机电一体化系统设计试题_1答案

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机电一体化系统设计试题_1答案

机电一体化系统设计试题_1答案

习题一答案1-1、什么是机电一体化?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,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

1-2、什么是机电一体化的变参数设计?在设计方案和结构原理不变的情况下,仅改变部分结构尺寸和性能参数,使之适用范围发生变化的设计方式。

例如,同一种产品不同规格型号的相同设计。

1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。

传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现,如继电器、接触器等,在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。

机械本体和电气驱动界限分明,整个装置是刚性的,不涉及软件和计算机控制。

机电一体化技术以计算机为控制中心,在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。

机电一体化系统是多学科技术的综合应用,是技术密集型的系统工程。

其技术组成包括:机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。

现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。

1-5、一个典型的机电一体化系统,应包含哪些几个基本要素?机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

我们将这些部分归纳为:结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素;这些组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。

1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。

机电一体化系统的设计过程中,一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法,要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系,从而确定系统各环节的设计方法,并用自动控制理论的相关手段,进行系统的静态特性和动态特性分析,实现机电一体化系统的优化设计。

《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

《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试题及答案

机电一体化系统设计试题及答案

机电⼀体化系统设计试题及答案机电⼀体化系统设计试题课程代码:02245⼀、单项选择题(本⼤题共14⼩题,每⼩题1分,共14分)在每⼩题列出的四个选项中只有⼀个选项是符合题⽬要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.受控变量是机械运动的⼀种反馈控制系统称( B )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 )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( D )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( C )A.100mmB.20mmC.10mmD.0.1mm5.直流测速发电机输出的是与转速( C )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( C )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( B )A.1450[r/min]B.1470[r/min]C.735[r/min]D.2940[r/min]8.右图称( B )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( C )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( B )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( B )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( C )使得它们同步协调到达⽬标点。

机电一体化系统设计试卷1答案

机电一体化系统设计试卷1答案

《机电一体化系统设计》课程试卷1参考答案一.填空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。

二、简述题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。

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。

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: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。

机电一体化系统设计;课后答案-

机电一体化系统设计;课后答案-

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 ra d,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)I3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么? (5)3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。

《机电一体化系统设计》练习题参考答案

《机电一体化系统设计》练习题参考答案

《机电一体化系统设计》练习题参考答案一、填空题1. 开发性设计、适应性设计、变参数设计2. 转子惯量3. 滤波、电平变换、光电隔离、功率驱动4. 固有频率二、判断题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案√√√×√√√√××三、问答题1.答: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。

2.答:对控制及信息处理单元的基本要求:提高信息处理速度和可靠性,增强抗干扰能力,完善系统自诊断功能,实现信息处理智能化和小型化,轻量,标准化等。

3.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。

4.答:脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。

利用大功率晶体管的开关作用,将直流电源电压转换成一定频率的方波电压,施加于直流电机的电枢,通过对方波脉冲宽度的控制,改变电枢的平均电压,使电机的转速得到调节。

5.答:机电一体化系统对机械传动系统的要求有:精度;稳定性;快速响应性;还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

6.答:机电一体化系统对机械传动系统的要求有:精度;稳定性;快速响应性;还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

四、分析题1.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NF,最大加速度为1200=l10m/s2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,总效率为%η,忽略丝杠惯量40=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2 外负载力 N F l 1200=惯性负载力m FN am F m 6001060=⨯=⋅=(2)电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 57.04.01)6001200(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2. 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 外负载力 N F l1000=惯性负载力m F N am F m 5001050=⨯=⋅=(2)电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 63.03.01)5001000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ。

《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..

《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 )。

(完整版)机电一体化系统设计试题与答案

(完整版)机电一体化系统设计试题与答案

一、填空题(每空1分,共20分)1.滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、两种。

2.机电一体化系统,设计指标和评价标准应包括、、、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,并尽量高伺服系统的响应速度.4.。

实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是、、。

5.抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、、、、合理布局和软件抗干扰技术。

6.机电一体化系统一般由______________、_____________、接口、__________________、_____________、______________等部分组成.7.机电一体化系统(产品)设计类型大致可分为________________、适应性设计、________________。

二、简答题(每题5分,共30分)1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器,光电耦合器的作用有哪些2、什么是三相六拍通电方式?3、简述PWM脉宽调速原理。

