机电系统设计期末考试复习资料

《机电系统设计》课程综合复习资料

一、问答题

1、简述柴油机的工况一般分哪几类，并举例说明。

答案：

⑴固定式工况:内燃机的转速由变速器保证而基本不变，垂直线1表示。如驱动水泵、发电机。⑵螺旋桨工况:整个稳定工况为曲线2，如驱动船用螺旋桨。⑶车用工况：曲线3为各种转速下所输出的最大功率线。它们的转速在最低稳定转速n min 和最大许用工作

转速n max 之间变化。如驱动载重汽车、坦克等。

2、简述电动机是如何分类的。

答案：电动机按电源不同，可分为：

⎪⎩

⎪⎨⎧→⎩⎨⎧→励、并励、串励、复励按励磁方式，分为：他直流电动机异步电动机同步电动机是否相同按电机转速与磁场转速交流电动机

3、谈一谈你对内燃机万有特性的理解。

答案：表示柴油机各主要参数之间关系的综合特性称为万有特性。柴油机的万有特性以转速n 为横坐标，平均有效压力e p 为纵坐标，作出的若干条等e e P g ,的曲线组。它表示各种转速、各种负载下的燃油经济性以及最经济的负荷和转速。

4、简述何谓工作机械的工作制。

答案：一般用负载持续率FC 表示，FC ＝t w /(t w +t 0)×100%。t w —机械工作时间；t 0—机械停歇时间。

5、简述衡量产品可靠性的指标。

答案：可靠度、失效概率、失效率、寿命指标、维修度、有效度等。

6、简述执行构件的运动形式。

答案：⑴平面运动，包括转动、移动；⑵空间运动。

7、试分析机械系统设计从有无样机可供参考的角度划分，哪种情况属于变型设计？请举例说明。

答案：可以分成开发性设计、变型设计以及仿型设计。举例：变速自行车。

8、从系统的角度，简述人（操作者）-机械系统--环境之间的具体联系。

答案：具体体现在以下几个方面：⑴人（操作者）-机械系统；⑵振动；⑶噪声：机械系统产生的环境噪声影响人的身心健康，噪声也会对仪器设备产生影响。

9、简要说明闭环控制系统由哪些环节组成？

答案：闭环控制系统包括给定环节、测量环节、比较环节、校正放大环节、执行环节。

10、简述机械系统设计的一般过程。

答案：⑴计划，⑵外部设计，⑶内部设计，⑷制造销售。

11、简述如何合理确定操纵系统的传动比。

答案：当Fz 一定时，ic 大则Fc 小，操纵省力；当Sz 一定时，ic 大则Sc 大，易使操作者疲劳。因此，传动比不能太大或太小。

12、工作载荷的确定方法有哪些？

答案：⑴类比法，⑵计算法，⑶实测法。

13、按额定转速或活塞平均速度分，简要说明内燃机可分为哪三类？是如何划分的。 答案：可分为高速内燃机（s m v rpm n /9或,1000≥≥），中速内燃机

（s m v rpm n /96或,1000600-=-=），低速内燃机（s m v rpm n /6或,600<<）。

14、简述液压马达的主要性能参数。

答案：⑴转速，⑵压力，⑶体积流量和排量，⑷转矩，⑸总效率，⑹功率。

15、请简要说明轮胎转动是汽车的执行系统吗？并说明原因。

答案：是。因为轮胎转动直接完成预期任务，促使车辆移动，因此可以看作执行系统。

16、结合实际例子，谈一谈机械噪声的危害。

答案：噪声是指令人不愉快的或不希望有的声音，系多种不同频率、不同强度声音的无规律的组合。噪声对人体健康有害，人长期处于强噪声的环境中，会引起多种疾病。随着工业生产的发展，噪声已成为人类主要的公害之一。机械系统的噪声不仅是环境噪声的一个重要组成部分，也是评价机械产品质量的指标之一，例如压力机、柴油机的噪声。

17、简述执行系统的功能，并具体列举。

答案：主要功能为夹持、搬运、分度与转位、检测、加载等。⑴夹持机构主要包括机械式、液压式、气压式和吸附式。⑵搬运：指能把工件从一个位置，移送到另一个位置，并不限定移动路线。⑶分度：指对工件或是工作台的角度进行精确的等分。转位：指将工件或工作台旋转一个给定的角度。⑷检测：对工件的尺寸、形状及性能进行检验和测量。⑸加载：指机械要执行系统对工作对象施加力或力矩以完成工作。

18、请简要说明内燃机的三种机械特性的含义。

答案：⑴负荷特性：内燃机的最基本的特性。在转速不变的情况下，其性能参数(每小时的耗油量、有效燃油消耗率和排气温度)，随负荷(有效功率、平均有效压力、输出转矩)变化的规律。⑵速度特性：当喷油泵的调节挺杆限定在标定功率供油量位置时，柴油机的性能参数随转速变化的规律。⑶万有特性：表示各主要性能参数之间关系的综合特性，又称为通用特性。以转速为横坐标，负载为纵坐标，做出若干条性能参数等值线。

