《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》作業(yè)1、2、3、4參考答案

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)1、2、3、4參考答案形成性考核作業(yè)1一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×）1機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對(duì)輸入的物質(zhì)按照要求進(jìn)行處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)。（× ） 2. 系統(tǒng)論、信息論、控制論是機(jī)電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。（ ） 3信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過程中，與工作過程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出和決策分析等技術(shù)。（ ）4自動(dòng)控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對(duì)象或過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。（× ）5產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，系統(tǒng)的精度一

2、定就高。（× ）6為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的23倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。（× ）7傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于機(jī)構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。（× ）8在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以610倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（× ）9進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于阻尼對(duì)系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比取值越小越好。（× ）10滾珠絲杠

3、垂直傳動(dòng)時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。（ ）11采用偏心軸套調(diào)整法對(duì)齒輪傳動(dòng)的側(cè)隙進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可以自動(dòng)補(bǔ)償側(cè)隙。（ ）× 12采用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)測(cè)試和評(píng)估，延長了產(chǎn)品開發(fā)周期，增加了產(chǎn)品開發(fā)成本，但是可以改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高面向客戶與市場(chǎng)需求能力。（ ）×二、單選題1 以下產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（c ）。a游標(biāo)卡尺 b電話c全自動(dòng)洗衣機(jī) d非指針式電子表2為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法（a ）。 a增大系統(tǒng)剛度 b增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量c增大系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩 d減小系統(tǒng)的摩擦阻力3導(dǎo)程l0=8mm的絲杠驅(qū)動(dòng)總質(zhì)量為60k

4、g的工作臺(tái)與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為（b ）kg·mm2。 a48.5 b97c4.85 d9.74傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率對(duì)傳動(dòng)精度有影響，（b ）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動(dòng)誤差，（a ）系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。aa提高，提高 b提高，減小c減小，提高 d減小，減小5下列哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來消除滾珠絲杠副的間隙？（ d ） a螺紋調(diào)隙式 b雙螺母墊片調(diào)隙式c齒差調(diào)隙式 d偏置導(dǎo)程法6. 齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)( ?a )。 ba.增加而減小    b.增加而增加   c.減小而減小 

5、60;         d.變化而不變7多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比“前小后大”的分配原則不適用于按（ d ）設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。 a最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則（小功率傳動(dòng)裝置）b最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則（大功率傳動(dòng)裝置）c輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則d重量最輕原則8某機(jī)電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙，采取下列哪種方法使得調(diào)整過程中能自動(dòng)補(bǔ)償齒側(cè)間隙？（d ） a偏心套調(diào)整法 b軸向墊片調(diào)整法c薄片錯(cuò)齒調(diào)整法 d軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法三、簡(jiǎn)答題1完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分？動(dòng)力源傳感器執(zhí)行部件控制器機(jī)械本體機(jī)電一體化系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)要素及

6、相應(yīng)功能關(guān)系2 簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部（其他系統(tǒng)、操作者、環(huán)境）的連接，一般分為機(jī)械接口、電氣接口兩方面。3機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦和阻尼會(huì)降低效率，但是設(shè)計(jì)中要適當(dāng)選擇其參數(shù)，而不是越小越好。為什么？因?yàn)檫m當(dāng)選擇機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦和阻尼會(huì)，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、保證系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性。4簡(jiǎn)述機(jī)械系統(tǒng)的剛度對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。 失動(dòng)量。系統(tǒng)剛度越大，因靜摩擦力的作用所產(chǎn)生的傳動(dòng)部件的彈性變形越小，系統(tǒng)的失動(dòng)量也越小。 固有頻率。機(jī)械系統(tǒng)剛度越大，固有頻率越高，可遠(yuǎn)離控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的頻帶寬度，從而避免產(chǎn)生共振。 穩(wěn)定性。剛度對(duì)開環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)

7、定性沒有影啊，而對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響，提高剛度可增加閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四、計(jì)算題1.某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)如圖所示，已知電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jm=4×10-4kg·m3，與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j1=1×10-4kg·m3，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j2=1.8×10-4kg·m3，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量js=3.8×10-4kg·m3。工作臺(tái)的質(zhì)量m=50kg，絲杠導(dǎo)程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：（1）工作臺(tái)折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jg；（2）傳動(dòng)件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量je；（3）電機(jī)軸

8、上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量j。工作臺(tái)絲杠 滾珠螺母齒輪減速器聯(lián)軸器dc伺服電機(jī)i=5圖 直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)解：（1）jg=m（t/2）2=50*1000*(0.005/2/3/14) 2=0.03166 ( kg·m3)(2) je=( j2+js+jg)/i2=（1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4）/52= 12.88×10-4 ( kg·m3 )(3)j= j1+ je =1×10-4 +12.88×10-4 =13.88 (kg·m3)2.已知某四級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤

