机电一体化试题.doc

填空题：
1、机电一体化是 用微电子技术控制机械与电气装置的技术 ，其主要的相关技术可以归纳成 机械 技术、 传感检测 技术、 信息处理 技术、 自动控制 技术伺服驱动技术和 系统总体 技术。
2、当两物体产生相对运动或有运动趋势时，其接触面要产生摩擦。摩擦力可分为黏性摩擦力、 库仑 摩擦力与 粘性 摩擦力。
3、摩擦对伺服系统的影响有引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和 引起系统的动态滞后 。
4、谐波齿轮传动机械系统中，设柔轮为固定件，波发生器为输入，刚轮为输出，则包含输入与输出运动方向关系在内的传动比计算式为 。
5、负载角加速度最大原则表明了：齿轮传动比的最佳值就是将换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量，此时电动机的输出转距一半用于加速 负载 ，一半用于加速 电动机转子 ，达到了惯量负载和转距的最佳匹配。
7、机电一体化系统中，在满足系统总传动比不变的情况下，常采用等效转动惯量最小原则、 重量最轻原则 和 输出轴转角误差最小原则 。
8、齿轮传动装置的总传动比设计原则是出于使系统动作稳、准、快的考虑之上的，在具体确定系统总传动比时，可按工作时折算到电动机轴上的峰值转矩最小；等效均方根力矩最小； 电机驱动负载加速度最大 三种方法计算。
9、机电一体化机械系统主要包括以下三大机构： 传动机构 、 导向机构 、
执行机构 。
10、机械传动系统的特性包括 传动特性 特性和 特性。
11、标准滚动轴承接其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同，可分为 、
。
12、基于单片机的计算机控制系统前向通道具有 和 ，反馈通道具有 和 。（选择如下8155芯片、ADC0809芯片、DAC0832芯片）
13、为了避免外部设备的电源干扰，防止被控对象电路的强电反窜，通常采取将微机的前后向通道与被连模块在电气上隔离的方法，称为 。
14、用软件进行“线性化”处理，方法有三种：计算法、 和 。
15、在机电一体化测控系统中，传感器的输出量与被测物理量之间的关系，绝大部分是非线性的。造成非线性的原因主要有两个：一是 ；二是 。
16、算术平均滤波，N的选取应按具体情况决定，N越大，则平滑度高，滤波效果越好。对于流量信号N= ；压力信号N= 。
17、目前世界各国均采用直流信号作为统一信号，并将直流电压 和直流电流 作为统一的标准信号。
18、传感器与前级信号的放大与隔离装置有运算放大器、 、 、
。
20、伺服系统因被控对象的运动、检测部件以及机械结构等的不同而对伺服系统的要求有差异，但所有伺服系统的共同点是 。
21、建立伺服系统数学模型的方法一般分为 和实验法。
22、步进电机的步距角计算公式为 ，步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越 。
23、直流伺服电机惯量匹配原则，对小惯量直流伺服电机JeL/Jm推荐 、对大惯量直流伺服电机JeL/Jm推荐 。
24、直流伺服电机目前常用 调速驱动系统和
调速驱动系统两种方式。
25、把微机系统后向通道的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具有一定电压和电流的强电功率信号或液压气动信号，称为 。
26、对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做 ，电机的总回转角和输入 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的 。
27、从系统的控制结构看，闭环伺服系统可以看作为以 为外环，速度调节为内环的双闭环自动控制系统。

选择题
1、对于机电一体化系统的涵义，至今还有不同的认识。但对机电一体化的本质特性认为是一个 ① 计算机系统 ② 机械系统 ③ 传感系统 ④ 电气系统
2、接口有三个基本功能，它们是
①变换、放大、传递 ②变换、放大、转换
③变换、放大、控制 ④变换、放大、处理
3、机电一体化技术是各种技术相互渗透的结果，下列技术不属于其主要相关技术的是
① 机械技术 ② 检测传感技术 ③ 自动控制技术 ④ 多媒体技术
4、机电一体化系统由许多要素或子系统组成，各子系统之间要能顺利地进行物质、能量和信息的传递和交换，必须在各要素或子系统的相接处具备一定的连接部件，这个连接部件就称为
① 传感检测单元 ② 执行单元 ③ 驱动单元 ④ 接口
5、机电一体化技术的发展前景应从如下方面考虑，说法错误的是
① 从性能上 ② 从功能上 ③ 从层次上 ④ 从高技术的水平上
6、机电一体化技术是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一种综合技术。是一门集机械技术、电子技术、信息技术、计算机及软件技术、自动控制技术及其他技术互相融合而成的多学科交叉的综合技术。机电一体化的概念是哪国学者提出的？
① 中国 ② 美国 ③ 德国 ④ 日本

