机电一体化系统设计考试试题及答案(20210321000037)

机电一体化试题及答案一、选择题1.机电一体化是指（）。

A.机械和电气之间具有密切联系B.机械和电气之间没有联系C.机械和电气之间相互独立D.机械和电气之间具有不存在的联系答案：A2.机电一体化的优势包括（）。

A.提高生产效率B.节约能源C.减少人力成本D.增加设备的寿命E.提高产品质量答案：A、B、C、E3.以下哪项不是机电一体化技术的应用领域？A.汽车制造B.航空航天C.电力系统D.农业生产答案：D二、填空题1.机电一体化技术的发展可以为传统制造企业带来（）。

答案：转型升级2.机电一体化的核心是（）。

答案：信息集成三、问答题1.请简述机电一体化技术在制造业中的作用。

答：机电一体化技术将机械和电气两个领域相结合，通过信息集成和智能控制实现高效生产。

它可以提高生产效率，节约能源和人力成本，并且提高产品质量。

机电一体化技术的发展可以帮助传统制造企业实现转型升级，提升竞争力。

2.请列举几个机电一体化技术的应用案例。

答：机电一体化技术广泛应用于各个领域，比如汽车制造、航空航天、电力系统等。

以汽车制造为例，机电一体化技术可以实现自动化生产线，提高生产效率和产品质量；在航空航天领域，机电一体化技术可以实现高精度控制，提高飞行安全性；在电力系统中，机电一体化技术可以实现智能化管理和优化调度，提高能源利用效率。

四、综合题某制造企业打算引入机电一体化技术来提升生产效率和产品质量。

请列举该企业引入机电一体化技术可能遇到的问题，并提出解决方案。

问题：1.技术难题：企业可能缺乏专业的机电一体化技术人才，导致技术应用受限。

2.成本问题：引入机电一体化技术需要投入大量资金，企业担心投资回报周期长。

3.人员培训：现有员工对机电一体化技术了解有限，需要进行培训和教育。

解决方案：1.合作与共享：企业可以与专业机电一体化技术公司合作，共享技术人才和资源。

2.市场前景分析：企业可以进行市场研究，评估机电一体化技术在该行业的应用前景和潜在收益，以便更好地制定投资计划。

《机电一体化系统设计》课程试卷1参考答案一.填空1.通常一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分。

2.结构设计中的自增强原则是指在正常工作条件下，辅助效应与初始效应的作用方向相同，总效应为两者之和；在力传递原则中，力流路线越短，零件的结构刚性__越好__；卸荷皮带轮就是结构设计中应用任务分配原则的实例。

3.系统的传递函数定义为当初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

4.传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和分辨力等。

5.电感式位移传感器是通过检测电感量的变化来检测被测量的位移。

6.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于螺旋副轴向间隙的调整。

7.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的栅距起到了放大作用。

8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。

9.直流伺服电机的优点是稳定性好、可控性好、响应迅速和转矩大等；无刷直流伺服电动机的优点是无换向器、可控性好和稳定性好等。

二、简述题1.在机电一体化产品的设计中常常引入现代设计方法，简述你所熟悉的一种现代设计方法的基本思想。

2.比较滚珠丝杠副中单圆弧型滚道与双圆弧型滚道的优缺点。

3.简述机电一体化产品方案设计中黑箱法的基本原理。

答案：1、例如可靠性设计。

可靠性指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

可靠性设计作为一种新的设计方法，只是常规设计方法的深化和发展，所以机械设计等相关课程所阐明的计算原理、方法和基本公式，对可靠性设计仍然适用。

但其又有别于传统设计方法，主要表现在以下几点：①可靠性设计法认为作用在零部件上的载荷（广义的）和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；②由于载荷和材料性能等都是随机变量，所以必须用概率统计的方法求解；③可靠性设计法认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了传统设计方法的不足。

