机电一体化期末总复习试题含答案

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机电一体化复习题（附答案）

机电⼀体化复习题（附答案）机电⼀体化复习题⼀、名词解释1机电⼀体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5SPWM6单⽚机7I/O接⼝8I/O通道9串⾏通信10直接存储器存取（DMA）⼆、判断题：1在计算机接⼝技术中I/O通道就是I/O接⼝。

（×）2滚珠丝杆不能⾃锁。

（√）3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。

（×）4异步通信是以字符为传输信息单位。

（√）5同步通信常⽤于并⾏通信。

（×）6⽆条件I/O⽅式常⽤于中断控制中。

（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、⽛型半⾓误差（√）（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）（3）螺杆轴线⽅向与移动件的运动⽅向不平⾏⽽形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√）三、单项选择题1.步进电动机，⼜称电脉冲马达，是通过（B）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（B）。

A.1B.0C.-1D.-13.PWM指的是（C）。

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（B）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（A）⽅法实现。

A.插补B.切割C.画线D.⾃动四、填空题1.在计算机和外部交换信息中，按数据传输⽅式可分为：串⾏通信和并⾏通信。

2.微机控制系统中的输⼊与输出通道⼀般包括模拟量输⼊通道模拟量输出通道、数字量输⼊通道数字量输出通道四种通道。

3.在伺服系统中，在满⾜系统⼯作要求的情况下，⾸先应保证系统的稳定性和精度并尽量⾼伺服系统的响应速度。

4.⼀般来说，伺服系统的执⾏元件主要分为电磁式液压式⽓压式和其它等四⼤类型。

5.在SPWM变频调速系统中，通常载波是等腰三⾓波，⽽调制波是正弦波6.异步交流电动机变频调速：a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩调速⽅式。

国家开放大学电大《机电一体化系统》期末试题

《机电一体化系统》考试复习题选择题：1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( )A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人2.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3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )A.内循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环反向器式4.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.10mmD.0.1mm5.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C.成正比的直流电压D.成反比的直流电压6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。

A.大于B.大于等于C.等于D.小于7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( )A.1450［r/min］B.1470［r/min］C.735［r/min］D.2940［r/min］8.右图称( )A.直流伺服电动机调节特性B.直流伺服电动机机械特性C.直流伺服电动机动态特性D.直流伺服电动机调速特性9.计算步进电动机转速的公式为( )A. B.T sm cos C. D. 180°-10.一般说来，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t s( )A.增大B.减小C.不变D.不定11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( )A.+bB.C.D.12.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( )使得它们同步协调到达目标点。

A.位置和加速度B.速度和加速度C.位置和速度D.位置和方向13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( )A.(A+)·(+B)B.A·+·BC.(A+B)·(+)D.A·B+·14.累计式定时器工作时有( )A.1个条件B.2个条件C.3个条件D.4个条件13.机械系统的刚度对系统的主要影响表现为（）等方面。

机电一体化期末总复习试题含答案

填空题1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。

2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。

3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。

4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。

5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。

6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。

7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。

8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。

11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。

12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。

13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。

14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。

15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。

16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

机电一体化期末考试试题及答案

1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，含机械与电器，问这是不是机电一体化产品？答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。

打夯机不属于机电一体化产品。

因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小围场合使用，不能满足大面积和远程控制。

而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。

机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。

它不光可以就地操作，小围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。

2.机电一体化的技术构成是什么？答：机械技术、微电子技术、信息技术3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。

4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？数字传感器按结构可分成三种类型：1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。

被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出2.周期计数式数字传感器它的结构示意图如下图1所示。

此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。

例如，光栅当长1mm 有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。

如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm 。

此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。

图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图3.频率式数字传感器其结构示意图如下图2所示。

按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。

机电一体化期末试题及答案

机电一体化期末试题及答案导言：机电一体化是指将机械和电气控制技术相结合，实现自动化控制和智能化运行的工程技术领域。

本文将为大家提供一份机电一体化期末试题及答案，帮助大家加深对该领域知识的理解和掌握。

一、选择题（共30题，每题2分，共60分）1. 机电一体化的主要目的是：A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 增加产品质量D. 以上皆是2. 下列哪个不属于机电一体化中的机械部分：A. 传感器B. 驱动装置C. 机械结构D. 运动控制器3. 以下哪种是机电一体化中常见的传感器类型：A. 光电传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 以上皆是4. 机电一体化中常用的自动控制设备是：A. 电机B. PLCC. 电工元件D. 电缆5. 机电一体化中的“电气”是指：A. 电机和电缆B. 电器和电缆C. 电子和电气设备D. 电机和电气设备......二、填空题（共10题，每题5分，共50分）1. 机电一体化是一种将机械和电气控制技术________的工程技术领域。

2. 机电一体化的发展可以提高生产效率、降低生产成本，并增加产品________。

3. 机械部分是机电一体化的________，包括传动机构、机械结构等。

4. 传感器是机电一体化中的重要组成部分，常见的传感器类型包括光电传感器、温度传感器、________等。

5. PLC是机电一体化中常用的自动控制设备，全称为可编程逻辑________。

......三、简答题（共5题，每题10分，共50分）1. 请简要描述一下机电一体化的应用领域。

2. 机电一体化的优势是什么？3. 请简述传感器在机电一体化中的作用和原理。

4. PLC是机电一体化中常见的自动控制设备，请简单介绍其工作原理。

5. 请列举一些典型的机电一体化案例，并描述其实际应用场景。

四、综合题（共1题，30分）机电一体化是推动现代工业发展的重要技术之一。

以某汽车制造企业为例，分析并设计一个实施机电一体化的方案，可以包括如下内容：1. 企业当前的生产情况和面临的问题；2. 机电一体化在汽车制造中的应用和优势；3. 针对企业的具体情况，提出一个机电一体化方案，包括所需的设备和技术，并描述其实施步骤；4. 分析该方案对企业生产效率、成本和产品质量的影响。

