机电一体化系统设计课程习题集
机电一体化习题及全解
例2—1 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。
已知平均工作载荷Fm ＝3800N ，丝杠工 作长度l ＝1.2m ，平均转速nm=l00r/min ，最大转速nmax ＝10000r ／min ，使用寿命L h’=15000h 左右，丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58～62HRC ，传动精度要求σ＝±0.03mm 。
解：（1）求计算载荷F C查表2-4决定选D 级精度丝杠，查表2-6、2-7、2-8，取K F =1.2，K H =1.0，K A =1.0N F K K K F m A H F C 45600.10.12.13800=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=（2）计算额定动载荷N L n F C n m C a 204221067.11500010045601067.13434''=⨯⨯⨯=⨯= （3）初选丝杠FC 1-5006-3 Ca=21379NFC 1-5008-2.5 Ca=22556NFC 1-4005-5 Ca=21183N考虑各种因素选用FC 1-5006-3，由表2-9得D=5mm,P=6mm,d0=3.969mm,λ, R=(0.52~0.58)d 0=0.52×3.969=2.067mm (取0.52), e=0.707(R-0.5d 0)=0.056mm,d 1=D 0+2e-2R=45.98mm 。
3）此外滚珠丝杠副还受D 0 n 值的限制，通常要求D 0 n<7×104mm ·r/minD 0 n =50×100mm ·r/min=5×103mm ·r/min <7×104mm ·r/min所以该丝杠副工作稳定。
（5）刚度校验CGJ TP EA PF L π220±±=∆其中截面积 2323211066.1)1098.45(4141m d A --⨯=⨯⨯==ππ极惯性矩 4743411039.4)1098.45(3232m d J C --⨯=⨯⨯==ππ转矩 mN D F T m ⋅=+︒⨯⨯=+⋅⋅=8.3)"40'8'112tan(2050.03800)tan(20ρλ 取最不利的情况mm GJ T P EA PF L C μππ068.01079.61039.4103.8328.3)106(1066.110206380010628792339320=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=∆-----m m m L P LL μμσμ204021216.13068.01062.130=⨯=<=⨯⨯=∆⋅=∆-所以该丝杠刚度满足要求。
电大机电一体化系统设计习题汇总(知识点复习考点归纳总结参考)
机电一体化系统设计习题汇总第一章：概论1.关于机电一体化的涵义，虽然有多种解释，但都有一个共同点。
这个共同点是什么?2.机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么？3.为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益?4.机电—体化对我国机械工业的发展有何重要意义?5.试列举20种常见的机电一体化产品。
6.试分析CNC机床和工业机器人的基本结构要素，并与人体五大要素进行对比，指出各自的特点。
7.机电一体化产品各基本结构要素及所涉及的技术的发展方向。
8.机电一体化设计与传统设计的主要区别是什么?9.试举例说明常见的、分别属于开发性设计、适应性设计和变异性设计的情况。
10.为什么产品功能越多，操作性越差?为何产品应向“傻瓜化”方向发展?11.试结合产品的一般性设计原则，分析和理解按“有限寿命”设计产品的目的和意义。
第二章：机械系统设计1. 机电一体化产品对机械系统的要求有哪些?2. 机电一体化机械系统由哪几部分机构组成，对各部分的要求是什么?3. 常用的传动机构有哪些，各有何特点？4. 齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙?5. 滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么方法消除它？6. 滚珠丝杠副的支承对传动有何影响?支承形式有哪些类型?各有何特点?7. 试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。
己知平均工作载荷F＝4000N，丝杠工作长度l＝2m，平均转速＝120r／min，每天开机6h，每年300个工作日，要求工作8年以上，丝杠材料为CrwMn钢，滚道硬度为58—62HRC，丝杠传动精度为±0.04mm。
8.导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点?9.请根据以下条件选择汉江机床厂的HJG—D系列滚动直线导轨。
