机电一体化系统设计基础课程形考作业评讲4
国开电大-机电一体化系统设计基础-计分作业4答案
计分作业4一、简答题（每题1.5分，共15分）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。
答：从系统外部来看，接口连接机电一体化系统与人、环境或其他系统；从系统内部来看，通过许多接口将机电一体化系统各组成要素的连接起来。
接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等。
3．滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？答：滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母差齿预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。
4．齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除直齿圆柱齿轮的齿侧间隙？答：齿轮的啮合间隙会造成传动死区（失动量），若该死区是在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，常会使系统产生以1〜5倍间隙而进行的低频振荡。
为了降低制造成本，则多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小圆柱齿轮的啮合间隙，常用的方法有：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。
5．什么是传感器的校准？并简述如何进行校准？答：传感器在使用前、使用中或搁置一段时间再使用时必须对其性能参数进行复测或做必要的调整和修正，以确保传感器的测量精度，这个复测调整过程称为校准。
为了对传感器有一个长期的、稳定的和高精度的基准，在一些测量仪器中特别是内部装有微处理器的测量仪器中，很容易实现自动校准功能。
对传感器进行校准时，需要精度比它高的基准器，这种基准器受时间的推移和使用的磨损等因素的影响，参数会随之改变。
因此对这种基准器还要用更高精度的基准器来定期校准。
6．步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？答：步进电机的输入信号是脉冲序列。
步进电机的步矩角α与运行拍数m、通电方式k（m=kN，单拍时k=1，双拍时k=2，N为定子绕组的相数）、转子的齿数z有关。
《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)
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 ）。
秋机电一体化系统设计基础形成性考核作业答案
秋机电一体化系统设计基础形成性考核作业答案SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#《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。
机电一体化系统设计基础作业第四部分
机电一体化系统设计基础作业第四部分
(3)J= J1+ J e=1×10-4 +12.88×10-4=13.88 (kg·m3)
2.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各级减速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =3，求该系统的最大转角误差Δφmax。
解：Δφmax=Δφ1/( i1* i2* i3* i4)+ (Δφ2+Δφ3)/ (i2* i3* i4)+ (Δφ4+Δφ5)/ (i3* i4)+ (Δφ6+Δφ7/ (i4)+ Δφ8=
=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01
=0.01975 （弧度）
五、综合题
1. 分析下图调整齿侧间隙的原理。
1. 锁紧螺母
2. 圆螺母
3. 带凸缘螺母
4.无凸缘螺母
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.分析下图中传动大负载时消除齿侧间隙的原理。
1、6－小齿轮
2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条
答：小齿轮1、6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，使齿轮2、5同时向相反方向移动，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作业2。
机电一体化系统设计基础课程作业讲评-4
机电一体化系统设计基础课程作业讲评4
1．HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（ ）。
A ．能源部分
B ．测试传感部分
C ．驱动部分
D ．执行机构
分析：工业机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，对应上述论述，本题答案为“C ”。
2．图示为电枢控制式直流电动机的工作原理图。
图中电机线圈的电流为i ；L 与R 为线圈的电感与电阻；电机的输入电压为u ；折算到电机转子轴上的等效负载转动惯量为J M ；电机输出转矩和转速分别为T 和ω；K E 和K T 分别为电枢的电势常数和转矩常数，试求输出转速与输入电压之间的传递函数。