《机电一体化系统设计》期末考试模拟试题(含答案)

试卷(一)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：________________，________________。

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（）等个五部分。

国家开放大学电大本科《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）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。

机电一体化期末考试试题及答案汇编

1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电一体化产品？答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。

打夯机不属于机电一体化产品。

因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。

而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。

机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。

它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。

4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？数字传感器按结构可分成三种类型：1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。

被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出2.周期计数式数字传感器它的结构示意图如下图1所示。

此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。

例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。

如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。

此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。

图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图3.频率式数字传感器其结构示意图如下图2所示。

按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。

机电一体化期末复习试题3套(大学期末复习资料).docx

期末测试（一）一、名词解释（每题4分，共计20分）1.机电一体化：2.传感器：3.伺服电动机：4.人机接口:5.PLC：二、填空题（每空1分，共计20分）1.电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成_______________ 变化量的位移传感器。

2.光电编码器根据结构可分为______________ 和___________ o3.热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的______________ 效应。

4.对伺服系统的技术要求是____________ 、______________ 、______________ 、___________ o5.液压系统一般包括动力元件、_______________ 、 ___________ 和__________ 四个部分。

6.______________________________________________________ 机电一体化的机械系统设计主要包扌!5两个环节：____________________________________________ 、______________ o7.机电控制系统的机械装置主要包括_______________ 、___________ 和 ___________ 三个部分。

8.接口的基本功能主要有________________ 、放大、________________ o9.PLC根据数据传输方式分为 _________________ 和 ___________ 通信方式。

三、简答题（每题5分，共计45分）1.机电一体化系统的基本构成要素有哪些？2.测试传感部分的作用？3.简述步进电动机驱动电路的组成。

4.简述直流伺服电机两种控制方式的特点。

5.PLC开关量输出模块有哪几种类型？各能驱动何种负载？6.PWM脉宽调速原理。

7.机电一体化相关技术有哪些？8.简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。

机电一体化复习题(附答案)[2]

机电一体化复习题一、名词解释1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA）二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。

（×）2 滚珠丝杆不能自锁。

（√）3 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。

（×）4 异步通信是以字符为传输信息单位。

（√）5 同步通信常用于并行通信。

（×）6 无条件I/O方式常用于中断控制中。

（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√）（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√）三、单项选择题1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）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（B）。

A.1<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.PWM指的是（C）。

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（ B ）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（ A ）方法实现。

A.插补B.切割C.画线D.自动四、填空题1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。

2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。

3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。

《机电一体化系统设计》期末考试试卷附答案

《机电一体化系统设计》期末考试试卷附答案一、判断（每小题3分，共30分）1、机电一体化系统内部应具备五种功能：动力、控制、计测、操作、构造。

（）2、步进电机的种类有交流型和直流型。

（）3、导轨硬度越高，其耐磨性越差。

（）4、机电一体化系统中常用的执行元件是液压式。

（）5、执行元件的种类有：电磁式，液压式，气压式（）6、在输出功率相同的条件下，交流伺服电机的比功率最高，直流伺服电机次之，步进电机最低。

（）7、步进电机的工作状态只与控制脉冲的频率有关，与电压电流的变化无关。

（）8、用于滚珠丝杠支承的轴承有：止推轴承和深沟球轴承。

（）9、动态稳定区比静态稳定区的区域大大。

（）10、机电一体化系统中常用的间歇传动机构：棘轮、槽轮、蜗形凸轮机构。

（）二、选择（每小题4分，共40分）1、下列属于机械接口的是（）。

A.导线B.联轴器C.光电耦合器D.单片机2、常用的导轨间隙调整方法有。

（）A.双螺母调整式B.减小承重C.压板和镶条D.内循环3、三相步进电机以三相六拍顺序通电，转子的齿数为40，此时的步距角为：（）A.1°B.10°C.3°D.20°4、电度角为（）时，为静态稳定区。

A.-л<θ<+лB.0<θ<+лC.-л<θ<0D.2л5、把一个步距角分成若干个步距角的方法称为（）。

A.细分驱动B.脉冲C.梯形波D.正弦波6、利用压缩液体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、E2PROM存储器指的是（）的半导体存储器。

A.掩膜型B.紫外线擦除型C.电擦除型D.静态存储型8、三相六拍通电方式的步进电机距-角特性曲线族中，每一曲线依次错开的角度为（）A.2л/3B.л/6C.л/2D.л/39、系统的工作性能很大程度上取决于（）。

A.控制器B.电动机C.传感器D.接口性能10、可在使用中进行调整的预紧调整法是（）。

国开期末考试《机电一体化系统》机考试题及答案(第2套)

开期末考试【机电■体化系统】机考满分试题(第2套)(整套相同,祝同学们取得优异成绩!)一、判断题(每题2分，共28分)⑴、机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科(V)(2)、PWM三个自由度关节坐标式机器人一定具有三个转动关节并且三个关节轴线是平行的(X)(3)、PWM执行机构是机器人完成作业的机械实体，具有和手臂相似的动作功能,是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置(V)(4)、PWM铳削加工中心可完成键、铳、钻、攻螺纹等工作，与普通数控像床和数控铳床的区别之处主耍在于,它附有刀库和自动换刀装置(V)(5)、FMS通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零件(V)(6)、FMS三维扫描仪是融合光、机、电和计算机技术于一体的高新科技产品(V)(7)、在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性(V)(8)、滚珠丝杠副在使用过程中，除了要求本身单一方向的传动精度较高以外,还对其轴向间隙有着严格的要求,从而保证其反向的传动精度。

