2019-2020年整理机电一体化温习题汇编

<机电一体化复习题>

一.填空

1. 通常一个较完善的机电一体化系统包含：、、

、和五部分。

2 传感器的静态特性指标主要有：、、、

和等。

3. 电感式位移传感器是通过检测的变化来检测被测量的位移。

4.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于间隙的调整。

5.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的起到了放大作用。

6.谐波齿轮传动的三个主要部件是：、和。

7.直流伺服电机的优点是________、_________、_________和_________等；

无刷直流伺服电动机的优点是________、___________和_____________等。

8. 机电一体化技术是与的结合；一个较完善的机电一体化系统包含：、、、和

五部分。

9、.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时，力对应、位移对应、速度对应、质量对应、粘滞阻尼系数对应、弹簧柔度对应、自由度对应。

10. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，的变化量与

的变化量的比值。

11. 从电路上隔离干扰的三种常用方法是: 隔离，隔离，隔离。

12、工作接地分为_______________、______________。

13. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为变化的装置。

14. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有和两种。

15. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度。

16.步进电机的步距角指在的作用下，电机转子转过的角位移。

17.直流伺服电机的机械特性指当一定时，与之间的关系；调节特性指在一定时，与之间的关系。

18. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和两种。

19. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、谐波发生器主动、刚轮从动，则主、从动件转

向。

20. 传感器的迟滞特性是指输入量在增加和减少的过程中，同一输入量下其 的差别。

21、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的 与加速度成正比。

22、若m ax ?是传感器的最大非线性误差、FS y 为输出量的满刻度值，则传感器的线性度可

表示为 。

23、在机电一体化产品的功能原理方案设计中，其功能元的组合方式常用的有串联结构、并

联结构和 三种形式。

24、在单圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触角β会随 载荷大小的变化而变

化。

25、对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，应按 原则分配其各级传动比。

二．选择题

在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将其字母标号填入题干的括号内

1. “机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为 （A ）

A ．70年代 Ｂ．50年代 Ｃ．40年代 Ｄ．80年代

2. “机电一体化”在国外被称为 （C ）

A ．Machine Ｂ．Electronics Ｃ．Mechatronics Ｄ．A 和B

3. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是 （D ）

A ．提供动力 Ｂ．传递运动 Ｃ．传递动力 Ｄ．A 、

B 和Ｃ

4. 在同步齿型带传动中，同步带的齿形为 （A ）

A ．梯形 Ｂ．矩形 Ｃ．渐开线 Ｄ．摆线

5. 直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其 （A ）

A ．机械特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．力矩特性 Ｄ．转速特性

6. 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其 （B ）

A ．径向间隙 Ｂ．轴向间隙 Ｃ．预应力 Ｄ．A 和B

7. 在交流伺服电机中，控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是 （D ）

A ．60° Ｂ．45° Ｃ．0° Ｄ． 90°

8. 若x 为传感器的输入量，y 是其输出量，则传感器的灵敏度为 （C ）

A ．y x Ｂ．y x ?? Ｃ．x y ?? Ｄ．x

y 9. 在可编程控制器的编程中，同一继电器线圈在梯形图中出现的次数最多为 （B ）

