机电一体化系统设计》试卷答案
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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电大机电一体化系统设计试题答案汇总（完整版）（NXPowerLite）
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 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_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。
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题_4答案
习题四答案1、模拟式传感器信号处理过程包括哪些环节？对转换后的电信号进行测量，并进行放大、运算、转换、记录、指示、显示等处理2、试简述光电式转速传感器的测量原理光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，如图所示。
光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。
当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速。
3、试简述加速度传感器的测量原理。
工作原理都是利用惯性质量受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转化成电量，间接度量被测加速度。
最常用的有应变式、压电式、电磁感应式等。
4、描述传感器静态特性的主要技术指标是什么？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、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂5、检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用？敏感元件是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置传感元件是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。
基本转换电路将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。
6、热电偶回路中的热电势的组成。
两种不同材料组成的热电偶，其接点温度为T1和T2，两者之间的热电势E （1，2）等于热电偶在连接点温度为T1和T3的电势与T3和T2的电势之和。
即E(1,2)=E(1,3)+E(3,2)7、热电偶冷端的温度补偿方法？热电偶参比端（冷端）处理。
实际使用中给出的分度表里，热电势和温度的对应值是以冷端为零度时来制定的。
但在实际中冷端往往不为零度，这就要对冷端进行处理。
1冰点法精度最高，将冰水混合物放在保温瓶中，再把细玻璃试管插入冰水化合物中，在试管底部注入适量油类或水银。
(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》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（）。
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。
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.(A+)·(+B)B.A·+·BC.(A+B)·(+)D.A·B+·14.累计式定时器工作时有( B )A.1个条件B.2个条件C.3个条件D.4个条件二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)15.机电一体化16.轴系的动特性17.灵敏度(测量)18.永磁同步电动机19.复合控制器三、简答题(本大题共4小题，每小题4分，共16分)20.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?21.步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动机?22.步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?23.什么是PLC的扫描工作制?四、计算题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)24.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200, 刚轮齿数Z2=202，波发生器的转速n H=600r/min。
《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》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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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
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 2
2i i
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 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。
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.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（ 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。
（4分）
机电一体化是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技 术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门新的 科学技术。
2、机电一体化系统设计的原则有哪些？（4分）
答：1）机电互补原则；2）功能优化原则；3）自动化、省力化原则；4）效益最大原则； 3、简述机电一体化传动机构转动惯量对系统性能的影响。
（4分）
答：转动惯量小：在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。
1)转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；2)转动惯量大系统响应速度降低，灵敏度下降；3)转动惯量大系统固有频率减小，容易产生谐振。
4、齿轮传动副的消隙方法有哪些？（4分）
答：1）轴向消隙法；2）径向消隙法；3）周向消隙法。
5、简述对测量放大电路的性能要求。
（4分）
答：具有高输入阻抗、共模抑制能力强、失调及漂移小、噪声低、闭环增益稳定性高等。
四、计算题：（30分）
1、求函数
22
)(s s s X +=
的Z 变换。
（5分）
解：上式可化为：
得： A=1，B=2，22
1)(s s s X +=
X （s ）的Z 变换为：
2、一阶有源低通滤波器电路原理如图所示，试求：（10分）
（1）滤波器的输入与输出之间的传递函数关系；（2）通频带增益和截止频率。
解：由电路图列出电压和电流平衡方程得 在稳态时令ωj s =得输入与输出之间的传递函数为 由上式可得通频带增益为
1
/R R K f -=
截止频率为
)
2/(10C R f f π=
3、丝杠螺母驱动系统如图所示，已知工作台的质量m=200Kg ，丝杠螺距Ph=5mm,丝杠长度L=0.8m ，
中径为d=30mm ，材料密度为3
3/g 108.7m K ⨯=ρ，齿轮齿数分别为Z1＝20，Z2＝45，模数m ＝2mm ，
齿宽b ＝20mm 。
试求折算到电机轴上的总等效惯量e
J 。
（15分）
解：（1）计算各传动件的转动惯量
材料密度3
3/g 108.7m K ⨯=ρ，齿轮的计算直径按分度圆直径计算，丝杠的计算直径取中径。
由
328142l d md J πρ=
= 工作台折算到丝杠上的转动惯量为 （2）折算到电机轴上的转动惯量。