机电一体化系统设计3答案
机电一体化系统设计(054312)
一、单选题1.在机电一体化产品中，对一些少量的数值型参数的输入可以考虑使用（）A、控制开关B、BCD拨码盘C、行列式键盘D、鼠标答案： B2.全闭环数控机床上位置传感元件是装在（）A、电机轴端B、减速齿轮轴端C、滚珠丝杆轴端D、工作台运动部件上答案： D3.( )是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
A、可靠性B、安全性C、保障性D、测试性答案： A4.以下那项属于机械系统的制造误差A、机构原理误差B、零件原理误差C、技术原理误差D、装配与调整误差答案： D5.在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）A、传动精度、稳定性、快速响应性B、传动精度、稳定性、低噪声C、传动精度、高可靠性、小型轻量化D、传动精度、高可靠性、低冲击振动答案： A6.在机电一体化产品中，对于一些简单的二值性的控制参数，可以考虑采用（）。
A、控制开关B、BCD拨码盘C、行列式键盘D、鼠标答案： A7.下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是（）A、直流电机B、步进电机C、永磁同步电机D、交流感应电机答案： B8.数控机床若要求高速快进与单步点动，则伺服系统的调速范围应（）A、很窄B、很宽C、较窄D、为零答案： B9.下列哪一项属于变异性设计A、没有参照样板的设计B、原理不变，改变结构C、局部更改，适应性变动D、适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变答案： D10.机电一体化优化设计通常采用 ( ) 的方法。
A、单目标规划B、整体规划C、多目标规划D、详细规划答案： C11.哪一项是滚珠丝杠副的特点。
A、同步性好B、运动不具有可逆性C、无法消除间隙D、低速时爬行答案： A12.要使一个空间物体定位，需要适当配置几个约束加以限制（）A、3B、4C、6D、8答案： C13.机电一体化产品的设计注重（）A、安全系数设计B、功能设计C、机械设计D、电路设计答案： B14.机电一体化系统中解决功能模块间的信号匹配问题的是（）A、通信模块B、接口模块C、测量模块D、软件模块答案： B15.机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是（）。
机电一体化系统设计习题答案
机电一体化系统设计习题答案【篇一：机电一体化课后答案】说明较为人们所接受的机电一体化的含义。
答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
②.对应的五大功能为：控制、动力、计测、构造、操作功能。
1-17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
2、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需求。
3、适应性设计是在总的设计方案、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结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，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
1-20.简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的cad的研究成果。
2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。
3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。
4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。
5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。
绿色设计就是在新系统的开发阶段，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。
秋机电一体化系统设计基础形成性考核作业答案
机电一体化系统设计基础形成性考核作业参考答案形成性考核作业1参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．× 2．√ 3．√ 4．× 5．× 6．×7．× 8．× 9．× 10．√ 11．× 12．×二、单选题1．C 2．A 3．B 4．A,A 5．D 6．B 7．A 8．D三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几部分答：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件和信息处理及控制系统五部分相互协调,共同完成所规定的目的功能;通过接口及相应软件有机结合在一起,构成内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品;2．简述机电一体化系统中的接口的作用;机电一体系统是机械、电子和信息等性能各异的技术融为一体的综合系统,其构成要素和子系统之间的接口极其重要;从系统外部看,输入/输出是系统与人、环境或其他系统之间的接口；从系统内部看,机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统;3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率,但是设计中要适当选择其参数,而不是越小越好;为什么阻尼比公式:02mK B =ξ,由公式可知阻比除了与机械系统的粘性阻尼系数B 有关外,还与系统刚度K 0和质量m 有关;因此,在机械结构设计时,应当通过对刚度、质量和摩擦系数等参数的合理匹配,得到机械系统阻尼比ξ的适当取值,以保证系统的良好动态特性;4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响;机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：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；2固有频率 机械系统刚度越大,固有频率越高,可远离控制系统或驱动系统的频带宽度,从而避免产生共振；3稳定性 刚度对开环伺服系统的稳定性没有影响,而对闭环伺服系统的稳定性有很大影响,提高刚度可增加闭环系统的稳定性;四、计算题1．