机电一体化系统设计——期末复习题及答案60341459302595687

1、中国石油大学（北京）远程教育学院 机电一体化系统设计期末复习题第一章绪论判断（A对，B错）1. 工业三要素是资金、人才、技术。2. 机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能答案：BA单选1、机电一体化系统机械本体的功能是（）A执行机构B动力源CD主操作功能2、下列哪一项是机电一体化的特性。A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理C支撑技术是电工技术D以机械联结为主3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（）A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置答案：CBA 问答题 1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化 产品 设计的意义？1）对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控

2、制2）对机器或机组系统工作程序的控制用电子技术代 简化产品的3）替传统产品中机械部件完成的功能, 机械结构4）节约材料5）节能降耗对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化； 电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电 产品体小、性优 价廉。2、机电一体化系统的主功能组成是那些？物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录）3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化-很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动-机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的-装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（

3、电磁 学，输配电）机电一体化产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自 动信息处理，自动调节控制，自动诊断，自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能?五个方面，各组成及功能分别是：机械本体（构造功能：固定其 它部件）；执行机构（主操作功能）；驱动部件（动力功能）；传感 部 件（信息检测）；控制部分（信息处理及控制）5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面?传统机电产 品机电一体化产品技术范畴机械电气化 产品传统机械产 品机电一体化产品 现代机械产品生产大批量中小机械部分复杂的机械系统简化运动循环不可调的运动 循环可编程运动速度控制常速驱动变速控制同步性

4、机械同步电子同步结构重量笨重结构轻巧精度控制机械公差定精度反馈实现操作控制人工控制自动可编程6、机电一体化的关键支撑技术有哪些？它们的作用如何？系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论，具体来说有六个方 面的关键技术：检测传感技术：是自动化、智能化、闭环控制基础信息处理技术：控制的基础，处理速度，可靠抗干扰自动控制技术：核心是计算机控制，关系着系统的静动特性和稳 定性伺服传动技术：动力和运动控制实现 包括电，液，气的伺服 传动技术精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表现为减轻重量，缩小体积，提高精度，改善 性能，提高可靠性系统总体技术：包括总体设计和接口设计；涉及到产品的功

5、能分 解与技术实现、系统总体综合与接口技术第二章系统总体设计判断（A对，B错）1、产品的功能 原理、结构设计，是机电一体化产品概念设计的核心 内容。2、机电产品的功能可以划分原理、结构、行为。3、逻辑功能元包括：与 或、非、力口、减、乘 除。4、现代设计方法强调产品全寿命周期最优化。5、机电一体化设计以强度和低压控制为中心，强调功能设计。6、如果在所设计的产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该产品 的设计只需采用常规设计方法。7、系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。8、可靠性原理是指规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。9、机电结合（融合法）是指制成的功能模块象积木一样组成机电一 体化

6、系统。10、优化设计是工程优化的重要组成部分，以数学规划为核心，以计算 机为工具。11、优化设计包括建立数学模型，选择合适的优化算法及程序及 方案评 价决策。12、优化设计算法把多目标问题转化为单目标问题求解的方法。13、机电一体化系统设计中产品规划要求进行需求分析、需求设计、可 行性分析。14、液压源、气压源同液动、气动系统一样，存在着提高可靠性、 标准化和增加质量的问题。15、机电一体化系统设计过程可分为 5个阶段：产品规划、概念 设计 结构设计 设计实施和设计定型阶段。16、机电一体化系统设计中功能模块是实现某一特定功能的具有标准 化 通用化或系列化的技术物理效应。17、机电一体化系统设

7、计的概念设计的结果是产生实际产品方案1& 系统的任何输入、输出都可用物料、能量、信号来概括。19、机电一体系统的设计过程中，将总功能分解后，前级功能是后级功 能的手段功能，后级功能是前级功能的目的功能。20、可靠性分配中常用的数学方法有代数方法和最优化分配法。21X系。nn通过“黑箱”可以明确所设计的系统与输入输出量及外界环境的关22、一个产品的功能就是产品的效能和作用，即产品行为产生的作用和 对环境的配置影响。23. 微机接口通常由接口电路和与之配套的驱动程序组成。24、为提高机械系统可靠性，应尽可能地加长传动链，增加元件数。25、进行反求设计的目的是为了开发新的产品。26. 绿色设计是从并

8、行工程思想发展而出现的一种新概念。27x逻辑功能元包括：与、或 非、力口、减 乘、除。答案：ABBAB BBAB AAABBABAB AAABAAB 单选1、寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效应，构思实现功能的 行为，是什么设计过程？A行为建模B结构建模C功能建模D评价决策2、进行行为、结构的映射是（）设计过程。A功能建模B行为建模C结构建模D评价决策3、下列哪一项属于适应性设计？A没有参照样板的设计B原理不变，改变结构C局部更改，适应性变动D适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变4、下列哪一项属于变异性设计？A没有参照样板的设计B原理不变，改变结构C局部更改，适应性变动D适应于量的方

