第一篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)期末復(fù)習(xí)題

一、選擇題（每題2分，共50分）1.那些不是結(jié)構(gòu)型傳感器

A.彈簧管 B.雙金屬片

C.水銀溫度計(jì) D.電感電容 2.那些不是物理型傳感器的特點(diǎn)

A.無(wú)中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu) B.固體傳感

C.集成 D.體積大 3.哪一項(xiàng)不是傳感器指標(biāo)

A.類型 B.容量 C.體積

B.線性度 4.下列哪項(xiàng)對(duì)熱電偶的說(shuō)法不正確

A.不能測(cè)量絕對(duì)溫度 B.利用的是溫差效應(yīng) C.鉑電阻屬于熱電偶 D.需要冷端補(bǔ)償 5.傳感器的環(huán)境參數(shù)不包括什么

A.環(huán)境溫度

B.濕度 C.沖擊

D.噪音 6.傳感器的基本性能參數(shù)不包括什么

A.量程

B.靈敏度

C.動(dòng)態(tài)特性

D.尺寸 7.半閉環(huán)伺服結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)不包括：

A.系統(tǒng)簡(jiǎn)單 B.穩(wěn)定性好 C.調(diào)試?yán)щy D.成本較低

8.際轉(zhuǎn)速1350r/min、電源頻率50Hz的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率是多少？

A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相單三拍運(yùn)行時(shí)步距角為3°，三相六拍運(yùn)行時(shí)步距角是多少？

A.3°

B.6°

C.2°

D.1.5° 10.采用PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)不包括

A.頻率高、頻帶窄 B.電流脈動(dòng)小 C.電源的功率因數(shù)高 D.動(dòng)態(tài)硬度好

11.設(shè)絲杠導(dǎo)程5mm，2/4相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8度，半步驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖當(dāng)量為多少？

A.0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要構(gòu)成裝置

A.電子裝置 B.控制裝置

C.驅(qū)動(dòng)裝置

D.機(jī)械裝置 13.下列把一項(xiàng)是出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象不穩(wěn)定的主要原因

A.電壓不穩(wěn)定 B.非線性摩擦力 C.負(fù)載扭矩不穩(wěn)定 D.潤(rùn)滑不良 14.滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)加負(fù)載的目的是什么

A.防止超速

B.消除間隙

C.降低噪音 D.提高剛度 15.哪項(xiàng)不是滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)

A.公稱直徑

B.長(zhǎng)度

C.導(dǎo)程

D.行程 16.哪項(xiàng)不是機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制的主要要求

A.傳動(dòng)精度

B.壽命長(zhǎng)

C.穩(wěn)定性

D.快速響應(yīng)性 17.下列哪一項(xiàng)屬于變異性設(shè)計(jì)

A.沒(méi)有參照樣板的設(shè)計(jì) B.根據(jù)故障查找故障原因

C.部更改，適應(yīng)性變動(dòng)

D.適應(yīng)于量的方面變更要求，方案功能結(jié)構(gòu)不變 18.哪項(xiàng)不是機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容

A.功能

B.原理

C.結(jié)構(gòu)

D.模式 19.傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)注重

A.安全系數(shù)設(shè)計(jì)

B.功能設(shè)計(jì)

C.機(jī)械設(shè)計(jì)

D.電路設(shè)計(jì) 20.PI稱為（）控制算法。A.比例 B.比例微分

C.比例積分 D.比例積分微分 21.受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種反饋控制系統(tǒng)稱()A.順序控制系統(tǒng) B.伺服系統(tǒng) C.數(shù)控機(jī)床 D.工業(yè)機(jī)器人 22.齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)()A.增加而減小 B.增加而增加 C.減小而減小 D.變化而不變

23、哪項(xiàng)不是串行通訊的特點(diǎn)（）。

A．?dāng)?shù)據(jù)位傳送

B．傳輸按位順序進(jìn)行 C．只需要兩根傳輸線

D．成本低但送速度慢

24、哪項(xiàng)不是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的本質(zhì)（）。

A．速度變換

B．轉(zhuǎn)速變換

C．力矩變換

D．轉(zhuǎn)角控制

25、開(kāi)關(guān)緩沖電路使用的二極管是（）。

A．普通整流二極管

B．檢波二極管

C．快速二極管

D．大電流功率二極管 26.下列哪一項(xiàng)不是DCS分布式控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

A.具有三層結(jié)構(gòu)

B.系統(tǒng)控制危險(xiǎn)性分散 C.集中監(jiān)視、操作和管理

D.布線簡(jiǎn)潔，系統(tǒng)開(kāi)放 27.哪項(xiàng)不是固態(tài)繼電器SSR的特點(diǎn)

A.高壽命 B.開(kāi)關(guān)速度快 C.電磁兼容性好 D.有噪音

28、測(cè)速發(fā)電機(jī)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中主要用作測(cè)量（）A、交流電壓

B、直流電壓 C、位移量

D、轉(zhuǎn)速

29、在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制的三個(gè)主要要求是（）。A．傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性

B．傳動(dòng)精度、穩(wěn)定性、低噪聲

C．傳動(dòng)精度、高可靠性、小型輕量化

D．傳動(dòng)精度、高可靠性、低沖擊振動(dòng) 30..使?jié)L珠絲杠具有最大剛度的支承方式是（）A、一端裝止推軸承

B、一端裝化推軸承，另一端裝向心球輪承 C、兩端裝止推軸承

D、兩端裝止推軸承及向心球輪承

31.信號(hào)采樣頻率Ws，信號(hào)有效頻帶Wc和抗混疊濾波頻率Wf應(yīng)滿足如下關(guān)系（）A、Wc

32、直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組的阻值小說(shuō)明電機(jī)（）

A、特性硬

B、始動(dòng)電壓低

C、特性軟

D、啟動(dòng)電流大

33、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖電源的關(guān)系是（）A、與電源脈沖頻率成正比 B、與電源脈沖數(shù)成正比

C、與電源脈沖寬度成正比 C、與電源脈沖幅值成正比

34、絕對(duì)碼盤碼道數(shù)越多,則（）A、能分辨的角度越大

B、能分辨的角度越小 C、測(cè)量精度降低

D、能分辨的角度不變 35.進(jìn)行行為、結(jié)構(gòu)的映射是（）設(shè)計(jì)過(guò)程, A．功能建模 B.行為建模 C.結(jié)構(gòu)建模 D.評(píng)價(jià)決策 36.下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型，A.開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì) B.可靠性設(shè)計(jì) C.適應(yīng)性設(shè)計(jì) D.變異性設(shè)計(jì) 37.下列哪一項(xiàng)屬于適應(yīng)性設(shè)計(jì)

A.沒(méi)有參照樣板的設(shè)計(jì)

B.根據(jù)故障查找故障原因

C.局部更改，適應(yīng)性變動(dòng) D.適應(yīng)于量的方面變更要求，方案功能結(jié)構(gòu)不變 38.小功率傳動(dòng)鏈中，為使總的折算慣量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守

A.前大后小

B.前小后大

C.前后相等

D.平方關(guān)系 39.哪項(xiàng)不是諧波傳動(dòng)部件基本組成部件

A.剛輪

B.柔輪

C.波發(fā)生器

D.行星輪 40.全閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是

A.精度高 B.系統(tǒng)簡(jiǎn)單 C.成本較低

D.調(diào)試簡(jiǎn)單

41.如忽略電機(jī)電磁時(shí)間常數(shù), 電壓為輸入量，轉(zhuǎn)角為輸出量時(shí)，直流伺服電機(jī)數(shù)學(xué)模型是

A.比例環(huán)節(jié)

B.一階系統(tǒng)

C.二階系統(tǒng)

D.積分環(huán)節(jié) 42.滾珠絲杠副的基本導(dǎo)程減小，可以（）

A、提高精度 B、提高承載能力 C、提高傳動(dòng)效率 D、加大螺旋升角 43.下列哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)的主功能組成（）。

A．物質(zhì)、能量、信息的變換

B．物質(zhì)、能量、信息的傳遞

C．物質(zhì)、能量、信息的存儲(chǔ) D．物質(zhì)、能量、信息的融合 44.下列哪一項(xiàng)是機(jī)電一體化的特性（）。

A．裝置的控制屬于強(qiáng)電范疇

B．自動(dòng)信息處理, C．支撐技術(shù)是電工技術(shù) D．以機(jī)械聯(lián)結(jié)為主

45.某4極交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.02時(shí)，其轉(zhuǎn)速為()A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 46.右圖稱()A.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性 B.直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 C.直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特性 D.直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性