作用在滑座上的载荷F＝18000N，滑座数M=4，单向行程长度L＝0.8m，每分钟往返次数为3，工作温度不超过120℃，工作速度为40m／min,工作时间要求10000h以上,滚道表面硬度取60HRC。
机电专业一体化试题及答案
机电专业一体化试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机电一体化系统的基本组成包括：A. 机械系统B. 电子系统C. 控制系统D. 所有以上选项答案：D2. 下列哪个不是机电一体化系统的特点？A. 高精度B. 高可靠性C. 低效率D. 集成度高答案：C3. 伺服电机主要用于：A. 精确控制位置B. 产生大扭矩C. 快速启动和停止D. 所有以上选项答案：A4. PLC（可编程逻辑控制器）的主要功能是：A. 数据存储B. 逻辑控制C. 人机交互D. 所有以上选项答案：B5. 传感器在机电一体化系统中的作用是：A. 检测外部信号B. 转换信号C. 执行控制命令D. 所有以上选项答案：A6. 以下哪个不是机械传动元件？A. 齿轮B. 皮带C. 电机D. 轴承答案：C7. 以下哪个是机电一体化系统中常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 所有以上选项答案：D8. 以下哪个不是机电一体化系统的执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动缸答案：C9. 以下哪个是机电一体化系统中常用的控制策略？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 所有以上选项答案：D10. 以下哪个是机电一体化系统设计时需要考虑的因素？A. 成本B. 性能C. 可靠性D. 所有以上选项答案：D二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述机电一体化系统与传统机械系统的区别。
答案：机电一体化系统与传统机械系统的主要区别在于，机电一体化系统将机械系统与电子系统、控制系统相结合，实现了高度的集成和自动化。
它通过传感器检测外部信号，利用电子系统进行信号处理，并通过控制系统实现精确的控制，从而提高系统的精度、效率和可靠性。
2. 解释什么是伺服电机，并简述其工作原理。
答案：伺服电机是一种高精度的电机，它能够根据输入的控制信号精确地控制电机的转速和位置。
伺服电机的工作原理是，通过编码器检测电机的实际位置，将位置信号反馈给控制系统，控制系统根据位置误差调整电机的输入，从而实现精确控制。
机电一体化系统设计习题答案
机电一体化系统设计习题答案【篇一：机电一体化课后答案】说明较为人们所接受的机电一体化的含义。
答：机电一体化乃是在机械的主功能、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装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-7.机电一体化系统由哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？答：①.机电一体化系统由计算机、动力源、传感件、机构、执行元件系统五大要素组成。
②.对应的五大功能为：控制、动力、计测、构造、操作功能。
1-17.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：1、开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。
3、适应性设计是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
1-20.简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的cad的研究成果。
2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。
3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。
4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。
5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。
绿色设计就是在新系统的开发阶段，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、使用安全和人类健康等所产生的副作用。
《机电一体化系统设计——张建明主编》习题答案
机电一体化系统习题答案第一章 思考与练习题一一. 名词解释 1.机电一体化机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。
二. 简答题1.机电一体化系统的组成部分主要分为哪几种？答：机电一体化系统主要分为：机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、控制性处理单元以及接口等部分组成。
2.接口技术的作用？答：是系统中各单元和环节之间进行物质、能量和信息交换的连接界面，是外设和数控装置之间的桥梁。