9、面变更要求，方案功能结构不变5、传统的机电产品的设计注重 （）A.安全系数设计 B.功能设计C.机械设计D.电路设计6、机电一体化产品的设计注重（）。A.安全系数设计B.功能设计C.机械设计计D.电路设7、传统设计方法的特点是（）。A绿色设计B设计和制造的一体化经C设计过程的并行化D用 验公式8、现代设计方法的特点是（）A用经验公式B以图表手册为设计依据C设计手段的计算机化D预测性设计9、机电一体化系统设计中概念设计阶段最终目标是建立在（）的 基础 oA结构分析B功能分析C系统分析D总体分析10、机电一体化系统设计强调的是（）实现上的概念设计A电子B结构 C机械 D功能11、工程设计中常用的抽

10、象方法是0 onnA黑箱法 B白箱法C虚拟设计法D反求设计法12、对于技术系统来说，其功能可以描述为（）之间的关系B输入量与输出量D系统与用户A机械结构与电子结构C物料、能量和信号13、在机电一体化产品中，对于一些简单的二值性的控制参数，可以 考虑采用（）。A控制开关B BCD拨码盘C行列式键盘D鼠标14、在机电一体化产品中，对一些少量的数值型参数的输入可以 考虑 使用（）。A控制开关B BCD拨码盘C行列式键盘D鼠标15、在机电一体化产品中，要求输入的控制命令和参数比较多时， 则应考虑使用（）OA控制开关B BCD拨码盘C行列式键盘D鼠标16、（）是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定

11、功能的 能力是（）。A可靠性B安全性C保障性D测试性17、在（）中，只要有一个单元功能失效，整个系统的功能也随之失效。 A串联系统B并联系统C复杂系统D混联系统18、（）是产生元部件失效或数据传输 处理失误、进而影响其可靠性 的最常见和最主要的因素。A机械干扰B电磁噪声干扰C光电干扰D环境干扰19、当失效真正是（）时，冗余技术就能大大提高可靠度。A早期失效B损耗失效C晚期失效D随机失效20、机电一体化优化设计通常采用（）的方法。A单目标规划B整体规划C多目标规划D详细规划21、 机电一体化系统中解决功能模块间的信号匹配问题的是0 oA通信模块B接口模块C测量模块D软件模块答案：ACCDABDC

12、BDABABCAABDCB 问答题1、试论述机电一体化产品的概念设计步骤及过程？概念设计过程的步 骤如下：设计任务抽象化，确定系统的总功能T将总功能分解为子功能，直到功能元T寻找子功能（功能元）的解-将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案-对众多方案进行评 价决策，选定最佳方案T概念产品。设计过程可以表述为根据需求确定产品功能，构思产品行为，指定 产生期望行为从而实现功能的结构，然后评价的有限循环过程。设计过程包括以下活动：功能建模、行为建模、结构建模及评价和 决策。1）功能建模。确定某个抽象层次的功能，分解功能，建立功能结 构图和功能结构。2）行为建模。寻找实现功能的物理效应、化学效应或生

13、物效应，构思实现功能的行为，即进行功能+行为的映射。3）结构建模。指能产生所要求行为、完成预定功能的系 统结构，即进行行为T结构的映射。4）评价和决策。测试和评价设计方案，检验功能域、行为域和结 构域上变量的一致性、完备性，决定是接收、改进或是放弃该设计方案，并决定是继续进行概念设计循环还是返回到需求分析或进入详细设 计。2、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。可按使用要求划分为 功能性指标、经济性指标和安全性指标三类外，还可以从设计的角度划 分为特征指标、优化指标和 寻常指标三类。不同的性能指标，对产品总 体设计的限定作用也不同。产品的功能性要求是要求产品在预定的寿命期间内有效地实现其预

14、 期的全部功能和性能。包括功能范围，精度指标，可靠性指标，维修性 指标产品的经济性要求是指用户对获得具有所需功能和性能的产品所需 付出的费用方面的要求。该费用包括购置费用和使用 费用。安全性要求包括对人身安全的要求和对产品安全的要求。特征指标 是决定产品功能和基本性能的指标，是设计中必须 设法达到的指标。优化指标是在产品优化设计中用来进行方案对比的评价 指标。优化指标一般不像特征指标那样要求必须严格达到，而是有一定范围和可以 优化选择的余地。常被选作的优化指标有生产成本、可靠度等。寻常指标是产品设计中作为常规要求的一类指标，寻常指 标有较为定的范畴,一般不定量描述,如工艺性、人机接口、美学指标

