机电一体化系统设计试卷
机电一体化系统设计A试题及参考答案
潍坊学院成人高等教育《机电一体化系统设计》试卷
一、填空题（本大题共1０小题，每空１分，共3０分）
１．工业三大要素是________、 ________和________。
２．机电一体化的三大效果是________、 ________和________。
３．滚珠丝杠副的结构类型可以从________、 ________和________进行区分。
４．齿轮传动部件是________、 ________和________的变换器。
５．对滚动导轨副的基本要求有________、 ________、________和________。
６．使用微型计算机对步进电动机进行控制有________和________两种形式。
７．单片机应用系统中，常使用________、 ________和________等作为显示器。
８．导轨变形一般有________、 ________和________三种变形。
９．常见的导轨截面形状有________、 ________、________和________四种。
１０．导轨常用材料有________、________、________和塑料等。
二、名词解释（本大题共５小题，每题4分，共20分）
11．导轨副
12．导向精度
13．稳定性
14．运动参数
15．公称直径
三、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）
16．机电一体化产品对传动机构的基本要求是什么？
17．机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现那些功能？
18．试述旋转支承的种类及基本要求。
19．简述步进电动机的特点及其种类。
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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考试试题及答案
《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考试卷(2007A)[1]
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第 1 页 共 5页一、填空题（每空1分，共20分）1．机电一体化系统构成的五大要素是 、 、 、 、 。
2．机电一体化系统常用动力机有 、 、 、 。
3．传动系统的主要组成部分有 、 、 、 。
4．机电系统中常用的线位移检测传感器有 、 、 等。
5．对旋转支承部件的基本要求是 、 、、 和耐磨性好。
二、简答题（每题6分，共30分）1．转动惯量的折算是根据什么原理进行的？如图所示，由导程为S 的丝杠驱动质量为m 的直线移动工作台，试推导工作台折算到丝杠上的等效转动惯量J 。
2．用机电一体化技术将普通车床改造为经济型数控车床，若控制系统采用半闭环伺服控制，机械部分需改动的地方主要有哪些？班级 学号 姓名 命题教师 教研室（系）主任审核(签字)---------------------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------------------线--------------------------------------------装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记2006 /2007 学年第 二 学期考试题（卷）3．使用滚动导轨时，在什么情况下需要预紧？预紧力大小如何控制？4. 设计无级变速传动系统时，在什么情况下需要串联有级变速箱？这时有级变速箱的级数如何确定？5．试绘出软件伺服控制系统的工作原理图。
第 2 页共 5 页第 3 页 共 5页三、分析题（15分）三相反应式步进电机结构如图所示，转子的步数为40，按每相单拍通电方式运行，试分析：（1）电机的工作原理。
（2）电机的步距角是多少？（3）电机的静态矩角特性指什么？径向分相式步进电机课程名称: 机电一体化系统设计 使用班级 机械 0401—04班级 学号 姓名---------------------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------------------线--------------------------------------------装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记四、根据图示传动系统图，试求：（20分）Array（1）系统公比φ；（2）输出轴n max、n min；（3）写出结构式；（4）画出转速图；（5）求各轴的计算转速。
机电一体化系统设计试题
习题七答案1、简述干扰的三个组成要素。
干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体.2、简述电磁干扰的种类。
（1）、静电干扰（2）、磁场耦合干扰（3）、漏电耦合干扰（4）、共阻抗干扰（5）、电磁辐射干扰3、简述干扰对机电一体化系统的影响。
在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。
4、什么是共模干扰？共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。
如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。
5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。
抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法6、什么是屏蔽技术及其分类？屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。
按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
7、机电一体化中隔离方法有哪些？隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合？滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。
由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。
这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。
常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。
低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。
高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。
带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。
《机电一体化系统设计》试卷 及答案(五)
《机电一体化技术》试卷及答案(五)一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 单片机2. I/O接口3. I/O通道4. 串行通信5.直接存储器存取（DMA）二、单项选择题(每小题2分，共10分)1. 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2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（）。
A.1<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.PWM指的是（）。
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（）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（）方法实现。
A.插补B.切割C.画线D.自动三、简答题(每小题5分，共30分)1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。
2. 试述可编程控制器的工作原理。
3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？4. 柔性制造系统的主要特点有哪些？5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么?6.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？四、计算题(每小题10分，共20分)1. 某光栅传感器，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？2. 若12位A/D转换器的参考电压是±2 .5V，试求出其采样量化单位q 。
若输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。