(V)(9)、敏感元件不可直接感受被测量，以确定关系输出某一物理量，如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出(X)(10)、灵敏度(测量)是传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值(V)(11)、PWM信号一般可由单片机产生(V)(12)、PWM伺服控制系统的比较环节是将系统的反馈信号与输入的指令信号进行比较，以获得输出与输入之间的偏差信号(V)(13)、PWM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(X)(14)、PWM计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。

其中，硬件主要由计算机主机、接口电路、输入/输出通道及外部设备等组成(V)二、单项选择题(每题3分，共30分)(15)、机电一体化系统的基本功能要素之一接口的基本功能是(B)[A]、传递[B]、以上三者[C]、交换[D]、放大(16 ) (D)测距是借助三角形几何关系,求得扫描中心到扫描对象的距离, 激光发射点和电荷耦合元件(CCD )接收点位于高精度基线两端，并与目标反射点构成一个空间平面三角形。

机电一体化复习题(附答案)分析

（×）2 滚珠丝杆不能自锁。

（√）3 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。

（×）4 异步通信是以字符为传输信息单位。

（√）5 同步通信常用于并行通信。

（×）6 无条件I/O方式常用于中断控制中。

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（B）。

A.1<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.PWM指的是（C）。

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（ B ）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（ A ）方法实现。