15、、安全性 标准化指标等。寻常指标一般不参与优化设计，只需采用常规 设计方法来保证O3、什么是机电一体化产品概念设计的核心内容？产品的功能设计、原 理设计和结构设计是机电一体化产品概念设计的核心内容。4、机电产品设计有哪些类型？试简要说明？开发性设计：没有参照样 板的设计适应性设计：局部更改，适应性变动；以使产品的性能和质量提 咼。变异性设计：适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变5、简述产品功能、行为和结构及其建模之间的关系？1）功能行为结构的关系产品结构的变化状态是行为，行为的作 用是功能，结构是功能和行为的载体；功能通过行为实现，行为受 物理定律制约，行为变量有明确的物理关系。2）建模设

16、计过程是根据需求确定产品功能，构思产品行为，指 定产生期望行为从而实现功能的结构，然后评价的有限循环过程。具 体如下：功能建模：某个抽象层次的功能，进行功能设计分解，建立 功能结构图和功能结构。行为建模：寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效评价决策：检验功能域，行为域、结构域上变量一致性，完备 性；判断有害故障行为，多余功能；决定接受改进，放弃；进行 循环或下一步详细设计。6、传统机电产品设计与机电一体化产品设计的主要区别 传统的机电产 品设计是以强度和低压控制为中心，其特点可以描述为安全系数设计， 经验设计，类比设计，和机电分离设计机电一体化产品：强调的是功 能设计；由若干具有特定功能的

17、机械和电子要素组成的有机整体，在功 能上实现机电技术的有机结合。机电一体化产品的设计方法主要是把复 杂的设计要求，通过功能关系的分析抽象为简单的模式，以便寻找能满 足设计对象 主要功能关系的原理方案。例如：在机械本体上应用电子 控制设备（机床，洗衣机）电子设备置换机械控制系统（凸轮 运 动伺服）信息机器采用电子设备（打印机针打 静电吸附）信息处理 机全面置换机械装置（电子称，钟表）检测系统采用电子设备电子设备取代机械本体（电火花加工床）7、试论述机电一体化功能设计的思想方法和特点？功能设计方法有：机电互补（替代法）：功能取代：电取代机；凸轮，变速机 构机电结合（融合法）：集成互融为一体，直线电

18、机 组合法：将用结合法（或互补法）制成的功能模块象积木 一样组成机电一体化系统，如工业机器人不同的关节轴。总 之，从机械技术、电子技术、硬件技术和软件技术四个方面权衡经济和技术上的利弊得失，选择最佳方案。特点：等效性：机械、电子硬件、软件具有相同的功能替代：如计时器，传感 器互补性：控制系统的各个环节是相互关联的，共同影响系统性能。包括 控制对象在内的大部分组成环节都作为可改变的设计内容。优化设计：在机械电子软件等技术之间进行比较权衡，根据可比性， 用具有相同量纲的优化指标对各个方案进行比较。8、简要说明机电一体化系统基本功能元的组成内容？物理功能元：变 换缩放、合并分离 传导隔阻、储存逻辑功

19、能元：与、或、非数学 功能元：力口、减、乘除、乘方 开方、微分、积分9、机电一体化的现代设计方法的有何特点？传统设计以经验公式，图 表和手册为设计依据。现代设计方法以计算机为主要辅助手段较为成熟 的设计方法；强调产品全寿命周期最优化；设计过程的并行化，智能 化；设计手段的计算机化，精确化，拟实化；设计和制造的一体化；绿 色设计，宜人性设计10、优化设计的原理方法？优化设计，是工程优化的重要组成部分（优化设计，优化实验， 优化控制），以数学规划为核心，以计算机为工具。优化设计是将优化 技术用于设计过程，通过数学优选法最终获得比较合理的设计参数和选 择。步骤建立数学模型，机电一体化系统的数学模型可

20、以直接借用控制工程 的理论和模型。选择合适的优化算法及程序：解线性和非线性数学规划的程序得出 最优化设计方案。方案评价决策。机电一体化优化设计的条件和方法条件：功能的等 效性；各环节的互补性方法：设法把多目标问题转化为单目标问题求 解。1K简要说明可靠性的原理及其设计方法？定义：规定条件和规定时间 内，完成规定功能的能力。5个：对象、使用条件、规定时间、规定功能、概率。系统可靠性是各 组成环节可靠性的逻辑与。可靠性采用的设计方法：冗余技术、诊断技 术、提高软件可靠性第三章机械系统设计判断A.对B.错1、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 大后小原则。2、滚动导轨预加负

21、载的目的是消除静差；常用方法有滚珠过盈和双螺母 预紧。3、机电一体化系统的主要由控制装置、检测传感装置，驱动装置，机 械装置构成。4、传动间隙和非线性摩擦力都会造成空程误差而振荡。5、传动出现低速爬行现象不稳定的主要原因是摩擦系数和转动惯 量。6、滚珠丝杠副的导程是指丝杠或螺母旋转360所移动的距离。导移动7、导轨是利用金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、 装置或设备并减少其摩擦的一种装置。8、在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守的原则是: 前大后小。9、滚珠丝杠的基本导程的增大，运动脉冲当量变小，可提高控制 精度。10、使滚珠丝杠具有较大刚度的支承方式是两端向心轴承。1K传统的