其功能为：变换、放大和传递。
第二章 思考题1一．名词解释1. 误差：是对某一特定的物理量进行度量时，所测得数值与真值得差值。
2. 准确度：通常用来反映系统的测量值与真值的近似程度，反映了系统误差的大小； 精密度：是从随机误差的角度来反映系统的测量值与真值的近似程度； 精确度则是系统误差和随机误差的综合反映。
3. 传动精度：是指机械传动链单向传动时，其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。
4. 装配精度：是是指不同零件或不见按照特定要求组装成具有一定功能的综合精度，包括零件或不见的相对位置精度、运动精度、接触精度。
5. 机床加工精度：是一项综合型精度指标，即指机床在加工工件时所能达到的精确度。
6. 机床定位精度：是指机床或仪器主要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度。
(是一个具有综合性质的精度指标，其定位形式大致可分为手动定位、自动间歇定位和连续定位三种形式。
) 二.简答题1.机械系统在机电一体化中的作用？答：机械系统在机电一体化中起着传递功率、支撑、连接、执行的功能。
2.机床精度与机床加工精度有什么不同？（判断）答：二者的概念之间有一定的区别，机床加工精度是指在加工时体现出来的精度，与机床设备本身使用的时间年限、加工时的切削力、环境温度等都有关系，而机床精度所描述的是机床的原始精度，不考虑上述这些情况。
4. 什么是六点定位原理？答：任何一个物体在三维空间中，相对三个互相垂直的坐标系OXYZ 来说，都有六个自由度，即沿X 、Y 、Z 三个坐标轴的移动，以z y x 、、表示，及绕着X 、Y 、Z 轴的转动，用z y、、x 表示，如图所示。
机电一体化系统设计课后习题
机电一体化系统设计课后习题
第一章绪论作业
1、简述机电一体化系统的基本功能要素。
第二章机械系统设计作业
1、图所示为一进给工作台。
电动机M、制动器B、工作台A、齿轮G1~G4以及轴1、丝杠轴的数据如表所示。
试求：此装置换算至电动机轴的等效转动惯量。
2、机电一体化系统对机械传动系统的基本要求是什么？
3、齿轮传动链的级数和各级传动比确定的三个基本原则是什么？如何选择？
第三章传感器检测及其接口电路作业
1、传感器的性能指标有哪两大类，各包括那些内容？
2、传感器的选用原则是什么
3、为什么差动变极距型电容位移传感器的精度是普通的变极距电容传感器的2倍？
4、光栅位移传感器主要由哪几部分构成？产生的莫尔条纹最主要的作用是什么？
5、感应同步器的测量方式有几种类型？写出励磁方式和输出信号的表达式。
6、已知光电脉冲编码器的周脉冲数Z=1200，在t=10s的时间内测轴的脉冲数N=6000，则光电脉冲编码器测得的角位移是多少？轴的转速是多少？
第四章控制电机及其选择计算作业
1、机电一体化系统的伺服驱动有哪几种形式?各有什么特点？
2、步进电动机的选用原则是什么？
3、直流PWM调压比其它调压方式有什么优点？
4、交流变频调速有哪几种类型。
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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》课程习题集
机电一体化系统设计习题集总论一、选择题1.机电一体化是机械与（）Ａ.自动控制技术有机结合的产物Ｂ.伺服驱动技术有机结合的产物Ｃ.电子技术有机结合的产物Ｄ.计算机信息处理技术有机结合的产物2.开发性设计是在既没有参考样板又没有具体设计方案的情形下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象原理按系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计 C.根据抽象原理进行局部更改的设计3.适应性设计是在总的方案原理基本保持不变的情况下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象原理进行局部更改的设计4.变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象设计原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象设计原理进行局部更改的设计5.机电一体化与英文单词（）A.Mechanics一致B.Electronics一致C.Mechatronics一致D.Electric-Machine一致二、名词解释题1.机电一体化技术2.机电一体化生产系统3.开发性设计4.变异性设计5.适应性设计三、简述题1.简述机电一体化的发展趋势。
2.简答机电一体化技术的主要特征。
3.机电一体化系统有哪些基本要素？4.简答机电一体化系统的目的功能。
