答案 《机电一体化系统设计基础》期中试.doc

上海电视大学期中考试试卷

上海电视大学2011至2012学年度第 1 学期期中考试
机械设计及制造专业 《机电一体化系统设计基础》试题
2011年 10 月
姓名： 学号： 班级：

题号
一
二
三
四
五
总分
分数

得分
评卷人
一、单选题（每小题2分，共16分）

1、以下产品不属于机电一体化产品的是（ ）。
A．工业机器人 B．电子计算机
C．空调 D．复印机
2、幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（ ）
A. 静态特性指标 B. 动态特性指标
C. 输入特性指标 D. 输出特性指标
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，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（ 112 ）。
A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°
4、机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为（ ）等方面。
A.固有频率、响应速度、惯量 B. 固有频率、失动量、稳定性
C.摩擦特性、响应速度、稳定性 D. 摩擦特性、失动量、惯量
5、多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按（ 46 ）设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原则 B．输出轴的转角误差最小原则
C．重量最轻原则（小功率装置） D．重量最轻原则（大功率装置）
6、半闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的（ ）。
A．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度
B．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度
C．回程误差和传动误差都不会影响输出精度
D．回程误差和传动误差都会影响输出精度
7、传动系统的固有频率对传动精度有影响，（ ）固有频率可减小系统地传动误差，（ ）系统刚度可提高固有频率。
A.提高，提高 B.提高，减小 C.减小，提高 D.减小，减小
8、步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（ 112 ）
A. 上升 B. 下降 C. 不变 D. 前三种情况都有可能
得分
评卷人
二、判断题（每小题2分，共10分）

1、机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。（ R ）
2、进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（ W ）
3、在滚珠丝杠螺母间隙的调整结构中，齿差式调隙机构的精度较高，且结构简单，制作成本低。（ W：结构复杂，制作成本高 ）
4、为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（ W ）
5、在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以1~5倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（ R ）
6、步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。（ W ）
7、机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（ W ）
8、迟滞是传感器的一种动态误差，是由于在传感器的正反行程中的输出输入特性曲线不重合引起的。（ W ）
9、阻尼比除了与机械系统的粘性阻尼系数B有关外，还与系统的拉压刚度系数K0和质量m有关。（ R ）
10、选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。（ W ）

得分
评卷人
三、简答题（共14分）

2、齿轮传动中各级传动比的最佳分配原则分别有哪些？各使用在那些场合？（8分）

参考教材

1、完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？（6分）
答：机电一体化系统的基本结构要素有机械本体，能源，测试传感部分，执行机构，驱动部分，控制及信息处理单元等6项。

得分
评卷人
四、计算题（共35分）

1、已知图示丝杠螺母驱动系统，工作台的质量m=100Kg，丝杠螺距t=8mm，丝杠长度L=0.5m,中径为d=48mm,材料密度为，齿轮传动比i＝2，两齿轮的传动惯量分别为，。试求折算到电机轴上的总等效惯量J？（15分）

解：
等效惯量可以分为以下几个部分来计算
（1）电机轴上的元件（齿轮1）

（2）中间轴上的元件（齿轮2）

（3）负载轴上的元件（丝杠、工作台）

丝杠惯量：

工作台折算到丝杠上的惯量：

总的折算惯量为

2、已知某工作台采用直流电机和丝杠螺母机构驱动（如图所示），已知工作台的行程,丝杠导程,齿轮减速比为,要求工作台位移的测量精度为（忽略齿轮和丝杠的传动误差）。（10分）
（1）试采用高速端（电机）测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数。
（2）若选取ns=200脉冲/转的旋转编码器是否合用？

解：
（1）高速端测量
设传感器的每转脉冲数为n ，每个脉冲对应工作台的位移为

由测量精度，ΔL＝0.005mm，则
脉冲/转
选取n=200光电编码器，则理论测量精度

满足题目要求。
（2）低速端测量
传感器直接与丝杠连接，与减速比无关

脉冲/转
可知ns＝500 脉冲/转的编码器不合用。

3、现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程为l0=6mm、左端齿轮齿数为100、右端齿轮齿数为98。当两端转向相同时，一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过2个齿时，试求两个螺母之产生的相对轴向位移？（10分）

1-套筒 2-内齿轮 3-圆柱齿轮 4-丝杠
图 双螺母齿差预紧式滚珠丝杠

得分
评卷人
五、分析题（共15分）

根据图示气体压力传感器的原理图，分析该传感检测系统的组成及各部分的作用。

答：气体压力传感器的工作原理是膜盒2的下半部与壳体1固接,上半部通过连杆与磁心4相连,磁心4置于两个电感线圈3中,后者接入转换电路5。气体压力传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成：
（1）敏感元件。膜盒2就是敏感元件,其外部与大气压pa相通,内部感受被测压力p,当p变化时,引起膜盒上半部移动,即输出相应的位移量。
（2）转换元件。可变电感3是转化元件,它把输入的位移量转换成电感的变化。
（3）基本转换电路。5即为转换电路。
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