机电一体化试卷.doc

1.机电体化技术是以(）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。A. 自动化B。电子c。机械D. 软件2。 导程 Lo =8mm 的丝杠的总质量为 6峙，标称直径为 40mm ，则其转动惯量为（kg. mm 2 0A。 1200B。 480C。120D。483. 需要消除斜齿轮传动的齿侧间隙，采取调整法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙。A. 偏心套B.轴向垫片c。 薄片错齿D。轴向压簧错齿4. 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。输入特性参数D. 输出特性参数5。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6。PID 控制算法中，积分调节器的主要作用是(）.A。消除静差B. 加快响应c。减小振荡D。提高稳定性7. 不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是（）.A. 零接口B. 被动接口c.主动接口D. 智能接口8。 HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（）。A。 能源部分B。 测试传感部分C 驱动部分D。执行机构1。以下产品属于机电一体化产品的是（）。A。游标卡尺B。 移动电话C。 全自动洗衣机D。 非指针式电子表2。 为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（).A。 增大系统刚度B。 增大系统转动惯量C。 增大系统的驱动力矩D. 减小系统的摩擦阻力4. 光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100 线/mm ，经四倍细分后，记数脉冲为 400 ,光栅位移是(）mm.A。1B。2C。 3D.45。 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（）.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臣数7. 以下(）不属于系统功能结构图的基本结构形式。A。串联结构B。并联结构C. 环形结构D。 星形结构8。 旋转变压器是机器人电液伺服系统中的(A.驱动元件B。能量元件C。 检测元件D. 控制元件1.以下产品不属于机电一体化产品的是（A。 机器人B。 移动电话C 数控机床D。 复印机2。 滚珠丝杆的滚珠在整个循环过程中始终与丝杠表面保持接触为(）。A。 插管式B. 端盖式c.内循环式D。 外循环式3。 下列哪个不是传感器的动态特性? （）A。 幅频特性B。 临界频率C. 相频特性D. 分辨率4。 在传感器的使用中,模拟式传感器与计算机进行接口必须用的器件为（）。A。A/D 转换器B。D/A 转换器c。缓冲器D。 隔离器5.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6。 针算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（) ，具有实时性、针对性、灵活A 平台软件B.开发软件C系统软件D。 应用软件7以下 C）不属于系统功能结构!型的基本结构形式。A.串联结构B。并联结构Cm 环形结构D. 星形结构8。喷漆机器人中的手部属于系统中的（）。A能源部分B。测试传感部分C驱动部分D。执行机构2. 为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法( A。 增大系统刚度 B。增大系统转动惯量c。增大系统的驱动力矩D。减小系统的摩擦阻力4。 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（）。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臣数5. 计算机控制系统实际运行时,需要由用户自行编写） ,具有实时性、针对性、灵活性和通用性。A。 平台软件B.开发软件C。系统软件D。 应用软件6。 以下(）不属于系统功能结构图的基本结构形式.A。 串联结构B。 并联结构C. 环形结构D。 星形结构7。 含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（）。A。 零接口B. 被动接口C。 主动接口D. 智能接口8。 HRGP-1A 喷潦机器人中的活塞式液压缸属于系统中的（)。A。 能源部分 B。 测试传感部分C。 驱动部分 D。 执行机构9。机电)体化产品与传统的机电产品相比，机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。(Y ）10。机电一体化系统的机械系统与传统的机械系统相比，除了要求较高的制造精度外,还应具有良好的动态响应特性和稳定性。（Y)11。滚珠丝杆副的行程是指丝杠相对于螺母旋转 3600 时，螺母上基准点的轴向位移。(X）12。传感器的作用是将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数转换成便于测定的某种物理量。( Y )13。实际上传感器的响应总有一定延迟，希望延迟时间越短越好，传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽.（ Y )14。脉宽调制 (Pulse Width Modulator，简称 PWM）控制就是通过脉冲宽度进行调制的技术，即通过改变脉冲宽度改变输出的平均电压。（Y15。自动控制是在人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行.(X）16。在确定计算机控制系统的控制周期时，从执行元件的要求来看,理论上需要输出信号的周期越小越好.（ X )17。虚拟设计是一种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象,应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助设计的理论和方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术,进而开发出同类的或更先进的技术.(X ）18。 在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，般由专用计算机(或通用计算机）、输入输出接口以及驱动控制装置等部分构成.(Y)9的机电一体化是一个新兴的交叉学科,是机械和傲电子技术紧密集合的一门技术,机电一体化产品具有智能化、人性化等特征， （Y)10. 机电一体化产品的机械系统包括传动机构、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架 5大部分,是实现产品功能的基础。