19、简述传动系统的任务。

答案：⑴将动力机输出的速度降低或增高，以适合工作（执行）机构的需要；⑵直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常变速的要求；⑶将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力；⑷将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转或非旋转运动；⑸实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构；⑹由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。

20、简述操纵件的布置原则。

答案：一切机械的操纵件都应布置在人的肢体活动最有利的区域内，应有利于发挥人的体能和反应灵敏，并使人感到舒适。操纵件的布置原则：⑴布置区域要注意视觉的要求；

⑵操纵件的排列，应适应人的操作习惯，按照操作顺序和逻辑关系进行安排；⑶同一台机器的操纵件，其操纵运动方向要一致；⑷操纵件的空间位置，一般应尽量布置在视线内的地方；⑸紧急停车操纵件应与其他操纵件分开布置，并要在最显眼又便操作的地方；

⑹为便于操作和互不干扰，操纵件之间应保持一定的距离。

二、综合题

1、啮合器广泛用于汽车、拖拉机、叉车、挖掘机等行走机械的变速箱中。这些机械要求运转平稳，可以在运转中变速和传递较大的转矩。结合原理图，谈一谈普通啮合器是如何实现停止、传动和变速的。

答案：⑴啮合套7在中间位置，2及4均空转，二者不传递运动和动力；⑵啮合套7左

移，通过7将6与3接合，使2与轴1相连接而传递运动和动力；⑶啮合套7右移，可使4与轴1相连接而传递运动和动力，从而达到变速的目的。

2、图为制动系的气压操纵系统，各部分符号含义如下：1.通往前轮制动气室的管路，2.放气阀，3.膜片，4.制动阀，5.制动踏板，6.气泵，7.油水分离器，8.压力表，9.贮气筒，

10.后轮制动器，11.后轮制动气室，12.进气阀。结合实际，回答问题：⑴何为气压操纵？

⑵简述该系统的工作原理。

答案：⑴气压操纵与液压操纵系统具有类似的特点，克服操纵阻力所需要的操纵力由压缩空气提供，人所施加的力很小，只用来克服操纵件自身的摩擦阻力。⑵工作原理（简述）。压缩机6打压，储气筒9储存高压气体，压力表8显示气压大小。踏板5动作时，高压气体通过进气阀12产生的间隙，流动至制动机构11的气压作用面，通过杠杆机构对后轮实现有效制动。

3、某厂在开发一种新产品时，总体设计时选定了A1、A2两个候选方案。为了确定选择哪个方案，组织了一个由10位专家组成的评价小组，评价结果如表所示，试用模糊评价法对两个方案进行筛选。

答案：

解：根据题意，评价尺度向量()3.05.07.09.0=E ，加权系数矩阵[]1.03.06.0=A ⑴方案1和2对3个评价目标的模糊评价隶属度矩阵R 是3行4列矩阵，其元素为

⑵计算评价方案的综合模糊评价隶属度矩阵

[]04.029.042.025.011=⋅=R A B ，[]05.031.043.021.022=⋅=R A B

⑶计算评价方案的综合得分（优先度）并选优

要计算综合得分，应当将方案归属于每个等级的隶属度与该等级的分数相乘，然后所有项相加。

676.004.03.029.05.042.07.025.09.011=⨯+⨯+⨯+⨯==T EB z ，

66.005.03.031.05.043.07.021.09.022=⨯+⨯+⨯+⨯==T EB z

结论：方案A1的评价比方案A2略高一些。

4、如何确定伺服减速器的最佳传动比？结合工作实际，谈一谈你对伺服系统的理解。 答案：

减速器用于电动机与负载之间，实现电动机与负载的速度、力矩及惯量的匹配。伺服系统一般响应速度要求较高，因此首先应考虑选择合适的传动比，使其负载加速度响应最大。如图为电动机通过齿轮系驱动负载的示意图。

图中m m m J M α,,分别为电动机的驱动转矩、转动惯量和角加速度；i 为齿轮减速器的传动比；L L L J M α,,分别为负载的转矩、转动惯量和角加速度。如果电动机的驱动转矩与负载转矩平衡，则下式成立

L L L m m m J M i J M αηα+=-)(

为简化计算，可近似取L m i αα=，则有

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=4.02.03.01.003.05.02

.003.04.03

.01R ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=2.01.04.03.01.02.03.04.004.05.01.02R

L

m L m L J J i M M i +-=ηηα2 将上式对i 求导，令其等于零，则得负载有最大加速度的最佳传动比为：

m L m L m L J J M M M M i ηηη+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2