47.連續(xù)路徑控制類中為了控制工具沿任意直線或曲線運(yùn)動(dòng)，必須同時(shí)控制每一個(gè)軸的()使得它們同步協(xié)調(diào)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。

A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 48.圖示利用繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的邏輯函數(shù)為()A.(A+A)·(B+B)B.A·B+A·B C.(A+B)·(A+B)D.A·B+A·B

49.在數(shù)控系統(tǒng)中，復(fù)雜連續(xù)軌跡通常采用（）方法實(shí)現(xiàn)。

A.插補(bǔ) B.切割

C.畫線 D.自動(dòng) 50.PD稱為（）控制算法。

A.比例 B.比例微分

C.比例積分 D.比例積分微分 51.PWM指的是（）。

A.機(jī)器人

B.計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)

C.脈寬調(diào)制

D.可編程控制器 52.步進(jìn)電機(jī)一般用于（）控制系統(tǒng)中。

A.開(kāi)環(huán)

B.閉環(huán)

C.半閉環(huán) D.前饋 53.下列哪個(gè)不是傳感器的動(dòng)特性()A.臨界速度 B.臨界頻率 C.穩(wěn)定時(shí)間 D.分辨率

54.感應(yīng)同步器定尺繞組中感應(yīng)的總電動(dòng)勢(shì)是滑尺上正弦繞組和余弦繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的()A.代數(shù)和 B.代數(shù)差 C.矢量和 D.矢量差

55.在直流電機(jī)速度控制中改變電樞供電電壓U(保持勵(lì)磁磁通Φ不變)屬于()調(diào)速

A.恒功率 B.變功率 C.恒轉(zhuǎn)矩 D.變轉(zhuǎn)矩

56、輸入電壓量程為-10V～+10的10位AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換公式，-5V對(duì)應(yīng)的AD輸出值是（）。

A．100H

B．200H

C． 1FFH

D．7FH

57、設(shè)某光柵的條紋密度是250條/mm，要用它測(cè)出1um的位移，應(yīng)采用（）細(xì)分電路。

A．1倍頻

B．2倍頻

C．3倍頻

D．4倍頻

58、哪一項(xiàng)不是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的測(cè)速元件（）。

A．測(cè)速發(fā)電機(jī)

B．光電編碼器

C．應(yīng)變片

D．渦流傳感器

59、絕對(duì)編碼盤的道數(shù)為10道，則位數(shù)為10，能分辨的最小角度為（）。A．360/

2B．360/2

C．360/2

D．360/260、對(duì)RS-232C通訊方式描述正確的是（）。

A．接口的信號(hào)電平值較低，不易損壞接口電路的芯片

B．傳輸速率較高，在異步傳輸時(shí)，波特率為200Kbps C．其傳輸距離有限

D．只用兩根線即可實(shí)現(xiàn)

二、判斷題（本大題共10個(gè)小題，每題2分，共計(jì)20分，請(qǐng)使用“A對(duì)B錯(cuò)”答案形式）。1.功能的等效性、各環(huán)節(jié)的互補(bǔ)性是機(jī)電一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)的條件。2.系統(tǒng)可靠性是各組成環(huán)節(jié)可靠性的邏輯或。

3.可靠性原理是指規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。4.工業(yè)三要素是資金、人才、技術(shù)。

5.全閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上位置傳感元件是裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。6.邏輯功能元包括:與、或、非、加、減、乘、除。7.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品全壽命周期最優(yōu)化。

8.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)以強(qiáng)度和低壓控制為中心，強(qiáng)調(diào)功能設(shè)計(jì)。

9.液壓伺服的缺點(diǎn)是效率低,保養(yǎng)麻煩,漏油污染環(huán)境，運(yùn)動(dòng)形式少，成本高，有附加裝置。10.直流伺服電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速n0與堵轉(zhuǎn)矩Tb之比的絕對(duì)值越小，則電機(jī)特性越軟。

11.RS-232接口在總線上允許連接多個(gè)收發(fā)器

12.為了防止采樣過(guò)程信號(hào)發(fā)生頻率混疊可以在采樣前設(shè)置一個(gè)高通濾波器

13.液壓馬達(dá)為得到合適的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載能力，一般要使用較大傳動(dòng)比的減速器，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸較大

14.串口通訊至少要包含物理層（硬握手電氣特性）和協(xié)議層（軟握手）15.DCS分布式控制系統(tǒng)具有集中管理和分散控制的特點(diǎn)。（）

16.采用惠斯登電橋結(jié)構(gòu)傳感檢測(cè)時(shí)，為消除溫度干擾應(yīng)采用的激勵(lì)電源為恒壓源。（）17.在小功率傳動(dòng)鏈中為使總的折算慣量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守前大后小原則。（）18.電氣伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括直流伺服和交流伺服。（）

19.傳動(dòng)出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象不穩(wěn)定的主要原因是摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（）

20.連續(xù)控制系統(tǒng)與點(diǎn)位控制系統(tǒng)之間最主要的區(qū)別在于點(diǎn)位控制系統(tǒng)有一個(gè)插補(bǔ)器 21.機(jī)電產(chǎn)品的功能可以劃分原理、結(jié)構(gòu)、行為。

22.能實(shí)現(xiàn)順序控制的基本功能是組合邏輯，計(jì)數(shù)器，定時(shí)器。1

1。

10。

2。23.規(guī)劃一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的步驟為,分解被控對(duì)象和機(jī)器；建立功能規(guī)范,安全電路設(shè)計(jì), 詳細(xì)說(shuō)明操作功能，建立PLC配置圖, 建立符號(hào)名表。

24.順序控制包括以狀態(tài)控制為主和以時(shí)間控制為主兩類。

25.測(cè)速發(fā)電機(jī)的原理與直流電機(jī)相同

26.27.28.29.30.對(duì)于傳感器的非線性，可以通過(guò)標(biāo)定采用曲線擬合和線性插值的方法來(lái)提高數(shù)據(jù)精度。

常用的測(cè)溫傳感器中Pt熱電阻和熱電偶測(cè)量的是相對(duì)溫度。電液比例閥是用比例電磁鐵來(lái)代替手動(dòng)調(diào)節(jié)。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，多數(shù)采用步進(jìn)電機(jī)作為伺服電機(jī)。

產(chǎn)品的功能、原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

三、分析題計(jì)算題

1.機(jī)械工業(yè)中微電子技術(shù)應(yīng)用有哪些方面，及其對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的意義？

2.某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm,絲杠導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為i=5,要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm，采用高速端測(cè)量方法，采用絕對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器，則絕對(duì)碼盤最少要求的道數(shù)為多少？（忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差）。

3．如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=50kg負(fù)載力為F1＝1000N，最大加速度為10m／s2，絲杠直徑為d＝20mm，導(dǎo)程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，總效率為?=30％，忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。

4.數(shù)字采樣閉環(huán)控制中誤差En（n=1,2,3,…），輸出控制量Un（n=1,2,3,…），比例系數(shù)為Kp，微分時(shí)間常數(shù)為Td，積分時(shí)間常數(shù)Ti，采樣周期為Ts，試寫出數(shù)字PID調(diào)節(jié)時(shí)的控制算式？

5.畫出集電極開(kāi)路輸出（OC方式）驅(qū)動(dòng)繼電器的電路圖和相應(yīng)的緩沖電路，試分析采用OC驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。

6、絲杠導(dǎo)程6mm，3相步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.2度，3相6拍驅(qū)動(dòng)時(shí)的脈沖當(dāng)量為多少？(15分)？

7.設(shè)直流電機(jī)電樞感抗為L(zhǎng)a，電樞內(nèi)阻為Ra，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jm，速度電勢(shì)常數(shù)Kb，電流力矩常數(shù)Ki，電壓u(t)為輸入量，速度w(t)為輸出量時(shí)，求直流電機(jī)的傳遞函數(shù)？（15分）

8.分別說(shuō)明相對(duì)旋轉(zhuǎn)光電編碼器的A、B相和Z相表示意義，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向鑒別電路？ 參考答案：

一、CDCCD BABBB BACDC BAABC CADBB CADCC

二、ABABA BABBB

BBBAA BBBBB BAAAA ABAAA

三、1.應(yīng)用方面：

1）對(duì)機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行巡檢傳感或控制 2)對(duì)機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)工作程序的控制

3)用電子技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品中機(jī)械部件完成的功能，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu) 4)節(jié)約材料 5)節(jié)能降耗

對(duì)機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的意義：

功能模塊化；封裝模塊化；電路（板）器件微型化；可靠性高；抗干擾能力強(qiáng)；結(jié)構(gòu)一體化；機(jī)電產(chǎn)品體小、性優(yōu)、價(jià)廉。

2、電機(jī)每轉(zhuǎn)的工作臺(tái)位移量為： 4mm/5=0.8mm 要求的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為： 0.8/0.005=160 27<160<28

答：絕對(duì)碼盤的道數(shù)至少是8道。

3、計(jì)算負(fù)載力

負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成（1）外負(fù)載力Fl＝100N（2）慣性載力Fm＝ma＝50×10＝500N 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩為

DCBDA BDDAC DDDAC BCBDA BCAAB ADCBC

1t1Tm???(Fl?Fm)?i2??