5.机电一体化系统的设计类型有哪些？第1章 机械系统设计一、选择题1.滚珠丝杠副的传动效率高达0.90以上，为滑动丝杠副的（ ）A ．6倍 Ｂ．0.5倍 Ｃ．3～4倍 Ｄ．10～20倍2.滚动直线导轨副的承载能力是平面滚道形式的（ ）A ．23倍 Ｂ．13倍 Ｃ．4倍 Ｄ．33倍3.常将多轴驱动系统的惯性载荷折算成等效的单轴系统，并使折算后的单轴系统与折算前的多轴系统保持（ ）A.动力性能不变B.运动性能不变C.静力性能不变D.稳态性能不变4.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5.在设计滚珠丝杠副时所要求的硬度HRC （ ）A.越小其硬度系数就越小B.越大其硬度系数就越小C.越大其硬度系数就越大D.大小与其硬度系数无关6.滚珠丝杆螺母副结构有两类：内循环反向器式和（ ）A.外循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环插管式7.就滚珠丝杠副压杆稳定性和临界转速比较，一端固定一端自由的结构形式（ ）A.比一端固定一端游动的低B.比一端固定一端游动的高C.与一端固定一端游动相等D.为最高8.据齿轮系传动比最佳分配条件，简化的最佳速比分配关系为( ) A.2212i i = B. 2212i i = C. 212i i = D. 212i i = 9.偏心轴套调整法是采用偏心轴套的旋转来改变（ ）A.两齿轮轴向位移量以消除齿侧间隙B.齿轮之间的中心距以消除齿侧间隙C.两齿轮相对旋转的角位移消除间隙D.两薄片齿轮之间垫片厚度以消除间隙10.在开环步进电机-丝杠系统中，传动比大小与系统步进电机的（）A.转动角有关B.步距角有关C.失调角有关D.控制角有关11.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和（）A.内循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环反向器式12.齿轮传动机构采取消隙措施，可以消除齿侧间隙及其造成的（）Ａ.换向误差Ｂ.换向死区Ｃ.换向冲击Ｄ.换向阻力13.工作机械的负载特性是工作机械在运行过程中（）A.运行阻力与转速的关系B.运动质量与转速的关系C.功率与转速的关系D.运动惯性与转速的关系14.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15.滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截面形状有（）A.单圆弧型面和抛物线型面B.双圆弧型面和椭圆弧型面C.抛物线型面和椭圆弧型面D.单圆弧型面和双圆弧型面16.导轨截面为矩形截面的滚动导轨承载时其受力（）A.上下方向相等但左右不等B.上下左右各方向大小相等C.上下方向不相等但左右相等D.上下左右各方向大小均不相等17.启动或反向时，系统的输入运动与输出运动之间的差值就是系统的（）A.定位误差B.系统误差C.静态误差D.死区误差18.在设计滚珠丝杠副时工作（）A.越平稳所选载荷系数越大B.条件越恶劣所选载荷系数越小C.条件越恶劣所选载荷系数越大D.条件情况与载荷系数的选取无关19.滚珠丝杠副为单圆弧型面螺纹滚道时，其接触角随轴向负荷（ ）A.增大而减小B.增大而增大C.减小而增大D.减小而减小20.在开环步进电机-丝杠系统中，齿轮副传动装置的传动比大小与系统（ ）A.丝杠长度有关B.导轨长度有关C.丝杠导程有关D.导轨刚度有关21.滚珠丝杠副为双圆弧型面螺纹滚道时，其接触角（ ）A.随轴向负荷变化而变化B.随径向负荷变化而变化C.不随轴向负荷而变化D.不随径向负荷变化而变化22.摩擦力引起的死区误差实质上是在驱动力的作用下，传动机构为克服静摩擦力而产生的（ ）A.弹性变形B.局部变形C.屈服变形D.塑性变形二、名词解释题1.失动量2.等效负载转动惯量3.死区误差4.最佳总传动比5.滚珠丝杆螺母副的传动刚度6.峰值综合负载三、简述题1.简述机电一体化传动机构对系统性能的影响。
机电一体化系统设计;课后答案-
目录机电一体化技术第1章习题-参考答案 (1)1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。
(1)1-4 何谓机电一体化技术革命？ (1)1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ (1)1-8.工业三大要素指的是什么？ (1)1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ (1)1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ (1)机电一体化技术第2章习题-参考答案 (2)2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些要求？ (2)2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ (2)2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ (2)2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2 个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？ (2)2－16 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ (2)2－17 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为∆φ1=∆φ2=∆φ3=...=0.005 ra d,各级减速比相同，即ί1=ί2=...=ί4=1.5。
