机电一体化复习题

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机电一体化复习题

1.简述机电一体化技术的基本概念和涵义。

答：机电一体化技术是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最佳化而建立起来的一门新的科学技术。

2.机电一体化技术的发展趋势可概括为哪三个方面?

答：机电一体化技术的发展趋势可概括为以下三个方面：

(1)性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展；

(2)功能上，向小型化、轻型化、多功能方向发展；

(3)层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。

3.机电一体化的优势是什么?

答：机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长，且综合利用各学科并加以整体优化。因此，在机电一体化技术的研究与生产应用过程中，特别强调技术融合、学科交叉的作用。机电一体化技术依赖于相关技术的发展，机电一体化技术的发展也促进了相关技术的发展。

4.机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为哪六个方面?

答：机电一体化技术主要的相关技术可以归纳为以下六个方面：(1)机械技术，(2)检测传感技术，(3)信息处理技术，(4)自动控制技术，(5)伺服传动技术，(6)系统总体技术。

5.机电一体化系统应具有哪六个基本功能要素?

答：机电一体化系统应具有以下六个基本功能要素(即六个子系统)：(1)机械本体，(2)动力部分，(3)检测部分，(4)执行机构，(5)控制器，(6)接口。

6.何谓机电一体化系统中的接口?接口的作用和基本功能是什么?

答：机电一体化系统中的接口，是机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。接口的作用使各要素或子系统联接成

为一个整体，使各个功能环节有目的地协调一致运动，从而形成机电一体化的

系统工程。接口的基本功能有三个：一是交换，通过接口完成使各要素或子系

统之间信号模式或能量的统一；二是放大，在两个信号强度相差悬殊的环节间，经接口放大，达到能量的匹配；三是传递，接口遵循协调一致的时序、信号格

式和逻辑规范将变换和放大后的信号可靠、快速、精确地交换传递。

7.简述执行机构的功能和分类。

答：执行机构的功能是根据控制信息和指令完成所要求的动作。执行机构

是运动部件，它将输入的各种形式的能量转换为机械能。常用的执行机构可分

为两类：一是电气式执行部件，按运动方式的不同又可分为旋转运动零件(如电动机)和直线运动零件(如电磁铁等)；二是液压式执行部件，主要包括液压缸和液压马达等执行元件。

8.从控制的角度简述典型机电一体化控制系统以及它们各自的特点。

答：从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统是没有输出反馈的控制系统，开环控制系统的主要优点是简单、

经济、容易维修，它的主要缺点是精度低、对环境变化和干扰十分敏感，常用

于低档电器，如家用电器等。闭环控制系统输出信号的全部或部分以负反馈的

形式被反馈到输入端，输入信号与反馈信号比较后的偏差信号送给控制器，控

制器对信号进行处理后产生控制信号，再控制形被控对象的输出，从而形成闭

环回路。闭环控制系统与开环控制系统相比较，具有精度高、动态性能好、抗

干扰能力强等优点；它的缺点是结构比较复杂、价格比较昂贵、不容易维修等。

9.何谓连续控制系统?

答：信号在时间上是连续变化的系统。

10.何谓计算机控制系统?

答：采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离

散控制系统。计算机控制系统(离散控制系统)，即系统中某处或多处的信号为

脉冲序列或数码形式，信号在时间上是离散的系统。

11.在机械工程领域中，大量的机电一体化系统以机械装置或机器为控制对象，以电子装置或计算机为控制器，这些系统从控制的角度出发可大致分为哪

四类?

答：从控制的角度出发，这些系统可大致分为以下四类：(1)伺服传动系统，(2)数字控制系统，(3)顺序控制系统，(4)过程控制系统

12.简述机电一体化系统中机械结构的作用以及设计时的注意事项。

答：在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承

部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。因此，在机械系统设计时，除考虑一般的机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服传动系统

的性能、电气参数的匹配，以获得良好的伺服性能。

13.简述机电一体化系统中的机械传动系统建模的方法。

答：建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链

中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。

14.简述两运动物体间的三种摩擦力的特点以及摩擦对伺服系统的影响。

答：摩擦力可分为粘性摩擦力Fv、库仑摩擦力(即动摩擦力)Fc和静摩擦力Fs三种，方向均与运动方向相反。当负载处于静止状态时，摩擦力为静摩擦力Fs，其最大值发生在运动开始前的一瞬间；当运动一开始，静摩擦力即消失，

此时摩擦力立即下降为动摩擦力(库仑摩擦力)Fc，库仑摩擦力是接触面对运动

物体的阻力，大小为一常数；随着运动速度的增加，摩擦力呈线性增加，此时

摩擦力为粘性摩擦力Fv，由此可见，只有物体运动后的粘性摩擦力才是线性的，而当物体静止时或刚开始运动时，其摩擦是非线性的。

摩擦对伺服系统的影响主要有：引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和低速爬行。

15.摩擦如何影响物体的运动状态?