10.0041???(1000?500)??0.63N52?0.34.根據(jù)PID的控制算式

Un(t)?Kpe(t)?Kdde/dt?Ki?e(t)dt

TT可以得到絕對(duì)算式：Un?Kpen?d(en?en?1)?sTsTi或者是增量算式：

?ek?1nk?Uinitial

?Un?Kp(en?en?1)?TdT(en?en?2?2en?1)?sen

TsTi5．OC方式驅(qū)動(dòng)繼電器電路圖和相應(yīng)的緩沖電路圖：

緩沖電路方式可采用并聯(lián)二極管、并聯(lián)RC電路和并聯(lián)壓敏電阻等方法。交流開(kāi)關(guān)的緩沖主要使用并聯(lián)一個(gè)RC串連電路和并聯(lián)壓敏電阻的方法。

緩沖過(guò)程，例如并聯(lián)二極管的緩沖電路：晶體管關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過(guò)二極管續(xù)流，減輕了晶體管的負(fù)擔(dān)，抑制了du/dt和過(guò)電壓。采用集電極OC輸出的特點(diǎn)：

相當(dāng)于開(kāi)關(guān)輸出。有較大電流驅(qū)動(dòng)能力；能夠?qū)崿F(xiàn)“線與”功能；能夠?qū)崿F(xiàn)不同電路的接口。

6、3相6拍驅(qū)動(dòng)時(shí)步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量角＝1.2／2＝0． 6。

反映在絲杠上的脈沖當(dāng)量＝6／【360／0．6】＝0．01mm

7、設(shè)電機(jī)輸出力矩為Mm(t)，那么 Ea(t)=Kbωm(t)； Ea(s)=Kbωm(s)

Mm(t)?Kiia(t)?Mm(s)?KiIa(s)U(s)?RI(s)?LsI(s)?E(s)aaaaab

整理并消去中間變量得： Jmd?m(t)?Mm(t)?Jms?(s)?Mm(s)dt

1?RLaKbJ?(s)ma，其中，電磁時(shí)間常數(shù)，機(jī)電時(shí)間常數(shù) T??T?am2RaU(s)TaTms?Tms?1KbKi8.A、B兩相是兩組檢測(cè)窄縫群，節(jié)距同光電脈沖發(fā)生器圓盤上節(jié)距相等的窄縫，但兩組檢測(cè)縫與圓盤上窄縫的對(duì)應(yīng)位置錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距，其目的是使a,b兩個(gè)光電變換器的輸出信號(hào)相位上相差90。Z相是零點(diǎn)脈沖，可以提示被測(cè)軸已經(jīng)旋轉(zhuǎn)一周。

順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形超前通道B波形90°；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，通道A輸出波形滯后通道B波形90°；光電編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，Z相輸出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖，基準(zhǔn)脈沖的波形中心對(duì)準(zhǔn)通道A輸出的波形中心。

采用D觸發(fā)器即可實(shí)現(xiàn)方向鑒別，D觸發(fā)器的D端和時(shí)鐘端分別接A、B相信號(hào)，輸出端Q輸出0和1分別對(duì)應(yīng)逆時(shí)針和順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)方向。

第二篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)題今天的

1、什么是機(jī)電一體化？

答：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。

2、一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含哪些幾個(gè)基本要素？

答：機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。我們將這些部分歸納為：結(jié)構(gòu)組成要素、動(dòng)力組成要素、運(yùn)動(dòng)組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內(nèi)部及其之間，形成通過(guò)接口耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)融合的一個(gè)完整系統(tǒng)。

3、試簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一直要堅(jiān)持貫徹機(jī)電一體化技術(shù)的系統(tǒng)思維方法，要從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)分析研究各個(gè)組成要素間的有機(jī)聯(lián)系，從而確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方法，并用自動(dòng)控制理論的相關(guān)手段，進(jìn)行系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是什么電機(jī)？它的驅(qū)動(dòng)電路的功能是什么? 答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是通過(guò)脈沖數(shù)量決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動(dòng)機(jī)，成本較低，易于采用計(jì)算機(jī)控制，且比直流、交流電動(dòng)機(jī)組成的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)精度高，因而被廣泛應(yīng)用于開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上是一個(gè)功率開(kāi)關(guān)電路，為使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，提供足夠功率的控制信號(hào)。

5、描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？

答：傳感器變換的被測(cè)量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的輸入/輸出關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率和零漂。

6、測(cè)試傳感部分的作用是什么？ 答：測(cè)試傳感部分的作用：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)分析處理后產(chǎn)生控制信息

15、伺服控制系統(tǒng)一般包括哪幾個(gè)部分？每部分能實(shí)現(xiàn)何種功能？ 答：伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五個(gè)部分。①比較環(huán)節(jié)是將輸入的指令信號(hào)與系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號(hào)，通常由專門的電路或計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)； ②控制器通常是計(jì)算機(jī)或PID控制電路；其主要任務(wù)是對(duì)比較元件輸出的偏差信號(hào)進(jìn)行變換處理，以控制執(zhí)行元件按要求動(dòng)作；③執(zhí)行元件按控制信號(hào)的要求，將輸入的各種形式的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作，機(jī)電一體化系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般指各種電機(jī)或液壓、氣動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)等。④被控對(duì)象是指被控制的機(jī)構(gòu)或裝置，是直接完成系統(tǒng)目的的主體，一般包括傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行裝置和負(fù)載；⑤檢測(cè)環(huán)節(jié)指能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉(zhuǎn)換電路。

18、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響?

答：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大使機(jī)械負(fù)載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧振。

20、已知某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm，絲杠 導(dǎo)程t＝4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm(忽略齒輪和絲杠 的傳動(dòng)誤差)。

(1)試采用高速端測(cè)量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。

(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n=500脈沖／轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。

①高速端測(cè)量

設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為

滿足題目要求。②低速端測(cè)量

傳感器直接與絲杠連接，與減速比無(wú)關(guān)

可知n＝500脈沖／轉(zhuǎn)的編碼器不合用。

19、已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說(shuō)明圖中的各個(gè)部分屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的哪一個(gè)基本要素?

答： ①控制及信息處理單元：鍵盤、計(jì)算機(jī)、顯示； ②測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理； ③能源：電源； ④驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī)； ⑤執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)。

21、什么是機(jī)電一體化？

答：機(jī)電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等群體技術(shù)，在高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能價(jià)值的系統(tǒng)工程技術(shù)。

22、什么是機(jī)電一體化的變參數(shù)設(shè)計(jì)？

答：在設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)原理不變的情況下，僅改變部分結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)，使之適用范圍發(fā)生變化的設(shè)計(jì)方式。例如，同一種產(chǎn)品不同規(guī)格型號(hào)的相同設(shè)計(jì)。

23、機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的區(qū)別。

答：傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計(jì)中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)械本體和電氣驅(qū)動(dòng)界限分明，整個(gè)裝置是剛性的，不涉及軟件和計(jì)算機(jī)控制。機(jī)電一體化技術(shù)以計(jì)算機(jī)為控制中心，在設(shè)計(jì)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)機(jī)械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個(gè)裝置在計(jì)算機(jī)控制下具有一定的智能性。

26、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的接口的作用。

答：接口主要完成電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、放大、濾波、速度匹配等。

27、試分析機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的區(qū)別。

答：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與用經(jīng)驗(yàn)公式、圖表和手冊(cè)為設(shè)計(jì)依據(jù)的傳統(tǒng)方法不同，它是以計(jì)算機(jī)為手段，其設(shè)計(jì)步驟通常如下：設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)→信號(hào)分析→科學(xué)類比→系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)→創(chuàng)造設(shè)計(jì)→選擇各種具體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如相似設(shè)計(jì)法、模擬設(shè)計(jì)法、有限元法、可靠性設(shè)計(jì)法、動(dòng)態(tài)分析法、優(yōu)化設(shè)計(jì)法、模糊設(shè)計(jì)法等）→機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。