4、简述香农采样定理。

5、什么叫传感器?它是由哪几部分组成的?6、步进电动机常用驱动电路中功率放大电路有哪几种类型?三、计算题(共20分)(将本题答案写在答题纸上)(一)、(10分)三相变磁阻式步进电动机,转子齿数Z=100,双拍制通电,要求电动机转速为120r/min ,输入脉冲频率为多少?步距角为多少?(二)、(10分) 光栅传感器,刻线数为100线/mm,设细分时测得莫尔条纹数为400,试计算光栅位 移是多少毫米?若经四倍细分后,记数脉冲仍为400,则光栅此时的位移是多少?测量分辨率是多少? 四、综合分析题(共30分)(一)、分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。

(二)、伺服控制系统一般包括哪几个部分?每部分能实现何种功能?一、填空题(每空1分,共20分)1、内循环、外循环2、性能指标 系统功能 使用条件 经济效益3、稳定性4、 1)采用计算机软件分配器 2)小规模集成电路搭接的硬件分配器 3)专用模块分配器5、隔离 滤波 接地6、机械本体 动力与驱动 执行机构 传感器检测部分 控制及处理部分7、开发性设计 变参数设计二、简答(每题5分,共30分)1. (1)能保护系统元件不受高共模电压的损害,防止高压对低压信号系统的损坏。

电子科技大学智慧树知到“机械设计制造及其自动化”《机电一体化系统设计》网课测试题答案1

电子科技大学智慧树知到“机械设计制造及其自动化”《机电一体化系统设计》网课测试题答案1

电子科技大学智慧树知到“机械设计制造及其自动化”《机电一体化系统设计》网课测试题答案(图片大小可自由调整)第1卷一.综合考核(共15题)1.机电一体化的基本要素有机械本体()等组成。

A.动力与驱动部分B.执行机构C.传感测试部分D.控制及信息处理2.机电一体化系统的设计类型有()。

A.适应性设计B.组合法C.开发性设计D.变参数设计3.SSR有()之分。

A.脉冲型B.直流型SSRC.方波型D.交流型SSR4.机电控制系统由()组成。

A.被控对象B.检测装置C.控制装置D.执行机构5.控制系统按系统的输出规律可分为:()A.镇定控制系统B.程序控制系统C.随动系统D.顺序控制系统6.机电一体化产品中的机械系统包括()三部分。

A.传动机构、检测机构、导向支承机构B.检测机构、导向支承机构、执行机构C.检测机构、传动机构、执行机构D.执行机构、导向支承机构、传动机构7.步进电机开环系统由()组成。

A.控制器B.驱动器C.步进电机D.负载8.“机电一体化”与英文单词()一致。

A.MechatronicsB.MechanicsC.ElectronicsD.Electric-Machine9.直线运动导轨的基本形状有()。

A.矩形B.燕尾形C.圆形D.三角形10.开环频域性能指标有()。

A.相角裕量及其对应的增益截止频率B.带宽C.增益裕量D.品质因数11.数字调节器的特点有()。

A.能实现复杂控制规律的控制B.可实现多回路控制C.控制规律灵活D.可靠性高12.直流伺服电机的驱动方式有()。

A.SCR驱动B.PWM驱动C.PIDD.SPWM13.()是导轨产生爬行现象的主要原因。

A.传动系统刚度不足B.摩擦系数随相对运动速度变化而变化C.导轨精度D.导轨材料14.数字滤波方式中()能有效滤去由于偶然因素引起的波动。

A.算术平均滤波B.滑动平均滤波C.低通滤波D.中值滤波15.步进电机按照转矩产生的方式可分为:()A.PMB.VRC.HBD.CD第2卷一.综合考核(共15题)1.步进电机开环系统由()组成。

《机电一体化技术与系统》试题及答案1

《机电一体化技术与系统》试题及答案1

《机电一体化技术与系统》试题及答案一、填空题(每道3分,共30分)1. 机电一体化技术的内涵是和渗透过程中形成的一个新概念。

2. 机电一体化系统(产品)是和技术的有机结合。

3. 工业三大要素是、、、;机电一体化工程研究所追求的三大目标是:4. 机电一体化研究的核心技术是问题。

5. 机电一体化系统(产品)构成的五大部分(或子系统)是:、、、、。

6.机电一体化接口按输入/输出功能分类、、、。

7. 机电一体化系统(产品)按设计类型分为:、、。

8.机电一体化系统(产品)按机电融合程度分为:、、。

9.机电一体化技术是在机械的、、基础上引入,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):和。

二、选择题(每小题2分,共10分)1、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。

A 换向结构B 转换电路C 存储电路D检测环节2、检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______。