22、机械系统和机电一体化系统实现机械运动的方式相同。12、机械传动系统中传动间隙是造成死区误差的原因。13、半运动学设计原理是以点接触来约束运动方向。14、设计基面、工艺基面、测量基面、装配基面应尽可能统一于 同一基 面。15、对于减速齿轮传动系统，其输出轴转角的总误差主要取决于 末级的 传动误差，其余各级传动误差的影响可以忽略不计。16、机械传动系统中末级齿轮精度要求最低。17、在精度的定义中，准确度用系统误差大小来表示。18、在精度的定义中，精密度用系统误差大小来表示。19、对工作机中的传动机构，既要求能实现运动的变换，又要求 能实现 动力的变换。20x滚珠丝杠既可将回转运动变为直线运动，又可

23、将直线运动变为回转 运动，且传动效率几乎相同。2K滚珠丝杠副的公称直径是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状 态时包 22x基本导程是滚珠丝杠副的特征尺寸。络滚珠球心的柱直径。23、转轴主要传递动力，只承受扭矩作用。24、心轴只起支承旋转机件作用而不传递动力，即只承受弯矩作 用。25、滚珠丝杆不能自锁，必要时须在系统中附加自锁或制动装置。26、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 前大后小原则。27、按重量最轻原则大功率传动系统各级传动比一般以“先大后小”原 则处理。28、凸形导轨与凹形导轨相比，用于低速运动，且不易积存切屑。答 案：BBABBAABB BABAABABA AB

24、BAABAA 部分正确注释：13、运动学设计原理是以点接触来约束运动方向。在精度的定义 中，精密度用随机误差大小来表示。22x公称直径是滚珠丝杠副的特征尺寸。单选1、出现低速爬行现象不稳定的主要原因是（）。A转动惯量大B非线性摩擦力C负载扭矩不稳定D润滑不良2、滚动导轨预加负载的目的是（）。A防止超速B消除间隙C降低噪音D提高润滑3、以下导轨中，（）最容易出现爬行现象。A滚动导轨B滑动导轨C静压导轨D卸荷导轨4、哪一项是滚珠丝杠副的特点。A同步性好B运动不具有可逆性C无法消除间隙D低速时爬 行5、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

25、循环反向器式6、滚珠丝杠副的基本导程减小，可以（）。A提高精度B提高承载能力C提高传动效率 D加大螺旋升角7、根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作，是机械 系统的（）。A传动机构B导向机构C执行机构D轴系8、要使一个空间物体定位，需要适当配置几个约束加以限制？（）A3B4C6D89、零件设计时，（）是零件工作图上标注尺寸的基准面。A设计基面B工艺基面C测量基面D装配基面10零件设计加工时，（）是加工时的定位基面，以此加工其它面。A设计基面B工艺基面C测量基面D装配基面11零件设计加工时，以（）为基准，确定零件间的相互位置。A设计基面B工艺基面C测量基面D装配基面12随着测量次数的

26、增加，随机误差符合一定的统计规律，绝大多数随机 误差符合（）。A正态分布B均匀分布C三角形分布D几何分布13以下那项属于机械系统的制造误差？A机构原理误差 B零件原理误差C技术原理误差D装配与调整误差14以下哪个是以传递运动为主的传动机构？A螺旋压力机 B机床工作台的进给丝杠C千斤顶 D螺旋传动机构15为保证滚珠丝杠副传动有最大的稳定系数，应采用哪种方式？A双推一自由 B双推一简支C单推一单推D双推一双推16使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（）。A端装止推轴承B端装化推轴承，另一端装向心球轮承C两端装止推轴承D两端装向心球轮承17齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是（）O

27、A调整中心距法B选择装配法C带锥度齿轮法D压簧消隙结构18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19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（）OA前大后小B前小后大C前后相等D平方关系20采用齿轮系传动时，根据最小等效转动惯量原则，两级齿轮传动最佳 速比分配的条件是（）。A i 2=0.5i 1B i 2=0.5i 112 C i 2=0.7i 12 D i 2=0.7i 121谐波齿轮具有速比大、传动精度高等有点，它是由哪种传动演变而来 的？A直齿锥齿轮传动B齿轮齿条传动C行星齿轮传动D涡轮 蜗杆传 动22齿轮系在机电一体化系

28、统的传动机构中的作用是（）。A减速，增加力矩B增速，增大力矩C增速，减小力矩D减速，减小力矩23已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200,刚轮齿数Z2=202 ,波发生 器的转速nH=600r/min。若柔轮固定，则刚轮转速为（）。A 6r/min B -6r/min C 5.94r/min D -5.94r/min24已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200,刚轮齿数Z2=202 ,波发生 器的转速nH=600r/min。若刚轮固定，则柔轮转速为（）。A 6r/min B -6r/min C 5.94r/min D -5.94r/min 答案：BBBAD ACCABDADBDCDABCACB问答