(Y）1 1。机电一体化系统要求传动机构具有刚度大、摩擦小、转动惯量小、阻尼合理、抗振性好和可靠性高等特性.（Y）12.精密机械技术作为机电一体化系统的基础，为机电一体化系统提供了精密的机械本体,并为机电一体化系统提供了可靠、灵敏的驱动装置。（ x）13。在机电一体化机械系统中，滚珠丝杠副是最常用的运动转换机构,在实际工程运用中，滚珠丝杆副只能将回转运动转换为直线运动。（x)14。 位移传感器还可以分为模拟式传感器和数字式传感器，模拟式传感器输出是以幅值形式表示位移的大小，数字式传感器的输出是以脉冲数量的多少表示位移的大小.（Y)15.脉宽调制 CPulse Width Modulator ,简称 PWM） 控制就是通过脉冲宽度进行调制的技术，即通过改变脉冲宽度改变输出的平均电压.(Y ）16。自动控制是在人直接参与的情况下,通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律单行。(x）17.PID 调节器由比例调节器、积分调节器和加法调节器通过线性组合而构成。（x）18. 概念设计是指在确定任务之后,通过抽象化,拟定功能结构,寻求适当的工作原理及其组合等,（Y)9. 机电一体化系统是以机械装置为主体电子技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。（Y)10. 产品的组成零部件和装配精度高,系统的精度一定就高。（X）11.齿轮传动系统中各级传动比的最佳分配原则中等效转动惯量最小原则是使所设计的齿轮传动系统换算到该齿轮传动系统输出轴上的等效转动惯量为最小.（X)12。传感器的敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（Y ）13.传感器的静态特性是特指输入量为常量时,传感器的输出与输人之间的关系。（X ）14.开环系统没有反馈回路,只能依据时间和逻辑顺序决定被控对象的运行方式，开环系统简单、稳定、可靠,但精度较低，无自动纠偏能力.（Y）15。 直流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机都可以采用 PWM 控制方式进行调速控制.(Y）16。PID 调节器由比例调节器、积分调节器和加法调节器通过线性组合而构成.（ X ）17。绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品进行剖析、重构、再创造的设计.（X）18。 在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分,一般由专用计算机、输入输出接口以及机床控制器等部分构成.(Y）9. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论（Y)10。 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 E 取值越小越好。x11.滚珠丝杠垂直传动时,必须在系统中附加自锁或制动装置.y12。采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估,延长了产品开发增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（x）13. 传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（x）14。步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越小。(y）15.脉冲分配器的作用是使步进电机各个绕组的通电顺序按一定规律变化。（y）16。一般说来,全物理仿真与计算机仿真相比较，在时间、费用和方便性上都具有明显的优点,是一种经济、快捷与实用的仿真方法.（x）17。现场总线系统采用一对一的设备连线。按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。（x）18。 数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机则属于系统的驱动部分。（y)19.步进电动机的输入信号是什么?如何实现对其转速和旋转方向的控制？ 答:步进电机的输入信号是脉冲序列.步进电机的步矩角 与运行拍数 m 、通电方式k(m=k. N ,单拍时 k=l ,双拍时是 =2 ， N 为定子绕组的相数、转子的齿数 z 有关。步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高。改变步进电机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向随之改变。20。机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么?答：在进行项目的设计和规划时，往往需要对项目的合理性、经济性等品质加以评价;在系统实际运行前,也希望对项目的实施结果加以预测，以便选择正确、高效的运行策略或提前消除设计中的缺陷,最大限度地提高实际系统的运行水平.采用仿真技术可以省时、省力、省钱地达到上述目的。21。PLC 控制系统有何优越性?答 ：PLC 主要具有可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单， PLC 提供标准通信接口,可以方便地构成 PLCPLC 网络或计算机凹C 网络, PLC 应用程序的编制和调试非常方便, PLC 具有监控功能。19。什么是步进电机的步距角?它由哪些参数确定？。 答 z 定子绕阻的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的角度，即步进电机的步距角a20.机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？答:机电一体化系统的仿真模型主要有 物理模型、数学模型和描述模型.当仿真模型是物理模型时,为（全物理仿真;是数学模型时,称之为数学（计算机仿真。用己研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理仿真。计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真分别应用在分析设计阶段（软件级)、部件及子系统研制阶段（软件一硬件级实时仿真、系统研制阶段(硬件级)实时仿真阶段。21。何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。答：概念设计是指在确定任务之后，通过抽象化,拟定功能结构,寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。设计过程 设计任务抽象化，确定系统的总功能将总功能分解为子功能,直到功能元寻找子功能（功能元)的解将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案对众多方案进行评价决策，选定最佳方案概念产品。