A 控制电路B 转换电路C 调制电路D 逆变电路3、以下可对异步电动机进行调速的方法是_______。

A 改变电压的大小B 改变电动机的供电频率C 改变电压的相位D 改变电动机转子绕组匝数4、执行元件:能量变换元件,控制机械执行机构运动,可分为________、液压式和气动式等。

A 电气式B 电磁式C 磁阻式D 机械式5、步进电动机,又称电脉冲马达,是通过________ 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 脉冲的占空比三、简答题1. 机电一体化技术(或产品)的定义。

2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么?主要目的:增加机械系统或产品的附加值和自动化程度3. 机电一体化系统(产品)的主要构成单元或组成部分有哪些?4.简述机电一体化系统或产品的机电结合(融合)设计方法。

《机电一体化系统设计》试卷及答案(一)

《机电一体化系统设计》试卷及答案(一)

《机电一体化技术》试卷及答案(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C. 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. PLCD. DSP5、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。

机电一体化系统设计试卷(整合版)

机电一体化系统设计试卷(整合版)

(一)一、填空(每空2分,共20分)1.机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品、民用机电一体化产品2.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口组成。

3.在小功率传动链中,为使总的折算惯量最小,各级传动比分配应遵守前小后大原则。

4.典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、电源和输入/输出接口等部分构成。

5.传感器的静态特性能数主要有灵敏度、线性度迟滞和重复精度。

二、简答题(每题4分,共20分)1.为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?答: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。

2.机电一体化相关技术有哪些? 答:机电一体化相关技术有:机械技术,计算机与信息处理技术,系统技术,白动控制技术,传感器测试技术和伺服驱动技术。

3.转动惯量对传动系统有哪些影响?答: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。

4.简述机电一体化产品设计中,详细设计的主要内容。

答:详细设计主要包括:系统总体设计;业务的分组;机械本体及工具设计;控制系统设计:程序设计;后备系统设计;完成详细设计书及制造图样;产品出厂及使用文件的设计。

5.简述A/D、D/A接口的功能。

答:A/D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。

D/A接口是将二进制数字量转换成电压信号。

三、分析题(20分)1.已知数控机床控制系统如图所示,试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素?)解答:图中各部可分为:(1)控制及信息处理单元:键盘、计算机、显示;(2)测试传感部分:光电编码器、信号处理;(3)能源:电源;(4)驱动部分:功放、电机;(5)执行机构:联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台2.试分析图示传动系统中,齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响?解答:齿轮传动链位于电机之后,前向通道的闭环之外,其传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除,都会影响输出精度。

《机电一体化系统设计——张建明主编》习题答案

《机电一体化系统设计——张建明主编》习题答案

机电一体化系统习题答案第一章 思考与练习题一一. 名词解释 1.机电一体化机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

二. 简答题1.机电一体化系统的组成部分主要分为哪几种?答:机电一体化系统主要分为:机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、控制性处理单元以及接口等部分组成。

2.接口技术的作用?答:是系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面,是外设和数控装置之间的桥梁。

其功能为:变换、放大和传递。

第二章 思考题1一.名词解释1. 误差:是对某一特定的物理量进行度量时,所测得数值与真值得差值。

2. 准确度:通常用来反映系统的测量值与真值的近似程度,反映了系统误差的大小; 精密度:是从随机误差的角度来反映系统的测量值与真值的近似程度; 精确度则是系统误差和随机误差的综合反映。

3. 传动精度:是指机械传动链单向传动时,其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。

4. 装配精度:是是指不同零件或不见按照特定要求组装成具有一定功能的综合精度,包括零件或不见的相对位置精度、运动精度、接触精度。

5. 机床加工精度:是一项综合型精度指标,即指机床在加工工件时所能达到的精确度。

6. 机床定位精度:是指机床或仪器主要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度。

(是一个具有综合性质的精度指标,其定位形式大致可分为手动定位、自动间歇定位和连续定位三种形式。

) 二.简答题1.机械系统在机电一体化中的作用?答:机械系统在机电一体化中起着传递功率、支撑、连接、执行的功能。

2.机床精度与机床加工精度有什么不同?(判断)答:二者的概念之间有一定的区别,机床加工精度是指在加工时体现出来的精度,与机床设备本身使用的时间年限、加工时的切削力、环境温度等都有关系,而机床精度所描述的是机床的原始精度,不考虑上述这些情况。