确定的传动比还应满足：L

m i ωω=，式中L m ωω,分别为伺服电动机角速度和负载角速度。 5、某机械传动系统有3个轴，转速图上各个变速组的传动比分布规律如图所示，输出轴转速按等比级数排列，公比为常数φ。试解答如下问题：⑴对a,b,c,d 四种传动方案，分别写出轴Ⅰ-Ⅱ的各个传动比i ，轴Ⅱ-Ⅲ的各个传动比i '；⑵计算4种传动方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动、轴Ⅱ-Ⅲ传动的级比以及级比指数a ；⑶根据计算结果，说明4种方案中，哪种结构形式比较好？为什么？

答案：

解：⑴求各个方案的各级传动比

a 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφ/1,1,321===i i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,'23'1==i i φ；

b 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφφ/1,,3231===i i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,'2'1==i i φ；

c 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比1,21==i i φ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比φφφ/1,，,'3'23'1===i i i ；

d 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφ/1,221==i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,，,'3'22'1===i i i φφ。

⑵求各个方案的各级级比及级比指数

a 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比φ=321::i i i ，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比3'2’1:φ=i i ，a=3;

b 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比2321::φ=i i i ，级比指数a=2，轴Ⅱ-Ⅲ级比φ='2’1:i i ，a=1;

c 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比φ=21:i i ，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比2'3'2’1::φ=i i i ，a=2;

d 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比321:φ=i i ，级比指数a=3，轴Ⅱ-Ⅲ级比φ='3'2’1::i i i ，a=1;

⑶根据传动顺序“前多后少”的原则，亦选择方案a 和b ；根据变速顺序“基本组在前，扩大组在后”的原则，亦选择方案a 。

6、论述选择动力机的主要依据是什么？结合实际，谈一谈具体体会。

答案：

选择动力机的主要依据包括：⑴分析工作机械的负载特性，包括其载荷性质、工作制、作业环境、结构布置等；⑵分析动力机本身的机械特性，以确定与工作机械相匹配的动力机类型；⑶动力机容量计算，动力机功率的大小等；⑷进行经济性分析，包括能源的供应、使用和维修费用、动力机购置费用等；⑸作业环境的要求，如是户外型还是户内型、环境温度、湿度、粉尘及通风条件、有无隔爆要求、是否需经常移动还是固定不动等。还要考虑对环境的污染，其中包括空气污染和噪声污染等。在选择动力机时，要根据各动力机的特点以及使用要求，进行各种方案的比较。一般是先确定动力机的类型，然后根据工作机械的负载特性计算动力机的容量，也可以预选动力机，在产品设计出来后再进行校核。例如内燃机和电动机的选择。

《机电系统设计》综合复习资料

一、简答题

1、机械系统设计的特点是什么？

2、何谓“黑箱法”？其输入输出的三种形式是什么？

3、柴油机的工况一般分哪几类？举例说明。

4、针对动作型、动力型、动作—动力型执行系统，各举出2个工程实例。

5、按传动比的变化情况分，传动系统可分为哪几类？

6. 工作机械载荷的确定方法主要有哪些？各有何特点？

7. 何谓电动机的固有机械特性和人为机械特性？

8. 四冲程内燃机主要包括哪几个冲程？每个工作循环曲轴要转几周？

9. 按驱动形式分，传动系统分为哪几类？并举例说明。

10．设计带式制动器时，应使拉紧力F 作用于制动带的松边，还是紧边？为什么？

11. 当工作阻力一定时，操纵系统的传动比是大了好还是小了好？为什么？

12. 机械系统噪声控制的途径主要有哪些？

13. 按操纵力的来源分，操纵系统可分为哪几种？

14. 控制电机主要有哪几种？

15. 如何对机械基础进行隔振？

16. 请简要论述什么是系统？系统有何特性？

17. 请简要解释功能寿命、技术寿命和经济寿命的含义。

18. 执行系统的功能有哪几种？

19. 如何实施操纵环境的安全保护？

20．举例说明什么是信息流？

21. 常见的机械基础有哪几种型式？

22. 电动机是如何分类的？

二、噪音的主观评价量和客观评价量有何主要区别？结合工作实际，谈一谈噪音的实际危害。

三、下图为三相异步电动机的固有机械特性曲线，试回答如下问题：1）固有机械特性是在什么条件下测得的？2）说明曲线中各关键点A,B,C,D的含义；3）写出转差率的表达式；4）写出过载系数的表达式；5）电动机在AB段能稳定工作吗？说明原因。

四、下图为6120Q型车用柴油机全负荷速度特性，试解答如下问题：1）说明各曲线的含义；2）写出转矩储备系数的表达式；3）在哪个转速下最经济？为什么？4）举出3个车用柴油机的实际应用场合。