机电一体化系统设计考试资料1.机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并将机械装置与电子设备以以及软件等有机结合而成的系统的总称。

2.工业三大要素：物质、能量和信息3.机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统等五个子系统构成。

4.机电一体化系统设计流程：（1）根据目的功能确定产品规格、性能指标（2）系统功能部件、功能要素的划分（3）接口的设计（4）综合评价（5）可靠性复查（6）试制与调试5.机电一体化系统设计的考虑方法：（1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。

（2）结合法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。

（3）组合法：将用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。

6.机电一体化设计类型：（1）开发性设计：是没有产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的系统。

（2）适应性设计：是在总的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机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，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。

（3）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要求。

7.机电一体化设计程序：（1）明确设计思想（2）分析综合要求（3）划分功能模块（4）决定性能参数（5）调研类似产品（6）拟定总体方案（7）方案对比定型（8）编写总体设计论证书8.设计准则：在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。

9.设计规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。

10.绿色设计：在新产品的开发阶段，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。

习题七答案1、简述干扰的三个组成要素。

干扰的形成包括三个要素：干扰源、传播途径和接受载体.2、简述电磁干扰的种类。

（1）、静电干扰（2）、磁场耦合干扰（3）、漏电耦合干扰（4）、共阻抗干扰（5）、电磁辐射干扰3、简述干扰对机电一体化系统的影响。

在机电一体化系统的工作环境中，存在大量的电磁信号，如电网的波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统的正常运行，轻者造成系统的不稳定，降低了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，造成设备损坏或人身伤亡。

4、什么是共模干扰？共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口断的共有的信号干扰。

如图7-3所示检测信号输入A/D转换器的两个输入端上的公有的电压干扰。

5、分析在机电一体化系统中常用的抗干扰措施。

抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等方法6、什么是屏蔽技术及其分类？屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。

按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

7、机电一体化中隔离方法有哪些？隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法8、常用的滤波器有哪些并分析他们的适用场合？滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。

由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因此，当接受器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。

这时，可以采用滤波的方法，只让所需要的频率成分通过，而将干扰频率成分加以抑制。

常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器。

低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。

高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受抑制、衰减，不让通过。

带通滤波器只让某一频带范围内的频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率的成分均受抑制，不让通过。

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》期末考试题专业：班级：姓名：一、选择题（共15小题，每小题2分，计30分）1.‘机电一体化’与英文单词（）一致。

A. MechanicsB. ElectronicsC. MechatronicsD. Electric-Machine2.机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术不属于其主要相关技术的是( )A.机械技术B. 检测传感技术 C自动控制技术 D. 多媒体技术3.谐波齿轮减速器的最大特点，下列说法错误的是( )A 传动比大 B. 承载能力小 C. 传动精度高 D 齿侧间隙小4.数控机床要求在什么进给运动下不爬行，有高的灵敏度。

( )A. 停止B. 高速C. 低速5.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6.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.10mm7.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2. FMS3.PLC4.SSR三、简答题(本大题共6小题，每小题5分，共30分)1.机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面?2. 试列举10种常见的机电一体化产品。

3.机电一体化产品对机械系统的要求有哪些?4.齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙?5.传感器的静态特性和动态特性各是什么？6. 已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统中的哪个基本要素？四、应用题（共2小题，第一小题10分，第二小题10分，共20分）1.设某一机电一体化齿轮传动系统的总传动比为80，传动级数n=5的小功率传动。

按最小等效转动惯量原则求出各级传动比。

2.采用PLC设计二台电动机A、B工作的系统。

（1）按钮X1为A电动机起动，按钮X2为A电动机停止（输出Y1）；（2）按钮X3为B电动机起动，按钮X4为B电动机停止（输出Y2）；（3）只有A电动机在工作中，B电动机才能工作。

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选择题,有答案第1章机电一体化的基本概念1、对于机电一体化系统的涵义，至今还有不同的认识。