4. 什么是六点定位原理?答:任何一个物体在三维空间中,相对三个互相垂直的坐标系OXYZ 来说,都有六个自由度,即沿X 、Y 、Z 三个坐标轴的移动,以z y x 、、表示,及绕着X 、Y 、Z 轴的转动,用z y、、x 表示,如图所示。

《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》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》试卷答案

《机电一体化系统设计》试卷答案

XX 大学XX 学院XXXX-XXXX 学年 第X 学期《机电一体化系统设计》试卷班级 学号 姓名一、填空题:(每空1分,共20分)1、机电一体化是 机械 与 电子技术 有机结合的产物。

2、开发性设计是在既没有 参考样板 又没有 具体设计方案 的情形下,根据 抽象原理 ,按照 系统性能要求进行的设计。

3、滚珠丝杠副的传动效率高达 0.90~0.95 ,为滑动丝杠副的 3~4 倍。

4、启动或反向时,系统的输入运动与输出运动之间的差值就是系统的 失动量 。

5、对步进电动机进给系统中齿轮传动装置进行传动比分配的原则是最小负载惯量原则。

6、据齿轮系传动比最佳分配条件,简化的最佳速比分配关系为 22i7、在开环步进电机-丝杠系统中,传动比大小与系统步进电机的 步距角有关。

8、滚珠丝杠副可以将 直线 运动转变为为 旋转 运动。

9、计算齿轮传动系统时非随机载荷的采用 峰值综合法 法。

10、数字式传感器检测系统的传感器输出信号为 增量码 信号。

11、当传感器的输出信号是电参数形式时,需要采用 基本转换 电路,将其转换成 电量 形式。

12、采样信号变成连续信号必须经过 D/A 转换器 和 保持器 才能完成。

二、选择题:(将答案填入表格,每题1.5分,共30分)1、机电一体化与英文单词( C )A.Mechanics 一致B.Electronics 一致C.Mechatronics 一致D.Electric-Machine 一致2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下( C ) A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象设计原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象设计原理进行局部更改的设计3、柔性化是在生产对象变更需要改变传动机构的动作规律时,( A ) A.无须改变硬件只改变软件就可以 B.无须改变软件只改变硬件就可以 C.既要改变硬件又要改变软件才行 D.既不改变硬件又不改变软件4、滚动直线导轨副的承载能力是平面滚道形式的( B )A.23倍B.13倍C.4倍D.33倍5、齿轮传动的总等效惯量随传动级数( A )A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小D.变化而不变6、在设计滚珠丝杠副时所要求的硬度HRC( B )A.越小其硬度系数就越小B.越大其硬度系数就越小C.越大其硬度系数就越大D.大小与其硬度系数无关7、偏心轴套调整法是采用偏心轴套的旋转来改变( B )A.两齿轮轴向位移量以消除齿侧间隙B.齿轮之间的中心距以消除齿侧间隙C.两齿轮相对旋转的角位移消除间隙D.两薄片齿轮之间垫片厚度以消除间隙8、滚动摩擦系数几乎与运动速度无关,其动摩擦力与静摩擦力之差( B )A.极大B.极小C.为零D.为无穷大9、齿轮传动机构采取消隙措施,可以消除齿侧间隙及其造成的( B )A.换向误差B.换向死区C.换向冲击D.换向阻力10、滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截面形状有( D )A.单圆弧型面和抛物线型面B.双圆弧型面和椭圆弧型面C.抛物线型面和椭圆弧型面D.单圆弧型面和双圆弧型面11、导轨截面为矩形截面的滚动导轨承载时其受力( B )A.上下方向相等但左右不等B.上下左右各方向大小相等C.上下方向不相等但左右相等D.上下左右各方向大小均不相等12、滚珠丝杠副为单圆弧型面螺纹滚道时,其接触角随轴向负荷(B)A.增大而减小B.增大而增大C.减小而增大D.减小而减小13、为了提高齿轮传动系统度精度,并使机构紧凑,各级传动比(B)A.应按“前大后小”次序分配B. 应按“前小后大”次序分配C. 必须相等D.应与伺服系统匹配14、频率调制是让一个高频载波信号的频率随(A)A.调制信号而变化的过程B.调幅信号而变化的过程C.载波信号而变化的过程D.调频信号而变化的过程15、滤波器的截止频率是指滤波器的幅频特性值等于(B)A.K2所对应的频率B.2K所对应的频率C.2K所对应的频率D.K2所对应的频率16、调频波的解调可以先将调频波变换成(C)A.调幅波后进行幅值检波B.调频波后进行幅值检波C.调频调幅波后进行幅值检波D.调相调幅波后进行幅值检波17、共模抑制比就是(D)A.共模增益与差模增益之比B.闭环增益与开环增益之比C.开环增益与闭环增益之比D.差模增益与共模增益之比18、滤波器的带宽是指滤波器两( B )A.固有频率之间的频率范围B.截止频率之间的频率范围C.谐振频率之间的频率范围D.穿越频率之间的频率范围19、为保证闭环数字控制系统的稳定性(A)A.1-Φ(z)的零点必须包含G(z)的所有不稳定零点B.1-Φ(z)的极点必须包含G(z)的所有不稳定零点C.Φ(z)的零点必须包含G(z)的所有不稳定零点D.Φ(z)的极点必须包含G(z)的所有不稳定零点20、控制系统极点在z平面单位圆外时,对应的暂态响应是(B)A.衰减或振荡衰减的B.发散或振荡发散的C.不变或等幅振荡的D.衰减或等幅振荡的三、简答题:(共20分)1、简述机电一体化的概念。