29、题传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型 传动 方式 传动刚性以及传动的可靠性对系统的精度 稳定性和快速性有重 大影响。1机电一体化系统中的机械系统主要包括哪几部分？五个部分，分别 是：1）传动机构。机电一体化机械系统中的传动机构的主要功能是传递 能量和运动，因此，它实际上是一种力、速度变换器。机械2）导向机构。其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和给 定的运动方向运动，为机械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定 方向的运动提供保障。3）执行机构。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完 成预定的操作。一般要求它具有较高的灵敏度、精确度、良好的重复性 和可靠性等

30、。4）轴系。轴系由轴 轴承及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部件组成。轴系的主要作用是传递转矩及精确的回转运动，它直接承受外 力（力矩）。5）机座或机架。机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既 承受其他零部件的重量和工作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准 作用。2、滚动导轨预加负载的目的是什么？常用方法有哪些？滚动导轨预加负 载的目的是消除间隙；常用方法有：滚珠过盈和 双螺母预紧。3、试述导轨的主要作用，导轨副的组成种类及应满足的要求？主要作 用：金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设 备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固 定机器部件、专用设备、

31、仪器等。分类：滑动，滚动，流体介质；结构：开式，闭式；要求：导向精度 高，耐磨性好，刚度高；低速平稳；热稳性好；工艺性好；4、滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？组成：在丝杠和螺母间以钢球为滚 动体的螺旋传动元件。特点：丝杠与螺母变成滚动摩擦；广泛应用传动 效率高85-98% （滑动的3-4倍）；运动平稳（启动与工作一样），无 冲击，低速无爬行；可预紧，消除间隙，提高刚度和传动精度；定位及 重复定位精度高；同步性好；工作寿命长；可靠性高；运动具有可逆性；回转一直线缺点：不自锁；成本高（以mr计算）5、谐波齿轮传动有何特点？基本组成有哪些部件？传动比大（50-500 ）；接触齿30-40%：承载能力大

32、，精度高（比齿轮高1级）；同轴性 好；可实现向密闭空间传递运动及动力传动平稳（无冲击）； 传动效率高（65-90%）；结构简单，体积重量小；体积和重量均减 少1/3左右或更多 成本高。基本组成部件包括刚轮、柔轮和波发生器。6、什么是低速爬行？造成的原因是什么？所谓“爬行”，指系统在低速运行时时停时转，速度时高时低甚至为 零的现象，这种速度脉动现象又称为低速“抖动”现象。爬行一般出现 在某个临界转速以下，在此速度下摩擦特性表现为严重非线性变化区 间，而在高速运行时并不出现。机械系统在低速运行时，速度跟踪存在 “死区”现象，是由于零点附近非线性摩擦的存在，导致系统运行不稳 定。这是因为当负载处于相

33、对静止状态时，摩擦力为静摩擦力F,其最大值发生在运动开始前的一瞬间；当运动一开始，静摩擦力即消 失，此时摩擦力立即下降为动摩擦力Ft,动摩擦力是接触面对运动物体的阻力，大小为一常数；随着运动速度的增加，摩擦力成线 性增加，此时摩擦力为粘滞摩擦力Fvo由此可见，只有物体运动后的粘滞摩擦才是线性的，而当物体静止时和刚开始运动时，其 摩擦是非线性的。设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，提 高传动系统的刚度，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。7、机电一体化机械传动系统设计的特点？机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的伺服 机械传动系统设计。根据机电有机结合的原

34、则，机电一体化系统中采用 了调速范围大、可无级调速的控制电机，从而节省了大量用于进行变速 和换向的齿轮、轴承和轴类零件，减少了产生误差的环节，提高了传动 效率，因此使机械传动设计也得到了简化，其机械传动方式也由传统的 串联或串并联方式演变为并联的传动方式，即每一个机械运动都由单独 的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，各个运动之间 的传动关系则由计算机来统一协调和控制，如并联机器人、并联机床 等，极大地简化了机械结构，提高了产品的刚度重量比及精度。因此， 机电一体化机械传动系统具有传动链短，转动惯量小，线性传递，无间 隙传递等设计特点。第四章伺服系统设计判断A. 对 B.错1、 电

35、气伺服驱动装置包括直流伺服和交流伺服。2、步进电动机一定要与控制脉冲联系起来才能运行，否则无法工作。3、步进电动机的优点之一就是误差不会累积。4、电液比例阀是用比例电磁铁来代替手动调节。5、液压马达为得到合适的运动速度和负载能力，一般要使用较大传动比 的减速器，传动机构的尺寸较大。6、对于步进电机来讲，只要控制输入脉冲的频率和顺序，即可获得所 需转角转速和转动方向。7、交流电动机只能采用调频法调速。8、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，也决定了运动控制 系统 的脉冲当量。9、系统的阻尼比小则系统的响应快，所以系统的阻尼比越小越好。10、液压伺服的缺点是效率低，保养麻烦，漏油污染环境，运动形