但对机电一体化的本质特性认为是一个( 2 )①计算机系统②机械系统③传感系统④电气系统2、接口有三个基本功能，它们是( 1 )①变换、放大、传递②变换、放大、转换③变换、放大、控制④变换、放大、处理3、机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术不属于其主要相关技术的是( 4)①机械技术②检测传感技术③自动控制技术④多媒体技术4、机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间要能顺利地进行物质、能量和信息的传递和交换，必须在各要素或子系统的相接处具备一定的连接部件，这个连接部件就称为( 4)①传感检测单元②执行单元③驱动单元④接口5、机电一体化技术的发展前景应从如下方面考虑，说法错误的是( 4)①从性能上②从功能上③从层次上④从高技术的水平上6、机电一体化技术是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一种综合技术。

是一门集机械技术、电子技术、信息技术、计算机及软件技术、自动控制技术及其他技术互相融合而成的多学科交叉的综合技术。

机电一体化的概念是哪国学者提出的？( 4)①中国②美国③德国④日本第2章精密机械传动与支承技术在机电一体化系统中的应用1、爬行是影响进给精度的主要因素。

为了提高进给精度，必须消除爬行现象，主要应采取措施，不正确的是( 4 )①提高传动系统的刚度②尽量缩短传动链，减小传动件数和弹性变形量。

③减少摩擦力的变化④提高临界速度2、机电一体化进给传动系统，由于齿轮传动级数的增加，会使齿隙和静摩擦增加，传动效率降低，故传动级数一般不超过几级。

( 4)①1 ②2 ③3 ④43、机电一体化系统的惯量大，会使系统的固有频率下降，产生谐振；但系统的惯量增大也有利于( 4)①提高伺服精度②提高响应速度③扩大伺服带宽④改善低速爬行4、移动工作台的惯量折算到旋转丝杠上的转动惯量是( )①②③④5、齿轮传动比的分配中，遵循“前大后小”原则的是( 4)①最小等效转动惯量原则（小功率传动装置）②最小等效转动惯量原则（大功率传动装置）③质量最小原则（小功率传动装置）④质量最小原则（大功率传动装置）6、齿轮传动比的分配中，传动比分配的结果为各分传动比相等，其遵循的原则是( 4)①最小等效转动惯量原则（小功率传动装置）②最小等效转动惯量原则（大功率传动装置）③质量最小原则（小功率传动装置）④质量最小原则（大功率传动装置）7、消除间隙的齿轮传动机构中，下列调整法中能实现自动补偿的是( 3)①直齿圆柱偏心轴套②直齿圆柱锥度齿轮③直齿圆柱双片薄片齿轮错齿④斜齿圆柱轴向垫片8、滚珠丝杠副的轴向间隙调整和预紧方法中，广泛采用双螺母预紧方式，下列预紧法中最精密的是( 3)①双螺母垫片调隙式②双螺母螺纹调隙式③双螺母齿差调隙式9、同步带标记“800 DI H 300”，其中“800”表示( 2)①800mm ②长度代号为800 ③节线长度为800 mm10、谐波齿轮减速器的最大特点，下列说法错误的是( 2)①传动比大②承载能力小③传动精度高④齿侧间隙小11、滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧方案中，便于调整且精度最高的方案是( B)A.双螺母螺纹预紧B.双螺母齿差预紧C.双螺母垫片预紧12、滚珠的工作圈（或列）数由试验可知：第一、第二和第三圈（或列）分别承受轴向载荷的( C)A. 20%、30%、50%B. 30%、20%、50%C. 50%、30%、20%13、数控机床要求在什么进给运动下不爬行，有高的灵敏度。

国家开放大学电大《机电一体化系统》机考二套标准试题及答案盗传必究第一套一、判断题1.转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。