28、機(jī)電一體化技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的區(qū)別。

答：自動(dòng)控制技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)是討論控制原理、控制規(guī)律、分析方法和自動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造等。機(jī)電一體化技術(shù)是將自動(dòng)控制原理及方法作為重要支撐技術(shù)，將自控部件作為重要控制部件。它應(yīng)用自控原理和方法，對(duì)機(jī)電一體化裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析和性能測(cè)算。

29、試述在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)模型建立的意義。

答：機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型分析的是輸入（如電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)）和輸出（如工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)）之間的相對(duì)關(guān)系。等效折算過(guò)程是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)關(guān)系的機(jī)械系統(tǒng)的慣量、彈性模量和阻尼（或阻尼比）等機(jī)械性能參數(shù)歸一處理，從而通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)反映各環(huán)節(jié)的機(jī)械參數(shù)對(duì)系統(tǒng)整體的影響。30、機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)的功能是什么？ 答：機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制的，用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械及機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)。其核心是由計(jì)算機(jī)控制的，包括機(jī)械、電力、電子、液壓、光學(xué)等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。它的主要功能是完成一系列機(jī)械運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)由控制電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的子系統(tǒng)來(lái)完成，而這些子系統(tǒng)要由計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)和控制，以完成其系統(tǒng)功能要求。機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從系統(tǒng)的角度進(jìn)行合理化和最優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和支承部件。在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除考慮一般機(jī)械設(shè)計(jì)要求外，還必須考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)因素與整個(gè)伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)、電氣參數(shù)的匹配，以獲得良好的伺服性能。

31、從系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性角度來(lái)分析：產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，但系統(tǒng)的精度并不一定就高的原因。

答：產(chǎn)品的組成零部件和裝配精度高，是靜態(tài)的，由于阻尼的影響、摩擦的影響、彈性變形的影響以及慣量的影響在動(dòng)態(tài)響應(yīng)上存在滯后或超前的影響，使得整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度不高

32、滑動(dòng)摩擦中采用導(dǎo)軌有什么作用，對(duì)導(dǎo)軌有什么具體要求？

答：滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件與承導(dǎo)件直接接觸。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、接觸剛度大；缺點(diǎn)是摩擦阻力大、磨損快、低速運(yùn)動(dòng)時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。(1)導(dǎo)向精度高。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件按給定方向作直線運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度，它主要取決于導(dǎo)軌本身的幾何精度及導(dǎo)軌配合間隙。(2)運(yùn)動(dòng)輕便、平穩(wěn)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的不平穩(wěn)性主要表現(xiàn)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)軌速度的不均勻，使運(yùn)動(dòng)件出現(xiàn)時(shí)快時(shí)慢、時(shí)動(dòng)時(shí)停的爬行現(xiàn)象。(3)耐磨性好。導(dǎo)軌的初始精度由制造保證，而導(dǎo)軌在使用過(guò)程中的精度保持性則與導(dǎo)軌面的耐磨性密切相關(guān)。導(dǎo)軌的耐磨性主要取決于導(dǎo)軌的類型、材料、導(dǎo)軌表面的粗糙度及硬度、潤(rùn)滑狀況和導(dǎo)軌表面壓強(qiáng)的大小。(4)對(duì)溫度變化的不敏感性。即導(dǎo)軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。(5)足夠的剛度。在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過(guò)允許值。剛度不足不僅會(huì)降低導(dǎo)向精度，還會(huì)加快導(dǎo)軌面的磨損。剛度主要與導(dǎo)軌的類型、尺寸以及導(dǎo)軌材料等有關(guān)。（6）結(jié)構(gòu)工藝性好。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。

33、驅(qū)動(dòng)力和溫度對(duì)導(dǎo)軌間隙有什么影響？ 答：設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，必須合理確定驅(qū)動(dòng)力的方向和作用點(diǎn)，使導(dǎo)軌的傾復(fù)力矩盡可能小。否則，將使導(dǎo)軌中的摩擦力增大，磨損加劇，從而降低導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)靈便性和導(dǎo)向精度，嚴(yán)重時(shí)以至使導(dǎo)軌卡住而不能正常工作。滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌對(duì)溫度變化比較敏感，由于溫度的變化，可能使自封式導(dǎo)軌卡住或造成不能允許的過(guò)大間隙。

35、檢測(cè)系統(tǒng)由哪幾部分組成？說(shuō)明各部分的作用？

答：敏感元件：是一種能夠?qū)⒈粶y(cè)量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的物理量的預(yù)變換裝置。

傳感元件：是將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（如電阻、電感、電容等）形式。

基本轉(zhuǎn)換電路：將電信號(hào)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電量，如電壓、電流、頻率等。

36、何謂I/O接口？計(jì)算機(jī)控制過(guò)程中為什么需要I/O接口？

答：I/O接口與I/O通道是計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部連接的橋梁，常用的I/O接口有并行接口和串行接口。I/O通道有模擬量I/O通道和數(shù)字量I/O通道。其中模擬量I/O通道的作用是，一方面將經(jīng)由傳感器得到的工業(yè)對(duì)象的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)變換成二進(jìn)制代碼傳送給計(jì)算機(jī)；另一方面將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字控制量變換為控制操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模擬信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。數(shù)字量通道的作用是，除完成編碼數(shù)字輸入輸出外，還可將各種繼電器、限位開(kāi)關(guān)等的狀態(tài)通過(guò)輸入接口傳送給計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)發(fā)出的開(kāi)關(guān)動(dòng)作邏輯信號(hào)經(jīng)由輸出接口傳送給生產(chǎn)機(jī)械中的各個(gè)電子開(kāi)關(guān)或電磁開(kāi)關(guān)。

37、什么是伺服控制？為什么機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制往往是伺服控制？ 答：伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度及動(dòng)力輸出的自動(dòng)控制系統(tǒng).機(jī)電一體化的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型繁多，但從自動(dòng)控制理論的角度來(lái)分析，伺服控制系統(tǒng)一般包括控制器、被控對(duì)象、執(zhí)行環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)等五部分。

38、機(jī)電一體化系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)有哪幾種形式?各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）按被控量參數(shù)特性分類

按被控量不同，機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為位移、速度、力矩等各種伺服系統(tǒng)。其它系統(tǒng)還有溫度、濕度、磁場(chǎng)、光等各種參數(shù)的伺服系統(tǒng)（2）按驅(qū)動(dòng)元件的類型分類

按驅(qū)動(dòng)元件的不同可分為電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、氣動(dòng)伺服系統(tǒng)。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)類型的不同又可分為直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)控制伺服系統(tǒng)。（3）按控制原理分類

按自動(dòng)控制原理，伺服系統(tǒng)又可分為開(kāi)環(huán)控制伺服系統(tǒng)、閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)

39、比較直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的適用環(huán)境差別。

答：直流伺服電機(jī)具有良好的調(diào)速特性，較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和相對(duì)功率，易于控制及響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中還是具有較廣泛的應(yīng)用。

與直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，交流伺服電動(dòng)機(jī)不需要電刷和換向器，因而維護(hù)方便和對(duì)環(huán)境無(wú)要求；此外，交流電動(dòng)機(jī)還具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、體積和重量較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)；尤其是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，使它得到了更廣泛的應(yīng)用。40、簡(jiǎn)述干擾對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的影響。

答：在機(jī)電一體化系統(tǒng)的工作環(huán)境中，存在大量的電磁信號(hào)，如電網(wǎng)的波動(dòng)、強(qiáng)電設(shè)備的啟停、高壓設(shè)備和開(kāi)關(guān)的電磁輻射等，當(dāng)它們?cè)谙到y(tǒng)中產(chǎn)生電磁感應(yīng)和干擾沖擊時(shí)，往往就會(huì)擾亂系統(tǒng)的正常運(yùn)行，輕者造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，降低了系統(tǒng)的精度；重者會(huì)引起控制系統(tǒng)死機(jī)或誤動(dòng)作，造成設(shè)備損壞或人身傷亡。

41、分析在機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的抗干擾措施。

答：抑制干擾的措施很多，主要包括屏蔽、隔離、濾波、接地和軟件處理等方法。

42、什么是屏蔽技術(shù)及其分類？ 答：屏蔽是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對(duì)象包圍起來(lái)從而割斷或削弱干擾場(chǎng)的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸。按需屏蔽的干擾場(chǎng)的性質(zhì)不同，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

43、機(jī)電一體化中隔離方法有哪些？

答：隔離方法有光電隔離、變壓器隔離和繼電器隔離等方法。

44、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)接口電路通常使用光電耦合器，請(qǐng)問(wèn)光電耦合器的作用有哪些？