36、式少，成本咼，有附加装置。11、直流伺服电动机的空载转速n0与堵转矩Tb之比的绝对值越小, 则电机特性越软。12、PWh系统的直流电源为不受控的整流输出，因此功率因数较低。13、PWM调制频率高，电机负载成感性对电流脉动有平滑作用， 波 形系数接近1。1 4、步进电机采用细分驱动的优点有减小步距角；使电机运转平稳； 提高精度；降低成本。B15、直流无刷电动机工作时是根据永磁转子的位置传感器对定子电枢绕 组进行电子换向。A16、对于有差系统，无论采用多么精密的元器件，也总是存在稳态误 差的。17、在SPWI变频调速系统中，通常载波是正弦波，而调制波是等腰三角波。18、伺服控制系统的比较元件是将输

37、入的指令信号与系统的反馈信号 进行比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节。答案:BAAAB ABAB BBABAABA咅盼正确注释:17、在SPWI变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波 是 正弦波。单选1、全闭环系统的优点是（）。A精度高B系统简单C成本较低D调试简单2、数控机床若要求高速快进与单步点动，则伺服系统的调速范围应（）0A很窄B很宽C较窄 D为零3、全闭环数控机床上位置传感元件是装在（）。A电机轴端B减速齿轮轴端C滚珠丝杆轴端D工作台运动部件上4、在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）0A传动精度、稳定性、快速响应性B传动精度、稳定性、低噪声C传

38、动精度、高可靠性、小型轻量化D传动精度、高可靠性低冲击振动5、受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称（）。A顺序控制系统B伺服系统C数控机床D工业机器人6、通过安装在丝杆轴端的编码器获得的工作台的位置进行定位，该系 统属于（）。A开环伺服系统B闭环伺服系统 C半开环伺服系统D半闭 环伺服系统7、机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构 的方法是（）oA机械方法B电气方法C液压方法D气动方法8、数控机床若要求单步点动，则伺服系统速度要求（）oA速度高B精度高C速度低D精度低9、PWM旨的是C） oA机器人B计算机集成系统C脉宽调制D可编程控制器10、步进电机是通过（）决定转角

39、位移的一种伺服电动机。A脉冲幅值B脉冲数量C脉冲的相位D脉冲的占空比11、如果三相步进电动机绕组为 U、V、W其通电顺序为UMVW-WU则这种分配方式为（）。A三相三拍B三相四拍C三相六拍D双三拍12、步进电动机转速与脉冲电源的关系是（）oA与电源脉冲频率成正比C与电源脉冲宽度成正比B与电源脉冲数成正比D与电源脉冲幅值成正比13、步进电机一般用于（）控制系统中。A开环B闭环C半闭环D前馈14、某步进电机转子有40个齿，当采用三相六拍运行时，步距角是（）oA 1.5 B3 C 0.75 D 615、某步进电动机三相单三拍运行时步距角为 3 ,三相双三拍运行 时步距角为（）oA 1.5 B 0.7

40、5 C 6D 31 6、下列操作中，可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是（）oA增大电枢电阻B减小电枢电压C增大电枢电压D减小电枢电阻17、直流伺服电机通常可以近似为一阶惯性环 节，其过渡过程的快慢主要取决于（）oA机电时间常数B机械系统时间常数C电磁时间常数D阻尼系数18、与直流伺服电机的机械特性硬度无关的是（）。A电枢电压B电枢电阻C反电动势系数D转矩系数19、下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是（）。A直流电动机 B超声波电动机 C永磁同步电动机D交流电动 机20、下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是（）。A直流电机B步进电机C永磁同步电机D交流感应电机21、当励磁恒定不变

41、时，直流电动机的电磁转矩与电枢电流之间的关系 是（）。A正比关系B反比关系C平方比关系D平方反比关系22 x直流伺服电机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为D机械特性U属于（）调速A转速特性B调节特性C工作特性23、在直流电机速度控制中改变电枢供电电压A恒功率B变功率C恒转矩D变转矩24、直流电动机电枢绕组的阻值小说明电机（A特性硬B始动电压低C特性软D启动电流大25、如忽略电机电磁时间常数，电压为输入量，转角为输出量时，直 流伺服电机数学模型是（）。A比例环节B 阶系统C二阶系统D积分环节26、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