F2.在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。

T3.滚珠•丝杠副在使用过程中，除了要求本身单一方的传动精度较高以外，还对其轴向间隙有着严格的要求，从而保证其反向的传动精度。

T4.基本转换电路是将电路参数量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等。

T5.传感器的输出信号为开关信号（如光线的通断信号或电触点通断信号等）时测量电路称为开关型测量电路。

T6.PID控制中的P、I、D分别表示比例、微分、积分的含义，是工业控制的主要技术之一。

T7.直流电机的调节特性曲线斜率K反映了电机转速n随控制电压Ua的变化而变化快慢的关系,其值大小与负载大小无关，仅取决于电机本身的结构和技术参数。

T8.闭环系统的优点是精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感，但存在稳定、振荡、超调等问题, 从而造成系统性能分析和设计麻烦。

T9.计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。

其中硬件主要由计算机主机、接口电路、输入/输出通道及外部设备组成。

T10.平而关节式机器人可以看成关节坐标式机器人的特例，它有轴线相互平行的肩关节和肘关节。

F11.控制系统是机器人的核心，包括机器人主控制器和关节伺服控制器两部分，其主要任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。

T12.饨削加工中心可完成篷、饨、钻、功螺纹等工作，与普通数控像床和数控铤床的区别之处主要在于，它附有刀库和自动换刀装置。

T13.FMS通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零件。

T14.3D打印机可以使用不同的颜色的打印材料，来实现彩色模型或零件的打印。

T二、单项选择题（每题3分，共30分）1.机电一体化系统的核心是（）。

正确答案：控制器2.机电一体化系统的接口中，功率放大器用于（）正确答案：电子一一电气接口3.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称（）正确答案：伺服系统4.要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自主决策能力，即要具有人的某些智能行为，这种方式称为（）正确答案：“自主控制”方式5.五自由度（含所有自由度）的串联关节机器人，一般需要（）伺服电机，以控制关节运动。

XX大学XX学院XXXX-XXXX学年第X学期《机电一体化系统设计》试卷班级学号姓名一、填空题：（每空1分，共20分）1、机电一体化是机械与电子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，根据抽象原理，按照系统性能要求进行的设计。