A ．2 Ｂ．1 Ｃ．3 Ｄ．4 10. MCS —51的每个机器周期包含状态周期数为 （D ）

A ．12 Ｂ．24 Ｃ．10 Ｄ．6 11.在滚珠丝杠副JB3162.2-91的标准中，最高的精度等级是 （A ）

A ．1级 Ｂ．10级 Ｃ．7级 Ｄ．C 级 12. 光栅式位移传感器的栅距W 、莫尔条纹的间距

B 和倾斜角θ之间的关系为

（A ）

A ．θW

B ≈ Ｂ．θW

B > Ｃ．θW

B < Ｄ．θW

B 5.1≈

13. 差动变压器式电感传感器属于 （C ）

A ．涡流式 Ｂ．自感型 Ｃ．互感型 Ｄ．可变磁阻式

14. 在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的 （B ）

A ．开环控制 Ｂ．C 和D Ｃ．全闭环控制 Ｄ．半闭环控制

15. 在光栅式位移传感器中，莫尔条纹与光栅条纹的排列方向几乎成 （A ）

A ．90° Ｂ．0° Ｃ．45° Ｄ．60°

16. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中 （A ）

A ．不变 Ｂ．变长 Ｃ．变短 Ｄ．几乎不变

17. Mechatronics 是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是 （B ）

A ．机械学与信息技术

Ｂ．机械学与电子学

Ｃ．机械学与自动化技术

Ｄ．机械学与计算机

18 计算机集成制造系统包括 （D ）

A ．CAD 、CAPP 、CAM

Ｂ．FMS

Ｃ．计算机辅助生产管理

Ｄ．A 、B 和C

19. 在机电一体化系统数学模型建立的过程中经常会采用力——电压等效法，此时机械系统的阻尼等效于电系统的 （C ）

A ．电容 Ｂ．电荷 Ｃ．电阻 Ｄ．电感

20. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其 （B ）

A ．转速特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．工作特性 Ｄ．机械特性

21. 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的 （B ）

A ．径向位移 Ｂ．轴向位移 Ｃ．螺旋线长度 Ｄ．坐标值

22. 若直流测速发电机的负载电阻趋于无穷大，则输出电压与转速 （B ）

A ．成反比 Ｂ．成正比 Ｃ．成平方关系 Ｄ．成指数关系

23. 在MCS —51中，MOV 指令用于访问 （B ）

A ．内部程序存储器

Ｂ．内部数据存储器

Ｃ．外部数据存储器

Ｄ．外部程序存储器

24. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是21i i =，则其遵循的原则是

（A ） A ．重量最轻

Ｂ．等效转动惯量最小

Ｃ．输出轴转角误差最小

Ｄ．加速度响应最快

25. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的

（B ） A ．中心轮 Ｂ．行星轮 Ｃ．系杆

Ｄ．B 和C 26. 在MCS —51单片机中，用于对外部程序存储器读的信号是

（A ） A ．PSEN Ｂ．RD Ｃ．WR Ｄ．ALE

27. 步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的

（A ）

A ．0.5倍 Ｂ．2倍 Ｃ．0.25倍 Ｄ．不变

28. 传感器在零输入状态下，输出值的变化称为传感器的 （C ）

A ．线性度 Ｂ．精确度 Ｃ．零漂 Ｄ．分辨率

29. 在自动控制系统中，步进电机通常用于控制系统的 （C ）

A ．半闭环控制 Ｂ．闭环控制 Ｃ．开环控制 Ｄ．前馈控制

30. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行 （B ）

A ．调整径向间隙 Ｂ．预紧 Ｃ．预加载荷 Ｄ．表面清洗

31. 感应同步器可用于检测 （D ）

A ．位置 Ｂ．加速度 Ｃ．速度 Ｄ．位移

32． 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为 （B ）

A. 顺序控制系统

B. 计算机集成制造系统

C. 柔性制造系统

D. 伺服系统

33．描写动态系统的数学模型是 （A ）

A. 微分方程

B. 代数方程组

C. 常系数线性微分方程组

D. 以上答案都不对

34． 齿轮传动的总等效惯量随传动级数的 （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

35． 某伺服电动机最高大输出转矩为5N ·m ，通过齿轮系5:1减速，可带动 （A ） 的最大转矩负载。

A. 25N ·m

B. 50 N ·m

C. 2.5 N ·m

D. 1.25 N ·m

36. 某伺服电动机最高转速为1200r/min ，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm ，最大进给速率可达 （B ）