答：摩擦对物体运动状态的影响主要体现在以下两个方面：

(1)摩擦引起动态滞后和系统误差静摩擦引起传动死区，在传动死区内，系统将在一段时间内对输入信号无响应，从而造成动态滞后，和形成运动误差。

(2)摩擦引起低速爬行由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，高速运行时并不出现。

16.右图为一旋转工作台伺服系统框图。其中齿轮在系统中的位置不同，其间隙的影响不同。根据右图试述齿轮间隙对系统的影响。

答：右图所示的工作台伺服系统中，因齿轮在系统中所处的位置不同，将对系统的伺服精度和系统稳定性产生不同的影响，主要体现在以下三个环节：

(1)闭环之外的数据传递的齿轮(G1、G4)齿隙对系统稳定性无影响，但影响伺服精度。由于齿隙的存在，在传动装置逆运行时造成回程误差，使输出轴与输入轴之间呈非线性关系，输出滞后于输入，影响系统的精度。

(2)闭环之内传递动力的齿轮(G2)齿隙对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。又由于齿轮副的啮合间隙会造成传动死区，若闭环系统的稳定裕度较小，则会使系统产生自激振荡，因此闭环之内动力传递齿轮的齿隙对系统稳定性有影响。

(3)反馈回路上数据传递齿轮(G3)的齿隙既影响稳定性，又影响精度。

17.计算与分析系统出现爬行时的临界转速Ωc，由此得出的在设计机械系统时减少摩擦影响的措施是什么?

某数控机床位置控制系统的参数如下：K=35Nm/rad；fm=8sNm；f=12sNm；J=21kgm2；Ts-Tc=1.5Nm。求其临界转速Ωc。(提示：K-系统的刚度系数；fm-

电动机电磁粘滞摩擦系数；f-机械系统粘滞摩擦系数；J-系统的转动惯量；Ts-静摩擦力矩；Tc-动摩擦力矩；已知，出现爬行时系统的临界初始相位φc≈79)

解根据求得

已知φc≈79

则

由以上分析可以看出，设计机械系统时，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，以提高系统的精度、稳定性和快速响应性。因此，机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料-金属滑动导轨、滚动导轨、滚珠丝杠、静动压导轨；静动压轴承、磁轴承等新型传动件和支承件，并进行良好的润滑。

此外，适当的增加系统惯量J和粘性摩擦系数f也有利于改善低速爬行现象，但惯量J增加将引起伺服系统响应性能的降低；增加f也会增加系统的稳态误差，故设计时必须权衡利弊，妥善处理。

18.谐振将会对机械系统工作产生什么影响?如何避免谐振的发生?

答：当机械系统的固有频率接近或落入伺服系统的带宽之中时，系统将产生谐振而无法工作。为了避免机械系统由于弹性变形而使整个伺服系统发生结构谐振，该机械系统的锁定转子固有频率ωt应大于伺服系统带宽ωb的5倍，即ωt 5ωb。

19.防止和抑制因结构弹性变形造成的谐振发生的措施是什么?

答：通常采用提高系统刚度、增加阻尼、调整机械构件质量和自振频率等方法来提高系统的抗振性，防止谐振发生。

采用弹性模量高的材料，合理选择零件的截面尺寸，对支承件施加预加载荷等方法均可以提高零件的刚度。在多级齿轮传动中，增大末级减速比可以有效地提高末级输出轴的折算刚度。

在不改变机械结构固有频率ωt的情况下，通过增大阻尼也可以有效地抑

制谐振。

20.适当增大惯量在什么情况下对伺服系统有利?机械设计时应如何把握惯

量的大小?

答：惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在

不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。

21.机电一体化系统对机械传动的要求是什么?

答：在机电一体化系统中，普遍采用计算机控制和具有动力传递、变速与

执行等多重功能的伺服电动机。伺服电动机的伺服变速功能在很大程度上代替

了机械传动中的变速机构，大大简化了传动链。因此机电一体化系统中的机械

传动装置也不再仅仅是转矩和转速的变换器，已成为伺服系统的组成部分，必

需根据伺服控制的要求进行选择和设计。

22.在伺服系统中，如何选择系统的总传动比?传动链的级数和各级传动比

的分配原则是什么?