3、滚珠丝杠副的传动效率高达0.90~0.95，为滑动丝杠副的3~4倍。

4、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失动量。

5、对步进电动机进给系统中齿轮传动装置进行传动比分配的原则是最小负载惯量原则。

6、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22i 。

7、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步距角有关。

8、滚珠丝杠副可以将直线运动转变为为旋转运动。

9、计算齿轮传动系统时非随机载荷的采用峰值综合法法。

10、数字式传感器检测系统的传感器输出信号为增量码信号。

11、当传感器的输出信号是电参数形式时，需要采用基本转换电路，将其转换成电量形式。

12、采样信号变成连续信号必须经过D/A转换器和保持器才能完成。

二、选择题：（将答案填入表格，每题1.5分，共30分）A.Mechanics一致B.Electronics一致C.Mechatronics一致D.Electric-Machine一致2、变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下（C）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3、柔性化是在生产对象变更需要改变传动机构的动作规律时，（A）A.无须改变硬件只改变软件就可以 B.无须改变软件只改变硬件就可以C.既要改变硬件又要改变软件才行 D.既不改变硬件又不改变软件4、滚动直线导轨副的承载能力是平面滚道形式的（B）A.23倍B.13倍C.4倍D.33倍5、齿轮传动的总等效惯量随传动级数(A)A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小D.变化而不变6、在设计滚珠丝杠副时所要求的硬度HRC（B）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7、偏心轴套调整法是采用偏心轴套的旋转来改变（B）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8、滚动摩擦系数几乎与运动速度无关，其动摩擦力与静摩擦力之差（B）A.极大B.极小C.为零D.为无穷大9、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（B）A.换向误差B.换向死区C.换向冲击D.换向阻力10、滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截面形状有（D）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11、导轨截面为矩形截面的滚动导轨承载时其受力（B）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12、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（B）A.增大而减小B.增大而增大C.减小而增大D.减小而减小13、为了提高齿轮传动系统度精度，并使机构紧凑，各级传动比（B）A.应按“前大后小”次序分配 B.应按“前小后大”次序分配C.必须相等D.应与伺服系统匹配14、频率调制是让一个高频载波信号的频率随（A）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15、滤波器的截止频率是指滤波器的幅频特性值等于（B）A.K2所对应的频率B.2K所对应的频率C.2K所对应的频率D.K2所对应的频率16、调频波的解调可以先将调频波变换成（C）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17、共模抑制比就是（D）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18、滤波器的带宽是指滤波器两（B）A.固有频率之间的频率范围B.截止频率之间的频率范围C.谐振频率之间的频率范围D.穿越频率之间的频率范围19、为保证闭环数字控制系统的稳定性（A）A.1－Φ（z）的零点必须包含G（z）的所有不稳定零点B.1－Φ（z）的极点必须包含G（z）的所有不稳定零点C.Φ（z）的零点必须包含G（z）的所有不稳定零点D.Φ（z）的极点必须包含G（z）的所有不稳定零点20、控制系统极点在z平面单位圆外时，对应的暂态响应是（B）A.衰减或振荡衰减的B.发散或振荡发散的C.不变或等幅振荡的D.衰减或等幅振荡的三、简答题：（共20分）1、简述机电一体化的概念。

《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。

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：B A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C固定其它部件D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：C B A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制2)对机器或机组系统工作程序的控制3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构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（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)56、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。

一、名词解释 每小题 分，共 分测量 灵敏度 压电效应 动态误差 传感器二、填空题 （每小题 分，共 分滚珠丝杆中滚珠的循环方式： 内旋换和外循环机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 ， ，， 。

顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用 。

某光栅的条纹密度是 条 ，光栅条纹间的夹角 孤度，则莫尔条纹的宽度是 。

连续路径控制类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某 极交流感应电机，电源频率为 ，转速为 ，则转差率为 。

齿轮传动的总等效惯量与传动级数 。

累计式定时器工作时有 。

复合控制器必定具有 。

钻孔、点焊通常选用 类型。

三、选择题 （每小题 分，共 分）一般说来，如果增大幅值穿越频率 的数值，则动态性能指标中的调整时间产大 减小 不变 不定加速度传感器的基本力学模型是阻尼 质量系统 弹簧 质量系统 弹簧 阻尼系统 弹簧系统齿轮传动的总等效惯量与传动级数有关 无关 在一定级数内有关 在一定级数内无关顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用单片机、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和 检测环节 等个五部分。

换向结构 转换电路 存储电路 检测环节四、判断题 （每小题 分，共 分、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出 与输入间的偏差信号。

（ ）、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。

如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。

（ ）、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。

（ ）、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。

（ ） 、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。

（ ）五、问答题 （每小题 分，共 分步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型什么是步进电机的使用特性机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面一、名词解释 每小题 分，共 分是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。

《机电一体化系统设计》课程试卷3参考答案共3页一. 单项选择题1. A2. C3. D4. C5. A6. A7. B8. D9. C 10. A11. B 12. D 13. A 14. D 15. A16. C 17. B 18. B 19. A 20. A二. 填空题1.内循环2. 相同3. 输出量4.相反5. 自平衡三. 简答题1、 答：机械本体、动力与驱动部分、传感与检测部分、控制与信息处理部分、执行机构（各3分）2、应用选择表法的目的是从众多的方案中挑出一种最优的方案。