9、差為1=2=8=0.01弧度，各級(jí)減速比相同，即i1 = i2 = i4 =3，求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差max。解：max=1/( i1* i2* i3* i4)+ (2+3)/ (i2* i3* i4)+ (4+5)/ (i3* i4)+ (6+7/ (i4)+ 8= =0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01 =0.01975 （弧度）五、綜合題1. 分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。1. 鎖緊螺母 2. 圓螺母 3. 帶凸緣螺母 4.無凸緣螺母答：圖中所示的雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整齒側(cè)間隙，雙螺母中的一個(gè)外端有凸緣，一個(gè)外端無凸緣，但制有螺紋，它伸出套筒外用兩個(gè)螺母固定

10、鎖緊，并用鍵來防止兩螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用鎖緊螺母鎖緊。2.分析下圖中傳動(dòng)大負(fù)載時(shí)消除齒側(cè)間隙的原理。1、6小齒輪 2、5大齒輪 3齒輪 4預(yù)載裝置 7齒條答：小齒輪1、6與齒條7嚙合，與小齒輪1、6同軸的大齒輪2、5分別與齒輪3嚙合，通過預(yù)載裝置4向齒輪3上預(yù)加負(fù)載，使齒輪2、5同時(shí)向相反方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)小齒輪1、6轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒面便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側(cè)，從而消除了齒側(cè)間隙作業(yè)2一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×）1機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微電子技術(shù)為主體、以機(jī)械部分為核心，強(qiáng)調(diào)各種技術(shù)的協(xié)同和集成的綜合性技術(shù)。（ ） × 2機(jī)電一

11、體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，應(yīng)具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性的特性。（ ）3雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠精確調(diào)整。（× ） 4.傳感器的轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分。（ ）×5感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。（ ） 6選擇傳感器時(shí)，如果測(cè)量的目的是進(jìn)行定性分析，則選用絕對(duì)量值精度高的傳感器，而不宜選用重復(fù)精度高的傳感器。（× ） 7傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定或校準(zhǔn)，以確保傳感器的性能指標(biāo)達(dá)到要求

12、。（ ）8驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)裝置。（ ） 9氣壓式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用在定位精度較高的場(chǎng)合使用。（× ）10永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用于定位驅(qū)動(dòng)。（ ）11步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，同頻率下的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大。（× ）12直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性是電機(jī)轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。（× ）二、單選題1以下產(chǎn)品不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（ b ）。a工業(yè)機(jī)器人 b電子計(jì)算機(jī)c空調(diào) d復(fù)印機(jī)2多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比相等的分配原則適用于按（ c ）設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。 a最小等效轉(zhuǎn)

13、動(dòng)慣量原則 b輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則c重量最輕原則（小功率裝置） d重量最輕原則（大功率裝置）3檢測(cè)環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（b ）。a 控制電路 b 轉(zhuǎn)換電路c 放大電路 d 逆變電路4幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（b ）。 a靜態(tài)特性指標(biāo) b動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)c輸入特性參數(shù) d輸出特性參數(shù)5光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（a ）mm。a1 b2 c3 d46受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種反饋控制系統(tǒng)稱(b )。a.順序控制系統(tǒng) b.伺服系統(tǒng)c.數(shù)控機(jī)

14、床 d.工業(yè)機(jī)器人7閉環(huán)控制的驅(qū)動(dòng)裝置中，絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的（c ）。a回程誤差不影響輸出精度，但傳動(dòng)誤差影響輸出精度b傳動(dòng)誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度c回程誤差和傳動(dòng)誤差都不會(huì)影響輸出精度d回程誤差和傳動(dòng)誤差都會(huì)影響輸出精度8. 以下可對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法是（b ）。a 改變電壓的大小 b 改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率c 改變電壓的相位 d 改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)三、簡(jiǎn)答題1什么是傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性？ l 傳感器的靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎胄盘?hào)不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢時(shí)，所表現(xiàn)出來的輸出響應(yīng)特性。需要了解的主要參數(shù)有：線性范圍、線性度、靈敏度、精確度、