答：光電隔離是以光作媒介在隔離的兩端間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)模玫钠骷枪怆婑詈掀鳌Ｓ捎诠怆婑詈掀髟趥鬏斝畔r(shí)，不是將其輸入和輸出的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是借助于光作介物進(jìn)行耦合，因而具有較強(qiáng)的隔離和抗干擾的能力。一般光電耦合器組成的輸入/輸出線路，在控制系統(tǒng)中，它既可以用作一般輸入/輸出的隔離，也可以代替脈沖變壓器起線路隔離與脈沖放大作用。由于光電耦合器具有二極管、三極管的電氣特性，使它能方便地組合成各種電路。又由于它靠光耦合傳輸信息，使它具有很強(qiáng)的抗電磁干擾的能力，從而在機(jī)電一體化產(chǎn)品中獲得了極其廣泛的應(yīng)用.45、常用的濾波器有哪些，并分析他們的適用場(chǎng)合? 答：濾波是抑制干擾傳導(dǎo)的一種重要方法。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接受器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。這時(shí)，可以采用濾波的方法，只讓所需要的頻率成分通過(guò)，而將干擾頻率成分加以抑制。常用濾波器根據(jù)其頻率特性又可分為低通、高通、帶通、帶阻等濾波器。

低通濾波器只讓低頻成分通過(guò)，而高于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過(guò)。高通濾波器只通過(guò)高頻成分，而低于截止頻率的成分則受抑制、衰減，不讓通過(guò)。帶通濾波器只讓某一頻帶范圍內(nèi)的頻率成分通過(guò)，而低于下截止和高于上截止頻率的成分均受抑制，不讓通過(guò)。

帶阻濾波器只抑制某一頻率范圍內(nèi)的頻率成分，不讓其通過(guò)，而低于下截止和高于上截止頻率的頻率成分則可通過(guò)。

什么是柔性制造系統(tǒng)及其基本組成部分？

答：柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上加工中心或數(shù)控機(jī)床組成，并在加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的自動(dòng)化，其基本組成部分有：自動(dòng)化加工設(shè)備，工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。（1）自動(dòng)化加工設(shè)備（2）工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)（3）刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)（4）輔助設(shè)備

（5）多層計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

46、什么是加工中心？ 答：加工中心的系統(tǒng)基本組成與一般數(shù)控機(jī)床一樣，只是在此基礎(chǔ)上增加刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置而形成的一類更復(fù)雜，但用途更廣，效率更高的數(shù)控機(jī)床。加工中心配置有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，所以能在一臺(tái)機(jī)床上完成車、銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多個(gè)工序的加工。加工中心機(jī)床具有工序集中、可以有效縮短調(diào)整時(shí)間和搬運(yùn)時(shí)間，減少在制品庫(kù)存，加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此常用于零件比較復(fù)雜，需要多工序加工，且生產(chǎn)批量中等的生產(chǎn)場(chǎng)合。

第三篇：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力源）、傳感檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（如電動(dòng)機(jī)）等五個(gè)子系統(tǒng)組成。

2、系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換（加工、處理）功能；②傳遞（移動(dòng)、輸送）功能；③儲(chǔ)存（保持、積蓄、記錄）功能。

3的變換、調(diào)整功能，可將接口分成四種：1）零接口；2）無(wú)源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮方法通常有：機(jī)電互補(bǔ)法、結(jié)合（融合）法和結(jié)合法。

5擦、低慣量、高強(qiáng)度、高諧振頻率、適當(dāng)?shù)淖枘岜鹊纫蟆?/p>

6、為達(dá)到上述要求，主要從以下幾個(gè)方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件，如采用滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)向支承、動(dòng)（靜）壓導(dǎo)向支承等。

2如用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)和支承剛度；采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機(jī)直接與絲杠螺母副連接以減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計(jì)中采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。

3的等效動(dòng)慣量，盡可能提高加速能力。

5如選用復(fù)合材料等來(lái)提高剛度和強(qiáng)度，減輕重量、縮小體積使結(jié)構(gòu)緊密化，以確保系統(tǒng)的小型化、輕量化、高速化和高可靠性化。

第四篇：機(jī)電一體化復(fù)習(xí)題

一、填空

1、對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是__定位精度，速度穩(wěn)定度，力矩大小___、響應(yīng)速度，啟動(dòng)力矩___

2、機(jī)電一體化的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)環(huán)節(jié)：靜態(tài)設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的類型包括操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)______、直接數(shù)字控制系統(tǒng)______、監(jiān)督（計(jì)算機(jī)）控制系統(tǒng)、分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)______。

4、擬定機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)方案的方法通常有__取代法___、整體設(shè)計(jì)法______、組合法_ ___。

5、接口的基本功能主要有_變換___、放大、耦合____。

6、對(duì)直線導(dǎo)軌副的基本要求是_導(dǎo)向精度高_(dá)___、耐磨性好_____、足夠的剛度______、__

對(duì)溫度變化的不敏感性____和平穩(wěn)。

7、機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)具有良好的侍服性能，要求機(jī)械傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、阻力合理_阻尼合理__、_剛度大___、抗振性好____、間隙小____、并滿足小型、輕量等要求。

8、伺服系統(tǒng)的基本組成包括_控制器___、_功率放大器__、檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)__。

9、工作接地分為_(kāi)_一點(diǎn)接地__、多點(diǎn)接地____。

10、STD總線的技術(shù)特點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)_______、系統(tǒng)組成_____、__修改和擴(kuò)展方便_____、高可靠性。

11、機(jī)電一體化系統(tǒng)中常見(jiàn)的軸承包括滾動(dòng)軸承____、滑動(dòng)軸承_____、靜壓軸承_____、磁軸承。

12、從控制角度講，機(jī)電一體化可分為 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和 閉環(huán)控制系統(tǒng)。

13、按干擾的耦合模式干擾可分為靜電干擾、磁場(chǎng)耦合干擾_____、漏電耦合干擾____、____、_____等干擾類型。

14、在機(jī)電一體化中傳感器輸出電信號(hào)的參量形式可以分: 電壓輸出、電流輸出、頻率輸出 三種形式

15、用軟件識(shí)別有用信號(hào)和干擾信號(hào)、并濾去干擾信號(hào)的方法稱為_(kāi)__、識(shí)別信號(hào)的原則有____、_____。

16、多點(diǎn)接地：優(yōu)點(diǎn)： 互不干擾缺點(diǎn)：接線多，復(fù)雜。

17、機(jī)電一體化系統(tǒng)一般由__機(jī)械本體___、動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)_____、接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)_____、傳感器檢測(cè)部分_____、控制及處理部分____等部分組成。

18、實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電環(huán)形分配的三種常用方法是：采用計(jì)算機(jī)軟件分配器、小規(guī)模

集成電路搭接的硬件分配器、專用模塊分配器。

19、一般來(lái)說(shuō)，伺服系統(tǒng)的基本組成為 控制器、功率放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 檢測(cè)裝置等四大部分組成。

20、產(chǎn)生電磁干擾必備的三個(gè)條件是： 干擾源、傳播途徑、接受干擾對(duì)象。

21、在SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通常載波是 等腰三角波而調(diào)制波是（三相）正弦波。

22、從電路上隔離干擾的三種常用方法是 光電隔離，變壓器隔離，繼電器隔離。

23、機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將__將機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，信息技術(shù)___、_____、_____、機(jī)械技術(shù)等在系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上有機(jī)的加以綜合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)__最佳化____而建立的一門新的科學(xué)技術(shù)。

24、開(kāi)環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，主要由 環(huán)形分配器、功率驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等組成。

25、伺服系統(tǒng)的基本組成部分包括_控制器____、比較環(huán)節(jié)_____、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置_____四大部分。

26、干擾傳播途徑有二種方式：

1）傳導(dǎo)耦合方式：干擾信號(hào)能量以 電壓或 電流的形式，通過(guò)金屬導(dǎo)體傳遞。

2）幅射耦合方式：干擾信號(hào)能量以 電磁場(chǎng)的形式，通過(guò)空間感應(yīng)傳遞。

27、機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)類型大致可分為_(kāi)開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)____、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變參數(shù)設(shè)計(jì)_____

28、指出下列干擾哪幾種屬于傳導(dǎo)耦合方式： C、D;哪幾種屬于幅射耦合方式： A、B、E。

A.靜電干擾B.磁場(chǎng)干擾C.漏電干擾D.共阻抗感應(yīng)干擾E.電磁輻射干擾。

29、機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)總傳動(dòng)比確定的最佳選擇方案有_轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則__、_輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則___、質(zhì)量最小原則。

30、磁場(chǎng)屏蔽---對(duì)高頻交變磁場(chǎng)應(yīng)采用銅和鋁等導(dǎo)電性能好的金屬材料作屏蔽體；對(duì)低頻交變磁場(chǎng)應(yīng)采用 鐵等高導(dǎo)磁率的材料作屏蔽體，并保證磁路暢通。

