2008年4月自考机电一体化系统设计试卷和答案
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》复习试题及答案
《机电一体化系统设计》试题及答案一、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和2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。
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原则。
4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。
5．传感器的静态特性能数主要有、、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?2．机电一体化相关技术有哪些? 3．转动惯量对传动系统有哪些影响?4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。
5．简述A／D、D／A接口的功能。
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?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?四、计算题(24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F1＝1000N，最大加速度为10m／s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为ŋ=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。
2．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm(忽略齿轮和丝杠的传动误差)。
(1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘(2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。
=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。
五、综合题(16分)已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，确定整系统的控制方案、画出控制系统原理图。
(至少提出两个方案)答案及评分标准(供参考)一、填空[每空2分，共20分)1.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．控制软件硬件接口3．前小后大4．电源输入／输出接口5．灵敏度线性度二、简答题(每题4分，共20分)1．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。
机电一体化系统设计2008-2009考试试卷(A)
机电一体化系统设计2008-2009第二学期期末试题（A）一、填空题：（每空1分，共30分）1、机电一体化一词最早（1971年）起源于，其英文单词为。
2、机电一体化产品和系统按用途可以划分为，，。
3、拟定机电一体化系统设计方案的方法有，，。
4、接口的基本功能主要有__________、、___________。
5、衡量传感器静态特性的重要指标是、、和。
6、工业控制计算机系统由、、和组成。
7、可编程控制器是将和相结合而发展起来的一种工业控制计算机系统。
8、PID数字控制器是按、和的比例进行控制的调节器，是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。
9、齿轮传动齿侧间隙的消除方法有和。
10、机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、摩擦小、___________、_____________、____________、____________、并满足小型、轻量等要求。
二、简答题（每题6分，共36分）1、机电一体化的相关技术有哪些？2、为什么机电一体化系统测试过程往往要进行非线性补偿？3、步进电动机的驱动控制原理？4、工业控制计算机系统的基本要求有哪些？5、简述A／D、D／A接口的功能？6、 PLC的工作过程？三、论述分析题（第1题10分，第2、3题各12分，共34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中的哪一个基本要素？2、以4位的逐步逼近式ADC为例（如图所示），设模拟量输入最大值（ADC的满量程输入）U xm=5V，而U x=0.75U xm，简单叙述其转换过程？3、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。
要求：画出梯形图，写出助记符指令程序。
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。
机电一体化系统设计试卷14_有答案
机电一体化系统设计试卷14_有答案第一篇：机电一体化系统设计试卷14_有答案机电一体化专业《机电一体化系统设计》期末试卷 A卷开卷 120分钟一、名称解释题（每题6分，共24分）1、什么是机电一体化？答：机电一体化乃是机械的主功能、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设备以及相关软件有机结合而构成系统的总称。
机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术。
2、写出CDM5010-3-P3代表的含义？答：CDM5010-3-P3表示外循环插管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋入式的滚珠丝杆副，公称直径为50mm，基本导程为10mm，螺纹旋向为右旋，负荷钢球圈数为3圈，定位滚珠丝杆副，精度等级为3级。
3、屏蔽答：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而割断或消弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。
4、步进电动机答：步进电动机是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。
二、填空题（每空1分，共26分）1、构成机电一体化系统的要素：计算机、传感器、机械装置、能源和执行装置。
2、与一般机械系统比较，机电一体化机械系统的要求：定位精度要高、响应速度要快和稳定性高。
3、同步带传动的主要失效形式有：承载绳疲劳拉断、打滑、跳齿和磨损。
4、机电一体化系统（产品）设计大致可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。
5、步进电动机按其工作原理分：主要有磁电式和反应式两大类。
6、从干扰源把干扰能量递送到干扰对象有传导和辐射两种方式。
7、滚珠丝杠副代号为G14008左-2-P4其中G代表内循环固定式公称直径为 140。
8、衡量可靠性高低的数量指标有概率指标和寿命指标。
它们一般都是时间的函数。
9、在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。
10、摩擦对伺服系统的影响主要有：引起动态滞后、降低系统的响应速度、导致系统误差和低速爬行。
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。
自考机电一体化试题及答案
自考机电一体化试题及答案一、单项选择题1. 机电一体化系统中，执行机构通常指的是什么？A. 传感器B. 驱动器C. 控制器D. 机械结构答案：B2. 在机电一体化设计中，以下哪个不是控制系统的组成部分？A. 输入设备B. 执行机构C. 电源D. 输出设备答案：C3. 下列哪项不是传感器的基本特性？A. 线性度B. 灵敏度C. 稳定性D. 重量答案：D4. 机电一体化系统中，通常使用哪种类型的电动机作为驱动元件？A. 内燃机B. 蒸汽机C. 伺服电动机D. 直流电动机答案：C5. 在机电一体化设备中，PLC通常指的是什么？A. 可编程逻辑控制器A. 电源线路控制器C. 功率限制控制器D. 压力控制逻辑答案：A二、多项选择题6. 机电一体化系统的设计原则包括哪些方面？（多选）A. 模块化设计B. 集成化设计C. 重量化设计D. 智能化设计E. 标准化设计答案：A B D E7. 下列哪些因素会影响传感器的性能？（多选）A. 环境温度B. 材料特性C. 设计结构D. 电源电压E. 用户的操作习惯答案：A B C D8. 机电一体化系统中，常用的传动方式包括哪些？（多选）A. 齿轮传动B. 链条传动C. 液压传动D. 电子传动E. 皮带传动答案：A B C E三、简答题9. 简述机电一体化系统的基本组成。
答案：机电一体化系统的基本组成包括机械部分、电气部分和信息处理部分。
机械部分通常指系统的结构框架和执行机构；电气部分包括传感器、驱动器和电源等；信息处理部分则是指控制器和相关的软件系统，负责对信息进行处理和控制。
10. 描述一下伺服系统的工作原理。
答案：伺服系统是一种高性能的自动控制系统，它能够自动地接收指令信号并对系统的输出进行精确控制。
伺服系统的工作原理基于反馈控制原理，即系统将指令信号与实际输出进行比较，产生误差信号，然后通过控制器调整执行机构，以减少误差，达到精确控制的目的。
四、计算题11. 假设一个伺服电动机的额定功率为2kW，额定转速为1500RPM，试计算其额定扭矩。