7、爬行是影响进给精度的主要因素。为了提高进给精度，必须消除爬行现象，主要应采取措施，不正确的是
① 提高传动系统的刚度 ② 尽量缩短传动链，减小传动件数和弹性变形量。
③ 减少摩擦力的变化 ④ 提高临界速度
8、机电一体化进给传动系统，由于齿轮传动级数的增加，会使齿隙和静摩擦增加，传动效率降低，故传动级数一般不超过几级。
① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4
9、机电一体化系统的惯量大，会使系统的固有频率下降，产生谐振；但系统的惯量增大也有利于
① 提高伺服精度 ② 提高响应速度 ③ 扩大伺服带宽 ④ 改善低速爬行
10、齿轮传动比的分配中，遵循“前大后小”原则的是
① 最小等效转动惯量原则(小功率传动装置）② 最小等效转动惯量原则(大功率传动装置）
③ 质量最小原则（小功率传动装置） ④ 质量最小原则（大功率传动装置）
11、齿轮传动比的分配中，传动比分配的结果为各分传动比相等，其遵循的原则是
① 最小等效转动惯量原则（小功率传动装置） ② 最小等效转动惯量原则（大功率传动装置）
③ 质量最小原则（小功率传动装置） ④ 质量最小原则（大功率传动装置）
12、消除间隙的齿轮传动机构中，下列调整法中能实现自动补偿的是
① 直齿圆柱偏心轴套 ② 直齿圆柱锥度齿轮
③ 直齿圆柱双片薄片齿轮错齿 ④ 斜齿圆柱轴向垫片
13、滚珠丝杠副的轴向间隙调整和预紧方法中，广泛采用双螺母预紧方式，下列预紧法中最精密的是
① 双螺母垫片调隙式 ② 双螺母螺纹调隙式
③ 双螺母齿差调隙式
14、同步带标记“800 DI H 300”，其中“800”表示
① 800mm ② 长度代号为800 ③ 节线长度为800 mm
15、谐波齿轮减速器的最大特点，下列说法错误的是
① 传动比大 ② 承载能力小
③ 传动精度高 ④ 齿侧间隙小
16、滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧方案中，便于调整且精度最高的方案是
①. 双螺母螺纹预紧 ②. 双螺母齿差预紧 ③. 双螺母垫片预紧
17、滚珠的工作圈（或列）数由试验可知：第一、第二和第三圈（或列）分别承受轴向载荷的
①. 20%、30%、50% ②. 30%、20%、50% ③. 50%、30%、20%
18、数控机床要求在什么进给运动下不爬行，有高的灵敏度。
①. 停止 ②. 高速 ③. 低速
19、在机床加工零件的过程中引起加工误差的原因很多，下列属于常值系统性误差的是
①. 热变形误差 ②. 机床溜板的摩擦
③. 刀具长度的改变 ④. 螺距误差
20、机电一体化系统中，作为各子系统之间连接部件的接口，下列哪个不是它的基本功能：
①、变换 ②、放大 ③、检测 ④、传递
21、滚珠丝杠副相对于普通丝杠，下列哪个不属于滚珠丝杠的特点：
①、摩擦损失小 ②、可以实现自锁 ③、制造复杂 ④、可完全消除间隙

22、在机电一体化计算机控制系统中，计算机与外设间几乎不需要有任何的同步，即输出口永远可以立即发送计算机送来的信息；可以随时通过输入口读取外设的信息，这叫
① 查询式传送 ② 无条件传送 ③ 中断式传送 ④延时式传送
23、设计A/D芯片和微处理器间的接口时，必须考虑以下问题，说法错误的是
① A/D的数字输出特性 ② A/D和CPU间的时间配合问题
③ A/D的分辨率和微处理器数据总线的位数 ④ A/D芯片的技术先进性
24、计算机控制系统是一种
① 离散控制系统 ② 连续控制系统 ③ 直流控制系统 ④ 交流控制系统