答：在伺服系统中，通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比，以提

高整个系统的响应速度。

传动链的级数和各级传动比的分配原则是：

(1)等效转动惯量最小原则

1)小功率传动装置各级传动比分配的结果应遵循"前小后大"的原则。

2)大功率传动装置各级传动比分配的结果仍应遵循"前小后大"的原则。

(2)质量最小原则

1)小功率传动装置按"质量最小"原则来确定传动比时，其各级传动比相等。

2)大功率传动装置按"质量最小原则"确定的各级传动比是逐级递减的，即"前大后小"。

(3)输出轴转角误差最小原则

要使总转角误差最小，从输入端到输出端的各级传动比按"前小后大"原则排列。

(4)三种原则的选择

1)对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计。若为增速传动，则应在开始几级就增速。

2)对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计。对于负载变化的齿轮传动装置，各级传动比最好采用不可约的比数，避免同时啮合，使磨损均衡。

3)对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计。

23.同步带传动设计准则是什么?

答：同步带传动设计准则是在同步带不打滑的情况下，具有较高的抗拉强度，即保证承载绳不被拉断。此外，在灰尘、杂质较多的工作条件下还应对带齿进行耐磨性计算。

24.根据右图简述谐波齿轮传动的结构特征。

答：谐波齿轮传动主要由波形发生器H、柔轮1和刚轮2组成。柔轮具有外齿，刚轮具有内齿，它们的齿形为三角形或渐开线型。其齿距相等，但齿数不同。刚轮的齿数zg比柔轮的齿数zr多。柔轮的轮缘极薄，刚度很小，在未装配前，柔轮是圆形的。由于波形发生器的直径比柔轮内圆的直径略大，所以当波形发生器装入柔轮的内圆时，就迫使柔轮变形，呈椭圆形。在椭圆长轴的两端，刚轮与柔轮的轮齿完全啮合；而在椭圆短轴的两端，两轮的轮齿完全分离；长短轴之间的齿，则处于半啮合状态，即一部分正在啮入，一部分正在脱出。发生器有两个触头，称双波发生器，其刚轮与柔轮的齿数相差为2，周长相差2个齿距的弧长。

25.根据右图简述滚珠花键传动结构特征。

答：滚珠花键传动装置由花键轴、花键套、循环装置及滚珠等组成。在花

键轴的外圆上，配置有等分的三条凸缘。凸缘的两侧就是花键轴的滚道。同样，花键套上也有相对应的六条滚道。滚珠就位于花键轴和花键套的滚道之间。于

是滚动花键副内就形成了六列负荷滚珠，每三列传递一个方向的力矩。当花键

轴与花键套作相对转动或相对直线运动时，滚珠就在滚道和保持架内的通道中

循环运动。因此，花键轴与花键套之间，既可作灵敏、轻便的相对直线运动，

也可以轴带套或以套带轴作回转运动。所以，滚动花键副既是一种传动装置，

又是一种新颖的直线运动支承。

26.机电一体化系统对支承部件的要求是什么?

答：机电一体化系统中的支承部件不仅要支承、固定和联接系统中的其它

零部件，还要保证这些零部件之间的相互位置要求和相对运动的精度要求，而

且还是伺服系统的组成部分。因此，应按伺服系统的具体要求来设计和选择支

承部件。

机电一体化系统对支承部件的要求是：精度高、刚度大、热变形小、抗振

性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性。

27.空心圆锥滚子轴承中滚子的结构特点是什么?

答：滚子是中空的，工作时润滑油的大部分将被迫通过滚子中间的小孔，

以便冷却最不易散热的滚子，润滑油的另一部分则在滚子与滚道之间通过，起

润滑作用。此外，中空的滚子还具有一定的弹性变形能力，可吸收一部分振动。

28.滚动导轨的结构特点及其作用是什么?

答：滚动导轨是在作相对运动的两导轨面之间加入滚动体，变滑动摩擦为

滚动摩擦的一种直线运动支承。

29.根据右图简述滚动导轨块(又称滚子导轨块)的结构和应用特点。

答：滚子在导轨块内作周而复始的循环滚动。工作时，回路滚子低于安装

平面"A"，承载滚子高于安装平面"B"，承载滚子与机床导轨面作滚动接触，呈

下部支承和上部空回形式，单面受力。这种结构的导轨块承载能力大，刚度高，行程不受限制，但滚子容易侧向偏移，装配比较困难。

30.何谓伺服?

答：伺服就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动部

件按照指令要求进行运动。

31.伺服系统由哪四大部分构成其基本组成?

答：一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机

构和检测装置等四大部分。

32.简述开环控制伺服系统和闭环控制伺服系统的特征。

答：(1)开环伺服系统，结构上较为简单，技术容易掌握，调试、维护方便，工作可靠，成本低。缺点是精度低、抗干扰能力差。一般用于精度、速度要求

不高，成本要求低的机电一体化系统。

(2)闭环伺服系统，采用反馈控制原理组成系统，具有精度高、调速范围宽、动态性能好等优点，缺点是系统结构复杂、成本高等。一般用于要求高精度高

速度的机电一体化系统。

33.常用的伺服电动机有哪三大类?

答：常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机

三大类。

34.何谓直流伺服系统?

答：采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为直流伺服系统。

35.何谓交流伺服系统?