A.插补B.切割C.画线D.自动四、填空题1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。

2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。

3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。

机电一体化期末考试试题及答案

1 .什么是“机电一体化〞？以打夯机为例,内含机械与电器,问这是不是机电一体化产品？答：机电一体化又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,英语称为Mechatronics ,它是由英文机械学Mechanics的前半局部与电子学Electronics 的后半局部组合而成.打夯机不属于机电一体化产品.由于打夯机只是普通的机械加电器, 它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用, 不能满足大面积和远程限制.而机电一体化就不一样了,它不光有硬连接、机械连接还有软连接. 机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动限制等多种技术为一体的一种复合技术.它不光可以就地操作,小范围应用,还可以大面积使用操作, 远程监测、限制.2 .机电一体化的技术构成是什么？答：机械技术、微电子技术、信息技术3 .产品实现机电一体化后,可以取得那些成效？答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提升、功能增强、结构简化、可靠性提升、节约能源、改善操作、提升灵活性等.4 .数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？数字传感器按结构可分成三种类型：1 .直接式数字量传感器一一其分辨率决定于数字量传感器的位数.被测物理量一数字编码器一信息提取装置一数字量输出2 .周期计数式数字传感器它的结构示意图如下列图1所示.此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言,仅由周期信号发生器的性质决定.例如,光栅当长1mmt 100条刻线时,其分辨率即为0.01mm对高精度的周期计数式数字传感器而言,还要考虑到电子细分数.如在100倍电子细分数下,此光栅的分辨率就是0.1 NR! 此种结构属于增量式结构,结构的特点〔位移方向的要求〕决定它不但备有辨向电路,而且周期计数器还具有可逆性质.图1周期计数式数字量传感器的结构方框图3 .频率式数字传感器其结构示意图如下列图2所示.按振荡器的形式,可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种.前者,按被测量的作甩点,又分作用在石英谐振器上的石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上的带有晶体谐振器的调频式数字传感器.按采用敏感元件的形式,又可分为简单的〕和差动的两种.图2频率式数字量传感器的结构方框图从上述三种类型数字传感器的结构图可以看出,它们都具有抗干扰水平强以及数字量输出的特点.如考虑到对电源电压的波动,环境温度波动和非线性等因素的补偿,那么精度还可提升.如果采用单片微型计算机去进行信息处理, 诸如补偿、频倍〔细分〕和数字转换等硬件线路可软件化, 不仅使线路简化,还可使分辨率,测量精度和工作可靠性进一步调高.2 .数字检测方法有哪三种？三者有什么区别？三种分别为：①M法数字检测②T法数字检测③M/T法数字检测区别：〔1〕 M法数字检测测量装置的分辨率在不同的区段是不同的.在低段的分辨率低〔精度低〕,而在高段的分辨率高〔精度高〕.（2）T法数值检测测量装置的分辨率在不同的区段是不同的,在低段的分辨率高〔精度高〕,而在高段的分辨率低〔精度低〕.（3）M/T法数字检测测量装置的分辨率是一个常数,与转速的上下无关.3 .简述反射传感器的传感原理,为什么带偏振片的反射传感器在被测物体为反射体时不会产生误振动？传感原理：自带一个光源和一个光接收装置, 光源发出的光经过待测物体的反射被光敏元件接收,再经过相关电路的处理得到所需要的信息.可以用来检测地面明暗和颜色的变化,也可以探测有无接近的物体.原因：偏振反射式光电传感器是把发射器和接收器装入同一个装置内, 并加装偏振滤光系统,在其前方装一块棱镜反光板,以保证当光线遇偏振滤光片时, 仅使偏振滤光片格栅平行方向上振动的光线能够通过, 预防高反射率物体将光线反射回光电传感器的接收器造成传感器的误动作,从而使高反射率物体进入检测区域时能够被可靠检测带偏振片的反射传感器：无论是否反射体在遮住光通路后就一定能被检出. 与常规反射传感器的区别：〔1〕在发射器与接收器的光通道上分别安装互成直角的偏振片；〔2〕采用三角反射镜,经它反射的偏振光其振荡面旋转90°.图7带偏振片的反射传感器工作原理及电气结构4 .简述图2-8-2中四种相位调制型光纤传感器干预系统的工作原理？马赫泽德干预仪如下列图8所示,G1 G2是两块有半反射面A1 A2的平行平面玻璃板,M1M2是两块反射镜四个反射面通常平行放置,并且各自中央位于一个平行四边形的四个角上,典型尺寸是1〜2m光源S置于透镜L1的焦点上,S 发出的光束经L1准直后在A1上分为两束,他们分别由M1 A2反射和M2反射、A2透射,进入透镜L2.两束光的干预图样可用于置于L2焦平面位置的照相机拍摄下来,如果采用短时间曝光技术,即可得到条纹的瞬间照相.未了解仪器所产生的干预条纹性质,假设光源S是一个单色点光源,因而入射到半反射面A1的是单色平面波.设透过A1并经M1反射的平面波的波前为W1.,而经A1和M2反射的平面波的相应波前为W2引入虚波前W1它是W1在半反射A2中的虚像. 一般情况下,W1和W2是互相倾斜的,形成一个空气楔,因此,在W2上将形成平行等距的直线条纹,条纹的走向与W2?