251、在机电一体化测控系统中，用软件实现的数字滤波方法越来越广泛的得到应用。下列不属于数字滤波的方法的是
① 中值滤波 ② 算术平均滤波 ③ 滑动平均滤波 ④ 插值法
26、每进行一次新的采样，把采样数据放入队尾，扔掉原来队首的一个数据。这样，在队列中始终有n个最新的数据。对这n个最新数据求取平均值，作为此次采样的有效值，这种方法叫做
① 中值滤波 ② 算术平均滤波 ③ 滑动平均滤波 ④ 低通滤波
27、为测得在同一瞬时各传感器输出的模拟信号，须采取
① 采样/保持器模块各传感器独立，A/D转换器共用
② A/D转换器各传感器独立，采样/保持模块器共用
③ 采样/保持器模块与A/D转换器全独立
④ 采样/保持器模块与A/D转换器全共用

28、步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后会出现累积误差，转子转过一转以后，其累积误差
① 越积越大 ② 越积越小 ③ 为零 ④ 无法测量
29、下列控制系统中不带反馈装置的是。
①. 开环控制系统 ②. 半闭环控制系统 ③. 闭环控制系统
30、保存新序号、建立新状态、保存新状态的思想出自
①. 环形分配程序 ②. 齿补程序
③. 自动升降速程序 ④. 逐点比较法直线和圆弧插补程序
31、通过复杂的坐标变换，把交流电动机模拟成直流电动机并进行控制，是对交流电动机调速控制的较理想方法。此方法称
①.矢量变换控制 ②. 坐标变换控制 ③.调压调速 ④.弱磁调速
32、步进驱动系统一般与那种插补算法相配合。
①逐点比较插补 ②.数字积分插补 ③.数据采样插补 ④.脉冲增量插补

33、举例说明机电一体化系统主要由那几部分组成？各部分的功能是什么？
34、滚珠丝杠螺母副在数控机床上安装时，常采用预拉消除热伸长误差方法。为什么？
滚珠丝杠在工作时会发热，其温度高于床身。丝杠的热膨胀将使导程加大，影响定位精度。为了补偿热膨胀，可将丝杠预拉伸。预拉伸量应略大于热膨胀量。发热后，热膨胀量抵消了部分预拉伸量，使丝杠内的拉应力下降，但长度却没有变化。
35、在机电一体化系统中，对传动机构的基本要求主要有哪些方面？
36、试述滚珠丝杠副轴向间隙调整和预紧的基本原理。常用有哪几种结构形式？

滚珠丝杠副在承受负载时，其滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的动态性能。
双螺母螺纹预紧调整式
双螺母齿差预紧调整式
双螺母垫片调整预紧式
弹簧式自动调整预紧式
单螺母消除间隙
37、说明滚珠丝杠副代号G14008左—2—P4的意义。
38、阐述直线滚动导轨的结构，特点及其使用。
39、丝杠支承有哪几种，特点是什么，各适用于什么情况。
40、自动换刀装置有哪几种形式？各有何特点？
41、解释“采样/保持器的工作原理”？
42、信号在传输过程中为什么要进行变换？并说明常用的变换方法？
43、三相步进电机为什么常采用三相六拍通电方式，而很少采用三相单三拍和双三拍通电方式？
44、直流伺服电机目前常用大功率晶体管脉宽调制（PWM）调速驱动系统和可控硅直流（SCR）调速驱动系统两种方式。简述双极式功率驱动原理？
45、解释“微步距细分技术”？
46、什么叫步进电动机的环形分配器? 常用的方式有哪两种?
47、什么是步进电动机的通电方式?常用的有哪几种?　　
48、什么是PWM？它有什么用途？
49、步进电机环形分配器由什么确定？如何进行设计？
50、简述硬件脉冲分配和软件脉冲分配两种脉冲分配方式各自的优缺点。

判断题
第1章 绪论
1、机电一体化系统设计中，机电产品必须完成相互协调的若干机械运动，每个机械运动可由单独的控制电机、传动件和执行机构组成的若干系统来完成，由计算机来协调与控制。
2、按照功能划分，FMS可以分为加工系统和信息系统两大部分。
3、从概念的外延来看，机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。