19. 完善的机电一体化系统主要包括哪几部分?答：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统五部分相互协调,共同完成所规定的目的功能.20. 齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？答:齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有 圆柱齿轮传动 偏心套轴向垫片双片薄齿轮错齿调整法(轴向拉簧式、可调拉簧式） ；斜齿轮传动：垫片错齿调整。21.计算机控制系统由哪几部分组成？每一部分的作用是什么？.答: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等组成（1）计算机是整个控制系统的核心。它接收从操作台传来的命令，对系统的各参数进行巡回检测,执行数据处理、计算和逻辑判断、报警处理等,并根据计算结果通过接口输出控制（2） 接口与输入/输出通道是计算机与被控对象进行信息交换的桥梁。（3）计算机控制系统中最基本的外部设备是操作台，它是人机对话的联系纽带，通过它可发出各种操作命令，显示系统的工作状态和数据，并可输入各种数据。22。 设有一大功率电动机驱动的二级齿轮传动减速传动系统如图所示,假设齿轮箱的传动效率为 100 ，齿轮箱的总传动比 i=3.2 ，己知齿轮采用相同材料，宽度 b 相同，各齿轮的模数 m=3 ,主动齿轮的齿数 Zj =20 、 Z3 = 25 ，请根据重量最小原则设计齿轮传动系统,推导并计算各级齿轮传动比和齿轮 2 、齿轮 4 的齿数。23。 某部门欲开发一款用于焊接印刷电路板芯片的机械手,请制订出该款机械手产品的开发设计流程.第一阶段：产品规划阶段.进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。例如：机械手的用途：焊接芯片。工作方式：手动、自动方式.主要技术参数 ：3 自由度等等。使用环境要求:生产线. （2 分)第二阶段：概念设计阶段.在功能分析的基础上，优化筛选取得较理想的工作原理方案.（2 分)第三阶段:详细设计阶段。对各功能模块进行细部设计,绘制相应的工程图。该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、控制与计算机软件等系统的设计，又包括总装图和零件图的绘制. （2 分)第四阶段:设计实施阶段.首先根据机械、电气图纸和算法文件，制造、装配和编制各功能模块；然后进行模块的调试；最后进行系统整体的安装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性.（2 分)第五阶段：设计定型阶段.对调试成功的系统进行工艺定型，整理设计资料。小批量生产、试销。 （2 分)22。 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 lo=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？23。 答:（1)中央处理器 CPU PLC 的运算和控制核心，控制其它所有部件的运行，功能当于人的大脑。 （3 分（2) 存储器用来存储数据和程序,包括随机存储器 （RAM） 和只读存储器 （ROM) ，存储系程序和用户程序。 （3 分（3) 输人/输出 0/0） 单元是 CPU 与现场 1/0 设备或其它外部设备之间的连接部件。 (3 分（4） 电源包括系统电源和后备电池，其中后备电池可在停电时继续保持几十小时的供电。22. 一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为 50 ,则其步距角为多少？如要求步进电机秒钟转 10 圈,则每一步需要的时间 为多少？19. 滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？:攘珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有 螺纹预紧调隙式、双螺母差齿预紧调隙式、双螺母垫片预紧调隙式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式.20. 什么是传感器的校准?并简述如何进行校准？答:传感器在使用前、使用中或搁置一段时间再使用时必须对其性能参数进行复测或做必要的调整和修正，以确保传感器的测量精度,这个复测调整过程称为校准。为了对传感器有一个长期的、稳定的和高精度的基准，在一些测量仪器中特别是内部装有微处理器的测量仪器中,很容易实现自动校准功能。对传感器进行校准时，需要精度比它高的基准器，这种基准器受时间的推移和使用的磨损等因素的影响,参数会随之改变.因此对这种基准器还要用更高精度的基准器来定期校准。21. 步进电动机的输入信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制?。答:步进电机的输入信号是脉冲序列。步进电机的步矩角 与运行拍数 、通电方式 k(m=k. ，单拍时 k=l 双拍时 k=2为定子绕组的相数）、转子的齿数 有关.步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快,其转子旋转的速度越快，即输入脉冲频率越高,转子的转速越高.改变步进电机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向随之改变。22. 已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为.6。 rl = 。6。 rz =。6。如 =0。004 弧度,各级减退比相同,即 =iz =i =2. 求该系统的最大转角误差 cmax综合题:根据机电一体化中计算机控制系统的设计思路，论述计算机控制系统设计步骤和关键问题.(1)确定系统的整体控制方案 （2 分)首先应了解被控对象的控制要求，构思计算机控制系统的整体方案，确定整体方案后，画出系统组成的初步框图，并附以说明，以作为下一步设计的基础和依据.（2） 确定控制算法 (2 分)在对任何一个具体的计算机控制系统进行分析、综合或设计时，一般都首先建立该系统的数学模型，确定其控制算法。（3） 选择微型计算机 （2 分）主要确定较完善的中断系统，足够的存储容量，完备的输入/输出通道和实时时钟。还应考虑字长、速度、指令等特殊要求.选择计算机时，还应考虑成本高低、程序编制难易以及扩充输入/输出接口是否方便等因素，从而确定是选用单片机、 PLC ，还是选用微型计算机系统。（4） 系统总体设计 (2 分）系统总体设计主要是对系统控制方案进行具体实施步骤的设计，其主要依据是上述的整体方案初步框图、设计要求及所选用的计算机类型。(5) 软件设计 （2 分）软件设计主要是应用软件设计。（6） 系统调试 (2 分）计算机控制系统设计完成以后,要对整个系统进行调试。调试的步骤为：硬件调试软件调试系统调试。