答：采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为交流伺服系统。

36.什么是步进电动机?步进电动机是如何工作的?常用的有哪三种步进电动机?

答：步进电动机是一种将脉冲信号转换成角位移的执行元件。

对这种电动机施加一个电脉冲后，其转轴就转过一个角度，称为一步；脉

冲数增加，角位移随之增加；脉冲频率高，则电动机旋转速度就高，反之则慢；分配脉冲的相序改变后，电动机便反转。这种电动机的运动状态与通常均匀旋

转的电动机有一定的差别，是步进形式运动的。

目前在工业中广泛应用的有三种：反应式步进电动机、永磁式步进电动机

和永磁感应式步进电动机。

37.功率放大器由什么组成?

答：功率放大器是由开关器件、电感、电容以及保护电路和驱动电路组成。

38.相敏放大器的功能和输出特点是什么?

答：相敏放大器也称为鉴幅器。它的功能是将交流电压转换为与之成正比

的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。由于相敏放大器

输出的是脉动的直流电压，必须采用滤波器，将其变成平滑的直流电压。

39.脉宽调制型(PWM)功率放大器的基本原理是什么?

答：PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的开关作用，将直流

电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压

的平均值。

40.PWM的控制电路由哪些器件组成?

答：PWM的控制电路主要包括脉冲调制器，逻辑延时环节和晶体管基极驱

动器等。其中最关键的部件是脉冲调制器。

41.影响伺服系统稳态精度，导致系统产生稳态误差的主要因素有哪3个方面?

答：影响伺服系统稳态精度，导致系统产生稳态误差的主要因素有3个方面：(1)由检测元件引起的检测误差；(2)由系统的结构和输入信号引起的原理误差；(3)负载扰动引起的扰动误差。

42.常用的交流伺服电动机有哪两大类?

答：目前常用的交流伺服电动机分为同步型交流伺服电动机和异步型交流伺服电动机两大类。

43.何谓交流调速过程中的同步调制?

答：在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率fc，使载频比N保持不变，则称为同步调制。

44.何谓异步调制?

答：在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率fc的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。

45.何谓环形分配器?

答；步进电动机的各绕组必须按一定的顺序通电才能正确工作。这种使电动机绕组的通电顺序按输入脉冲的控制而循环变化的装置称为脉冲分配器，又称为环形分配器。

46.简述以步进电动机为驱动装置的伺服系统的组成及其作用。

答：以步进电动机为驱动装置的伺服系统，包括驱动控制系统和步进电动机两大部分。驱动控制系统的作用是把脉冲源发出的进给脉冲进行重新分配，并把此信号转换为控制步进电动机各定子绕组依次通、断电的驱动信号，使步进电动机运转。步进电动机的转子通过传动机构(如丝杠)与执行部件连接在一起，将转子的转动转换成执行部件的移动。

47.按控制元件的种类和驱动方式分类，有哪两类电液位置控制系统?广泛应用的是哪一类控制系统?其中包括哪两种控制方式?

答：电液位置控制系统中，按控制元件的种类和驱动方式分为：节流式控

制(阀控式)和容积式控制(泵控式)系统两类。广泛应用的是阀控系统，它包括

阀控液压缸和阀控液压马达系统两种方式。

48.何谓电液速度伺服控制系统?

答：若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，

就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。

49.计算机控制系统由哪两部分组成?

答；计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。

(1)硬件组成，计算机控制系统的硬件主要是由主机、外围设备、过程输入与输出设备、人机联系设备和通信设备等组成。

(2)软件组成，软件是各种程序的统称，软件分为系统软件和应用软件两大类。

50.何谓监督控制系统(SCC)?其任务的重点是什么?

答：监督控制(Supervisory Computer Control)就是根据原始的生产工艺

信息及现场检测信息按照描述生产过程的数字模型，计算出生产过程的最优设

定值。输入给直接数字控制系统(DDC系统)或连续控制系统。SCC系统的输出值不直接控制执行机构，而是给出下一级的最佳给定值。因此是较高一级的控制。它的任务是着重于控制规律的修正与实现，如最优控制、自适应控制等，实际

上它是操作指导系统与DDC系统的综合与发展。

51.何谓分布式控制系统(DCS)?

答：分布式控制系统DCS(Distributed Control Systems)是以多台微型机

为基础的控制系统。DCS综合了计算机技术、通信技术和控制技术，采用多层

分级结构，分为控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级。每级用一台

或多台计算机，级间连接通过数据通信总线。DCS采用分散控制、集中操作、

分级管理和分而自治的原则。其安全可靠性、通用灵活性、最优控制性能和综

合管理能力，开创了计算机控制新方法。

52.何谓接口技术?

答：接口技术是研究主机与外围设备交换的技术。

53.常用的接口方式有哪几种?