解：2．解：该系统的最大转角误差： Δφmax Δφmax =∑=∆Φn k kn k i 1)/(=△φ1/i 1 i 2 i 3 i 4+△φ2+△φ3/ i 2 i 3 i 4+ △φ4+△φ5/i 3 i 4+△φ6+△φ7/i 4+△φ8=3×3×3×3++/3×3×3+ +/3×3+ +/3+ =五、综合题1．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．答：当传动负载大时,可采用双齿轮调整法;消除齿侧间隙的原理：小齿轮1,6分别与齿条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,使大齿轮2,5同时向两个相反方向转动,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;形成性考核作业2参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．× 2．√ 3．× 4．× 5．√ 6．×7．√ 8．√ 9．× 10．√ 11．× 12．×二、单选题1．B 2．C 3．B 4．B 5．D 6．B 7．D 8．B三、简答题1．什么是传感器的静态特性和动态特性传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时,所表现出来的输出响应特性;需要了解的主要参数有：线性范围、线性度、灵敏度、精确度、分辨力、迟滞、稳定性;传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性;需要了解的主要参数有：幅频特性和相频特性;2．什么是伺服系统伺服系统的一般组成有哪几个部分伺服系统是指以机械位置、速度和加速度为控制对象,在控制命令的指挥下,控制执行元件工作,使机械运动部件按控制命令的要求进行运动,并具有良好的动态性能;1控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制252t m 3.16610kg m 2G J π-⎛⎫==⨯⋅ ⎪⎝⎭策略,控制器通常由电子线路或计算机组成;2功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大,并用来驱动执行机构完成某种操作,功率放大装置主要由各种电力电子器件组成;3执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成;4检测装置：检测装置的任务是测量被控制量,实现反馈控制;无论采用何种控制方案,系统的控制精度总是低于检测装置的精度,因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快;3．简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理;直流伺服电动机脉宽调制PWM 的工作原理：假设输入直流电压U ,可以调节导通时间得到一定宽度的与U 成比例的脉冲方波,给伺服电动机电枢回路供电,通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压,从而输出不同大小的电压a U ,使直流电动机平滑调速;4．比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别;直流伺服电动机有较高的响应速度和精度以及优良的控制特性,但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需定期维护;适用于数控机床、工业机器人等机电一体化产品中;交流伺服电动机具有调速范围宽、转子惯性小、控制功率小、过载能力强、可靠性好的特点;适用于数控机床进给传动控制、工业机器人关节传动,及运动和位置控制场合;四、计算题1．解：307200÷1024=30转∵ 每转丝杠走2mm,∴刀架位移量为30×2=60mmN=30转/10秒=3转/秒2．解：1步进电机的步距角︒=⨯⨯︒=⋅⋅︒=5.132********N K z α 2减速齿轮的传动比55.1360005.063600=︒︒=︒=αδl i 五、综合题1．答：该传感器为一种角位移式的光电传感器,用于测量角位移,将传感器的输入轴接测量元件;当测量元件转动时,带动输入轴上的开空圆盘;每个开空圆盘对应一个角度;可将圆盘均分最小单位为测量的最小角度;圆盘旋转时,开空与缝隙板对准时,光源将光直射到光敏元件上,将得到一个光电信号脉冲,将脉冲信号输入计数器可记录圆盘转过的角度,也就是测量元件转过角度;2．答：方案a :结构简单、易实现;绳的位移可以很大,但绳在滚筒方向会产生横向位移;需要采用制动器或者止逆型减速器才能防止绳对电机的反向驱动;方案b：结构较简单,成本与方案a相当;绳的位移要受到丝杠长度的限制;普通丝杠具有止逆功能,无需增加制动器即可防止绳对电机的反向驱动;无横向位移;2．方案的测量方法1电机轴安装编码器直接测量绳的位移2滚筒轴安装编码器间接测量绳的位移;形成性考核作业3参考答案一、判断题正确的打√,错误的打×1．√ 2．√ 3．√ 4．√ 5．× 6．×7．× 8．√ 9．× 10．√ 11．× 12．√二、单选题1．D 2．B 3．C 4．D 5．D 6．D三、简答题1．机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么在系统实际运行前,也希望对项目的实施结果加以预测,以便选择正确、高效的运行策略或提前消除设计中的缺陷,最大限度地提高实际系统的运行水平,采用仿真技术可以省时省力省钱地达到上述目的;计算机仿真包括三个基本要素,即实际系统、数学模型与计算机,联系这三个要素则有三个基本活动：模型建立、仿真实验与结果分析;2．机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种分别应用于系统设计的哪个阶段机电一体化系统仿真的模型主要有：物理模型、数学模型和描述模型;当仿真模型是物理模型时,为全物理仿真；是数学模型时,称之为数学计算机仿真;用已研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理模型;计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真分别应用于分析设计阶段软件级、部件及子系统研制阶段软件—硬件级实时仿真、系统研制阶段硬件级实时仿真阶段;3．