配合接口编写相应程序。
（）7．计算机控制系统软件重要分为系统软件和应用软件，应用软件普通不需要顾客设计，系统软件都要由顾客自行编写，因此软件设计重要是系统软件设计。
（）8．反求设计是建立在概率记录基本之上，重要任务是提高产品可靠性，延长使用寿命，减少维修费用。
（）9．绿色设计是对已有产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造设计。
（）10．虚拟设计是在基于多媒体、交互、嵌入式三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精准系统模型，并在同一环境中进行某些有关分析，从而满足工程设计和应用需要。
（）11．工业机器人驱动某些在控制信息作用下提供动力，涉及电动、气动、液压等各种类型传动方式。
（）12．数控机床中计算机属于机电一体化系统控制系统，而电机和主轴箱则属于系统驱动某些。
（）二、单选题1．有一脉冲电源，通过环形分派器将脉冲分派给五相十拍通电步进电机定子励磁绕组，已知转子有24个齿，步进电机步距角是（）。
A．0.6°B．1.2°C．1.5°D．2°2．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（）。
奥鹏云南开放大学 机电一体化系统设计基础(20秋)形考作业4.doc
1.一阶传感器系统的时间常数τ越小，（）。
A.频率响应特性越差B.频率响应特性越好C.灵敏度越大D.灵敏度越小【参考答案】: B2.以下哪一项不是工控机必须满足的条件。
（）A.能够提供各种数据实时采集和控制；B.能够安装在机械结构里面，和机器成为一体；C.能够和被控制对象的传感器、执行机构直接接口；D.能够在苛刻的工作环境中可靠运【参考答案】: B3.在串联校正的比例—积分—微分（PID）调节器，I的作用是（）。
A.改善稳定性B.加快系统响应速度C.提高无静差度D.增大相位裕量【参考答案】: C4.使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（）。
A.双推－双推B.双推－简支C.单推－单推D.双推－自由【参考答案】: A5.关于信息流的描述，不正确的论述是（）A.机电一体化系统与传统机械最本质的区别是具有信息流B.使许多基本单元耦合组成复杂的机电一体化系统C.信息流表示信息的识别、传递、变换、处理和存储过程D.信息流不需要接口转换【参考答案】: D6.驱动部分在控制系统的作用下，产生期望的运动，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。
（）A.对B.错【参考答案】: A7.驱动部分在控制系统的作用下，产生期望的运动，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。
（）A.对B.错【参考答案】: A8.通常，步进电机的最高连续工作平率与它的最高启动频率相当。
（）A.对B.错【参考答案】: B9.机电一体化系统的动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。
（）A.对B.错【参考答案】: A10.传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。
（）A.对B.错【参考答案】: A。
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(3)J= J1+ J e=1×10-4 +12.88×10-4=13.88 (kg·m3)
2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax。
解：Δφmax=Δφ1/( i1* i2* i3* i4)+ (Δφ2+Δφ3)/ (i2* i3* i4)+ (Δφ4+Δφ5)/ (i3* i4)+ (Δφ6+Δφ7/ (i4)+ Δφ8=
=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01
=0.01975 （弧度）
五、综合题
1. 分析下图调整齿侧间隙的原理。
1. 锁紧螺母
2. 圆螺母
3. 带凸缘螺母
4.无凸缘螺母
答：图中所示的双螺母螺纹预紧调整齿侧间隙，双螺母中的一个外端有凸缘，一个外端无凸缘，但制有螺纹，它伸出套筒外用两个螺母固定锁紧，并用键来防止两螺母相对转动。
旋转圆螺母可调整消除间隙并产生预紧力，之后再用锁紧螺母锁紧。
2.分析下图中传动大负载时消除齿侧间隙的原理。
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
答：小齿轮1、6与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使齿轮2、5同时向相反方向移动，从而带动小齿轮1、6转动，其齿面便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，从而消除了齿侧间隙
作业2。