《机电一体化系统设计》试卷及答案

《机电一体化系统设计》试卷及答案

《机电一体化系统设计》一、填空题(每空1分,共20分)1. 机电一体化可靠性是指,系统(产品)在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

2.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3. 工业三大要素指物质、能量、信息。

4. 机电一体化系统传动机构的作用传递转矩和转速。

5. 机电一体化系统(产品)对传动机构的基本要求:精密化,高速化,小型、轻量化。

6. 轴系部件设计的基本要求有:①旋转精度②刚度③抗震性④热变形⑤轴上零件的布置二、判断题(每题2分,共10分)1.机电一体化系统的接口功能有一种是变换、调整,另一种是输入/输出。

(√)2.谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂,柔轮相当于行星轮,刚轮则相当于中心轮。

(√)3.比例-积分(PI)调节克服了单纯比例环节有调节误差的缺点又避免了积分环节响应慢的弱点,既能改善系统的稳定性能能,又能改善其动态性能。

(√)4.组合法它是将结合法制成的专用或通用功能部件(子系统)、功能模块,像积木那样组合成各种机电一体化系统(产品),故称组合法。

(√)5.机电互补法又称取代法。

该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品(系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统,以弥补其不足。

√三、解释(每题3分,共9分)1. MCS一般将配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机系统2. CPU微处理机简称 CPU,它是一个大规模集成电路器件或超大规模集成电路器件,器件中有数据有数据通道、多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件,有的器件还含有时钟电路,为器件工作提供定时信号。

3.MC微型计算机简称MC。

它是以微处理机为中心,加上只读存储器,随机存取存储器,输入|输出接口电路、系统总线及其他支持逻辑电路组成的计算机。

四、简答题(每题6分,共36分)1.机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么答: 1 惯量小、动力大 2 体积小、重量轻3 便于维修、安装4 易于微机控制2.直流伺服电机控制方式的基本形式是什么答: 直流伺服电机为直流供电,为调节电动机的转速和方向,需要对其直流电压的大小和方向进行控制。

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习题一答案
1-1、什么是机电一体化?
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,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

1-2、什么是机电一体化的变参数设计?
在设计方案和结构原理不变的情况下,仅改变部分结构尺寸和性能参数,使之适用范围发生变化的设计方式。

例如,同一种产品不同规格型号的相同设计。

1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。

传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现,如继电器、接触器等,在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。

机械本体和电气驱动界限分明,整个装置是刚性的,不涉及软件和计算机控制。

机电一体化技术以计算机为控制中心,在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。

机电一体化系统是多学科技术的综合应用,是技术密集型的系统工程。

其技术组成包括:机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。

现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。

1-5、一个典型的机电一体化系统,应包含哪些几个基本要素?
机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