42、反比的直流电压27、感应式交流伺服电机的定子绕组通入三相交流电后，产生的磁场是 （）OD无磁场）OC.调频调速D .激磁电流调A脉动磁场B静止磁场C旋转磁场28、感应电动机的调速方法应采用（A.调相法调速B.电枢电压调速速 答案:ABDAB DBCCBDAAADCAABBABCACCC问答题1、某交流感应电动机，正常工作时实际转速1350r/min,电源频率 50Hz,其转差率是多少？交流感应电机的空载转速nOf/p, p磁极数：p=2时，n0=1500r/min ;实际电机都是在空载转速附近工作。因而空载转速n0 =1500r/mino转差率 s 二匚八二 1500 _1350 =0.1no

43、15002、已知某工作台采用步进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=4min,齿轮减速比为i=5, 2/4相步进电 机的步进角 为1.8 ,半步细分驱动时的工作台位移的脉冲当量为多少？根据脉冲当量公式： 一諾p丝杠导程，a为步距角，$脉冲当量，半步细分步距角为0.9 o8 =0.9 X 4/360/5=0.002mm3、感应电动机可采用什么调速方法？可采用调频调速。因为，根据公式U=4.44fNBS，电磁元件的参数N、B、S是不变的，当频率f变化时，电压U随之变化，从而可实 现调速。4、对电机进行闭环控制中，适合采用跟踪型PW控制的物理量是什么？跟踪型PWI有何特

44、点？采用PWh驱动系统的具有如下特点：频率高响应快，电流脉动 小， 电源的功率因数高，动态硬度好。在电机驱动控制的物理量电压和电流中，只有电流量适合采用跟踪型 PWK控制，这是因为电机属于感性负载，电流因线圈感抗的原因变 化率受到抑制可以用于跟踪控制。跟踪型PWI特点：硬件电路简单；实时控制，响应快；不用载 波；采用闭环控制；高次谐波相对较多；5、半闭环伺服结构的有什么特点？全闭环伺服结构位置传感元件是装在末端效应器（执行机构）上；全闭 环系统精度高，但系统复杂，成本高，调试困难。半闭环结构位置传感元件是装在电机轴端；性能界于开环和闭环控制 系统之间，系统简单，能够获得较满意的精度，稳定性好，

45、成本较低，检测、维修较为方便。6、电液比例阀是怎样实现调节的？利用比例电磁铁代替手动，调节压力，流量，方向；相对于伺服 阀：动 态性能低，功耗小，价格低，死区大，滞环大。7、液压调节系统有哪些？压力调节（比例阀），流量调节（伺服阀），方向调节&开环控制系统 中，多采用什么类型驱动电机？有什么特点？开环控制系统中，多采用 步进电机作为伺服电机。接受数字脉冲，输出角度与输入脉冲个数成比例，无积累误差，控制准确。系统简单， 调试容易。缺点是：适用于控制精度不高，转速较低的场合。9、液压伺服有何特点？特点：元件体小，重量轻，单位功率密度大，惯量小，运动形式多 样，特别是直线运动，中大功率缺点：效率低，

46、保养麻烦，漏油污染环境，成本高，有附加装置。10、计算题（15分）如图所示电机驱动系统，已知工二_作台的质量为m=50kg负载力为F1二800N,最大加_ *鳥二宀速度为8m/s2,丝杠直径为d二20mm导程t = 5mm匸八V问服川 齿轮 减速比为i=6,总效率为？ =30%,忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成（1）外负载力FI二800N（2）惯性载力Fm= ma八50X 8二400N电机的驱动力矩为Tm =1 - (Fl Fm)丄 i 2 兀U1 0 005 (80062 二400） 0.52N0.3第五章检测传感系统判断题1、A.对B.错对于

47、传感器的非线性，可以采用多点标定、曲线拟合和线性插值方 法可用来提高传感精度。2、采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电 源为恒压源。3、物理型传感器无中间转换机构。4、传感器的线性度表示的是输入输出特性。5、涡流传感器是基于法拉第电磁感应原理。6、常用的测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。7、恒流激励可降低差动电桥检测时的引线误差。8、传感器的可靠性是指工作寿命 平均无故障时间。9、传感器的容量是指输入信号工作范围或量程。10、传感器的输出一输入关系特性是传感器的基本特性。1K压电式传感器适宜做静态测量。12、动圈式磁电传感器即可测量线速度，也可以测量角速度。

48、13、在具有压电效应的的物质的极化方向施加电场，这些物质会产 生变形，这种现象称为压电效应。14、采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电 源为恒压源。15、常用的测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。16、测速发电机的原理与直流电机相同。17、测速发电机的内阻应尽可能大。18、光电编码器适合较高转速测量。19、物理型传感器无中间转换机构。20、热电阻的激励电流应尽量的大，以增大信号的输出。答案:ABAAA BAAAABABBBABAAB单选题1、下列传感元件的属于物理型（A.测速发电机B.光电编码器流传感器下列哪项对热电偶的说法不正确 是（）。A.不能测量绝对温度