答：对于多台计算机同时工作的计算机控制系统，为了便于整体控制及资

源共享，各个系统间应当有系统间通道接口，接口有通用和专用之分，外部信

息的不同，采用的接口方式也不同。一般可分为如下几种：(1)人机通道及接口，(2)检测通道及接口，(3)控制通道及接口，(4)系统间通道及接口。

54.接口电路的最重要的功能是什么?常用什么方式传送数据?

答：接口电路处于运行速度快的微处理器与运行速度比较慢的外设之间，

它的一个重要功能就是能使它们在速率上匹配，正确地传送数据。通常使用的

方法有：无条件传送、查询式传送和中断传送。

55.何谓D/A转换器?

答：D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路。

56.何谓A/D转换器?

答；A/D转换器是将模拟量转换成数字量的器件。

57.何谓总线式工业控制机?

答：总线式工业控制机即是依赖于某种标准总线，按工业化标准设计，包

括主机在内的各种I/O接口功能模板而组成的计算机。

58.单片微计算机由什么集组成?

答：单片微计算机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数、多功能I/O(并行、串行、A/D)、通信控制器，甚至图形控制器、高级语言、操作系统等都集成在一块大规模集成电路芯片上。

59.STD总线工业控制计算机由什么组成?

答：STD总线工业控制计算机就是由某种型号CPU芯片构成的主机板和按要求配置的I/O功能模板共同插在带有总线板的机箱内，再配上相应的电源而组成。

60.可靠性的定义是什么?

答：可靠性的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

61.何谓失效?何谓故障?

答：如果产品不能完成规定的功能，就称为失效。对于可修复的产品，也称为故障。

62.产品(或系统)的可靠性指标的意义是什么?衡量可靠性高低的数量指标有哪两类?产品的可靠性由什么决定?又用什么来保证?

答："可靠性指标"是可靠性量化分析的尺度。衡量可靠性高低的数量指标有两类，一类是概率指标；另一类是寿命指标。它们一般都是时间的函数。产品的可靠性是由设计决定的，由制造和管理来保证的。

63.提高系统可靠性，应从哪几个方面考虑?

答：提高系统可靠性主要从以下3个方面考虑：

(1)提高系统各组成元、器件的设计、制造质量及系统的装配质量；(2)采用容错法设计；(3)采用故障诊断术，提高系统的可维护性。

64.何谓抗干扰技术?

答：抗干扰技术就是研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证

其正常工作的具体措施。

65.工业机器人的定义是什么?

答：工业机器人定义为："一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。"

66.工业机器人操作机的定义是什么?

答：工业机器人操作机定义为："具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。"

67.工业机器人有哪三个重要特性?

答：工业机器人应具备以下三个重要特性：(1)是一种机械装置，可以搬运材料、零件、工具、或者完成多种操作和动作功能，也即具有通用性；(2)是可以再编程的，具有多种多样程序流程的，这为人一机联系提供了可能，也使之

具有独立的柔软性；(3)有一个自动控制系统，可以在无人参与下，自动地完成操作作业和动作功能。

68.试论工业机器人所需的自由度。

答：确定一个工业机器人操作位置时所需要的独立运动参数的数目称为工

业机器人的运动自由度，它是表示工业机器人动作灵活程度的参数。工业机器

人的自由度数取决于作业目标所要求的动作。对于只进行二维平面作业的工业

机器人只需三个自由度，若要使操作具有随意的位姿，则工业机器人至少需要

六个自由度。而对于回避障碍作业的工业机器人则需要有比六个自由度更多的

冗余自由度。

69.工业机器人操作机常采用什么样的关节形式来实现其自由度?

答：工业机器人操作机常采用低副式(回转副或移动副)主动关节来实现各

个自由度。

70.研究工业机器人机构运动学的目的是什么?

答：研究工业机器人机构运动学的目的是建立工业机器人各运动构件与手

部在空间的位置之间的关系，建立工业机器人手臂运动的数学模型，为控制工

业机器人的运动提供分析的方法和手段，为仿真研究手臂的运动特性和设计控

制器实现预定的功能提供依据。

71.工业机器人力学分析包括什么内容?

