机电一体化设计基础复习题及答案

1、-机电一体化设计基础复习题及答案复习题一、是非判断1、机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原 则的好处是使传动精度高，而传动性能稳定性降 低。（X）2、莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特（7）点。3、滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小，使用寿命长、 不 能（X）4、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道 以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效 地防止干扰信号进入微机。（7）5、动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,116、分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度 的描述，与输入数字量的位数有关。8位数的分 辨率为1/256, 10位数的分辨率为1/10

2、24。（V）7、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统一定是闭环的。（X）8、无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作(v)为滤波器件。9、机电产品转动惯量大可使机械负载变大，灵10、执行机构运动循环图可以表明各机构间的配合协调关系。J）11、机电产品结构设计是从：定量到定性，具体到抽象，粗略到精细的过程结构设计满足的目 标：保证功能、提高性能、降低成本。（X）12、双频激光干涉仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干涉。得到的是按幅值变 化的交流调频信号，信噪比高，可实现高分辨率(x)测量。13、滚珠丝杠传动中，当丝杠改变转动方向时,间隙会使运动产生空程，从而影响机构的传动精(

3、v)14、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道 以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效 地防止干扰信号进入微机。（V）15、键码识别就是判断闭合键的代码，通常有2种方法，一种是静态检测法称为编码键盘;另一种是动态检测法成为非编码键2（X）16、选用D/A芯片时位数愈多精度愈高，其转换 的时间愈长。17、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统不一定是闭环的。J）18、在微机检测系统的输入通道中，采样/保持（S/H）电路可有可无。（x）19、双片薄齿轮错齿调整法以消除齿侧间隙，但反向时不会出现死区。（x）20、采样时间是指对被测参数检测的时间。(v)二、简答题1、同步带传动主要失效形式

4、有哪些？主要原因是什么?（a）承载绳断裂原因是带型号过小和小带轮直径过小等。(b)爬齿和跳齿 原因是同步带传递的圆周力 过大、带与带轮间的节距差值过大、带的初拉力 过小等。(C)带齿的磨损原因是带齿与轮齿的啮合干 涉、带的张紧力过大等。(d)其他失效方式 带和带轮的制造安装误差 引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大 和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背 的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。2、滚珠丝杠的支承形式有哪几种，各适用于什么场合?单推一单推：适宜中速、精度高, 双推一双推：适宜高速、高刚度、高精度。双推一简支：适宜中速、精度较高的长丝杠。双推一自由：适宜中小载荷与低速，更适宜

5、垂直 安装，短丝杠。3、机电系统原理方案设计中进行功能分析设计时，为什么要抽象化？突出基本的、必要的要求，接弃偶然情况和枝节 问题，便于抓住设计问题核心，避免构思方案前 形成的条条框框，放开视野，寻求更为理想的设计方案4、下图为开关式乘型全波相敏检波电路原理图, 试说明信号的相位解调原理。V2截止，NV2导通,N接在UC为高电平的半周期，VI导通, 同相端接地，“o =-%&/（&+%） = %在UC为低痛平步沪隰期，VI截至, 反“。二承二端负尸 端地5、滚珠丝杠采用齿差调隙方式时，若两齿齿数 分别为Zl=99, 22=吨皆螂囿就向转过的齿数 n=l,丝杠的导程p=6i,z试

6、问产生的轴向位移（即间隙）6为多少？该方式的特点是什么？产生的轴向位移（即间隙）6为：该结构复杂，加工和装配工艺性差，但是调整的精度高，工作可靠。6、机电系统中选择控制形式的基本原则有哪些？ 根据系统的要求，控制执行机构完成特定的运动 规律，并满足工作要求。具体任务包括: 使各执行机构按一定的顺序和规律运动、改变各 运动构件的运动方向和速度大小、使各运动构件 间有协调的动作，完成给定作业循环的要求、对 工作中的不正常情况报警7 .机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些 方面？应包括系统功能、性能指标、使用条件、经济效益。8 .步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路适于永磁式步进电动

7、机?主要有：单极性驱动电路、双极性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。9 .步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是什么？输出轴的转速、转向、位置 各自与哪些因素有关？(1)参考脉冲序列。（2）输出轴转向由转向电平决定。=1 =i转速与参考脉冲频率成正比。位置由参考脉冲 数决定。10.什么是PLC的扫描工作制？ PLC的扫描工作制，即检测输入变求解当前控制逻辑以及修正输出指令。重复 进行。三、分析题1、如图所示键盘输入接口采用行扫描法时如何判断键盘中有无键按下及判断闭合键所在的位（1）判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平

8、，然后检测列线的状 态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键 被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线 相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电 平，则键盘中无键按下。（2）判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键 的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即 在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在 确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列 线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低 电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。2、试分析下图所示差动电路的工作过程。构成分压器，在平衡状态，R1=R2=R0；当被测量发生变化时，传感器阻抗也随之变化，设变化量为A利用传感器的