机电系统设计综合复习资料答案

一、简答题

1、机械系统设计的特点是什么？

答：内部设计与外部设计相结合是系统设计的特点

2、何谓“黑箱法”？其输入输出的三种形式是什么？

答：用“黑箱”来表示设计任务，是设计任务抽象化的一种方法。“黑箱法”是只仅知道系统的输入、输出和边界条件而不知道内部结构，设计过程即是将“黑箱”转化为“白箱”的过程。输入输出形式为：物料、能量和信息。

3、柴油机的工况一般分哪几类？举例说明。

答：

1）固定式工况:内燃机的转速由变速器保证而基本不变，垂直线1表示。如驱动水泵、发电机。

2）螺旋桨工况: 整个稳定工况为曲线2，如驱动船用螺旋桨。

3）车用工况：曲线3为各种转速下所输出的最大功率线。它们的转速在最低稳定转速n min和最大许用工作转速n max之间变化。如驱动载重汽车、坦克等。

4、针对动作型、动力型、动作—动力型执行系统，各举出2个工程实例。

答：1）动作型：缝纫机、包糖机、印刷机等；2）动力型：曲柄力机、冲床、推土机、挖掘机、碎石机等；3）动作—动力型：滚齿机、插齿机等。

5、按传动比的变化情况分，传动系统可分为哪几类？

答：1）固定传动比的传动系统；2）可调传动比的传动系统。

6. 工作机械载荷的确定方法主要有哪些？各有何特点？

答：1）相似类比法：参照同类或相近的机械，根据经验或简单的计算确定所设计机械的载荷；2）实际测量法：用试验分析测定载荷的方法；3）计算法：根据机械的功能要求和结构特点，运用静力学、动力学、经验公式或图表等计算确定载荷的方法。

7. 何谓电动机的固有机械特性和人为机械特性？

答：1）固有特性是指在额定电压和额定频率下(直流电动机的频率为0)，用规定的接线方法，定子和转子电路不串接任何电阻或阻抗时的机械特性（4分）；2）人为机械特性是指改变电动机的某些参数时所获得的机械特性。（4分）

8. 四冲程内燃机主要包括哪几个冲程？每个工作循环曲轴要转几周？

答：四冲程内燃机包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程（6分）。每个工作循环曲轴要转2周。（2分）

9. 按驱动形式分，传动系统分为哪几类？并举例说明。

答：按驱动形式分，传动系统可分为：1）独立驱动，如龙门起重机；2）集中驱动，如ZJ45绞车；3）联合驱动，比如双输入轴大功率减速器。

10．设计带式制动器时，应使拉紧力F作用于制动带的松边，还是紧边？为什么？

答：设计时，应使拉紧力F作用于制动带的松边（4分）。因为同样的制动力矩需要的制动力小，也会使制动平稳（4分）。

11. 当工作阻力一定时，操纵系统的传动比是大了好还是小了好？为什么？

答：按照人机工程学的要求，操纵力和操纵行程都要低于许用值，传动比对二者都有影响。传动比大，操纵力小，但操纵行程大，因此传动比既不能太大，又不能太小。

12. 机械系统噪声控制的途径主要有哪些？

答：机械系统噪声控制的途径有：1）声源控制；2）噪声传播途径控制；3）噪声接受点控制。

13. 按操纵力的来源分，操纵系统可分为哪几种？

答：1）人力操纵，2）助力操纵；3）液压操纵；4）气压操纵。

14. 控制电机主要有哪几种？

答：1）步进电动机；2）直流伺服电动机；3）交流伺服电动机。

15. 如何对机械基础进行隔振？

答：为了减小或控制机器设备或结构的振动传递，在两个结构之间的传递通道上插入弹性元件（隔振器），从而使一个结构传至另一个结构的动力激励或运动激励得以降低，这就是振动隔离，简称隔振。按照振动激励方式的不同，分为动力隔振和运动隔振。

16. 请简要论述什么是系统？系统有何特性？

答：系统是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。系统的特性为：1）整体性，2）相关性，3）目的性，4）环境适应性。

17. 请简要解释功能寿命、技术寿命和经济寿命的含义。

答：1）功能寿命：设备从开始使用至其主要功能丧失而报废所经历的时间；2）技术寿命：设备从开始使用到因技术落后而被淘汰所经历的时间；3）经济寿命：设备从开始使用至继续使用其经济效益变差所经历的时间。

