机电一体化系统设计 试卷
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》期末考试题
《机电一体化系统设计》期末考试题专业：班级：姓名：一、选择题（共15小题，每小题2分，计30分）1.‘机电一体化’与英文单词（）一致。
A. MechanicsB. ElectronicsC. MechatronicsD. Electric-Machine2.机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术不属于其主要相关技术的是( )A.机械技术B. 检测传感技术 C自动控制技术 D. 多媒体技术3.谐波齿轮减速器的最大特点，下列说法错误的是( )A 传动比大 B. 承载能力小 C. 传动精度高 D 齿侧间隙小4.数控机床要求在什么进给运动下不爬行，有高的灵敏度。
( )A. 停止B. 高速C. 低速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.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( )A.100mmB.20mmC.10mm7.直流测速发电机输出的是与转速( )A.成正比的交流电压B.成反比的交流电压2. FMS3.PLC4.SSR三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分)1.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?2. 试列举10种常见的机电一体化产品。
3.机电一体化产品对机械系统的要求有哪些?4.齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙?5.传感器的静态特性和动态特性各是什么？6. 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中的哪个基本要素？四、应用题（共2小题，第一小题10分，第二小题10分，共20分）1.设某一机电一体化齿轮传动系统的总传动比为80，传动级数n=5的小功率传动。
按最小等效转动惯量原则求出各级传动比。
2.采用PLC设计二台电动机A、B工作的系统。
（1）按钮X1为A电动机起动，按钮X2为A电动机停止（输出Y1）；（2）按钮X3为B电动机起动，按钮X4为B电动机停止（输出Y2）；（3）只有A电动机在工作中，B电动机才能工作。
【全文】机电一体化系统设计题库资料(只有大作业)
可编辑修改精选全文完整版作业一1直线运动导轨的基本形状有（）。
(A)燕尾形(B)圆形(C)矩形(D)三角形[参考答案：ABCD] 分值：52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)传感测试部分(C)控制及信息处理(D)执行机构[参考答案：ABCD] 分值：53步进电机的特点（）。
(A)输出角与输入脉冲严格成比例(B)存在失步(C)转子惯量小(D)无误差累积[参考答案：ABCD] 分值：54导轨常用的材料有（）。
(A)铸铁(B)钢(C)有色金属(D)塑料[参考答案：ABCD] 分值：55滚珠丝杆的外循环可分为（）。
(A)端盖式(B)插管式(C)浮动式(D)螺旋槽式[参考答案：AB] 分值：56滚珠螺旋传动特点（）(A)运动精度高(B)运动效率高(C)能自锁(D)具有传动的可逆性[参考答案：ABCD] 分值：57微机控制系统的基本功能（）。
(A)与机电部件的接口功能(B)对控制软件运行的支持功能。
(C)实时信息转换与控制功能(D)人机交互功能[参考答案：ABCD] 分值：58机电一体化系统的设计方法（）。
(A)整体设计法(B)取代法(C)组合法(D)变参数设计[参考答案：ABC] 分值：59模拟信号采集通道一般由（）等组成。
(A)传感器(B)A/D(C)调理电路(D)S/H[参考答案：ABCD] 分值：510微处理器的总线有（）。
(A)控制总线(B)数据总线(C)地址总线(D)状态总线[参考答案：ABC] 分值：511多级齿轮副或蜗轮蜗杆等其它传动机构组成传动链的级数和各级传动比的分配原则（）。
(A)输出轴转角误差最小原则(B)等效转动惯量最小原则院(C)转速最快原则(D)质量最小原则[参考答案：ABD] 分值：512伺服系统主要由被控对象、（）组成。
(A)测量与反馈元件(B)调节元件(C)执行元件(D)比较环节[参考答案：ABCD] 分值：513机电控制系统由（）组成。
机电一体化系统设计试卷1,有答案
《机电一体化系统设计基础》考试试卷B共 3 页一．简答题（20分，每题4分）1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？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．刚度对传动系统有哪些影响？刚度会影响传动系统的精度和固有频率，随刚度的减小，传动链的变形增大，传动精度降低，系统的固有频率下降。
3．机械技术的4个支柱学科是什么？机械学、制造工艺学、控制、力学。
4．有几种常用的工业控制计算机？单片机、DCS、PLC 、单回路调节器、微机测控系统和分散控制系统。
5．机械本体的作用是什么？系统的支撑结构，包括机身和框架。
二．填空题（20分，每空2分）1．传感器一般由（敏感元件），（转换元件）和（基本转换电路）组成。
2．对驱动装置的技术要求有（精度）、（稳定性）、（快速性）和（可靠性）。
3．构思比较常用（）、（）和（）等方法。
(专家调查法、头脑风暴法、检查提问法、检索查表法、特性列举法、缺点列举法、希望列举法，之中的任意三个。
)三．分析题（20分，每题10分）1．画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？与普通信息处理机相比较,工业PC机有以下特点1）将普通信息处理机的大母板改为功能插板，具有丰富的过程输入输出功能2）良好的时实性3）抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。
4）丰富的应用软件。
2．如图所示的伺服系统，试分析丝杠螺母机构的传动误差对工作台输出精度的影响。
丝杠螺母机构位于电机之后，系统是开环控制，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，会影响输出精度。
四 计算题（24分，每题12分）1． 如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50Kg ，负载力为N F l 2000=,最大加速度为5m/s 2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为%30=η，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩？1．解：负载力包括以下几部分1）外负载力N F l 2000=2）惯性负载力mFNam F m 5001050=⨯=⋅= 电机上的负载力矩为 NmF F t i T m l m 88.03.01)5002000(2104611)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2 如图所示的开环步进电机位置控制系统，工作台长L=800mm ，往复精度为02.0±mm ，齿轮传动比2=i ，丝杠的直径20mm ，步进电机的步距角为︒8.1，试确定丝杠的导程。