口W1所形成的空气楔的楔楞平行.如果使W2通过被研究的气流,W2将发生形变,因而干预图样的变化就可以测量出所研究区域的折射率或密度的变化.图8 马赫泽德干预仪迈克耳逊干预仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来,这两束光从而能够发生干预干预中两束光的不同光程可以通过调节干预臂长度以及改变介质的折射率来实现,从而能够形成不同的干预图样.干预条纹是等光程差点的轨迹,因此,要分析某种干预产生的图样,必求出相干光的光程差位置分布的函数假设干预条纹发生移动,一定是场点对应的光程差发生了变化,引起光程差变化的原因,可能是光线长度L 发生变化,或是光路中某段介质的折射率 n 发生了变化,或是薄膜的厚度e 发生了变化.G2是一面镀上半透半反膜,G1为补偿板,M1 M2为平面反射镜,M1是固定的,M2J 口精密丝相连,使其可以向前后移动,最小读数为10-4mm 可估计到10-5mm, M1和M2后各有几个小螺丝可调节其方位.当M2和MT 严格平行时,M2会移动,表现为等倾干预的圆环形条纹不断从中央“吐出〞或向中央“吞进〞.之间的“空气间隙〞距离增大时,中央就会“吐出〞一个个条纹；反之那么“吞进〞.M2和MT 不严格平行时,那么表现为等厚干预条纹,在 M2移动时,条纹不断移过视场中某一标记位置, M2平移距离d 与条纹移动数N 的关系满足： d=N 入/2 ,人为入射光波长.经M2反射的光三次穿过G2分光板,而经M1反射的光通过G2分光板只一次. G1补偿板的设置是为了消除这种不对称.在使用单色光源时,可以利用空气光程来补偿,不一定要补偿板；但在复色光源时,由于玻璃和空气的色散不同,补偿板那么是不可或缺的.如果要观察白光的干预条纹,臂根本上完全对称,也就是两相干光的光程差要非常小,这时候可以看到彩色条纹；假假设M1或M2有略微的倾斜,就可以得到等厚的交线处〔d=0〕的干预条纹为中央对称的彩色直条纹,中央条纹由于半波损失为暗条纹.仁二二X图9 迈克尔逊干预仪示意图萨格纳克干预仪：1913年萨格纳克创造了一种可以旋转的环形干预仪.将同一光源发出的一束光分解为两束,让它们在同一个环路内沿相反方向循行一周后会合,然后在屏幕上产生干预,当在环路平面内有旋转角速度时, 屏幕上的干涉条纹将会发生移动,这就是萨格纳克效应.萨格纳克效应中条纹移动数与干预仪的角速度和环路所围面积之积成正比.萨格纳克效应已经得到广泛的应用,由萨格纳克效应研制出的光纤陀螺已成功地用于航空、航天等领域,是近 20年开展较快的一种陀螺仪.定义1：这一在惯性空间中,由光敏感转动的效应称为SAGNAC 应.光纤陀螺工作原理框图如图1所示.由光源发出的光,经藕合器传输到Y 一波导调制器,Y 一波导调制器将其输入光分成顺时针和逆时针传输的两束,进人保偏光纤环圈,以实现 SAGNAC 应定义2:两平面镜这种现象称为Sagnac效应,光纤陀螺仪实质上就是一种Sagnac干预仪.对于光纤陀螺仪的性能测试主要涉及以下几个技术参数：标度因数K(scalefactor)陀螺仪输出量与输入角速率的比值法布里-珀罗干预仪：光谱分辨率极高的多光束干预仪.由法国物理学家C. 法布里和A.珀罗于1897年创造.其结构如下左图,M和M'是两块具有很小楔角的平板玻璃,相对两面互相平行,并涂有高反射率涂层,两板间用殷钢环隔离并固定.这种间距固定不变的干预仪常称作标准具.入射光在相对两面上反复反射和折射后产生多束相干反射光和透射光,透射光束在透镜L'的焦面上叠加,形成等倾圆环状干预条纹.太赫茨法布里-珀方干预依法市里一珀黑干琼仪图11法布里-珀罗干预仪图5 .接近传感器共有几种类型？简述感应式接近传感器与电容式接近传感器测量原理的共同点与不同点？三种类型,分别为感应式接近传感器,电容式接近传感器,及电磁式接近传感器共同点：都是通过使振荡器停振来检测金属物体.不同点：感应式接近传感器的振荡器在探头端部产生磁场作用区, 当金属进入该作用区时,引起振荡器停振,而电容式接近传感器是测量加电后, 两极间产生电场,当与大地连接的金属物体靠近电容器时引起振荡器停振.9.常用的图像传感器有几种？, 中用的是什么图像传感器？,机器人用什么图像传感器,简述其工作原理.有CCD图像传感器和红外线图像传感器. CCD图像传感器又可分为线型〔Linear 〕与面型〔Area〕两种,其中线型应用于影像扫瞄器及机上, 面型CCD5像传感器适用于工业监视及工业机器人.工作原理：CCDffl像传感器是通过将光学信号转换为数字电信号来实现图像的获取、存储、传输、处理和复现.光学信号转化为数字信号主要由CCDS光片完成.CCD®光片由三局部组成,即镜片,彩色滤镜和感应电路,如下列图.镜片和彩色滤镜主要是对接受的光线〔即图像〕进行一定的预处理,感应电路为CCD 传感器的核心,它又可分为光敏元件阵列和电荷转移器件两局部.过程：帆像在CCD1的景物| 一感光部电信号一 |电子图像| 一C CD移位存放器一放大器一输出图12 CCD图像传感器工作原理图线P$ CCD图像传感器：中间是一列感光单元〔光电二极管阵〕,两侧分别设置了CCD 移位存放器.感光单元按位置的奇偶性,分别把其所存储的电荷向两侧移位存放器传送,最后在输出部集合输出.在其感光部和两侧CCD移位存放器之间设有转移栅.移位存放器停顿时,转移栅开放,光电二极管所积累的电荷可以送到两侧的CCD移位存放器中.接着转移栅关闭,感光部的光电二极管开始进行下一次读出的电荷积累.线阵CCD图像传感器广泛应用于等场合.面P$ CCD图像传感器：400X 500像素和800X 500像素的面阵CCDS像传感器适用于工业监视及工业机器人.在帧传送方式垂直消影期中,感光部所积累的信号电荷快速转送到存储部, 然后由输出存放器顺次读出.在行间传送方式中积累的电荷一次转送到邻接的垂直移位存放器,以后从输出移位存放器中读出信号.产图13位线阵CCC®像传感器结构图14 帧传送面阵CC明像传感器的结构图15行间传送面阵CCCS像传感器的结构。