分析：
（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）由拉氏变换及联立求解得：（Ls+R ）I (s)+K E Ω(s)=U (s)
可求得输出转速与输入电压之间的传递函数：
s
J R Ls K K K s U s M E T T )()()(++=Ω M J ωi
u
图 直流电动机的工作原理。
机电一体化系统设计基础课程形考作业讲解
机电一体化系统形成性考核作业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（）。
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．增大系统刚度B．增大系统转动惯量C．增大系统的驱动力矩D．减小系统的摩擦阻力3．导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则其折算到丝杠上的等效转动惯量为（）kg·mm2。
2017年电大《机电一体化系统设计基础》形成性考核册、、、参考答案(中央电大形成性考核册)
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基础》作业1、2、3、4参考答案教学提纲
《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 ）。
2024春期国开电大专科《机电一体化系统》在线形考(形考任务1至4)试题及答案.pptx
国开电大专科《机电一体化系统》在线形考
形考任务1至4
试题及答案
说明：资料整理于2024年4月；适用于2024春期国开电大专科学员一平台在线形考考试。
一、判断题（每个2分，共18分）1.滚珠丝杆机构不能自锁。
B.错
.转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。
三、综合题(每个5分，共30分) 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？17.细分时测得莫尔条纹数为400时，设光 栅位移为Xmm,则X值为（八）。 ∣A.4mm∣ B.2mm C.lmm
D.机械学与计算机 .机电一体化系统(产品)设计方案的常用方法无(D)。 A.取代法 B.整体设计法 C.组合法 D经验法 .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（八）。 A.传动精度、稳定性、快速响应性 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 18.在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（八）。 A.输出轴转角误妾蠢示 B.等效转动惯量最小
C.磁阻式 D.机械式
=.综合题(每个11分，共22分) CKD系列某一数控铳床工作台进给用的滚珠丝杆副，已知平均工作载荷Fm=4000N,丝杠工作长度1.=1.4m,平均 转速nm=100r∕min,丝杠材料为CrWMn钢，求滚珠丝杠的计算载荷FC022.设载荷系数fw,可靠性系数fc,精度系数fa,则 FC的计算公式为(B)。 23.⅞fw=1.2,fc=1.0,fa=1.0,则FC的计算睡（八）。∣A.4800N
机电一体化系统设计基础形考任务四
一、简答题（每题1.5分，共15分）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。
答：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．滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？答：滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母差齿预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式，弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。
4．齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除直齿圆柱齿轮的齿侧间隙？答：齿轮传动中齿侧间隙的存在，不仅会影响机电一体化系统的传动精度，而且还会在电动机驱动系统中引起严重的噪声。
因此，对于机电一体化的齿轮传动，一般要求采取措施消除齿侧间隙。
圆柱齿轮传动侧隙的调整有偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。
5．什么是传感器的校准？并简述如何进行校准？答：传感器在使用前、使用中或搁置一段时间再使用时必须对其性能参数进行复测或做必要的调整和修正，以确保传感器的测量精度，这个复测、调整过程称为核准。
为了对传感器有一个长期的、稳定的和高精度的基准，在一些测量仪器中特别是内部装有微处理的测量仪器中，很容易实现自动核准功能。
对传感器进行核准时，需要精度比它高的基准器，这种基准器受时间的推移和使用的磨损等因素的影响，参数会随之改变。
因此对这种基准器还要用更高精度的基准器来定期校准。
6．步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？答：步进电动机的输入信号是脉冲序列。
2021年国家开放大学电大机电一体化系统形考任务4答案
2021年国家开放大学机电一体化系统形成任务4答案
形考四
一、判断题（每个10分，共60分）