(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。
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学年第一学期 级期末考试
A 卷
课程名称：机电一体化系统设计
课程代码：
是否开卷考试： 是 □ 否
注意事项：
1、满分100分。
要求卷面整洁、字迹工整。
2、考生必须将姓名、班级、学号等信息完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。
3、用签字笔、钢笔或圆珠笔答题。
4、如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题纸分别 一同交回。
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其代码填入对应的题号栏中。
本大题共10小题，每小题2分，共20分）
1．在系统中负责处理由测量模块和接口模块提供信息的模块称 ( ) A ．软件模块 B ．通信模块 C ．驱动模块 D ．微计算机模块
2．设计伺服系统中的齿轮系传动时，根据最小等效转动惯量的原则，最佳速比分配条件是 ( )
A ．2
1
2i i = B ．2222i i =
C ．2
212i i =
D ．2
12i i =
3．谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，试问它是由以下哪种传动演变而来的( ) A ．直齿锥齿轮传动 B ．齿轮齿条传动
C．行星齿轮传动 D．蜗轮蜗杆传动
4．在满量程范围内由同一方向趋近同一个输入，连续几次测量所得输出之间的最大差值称为() A．可复现性 B．重复性
C．误差 D．精度
5．永磁同步电动机的基本组成部分不包含()
A．定子和永久磁钢转子 B．位置传感器
C．电子换向开关 D．电刷
6．三相交流感应电动机中，定子三相对称绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在
定子与转子之间的气隙中产生的磁场是()
A．脉动磁场 B．静止磁场
C．圆形旋转磁场 D．无磁场
7．在采样数据系统中，若考虑对系统响应速度的影响时，采样周期应选为系统最小时间常数的()
A．10倍 B．5倍
C．2倍 D．(0.1～1)倍
8．按照控制水平分类，通用工业机器人属于()
A．点位控制机器人 B. 连续路径控制机器人
C．离散路径控制机器人 D．控制路径机器人
9．受控变量是机械运动，如位置、速度及加速度的一种反馈控制系统称为()
A．数控机床 B．伺服系统
C．自动导引车 D．顺序控制系统
10．若两平面之问的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。
利用这一原理设计
出各种形式的滑动摩擦支承轴系为()
A．液体静压支承 B．气体静压支承
C．气体动压支承 D．液体动压支承
二、简答题(本大题共5小题，每小题10分，共50分)
1．步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?
2．什么是步进电机的性能指标?
3．机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 4．滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？
5．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。
三、计算题(本大题共2小题，每小题15分，共30分)
1. 刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10
秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？。
2. 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，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。
学年第一学期级期末考试
A卷
课程名称：机电一体化系统设计
课程代码：
一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其代码填入对应的
题号栏中。
本大题共10小题，每小题2分，共20分）
二、简答题(本大题共5小题，每小题10分，共50分)
1、单电源驱动电路双电源驱动电路斩波限流驱动电路
2、步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度。
最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转
矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。
启动矩频特性空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频
率称为最高启动频率。
启动频率与负载转矩有关。
运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一
起决定执行部件的最大运行速度。
最大相电压和最大相电流分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的
最大电流。
3、应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益
4、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
5、对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。
机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。
三、计算题(本大题共2小题，每小题15分，共30分)
1、解答：10s内转轴转了多少转：
307200÷1024=300（转）
位移量（∵螺距T=2mm）
∴300×2=600 (mm)
转速：300÷10=30（转/秒）
2、解答：
1) K=2; M=5, Z=24; α=360/2*5*24=1.5º
2) f=400Hz。