机电一体化期末复习题库

一、单项选择题考10题20分1. “机电一体化”这一名词产生于20世纪,其产生的年代为 AA ．70年代Ｂ．50年代Ｃ．40年代Ｄ．80年代 2. “机电一体化”在国外被称为CA ．Machine Ｂ．Electronics Ｃ．Mechatronics Ｄ．A 和B 3. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是DA ．提供动力Ｂ．传递运动Ｃ．传递动力Ｄ．A 、B 和Ｃ 4. 时域函数αt e -=f(t)的拉普拉斯变换为CA ．s1 Ｂ．αα+sＣ．α+s 1 Ｄ．α15. 在同步齿型带传动中,同步带的齿形为A A ．梯形Ｂ．矩形Ｃ．渐开线Ｄ．摆线 6. 直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其 A A ．机械特性Ｂ．调节特性Ｃ．力矩特性Ｄ．转速特性7. 在滚珠丝杠副中,预紧调整是为了消除其B A ．径向间隙Ｂ．轴向间隙Ｃ．预应力Ｄ．A 和B 8. 在交流伺服电机中,控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是DA ．60°Ｂ．45°Ｃ．0°Ｄ． 90° 9. 若x 为传感器的输入量,y 是其输出量,则传感器的灵敏度为CA ．yxＢ．yx ∆∆ Ｃ．xy ∆∆ Ｄ．xy10. 在滚珠丝杠副中,公式IEMl ES Pl L π2200±±=∆是验算满载时滚珠丝杠副的AA ．刚度Ｂ．强度Ｃ．塑性变形Ｄ．疲劳点蚀 11. 在可编程控制器的编程中,同一继电器线圈在梯形图中出现的次数最多为B A ．2 Ｂ．1 Ｃ．3 Ｄ．4 12. MCS —51的每个机器周期包含状态周期数为 DA ．12 Ｂ．24 Ｃ．10 Ｄ．6 13.在滚珠丝杠副的标准中,最高的精度等级是AA ．1级Ｂ．10级Ｃ．7级Ｄ．C 级 14. 在可编程控制器梯形图的编程中,继电器线圈左侧触点的数目为 DA ．0Ｂ．>3Ｃ．<2Ｄ． ≥1 15. 光栅式位移传感器的栅距W 、莫尔条纹的间距B 和倾斜角θ之间的关系为 AA ．θWB≈Ｂ．θWB >Ｃ．θWB <Ｄ．θWB 5.1≈16. 差动变压器式电感传感器属于CA ．涡流式Ｂ．自感型Ｃ．互感型Ｄ．可变磁阻式17. 结构设计中力流变化急剧的地方说明其应力集中BA ．平缓Ｂ．严重Ｃ．不存在Ｄ．可以消失 18. 在自动控制系统中,伺服电机通常用于控制系统的BA ．开环控制Ｂ．C 和D Ｃ．全闭环控制Ｄ．半闭环控制 19. 在光栅式位移传感器中,莫尔条纹与光栅条纹的排列方向几乎成AA ．90° Ｂ．0° Ｃ．45° Ｄ．60° 20. 在同步齿型带传动中,节线的长度在工作过程中AA ．不变Ｂ．变长Ｃ．变短Ｄ．几乎不变 1. Mechatronics 是两个不同学科领域名称的组合,这两个不同的学科是 B A ．机械学与信息技术Ｂ．机械学与电子学Ｃ．机械学与自动化技术Ｄ．机械学与计算机 2. 计算机集成制造系统包括DA ．CAD 、CAPP 、CAM Ｂ．FMS Ｃ．计算机辅助生产管理Ｄ．A 、B 和C3. 时域函数t t f ωsin )(=的拉普拉斯变换为CA ．ω+21sＢ．αω+s Ｃ．22ωω+s Ｄ．22ω+s s4. 在机电一体化系统数学模型建立的过程中经常会采用力——电压等效法,此时机械系统的阻尼等效于电系统的 C A ．电容Ｂ．电荷Ｃ．电阻Ｄ．电感5. 周转轮系中的行星轮系和差动轮系的自由度分别为 AA ．1,2 Ｂ．2,1 Ｃ．1,1 Ｄ．2,2 6. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其BA ．转速特性Ｂ．调节特性Ｃ．工作特性Ｄ．机械特性7. 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时,螺母上基准点的 B A ．径向位移Ｂ．轴向位移Ｃ．螺旋线长度Ｄ．坐标值 8. 在双波谐波齿轮传动中,通常刚轮与柔轮的齿数差是 C A ．1 Ｂ．3 Ｃ．2 Ｄ．4 9. 谐波齿轮的齿形若为直线齿廓,则其压力角通常为B A ．20° Ｂ．° Ｃ．25° Ｄ．15°10. 若直流测速发电机的负载电阻趋于无穷大,则输出电压与转速 B A ．成反比Ｂ．成正比Ｃ．成平方关系Ｄ．成指数关系11. 在MCS —51中,MOV 指令用于访问BA ．内部程序存储器Ｂ．内部数据存储器Ｃ．外部数据存储器Ｄ．外部程序存储器12. 在两级齿轮传动中,若传动比的分配方案是21i i =,则其遵循的原则是AA ．重量最轻Ｂ．等效转动惯量最小Ｃ．输出轴转角误差最小Ｄ．加速度响应最快13. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的B A ．中心轮Ｂ．行星轮Ｃ．系杆Ｄ．B 和C 14. 在MCS —51单片机中,用于对外部程序存储器读的信号是AA ．PSEN Ｂ．RDＣ．WRＤ．ALE15. 步进电机在转子齿数不变的条件下,若拍数变成原来的2倍,则步距角为原来的AA ．倍Ｂ．2倍Ｃ．倍Ｄ．不变16. 在槽轮机构中,反应槽轮运动时间与静止时间之比的时间常数t K 为 CA ．24+=Z K tＢ．231+-=Z K tＣ．241+-=Z K tＤ．ZK t 4=17. 传感器在零输入状态下,输出值的变化称为传感器的 CA ．线性度Ｂ．精确度Ｃ．零漂Ｄ．分辨率 18. 在自动控制系统中,步进电机通常用于控制系统的CA ．半闭环控制Ｂ．闭环控制Ｃ．开环控制Ｄ．前馈控制 19. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度,滚珠丝杠副在使用之前应该进行 BA ．调整径向间隙Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗20. 感应同步器可用于检测DA ．位置Ｂ．加速度Ｃ．速度Ｄ．位移一．选择题1．通过计算机网络,将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造,统一连接成一个大系统称为 B A. 顺序控制系统 B. 计算机集成制造系统 C. 柔性制造系统 D. 伺服系统2．描写静态系统的数学模型是 AA. 代数方程B. 微分方程C. 线性方程D. 常系数线性微分方程3．描写动态系统的数学模型是 AA. 微分方程B. 代数方程组C. 常系数线性微分方程组D. 以上答案都不对4．齿轮传动的总等效惯量随传动级数的 AA. 增加而减小B. 增加而增加C. 减小而减小D. 变化而不变5．齿轮传动的总等效惯量与传动级数 CA. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关6．某伺服电动机最高大输出转矩为5N ·m,通过齿轮系5:1减速,可带动 A的最大转矩负载;A. 25N ·mB. 50 N ·mC. N ·mD. N ·m7. 某伺服电动机最高转速为1200r/min,通过丝杠螺母传动带动机床进给运动,丝杠螺距为6mm,最大进给速率可达 C A. 72m/min B. 7.2m/min C. 5m/min D. 3.6m/min 8．某光栅的条纹密度是100条/mm,光栅条纹间的夹角0.001θ=弧度,则莫尔条纹的宽度是BA. 100mmB. 20mmC. 10mmD. 0.1mm9. 直流测速发电机输出的是与转速 CA. 成正比的交流电压B. 成反比的交流电压C. 成正比的直流电压D. 成反比的直流电压10．下列属于变磁阻电动机的是 C A. 直流电动机 B. 交流感应电动机 C ．步进电动机 D. 永磁同步电动机11．直流伺服电动机的理想空载转速为 A A.a e u k B.e ak uC. a tu k D.a au R12．某步进电动机有48个齿,采用五相五拍方式运行,其步距角为 B A. 0.75oB. 1.5oC. 6oD. 3o13．计算步进电动机转速的公式为 BA. 360or mz cB. 60r f mz cC. 180cososm T mcD. 360180oomc-14. 