步骤是：首先根据产品的功能要求列出拟定的选择标准及各种方案，选择标准列的越详细判断最优方案的准确度越高；然后将各种方案按选择标准进行评价，从中挑出最优方案。

3、等效为8个。

可编程控制器的继电器线圈只是存储器中的一位若该位的状态为1，则表示线圈带电；若该位的状态为0，则表示线圈失电。

故可编程控制器的线圈又称为软线圈。

4、与直齿圆柱齿轮传动相比较，斜齿轮的优点是①传动平稳、噪声小。

因为斜齿轮的齿廓接触线是斜线，每对齿都是逐渐进入啮合和逐渐退出啮合的。

②承载能力较高，运转平稳，适用于高速转动。

由于斜齿轮传动的重合度较大，并随着齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力较高。

③最少齿数少于直齿轮的最少齿数。

但是斜齿轮传动的缺点是会产生附加的轴向力，且螺旋角越大，附加轴向力越大。

5、 力平衡原理就是通过相应的结构措施,使一些无用的力在其产生处立即被部分或全部平衡掉，以减轻或消除不良的影响。

例如虽然斜齿轮传动平稳、承载能力高，但是斜齿轮传动会产生附加的轴向力。

为了抵消这种附加的轴向力，在有些场合用人字齿轮代替斜齿轮传动。

四、分析、计算题1、图（b ）所示的结构形式较好。

根据结构设计中的力传递原则，力流转向越平缓越好。

图（a ）所示的力流方向变化急剧，A 处应力集中严重；而图（b ）所示的结构力流方向变化较平缓，应力集中小。

2、解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得：)1(21SC R R I U i ⋅++'⋅= SC I U o ⋅⋅=21 211S L C S L R ⋅⋅+⋅='联立解上述3个方程得：32212212221)(11SL R C C S L C C S R C S L C U U i o ⋅⋅⋅⋅+⋅⋅++⋅⋅+⋅⋅+= 3、解：因为 Zk m f n ⋅⋅=60 （r/min ） 所以 40060242510060=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=Z k m n f （Hz ） 4、解：该机械系统的力——电压相似模拟电路5、工作原理为：衔铁处于中间位置时，21L L =，21L L i i =，0=∆i ，0=o U ；衔铁移动时，一个线圈自感增加，另一个减小，0≠∆i ，产生输出电压o U ；由o U 和i ∆的大小和方向可判断出衔铁的位移大小和方向。

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。

《机电一体化技术》试卷及答案(三)一、名词解释(每小题2分，共10分)1机电一体化2伺服控制3闭环控制系统4逆变器5 SPWM二判断题：(每小题1分，共10分)1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。

（）2 滚珠丝杆不能自锁。

（）3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。

（）4 异步通信是以字符为传输信息单位。

（）5 同步通信常用于并行通信。

（）6 无条件I/O方式常用于中断控制中。

（）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（）（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（）（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（）（4）温度误差是影响传动精度的因素（）三、选择题(每小题1分，共40分)1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：通信和通信。