18. 执行系统的功能有哪几种？

答：主要包括夹持、搬运、分度与转位、检测、加载等。

19. 如何实施操纵环境的安全保护？

答：是指对操纵环境的不安全因素采取必要的安全防护措施。1）在机械系统中加装保护装置；

2）提高操作者作业环境的舒适度；3）设置指示和警报装置。

20．举例说明什么是信息流？

答：信息流，即为信息自信息的发源地（信息源）经信息传递渠道（信道）至信息的接受地（信宿）的传递过程。例如：数控机床程序控制，传真机的文件传输，电话的音频传输等。

21. 常见的机械基础有哪几种型式？

答：主要包括大块式、墙式、框架式三种结构型式。

22. 电动机是如何分类的？

答：电动机按电源不同，可分为：

⎪⎩

⎪⎨⎧→⎩⎨⎧→励、并励、串励、复励按励磁方式，分为：他直流电动机异步电动机同步电动机是否相同按电机转速与磁场转速交流电动机

二、噪音的主观评价量和客观评价量有何主要区别？结合工作实际，谈一谈噪音的实际危害。

答：主观题，意思答对即可。

1） 客观评价量是对噪声强弱的物理度量，而主观评价量则表征了人对机械噪声强弱的主观感觉，除客观物理量外，还和噪声的频率有关系。

2） 噪声是指令人不愉快的或不希望有的声音，系多种不同频率、不同强度声音的无规律的组合。噪声对人体健康有害，人长期处于强噪声的环境中，会引起多种疾病。随着工业生产的发展，噪声已成为人类主要的公害之一。机械系统的噪声不仅是环境噪声的一个重要组成部分，也是评价机械产品质量的指标之一，因此控制机械系统的噪声，使其降低至允许范围内，已成为工业生产中必须解决的一大问题。

三、下图为三相异步电动机的固有机械特性曲线，试回答如下问题：1）固有机械特性是在什么条件下测得的？ 2）说明曲线中各关键点A,B,C,D 的含义； 3）写出转差率的表达式； 4）写出过载系数的表达式； 5）电动机在AB 段能稳定工作吗？说明原因。

答：1）在额定电压和额定频率下，用规定的接线方法，定子和转子电路不串接任何电阻或阻抗时的机械特性。

2）A 点为启动工作点，B 点为最大转矩点，C 点为额定工作点，D 点位空载工作点。

3）转差率 %10000⨯-=

n n

n s 4）过载系统 N

max m M M

=λ

5）不能。转矩和速度都增大，使功率大大增加。BCD 段（C 附近曲线）为电动机的稳定工作段。

四、下图为6120Q 型车用柴油机全负荷速度特性，试解答如下问题：1）说明各曲线的含义；2）写出转矩储备系数的表达式；3）在哪个转速下最经济？为什么？4）举出3个车用柴油机的实际应用场合。

答：1）

n t r -,排气温度随转速的变化曲线；n M e -，输出转矩随转速的变化曲线；n P e -，有效功率随转速的变化曲线；n m f -，每小时的耗油量随转速的变化曲线；n g e -，有效燃油消

耗率随转速的变化曲线。

2）%100e

e

emax M ⨯-=

M M M μ，其中max e M 为标定工况下速度特性曲线上的最大转矩值，e M 为

标定工况下的转矩值。

3）转速在n=1600rpm 左右最省油，因为e g 最小。

4）比如重型卡车，油田压裂车，挖掘机等。《机电系统设计》课程综合复习资料

一、简答题

1.机械系统噪声控制的途径有哪些？

2.衡量产品可靠性的指标有哪些？

3.执行构件的运动形式有哪些？

4.传动系统中常用的有级变速装置有哪几种？

5.从系统的角度阐述人（操作者）-机械系统--环境之间的具体联系。

6.闭环控制系统由哪些环节组成？

7.简述机械系统设计的一般过程。

8.简述三相异步电动机的特点和应用。 9.轮胎转动是汽车的执行系统吗？为什么？ 10.简述传动系统的任务。

11.如何合理确定操纵系统的传动比？ 12.操纵件的布置原则有哪些？

13.噪声在噪声源和接收器之间有哪三种传播途径？ 14.机械控制系统的主要任务哪些？

二、

普通啮合器广泛用于汽车、拖拉机、叉车、挖掘机等行走机械的变速箱中。这些机械要求运转平稳，可以在运转中变速和传递较大的转矩。结合右边的原理图，谈一谈普通啮合器是如何实现停止、传动和变速的。

三、

已知电动机转速m n =1460 rpm ，执行机构要求三级变速，等比级数排列，公比58.1=ϕ，转速值分别为95、150、236rpm ，试确定合理的转速图方案。

四、

选择动力机的主要依据是什么？结合实际，谈一谈具体体会。

五、

对整机而言，产品的设计要求如下：1）产品功能要求，2）适应性要求， 3）性能要求， 4）生产能力要求，5）制造工艺要求，6）可靠性要求，7）使用寿命要求，8）人机工程要求，9）安全性要求。结合家庭实际，拟定一份微电脑全自动洗衣机的设计任务书。

六、

右图5-14为石油钻机单杠杆刹车机构:由刹把，传动杠杆（或称刹车曲轴）、刹带、刹鼓、平衡梁和调整螺钉、气刹车等组成。试结合实际回答：1）简述该机构的工作原理。2）操纵和控制系统有何主要区别？ 3）平衡梁的主要作用是什么？4）刹把的作用力是作用在刹带的松边吗？为什么？