PID控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用答：P 比例I 积分D 微分调节器是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量;其中比例调节起纠正偏差的作用,其反应迅速；积分调节能消除静差,改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调,加快系统的过渡过程;此三部分作用配合得当,可使调节过程快速、平稳、准确,收到较好的效果;4．系统采样周期的选择时,主要考虑的影响因素主要有哪些应主要考虑以下几方面：从对调节品质的要求来看,应将采样周期取得小些,这样,在按连续系统PID 调节选择整定参数时,可得到较好的控制效果；从执行元件的要求来看,有时需要输出信号保持一定的宽度;如：当通过数模转换带动步进电动机时,输出信号通过保持器达到所要求的控制幅度需要一定的时间,在这段时间内,要求计算机的输出值不应变化,因此,采样周期必须大于这一时间；从控制系统随动和抗干扰的性能要求来看,要求采样周期短些；从计算机的工作量和每个调节回路的计算成本来看,一般要求采样周期大些；从计算机的精度来看,过短的采样周期不合适;因此,各方面因素对采样周期的要求各不相同,有时互相矛盾,所以,确定采样周期时须根据具体情况和主要要求作出折中选择;5．简述下图所示梯形图的工作过程及逻辑关系,图中接线为：开关1,开关2,开关3,红灯,绿灯;答：、：两个常开触点开关； ：常闭触点开关； 、、：常开触点继电器； T0：通电延时闭合继电器；工作过程：当、、均闭合时,继电器带电使红灯亮,当闭合后启动定时器T0继电器延时3s 后,闭合;当仍然闭合,T0继电器线圈带电,当它闭合绿灯亮;当断开时,小灯全灭;四、计算题1．解：方案1：高速端转角测量传感器与电机连接,通过对电机转角的测量对工作台位移进行间接测量,测量原理如下图所示; 图 梯形图 T03s T0设传感器的每转脉冲数为,则传感器的每个脉冲对应工作台的位移为方案2:低速端转角测量测量原理如图所示,传感与丝杠的端部相连,传感器直接测量丝杠的转角,与减速比无关;应选用n=1000的增量式编码器;选用n s =500脉冲/转 编码器不合用;2．解：由题可得：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求拉氏变换及联立求解得：Ls+RI s+K E Ωs=U s输出转速与输入电压之间的传递函数：五、综合题1．答：信息变换电路位于输入通道,误差的低频分量会影响输出精度,因此对静态有较高要求；而误差的高频分量对输出精度几乎没有影响,允许存在一定程度的高频噪声;传感器位于反馈通道上的环节,其对输出精度的影响与位于输入通道的信号160005.054=⨯=∆⋅=∴⋅=∆i s s i i t n n it变换电路相同;丝杠螺母机构位于闭环之后,其误差的低频分量和高频分量都会影响输出精度,因此要尽量消除传动间隙和传动误差;2．解：设启动按钮为X 1,停止按钮为X 2,正转输出为Y 1,反转输出为Y 21I/O 分配表2选择西门子S7-200型PLC 也可选择其它品牌和型号的PLC,梯形图如下： 形成性考核作业4参考答案一、判断题正确的打√,错误的打× 1．√ 2．× 3．√ 4．× 5．√ 6．√ 7．× 8．× 9．× 10．√ 11．√ 12．× 二、单选题 1．C 2．B 3．A 4．D 5．D 6．D 7．B ． 8．C三、简答题1．何谓概念设计简述概念设计的设计过程; 概念设计：在确定任务之后,通过抽象化,拟定功能结构,寻求适当的作用原理及其组合等,确定出基本求解途径,得出求解方案;概念设计的过程如下图所示;1首先是将设计任务抽象化,确定出系统的总功能；K =3sT0 T0 R T1 S K =3s T1 正转反转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;由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理,6方案进行整体评价：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2．如何进行机电一体化系统的可靠性设计可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力;通常用“概率”表示“能力”来实现可靠性指标的量化;可靠性评价的指标体系主要包括五个方面：可靠性、维修性、有效性、耐久性和安全性;1机电一体化系统的可靠性设计:现代机械系统可靠性设计包括缩短传动链,减少元件数；必要时增设备用元件或系统；简化结构；增加过载保护装置、自动停机装置；设置监控系统；合理规定维修期;2控制系统可靠性设计包括：●采用自动控制使产品具有自适应、自调整、自诊断甚至自修复的功能；●通过元器件的合理选择提高可靠性；●对功率接口采用降额设计提高可靠性；●采用监视定时器提高可靠性；●采取抗干扰措施提高可靠性;3．简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程;示教：操作人员用手操纵操作机构的关节和手腕,根据喷漆工件的型面进行示教;此时,中央处理器通过旋转变压器将示教过程中检测到的参数存入存储器,即把示教喷漆的空间轨迹记录下来；再现：由计算机控制机器人运动,中央处理器将示教时记录的空间轨迹信息取出,经过插补运算与采样得到的位置数据进行比较,然后将其差值调节后输出,控制操作机按示教的轨迹运动;4．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能;在数控设备中,计算机数控装置是设备的核心部分,一般由专用计算机或通用计算机输入输出接口以及机床控制器等部分组成;计算机数控装置根据输入的数据和程序,完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能；机床控制器主要用于机床的辅助功能,主轴转速的选择和换刀功能的控制;五、综合题1．解：系统设计的详细工程路线：1确定目标及技术规范：机械手的用途:物料搬运;工作方式：手动、自动方式;主要技术参数：3自由度;使用环境要求：生产线;2可行性分析：收集资料、市场分析、可行性分析、技术经济性分析;3总体方案设计：机械手总体结构方案设计,制定研制计划；开发经费概算；开发风险分析;4总体方案的评审、评价5理论分析阶段机构运动学模型、作业空间分析；机构的力学计算；驱动元件的选择、动力计算；传感器选择、精度分析；建立控制模型、仿真分析;2．答：1首先是将设计任务抽象化,确定出系统的总功能；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；图1 概念设计步骤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;由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理,6方案进行整体评价：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;。
