自考 机电一体化系统设计基础 试题
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根底作业、、、参考答案2．为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法〔A 〕。
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，那么其折算到丝杠上的等效转动惯量为〔B 〕kg mm2。
A．48.5 B．974．传动系统的固有频率对传动精度有影响，〔B 〕固有频率可减小系统地传动误差，〔A 〕系统刚度可提高固有频率。
AA．提高，提高 B．提高，减小C．减小，提高 D．减小，减小5．以下哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的间隙？〔 D 〕A．螺纹调隙式 B．双螺母垫片调隙式C．齿差调隙式 D．偏置导程法6. 齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ?A )。
B7．多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大〞的分配原那么不适用于按〔 D 〕设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原那么〔小功率传动装置〕B．最小等效转动惯量原那么〔大功率传动装置〕C．输出轴的转角误差最小原那么D．重量最轻原那么8．某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取以下哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？〔D 〕A．偏心套调整法 B．轴向垫片调整法C．薄片错齿调整法 D．轴向压簧错齿调整法三、简答题1．完善的机电一体化系统主要包括哪几局部？机电一体化系统的对应要素及相应功能关系2．简述机电一体化系统中的接口的作用。
机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部〔其他系统、操作者、环境〕的连接，一般分为机械接口、电气接口两方面。
3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适中选择其参数，而不是越小越好。
为什么？因为适中选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的稳定性、保证系统具有良好的动态特性。
4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。
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。
机电一体化系统设计基础试题
机电一体化系统设计基础试题一、填空题1.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件电路接口组成。
2.机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、半工机电一体化和产业机电一体化产品。
3.机电一体化系统设计的质量管理主要体现在质量目标管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。
4.市场预测主要包括定期预测和定量预测方法。
5.机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性和快速响应等方面的要求。
6.在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守先小后大原则。
7.当负载折算到电机轴上的惯量等于转子惯量时，系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。
8.机械传动系统中，影响系统传动精度的误差可分为传动误差和回程误差两种。
二、简答题1.机电一体化系统中，传感测试部分的作用是什么？传感测试部分的作用是对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变为可识别的信号，使输到信息处理单元。
经分析处理后产生控制信息。
2.简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）拟定产品开发目标和技术规范，收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济型分析，总体方案设计，总体方案的评审和评价，详细设计，方案的评审和评价，试制样机，样机实验测试，技术评价与审定，小批量生产，试销，正常生产，销售。
3.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。
4.影响机电一体化系统传动机构动力学特性的主要因素有哪些？系统的负载变化、传动系统的惯性、传动系统的固有频率、传动系统中的摩擦与润滑。
5.转动惯量对传动系统有哪些影响？在传动系统中，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。
6.为减小机械系统的传动误差，可采用哪些结构措施？适当提高零部件本身的精度，合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响，采用消隙机构以减小或消除回程误差。
全国自考(机电一体化系统设计)-试卷1
全国自考（机电一体化系统设计）-试卷1(总分：54.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.连续路径控制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【】，使得它们同步协调到达目标点。