15、分辨力、遲滯、穩(wěn)定性。l 傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。需要了解的主要參數(shù)有：幅頻特性和相頻特性。2什么是伺服系統(tǒng)？伺服系統(tǒng)的一般組成有哪幾個(gè)部分？ 伺服系統(tǒng)又稱隨動(dòng)系統(tǒng)，它是以機(jī)械位置、速度和加速度為控制對(duì)象，在控制命令指揮下，控制元件的工作，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件按照命令要求運(yùn)動(dòng)。一般來說，伺服系統(tǒng)組成框圖如圖所示。 伺服系統(tǒng)組成框圖（1）控制器：伺服系統(tǒng)中控制器的主要任務(wù)是根據(jù)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)決定控制策略，控制器通常由電子線路或計(jì)算機(jī)組成。（2）功率放大器：伺服系統(tǒng)中功率放大器的作用是將信號(hào)進(jìn)行放大，并用來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成某種操作，功率放大裝置主要由各種電力電子器件

16、組成。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)機(jī)或液壓伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)裝置等組成。（4）檢測(cè)裝置：檢測(cè)裝置的任務(wù)是測(cè)量被控制量，實(shí)現(xiàn)反饋控制。無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是低于檢測(cè)裝置的精度，因此要求檢測(cè)裝置精度高、線性度好、可靠性高、響應(yīng)快。3簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制的工作原理。直流伺服電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)制（pwm）的工作原理：假設(shè)輸入直流電壓，可以調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間得到一定寬度的與成比例的脈沖方波，給伺服電動(dòng)機(jī)電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而輸出不同大小的電壓，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。4比較直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的適用環(huán)境差別。電機(jī)調(diào)速原理容量范圍制動(dòng)力矩

17、轉(zhuǎn)速耐環(huán)境能力控制器dc調(diào)壓大大低差(有摩擦粉塵)簡(jiǎn)單ac變頻中中小高良復(fù)雜四、計(jì)算題1刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機(jī)床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個(gè)脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？解：（1）絲杠旋轉(zhuǎn)一周有1024個(gè)脈沖，307200個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于絲杠旋轉(zhuǎn)307200/1024=300周，故刀架的位移量為300*2mm=600mm， （2）絲杠的轉(zhuǎn)速為300*2/10=60 （弧度/ 秒）2如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)x向工作臺(tái)的三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為100。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm。已知傳動(dòng)系統(tǒng)的橫向(

18、x向)脈沖當(dāng)量為0.005mm/脈沖。試求：（1）步進(jìn)電機(jī)的步距角；（2）減速齒輪的傳動(dòng)比i。功放電機(jī)滾珠絲杠工作臺(tái)i圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)示意圖解：（1）k=3相，n=3拍，z=100步進(jìn)電機(jī)的步距角=360º/(z*m)= 360º/(z*k*n)= 360º/(100*3*3)=0.4 º（2）由于一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)0.4 º，工作臺(tái)橫向(x向)脈沖當(dāng)量0.005mm，由于滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm，對(duì)應(yīng)于絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周360 º ，設(shè)一個(gè)脈沖絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為x，則 6mm/360º=0.005/xº，得

19、x=0.3º故減速齒輪的傳動(dòng)比i=0.3/0.4=3/4五、綜合題1圖示直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測(cè)軸(或與被測(cè)軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成，光源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。試分析傳感器的測(cè)量原理。解：當(dāng)裝在被測(cè)軸(或與被測(cè)軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏元件接收到脈沖信號(hào)，若轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上縫隙是均勻刻制，總數(shù)量為n，則光敏元件每輸出n個(gè)脈沖，就意味著圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周360º；若輸出m個(gè)脈沖，就意味著轉(zhuǎn)過360*m/nº，因此，該傳感器可以用于測(cè)量角度。如果在t秒時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過輸出m個(gè)脈

20、沖，就意味著轉(zhuǎn)速為360*m/n/t (º/s ) 因此，該傳感器也可以用于測(cè)量角速度。2已知一個(gè)繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動(dòng)方案分別如圖a和b所示。（1）試分析兩種方案的特點(diǎn)；（2）畫圖說明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法。（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng) （b）絲杠滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)解：（1）分析兩種方案的特點(diǎn)：（a） 電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移；（b） 電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠上的螺母便產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移。（2）畫圖說明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法作業(yè)3一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×）1數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利

21、用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號(hào)都是脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（ ）2電液伺服系統(tǒng)的過載能力強(qiáng)，在強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)和高精度定位時(shí)性能好，適合于重載的高加減速驅(qū)動(dòng)。（ ） 3通常，步進(jìn)電機(jī)的最高連續(xù)工作頻率遠(yuǎn)大于它的最高啟動(dòng)頻率。（ ） 4脈沖分配器的作用是使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（ ）5對(duì)直流伺服電動(dòng)機(jī)來說，其機(jī)械特性越硬越好。（ ） 6無論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測(cè)裝置的精度。（× ）7一般說來，全物理仿真較之計(jì)算機(jī)仿真在時(shí)間、費(fèi)用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與實(shí)用的