A. 72m/min

B. 7.2m/min

C. 5m/min

D. 3.6m/min

37． 某光栅的条纹密度是100条/mm ，光栅条纹间的夹角0.001θ=弧度，

则莫尔条纹的宽度是 （C ）

A. 100mm

B. 20mm

C. 10mm

D. 0.1mm

38．直流测速发电机输出的是与转速 （ C ）

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. 成反比的直流电压

39．下列属于变磁阻电动机的是 （ C ）

A. 直流电动机

B. 交流感应电动机

C ．步进电动机 D. 永磁同步电动机

40．直流伺服电动机的理想空载转速为 （ A ）

A. a e u k

B. e a

k u

C. a t

u k D. a a u R 41． 某步进电动机有48个齿，采用五相五拍方式运行，其步距角为 （B ）

A. 0.75o

B. 1.5o

C. 6o

D. 3o

42．计算步进电动机转速的公式为 （ B ） A. 360o

r mz c

B. 60r f mz c

C. 180cos o sm T mc

D. 360180o

o mc

43. 步进电机一般用于（ A ）控制系统中。

A. 开环

B. 闭环

C. 半闭环

D. 前馈

44．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o

，应采用的通电方式为 （C ）

A. 单拍制

B. 双拍制

C. 单双拍制

D. 细分电路

45、以下可对异步电动机进行调速的方法是（ B ）。

A 改变电压的大小

B 改变电动机的供电频率

C 改变电压的相位

D 改变电动机转子绕组匝数

46、PWM 指的是（ C ）。

A.机器人

B.计算机集成系统

C.脉宽调制

D.可编程控制器

三、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。

4.简述机电一体化系统的特点？

5.简述机电一体化产品结构设计中通常应该遵循的一些基本原则。

6.简述机电一体化系统（或产品）的设计类型。

7.一个较完善的机电一体化产品应该包含那几部分？

8.PLC 内部的一个8位存储器可以等效为几个输入继电器？为什么？

9.与直齿圆柱齿轮传动相比较，斜齿圆柱齿轮传动的优缺点是什么？

10、为什么机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点？

11.简述增量式编码器与绝对式编码器在工作原理方面的不同？

12.为什么直流伺服电机具有良好的机械特性？

13.传感器的静态特性指标主要有哪些？

14.进行机电一体化设计是应遵循什么原则处理“机”和“电”的关系？

15.为什么要消除齿轮副间隙？常用什么方法消除间隙？

16、举例说明常见的机电系统运动控制方案有哪几种？

17.描述传感器静态特性的主要技术指标是什么？

18.根据工作原理，步进电动机分为哪几类？

19、试列出3种能用来测位移的感器或元器件

四、名词解释

1．机电一体化系统

2．压电效应

3．直流电动机的机械特性

4．步进电动机

五、分析题

1、对于如图所示的三相反应式步进电机，说明其工作原理。

三相反应式步进电机

2.对于图示的支承结构，应用力传递原理说明哪种支承的刚性最好？哪种支承的刚性最差？

（a）（b）（c）（d）（e）

3、有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min ，已知转子有24个齿，求步进电机脉冲电源的频率。

4、图示为变隙差动式自感传感器工作原理示意图，解释其工作原理。

5、图示为光栅式位移传感器示意图，分析其工作原理。

6、有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min ，已知转子有24个齿，求步进电机脉冲电源的频率。

7、对于如图所示的传动系统，已知移动部件沿运动方向的负载力N F L 800=；电机转子的转速为m n ；轴Ⅱ的负载转矩Nm T L 4=；齿轮1Z 与齿轮2Z 的齿数分别为20和40，模数为1mm 。求：等效到电机轴上的等效负载转矩T 。

8. 已知控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统中的哪能个基本要素？

六、综合

1、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展存储器芯片的地址范围（设8051的P2口未使用的地址线接地）。

2kB的数据存储器扩展

2、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展存储器芯

片的地址范围（设8051未连接的地址线接地）。

3、一机电系统中，电机输出转速经减速器减速后驱动丝杆—螺母，构成一个直线运动单元，

已知电机转速为 3000转/分，减速器减速比为 100，丝杆的导程为 12mm，欲测量螺母的位移，并要求测量精度为 1mm，暂时不考虑机械系统传动误差，请选择传感器设计测量方

案并说明测量原理。