2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括、、、、四种通道。

3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的和，并尽量高伺服系统的响应速度。

4. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为、、、和其它等四大类型。

5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是，而调制波是。

6. 异步交流电动机变频调速：1）基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于调速方式。

2）基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于调速方式。

7. 开环步进电动机控制系统，主要由、和等组成。

8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1），2），3）。

9. 根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类：1），2），3），4）。

10．应用于工业控制的计算机主要有：1），2），3）等类型。

11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以或的形式，通过金属导体传递。

12. 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。

《机电一体化系统设计》期末考试试卷附答案一、判断（每小题3分，共30分）1、机电一体化系统内部应具备五种功能：动力、控制、计测、操作、构造。

（）2、步进电机的种类有交流型和直流型。

（）3、导轨硬度越高，其耐磨性越差。

（）4、机电一体化系统中常用的执行元件是液压式。

（）5、执行元件的种类有：电磁式，液压式，气压式（）6、在输出功率相同的条件下，交流伺服电机的比功率最高，直流伺服电机次之，步进电机最低。

（）7、步进电机的工作状态只与控制脉冲的频率有关，与电压电流的变化无关。

（）8、用于滚珠丝杠支承的轴承有：止推轴承和深沟球轴承。

（）9、动态稳定区比静态稳定区的区域大大。

（）10、机电一体化系统中常用的间歇传动机构：棘轮、槽轮、蜗形凸轮机构。

（）二、选择（每小题4分，共40分）1、下列属于机械接口的是（）。

A.导线B.联轴器C.光电耦合器D.单片机2、常用的导轨间隙调整方法有。

（）A.双螺母调整式B.减小承重C.压板和镶条D.内循环3、三相步进电机以三相六拍顺序通电，转子的齿数为40，此时的步距角为：（）A.1°B.10°C.3°D.20°4、电度角为（）时，为静态稳定区。

A.-л<θ<+лB.0<θ<+лC.-л<θ<0D.2л5、把一个步距角分成若干个步距角的方法称为（）。

A.细分驱动B.脉冲C.梯形波D.正弦波6、利用压缩液体进行能量转换得执行元件类型是（）A.液压式B.电气式C.气压式D.动力用电机7、E2PROM存储器指的是（）的半导体存储器。

A.掩膜型B.紫外线擦除型C.电擦除型D.静态存储型8、三相六拍通电方式的步进电机距-角特性曲线族中，每一曲线依次错开的角度为（）A.2л/3B.л/6C.л/2D.л/39、系统的工作性能很大程度上取决于（）。

A.控制器B.电动机C.传感器D.接口性能10、可在使用中进行调整的预紧调整法是（）。

《机电一体化系统设计》一、填空题（每空1分，共20分）1. 机电一体化可靠性是指，系统（产品）在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

2.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3. 工业三大要素指物质、能量、信息。

4. 机电一体化系统传动机构的作用传递转矩和转速。

5. 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求：精密化，高速化，小型、轻量化。

6. 轴系部件设计的基本要求有：①旋转精度②刚度③抗震性④热变形⑤轴上零件的布置二、判断题（每题2分，共10分）1.机电一体化系统的接口功能有一种是变换、调整，另一种是输入/输出。

(√)2.谐波齿轮传动的波发生器相当于行星轮系的转臂，柔轮相当于行星轮，刚轮则相当于中心轮。

（√）3.比例-积分（PI）调节克服了单纯比例环节有调节误差的缺点又避免了积分环节响应慢的弱点，既能改善系统的稳定性能能，又能改善其动态性能。

（√）4.组合法它是将结合法制成的专用或通用功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。

（√）5.机电互补法又称取代法。

该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统）中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。

√三、解释（每题3分，共9分）1． MCS一般将配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机系统2． CPU微处理机简称 CPU，它是一个大规模集成电路器件或超大规模集成电路器件，器件中有数据有数据通道、多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电路，为器件工作提供定时信号。

3．MC微型计算机简称MC。

它是以微处理机为中心，加上只读存储器，随机存取存储器，输入|输出接口电路、系统总线及其他支持逻辑电路组成的计算机。

四、简答题（每题6分，共36分）1．机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么答: 1 惯量小、动力大 2 体积小、重量轻3 便于维修、安装4 易于微机控制2．直流伺服电机控制方式的基本形式是什么答: 直流伺服电机为直流供电，为调节电动机的转速和方向，需要对其直流电压的大小和方向进行控制。

填空题欧阳光明（2021.03.07）1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。

2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。

3. 工业三年夜要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三年夜目标是：省能源、省资源、智能化。

4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。

5. 机电一体化系统（产品）构成的五年夜部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。

7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。

8. 机电一体化系统（产品）按机电融合水平分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

10.机电一体化系统实现三年夜功能应具有的两年夜重要特征（转换作用方法）：以能源转换为主和以信息转换为主。

11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。

12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方法分为内循环和外循环两类。

13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本办法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方法。

14. 滚珠丝杠副常选择的支承方法有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。

15. 机电一体化系统（产品）经常使用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。

16. 在机电一体化系统机械传动中，经常使用的传动比分派原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

17. 经常使用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。