22、仿真方法。（× ）8數(shù)字化物理樣機(jī)就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。（× ）9計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（ ）10plc采用掃描工作方式，掃描周期的長短決定了plc的工作速度。（ ） 11通用型計(jì)算機(jī)系大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)。（× ） 12現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是將系統(tǒng)劃分為硬件和軟件兩個(gè)獨(dú)立的部分，然后按各自的設(shè)計(jì)流程分別完成。（× ） 二、單選題1下列哪個(gè)是傳感器的動(dòng)特性（d ）。a量程 b線性度c靈敏度 d幅頻特性2在開環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（b ）做驅(qū)動(dòng)元件。a直流伺

23、服電動(dòng)機(jī) b步進(jìn)電動(dòng)機(jī)c同步交流伺服電動(dòng)機(jī) d異步交流伺服電動(dòng)機(jī)3.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，此光柵傳感器測(cè)量分辨率是（c ）mm。a1 b0.1 c0.01 d0.0014計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，需要由用戶自行編寫（d ），具有實(shí)時(shí)性、針對(duì)性、靈活性和通用性。a實(shí)時(shí)軟件 b開發(fā)軟件 c系統(tǒng)軟件 d應(yīng)用軟件5以下除了（d ），均是由硬件和軟件組成。a計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) bplc控制系統(tǒng)c嵌入式系統(tǒng) d繼電器控制系統(tǒng)6以下抑制電磁干擾的措施，除了（d ），其余都是從切斷傳播途徑入手。a屏蔽 b隔離 c濾波 d軟件抗干擾 三、簡(jiǎn)答題1機(jī)電

24、一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中所起的作用是什么？在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行前，也希望對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施結(jié)果加以預(yù)測(cè)，以便選擇正確、高效的運(yùn)行策略或提前消除設(shè)計(jì)中的缺陷，最大限度地提高實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行水平，采用仿真技術(shù)可以省時(shí)省力省錢地達(dá)到上述目的。2機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真的模型主要有哪幾種？分別應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的哪個(gè)階段？ 仿真根據(jù)采用的模型可以分為：計(jì)算機(jī)仿真、半物理仿真、全物理仿真。計(jì)算機(jī)仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段；半物理仿真：應(yīng)用于部件及子系統(tǒng)研制階段；全物理仿真：應(yīng)用于系統(tǒng)研制階段。3pid控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？比例調(diào)節(jié)起糾正偏差的作用，其反應(yīng)迅速；積分調(diào)節(jié)能消除靜差，改善系統(tǒng)靜態(tài)特性；微分調(diào)

25、節(jié)有利于減少超調(diào)，加快系統(tǒng)的過渡過程。4系統(tǒng)采樣周期的選擇時(shí)，主要考慮的影響因素主要有哪些？ （1）根據(jù)香農(nóng)采樣定理，確定采樣周期：，其中為被采信號(hào)角頻率上限。（2）采樣周期應(yīng)大于執(zhí)行元件動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)穩(wěn)定時(shí)間。（3）從系統(tǒng)隨動(dòng)性和抗干擾的角度，采樣周期應(yīng)盡可能小，這樣時(shí)延小，反映迅速。（4）在多回路控制中，由于采用巡檢控制方式，采樣周期應(yīng)足夠大，以確保在一個(gè)采樣周期內(nèi)，能處理完所有回路的算法計(jì)算。（5）從計(jì)算機(jī)的精度上講，采樣周期不應(yīng)太小。圖 梯形圖i0.0 t0（ ）i0.1i0.2q0.0i0.2q0.1 q0.0t0（ ）3st05簡(jiǎn)述下圖所示梯形圖的工作過程及邏輯關(guān)系，圖中接線為：開關(guān)1（

26、i0.0），開關(guān)2（i0.1），開關(guān)3（i0.2），紅燈（q0.0），綠燈（q0.1）。解：由圖可知：開關(guān)1、開關(guān)2為常開，開關(guān)3為常閉，當(dāng)開關(guān)1、開關(guān)2接通、開關(guān)3為常閉狀態(tài)時(shí)，紅燈能亮，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器t0，沿時(shí)3秒，3秒后如果開關(guān)3為常閉狀態(tài)，則綠燈亮。四、計(jì)算題1某工作臺(tái)采用如圖所示的直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程l=250mm，絲杠導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm（忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差）。（1）若采用高速端測(cè)量方法，將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)輸出軸上，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。（2）若采用低速端測(cè)量方法，將傳感器與絲杠的端部直接