七、

右图为制动系的气压操纵系统，各部分符号含义如下：1.通往前轮制动气室的管路；2.放气阀；3.膜片；4.制动阀；5.制动踏板；6.气泵；7.油水分离器；8.压力表；9.贮气筒；10.后轮制动器；11.后轮制动气室；12.进气阀。

结合实际，回答问题：1）何为气压操纵？ 2）简述该系统的工作原理。八、

某机械传动系统有3个轴，转速图上各个

变速组的传动比分布规律如右图所示，输出轴

转速按等比级数排列，公比为常数φ。

试解答如下问题：1）对a,b,c,d四种传

动方案，分别写出轴Ⅰ-Ⅱ的各个传动比i,轴

Ⅱ-Ⅲ的各个传动比i'；2）计算4种传动方案

中，轴Ⅰ-Ⅱ传动、轴Ⅱ-Ⅲ传动的级比以及级

比指数a；3）根据计算结果，说明4种方案

中，哪种结构形式比较好？为什么？

综合复习资料参考答案

一、简答题

1.答：1）声源控制；2）噪声传播途径控制；3）噪声接受点控制。

2.答：可靠度、失效概率、失效率、寿命指标、维修度、有效度等。

3.答：1）平面运动，包括转动、移动； 2）空间运动。

4.答：常用的有级变速装置有滑移齿轮、交换齿轮、离合器、啮合器四种。

5.答：具体体现在以下几个方面：1）人（操作者）-机械系统；2）振动；3）噪声：机械系统产生的环境噪声影响人的身心健康，噪声也会对仪器设备产生影响。

6.答：闭环控制系统包括给定环节、测量环节、比较环节、校正放大环节、执行环节。

7.答：1）计划，2）外部设计，3）内部设计，4）制造销售。

8.答：特点：1）优点：构造简单、运行可靠、维护方便、效率较高、价格低廉；2）缺点：调速和启动性能差；低载荷时，功率因数低。

应用：载荷平稳、无需变速的、长期工作的机器，如水泵、金属切削机床、起重运输机、矿山机械等。

9.答：是。因为轮胎转动直接完成预期任务，促使车辆移动，因此可以看作执行系统。

10.答：1）将动力机输出的速度降低或增高，以适合工作（执行）机构的需要；2）直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常变速的要求；3）将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力；4）将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转或非旋转运动；5）实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构；6）由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。

11．答：当Fz 一定时，ic 大则Fc 小，操纵省力；当Sz 一定时，ic 大则Sc 大，易使操作者疲劳。因此,传动比不能太大或太小。

12.答：一切机械的操纵件都应布置在人的肢体活动最有利的区域内，应有利于发挥人的体能和反应灵敏，并使人感到舒适。操纵件的布置原则：1）布置区域要注意视觉的要求；2）操纵件的排列，应适应人的操作习惯，按照操作顺序和逻辑关系进行安排；3）同一台机器的操纵件，其操纵运动方向要一致；4）操纵件的空间位置，一般应尽量布置在视线内的地方；5）紧急停车操纵件应与其他操纵件分开布置，并要在最显眼又便操作的地方；6）为便于操作和互不干扰，操纵件之间应保持一定的距离。

13.答：1）直接传播，2）反射传播，3）间接传播。

14.答：1）使各执行机构按一定的顺序和规律运动；2）改变各运动构件的运动方向和速度大小；3）使各运动构件间有协调的动作，完成给定的作业环节要求；4）对产品进行检测、分类以及防止事故，对工作中出现的不正常现象及时报警并消除。

二、

答：1）啮合套7在中间位置，2及4均空转，二者不传递运动和动力；

2）啮合套7左移，通过7将6与3接合，使2与轴1相连接而传递运动和动力； 3）啮合套7右移，可使4与轴1相连接而传递运动和动力，从而达到变速的目的。 三、解：1）计算总降速比

这里执行机构的最低转速rpm n 951=，比电动机的转速低得多，是一个降速链，最大降速比为4.1595/1460/1max ===n n i m 。

2）确定传动副数目

采用一个三联齿轮变速组，可以得到三个速度。由于一对齿轮允许的最大降速比为4，为了实现总降速比15. 4，至少再用一对定比传动的齿轮实现降速。这样传动副的数目就大体确定了：三轴，三联＋定传动比齿轮。

3）确定各传动副的传动比值

为了减小三联齿轮的尺寸，应采用变速组在前（靠近发动机），定传动比在后的方案。即Ⅰ－Ⅱ轴之间为三联齿轮变速组，轴Ⅱ—Ⅲ之间为定比齿轮传动，如图5-34所示。变速组的3个传动比为