（分数：2.00）A.位置和加速度B.速度和加速度C.位置和速度√D.位置和方向解析：解析：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位置和速度，使得它们同步协调到达目标点，这样的运动控制称为连续路径控制。
对于这类控制，机床必须同时控制两个或两个以上的轴。
不仅控制目标点，而且控制工具到达这些目标点的整个路径，以保证在整个加工过程中，工具始终接触工件并制造出希望的形状。
2.自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是【】（分数：2.00）A.2个√B.3个C.4个D.6个解析：解析：自动导引车在平面上运动，不管是单驱动轮一驾驶机构，或者双驱动轮一小脚轮机构，一般都具有2个运动自由度。
3.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用【】方法实现。
（分数：2.00）A.插补√B.切割C.画线D.自动解析：解析：数控机床采用了插补器生成运动控制指令。
已知运动轨迹的起点和终点坐标以及轨迹的曲线方程，由计算机实时地计算出各中间点的坐标。
即通过数控系统的计算“插入、补上”运动轨迹的各中间点坐标，一般把这个过程叫做“插补”。
插补精度一般高于伺服系统的水平。
4.由于截断误差等原因，DDA法生成的直线、圆弧都是由一系列的【】组成。
（分数：2.00）A.弧线B.抛物线C.折线√D.渐开线解析：5.属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是【】（分数：2.00）A.SIMATIC S7－200 PLCB.SIMATIC S7－300 PLC √C.SIMATIC S7－400 PLCD.SIMATIC NET解析：6.设计梯形图时，载入一个动合触点的指令是【】（分数：2.00）A.OR 0．00B.LD NOT0．00C.AND 0．00D.LD 0．00 √解析：7.如图所示利用继电器触点实现的逻辑函数为【（分数：2.00）A.(A＋).(B) √C.(A＋D.A.B解析：解析：由题图可推出逻辑函数为(A＋A).(B＋B)。
1118机电一体化系统设计基础
1118机电一体化系统设计基础习题试题一一、单选题1．机电一体化技术是以（ B ）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
A．自动化B．电子C．机械D．软件2．机电一体化技术是以（ C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。
A．自动化B．微电子C．机械D．软件3．在机电一体化产品的开发过程中，总体方案设计完成后应立即进行( B )。
A．样机设计(详细设计) B ．此方案的评审、评价C．理论分析(数学模2) D．可行性与技术经济分析4．在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( A )。
A．精度、稳定性、快速响应性B．精度、稳定忭、低噪声C．精度，高可靠性、小型轻量化D．精度、高可靠性、低冲击振动5．在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( D )。
A．电机力矩 B．负载力矩 C．折算负载力矩 D．电机力矩与折算负载力矩之差6．在下列电机中，( C )既可通过闭环实现速度或位置控制，又可作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。
A．步进电机B．直流伺服电机 C．交流同步伺服电机D．笼型交流异步电机7．在开环控制系统中,常用（ B ）做驱动元件。
A．直流伺服电动机B．步进电动机 C．同步交流伺服电动机D．异步交流伺服电动机8．在工业控制计算机中，控制总线的功能是( B )。
A．确切指定与之通信的外部硬什B．确定总线上信息流的时序C．在计算机内部传输数据D．连接控制电源9．在工业控制应用中，为了( D )，D／A转换的输出常常要配接V／I转换器。
A．抑制共模电压的干扰B．非电压信号的转换C．信号的放大、滤波D．适应工业仪表的要求10．在工业机器人的设计中，( A )是理论分析阶段要进行的工作之一。
A．传感器的选择及精度分析 B．技术经济性分析C．控制系统硬件电路设计D．控制系统软件配置与调试11．以下产品不属于机电一体化产品的是( B )。
A．机器人B．移动电话C．数控机床D．复印机11．以下产品不属于机电一体化产品的是( B )。
全国自考(机电一体化系统设计)-试卷2
全国自考（机电一体化系统设计）-试卷2(总分：50.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.“机电一体化”一词来源于英文单词【】（分数：2.00）A.MechanicsB.ElectronicsC.ServosystemD.Mechatronics √解析：解析：“机电一体化”来源于英文名词“Mechatronics”。
这是由日本人首创的一个新词，它取了“Mechanics(机械学)”的前五个字母和“Electronics(电子学)”的后七个字母组合而成。
其含义是机械与电子的集成技术。
2.单级谐波传动减速器的产品型号为XBD100－125－150－Ⅱ，其畔125代表【】（分数：2.00）A.柔轮小径B.传动比√C.输出转矩D.刚轮小径解析：解析：XBD为产品代号，100代表柔轮小径为100mm，125代表传动比，150代表输出转矩为150N.m，Ⅱ代表精度等级为普通级。