某三相步进电动机,转子40个齿,若其三相六拍运行时最大转矩为2N m •,则其单三拍运行时起动力矩为 AA. 1N m •B. 0.5N m •m •N m • 15. 步进电机一般用于 A 控制系统中;A. 开环B. 闭环C. 半闭环D. 前馈16．某三相步进电动机,转子40个齿,欲使其步距角为1.5o,应采用的通电方式为 C A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路 17、滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时,螺母上基准点的 B A ．径向位移Ｂ．轴向位移Ｃ．螺旋线长度Ｄ．坐标值 18、为了提高滚珠丝杠副的旋转精度,滚珠丝杠副在使用之前应该进行BA ．调整径向间隙Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗 19、卸荷皮带轮的设计运用了结构设计原理中的A A ．任务分配原理Ｂ．力传递原理Ｃ．力平衡原理Ｄ．等强度原理20、摩擦离合器的设计运用了结构设计原理中的DA．等强度原理Ｂ．力传递原理Ｃ．力平衡原理Ｄ．自保护原理二、填空考5题 10分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;10. 机电一体化技术是机械学与电子学的结合；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;11.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时,力对应电压、位移对应电荷、速度对应电流、质量对应电感、粘滞阻尼系数对应电阻、弹簧柔度对应电容、自由度对应闭合回路 ;12. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时, 输出量的变化量与输入量的变化量的比值;13. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置;14. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种;15. 测速发电机的负载电阻越大,其线性度越好 ;16.步进电机的步距角指在一个电脉冲的作用下,电机转子转过的角位移;17.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器 ;18.直流伺服电机的机械特性指当控制电压U a 一定时, 电磁转矩与转速之间的关系；调节特性指在输出转矩一定时, 转速与控制电压之间的关系;19. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种;20. 在谐波齿轮传动中,若柔轮固定、谐波发生器主动、刚轮从动,则主、从动件转向相同 ;21. 传感器的迟滞特性是指输入量在增加和减少的过程中,同一输入量下其输出量的差别;22. 结构设计中的自平衡原则是指在工作状态下,辅助效应和初始效应相反并达到平衡状态;23. 离心式调速器是结构设计中应用自平衡原理的实例;24、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的电荷与加速度成正比;25、若max ∆是传感器的最大非线性误差、FS y 为输出量的满刻度值,则传感器的线性度可表示为%100max⨯∆±FSy ; 26、在机电一体化产品的功能原理方案设计中,其功能元的组合方式常用的有串联结构、并联结构和环形结构三种形式;27、在单圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中,其接触角β会随轴向载荷载荷大小的变化而变化;28、对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系,应按输出轴转角误差最小原则分配其各级传动比;二、简述题考5题 30分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;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;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;答案：单圆弧型滚道的接触角会随轴向载荷大小的变化而变化,因此轴向刚度、传动效率及承载能力也随之改变;而双圆弧型滚道的接触角在工作过程中基本保持不变,故轴向刚度、传动效率及承载能力基本不变,而且双圆弧型滚道中两圆弧相交处有一小空隙可以使滚道底部与滚珠不接触,并能存一定的润滑油,可以减小摩擦和磨损;但单圆弧型滚道比双圆弧型滚道容易加工;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：“黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法;即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求,从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入—输出之间的转换,得到相应的解决办法,从而推求出“黑箱”的功能结构,使“黑箱”逐渐变成 “灰箱”、“白箱”的一种方法; 4简述机电一体化系统的特点答案：机电一体化系统的一大特点是由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制,并加以延伸和扩大,克服了人体能力的不足和弱点；另一大特点是节省能源和材料消耗;这些特点正是实现机电一体化系统高性能化、智能化、省能省资源化及轻薄短小化的重要原因;5简述机电一体化产品结构设计中通常应该遵循的一些基本原则;答案：a 任务分配原则：根据产品的性能,有时相同的功能可以由不同的零件来承担；有时不同的功能又可以由同一个零件来承担;b 自补偿原则：通过技术系统本身结构或相互关系,产生加强功能、减载或平衡作用;c 从结构设计变元构造的解空间中寻找出最优解;d 力传递原则：尽量缩短力流传递路线；尽量使力流变化缓慢;e 力平衡原则：利用零件本身的结构抵消附加的载荷;f 稳定性原则：在结构设计中应该使其结构即使在受到力的作用时也能处于稳定状态;g 等强度原则;h 降低噪声;6简述机电一体化系统或产品的设计类型;答案：机电一体化产品的设计类型大致有以下三种：开发性设计、适应性设计和变异性设计;开发性设计是没有任何参照产品的设计;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,以使产品的性能和质量增加某些附加价值;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的要求; 7一个较完善的机电一体化产品应该包含那几部分答案：机械本体、动力与驱动部分、传感与检测部分、控制与信息处理部分、执行机构各3分8 说明功能原理方案设计中应用选择表法的目的及步骤;答案：应用选择表法的目的是从众多的方案中挑出一种最优的方案;步骤是：首先根据产品的功能要求列出拟定的选择标准及各种方案,选择标准列的越详细判断最优方案的准确度越高；然后将各种方案按选择标准进行评价,从中挑出最优方案;答案：等效为8个;可编程控制器的继电器线圈只是存储器中的一位若该位的状态为1,则表示线圈带电；若该位的状态为0,则表示线圈失电;故可编程控制器的线圈又称为软线圈;答案：与直齿圆柱齿轮传动相比较,斜齿轮的优点是①传动平稳、噪声小;因为斜齿轮的齿廓接触线是斜线,每对齿都是逐渐进入啮合和逐渐退出啮合的;②承载能力较高,运转平稳,适用于高速转动;由于斜齿轮传动的重合度较大,并随着齿宽和螺旋角的增大而增大,故承载能力较高;③最少齿数少于直齿轮的最少齿数;但是斜齿轮传动的缺点是会产生附加的轴向力,且螺旋角越大,附加轴向力越大;11 何谓力平衡原理举例说明;答案：力平衡原理就是通过相应的结构措施,使一些无用的力在其产生处立即被部分或全部平衡掉,以减轻或消除不良的影响;例如虽然斜齿轮传动平稳、承载能力高,但是斜齿轮传动会产生附加的轴向力;为了抵消这种附加的轴向力,在有些场合用人字齿轮代替斜齿轮传动;12 