求：该传动系统的最大转角误差∆φmax;为缩小∆φmax，应采取何种措施？ .. (2)2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ (3)2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100，柔轮齿数为 100.当刚轮固定时,试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较) (3)2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? (3)2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？ (4)机电一体化技术第3章参考答案 (5)3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。
(5)I3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ (5)3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。
《机电一体化系统设计》练习题参考答案
《机电一体化系统设计》练习题参考答案一、填空题1. 开发性设计、适应性设计、变参数设计2. 转子惯量3. 滤波、电平变换、光电隔离、功率驱动4. 固有频率二、判断题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案√√√×√√√√××三、问答题1.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。
2.答：对控制及信息处理单元的基本要求：提高信息处理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和小型化，轻量，标准化等。
3.答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：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。
4.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。
5.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。
6.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。
四、分析题1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=60Kg，负载力为NF,最大加速度为1200=l10m/s2，丝杠直径为d=16mm，导程t=4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为%η，忽略丝杠惯量40=的影响，试计算电机的驱动力矩。
解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成2 外负载力 N F l 1200=惯性负载力m FN am F m 6001060=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 57.04.01)6001200(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2. 解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 外负载力 N F l1000=惯性负载力m F N am F m 5001050=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 63.03.01)5001000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ。
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机电一体化系统设计习题集总论一、选择题1.机电一体化是机械与（）Ａ.自动控制技术有机结合的产物Ｂ.伺服驱动技术有机结合的产物Ｃ.电子技术有机结合的产物Ｄ.计算机信息处理技术有机结合的产物2.开发性设计是在既没有参考样板又没有具体设计方案的情形下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象原理按系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计 C.根据抽象原理进行局部更改的设计3.适应性设计是在总的方案原理基本保持不变的情况下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象原理进行局部更改的设计4.变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下（）A.对现有系统进行局部更改的设计B.根据抽象设计原理对系统性能要求进行设计C.仅改变现有系统的规格尺寸的设计D.根据抽象设计原理进行局部更改的设计5.机电一体化与英文单词（）A.Mechanics一致B.Electronics一致C.Mechatronics一致D.Electric-Machine一致二、名词解释题1.机电一体化技术2.机电一体化生产系统3.开发性设计4.变异性设计5.适应性设计三、简述题1.简述机电一体化的发展趋势。
2.简答机电一体化技术的主要特征。
3.机电一体化系统有哪些基本要素？4.简答机电一体化系统的目的功能。
5.机电一体化系统的设计类型有哪些？第1章 机械系统设计一、选择题1.滚珠丝杠副的传动效率高达0.90以上，为滑动丝杠副的（ ）A ．6倍 Ｂ．0.5倍 Ｃ．3～4倍 Ｄ．10～20倍2.滚动直线导轨副的承载能力是平面滚道形式的（ ）A ．23倍 Ｂ．13倍 Ｃ．4倍 Ｄ．33倍3.常将多轴驱动系统的惯性载荷折算成等效的单轴系统，并使折算后的单轴系统与折算前的多轴系统保持（ ）A.动力性能不变B.运动性能不变C.静力性能不变D.稳态性能不变4.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5.在设计滚珠丝杠副时所要求的硬度HRC （ ）A.越小其硬度系数就越小B.越大其硬度系数就越小C.越大其硬度系数就越大D.大小与其硬度系数无关6.滚珠丝杆螺母副结构有两类：内循环反向器式和（ ）A.外循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环插管式7.就滚珠丝杠副压杆稳定性和临界转速比较，一端固定一端自由的结构形式（ ）A.比一端固定一端游动的低B.比一端固定一端游动的高C.与一端固定一端游动相等D.为最高8.据齿轮系传动比最佳分配条件，简化的最佳速比分配关系为( ) A.2212i i = B. 2212i i = C. 212i i = D. 212i i = 9.偏心轴套调整法是采用偏心轴套的旋转来改变（ ）A.两齿轮轴向位移量以消除齿侧间隙B.齿轮之间的中心距以消除齿侧间隙C.两齿轮相对旋转的角位移消除间隙D.两薄片齿轮之间垫片厚度以消除间隙10.在开环步进电机-丝杠系统中，传动比大小与系统步进电机的（）A.转动角有关B.步距角有关C.失调角有关D.控制角有关11.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和（）A.内循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环反向器式12.齿轮传动机构采取消隙措施，可以消除齿侧间隙及其造成的（）Ａ.换向误差Ｂ.换向死区Ｃ.换向冲击Ｄ.换向阻力13.工作机械的负载特性是工作机械在运行过程中（）A.运行阻力与转速的关系B.运动质量与转速的关系C.功率与转速的关系D.运动惯性与转速的关系14.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15.滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截面形状有（）A.单圆弧型面和抛物线型面B.双圆弧型面和椭圆弧型面C.抛物线型面和椭圆弧型面D.单圆弧型面和双圆弧型面16.导轨截面为矩形截面的滚动导轨承载时其受力（）A.上下方向相等但左右不等B.上下左右各方向大小相等C.上下方向不相等但左右相等D.上下左右各方向大小均不相等17.启动或反向时，系统的输入运动与输出运动之间的差值就是系统的（）A.定位误差B.系统误差C.静态误差D.死区误差18.在设计滚珠丝杠副时工作（）A.越平稳所选载荷系数越大B.条件越恶劣所选载荷系数越小C.条件越恶劣所选载荷系数越大D.条件情况与载荷系数的选取无关19.滚珠丝杠副为单圆弧型面螺纹滚道时，其接触角随轴向负荷（）A.增大而减小B.增大而增大C.减小而增大D.减小而减小20.在开环步进电机-丝杠系统中，齿轮副传动装置的传动比大小与系统（）A.丝杠长度有关B.导轨长度有关C.丝杠导程有关D.导轨刚度有关21.滚珠丝杠副为双圆弧型面螺纹滚道时，其接触角（）A.随轴向负荷变化而变化B.随径向负荷变化而变化C.不随轴向负荷而变化D.不随径向负荷变化而变化22.摩擦力引起的死区误差实质上是在驱动力的作用下，传动机构为克服静摩擦力而产生的（）A.弹性变形B.局部变形C.屈服变形D.塑性变形二、名词解释题1.失动量2.等效负载转动惯量3.死区误差4.最佳总传动比5.滚珠丝杆螺母副的传动刚度6.峰值综合负载三、简述题1.简述机电一体化传动机构对系统性能的影响。
2.简述缩短传动链，提高传动与支承刚度的方法。
3.简述机电一体化传动机构转动惯量对系统性能的影响。
4.在设计中具体采取什么措施确保机械系统的传动精度和工作稳定性？5.简述机电一体化传动机构刚度对系统性能的影响。
