机电一体化试题及答案

填空题

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、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

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、信息与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。

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内循环和外循环两类。

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。

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。

17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。

18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。

19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。

20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。

21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。

22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。

24. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。

25. 机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。

26. 提高机电一体化控制系统工作可靠性的措施主要有：隔离技术、和屏蔽技术、滤波技术

27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、数字信号检测传感器、开关信号检测传感器三种形式。

28. 机电有机结合分析设计方法主要有稳态设计方法和动态设计方法两种。

29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负载、摩擦负载等。

30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中，遵循的基本原则是能量守恒定律

简述题

6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？

机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力/转矩和速度/转速。实质上是一种转矩，转速变换器。作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。

7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。

功能：传递力/转矩和速度/转速

目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。

基固本要求：转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。

8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？

1.较高的定位精度。

2.良好的动态响应特性－响应快，稳定性好，收敛时间合理。3。无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度。4。高的消振频率，合理的阻尼比。

9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。

滚珠丝杠传动装置的组成由带螺旋槽的丝杆，螺母，滚动元件，回珠装置组成。

结构：丝杆轻动时，带动滚珠螺纹滚道滚动，为阻止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端没有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠滚动的闭合通路。

应用特点：阻尼小，传动效率高，合理的结构设计，适应大刚度传递，可实现无间隙工作，不能自锁。

10. 试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点。

定轴传动由圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，蜗杆蜗杆传动。特点：结构简单。传递可靠，用几何特性来实现传动。行星传动主要是由传动齿轮，定位齿轮，行星轮和行星架组成。特点。结构紧凑，可实现传动比更大，几何特性＋机构传动原理来实现。谐波传动主要又钢轮，柔轮，波发生器组成。特点：结构紧凑，体积小，重量轻，充分发挥材料的特性，传动比可大，也相当可靠，几何特性＋材料弹性变化特性实现传动。

11. 滚动导轨副应达到的基本要求。

高的导向精度，高的耐磨性，足够的刚度，良好的工艺性

12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？

静刚度－抵抗恒定载荷的能力。动刚度－抵抗变变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度，接触刚度，局部刚度

13. 机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求是什么？

1惯量小，动力大。2体积小，重量轻。3安装方便，便于维护。4易于实现自动化控制

14. 机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求

1性能密度大。2快速响应性好。3位置控制与速度控制精度高，调速范围大，低速平稳性好，分辨率高以及振动噪音小。4能适应频繁启动，可靠性高，寿命长。5易于与计算机对接，实现计算机控制。

16. 对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？

主要是指令控制器，反馈调节器，功率放大与整形电路，执行元件

17. 步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？

提高驱动信号，控制有效，可靠性，整形抗干扰电路

18. 简述机电一体化系统（产品）对检测传感器的基本要求。

1体积小，重量轻，适应性好。2精度和灵敏性高，响应快，稳定性好，信噪比高。3安全可靠，寿命长。4便于与计算机对接。5不易受被检测对象和外部环境的影响。6环境适应能力强。7现场安装处理简单，操作方便。8价格便宜

19. 简答通用微机控制系统核心部件，通用微机控制系统的构成与特点。

通用微型计算机的核心部件为可编程控制器和工业计算机。

构成;控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC 芯片，接口电路，执行元件，传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统。

特点：具有可靠性高，适应性强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。适用于多品种，中小批量生产的机电一体化产品。

三、分析论述题

1. 简述如图2所示死杠螺母传动机构的特点。

a ：结构简单，传动精度高。螺母支撑丝杆可消除轴向

蹿动，刚性较差。B 结构紧凑，丝刚刚性较高，要限制螺母移动，需导向装置。

C ：结构复杂，占用空间较大，传动时间需限制螺母移动和丝杆转动。

D ：结构

简单，紧凑，丝杆刚

性较高，但使用不方便，使用较少。

3. 试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。

双螺母垫片预紧调整的结构特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调

整不方便。工作原理：在丝杆固定不动的条件下，增加垫片的厚度，左右丝杆螺母分别向

左移动和

向右移动。 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、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？

2、如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式

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