五、综合应用题(每小题15分，共30分)1.分析下图调整齿侧间隙的原理1、4－锥齿轮2、3－键5－压簧6－螺母7－轴2、周向弹簧调整法2. 分析下图差动螺旋传动原理设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为P h1和P h2。
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_模拟试卷3及答案
模拟试卷3一、判断（1×10=10）1、机电一体化系统的发展由来已久。
（）2、双螺母垫片预紧调整式可实现精密微调。
（）3、导轨副采用不同的材料会加剧导轨的磨损。
（）4、用于滚珠丝杠支承的轴承有：止推轴承和深沟球轴承。
（）5、对机电一体化产品的综合评价指标是人-机工程学指标。
（）6、洗衣机和数码相机都是机电一体化产品。
（）7、步进电机的工作状态与电压电流的变化率有关。
（）8、步距角越小，分辨力越低。
（）9、执行元件位于机械运行机构和微电子控制装置的连接部位，是一种能量转换元件。
（）10、起动转矩表示步进电机单相励磁时所能带动的极限负载转矩。
（）二、填空：（1×20=20分）1、机电一体化系统具有的三大目的功能为：对工业要素的、和。
2、环行脉冲分配器的作用就是把微机发出的一路，按照给定的分配到电机的。
3、电度角为±л/2时，最大，此时的也最大。
4、执行元件的种类有：、气压式。
5、在输出功率相同的条件下，的比功率最高，次之，最低。
6、滚珠螺母丝杠的螺纹滚道截面形状有和。
7、机电一体化系统中常用的执行元件是10、螺旋槽式外循环结构的缺点是容易磨损。
11、控制系统的输入输出通道包括、和通道。
三、选择：（2×10=20分）1、矩角特性曲线族中，曲线越多说明。
A 静态稳定区越大B 动态稳定区越大C 步距角越大D运动越不稳定2、双推-双推式的丝杠支承方式用于场合。
A承受较小轴向力B减小承重C承受较大轴向力D速度和精度要求不高3、五相步进电机以五相五拍顺序通电，转子的齿数为36，此时的步距角为：A 1°B 10°C 2°D 20°4、电度角为时，转子离开静态稳定区。
A лB 0C ±3л/2D -л/25、单双拍交替运行时，步距角会减半，这种运行方式称为步进电机的A 半步运行B 整步运行C 梯形波D 正弦波6、利用液压能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、EPROM存储器指的是的半导体存储器。
机电一体化系统设计考试卷(2007B)[1]
![机电一体化系统设计考试卷(2007B)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a3ef9add28ea81c758f57876.png)
第 1 页 共 5 页一、填空题（每空1分，共20分）1．机电一体化的相关技术主要有 、 、 、、 、 。
2．机电一体化系统常用控制电机有 、 、 。
3．滚珠丝杠副轴向间隙调整及预紧装置主要有 、 、。
4．机电系统中常用的速度检测传感器有 、 、 等。
5．伺服控制系统的主要性能指标有 、 、 、、 。
二、简答题（每题6分，共30分）1．无级变速传动系统在何种情况下需要串联有级变速箱？这时有级变速箱的 公比如何确定？2．何谓开式导轨? 何谓闭式导轨? CA6140车床溜板是开式还是闭式导轨?班级 学号 姓名 命题教师 教研室（系）主任审核(签字)---------------------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------------------线--------------------------------------------装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记2006 /2007 学年第 二 学期考试题（卷）3．固定支承部件设置隔板和加强筋是为了什么？隔板的设置形式有哪几种？4．图示带式制动装置的操纵力应作用在制动带的哪一边？为什么？5．试绘出模拟伺服控制系统的工作原理图。
第 2 页共 5 页第 3 页 共 5 页三、分析题（15分）增量式编码器简图如图示，其中Q 1、Q 2为光源，D A 、D B 、D C 为光电元件，E为编码盘,试分析：（1）如何测转角；（2）如何判断转动方向； （3）C 相的作用是什么。
课程名称: 机电一体化系统设计 使用班级 机械 0401—04班级 学号 姓名---------------------------------------------装-----------------------------------------订----------------------------------------线--------------------------------------------装 订 线 以 内 不 准 作 任 何 标 记四、根据图示传动系统图，试求：（20分）（1）系统公比φ；（2）输出轴n max、n min；（3）写出结构式；（4）画出转速图；（5）求各轴的计算转速。
机电一体化系统设计考试试题及答案
4. 控制系统接地通的目的。
将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（大地）实现低阻抗的连接，称之谓接地。
接地的目的有两个：一是为了安全，例如把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地；二是为了给系统提供一个基准电位，例如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰，如屏蔽接地等。
称为工作接地。
工作接地包括一点接地和多点接地两种方式。
磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：1）步进电机的步距角；2）脉冲电源的频率。
五、综合应用题(每小题15分，共30分)1. 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?2. 根据下面的电路图,编写利用该接口电路一次完成A/D转换,并把转换的结果的高8位放入R2中,低8位放入R3中的程序段。
《机电一体化技术》试卷(九) 答案考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1.采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式2. 柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化，其基本组成部分有：自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等。
3. 响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。
4. 敏感元件是直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。
5. 压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
(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。
《机电一体化系统设计》试卷
XX大学XX学院XXXXX-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、机电一体化是与有机结合的产物。
2、开发性设计是在既没有又没有的情形下，根据，按照要求进行的设计。
3、滚珠丝杠副的传动效率高达，为滑动丝杠副的倍。
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。
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。
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。
7、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有关。
8、滚珠丝杠螺母副的结构类型有和两类。
9、计算齿轮传动系统时非随机载荷的采用法。
10、数字式传感器检测系统的传感器输出信号为信号。
11、当传感器的输出信号是电参数形式时，需要采用电路，将其转换成形式。
12、采样信号变成连续信号必须经过和才能完成。