机电一体化系统设计习题答案
机电一体化系统设计习题答案【篇一：机电一体化课后答案】说明较为人们所接受的机电一体化的含义。
答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
②.对应的五大功能为：控制、动力、计测、构造、操作功能。
1-17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
2、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需求。
3、适应性设计是在总的设计方案、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结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，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
1-20.简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的cad的研究成果。
2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。
3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。
4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。
5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。
绿色设计就是在新系统的开发阶段，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。
《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 ）。
机电一体化系统设计第三章
39
第3章 控制系统设计
(3) 离散系统的时间响应
图3.37离散系统的时间响应
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第3章 控制系统设计
3.5.4 离散系统的性能分析
图3.38平面的映射关系
Bem N1 Bm N BL 2
2
J em
N1 Jm N JL 2
c (s) r ( s ) R B s (1 T s )(1 T s ) K K s K AK N 1 a em a em b i s i
图3.26 理想采样开关后所得的采样脉冲序列 18
第3章 控制系统设计
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第3章 控制系统设计
20
第3章 控制系统设计
（2）信号采样的数学描述 1）脉冲函数的采样性质 ●脉冲函数…如图所示，其数学表达式为
……
…………………………………………………… (3.59)
●脉冲强度
……………………………………………………(3.60)
（3）保持器 保持器：将离散的采样信号恢复到原连续信号的装置。 理想的保持器如图3.28所示频谱的低通滤波器。
零阶保持器：将前一个采样时刻的采 样值………保持到下一个采样时刻 ………，如图3.29所示。
3.28 理想保持器的频谱
3.29应用零阶保持器恢复的信号
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第3章 控制系统设计
零阶保持器：将前一个采样 时刻的采样值………保持到 下一个采样时刻……..…，如 图3.29所示。零阶保持器的时 域函数： …………………………(3.71) ………. 零阶保持器的传递函数 …………………………(3.73) ……… 零阶保持器的频谱特性如图 所示。
第3章 控制系统设计
1. 直流电动机
机电一体化系统设计试题_3答案
习题三答案1. 机电一体化系统中的机械装置包括那些内容？主要包括传动、支承、导轨等2. 机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？(1)齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置它，在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。
(2)螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。
它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动。
(3)滑动摩擦导轨直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动；滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动(体滚珠、滚柱、滚动轴承等)，使导轨运动时处于滚动摩擦状态。
3. 齿轮传动间隙对系统有何影响？有那些方法可以消除该因素引起的系统误差？(1)偏心轴套调整法；(2)双片薄齿轮错齿调整法；(3)垫片调整法；(4)轴向压簧调整法；(5)周向弹簧调整法4. 消除直齿间隙的常用方法有哪些？各有什么特点？偏心轴套调整法:这种方法结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿双。
片薄齿轮错齿调整法: 这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。
5. 导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。
其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。
滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体(滚珠、滚柱、滚动轴承，等使)导轨运动时处于滚动摩擦状态。
