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1、机电一体化系统设计基础试题1题号一二三四五分数得分评卷人一、判断题（正确的打，错误的打X,每题 3分，共30 分）1 . 一个较完善的机电一体化系统，应包括以下几个基本要素：机械本体、 动力系统、检测传感系统及执行部件，各要素和环节之间通过接口相联系。（x ）还包括信息处理及控制系统2 .信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数 和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分 析等技术。（V ）3 .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己取值越小越好。（X ） 一般取0.4-0.74 .滚
2、珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（V ）5 .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 ）敏感元件6 .脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。（V ）7 .气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（X ）空气粘性差，可压缩，不能用在定位精度较高的场合8 .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 ）9 .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 ）传统模拟控制系统10 .绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究
3、，进而对该系统（产品） 进行剖析、重构、再创造的设计。（x ）反求设计得分评卷人、单选题（每小题4分，共24分）1.机电一体化技术是以（ C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集B.微电子成的综合性技术。C.机械A.自动化D.软件2.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg,标称直径为40mm,则其转动惯量为（A ） kg mm2J=1/8md2C.薄片错齿4,下列哪项指标是传感器的动态特性？（D ）。A.量程线性度C.灵敏度幅频特性5.在开环控制系统中，常用（B ）做驱动元件。A.直流伺服电动机.步进电动机C.同步交流伺服电动机.异步交流伺服电动机A. 1200C. 1203.某机电一体化系统
4、需要消除斜齿轮传动的齿侧间隙，采取（ 整法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙。.轴向垫片A.偏心套.轴向压簧错齿A.能源部分6. HRGP-1A喷漆机器人中的旋转变压器属于系统中的（ B ）。.测试传感部分.执行机构C.控制器得分 评卷人 三、简答题（每小题8分,共24分）1 .简述对滚珠丝杆副进行间隙调整和预紧方法。答：通常采用双螺母预紧和单螺母（适于大滚珠、大导程）两种方法，将弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可提高滚珠丝杠副的刚度。常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种： 螺纹调隙式、垫片调隙式和齿差调隙式三种；单螺母消隙常用增大滚珠直径法和偏置导程法两种预紧方 法。2
5、.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：（1）问：步进电机的输入信号是脉冲序列。步进电机的步矩角a与运行拍数 m通电方式k （m=kN单拍时k=1, 双拍时k=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。（2）问：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。3 .简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。答:计算机数控装置主要由数字控制装置、输入输出设备和驱动控制装置等组成。 计算机数控装置将数控加工程序通过输入装置输入数控装置，在数控装置的
6、控制下，通过输出设备输出各种信息和指令，而驱动装置驱动机床各部分有 序的运动，控制个坐标轴的进给速度，进给方向和位移量等。得分评卷人四、计算题（8分）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%,齿轮箱的传动比i=3.2,已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zi=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。（提示：齿轮的质量为一叱b ）4解：设一级齿轮的传动比为ii,第二级齿轮的传动比i2 齿轮传动系统的总重量:222 包2 马222bm 22222则 M
7、 T1Z121 i12 z2 1-*TII.i1根据重量最小原则，令 0,得:i1i1I3iji 2, i2=3.2/2=1.6,Di ,4则：z2=40、z4=40得分评卷人五、综合题(14分)请制订一套典型的机电一体化系统概念设计的流程。解：产品概念设计将决定性地影响产品创新过程中后续的产品详细设计、品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。包含以下流程:(1)首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能；(2)根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解，划分 出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成 功能树；确定它们之间的逻辑关系；(3)对各功能模块输入/输出关系进行分析，确定功能模块的技术参数和控 制策略、系统的外观造型和总体结构；(4)寻找子功能(功能元)的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解 设计方案，(5)以技术文件的形式交付设计组讨论、审定。由于体现同一功能的产品 可以有多种多样的工作原理，(6)方案进行整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优 的设计方案。最终选定最佳方案形成概念产品。(注：绘制出流程图或文字作答均可。)