1、机电一体化与英文单词（）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（）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.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（）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.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（）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（）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（）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（）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（）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（ ）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（ ） 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（ ） 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 .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（ ）A.K 2所对应的频率B.2K所对应的频率 C.2K所对应的频率 D.K 2所对应的频率16、调频波的解调可以先将调频波变换成（ ）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（ ）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（ ）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 .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（ ） 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30分）1、简述机电一体化的概念。
机电一体化系统设计试题及答案
《机电一体化技术》试卷(一)考试方法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量灵敏度压电效应动态误差 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：_内旋换和外循环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、比较环节和检测环节等个五部分。
《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)
（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》试卷及答案 (三)
《机电一体化技术》试卷及答案(三)一、名词解释(每小题2分，共10分)1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5 SPWM二判断题：(每小题1分，共10分)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、选择题(每小题1分，共40分)1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：通信和通信。
2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括、、、、四种通道。
3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的和，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、、、和其它等四大类型。
5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是。
6. 异步交流电动机变频调速：1）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于调速方式。
2）基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于调速方式。
7. 开环步进电动机控制系统，主要由、和等组成。
8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1），2），3）。
9. 根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类：1），2），3），4）。
10．应用于工业控制的计算机主要有：1），2），3）等类型。
11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以或的形式，通过金属导体传递。
12. 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。
《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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班级：机电071
考位号：
学号：★C F 爆菊联盟★群号：79573606 姓名：X X
2012年 11月6日 考试用 广西大学课程考试试卷
（ 12—— 13学年度第一学期）
课程名称：机电一体化系统设计 试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名： 教研室主任签名： 主管院长签名：
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 应得分 20 25 40 15
100
实得分 哈哈，这是哥哥我整理的，原版为手写板是06级学长留下来的，原名《血泪
机电一体试卷》，在此向这位毕业的学长表示感谢！
——★CF 爆菊联盟★Made by Rentao
评卷人 装订线（答题不得超过此线）
一、
单选（20×1）。
(注意：本答案不一定准确，希望大家自己搞定！)
1.机电一体化系统包括：机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、
执行元件系统。
2.根据接口变换调整功能分，放大器属于有源接口。
3.接口三个功能：变换、调整、输入/输出。
4.可靠性是指产品/系统在规定条件和时间内完成规定功能的能力。
5.消除间隙齿轮传动机构，能实现自动补偿的是轴向弹簧式双片薄齿轮错齿调整法。
6.滚珠丝杠副预紧，预紧最精密的方式是双螺母齿差预紧调整方式。
7.增加丝杠副公称直径可以增大可承受载荷量之类。
8.步进电机转向随通电顺序而变。
9.空载状态下，步进电机转子启动最大控制频率称为空载启动频率。
10.步进电机静态特性为其稳态状态特性｛静转矩矩-角特性、静态稳定区｝。
11.增大W c ，动态性能指标中调整时间t s 减少。
12.系统接口设计中，若组成较大系统，选用功能接口电路/接口板。
13.闭环数控系统中，位置检测元件安装在移动工作台导轨上。
14.导向精度是导轨副最基本指标。
15.交流伺服电机微机控制系统，输入回路采用D/A 数模转换电路实现信号转换。
16.控制系统中软件、硬件合理组成，要根据经济性和可靠性标准权衡决定。
17.下图表示的是开关量输入输出通道接口。
18.驱动电路中继电器电磁铁等感性负载，在断电产生过电压和冲击电压流，这种干扰信号属于强电干扰。
19.下图表示比例环节。
20.在机械系统设计中常用裕度法提高可靠性手段。
二、简答（5×5）
1机电一体化系统设计的考虑方法通常有哪些？
答：①机电互补法，利用通用或专用的电子部件取代传动机械产品中复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。
是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法；
②融合(结合)法，将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用功能部件，其要素之间机电参数有机匹配比较充分；
③组合法，将结合法制成的功能部件、功能模块，象积木一样组合成各种机电一体化系统（产品）。
在新产品系列及设备的机电一体化改造中应用这种方法。
2为确保机械系统传动精度、工作稳定性，在设计时对机械传动系统提出的要求是什么？
答：无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比。
3丝杠支撑有哪几种？特点是什么？
答：①双推-自由式：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统；②当丝杠垂直安装时，必须采用制动装置。
③双推-简支式：预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统
④单推-单推式：轴向刚度较高，预紧力大，寿命低
⑤双推-双推式：适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠传动系统。
4光电隔离电路的作用是什么？
答：①可将输入与输出两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电；②可以进行电平转换；③提高驱动能力。
5接口设计方案的选择依据是什么？
答：首先要合理地使用已有的接口，其次当通用接口不够时应进行接口的扩展；控制要求；能够得到何种元件；扩展接口的方便程度。
1][J J J K m
n =
ω三、计算题（4×10）
1.四相步进电机转子齿数60.