27、相連，ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用？工作臺(tái)絲杠 滾珠螺母齒輪減速器聯(lián)軸器dc伺服電機(jī)i=5圖 直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)解：（1）設(shè)工作臺(tái)位移（測(cè)量精度）0.005mm時(shí)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為，則有 得：，若對(duì)應(yīng)于電機(jī)軸的角度為，則，安裝在電機(jī)輸出軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器共有，故旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為（2）因?yàn)?gt; ns=500，故不合用。2圖示為電樞控制式直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。圖中電機(jī)線圈的電流為i；l與r為線圈的電感與電阻；電機(jī)的輸入電壓為u；折算到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為jm；電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為t和；ke和kt分別為電樞的電勢(shì)常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電

28、壓之間的傳遞函數(shù)。圖 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理解： 在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換：由（4）式得，帶入到（3）式，得輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)五、綜合題1如圖所示的系統(tǒng)，試分析齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)及傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動(dòng)誤差和回程誤差。傳動(dòng)誤差主要由溫度或彈性導(dǎo)致的齒輪變形產(chǎn)生；回程誤差主要是由齒輪間隙造成。為提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按“先小后大”原則分配，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差為、第k個(gè)齒輪到第n級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比為，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差折算到末級(jí)輸出軸上的總誤差為絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳動(dòng)誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決定，通?？捎善溟g的調(diào)整、預(yù)緊調(diào)整

29、到最小程度，由于這個(gè)誤差是在末級(jí)上，其大小直接影響輸出精度。傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響是通過控制產(chǎn)生的，由于傳感的誤差必然導(dǎo)致控制的誤差?？梢哉f，傳感器的誤差直接決定對(duì)輸出精度的影響。2用plc實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制?？刂埔鬄椋菏紫入妱?dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，3秒后自動(dòng)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)2秒后自動(dòng)又回到正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)；可以隨時(shí)停車。（1）寫出i/o分配表；（2）選擇plc，畫出梯形圖。解：（1）電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)開關(guān)i0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)q0.0，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)q0.1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)開關(guān)i0.1。q0.0i0.1i0.0 t38t38in tonpt 100ms30t38t39in tonpt 100ms20q0.

30、1i0.1t39t39作業(yè)4一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×）1自動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（ ）2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。（× ） 3plc完善的自診斷功能，能及時(shí)診斷出plc系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護(hù)故障現(xiàn)場(chǎng)，保證了plc控制系統(tǒng)的工作安全性。（ ） 4現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（× ） 5需求設(shè)計(jì)是指新產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細(xì)技術(shù)說明書的形式來描述滿

31、足用戶需求產(chǎn)品的過程。（ ） 6目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌?，再配合接口編寫相?yīng)的程序。（ ） 7計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件主要分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，應(yīng)用軟件一般不需要用戶設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件都要由用戶自行編寫，所以軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。（× ） 8反求設(shè)計(jì)是建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的可靠性，延長使用壽命，降低維修費(fèi)用。（× ） 9綠色設(shè)計(jì)是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。（×）10虛擬設(shè)計(jì)是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

32、計(jì)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)體建模和裝配建模，生成精確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進(jìn)行一些相關(guān)分析，從而滿足工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用的需要。（） 11工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)方式。（ ）12數(shù)控機(jī)床中的計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，而電機(jī)和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分。（×） 二、單選題1有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，已知轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)的步距角是（c ）。 a=360/(znk)=360/(24*5*2)a0.6° b1.2° c1.5° d2°2步進(jìn)電機(jī)

33、轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（b ）。a上升 b下降c不變 d前三種情況都有可能3采用脈寬調(diào)制（pwm）進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過改變（a ）來改變電樞回路的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。a脈沖的寬度 b脈沖的頻率c脈沖的正負(fù) d其他參數(shù)4含有微處理器，可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（d ）。p220a零接口 b被動(dòng)接口c主動(dòng)接口 d智能接口5hrgp-1a噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（c ）。p249a能源部分 b測(cè)試傳感部分c驅(qū)動(dòng)部分 d執(zhí)行機(jī)構(gòu)6hrgp-1a噴漆機(jī)器人中的手部屬于系統(tǒng)中的（d ）。a能源部分 b測(cè)試傳感部分c驅(qū)動(dòng)部分 d執(zhí)行機(jī)構(gòu)7通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用（b ）。a開環(huán)控制 b閉環(huán)控制c半閉環(huán)控制 d混合控制8數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)屬于設(shè)備的（c ）。a