答：工业机器人力学分析主要包括静力学分析和动力学分析。静力学分析

是研究操作机在静态工作条件下，手臂的受力情况；动力学分析是研究操作机

各主动关节驱动力与手臂运动的关系，从而得出工业机器人动力学方程。静力

学分析和动力学分析是工业机器人操作机设计、控制器设计和动态仿真的基础。

72.简述工业机器人控制系统的功能及其结构组成。

答：目前大部分工业机器人都采用二级计算机控制，第一级为主控制级，

第二级为伺服控制级，控制系统中主控制级和伺服控制级的结构组成和功能如下：

(1)主控制级，主控制级的主要功能是建立操作和工业机器人之间的信息通道，传递作业指令和参数，反馈工作状态，完成作业所需的各种计算，建立与

伺服控制级之间的接口。它由以下几个主要部分组成：1)主控制计算机，2)主

控制软件，3)外围设备。

(2)伺服控制级，伺服控制级由一组伺服控制系统组成，每一个伺服控制系统分别驱动操作机的一个关节。关节运动参数来自主控制级的输出。伺服控制

级的主要组成部分有：1)伺服驱动器，2)伺服控制器。

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机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题 一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？

A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容

机电一体化考试试卷A卷

机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、

西南交大习题集(光机电一体化控制技术)

第1章概论 一、选择题 1 一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素（）。 A：机械本体B：动力与驱动部分 C：执行机构D：控制及信息处理部分 2、机电一体化的高性能化一般包含（）。 A：高速化B：高精度 C：高效率D：高可靠性。 3．机电一体化系统的核心是（）。 A：动力部分B：执行机构 C：控制器D：接口 4．机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。 A：机械本体B：动力部分 C：控制器D：执行机构 二、填空题 1、在未来机电一体化系统发展呈现，、、，、趋势 三、论述题 举例说明光机电一体化系统和机电一体化技术含义 光机电一体化系统的主要组成要素 机电一体化系统的关键技术有那些

机电一体化系统的未来发展趋势？ 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度? 四、判断题 1．机电一体化系统就是机械系统和电子系统简单合于一起的系统。 第2章机电一体化系统分析基础一多项选择题 1．光机电一体化的系统设计原则主要包括（）。 A. 机电互补原则 B. 功能优化原则 C. 自动化原则 D. 效益最大原则 E．开放性原则 2. 模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行（）处理。 A. 量化处理 B.采样离散化处理 C. 编码处理 D. 调制处理3．PCM是指（）。 A. 脉幅调制 B. 脉宽调制 C.脉位调制 D. 脉冲编码调制 4. 经采样后的信息属于（）。 A. 数字信号 B.离散化的模拟信号 C. 连续模拟信号 D. 调制信号

5. 数字信号是对时间离散模拟信号进行（）处理后得到的。 A. 量化处理 B.采样离散化处理 C. 编码处理 D. 调制处理 三填空题 1．光机电一体化的理论基础主要涉，和。 2．光机电一体化系统所涉及的信号有两类和。 四综合题 1．模拟信号与数字信号的特点是什么？ 2．论述机电一体化系统信息传输过程。 3．论述模拟信息数字化的基本原理。 第3章机电一体化系统建模与仿真 一、选择题 1. 在机械系统运动学模型建立过程中，惯性力与质量体运动的（）成正比，弹簧力与质量体运动的（）成正比，阻尼与质量体运动的（）成正比。 A.位移 B. 速度 C. 加速度 D. 摩擦 2、电路系统的动态模型建立主要是基于如下定理（）。 A：奈奎斯特定理 B：基尔霍夫电压定理 C：欧姆定理D：基尔霍夫电流定理 E：终值定理 3、机械系统动态模型建立主要是基于如下定律（）。

机电一体化期末总复习试题含答案

填空题 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）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：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）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 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）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：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、信息功能、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大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 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；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：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式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：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）常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三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常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。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 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、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1

机电一体化试卷及答案

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 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。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：

机电一体化概论复习资料

机电系统设计提纲 第1章概述 1 机电一体化概念 以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。 2 机电一体化共性关键技术 （1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术 3 机电一体化的作用及目的 作用： （1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径 （2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐 （3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构 （4）机电一体化可增强企业的生产经营能力 目的： 机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。 4 机电一体化系统的基本组成要素 机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。 第三章机电一体化系统中的机械设计 1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念 精度的概念 （1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。 （4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。 （5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。 （6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。 （7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括