题目1
3D打印机是通过用去除材料制造法来达到零件形状的机电一体化设备。
对
错
题目2
三维扫描仪不可以扫描二维图像。
对
错
题目3
3D打印机可以使用不同颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。
对
错
题目4
3D打印是快速成型技术的一种。
对
错
题目5
3D打印不能打印生物细胞，构成器官。
对
错
题目6
三维扫描仪应用了光学技术，使得扫描质量大大提高。
对
错
二、选择题（每个10分，共40分）
题目7
FMS适用于下述何种生产类型（）。
A. 单件、小批
B. 大批量、多品种
C. A和B
D. 不确定
题目8
由过程控制子系统和过程监视子系统所组成的系统属于柔性制造系统中的（）。
A. 加工系统
B. 能量系统
C. 信息系统
D. 物料系统
题目9
由能量自动分配及输送子系统和能量自动转换系统所组成的系统称为（）。
A. 物料系统
B. 信息系统
C. 能量系统
D. 加工系统
题目10
FMC是表示（）。
A. 柔性制造生产线
B. 柔性制造系统
C. 柔性制造工厂
D. 柔性制造单元。
2019电大《机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4及答案
《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基础》作业 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基础形考作业4
《机电一体化系统设计基础》课程作业讲评(4)重庆电大远程教育导学中心理工导学部胡敬佩第5章自动控制技术1．考核知识点：机电一体化自动控制技术概述、计算机控制技术、PCL的组成。
2．常见错误：PCL控制系统的设计。
第6章机电一体化系统设计与综合1．考核知识点：机电一体化系统的设计流程、机电一体化系统的概念设计、机电一体化系统的现代设计方法。
2．常见错误：机电一体化系统的现代设计方法。
第7章机电一体化系统设计1．考核知识点：CNC数控设备概述、CNC机床分类。
2．常见错误：CNC机床分类。
以上问题提示答案和解题思路：以教材中的论述和计算方法为主。
一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。
（√）[请见教材第135～136页 5.1 ]2．计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。
（×）[请见教材第160页(6) ]说明：计算机控制系统设计完成以后，要对整个系统进行调试。
调试步骤为硬件调试→软件调试→系统调试。
故本题的论述时错误的，括号内应填入“×”。
3．PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。
（√）[请见教材第161页 2. (1)中第5行～6行]4．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。
（×）[请见教材第178～179页 5.7.2 第1自然段]5．需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。
（√）[请见教材第204页倒数第4行～3 行]6．目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
奥鹏云南开放大学 机电一体化系统(20秋)形考作业4.doc
1.下列传感器类型属于能量转换型的为（）。
A.压电式加速度传感器B.霍尔式传感器C.电阻式传感器D.热敏电阻【参考答案】: A2.线性度是表示实际特性曲线（）的程度。
A.接近真值B.偏离理想特性曲线C.正反行程不重合D.测量值离散【参考答案】: B3.下列哪项指标反映了传感器的动态特性（）。
A.漂移B.相频特性C.分辨率D.重复性【参考答案】: B4.传感器的分辨率越高，表示传感器（）。
A.迟滞越小B.重复性越小C.线性度越好D.能感知的输入变化量越小【参考答案】: D5. 一阶系统的动态表征参数是（）。
A.线性度B.稳定时间C.阻尼比D.时间常数【参考答案】: D6.临界阻尼所对应的阻尼比为（）。
A.ξ=0B.0< ξ<1C.ξ=1D.ξ>1【参考答案】: A7.一阶传感器系统的时间常数τ越小，（）。
A.频率响应特性越差B.频率响应特性越好C.灵敏度越大D.灵敏度越小【参考答案】: B8.二阶传感器系统的输入为一正弦信号时，其输出信号的（）。
A.频率变化，幅值和相位不变化B.频率不变化，幅值和相位不变化C.频率不变化, 幅值和相位变化D.频率相位不变化，幅值变化【参考答案】: C9. 二阶传感器系统的时域动态性能指标中，当传感器输出y(t)达到稳态值的50%时所需的时间为（）。
A.上升时间B.稳定时间C.延迟时间D.峰值时间【参考答案】: C10.实际使用中，选择传感器时应考虑其具体性能指标，其中对灵敏度的选择不正确的论述为（）。
A.灵敏度反映了传感器在静态标准条件下，传感器被测量的单位变化引起的输出变化量。
B.传感器的量程范围与灵敏度密切相关。
C.对于多维矢量的测量，传感器的交叉灵敏度愈大愈好。
D.在传感器的线性范围内，传感器的灵敏度越高可以感知的变化量就越小，但与被测量无关的外界噪声也容易混入被系统放大。
【参考答案】: C11.精密度反映了随机误差的影响程度，精密度高就表示随机误差小。
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《机电一体化系统设计基础》课程作业讲评(4)重庆广播电视大学机械工程学院第5章自动控制技术1．考核知识点：机电一体化自动控制技术概述、计算机控制技术、PCL的组成。