31ϕ=i ，22ϕ=i ，ϕ=3i ；定比传动齿轮的传动比为34ϕ=i 。 四、答：选择动力机的主要依据包括

1）分析工作机械的负载特性，包括其载荷性质、工作制、作业环境、结构布置等； 2）分析动力机本身的机械特性，以确定与工作机械相匹配的动力机类型； 3）动力机容量计算，动力机功率的大小等；

4）进行经济性分析，包括能源的供应、使用和维修费用、动力机购置费用等；

5）作业环境的要求，如是户外型还是户内型、环境温度、湿度、粉尘及通风条件、有无隔爆要求、是否需经常移动还是固定不动等。还要考虑对环境的污染，其中包括空气污染和噪声污染等。

在选择动力机时，要根据各动力机的特点以及使用要求，进行各种方案的比较。一般是先确定动力机的类型，然后根据工作机械的负载特性计算动力机的容量，也可以预选动力机，在产品设计出来后再进行校核。例如内燃机和电动机的选择。

五、答：1）主要功能：洗涤脏衣服，辅助功能：毛衣物上的毛绒过滤等。

2）洗涤对象：普通衣物，毛毯、牛仔服，羊毛、丝绸等。入口水压：0.1-0.6MPa ，环境：远离热源、振动等，要有水源、电源

3） 动力：额定输入功率400W 左右。外形尺寸：小于550mmX550mmX900mm ，整机质量：小于30kg 。 4）额定洗涤、脱水容量：3.8kg （干衣）。 5）整机可靠度要求达到99.9%以上。

6）一次性使用寿命5年，多次性维修使用寿命10年。 7）700元左右（含材料、设计、制作加工、管理费用）。

8）操作方便（面板式操作，全自动控制洗涤过程，可简单编程）,显示清晰,造型美观。 9）保证人身、设备安全（漏电保护功能、洗涤过程异常时的自动报警功能等）。 六、答：解答含义正确即可。

1）带刹车，靠刹带和刹车鼓之间的摩擦力实现机械制动。操纵是机械操纵型式。

2）操纵系统是通过人工操作以实现上述要求的装置，控制系统是通过控制信号使控制对象改变其工作参数或运行状态的装置。

3）平衡刹带两端的拉力，使刹带受力均匀。刹车副的磨损均匀，延长刹车机构的寿命。 4）是的。根据带传动的欧拉公式，这样刹车省力。

七、答：1）气压操纵与液压操纵系统具有类似的特点，克服操纵阻力所需要的操纵力由压缩空气提供，人所施加的力很小，只用来克服操纵件自身的摩擦阻力。

2）工作原理（简述）。压缩机6打压，储气筒9储存高压气体，压力表8显示气压大小。踏板5动作时，高压气体通过进气阀12产生的间隙，流动至制动机构11的气压作用面，通过杠杆机构对后轮实现有效制动。

八、解：1）求各个方案的各级传动比

a 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφ/1,1,321===i i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,'23'

1==

i i φ ；

b 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφφ/1,,3231===i i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,'2'

1==

i i φ ；

c 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比1,21==i i φ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比φφφ/1,，,'3'23'

1===

i i i ；

d 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比φφ/1,221==i i ，轴Ⅱ-Ⅲ传动比1,，,'3'22'

1===

i i i φφ。

2）求各个方案的各级级比及级比指数

a 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比φ=321::i i i ，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比3

'2’1:φ=i i ，a=3; b 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比2321::φ=i i i ，级比指数a=2，轴Ⅱ-Ⅲ级比φ='

2’1:i i ，a=1; c 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比φ=21:i i ，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比2

'3'2’1::φ=i i i ，a=2;

d 方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比321:φ=i i ，级比指数a=3，轴Ⅱ-Ⅲ级比φ='

3'2’1::i i i ，a=1;

3）根据传动顺序“前多后少”的原则，亦选择方案a 和b ；根据变速顺序“基本组在前，扩大组在后”的原则，亦选择方案a 。

烟台大学机电系统设计期末考试复习题及参考答案

机电系统设计A2022秋复习题 提示：输入题目题干部分文字，按键盘快捷键Ctrl+F查找题目答案。超越高度 一、单选题（每题2分，共20道小题，总分值40分） L齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）（2分） A、增加而减小 B、增加而增加 C,减小而减小 D、变化而不变 正确答案:A 2.“机电一体化”这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（）o（2分） A、70年代 B、50年代 C、40年代 D、80年代 正确答案:A 3.同步带标记“800DlH300”，其中“800”表示（）（2分） A^800mm B、长度代号为800 C、节线长度为80Omm 正确答案:B 4.在工业机器人中，示教型机器人属于第（）代机器人。（2分） A、第1代 B、第2代 C、第3代 D、第4代 正确答案:A 5.能用于角位移测量的传感器为0（2分） A、电感传感器 B、光电编码盘 C、光栅传感器 D、差动传感器 正确答案:B 6.汽车的电子式汽油喷射装置代替原来的机械控制汽油喷射装置属于（）。（2分） A、开发性设计 B、创造性设计 C、适应性设计 D、变异性设计 正确答案:C 7.目前，第一代机器人使用的控制系统称为（）。（2分） A、智能控制系统 B、适应控制系统