外形尺寸、作业位置尺寸。 （8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。 （9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。 （10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。 （11）传动精度：指机械传动链单向传动时，其输入端与输出端瞬时传动比的实际值与理论值之差。通常是以传动误差和空程误差来衡量。 （12）测量精度：指计量仪器或测量系统的使用精度，是一个综合性的精度指标，常用测得值与被测值的偏差程度来衡量。 （13）重复精度：指在同一测量方法及测试条件下，在不太长的时间间隔内，连续多次测量同一个物理参数，所得数据的分散程度。 （14）复现精度：指在不同的测量方法和测试条件下，以较长的时间间隔对同一物理参数作多次测量所得数据的接近程度。 （15）动态精度：指系统的动态参数误差。 误差的概念 （1）误差：对某个物理量进行测量时，所测得的数值与真值之间的差值。反映了测量值对真值的偏离程度。 （2）真值理论真值约定真值相对真值 （3）绝对误差：测得值与被测值的真值之差。 （4）相对误差：绝对误差与被测量真值之比。 （5）随机误差：在多次测量中，大小和符号都不可预定的误差。 （6）系统误差：系统误差对的大小和方向在多次测量过程中是不变的，或者是按一定规律变化的。 （7）粗大误差：在系列测得值中有个别数值明显过大，超出在正常条件下随机误差应有的范围的误差。 （8）静态参数误差：测定静态参数所得的误差。 （9）动态参数误差：测定动态参数所得的误差。 （10）原理误差：在设计过程中，因拟定系统工作原理而作的近似假定，或采用近似理论，以及为使结构简单而采用近似的简化机构和电路等，都会使实际的作用效果与理论上出现差异，所造成的误差。 （11）制造误差：包括零件制造误差、电子元器件误差和零部件、产品的装配调整误差等。 （12）运行误差：指设备在工作过程中，由于各种原因产生的误差。 （13）传动误差：指输入轴单向回转时，输出轴转角的实际值相对于理论值的变动量。 （14）空程误差：输入轴由正向回转变为反向回转时，输出轴在转角上的滞后量。 2 齿轮传动的作用及其优缺点 作用：用来传递转矩和转速。

机电一体化技术—考试题库及答案

------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 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_________等个五部分.

收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.

机电一体化技术与系统的200套复习题

“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要去？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） 6. 机电一体化系统的伺服传动技术？伺服传动包括各种类型的传动装置，主要的有：电动、气动和（）（P4） 7. 机电一体化系统中的信息处理技术？（P4） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质 f t。绘出系统力学模型，并推导系统的量为m，刚度为k，粘性阻尼系数为c,外力为() 传递函数？（P10） 3. 单轮汽车支承系统的力学模型如图1所示，根据该力学模型推导传递函数并画出简化框图？（P10-P11） 图1 单轮汽车支承系统

4. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3 k 11 轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 5. 影响机电一体化系统传动链的动力学性能的因素？（P21） 6. 传动的主要性能取决于传动类型、传动方式、传动精度、动态特性及（ ）。（P21） 7. 典型形状转动物体的2 GD ？（P22） 8. 摩擦力有哪三类？（P24） 9. 粘性摩擦力的概念？（P24） 10. 库仑摩擦力的概念？（P24） 11. 静摩擦力的概念？（P24） 12. 机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求为：静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为尽可能小的（ ）。（P24） 13. 对于质量大、刚度低的机械系统，为了减小振幅、加速振动的衰减，通常采取的措施是（ ）。（P25） 14. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度，一般取ζ（ ）。（P25） 15. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 16. 谐振频率的两个表达式？（P25） 17. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 18. 什么是刚性间隙？（P26） 20. 什么是柔性间隙？（P27） 21. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29）

机电一体化系统设计试题_1答案

习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。

机电设备概论试卷(A卷)及答案学习资料

一、填空题（每空1分，共25分） 1、按机电设备的用途可分为三大类：类机电设备、类机电设备和民生类机电设备。 2、车床、钻床、镗床、铣床、刨床和磨床的类代号分别为、、、、、。 3、电梯主要是由、、和层（厅）四部分组成。 4、液压传动是以为工作介质，依靠密封容器的变化传递运动，依靠油液的压力传递动力。 5、自动化生产线由基本工艺设备、_ _、_ _和辅助系统组成。 6、滑动轴承常用的润滑方式有和两种。 7、带传动的类型有、、、。 8、静电复印机基本结构由、、、 四部分组成。 二、单项选择题（每小题3分，共30分） 1、现代机电设备使用_____提供动力。（） 2、下列对带传动的描述中，错误的一项是_____ （） 3、载货电梯属于_____电梯（） 4、银行和税务部门打印发票的打印机属于_____ （） 5、下列对传真机的描述中，错误的一项是_____ （）

6、下列哪一项不属于设备润滑“五定”中的内容？（） 7、我国一些企业实行的“设备三级保养，大修制”属于_____ （） 8、下列哪一项不属于起重设备的基本类型？（） A、千斤顶 B、轻小型起重设备 C、起重机 D、升降机 9、下列关于液压传动系统的各部分说法正确的是（） A．液压缸是将原动机输出的机械能转换为液体的压力能 B．液压马达是将原动机输出的机械能转换为液体的压力能 C．液压泵是将原动机输出的机械能转换为液体的压力能 D．控制阀是将原动机输出的机械能转换为液体的压力能 10、下列属于液压元件的是（） A．控制阀 B、电位器 C、活塞 D. 液压缸 三、简答题：（共30分） 1、型号解释（每小题3分，共15分） （1）CA6140B （2）Z3040×16 （3）CQM6132 （4）CKA6130 （5）CW6140 2、试分析CA6140型卧式车床在加工时，为何有时会发生闷车现象，如何解决？（5分） 3、设备使用前应做哪些准备工作？（5分） 4、什么是自动化生产线？（5分） 四、识图题（5分） 1、完成下图CA6140型卧式车床各部分结构的名称。（5分）

