機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程形考作業(yè)

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)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)以及自動控制有關(guān)的信息輸入、識別、變換、運(yùn)算、存儲、輸出和決策分析等技術(shù)。（ ）4自動控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預(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)的精度一定就高。（ ）6為減少機(jī)械傳動部件的扭矩反饋對電機(jī)動態(tài)性能

2、的影響，機(jī)械傳動系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動部件的固有頻率的23倍，同時(shí)，傳動系統(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傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量取決于機(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滾珠絲杠垂直傳動時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。（ ）11采用偏心軸套調(diào)整法對齒輪傳動的側(cè)隙進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單，且可以自動

3、補(bǔ)償側(cè)隙。（ ）12采用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)測試和評估，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（ ）。A游標(biāo)卡尺 B電話C全自動洗衣機(jī) D非指針式電子表2為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法（ ）。 A增大系統(tǒng)剛度 B增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量C增大系統(tǒng)的驅(qū)動力矩 D減小系統(tǒng)的摩擦阻力3導(dǎo)程L0=8mm的絲杠驅(qū)動總質(zhì)量為60kg的工作臺與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動慣量為（ ）kg·mm2。 A48.5 B97C4.85 D9.74傳動系統(tǒng)的固有頻率對傳動精

4、度有影響，（ ）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動誤差，（ ）系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A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？（ ） 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. 齒輪傳動的總等效慣量隨傳動級數(shù)( )。 A.增加而減小    B.增加而增加   C.減小而減小           D.變化而不變7多級齒輪傳動中，各級傳動比“前小后大”的分配原則不適用于按

5、（ ）設(shè)計(jì)的傳動鏈。 A最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則（小功率傳動裝置）B最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則（大功率傳動裝置）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)整過程中能自動補(bǔ)償齒側(cè)間隙？（ ） 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、簡答題1完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分？2簡述機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。3機(jī)械運(yùn)動中的摩擦和阻尼會降低效率，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？4簡述機(jī)械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。四、計(jì)算題1.某工作臺采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動如圖所示，已知電機(jī)

6、軸的轉(zhuǎn)動慣量Jm=4×10-4kg·m3，與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J1=1×10-4kg·m3，大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J2=1.8×10-4kg·m3，絲杠的轉(zhuǎn)動慣量Js=3.8×10-4kg·m3。工作臺的質(zhì)量m=50kg，絲杠導(dǎo)程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：（1）工作臺折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動慣量JG；（2）傳動件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動慣量Je；（3）電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量J。工作臺絲杠 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)動工作臺2.已知某四級齒輪傳動系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角

7、誤差為1=2=8=0.01弧度，各級減速比相同，即i1 = i2 = i4 =3，求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差max。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2.分析下圖中傳動大負(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齒條機(jī)電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(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

8、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)換元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分。（ ）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元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉(zhuǎn)角。（ ）6選擇傳感器時(shí)，如果測量的目的是進(jìn)行定性分析，則選用絕對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。（ ）8驅(qū)動部分在控制信息作用下提供動力，伺服驅(qū)動包括電動、氣動、液壓等各種類型的驅(qū)動裝置。（ ）9氣壓式伺服驅(qū)動系統(tǒng)常用在定位精度較高的

9、場合使用。（ ）10永磁型步進(jìn)電動機(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。（ ）11步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量越大，同頻率下的起動轉(zhuǎn)矩就越大。（ ）12直流伺服電動機(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（ ）。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多級齒輪傳動中，各級傳動比相等的分配原則適用于按（ ）設(shè)計(jì)的傳動鏈。 A最小等效轉(zhuǎn)動慣量原則 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檢測環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測量，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（ ）。A 控

10、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（ ）。 A靜態(tài)特性指標(biāo) B動態(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（ ）mm。A1 B2 C3 D46受控變量是機(jī)械運(yùn)動的一種反饋控制系統(tǒng)稱( )。A.順序控制系統(tǒng) B.伺服系統(tǒng)C.數(shù)控機(jī)床 D.工業(yè)機(jī)器人7閉環(huán)控制的驅(qū)動裝置中，絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的（ ）。A回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度B傳動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

11、動誤差都不會影響輸出精度D回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度8. 以下可對交流伺服電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法是（ ）。A 改變電壓的大小 B 改變電動機(jī)的供電頻率C 改變電壓的相位 D 改變電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)三、簡答題1什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)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？ 3簡述直流伺服電動機(jī)脈寬調(diào)制的工作原理。4比較直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)的適用環(huán)境差別。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？2如圖所示的電機(jī)驅(qū)動工作臺系統(tǒng)，其中

12、驅(qū)動x向工作臺的三相雙三拍步進(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。已知傳動系統(tǒng)的橫向(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）減速齒輪的傳動比i。功放電機(jī)滾珠絲杠工作臺i圖 電機(jī)驅(qū)動工作臺示意圖五、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，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)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。試分析傳感器的測量原理。2已知一個(gè)繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動方案分別如圖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)動測量

13、位移的方法。（a）減速器滾筒驅(qū)動 （b）絲杠滑臺驅(qū)動機(jī)電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(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，輸出信號都是脈沖信號，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)動和高精度定位時(shí)性能好，適合于重載的高加減速驅(qū)動。（ ）3通常，步進(jìn)電機(jī)的最高連續(xù)工作頻率遠(yuǎn)大于它的最高啟動頻率。（ ）4脈沖分配器的作用是使電動機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（ ）5對直流伺服電動機(jī)來說，其機(jī)械特性越硬越好。（

14、 ）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

15、哪個(gè)是傳感器的動特性（ ）。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（ ）做驅(qū)動元件。A直流伺服電動機(jī) B步進(jìn)電動機(jī)C同步交流伺服電動機(jī) D異步交流伺服電動機(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，此光柵傳感器測量分辨率是（ ）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（ ），具有實(shí)時(shí)性、針對性、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（ ），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

16、干擾的措施，除了（ ），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、簡答題1機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中所起的作用是什么？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？ 3PID控制算法中比例、積分、微分部分各起何作用？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？ 圖 梯形圖I0.0 T0（ ）I0.1I0.2Q0.0I0.2Q0.1 Q0.0T0（ ）3sT05簡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（I0.0），開關(guān)2（I0.1），開關(guān)3（I0.2），紅燈（Q0.0），綠燈（Q0.1）。四、計(jì)算題1某工作臺采

17、用如圖所示的直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動，已知工作臺的行程L=250mm，絲杠導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺位移的測量精度為0.005mm（忽略齒輪和絲杠的傳動誤差）。（1）若采用高速端測量方法，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）若采用低速端測量方法，將傳感器與絲杠的端部直接相連，ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用？工作臺絲杠 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)動工作臺2圖示為電樞控制式直流電動機(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

18、慣量為JM；電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為T和；KE和KT分別為電樞的電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。圖 直流電動機(jī)的工作原理五、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)及傳感器的誤差對輸出精度的影響。2用PLC實(shí)現(xiàn)對一臺電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制?？刂埔鬄椋菏紫入妱訖C(jī)正轉(zhuǎn)起動，3秒后自動反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)2秒后自動又回到正轉(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。機(jī)電一體化系統(tǒng)形成性考核作業(yè)4一、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×）1自動控制技術(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)

19、算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先需要對整個(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，保證了PLC控制系統(tǒng)的工作安全性。（ ）4現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用一對一的設(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)慕涌冢倥浜辖涌诰帉懴鄳?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

20、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)是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對該系統(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)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)動部分在控制信息作用下提供動力，包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動方式。（ ）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（ ）。A0.6° B1.2° C1.5° D2°2步進(jìn)電機(jī)