滚动导轨的特点是：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为0.1〜0.2 M m,而滑动导轨的定位误差一般为0〜20|J m。
因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便：④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。
液体静压导轨的优点是：①摩擦系数很小(起动摩擦系数可小至0.0005）,可使驱动功率大大降低运动轻便灵活，低速时无爬行现象;②导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。
机电一体化系统设计基础形考任务三
题目2计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。
正确答案是：应用软件题目3 SCARA机器人是指具有选择顺应性的装配机器人手臂，它在（）方向上具有顺应性，而在（）方向具有很大的刚性，因而最适合装配作业使用。
正确答案是：水平垂直题目4旋转变压器是喷漆机器人电液伺服系统中的（）。
能量元件, 检测元件题目5不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是（）。
正确答案是：零接口题目6通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的控制方式均采用（）。
正确答案是：闭环控制题目7（）的主要手段是建立系统数学模型，在计算机上确定出最佳的设计参数和系统结构，提高产品的设计水平。
正确答案是：优化设计题目8以下（）不属于系统功能结构图的基本结构形式。
正确答案是：星形结构题目9含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（）。
正确答案是：智能接口题目10积分调节器的主要作用是（）。
正确答案是：消除静差题目13仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。
（）“对”题目15无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。
（）错题目17半物理仿真和全物理仿真有实物介入，但是仿真系统具有构成复杂、造价高、准备时间长等缺点。
（）正确的答案是“对”。
题目18在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。
（）正确的答案是“对”。
题目19绿色设计是指考虑新产品的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。
（）正确的答案是“对”。
题目20PLC是一种专为工业环境下应用而设计的电子计算机系统。
（）正确的答案是“对”。
题目21计算机仿真有实物介入，具有较高的可信度、较好的实时性与在线等特点。
（）正确的答案是“错”。
题目22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。
《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 ）。
2020年中国石油大学北京网络学院 机电一体化系统设计-第三次在线作业 参考答案
中国石油大学北京网络学院
机电一体化系统设计-第三次在线作业
参考答案
1.（
2.5分）设某光栅的条纹密度是500条/mm，要用它测出1μm的位移，应采用几倍频细分电路
A、1倍频
B、2倍频
C、3倍频
D、4倍频
我的答案：B 此题得分：2.5分
2.（2.5分）哪一项不常用于机电一体化系统中的测速元件
A、测速发电机
B、光电编码器
C、应变片
D、涡流传感器
我的答案：C 此题得分：2.5分
3.（2.5分）哪一项不是测速发电机的特点
A、内阻小
B、转动惯量小
C、模拟信号
D、适合高速
我的答案：D 此题得分：2.5分
4.（2.5分）绝对编码盘的道数为10道，能分辨的最小角度为多少
A、360。
/211
B、360。
/210
C、360。
/212
D、360。
/210
我的答案：B 此题得分：2.5分
5.（2.5分）那些不是结构型传感器
A、弹簧管。
《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形考作业3答案
机电一体化系统设计基础形考作业31.某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动如图所示，已知电机轴的转动惯量J m=4×10-4kg·m2，与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量J1=1×10-4kg·m2，大齿轮的转动惯量J2=1.8×10-4kg·m2，丝杠的转动惯量J s=3.8×10-4kg·m2。
工作台的质量m=50kg，丝杠导程t=5mm，齿轮减速比为i=5。
试求：（1）工作台折算到丝杠的等效转动惯量J G；（2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e；（3）电机轴上的总转动惯量J。
解：（1）J G=m(t/2π)2=50*(0.005/2π）2=3.166*10-5kg.m2所以工作台折算到丝杠的等效转动惯量JG为3.166*10-5kg.m2（2）J e=J1+1/i2(J2+J s+J G)=1*10-4+1/25*(1.8×10-4+3.8*10-4+3.166*10-5)=1.236*10-4 kg.m2所以，传动件折算到电机轴的等效转动惯量J e为1.236*10-4 kg.m2（3）J=J m+J e=4×10-4+1.236*10-4=5.236*10-4 kg.m2电机轴上的总转动惯量J。
为5.236*10-4 kg.m22.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.004弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =2，求该系统的最大转角误差Δφmax。
解：Δφmax=Δφ1/i+(Δφ2+Δφ3)/i2i3i4+(Δφ4+Δφ5)/i3i4+(Δφ6+Δφ7)/i4+Δφ8=0.004/16+(0.004+0.004)/8+(0.004+0.004)/4+(0.004+0.004)/2+0.004=0.01125答：求该系统的最大转角误差Δφmax为0.01125弧度。