求：①采用四相八拍工作方式，步距角为多少？
②若传动系统如图1所示，该系统脉冲当量为多少？
解：①：α=360º/（mz ）=360°/（2×4×60）=0.75°
②：由i= l 0α/(360ºδ)得：δ= l 0α/(360ºi)=0.0375 mm/脉冲
2已知系统如图2所示，电机转动惯量为2.2（kg ·cm 2
），齿轮1转动惯量为0.1（kg ·cm 2），齿轮2转动惯量为4.27（kg ·cm 2），丝杆转动惯量为12.38（kg ·cm 2
），工作台重600N 。
求：①系统等效到电机轴的转动惯量？
②系统总扭转刚度为427.5N ·mm/rad 。
确定系统主谐振频率？
解：①由∑
∑
==+
=
m
j k
j j n
i k
i i m eq
n v m n n J J 1
2
2
1
2
)(
41)(
π
式，得：
②
3某机电一体
②
③
4已知数控系统如图4所示，试说明：
①机电一体化系统基本的构成要素有哪些？
②图中各部分属于机电一体化系统中哪一个构成要素？
29
212
12=
=
z z n n m
29
21
250110002
0⨯
==m m
A n n L n V
解：①机构、计算机、动力源、传感器、执行元件。
②见图标示。
四、应用题
1.已知某传动系统最大工作载荷F max=2670N，丝杠的最高转速n=1500r/min，系统要求定位精度0.015mm。
（已知各型号公称直径均同，设丝杠工作在数控机床上，工作时间15000小时，f W=1，f H=1，O1为丝杠拉伸/压缩量，O2为滚珠子螺纹滚道间接触变形量，O3为支撑滚珠丝杠轴承轴向接触变形量，丝杆采用单推--单推方式支撑，丝杠已预紧。
）
求：①根据系统要求列写出选择合适该系统滚珠丝杠螺母副型号。
②在下表选择出与该系统相配合的滚珠丝杠螺母副型号。
③若下表所有型号均不满足系统要求，应该如何进行设计？
型号基本方程
mm
检验
最大动载荷
刚度
效率
δ1δ2δ3
A 6 0.0071 0.0042 0.0041 0.95 31259
B 5 0.0082 0.0033 0.0032 0.93 30387
C 4 0.0033 0.0032 0.0031 0.91 29431
D 8 0.0002 0.0031 0.0034 0.89 32752
E 6 0.0071 0.0034 0.0052 0.93 30149
F 5 0.0061 0.0033 0.0052 0.91 29684
解：①δ1 +δ2 +δ3≤机床精度要求；η＞0.9满足要求
②选择______。
③
2.某机械传动系统采用步进电机为驱动装置。
已知该系统折算到电机轴上的负载转矩T L=2.3N·m，折算到电动机轴上等效转动惯量J L=1
3.5Kg·cm2，系统最快进给速度为24m/min，设该系统脉冲当量为0.01mm。
电机参数如下，试确定该电机能否适用此机械系统。
型号参数相数最大静转矩空载启动频率空载运行频率转子转动惯量
A 3 4.9(N·m) 1500 Hz 7000 Hz 3.43(Kg·cm2) 解：TL/Tjmax=2.3/4.9≤0.5 符合
JL/Jm=13.5/3.43≤4 符合
f=1000v/(60δ)=40000Hz>7000Hz 不符合
因此，不适用。