31、機(jī)電一體化系統(tǒng)包括_機(jī)械技術(shù)___、傳感檢測(cè)技術(shù)____、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)____、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)____、總體等相關(guān)技術(shù)。

32、一點(diǎn)接地中：1）串聯(lián)接地：優(yōu)點(diǎn)：最簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)：前后相互干擾，2）并聯(lián)接地：優(yōu)點(diǎn)：干擾小，缺點(diǎn)： 接線多，復(fù)雜，僅適用于 低頻電路。

二、簡(jiǎn)答題

1、為什么國(guó)家嚴(yán)令禁止個(gè)人和集體私自使用大功率無(wú)繩電話？

答:為了保障名航飛行的安全，避免名航無(wú)線電專用頻率受到干擾，信息產(chǎn)業(yè)部要求，嚴(yán)查非法生產(chǎn)，銷售大功率無(wú)繩電話機(jī)。保護(hù)名航飛行是無(wú)線電管理的重要工作之一，因此，信息產(chǎn)業(yè)部正在與相關(guān)部門密切配合，加強(qiáng)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備的市場(chǎng)管理，嚴(yán)禁大功率無(wú)繩電話的 生產(chǎn)銷售。目前已收激了大量無(wú)繩電話機(jī)，并清理規(guī)范了無(wú)線尋呼發(fā)射機(jī)，廣播電視發(fā)射機(jī)，校園調(diào)頻廣播的設(shè)置與使用。

2、什么是接地？常用的接地方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：1；將電路，設(shè)備機(jī)殼等與作為零電位的一個(gè)公共參考點(diǎn)（大地）實(shí)現(xiàn)低阻抗連接。稱接地。2；一點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地3；優(yōu)點(diǎn)；比較簡(jiǎn)單，用的地方還比較多。缺點(diǎn)；各電路電平相差很大時(shí)不能使用，因?yàn)楦唠娖綄a(chǎn)生很大的地電流并干擾到低電平電路中去。優(yōu)點(diǎn)；適用低頻信號(hào)。缺點(diǎn)；電路工作頻率較高，電感分量大，各地線間的互感耦合會(huì)增加干擾。

3、機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的基本要求是什么？

答：高精度；快速反應(yīng)；良好的穩(wěn)定性

4、如何理解質(zhì)量最小原則。

5、簡(jiǎn)述干擾的三個(gè)組成要素。

答：干擾源，傳播途徑和接受載體。

6、機(jī)電一體化對(duì)伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求是什么？

答；精度高，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，負(fù)載能力強(qiáng)和工作頻率范圍大等基本要求，同時(shí)還要求體積小，重量輕，可靠性高和成本低等。

7、機(jī)電一體化系統(tǒng)中的機(jī)械裝置包括那些內(nèi)容？

答：主要包括傳動(dòng)，支承，導(dǎo)軌等

8、機(jī)電一體化傳動(dòng)系統(tǒng)有哪幾種類型？各有什么作用

答（1）齒輪傳動(dòng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常見(jiàn)的傳動(dòng)裝置，它在伺服運(yùn)動(dòng)中的主要作用是實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的力矩匹配和速度匹配，還可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。（2）螺旋傳動(dòng)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中常用的的一種傳動(dòng)形式。它是利用螺桿與螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（3）滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件用來(lái)支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件按給定的方向作用往返直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌是在運(yùn)動(dòng)件和承導(dǎo)件之間放置滾動(dòng)體（滾珠，滾柱，滾動(dòng)軸承等）。使導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)處于滾動(dòng)摩擦狀態(tài)。

9、簡(jiǎn)述在機(jī)電一體化系統(tǒng)中提高抗干擾的措施有哪些？

答：1邏輯設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單2硬件自檢測(cè)和軟件自恢復(fù)的設(shè)計(jì)3從安裝和工藝方面采取措施消除干擾

10、試簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。

答：設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)---信號(hào)分析---科學(xué)類比---系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)---創(chuàng)造設(shè)計(jì)---選擇各種具體的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法（如相似設(shè)計(jì)法，模擬設(shè)計(jì)法等）---機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)。

三、名詞解釋

1、共模干擾

2、伺服控制技術(shù)

3、靈敏度

4、壓電效應(yīng)

5、系統(tǒng)精度

6、機(jī)電一體化

7、自動(dòng)控制

8、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

9、線性度

10、串行通信

《1》機(jī)電一體化：從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，信息技術(shù)，控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎(chǔ)上有機(jī)地加以綜合，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。

《2》靈敏度：指在穩(wěn)態(tài)下，輸出變化量Y與輸入X變化量的比值。

《3》壓電效應(yīng)：是指某些電介質(zhì)，對(duì)它施加力使產(chǎn)生變形時(shí)，內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上將產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。《4》共模干擾：指同時(shí)加載在各個(gè)輸入信號(hào)接口端的共有的信號(hào)干擾。

《5》線性度：傳感器輸出量與輸入量之間的關(guān)系曲線偏離直線的程度。

《6》自動(dòng)控制：由控制裝置自動(dòng)進(jìn)行操作的控制。

《7》開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：無(wú)反饋的控制系統(tǒng)。

《8》伺服控制技術(shù)：是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置，速度及動(dòng)力輸出的自動(dòng)控制技術(shù)。

《9》串行通信：是數(shù)據(jù)按位進(jìn)行傳送的。在傳輸過(guò)程中，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，一位一位的串行傳送和接收。

《10》系統(tǒng)精度：指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)要求的精確程度。

第五篇：《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》期末復(fù)習(xí)小結(jié)

一、判斷題

系統(tǒng)論、信息論、控制論是機(jī)電一體化技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是機(jī)電一體化技術(shù)的方法論。（√）

PLC采用掃描工作方式，掃描周期的長(zhǎng)短決定了PLC的工作速度。（√）

PLC完善的自診斷功能，能及時(shí)診斷出PLC系統(tǒng)的軟件、硬件故障，并能保護(hù)故障現(xiàn)場(chǎng)，保證了PLC控制系統(tǒng)的工作安全性。（√）

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量取決于機(jī)構(gòu)中各部件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)速。（×）

傳感器在使用前、使用中或修理后，必須對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)定或校準(zhǔn)，以確保傳感器的性能指標(biāo)達(dá)到要求。（√）電液伺服系統(tǒng)的過(guò)載能力強(qiáng)，在強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)和高精度定位時(shí)性能好，適合于重載的高加減速驅(qū)動(dòng)。（√）

對(duì)直流伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其機(jī)械特性越硬越好。（√）

感應(yīng)同步器是一種應(yīng)用電磁感應(yīng)原理制造的高精度檢測(cè)元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測(cè)直線位移和轉(zhuǎn)角。（√）

工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)方式。（√）滾珠絲杠垂直傳動(dòng)時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。（√）

機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)與一般的機(jī)械系統(tǒng)相比，應(yīng)具有高精度、良好的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性的特性。（√）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣周期越小，其控制精度就越高。（√）

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，然后分別進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。（×）

進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于阻尼對(duì)系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機(jī)械系統(tǒng)的阻尼比ξ取值越小越好。（×）

綠色設(shè)計(jì)是對(duì)已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，進(jìn)而對(duì)該系統(tǒng)（產(chǎn)品）進(jìn)行剖析、重構(gòu)、再創(chuàng)造的設(shè)計(jì)。（×）脈沖分配器的作用是使電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化。（√）目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標(biāo)準(zhǔn)化或正在逐步標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)慕涌冢倥浜辖涌诰帉懴鄳?yīng)的程序。（√）

氣壓式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用在定位精度較高的場(chǎng)合使用。（×）

驅(qū)動(dòng)部分在控制信息作用下提供動(dòng)力，伺服驅(qū)動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的驅(qū)動(dòng)裝置。（√）

數(shù)控機(jī)床中的計(jì)算機(jī)屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，而電機(jī)和主軸箱則屬于系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分。（×）數(shù)字化物理樣機(jī)就是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。（×）

數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號(hào)都是脈沖信號(hào)，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。（√）

雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，能夠精確調(diào)整。（×）

通常，步進(jìn)電機(jī)的最高連續(xù)工作頻率遠(yuǎn)大于它的最高啟動(dòng)頻率。（√）

通用型計(jì)算機(jī)系大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)。（×）為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對(duì)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的2~3倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。（×）無(wú)論采用何種控制方案，系統(tǒng)的控制精度總是高于檢測(cè)裝置的精度。（×）