2．常见错误：PCL控制系统的设计。
第6章机电一体化系统设计与综合1．考核知识点：机电一体化系统的设计流程、机电一体化系统的概念设计、机电一体化系统的现代设计方法。
2．常见错误：机电一体化系统的现代设计方法。
第7章机电一体化系统设计1．考核知识点：CNC数控设备概述、CNC机床分类。
2．常见错误：CNC机床分类。
以上问题提示答案和解题思路：以教材中的论述和计算方法为主。
一、判断题（正确的打√，错误的打×）1．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。
（√）[请见教材第135～136页 5.1 ]2．计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。
（×）[请见教材第160页(6) ]说明：计算机控制系统设计完成以后，要对整个系统进行调试。
调试步骤为硬件调试→软件调试→系统调试。
故本题的论述时错误的，括号内应填入“×”。
3．PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。
（√）[请见教材第161页 2. (1)中第5行～6行]4．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。
（×）[请见教材第178～179页 5.7.2 第1自然段]5．需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。
（√）[请见教材第204页倒数第4行～3 行]6．目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。
（√）7．计算机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，应用软件一般不需要用户设计，系统软件都要由用户自行编写，所以软件设计主要是系统软件设计。
（×）[请见教材第159页(5) 第1行～4行]8．反求设计是建立在概率统计基础之上，主要任务是提高产品的可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。
（×）[请见教材第232页 6.6.3 ]说明：反求设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造的设计。
故论述是错误的，括号内应填入“×”号。
9．绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造的设计。
（×）[请见教材第235页第3行～5行]基本知识: 绿色设计是在新产品（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，消除在使用安全和人类健康等方面所产生的负作用。
10．虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。
（√）[请见教材第238页第2行～6行]11．工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。
（√）[请见教材第243页(2) ]12．数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。
（×）[请见教材第101页 4.4.1 ]说明：机电一体化系统主要是由机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统5个基本要素构成。
数控机床中的计算机属于机电一体化系统信息处理及控制系统，电机属于动力驱动部分，主轴箱则属于机械本体。
因此，本题的论述是错误的，括号内填入“×”。
二、单选题1．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，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（ C ）。
A ．0.6°B ．1.2°C ．1.5°D ．2°说明：步进电机的步距角zm360=α，五相十拍运行拍数m=6，代入计算可知，1.523691024360===⨯= α。
故括号内应填入“C ”。
基本知识：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
2．步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（ × ）。
[请见教材第112页 （5）第1行]A ．上升B ．下降C ．不变D ．前三种情况都有可能3．采用脉宽调制（PWM ）进行直流电动机调速驱动时，通过改变（ A ）来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。
[ 请见教材第页121 第9行 ]A ．脉冲的宽度B ．脉冲的频率C ．脉冲的正负D ．其他参数4．含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（ D ）。
[请见教材第165页 第2行～ 3行]A ．零接口B ．被动接口C ．主动接口D ．智能接口说明：以控制微机（微电子系统）为出发点，将接口分为人机接口与机电接口两大类。
机械系统与微电子系统之间的联系必须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，同时微电子系统的应用使机械系统具有“智能”，达到了较高的自动化程度，但该系统仍然离不开人的干预，必须在操作者的监控下进行。