《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。
机电一体化系统设计 张建民版
1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？
答： 机电一体化系统（产品）要素 控制器（计算机等） 检测传感器 执行元件 动力源 机构 功能 控制（信息存储、处理、传送） 计测（信息收集与变换） 驱动（操作） 提供动力（能量） 构造
1-8.工业三大要素指的是什么？
答：物质、能量、信息。
复习资料 机电一体化设计课后习题 部分
目 录
机电一体化技术第 1 章习题-参考答案 ................................................................................. 1 1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 ............................................................ 1 1-4 何谓机电一体化技术革命？ ........................................................................................ 1 1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ ................................. 1 1-8.工业三大要素指的是什么？ ........................................................................................ 1 1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ .................................................................. 1 1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ .................................................................. 1 机电一体化技术第 2 章习题-参考答案 ................................................................................. 2 2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些 要求？ ................................................................................................................................. 2 2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ ................................................................ 2 2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ ..................................... 2 2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿 数为 100、另一端的齿轮齿数为 98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过 2 个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？ ................................................... 2 2－16 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ ............... 2 2－17 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为∆φ1=∆φ2=∆φ3=…=0.005 rad,各 级减速比相同，即 ί1=ί2=…=ί4=1.5。求：该传动系统的最大转角误差∆φmax; 为缩小 ∆φmax，应采取何种措施？............................................................................................... 2 2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ ....................................... 3 2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100，柔轮齿数为 100.当刚轮固定时,试求该 谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较)......................... 3 2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? ................................................................ 3 2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？ .......................................................................... 4 机电一体化技术第 3 章参考答案 .......................................................................................... 5 3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。 ........................................................ 5