第2章 机电一体化系统中的机械传动
1、与一般的机械系统相比，机电一体化中的机械系统除要求具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，即响应要快，稳定性要好。
2、摩擦系数最小时对应的移动速度称为临界速度VK，当主动件的移动速度大于临界速度VK时，进给系统就容易产生爬行现象。
3、对于系统闭环内的间隙，在控制系统有效控制范围内对系统精度、稳定性影响较大，但反馈通道上的间隙要比前向通道上的间隙对系统影响较小。
4、机电一体化机械系统中的机械传动装置，已不仅仅是用来作运动转换和力或力矩变换的变换器，已成为伺服系统的重要组成部分，要根据伺服控制的要求来进行设计和选择。所以在一般情况下，应尽可能缩短传动链，而不是取消传动链。
5、机电一体化机械系统，一般要求机械传动系统最低固有频率WOI≥300rad／s，其他机械系统WOI≥600rad／s。
6、磁轴承是高速轴承，但最高转速不能超过6000r/min。
7、滚珠丝杠副只能将旋转运动转变为直线运动。
8、在传动系统中，计算转动惯量时，可以直接将各轴的转动惯量值加起来作为等效转动惯量来设计系统。
9、塑料导轨软带中最成功、性能最好的是聚四氟乙烯导轨软带。

第3章 机电一体化控制系统的组成与接口设计
1、机电一体化控制系统的设计思路必须考虑两个权衡，即专用与通用的权衡，硬件与软件的权衡。
2、选择机电一体化控制系统的微型计算机，从控制的角度出发，应能满足具有较完善的中断系统、足够的存储容量、完善的I/O通道和实时时钟等要求。
3、单片机的最小应用系统是指用一片单片机，加上晶振电路、复位电路、电源与外设驱动电路组配成的控制系统。
4、工业控制计算机并不包含单片机和可编程序控制器，仅指定8086/8088系列的PC机。
5、使用ADC0809时，启动某一通道使其开始A/D转换，常使用MOVX @ DPTR，A，而不单独设置命令字。
6、机电一体化系统的控制程序是应用软件的核心，是基于控制理论的控制算法的具体实现。
7、机电一体化控制系统的一般设计步骤应为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。
8、机电一体化技术已从早期的机械电子化转变为机械微电子化和机械计算机化。即微型计算机已成为整个机电一体化系统的核心。
9、由于单片机总线的驱动能力有限，外围芯片工作时又有一个输入电流，过多的外围芯片可能会加重总线负载，故在单片机的总线与外围扩展芯片之间需通过驱动器连接。

第4章：传感器、执行器与微机的接口
1、采样/保持器在保持阶段相当于一个“模拟信号存储器”。这种讲法是错误的。
2、将传感器测量的被测对象信号输入到单片机数据总线的通道为后向通道。后向通道在单片机一侧有三种类型：数据总线、并行I/O口和定时/计数器口。
3、干扰信号有周期性干扰和随机性干扰两类，随机性干扰信号可以采用积分时间为20ms整数倍的双积分型A／D转换器，可有效地消除其影响。
4、光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换器组成，入端为光敏三极管，出端为发光二极管。

第5章 进给伺服驱动系统
1、市场上提供的国产TTL脉冲分配器是一种软件分配器。
2、步进电动机的进给系统采用齿轮传动，不仅是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。
3、闭环伺服系统数控机床不直接测量机床工作台的位移量。
4、大惯量直流电动机的转子惯量大，小惯量直流电动机的转子惯量小。

综合题
1、 某大功率机械传动装置，（1）设传动级数，试按质量最小原则求出各级传动比；（2）已知总传动比，传动级数，试按最小等效传动惯量原则分配各级传动比。

2、一个工作台驱动系统如图所示，已知参数见表，求折算到电机轴上的等效转动惯量J，按伺服电机与进给系统负载惯量匹配原则1＜J电/J负载＜4，问是否满足负载惯量匹配条件。

齿轮
轴
丝杠
电机
G1
G2
G3
G4
1
2
C
M
n（r/min）
720
360
360
180
360
180
180
720
J（kg·m2）
0.01
0.16
0.02
0.32
0.004
0.004
0.012
0.224