故括号内应填入“D”。
5．HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（C）。
[请见教材第252页第1行～2行] A．能源部分B．测试传感部分C．驱动部分 D．执行机构说明：工业机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成，对应上述论述，本题答案为“C”。
6．HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的（D）。
[请见教材第243页第16行～17行] A．能源部分B．测试传感部分C．驱动部分 D．执行机构7．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（B）。
A．开环控制B．闭环控制C．半闭环控制D．混合控制[请见教材第255页第3行]说明：随着现代制造业的迅速发展，数控机床越来越多地被广泛应用，同时对数控机床定位精度、重复定位精度也日益提高，原来精密滚珠丝杠加编码器式的半闭环控制系统已无法满足用户的需求，因此精密镗铣床等高精度数控设备均采用闭环控制，以获得很好的精度。
因此，本题答案为“B ”。
8．数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（C）。
A．能源部分B．测试传感部分C．驱动部分D．执行机构三、简答题1．何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。
答：概念设计：[请见教材第206页第8行～10行]概念设计的设计过程：[请见教材第208～218页]1. 产品的功能设计(1) 设计任务抽象化----确定总功能(2) 总功能的分解①减少机械传动部件，使机械结构简单化，体积减小，提高系统的动态响应性能和运动精度。
②注意选用标准、通用的功能模块，以避免功能模块在低水平上的重复设计，提高系统在模块级上的可靠性，加快设计开发速度。
③充分运用硬件功能软件化原则，使硬件的组成最简化，使系统智能化。
④以计算机系统为核心的设计策略。
(3)确定功能结构①串联结构②并联结构③环形结构2. 产品的原理方案设计3．设计方案的评价与筛选2．如何进行机电一体化系统的可靠性设计？答：[请见教材第228～230页 6.6.1 1. ](1)现代机械系统的可靠性设计①缩短传动链，减少元件数。
②必要时增设备用元件或系统。
③简化结构。
标准化程度高、结构简单的零部件往往工艺性能好，制造和装配的质量易得到保证，故障的潜在因素易得到控制。
④增加过载保护装置或自动停机装置。
⑤设置监控系统。
⑥合理地规定维修期。
(2)控制系统的可靠性设计①自动控制②通过元器件的合理选择提高可靠性③对功率接口采用降额设计提高可靠性④采用监视定时器提高可靠性⑤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。
答：[请见教材第249页倒数第5行～7行]4．简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。
答：数控装置是数控机床的核心，主要是将输入的数据信号进行处理运算，判断。
并发出执行命令分配给伺服系统，伺服系统根据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带动工作台动作。
数控装置的组成：数控装置接受来自信息载体的控制信息并转换成数控设备的操作(指令)信号。
数控装置由输入接口、控制器、运算器、存储器和输出接口等五大部分组成。
数控设备中计算机数控装置的功能是，读入数控加工程序，将其转换成控制机床运动和辅助功能要求的格式，分别送给进给电机控制单元、主轴电机控制单元和PLC，具有内置PLC功能的数控装置本身具有逻辑量解算功能，直接将解算结果送给机床强电控制系统。
具有闭环控制功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值控制机床的移动，可以获得较高的位置控制精度。
具有闭环控制功能的数控系统还会读入机床位置检测装置发出的实际位置信号，与指令位置比较后，用其差值控制机床的移动，可以获得较高的位置控制精度。
参考：数控装置的基本功能是：读入零件加工程序，根据加工程序所指定的零件形状，计算出刀具中心的移动轨迹，并按照程序指定的进给速度，求出每个微小的时间段（插补周期）内刀具应该移动的距离，把下一个时间段内刀具应该移动的距离送给伺服单元。
主要是将输入的数据信号进行处理运算、判断，并发出执行命令分配给伺服系统，伺服系统根据命令信号发出执行信号给各个驱动电机，电机带动工作台、刀具或者旋转主轴等动作（这些动作包括主轴运动、进给运动或者辅助运动）。
五、综合题1．某物料搬动机械手的结构如图所示，动作过程如图所示，要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式。
机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，采用电磁阀控制的气缸驱动，PLC控制。
要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的详细工程路线。
物料搬动机械手结构原理图解：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。
第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。