机电一体化系统设计试题及答案

一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就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________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、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______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就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( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就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。( ) 2、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。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、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。( ) 5、伺服电机的驱动电路就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、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、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2分,共10分) 1、就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。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

《机电一体化系统》复习题集

《机电一体化系统》复习题集参考教材：梁景凯编《机电一体化技术与系统》 汤定德 （机电教研室） 江西科技学院机械工程学院 2013年12月 1

第一章绪论 1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 3、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 4、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 5、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 6、机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。 （1）诊断过程的智能化、（2）人一机接口的智能化、（3）自动编程的智能化、（4）加工过程的智能化 7、机电一体化的发展趋势体现在哪些方面。 高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展 8、机电一体化系统中的接口的作用。 接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等 9、试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。 机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价 10、机电一体化技术与自动控制技术的区别。 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动控制系统的构造等。机电一体化技术是将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。 11、机电一体化技术与计算机应用技术的区别。 机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。 12、如何保证机电一体化系统的高性能？ 高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。

《机电一体化系统设计》复习题2015

《机电一体化系统设计》复习大纲 第一章概论 本章知识要点： 1. 机电一体化系统的基本概念：系统、机电一体化、机电一体化系统和系统的数学模型 2. 典型机电一体化系统的几种形式：机械关节伺服系统、数控机床、工业机器人、自动引导车、顺序控制系统、柔性制造系统、计算机集成制造系统、微机电系统 3. 典型机电一体化系统功能模块的构成：机械受控模块、测量模块、驱动模块、通信模块、微计算机模块、软件模块、接口模块 4. 典型机电一体化系统组成模块的作用 5. 机电一体化系统设计依据与评价标准 6. 机电一体化系统的设计过程 第二章机械受控模块（重点章节） 本章知识要点： 1. 齿轮的分类及选用 2. 齿轮系传动比最佳分配条件及最小等效转动惯量原则 3. 齿轮副间隙的消除方法 4. 滚珠丝杠螺母副的结构类型 5. 滚珠丝杠螺母副间隙的消除及预紧方法 6. 滚珠丝杠螺母副的支撑形式 7. 谐波齿轮减速器的工作原理及结构 8. 谐波齿轮的传动特点 9. 谐波齿轮传动速比的计算 10. 轴系的组成和分类，轴系的技术要求 11. 导轨的用途及分类 12. 滚动导轨的结构、工作原理 13. 数学模型的物理意义 第三章测量模块（重点章节） 本章知识要点： 1. 机械量传感器的分类 2. 传感器的性能指标（工作特性、静态特性和动态特性） 3. 传感器的性能要求和改善措施 4. 位移传感器（旋转变压器、感应同步器、增量式光电编码器、光栅）的结构和工作原理 5. 速度传感器（直流测速发电机、码盘式转速传感器）的结构和工作原理 6. 加速度传感器的分类及特点 7. 力、转矩和压力传感器的结构和特点 8. 霍尔式电流传感器工作原理和特性

机电一体化复习题(含答案)

一、名词解释 1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器:感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：静态设计、动态设计。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民

机电一体化试题及答案汇总

目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (39) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (48) 机电一体化系统设计试题 (52) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (53) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (54) 一、填空题（每空1分，共20分） (54) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (55)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（3） 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。（3） 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。（3） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（3） 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、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1

《机电一体化概论》期末模拟试题

《机电一体化概论》期末模拟试题 一、单项选择题 1.“机电一体化”与英文单词（ C ）一致。 A. Mechanics B. Electronics C. Mechatronics D. Electric-Machine 2.下列哪个不是传感器的动特性（ D ） A.临界速度 B.临界频率 C.稳定时间 D.分辨率 3.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( C ) A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差 4.光栅莫尔条纹宽度的计算公式是（B 表示莫尔条纹的宽度，W 表示栅距，θ表示两光栅线纹夹角） ( A ) A.W B θ = B. cos W B θ = C. sin W B θ= D. tan W B θ = 5.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 6.下列哪项不是齿轮传动的优点（ D ） A.传动效率高 B.传动比准确 C.结构紧凑 D.制造成本低 7.右图称( B ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 8. 不变)属于（ C ）调速 A.恒功率 B.变功率 C.恒转矩 D. 变转矩 9.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 10.计算步进电动机步距角的公式为( A ) A. 360KmZ ? B. 180cos sm T Km ? C. 60f KmZ D. 360180Km ? ?- 11.步进电动机三相六拍通电方式为（ B ） A.A-B-C-A B.A-AB-B-BC-C-CA-A C.AB-BC-CA-AB D.AC-CB-BA-AC 12.对于交流感应电动机，其转差率s 的范围为（ B ） A.1