49、B.利用的是温差效应C.舘电阻属于热电偶D.需要冷端补偿传感器的基本性能参数不包括（）。A.量程 B.灵敏度C.动态特性结构型传感器不包括（A弹性片 B电容传感器 C压电传感器 D电感传感器 模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）用来对气体进行 成分分析。A吸收式B反射式C.应变片2、3、4、5、niD.尺寸C遮光式 D辐射式用来测量零件表6、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（） 面粗糙度。A吸收式B反射式 C遮光式 D辐射式可以用来测量线7、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）位移和角位移。A吸收式B反射式C遮光式D辐射式用于防火警报。8、模拟式光电传感器有以下几种工作

50、形式，其中（）A吸收式B反射式C遮光式D辐射式9、绝对值式编码器与增量式编码器相比具有优点是（）。A结构简单B成本较低C误差不会累计D不必使用减速齿轮10、为辨别增量式光电码盘的旋转方向，通常AB相脉冲相差（） 周期。A1/4B1/2C1 D 整数倍1K加速度传感器的基本力学模型是（A阻尼-质量系统B弹簧-质量系统C弹簧-阻尼系统D弹簧 系统12、某光栅条纹密度是100条/加光栅条纹夹角B =0.001弧度，则莫 尔条纹的宽度是（）。A 100mm B 50mm C 10mm D 0.1 mm13、光栅检测利用（），使得它能测得比栅距还小的位移量。A莫尔条纹作用B模拟信号C细分技术D高分辨率指

51、示光栅14、码盘式转速传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上，产生一 系列脉冲，从而得到（）。D数字式速A电压信号B数字式电流信号C数字积分信号度信号15、能消除零位输出和偶次非线性项，抵消共模误差，减少非线性，这 种传感器性能改善措施是（）oA平均技术B差动技术C稳定性处理D闭环技术16、模拟两线制传感器常采用的输出信号为（）。C010V电压D05VA 4 20mA 电流 BO20mA 电流电压信号17、绝对码盘码道数越多，则（）。A、能分辨的角度越大B、能分辨的角度越小C、测量精度降低D、能分辨的角度不变18感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的（

52、）。A.代数和B.代数差C.矢量和D.矢量差19设某光栅的条纹密度是 250条/mm要用它测出的位移，应 采用（）细分电路。A . 1倍频B 2倍频C .3倍频D .4倍频20. 绝对编码盘的道数为10道，则位数为10,能分辨的最小角度为（）。A. 360。/9 B . 360. /2 10 C . 360。/10 D . 360。/2 9下列属于传感器动态特性的为（）。A.量程B.带宽C.灵敏度D.分辨率22. 下述哪一种是物理型传感器（）。A.弹簧管B.双金属片C.水银温度计D.电感电容答案:CCDCA BCDCABCCDBABCD BC注释：12条纹宽度B和光栅宽度W以及光栅条纹夹角B之

53、间的关系 为:B=W/9o 问答题1、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0.005mm,采用高速端测量方法，采用绝对旋转编码器，则绝对码 盘最少要求的道数为多少？（忽略齿轮和丝杠的传动误差）。解：电机每转工作台位移为：要求的每转脉冲数为： 0.8/0.005=160234 56716028答：绝对码盘的道数至少是8道。A、B相和Z相表示意义，请2、设某光栅的条纹密度是250条/mm,要用它测出1卩m的位移，应 3分别说明相对旋转光电编码器的设计简单的鉴别方向电路？MB两相是两组检测窄缝群，

54、节距同光电脉冲发生器盘上节距相等的窄缝，但两组检测缝与圆盘上窄缝的对应位置错开1/4节 距，其目的是使A、B两个光电变换器的输出信号相位上相差90o Z 相是零点脉冲，可以提示被测轴已经旋转一周。顺时针旋转时，设通道A俞出波形超前通道B波形90。；则逆时针旋转时，通道A俞出波形滞后通道B波形90。；光电编码器每旋 转一圈，输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A俞出 采用几倍频细分电路？数字细分电路与模拟细分电路有何不 同？每条条纹宽度为1 min/250=0.004iTiiTi=4i m,而4卩m/1卩m=4所以 应采用四倍频细分电路。一般数字电路能够实现四倍频的细分电路；而模拟电路能够实现更高 倍频的细分。的波形中心。采用D触发器即可以实现鉴向，AB两相脉冲分别接到数据输入 端和 时钟端口，输出端的0和1输出表示不同的旋转方向。4、常用的测温传感器中精度最高的是什么？不能测量绝对温度的传感器 是什么？常用的测温传感器中精度最高的是钳（ Pt）电阻；不能测量绝 对温度的传感器是热点偶，因为热电偶利用的是温差效应，只能测量两 节点间的温差，而且还需要冷端补偿。5、比较结构型传感器和物理型传感器特点，并举例说明。结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化来实现信号转换的，结构 组成为：敏感元件+变换器；例如：电容式传感器依靠极板间