9、一对差动阻抗R1和R,贝！I RI = RO + A R , R2 = - R,于是 U0=R2 UI/ Rl+R2=(R0-AR)Ul/2 RO； 阻抗的变化被转换成了输出电压的变化。对于非 差动式传感器作补偿环境变化影响的阻抗元件O 电路中的一个阻抗可以是用作补偿环境变化影 响的阻抗元件。3、下图中用M法测量转速时，脉冲发生器每旋转一周输出100个脉冲，若检测周期为20ms, 在一个检测周期内所测得的脉冲数为50o试计 算其转速和测速装置的分辨率。(5分)60m PT60x50100x0.0260(m + 1)PT开孔黄=1500(r/min)60mTF"60而一60100x0.

10、02=30(r/min)4、右图为发光二极管VLE与单片机8031的一 种接口电路，已知发光二极管的正向压降 VL5V,驱动器7407的压降Vcs=0.5V,要求 通过发光二极管的电路I尸10mA,试确定电路中 电阻Rf的值。+5VR2 =Vcc - Vf 一 5-1.5-0.50.01= 300(。)5、丝杠工作台的简化模型如图所示，列出其动 力学方程，计算其传递函数，并化简成二阶系统 的标准形式。_yk ./动力学平衡方程为：对上式拉氏变换,得系统传递函数：G =3= JX(s) ms +cs + k化简成二阶系统的标准形率寒E n fi/i其中：6、在齿轮齿条传动机构中，已知齿轮的齿数为

11、 Z,模数为m (mm)o若齿轮的转速为n(r/niin), 求齿条直线运动的速度v=?)m (齿轮角速度:分度圆直径：D=Z 齿条线速率.甯(必)7、已知某一线性电位器的测量位pl 移原理如图所示。若电位器的总"仔卜， 电阻R=2k Q ,电刷位移为X时一U的相应电阻Rx=lk。，电位器的工作电压 Vi=12V,负载电阻为Rl。(1)已测得输出电压Vo=5.8V,求R。试计算此时的测量误差。(1)当 V。尸5.8 时，5.8二h'12+ -x 1 Rl 25. 8二一-解之得Rl =Y=14,5(KO)2 +，04Rl(2)空载时RL = 8.Vo=；Vj=6V设测量出5.

12、 8 V输出电压时的测量误差为则 a = 0.033 = 3.3%8、三相交流感应电动机，电源频率50Hz,空载转速为 1450r/mirio (1)该电动机为几极，空载转差率是多少?堵转时定子、转子绕组电势频率各为多少?(3)空载时，定子、转子绕组电势频率各为多少?(1).n1=,.p = = 2Pn即该电动机为四级201、已知双波谐波齿轮的柔轮齿数试求：(1)刚轮固定时柔轮的转速空载时转差率为：$=黑萨2 =。33(2)堵转时：S= 1定子绕组电势频率f】=50Hz,转子绕组电势频 率 f2=Sfi=50Hz (1)空载时:定子绕阻电势频率£=50Hz,转子绕组电势频 率：f 2

13、= S f = 0.033 x 50Hz = 1.67Hz四、综合题Zk200,刚轮齿数Z2=202,波发 生器的转速nH=600r/min。如图柔轮固定时刚轮的转速n2o(1)刚轮固定时：也=-Z1Z Z2-ZC0H Z(或=)3Z2-Z16()0200一="= -100h 600Ml = -6(r/min)(2)柔轮固定时也=n._2.(或 W =z2 -Z132 z2 -Z1600 202 ，一 =一=101 no 2n9 = 22.5.941(r/ min)-1012、三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电,输入脉冲频率为多少

14、?(2)要求电动机转速为100r/min,单拍制通电,输入脉冲频率为多少?(1)60” min;单双拍制60f,- 60r / min =mzrc60fmzrc即 f = m zr c = 3x80x2 = 480Hz(2) vlOOr / min;单拍制60f/. lOOr/min =mzrc即：f = 122x3x80x 1 = 400Hz1603、某控制系统结构图如图所示，图中Gc(s)=Kp(l+Tds),Gp(s)=-i-s"(Ts+ 1)S2(O.Is + l)(2)确定及和Td的值,C(s)以使系统性能同时满足：在单位抛物线（恒加速度）函数作用下的稳态误差essaW0.2,幅值穿越（截止）频率3c=5，S（3）计算系统在上述取值条件下的相位裕量开环传函G (s)=我(s) GP (s)二军工军士s (Ts4- 1)S(0.1s+l)(2)确定一和Td由 essa=-=-J-<o.2.-./cp>2,5 取 Kp=2. 5K c ZK “ a P在 3c=5. l/s 时，IGc(joc)IIGp(jcoc)l= 1 即、- = 1 2571+ (0.5)21 +2 5T ： = 25( 1 + 0.25) /. Td = 1.1s二 G c (s) = Kp