四、综合应用题1.丝杠螺母驱动系统如题1图所示，已知工作台的质量m=200Kg ，丝杠螺距Ph=5mm,丝杠长度L=0.8m ，中径为d=30mm ，材料密度为33/g 108.7m K ⨯=ρ，齿轮齿数分别为z1＝20，z2＝45，模数m ＝2mm ，齿宽b ＝20mm 。
试求折算到电机轴上的总等效惯量e J 。
题1图2.已知平均载荷Fm ＝3600N ，丝杠工作长度L ＝1.25m ，平均转速nm ＝120r/min ，每天开机6h ，每年250个工作日计，要求工作10年以上。
丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58～62HRC ，丝杠传动精度要求为±0.03mm。
假设丝杠为D 级精度，各计算系数如题2表所示，试计算数控机床工作台用滚珠丝杠副的额定动载荷。
题2表 滚珠丝杠副的计算载荷系数表3.数控机床伺服进给系统如题3图所示，已知系统脉冲当量δ＝0.005mm ，步进电动机的步距角 15=θ，滚动丝杠导程h P ＝6mm 。
试求系统中伺服电动机的每转脉冲数以及对减速齿轮装置按最小负载惯量原则进行传动比分配。
合拉压刚度 m N K ⋅⨯=8max 01006.2 。
要求：系统脉冲当量0.005mm ，定位精度±0.01mm 。
试校验：（1）系统的死区误差；（2）系统刚度变化引起的定位误差。
5.数控伺服进给系统丝杠螺母机构的最小综合拉压刚度为m N ⋅⨯81024.1，最大综合拉压刚度为m N ⋅⨯81006.2 ，其工作台及刀架质量为300kg 。
设导轨摩擦系数为0.2，若要求系统脉冲当量0.005mm ，定位精度±0.01mm ，试验算：（1）系统能否满足单脉冲进给要求；（2）系统刚度能否满足定位精度要求。
第2章 检测系统设计一、选择题1.频率调制是让一个高频载波信号的频率随（ ）A.调制信号而变化的过程B.调幅信号而变化的过程C.载波信号而变化的过程D.调频信号而变化的过程2.滤波器的截止频率是指滤波器的幅频特性值等于（ ） A. K 2所对应的频率 B. 2K所对应的频率 C. 2K 所对应的频率 D. K 2所对应的频率3.当传感器的输出信号是电参量形式时，需要采用基本转换电路将其转换成（ ）A.电压量后再送入后续检测电路B.电容量后再送入后续检测电路C.电感量后再送入后续检测电路D.电阻量后再送入后续检测电路4.小信号双线变送器是将现场微弱信号转化为4～20mA 的标准电流输出，然后通过一对双绞线传送信号以（ ）A.实现强电信号与弱电信号的隔离B.实现信号和电源的一起传送C.实现信号的幅度线性调制与解调D.实现信号的脉宽调制与解调5.调频波的解调可以先将调频波变换成（ ）A.调幅波后进行幅值检波B.调频波后进行幅值检波C.调频调幅波后进行幅值检波D.调相调幅波后进行幅值检波6.旋转变压器转子相对定子的位置通过测量出转子绕组中的感应电动势（ ）A.相位来确定B.频率来确定C.幅值来确定D.脉宽来确定7.线性调幅就是让载波的（ ）A.幅值随调制信号按线性规律变化B.频率随调制信号按线性规律变化C.相位随调制信号按线性规律变化D.阻尼比随调制信号按线性规律变化8.绝对值检测电路的特点是将交变的（ ）A.连续信号变换为离散信号B.直流信号变换为交流信号C.双极性信号变换为单极性信号D.模拟信号变换为数字信号9.将传感器输出信号的电参数形式的信号转换成电量形式信号需要采用（ ）A.闭环控制电路B.反馈控制电路C.基本转换电路D.功率放大电路10.滤波器的截止频率是指滤波器的幅频特性值等于（ ） A.K 2所对应的频率 B.2K所对应的频率 C.2K 所对应的频率 D.K 2所对应的频率11.共模抑制比就是（ ）A.共模增益与差模增益之比B.闭环增益与开环增益之比C.开环增益与闭环增益之比D.差模增益与共模增益之比12.电压跟随器的输出电压( )A.大于输入电压B.大于等于输入电压C.等于输入电压D.小于输入电压13.电压比较器是以（ ）A.数字量为输入，模拟量为输出的电路B.模拟量为输入，数字量为输出的电路C.电压量为输入，电流量为输出的电路D.电流量为输入，电压量为输出的电路14.旋转变压器在结构上其定子和转子之间空气间隙内磁通为（ ）A.正弦分布规律B.尖脉冲分布规律C.矩形波分布规律D.直线分布规律15.若光栅栅距为０.０２mm ，则经过四细分后，每个计数脉冲代表的位移量为（ ）Ａ.０.０５mm Ｂ.０.００５mm Ｃ.０.５mm Ｄ.５mm16.测量放大器的目的是检测并放大叠加在（ ）A.高共模电压上的微弱信号B.差模电压上的微弱信号C.输入电压上的微弱信号D.耦合电压上的微弱信号17.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C.成正比的直流电压D.成反比的直流电压18.是低通滤波器的为（）A BC D19.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.10mmD.0.1mm二、名词解释题1.包络检波2.调频与解调3.滤波器的截止频率4.小信号双线变送器5.低通滤波器三、简述题1.试按滤波器的选频作用对滤波器进行分类。