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按控制回路分別進(jìn)行連接，打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（×）現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是將系統(tǒng)劃分為硬件和軟件兩個(gè)獨(dú)立的部分，然后按各自的設(shè)計(jì)流程分別完成。（×）信息處理技術(shù)是指在機(jī)電一體化產(chǎn)品工作過(guò)程中，與工作過(guò)程各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動(dòng)控制有關(guān)的信息輸入、識(shí)別、變換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、輸出和決策分析等技術(shù)。（√）虛擬設(shè)計(jì)是在基于多媒體的、交互的、嵌入式的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)體建模和裝配建模，生成精確的系統(tǒng)模型，并在同一環(huán)境中進(jìn)行一些相關(guān)分析，從而滿足工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用的需要。（√）

需求設(shè)計(jì)是指新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)生命周期內(nèi)，從分析用戶需求到以詳細(xì)技術(shù)說(shuō)明書的形式來(lái)描述滿足用戶需求產(chǎn)品的過(guò)程。（√）

選擇傳感器時(shí)，如果測(cè)量的目的是進(jìn)行定性分析，則選用絕對(duì)量值精度高的傳感器，而不宜選用重復(fù)精度高的傳感器。（×）

一般說(shuō)來(lái)，全物理仿真較之計(jì)算機(jī)仿真在時(shí)間、費(fèi)用和方便性上都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷與實(shí)用的仿真方法。（×）

永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即使其定子繞組斷電也能保持一定轉(zhuǎn)矩，故具有記憶能力，可用于定位驅(qū)動(dòng)。（√）在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以6~10倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（×）

直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性是電機(jī)轉(zhuǎn)速與其輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。（×）

自動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的控制水平、精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。（√）自動(dòng)控制是在人直接參與的情況下，通過(guò)控制器使被控對(duì)象或過(guò)程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。（×）

二、單選題

以下可對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的方法是（改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率）。

HRGP-1A噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的（驅(qū)動(dòng)部分）。

HRGP-1A噴漆機(jī)器人中的手部屬于系統(tǒng)中的（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。

閉環(huán)控制的驅(qū)動(dòng)裝置中，絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的（回程誤差和傳動(dòng)誤差都不會(huì)影響輸出精度）。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（下降）。

采用脈寬調(diào)制（PWM）進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過(guò)改變（脈沖的寬度）來(lái)改變電樞回路的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。

齒輪傳動(dòng)的總等效慣量隨傳動(dòng)級(jí)數(shù)(增加而減小)。傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率對(duì)傳動(dòng)精度有影響，（B）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動(dòng)誤差，（A）系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A．提高，提高

導(dǎo)程L0=8mm的絲杠驅(qū)動(dòng)總質(zhì)量為60kg的工作臺(tái)與工件，則其折算到絲杠上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為（97）kg〃mm2。多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比“前小后大”的分配原則不適用于按（重量最輕原則）設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。

多級(jí)齒輪傳動(dòng)中，各級(jí)傳動(dòng)比相等的分配原則適用于按（重量最輕原則（小功率裝置））設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)）。光柵傳感器的光柵是在一塊長(zhǎng)條形的光學(xué)玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數(shù)為100線/mm，經(jīng)四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖為400，光柵位移是（1）mm。（此光柵傳感器測(cè)量分辨率是（0.01）mm。）含有微處理器，可進(jìn)行程序編制或適應(yīng)條件變化的接口是（智能接口）。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，需要由用戶自行編寫（應(yīng)用軟件），具有實(shí)時(shí)性、針對(duì)性、靈活性和通用性。檢測(cè)環(huán)節(jié)能夠?qū)敵鲞M(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成比較環(huán)節(jié)所需要的量綱，一般包括傳感器和（轉(zhuǎn)換電路）。

某機(jī)電一體化系統(tǒng)需要消除齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙，采取下列哪種方法使得調(diào)整過(guò)程中能自動(dòng)補(bǔ)償齒側(cè)間隙？（軸向壓簧錯(cuò)齒調(diào)整法）

受控變量是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種反饋控制系統(tǒng)稱(伺服系統(tǒng))。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)屬于設(shè)備的（驅(qū)動(dòng)部分）。通常，數(shù)控精密鏜銑床等高精度數(shù)控設(shè)備，其伺服系統(tǒng)的控制方式均采用（閉環(huán)控制）

為提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)設(shè)法（增大系統(tǒng)剛度）。

下列哪個(gè)是傳感器的動(dòng)特性（幅頻特性）。

下列哪種方法是采用單螺母預(yù)緊原理來(lái)消除滾珠絲杠副的間隙？（偏置導(dǎo)程法）

以下產(chǎn)品不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（電子計(jì)算機(jī)）。以下產(chǎn)品屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（全自動(dòng)洗衣機(jī)）。以下除了（繼電器控制系統(tǒng)），均是由硬件和軟件組成。以下抑制電磁干擾的措施，除了（軟件抗干擾），其余都是從切斷傳播途徑入手。

有一脈沖電源，通過(guò)環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，已知轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)的步距角是（1.5°）。a=360/(znk)=360/(24*5*2)在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中,常用（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)）做驅(qū)動(dòng)元件。

二、簡(jiǎn)答題

滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有哪些？

滾珠絲杠副消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊方法有：螺紋預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母差齒預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整式、彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式、單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入信號(hào)是什么？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制？

步進(jìn)電機(jī)的輸入信號(hào)是脈沖序列。步進(jìn)電機(jī)的步矩角α與運(yùn)行拍數(shù)m、通電方式k（m=kN，單拍時(shí)k=1，雙拍時(shí)k=2，N為定子繞組的相數(shù)）、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。改變步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。

已知一個(gè)繩位移控制系統(tǒng)的兩種驅(qū)動(dòng)方案分別如圖a和b

所示。

（1）試分析兩種方案的特點(diǎn)；（2）畫圖說(shuō)明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法。

（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)

（b）絲杠滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)

解：（1）分析兩種方案的特點(diǎn)：電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移；電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠上的螺母便產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)繩產(chǎn)生位移。

（2）畫圖說(shuō)明方案（a）減速器滾筒驅(qū)動(dòng)測(cè)量位移的方法

分析下圖調(diào)整齒側(cè)間隙的原理。

1.鎖緊螺母 2.圓螺母 3.帶凸緣螺母 4.無(wú)凸緣螺母

答：圖中所示的雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整齒側(cè)間隙，雙螺母中的一個(gè)外端有凸緣，一個(gè)外端無(wú)凸緣，但制有螺紋，它伸出套筒外用兩個(gè)螺母固定鎖緊，并用鍵來(lái)防止兩螺母相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)圓螺母可調(diào)整消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，之后再用

鎖緊螺母鎖緊。

分析下圖中傳動(dòng)大負(fù)載時(shí)消除齒側(cè)間隙的原理。1、6－小齒輪 2、5－大齒輪 3－齒輪 4－預(yù)載裝置

7－齒條

答：小齒輪1、6與齒條7嚙合，與小齒輪1、6同軸的大齒輪2、5分別與齒輪3嚙合，通過(guò)預(yù)載裝置4向齒輪3上預(yù)加負(fù)載，使齒輪2、5同時(shí)向相反方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)小齒輪1、6轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒面便分別緊貼在齒條7上齒槽的左、右側(cè)，從而消除了齒側(cè)間隙

分析圖中整體式PLC的各組成部分中CPU、存儲(chǔ)器、電源、輸入/出單元的功能。

答:(1)中央處理器CPU是PLC的運(yùn)算和控制核心，控制其它所有部件的運(yùn)行，功能相當(dāng)于人的大腦。

(2)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器〈ROM)，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和周戶程序。(3)輸入/輸出（I/O）單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其它外部設(shè)備之間的連接部件。(4)電源包括系統(tǒng)電源和后備電池，其中后備電池可在停電時(shí)繼續(xù)保持幾十小時(shí)的供電。

五、計(jì)算題

某工作臺(tái)采用如圖所示的直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程L=250mm，絲杠導(dǎo)程t=4mm，齒輪減速比為i=5，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為0.005mm（忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差）。

（1）若采用高速端測(cè)量方法，將旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在電機(jī)輸出軸上，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。

簡(jiǎn)述對(duì)滾珠絲桿副進(jìn)行間隙調(diào)整和預(yù)緊方法

刻線為1024的增量式角編碼器安裝在機(jī)床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10秒內(nèi)輸出307200個(gè)脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速分別是多少？ 解：（1）絲杠旋轉(zhuǎn)一周有1024個(gè)脈沖，307200個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于絲杠旋轉(zhuǎn)307200/1024=300周，故刀架的位移量為300*2mm=600mm，（2）絲杠的轉(zhuǎn)速為300*2π//10=60π