列举一种通过改变结构设计变元的形状而获得不同结构设计方案的例子;答案：例如棘轮棘爪机构的设计;在棘轮棘爪机构的设计中若棘轮的形状分别取矩形、锯齿形、圆弧与锯齿的组合或在棘轮上安装一些销钉就可以得到不同结构形式的棘轮棘爪机构,从而满足不同的工作要求;13为什么机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点答案：因为对于机电一体化产品,在控制系统方面,它是采用微处理器、计算机进行控制;而现在的微处理器、计算机都是采用超大规模集成电路,元件数少,功能强大,控制性能可靠；在机械部分方面,采用先进的设计方法,如动态结构设计、优化设计,可以在满足动态特性要求的前提下,使结构最紧凑、重量最轻;在信息检测与处理方面采用计算机,有些可以用软件代替;故机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点;14 简述增量式编码器与绝对式编码器在工作原理方面的不同答案：增量式编码器是将位移转换成周期性变化的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小;绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关;15 为什么直流伺服电机具有良好的机械特性答案：因为直流伺服电机的转速与电枢电磁转矩的关系是n=Ua/CeΦ-TRa/CeCtΦ2从公式中可以看出,在控制电压一定的条件下,转速与电磁转矩成线性关系,且为下垂的直线,这样当负载变化时转速也会跟着变化,并稳定在新的平衡点上;16传感器的静态特性指标主要有哪些答案：传感器的静态特性主要有：线性度,灵敏度,迟滞,重复性, 分辨力,精确度17进行机电一体化设计是应遵循什么原则处理“机”和“电”的关系答案：1替代机械系统在极端情况下,机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代,从而使机械产品变成电子产品;2简化机械系统在许多情况下,机械系统可采用机电一体化的方法加以简化;依靠微计算机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能;3增强机械系统将正常设计的机械与闭环控制回路相结合,可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性,有关的部件可以做得更轻、惯性更小;4综合机械系统采用嵌入式微处理系统,有能力综合不同的机械系统以及相关的功能;18为什么要消除齿轮副间隙常用什么方法消除间隙答案：齿轮副的间隙使得在传动过程中,主动轮突然改变旋转方向时,从动轮不能立即随之反转,而是有一个滞后量,造成齿轮传动的回差;这种非线性因素将会影响全闭环伺服系统的稳定性;消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法;19描述传感器静态特性的主要技术指标是什么答案：传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时,传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性;描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、精度、误差、重复性、可复现性;20 根据工作原理,步进电动机分为哪几类答案：1反应式步进电动机这类步进电动机结构简单,起动和运行时频率较高,步距角一般为 ;缺点是消耗功率较大,断电时无定位转矩;2永磁性步进电动机由于转子为永久磁钢,永磁式步进电动机断电时有定位转矩,消耗功率较小;但是,这种步进电动机步角较大,起动和运行频率较低,并需要正、负脉冲供电;3永磁感应式步进电动机这种步进电动机步距角可做得较小,起动和运行频率较高,消耗功率较小,断电时有定位转矩,兼有反应式和永磁式的优点,但制造工艺较复杂;三、分析计算题：考5题30分1.说明下列的支架中哪些采用了等强度设计原则；对于采用等强度原则设计的支架说明其适合的材料;答： c、d采用了等强度设计原则;其中c适用于铸铁等脆性材料；d适用于钢等塑性材料;2、对于如图所示的三相反应式步进电机,说明其工作原理;答：工作原理是：假定首先A相带电,则A相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与A相绕组对齐；其次让B相绕组通电,则B相绕组产生的磁拉力使得转子的2、4齿与B相绕组对齐；最后让C相绕组通电,则C相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与C相绕组对齐；如果按照A→B→C→A顺序通电,转子将按逆时针方向一步一步转动,通电顺序改变,转子的转向也发生改变;3- 对于如图所示的槽轮机构说明其工作原理;画范围时没有这一题答：工作原理是：拨销盘以不变的角速度旋转,拨销转过2β角时,槽轮转过相邻两槽间的夹角2α,在拨销转过其余部分的2π-β角时,槽轮静止不动,直到拨销进入下一个槽内,又重复以上循环;4- 对于图示的支承结构,应用力传递原理说明哪种支承的1—拨销盘；2—锁紧弧；3—槽轮；4—定位弧；5—拨销刚性最好哪种支承的刚性最差答：图a 中由于力的传递路线最短,所以刚性最好；图e 中由于力线要沿弹簧传递,路线最长,故刚性最差;5- 求如图所示机械系统的传递函数其中)(0t X 为输出,)(t F i 为输入; 6- 图示两种结构设计中哪种较好说明理由;1、图b 所示的结构形式较好;根据结构设计中的力传递原则,力流转向越平缓越好;图a 所示的力流方向变化急剧,A 处应力集中严重；而图b 所示的结构力流方向变化较平缓,应力集中小;7- 求如图所示电路网络的传递函数设i u 为输入, o u 为输出 2、解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得：联立解上述3个方程得：8- 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,测得步进电机的转速为100r/min,已知转子有24个齿,求步进电机脉冲电源的频率; 解：因为 Zk m fn ⋅⋅=60 r/min所以 40060242510060=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=Z k m n f Hz a b c d e9- 画出图示机械系统的力——电压相似模拟电路画范围时没有这一题解：该机械系统的力——电压相似模拟电路10- 图示为变隙差动式自感传感器工作原理示意图,解释其工作原理;画范围时没有这一题工作原理为：衔铁处于中间位置时,21L L =,21L L i i =,0=∆i ,0=o U ；衔铁移动时,一个线圈自感增加,另一个减小,0≠∆i ,产生输出电压o U ；由o U 和i ∆的大小和方向可判断出衔铁的位移大小和方向;11-求如图所示电路网络的传递函数设i u 为输入, o u 为输出解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得：)(2R R I U i +'⋅= 2R I U o ⋅= SC R R R ⋅⋅+='111 1分联立解上述3个方程得：12-图示为光栅式位移传感器示意图,分析其工作原理;画范围时没有这一题传感器主要由指示光栅、标尺光栅、光源和受光体四部分组成;将指示光栅平行地放在标尺光栅上,并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度θ,这时在指示光栅上就会出现一些较粗的明暗相间的条纹,称为摩尔条纹;当标尺光栅相对于指示光栅移动时,每移过一个栅距,则在垂直方向上就移过一个摩尔条纹;通过其后的测量装置对脉冲进行计数、处理,即可测的实际位移; 13- 画出图示机械系统的力——电压相似模拟电路画范围时没有这一题解：该机械系统的力——电压相似模拟电路图中)()(21t v t v 、各1分,其它等效元件各分。