我们将这些部分归纳为:结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素;这些组成要素内部及其之间,形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。

1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。

机电一体化系统的设计过程中,一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法,要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系,从而确定系统各环节的设计方法,并用自动控制理论的相关手段,进行系统的静态特性和动态特性分析,实现机电一体化系统的优化设计。

1-7、机电一体化系统(产品)开发的类型。

机电一体化系统(产品)开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性,可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。

1-8、机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。

(1)诊断过程的智能化、(2)人一机接口的智能化、(3)自动编程的智能化、(4)加工过程的智能化
1-9、机电一体化的发展趋势体现在哪些方面。

高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展
1-10、机电一体化系统中的接口的作用。

接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等
1-11、为什么说机电一体化技术是其它技术发展的基础?举例说明。

机电一体化技术是其他高新技术发展的基础,机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展,可以预料,随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展,在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域,机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。

1-12、试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。

机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同,它是以计算机为手段,其设计步骤通常如下:设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法(如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等)一→机电一体化系统设计质量的综合评价
1-13、试简述机电一体化技术与并行工程的区别。

机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机结合在一起,十分注意机械和其他部件之间的相互作用。

而并行工程是将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进,只在不同技术内部进行设计制造,最后通过简单叠加完成整体装置。

1-14、机电一体化技术与自动控制技术的区别。

自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。

机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术,将自控部件作为重要控制部件。

它应用自控原理和方法,对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。

1-15、试分析家用洗衣机脱水系统的工作原理,如何体现机电一体化技术的。

1-16、机电一体化技术与计算机应用技术的区别。

机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用,目的是提高和改善系统性能。

计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分,它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。

机电一体化技术研究的是机电一体化系统,而不是计算机应用本身。

1-17、试简述机电一体化系统的设计步骤。

计步骤通常如下:设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法(如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等)一→机电一体化系统设计质量的综合评价。

1-18、试分析机电一体化技术在打印机中的应用。

打印机是典型的光机电一体化产品,材料、电子、光学、机械等领域的新技术都会很快地反映在打印机产品中,并推动打印机向自动化、人性化、多样化及更好地满足用户多种需求的方向发展。

平推式走纸通道技术减少了由于纸张弯曲、卡纸造成的打印偏差,也使打印存折等复杂介质成为可能;平推式走纸还使纸张的进退纸速度加快,提高了柜台业务处理速度;而利用传感器
判断纸张边界的纸张定位技术使打印内容的定位更加准确,使用户只需将纸张放入打印机即可,不必再调整纸张进纸位置——这些技术促进了平推式票据打印机的发展。

引入LCD显示技术使打印机面板不再单调,液晶屏可以显示打印机状态、版本信息等内容,便于进行参数设置,使人机交流更加轻松,操作更加简单;Flash下载技术使打印机可以直接通过主机下载升级程序,改变了以往需要专业工程师拆机更换芯片的麻烦,升级更加方便、快捷,甚至用户都可以自己动手过一把“下载升级”的瘾;一些打印机厂商还根据用户的需要开发出了双用户模式,使打印机可以同时使用串口和并口进行打印,达到一机多用、一机多联的功能;部分高档的存折打印机还配备有磁条读写模块,使打印机不仅能够打印,还具有自动读取存折磁条信息的功能——存折进入打印机后,读写磁条信息、打印存折内容一气呵成,使柜台打印业务处理更高效,且保密性更好。

借助磁码打印技术(需特殊色带和打印装置)可使打印输出既具有可读性,又具有防伪、机读等特性,加强了系统的安全性、保密性、高效性。

安装了网卡的打印机可以实现多机共享、远程控制、远程管理、远程诊断功能;安装了无线网卡就可实现无线操作;再加上自动翻页装置就可实现自助补登功能。

安装了扫描头的打印机可以同时进行扫描工作,使打印机具有了输入设备的功能,而配备IC 卡读写器的打印机还可以同时进行IC卡的读写工作,这就大大节省了柜台的宝贵空间。

1-19、如何保证机电一体化系统的高性能?
高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。

1-20、列举各行业机电一体化产品的应用实例,并分析各产品中相关技术应用情况。

见题15、18题
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