（弧度/ 秒）如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)，其中驅(qū)動(dòng)x向工作臺(tái)的三相雙三拍步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z為100。滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm。已知傳動(dòng)系統(tǒng)的橫向(x向)脈沖當(dāng)量δ為0.005mm/脈沖。試求：（1）步進(jìn)電機(jī)的步距角α；（2）減速齒輪的傳動(dòng)比i。

解：（1）K=3相，N=3拍，z=100

步進(jìn)電機(jī)的步距角α=360o/(z*m)= 360o/(z*K*N)= 360o/(100*3*3)=0.4 o

（2）由于一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)0.4 o，工作臺(tái)橫向(x向)脈沖當(dāng)量0.005mm，由于滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為l0=6mm，對(duì)應(yīng)于絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周360 o，設(shè)一個(gè)脈沖絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為x，則

6mm/360o=0.005/xo，得x=0.3o 故減速齒輪的傳動(dòng)比i=0.3/0.4=3/4 某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)如圖所示，已知電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=4×10-4kg〃m3，與電機(jī)輸出軸相連的小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=1×10-4kg〃m3，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2=1.8×10-4kg〃m3，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js=3.8×10-4kg〃m3。工作臺(tái)的質(zhì)量m=50kg，絲杠導(dǎo)程t=5mm，齒輪減速比為i=5。試求：

（1）工作臺(tái)折算到絲杠的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JG；（2）傳動(dòng)件折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je；（3）電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。

圖 直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái) 解：（1）JG=m（t/2π）2=50*1000*(0.005/2/3/14)2=0.03166(kg〃m3)(2)Je=(J2+Js+JG)/i2=（1.8×10-4+3.8×10-4+316.6×10-4）/52= 12.88×10-4

(kg〃m3)(3)J= J1+ Je =1×10-4 +12.88×10-4 =13.88(kg〃m3)已知某四級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，各齒輪的轉(zhuǎn)角誤差為Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.01弧度，各級(jí)減速比相同，即i1 = i2 =…= i4 =3，求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角誤差Δφmax。解：Δφmax=Δφ1/(i1* i2* i3* i4)+(Δφ2+Δφ3)/(i2* i3* i4)+(Δφ4+Δφ5)/(i3* i4)+

(Δφ6+Δφ7/(i4)+ Δφ8=

=0.01/34+ 0.02/33+0.02/32+0.02/3+0.01

=0.01975（弧度）

（2）若采用低速端測(cè)量方法，將傳感器與絲杠的端部直接相連，ns=500脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用？

圖 直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)

解：（1）設(shè)工作臺(tái)位移（測(cè)量精度）0.005mm時(shí)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為X?，則有

360??X?

4mm0.005mm 得：X?0.45?，若對(duì)應(yīng)于電機(jī)軸的角度為Y?，則

Y?iX??2.25?，安裝在電機(jī)輸出軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器共

有360?，故旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為360?/2.25??16（2）因?yàn)?60?/0.45??80> ns=500，故不合用。圖示為電樞控制式直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。圖中電機(jī)線圈的電流為i；L與R為線圈的電感與電阻；電機(jī)的輸入電壓為u；折算到電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JM；電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為T和ω；KE和KT分別為電樞的電勢(shì)常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)，試求輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)。

解：

??u?iR?Li'?KE?(1)?KTi?JM?'(2)在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換：

??U(s)?I(s)R?LsI(s)?KE?(s)(3)?KTI(s)?JMs?(s)(4)

由（4）式得I(s)?JMs?(s)/KT，帶入到（3）式，得輸

出轉(zhuǎn)速與輸入電壓之間的傳遞函數(shù)

?(s)KU(s)?TLJMs2?RJMs?KEKT

五、綜合題

1．如圖所示的系統(tǒng)，試分析齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)

及傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。

解：齒輪減速器存在兩種誤差：傳動(dòng)誤差和回程誤差。傳動(dòng)誤差主要由溫度或彈性導(dǎo)致的齒輪變形產(chǎn)生；回程誤差主要是由齒輪間隙造成。為提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞運(yùn)動(dòng)的精度，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)按“先小后大”原則分配，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差為

??k、第k個(gè)齒輪到第n級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比為

ikn，設(shè)各級(jí)轉(zhuǎn)角誤差折算到末級(jí)輸出軸上的總誤差為

????n???/imaxmax?knk絲杠螺母機(jī)構(gòu)傳動(dòng)誤差主要由絲杠與螺母之間的間隙決

k?1

定，通常可由其間的調(diào)整、預(yù)緊調(diào)整到最小程度，由于這個(gè)誤差是在末級(jí)上，其大小直接影響輸出精度。傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響是通過(guò)控制產(chǎn)生的，由于傳感的誤差必然導(dǎo)致控制的誤差。可以說(shuō)，傳感器的誤差直接決定對(duì)輸出精度的影響。2．用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。控制要求為：首先電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，3秒后自動(dòng)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)2秒后自動(dòng)又回到正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)；可以隨時(shí)停車。（1）寫出I/O分配表；

（2）選擇PLC，畫出梯形圖。

解：（1）電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.0，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)I0.1。

已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說(shuō)明圖中的各個(gè)部分屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)中的哪一個(gè)基本要素？

解答：圖中各部可分為：（1）控制及信息處理單元：

鍵盤、計(jì)算機(jī)、顯示（2）測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理（3）

能源：電源（4）驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī)（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、工作臺(tái) 試分析圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)輸出精度的影響？

解答：齒輪傳動(dòng)鏈位于電機(jī)之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動(dòng)誤差的低頻分量和高頻分量都不能通過(guò)閉環(huán)控制來(lái)消除，都會(huì)影響輸出精度。

如圖所示的系統(tǒng)，試分析傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。解答：

傳感器位于閉環(huán)之內(nèi)的反饋通道上，其誤差的高頻分量（噪聲信號(hào)）因系統(tǒng)的低通作用得到校正，不影響輸出精度；傳感器誤差的低頻分量，如靜態(tài)精度（分辨率等）直

接影響輸出精度，它決定了系統(tǒng)精度的上限。試分析圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，信號(hào)變換電路及絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)輸出精度的影響。

解答：信號(hào)變換電路位于輸入通道，誤差的低頻分量會(huì)影響輸出精度，因此對(duì)靜態(tài)精度有較高要求；而誤差的高頻分量對(duì)輸出精度幾乎沒(méi)有影響，允許存在一定程度的高頻噪聲。絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之后，其誤差的低頻分量和高頻分量都會(huì)影響輸出精度，因此要盡量消除傳動(dòng)間隙和傳動(dòng)誤差。

對(duì)比說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)和直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。（10分）解答：步進(jìn)電機(jī)與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主要有如下不同特點(diǎn)：（1）在工作原理方面，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)改變輸入脈沖的數(shù)量、頻率和順序來(lái)控制電機(jī)；而直流電機(jī)主要是靠改變電樞兩端的電壓來(lái)調(diào)速，調(diào)速特性好，調(diào)速范圍寬。（2）步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)位置控制；而直流電機(jī)一般用于閉環(huán)位置控制。（3）步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力；而直流電機(jī)沒(méi)有斷電自鎖能力。（4）步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩較小，而直流電機(jī)的輸出扭矩可以很大。此外，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角不受電源電壓波動(dòng)的影響，但對(duì)電源的要求比較高。

如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=50Kg，負(fù)載力為

F,最大加速度為10m/s2,絲杠直徑為

l?1000Nd=16mm,導(dǎo)程t=4mm,齒輪減速比為

i=5,總效率為

??30%，忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。

解：（1）計(jì)算負(fù)載力負(fù)載力由外負(fù)

載力、慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成外負(fù)載力 F慣性負(fù)

l?1000N載力FmFm?m?a?50?10?500N（2）電機(jī)上的負(fù)載力矩

T?1i?t2??(F)?1ml?Fm為

?14?10?3

?5?2??(1000?500)?10.3如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，?0.63Nm已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=200Kg，負(fù)載力為Fl?1500N，最大加速度為a＝5m/s2,工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)μ=0.1，絲杠直徑為d=36mm,導(dǎo)程t=8mm,齒輪減速比為i=5,總效率為??30%，忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。（重力加速度取g＝10m/s2）

解：（1）計(jì)算負(fù)載力負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力和摩擦力三部分構(gòu)成外負(fù)載力F1500N

l?慣性負(fù)載力Fm?m?a?200?5?1000N

摩擦力

Ff???m?g?0.1?200?10?200N

（2）電機(jī)上的負(fù)載力矩為

T?1?t?1m

i2?(Fl?Fm?Ff)???18?10?315?2??(1500?1000?200)?0.3?2.29Nm