3.如图称为【（分数：2.00）A.直流伺服电动机调节特性B.直流伺服电动机动态特性C.直流伺服电动机机械特性√D.直流伺服电动机调速特性解析：4.电枢电阻不可忽略的直流伺服电动机空载时，转速与电枢电压的关系为【】（分数：2.00）A.相等B.反比C.线性关系√D.无关解析：5.两极三相感应电动机，定子单相绕组通电后，在气隙中产生【】（分数：2.00）A.均匀磁场B.旋转磁场C.脉动磁场√D.正交磁场解析：6.步进电动机的输入是【】（分数：2.00）A.脉冲信号√B.阶跃信号C.斜坡信号D.加速度信号解析：7.一般说来，如果增大自然频率ωn的数值，则动态性能指标中的调整时间T s【】（分数：2.00）A.变大B.减小√C.不变D.不定解析：8.复合控制器的前馈控制是【】（分数：2.00）A.误差控制B.串级控制C.闭环控制D.开环控制√解析：解析：所谓复合控制器，就是在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。
全国机电一体化系统设计自学考试试题与答案[1]
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二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）
11、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想？
12、机电一体化设计过程包括哪些内容？
13、试说明液体动压支承的工作原理。
14、什么是直流伺服电动机？它有怎样的工作特点？
15、永磁式步进电动机的结构及特点是什么？
16、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？
17、半闭环控制系统的定义及特点是什么？
18、数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么？
24、某他励直流电动机，电枢电阻为0.4Ω,额定电压为220V ，额定电流为40A ，额定转速为1000r/min,负载转矩为恒转矩负载，大小为额定转矩的一半，求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。
25、考虑x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标为（0,0）,终点坐标为（12,10）,两轴速度限制分别为8,6max max ±=±=y x V V ，加速度限制分别为3,2max max ±=±=y x a a 。
试设计三次多项式样条函数点位控制指令。
27、设计一台电动机按要求动作的PLC控制系统。
具体要求：系统只有一个按钮。
按一下，电动机正转5s再反转5s,如此重复3次后自动停止。
试完成设计任务：（1）列出PLC系统资源分配表；（2）画出梯形图程序。
全国自考(机电一体化系统设计)-试卷3
全国自考（机电一体化系统设计）-试卷3(总分：54.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.自动洗衣机是【】驱动顺序控制的实例。
（分数：2.00）A.事件B.时间√C.微计算机D.集成电路解析：解析：根据如何开始和终结操作，顺序控制可以分为两类：(1)当某一事件发生时，开始或结束操作的称为事件驱动顺序控制。
(2)在某一时刻或一定时间间隔之后，开始或结束操作的称为时间驱动顺序控制。
而自动洗衣机是最常见的时间驱动顺序控制的实例。
2.下列不属于脉动作用式波形发生器的是【】（分数：2.00）A.机械滚子式波形发生器√B.液动式波形发生器C.气动式波形发生器D.电磁式波形发生器解析：3.由电动机驱动的齿轮系，第一级齿轮的传动比为2，则用简化的最佳传动比分配条件计算出的第二级传动比为【】（分数：2.00）A.1C.2√解析：4.下列选项中与灵敏度表示同一概念的是【】（分数：2.00）A.漂移B.阈值C.增量增益√D.线性度解析：5.某光栅的条纹密度是200条／毫米，光栅条纹间的夹角θ＝0．005弧度，则莫尔条纹的宽度是【】（分数：2.00）A.100mmB.20mmC.10mmD.1mm √解析：解析：由莫尔条纹宽度公式得，1(mm)。
6.在转速为零时，电动机的堵转转矩T b为【】（分数：2.00）A.T b＝B.T b＝√C.T b＝D.T b＝解析：7.步进电动机驱动电路提供的电流波形应尽量接近【】（分数：2.00）A.恒流B.正弦C.余弦D.矩形√解析：解析：对步进电动机驱动电路有如下要求： (1)能够提供快速上升和快速下降的电流，使电流波形尽量接近矩形；(2)具有供截止期间释放电流的回路，以降低相绕细两端的反电动势，加快电流衰减；(3)功耗尽量低，效率要高。
8.某步进电动机三相单三拍通电时的步距角为5。
，则双三拍通电时的步距角为【】（分数：2.00）A.2．5°B.5°√C.10°D.15°解析：解析：步距角公式为θs＝c都为1，因此双三拍通电时步距角没有变化。
(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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试卷代号：1118
中央广播电视大学2007—2008学年度第二学期“开放本科”期末考试
机电一体化系统设计基础试题
2008年7月一、判断题(每小题2分，共20分)
判断下列所述是否正确，正确填入“+”号，错误则填“一”号。
1．接口技术是系统技术中的一个方面，它的功能是实现系统各部分的可靠连接。
( ) 2．机电一体化产品的适应性设计是指改变产品部分结构尺寸而形成系列产品的设计。
( )
3．在喷漆机器人的开发设计过程中，详细设计完成后即可进行样机的试制。
( ) 4．传动轴在单向回转时，回程误差对传动精度没有影响。
( )
5．开环控制系统，执行装置的误差直接影响系统精度，但不存在稳定性问题。
( ) 6．通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。
( )
7．工业PC机与个人计算机IBMPC的最大差别是换用了工业电源。
( )
8．STD总线可采用总线复用技术，也支持多处理机系统。
( )
9．传感器的静态特性是特指输入量为常量时，传感器的输出与输入之间的关系。
( ) 10．数字式传感器的动态特性是输入量变化的临界速度。
( )
二、选择题(每小题2分，共20分)
1．数控机床进给系统的伺服电机属于设备的( )。
A．能源部分B．执行机构
C．驱动部分D．控制及信息处理单元
2．在工业机器人的设计中，( )是理论分析阶段要进行的工作之一。
A．传感器的选择及精度分析B．技术经济性分析
C. 控制系统硬件电路设计D．控制系统软件配置与调试
3．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
4．多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按( )设计的传动链。
A. 最小等效转动惯量原则
B. 输出轴的转角误差最小原则
C. 重量最轻原则(小功率装置) D．重量最轻原则(大功率装置)
5．闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的( )。
A. 传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度
B．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度
C. 传动误差和回程误差都会影响输出精度
D．传动误差和回程误差都不会影响输出精度
6．频矩特性表示步进电机( )与脉冲频率的关系。
A. 额定动态转矩B．最大动态转矩
C. 最大静态转矩
D. 最大启动转矩
7．STD总线的A／D转换接口模板中，除A／D转换器及STD总线接口逻辑之外；还应设
置( )。
A. 采样保持器与通道选择器B．通道选择器与多路开关
C. 多路开关与采样保持器D．V／I转换器与信号调理电路
8。
开放式体系结构中的VLSI是指( )。
A．不同的用户层次B．用户的特殊要求
C. 超大规模集成电路D．模块化体系结构
9．频率响应函数是传感器的( )。
A．静态特性指标B．动态特性指标
C. 输入特性参数
D. 输出特性参数
lo．为保证系统安全可靠工作，下列机电一体化产品中，( )需要进行抗干扰设计。
A．自动洗衣机B．自动照相机
C. 滚筒型绘图机D．数控机床
三、简答题(每小题5分，共20分)
1．步进电机是如何实现速度控制的?
2．试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。
3．开放式体系结构的主要特点是什麽?
4．简述STD总线微机控制系统的主要特点。
四、分析题(12分)
在使用光电编码器测量位移或转速时，什麽是高速端测量方案，什麽是低速端测量方案? 各有什么特点。
五、计算题(12分)
1．(6分)已知传动机构如图所示，试计算电机轴上的总等效惯量。
(列出算式)
六、综合题(16分)
已知五自由度机器人，采用直流电机控制，关节转角的测量采用增量式编码器，具有手动示教和再现功能，试确定其控制计算机及控制方案。
提示：画出控制方案原理图，并作简要说明。
试卷代号：1118
中央广播电视大学2007—2008学年度第二学期“开放本科”期末考试
机电一体化系统设计基础试题答案及评分标准
(供参考)
2008年7月
一、判断题(每小题2分，共20分)
1．十2．一3．一4．一5．＋
6．＋7．—8．＋9．—10．＋
二、选择题(每小题2分，共20分)
1．C 2．A 3．A 4．D 5．B
6．B 7．C 8．C 9．B 10．D
三、简答题(每题5分，共20分)
1．答：步进电机的运动是由输人的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度，其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。
因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。
2．答：脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。
利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。
3．答：开放式体系结构是近年来在电子工业和计算机工业中流行的一种设计思想，其主要特点是：向未来的VLSI开放；向不同用户层次开放；向用户的特殊要求开放；采用模块化结构。
4．答：STD总线微机控制系统的主要特点：
(1)采用小板结构，高度的模块化，其功能模板结构灵活，可靠性高，硬件冗余小，成本低。
(2)模板设计具有严格的标准和广泛的兼容性。
(3)面向I／O的设计，具有强大的I／O扩展能力，使控制系统非常适合工业控制的应用。
(4)高可靠性。
四、分析题(12分)
解答：使用光电编码器测量位移或转速有高速端测量和低速端测量两种方案。
(1)高速端测量：将编码器安装在电机轴上的测量方案。
高速端测量的特点：同样的测量精度要求，对编码器的测量精度要求较低。
传动件包括在闭环之外，传动误差直接影响输出精度，传动误差无法通过控制进行补偿，因此对传动链的精度要求较高。
(2)低速端测量：将编码器安装在负载轴上的测量方案。
低速端测量的特点：对编码器的精度要求较高，但传动链包括在闭环内，从而通过闭环来消除传动误差，对传动链的精度要求较低。
五、计算题(12分)
1．(6分)解：
等效惯量可以分为以下几个部分来计算
六、综合题(16分)
解：
控制系统原理图如下：
手动示教盒是一个单片机系统，它由单片机、RAM、串行通信口、键盘、LED显示器等组成。
它承担命令输入、状态显示、数据存储、通过与关节控制单片机通信给关节单片机发送控制命令等任务。
每个关节控制单片机分别负责单个关节直流电机的位置伺服控制，由单片机、PWM 驱动接口、编码器接口和串行通信口等组成。
PC具有与手动示教盒同样的功能。
不同的是，状态显示及命令输入由显示器和PC 键盘来实现。