C、伺服控制系统 D、程序控制系统 正确答案:D 8.加速度传感器的基本力学模型是（）（2分） A、阻尼•质量系统 B、弹簧•质量系统 C、弹簧■阻尼系统 D、弹簧系统 正确答案:A 9.蜗轮蜗杆的优点是（）.（2分） A、轴向力大 B、传动比大 C、压力角大 D、单向传动 正确答案:B 10.工程中常用的减速器、变速箱等，基本上都是采用（）.（2分） A、蜗轮蜗杆传动 B、齿轮传动 C、链传动 D、轮系 正确答案:B 11.某导轨副要求有较高的导向精度和承载能力，以下导轨副中，（）最符合要求。（2分） A、双三角形导轨 B、矩形和矩形组合导轨 C、三角形和矩形组合导轨 D、矩形和燕尾导轨组合 正确答案:C 12.接口电路中，随时都可以同计算机进行输入或输出操作的是（）（2分） A、查询式传送 B、中断式传送 C、DMA传送 D、无条件传送 正确答案:D 13.直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其（）,,（2分） A、机械特性 B、节特性 C、力矩特性 D、转速特性 正确答案:A 14.线切割加工机床是属于（）产品。（2分） A、功能附加型 B、功能融合型 C、功能替代型

《机电一体化系统设计基础》期末复习小结

一、判断题 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。（√） PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。（√） PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。（√） 传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（×） 传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标达到要求。（√）电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。（√） 对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（√）感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√） 工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。（√） 滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√） 机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。（√）计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。（√） 计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。（×） 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。（×） 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。（×）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。（√） 目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。（√） 气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（×） 驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。（√） 数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。（×） 数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。（×） 数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（√） 双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（×） 通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。（√） 通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（×）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。（×）无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 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。（×） 现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。（×）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。（√）虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。（√） 需求设计是指新产品开发的整个生命周期内，从分析用户需求到以详细技术说明书的形式来描述满足用户需求产品的过程。（√） 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。（×） 一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时间、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。（×）永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转 矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。（√） 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6~10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。（×） 直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输出转矩的 关系。（×） 自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统 的控制水平、精度、响应速度和稳定性。（√） 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。（×） 二、单选题 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（改变电动机 的供电频率）。 HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的 （驱动部分）。 HRGP-1A喷漆机器人中的手部属于系统中的（执行机 构）。 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（回程误差和传动误差都不会影响输出精度）。 步进电机转动后，其输出转矩随着工作频率增高而（下 降）。 采用脉宽调制（PWM）进行直流电动机调速驱动时，通 过改变（脉冲的宽度）来改变电枢回路的平均电压，从而 实现直流电动机的平滑调速。 齿轮传动的总等效惯量随传动级数(增加而减小)。 传动系统的固有频率对传动精度有影响，（B ）固有频率 可减小系统地传动误差，（A ）系统刚度可提高固有频率。 A．提高，提高 导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件， 则其折算到丝杠上的等效转动惯量为（97）kg〃mm2。 多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大”的分配原则不 适用于按（重量最轻原则）设计的传动链。 多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按 （重量最轻原则（小功率装置））设计的传动链。 幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（动态特性指标）。 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（1）mm。（此光栅传感器 测量分辨率是（0.01 ）mm。） 含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是 （智能接口）。 计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（应用 软件），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。 检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要 的量纲，一般包括传感器和（转换电路）。 某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取下 列哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？（轴向 压簧错齿调整法） 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称(伺服系统)。 数控机床进给系统的伺服电机属于设备的（驱动部分）。 通常，数控精密镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的 控制方式均采用（闭环控制） 为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（增 大系统刚度）。 下列哪个是传感器的动特性（幅频特性）。 下列哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副 的间隙？（偏置导程法） 以下产品不属于机电一体化产品的是（电子计算机）。 以下产品属于机电一体化产品的是（全自动洗衣机）。 以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。 以下抑制电磁干扰的措施，除了（软件抗干扰），其余都 是从切断传播途径入手。 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（1.5°）。a=360/(znk)=360/(24*5*2) 在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。 二、简答题 滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？ 滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调 整式、双螺母差齿预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、 弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。 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？ 步进电机的输入信号是脉冲序列。步进电机的步矩角α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。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。 简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。 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（或通用计算机）、输入输出接口以及机床 控制器等部分构成。计算机数控装置根据输入的数据和程 序，完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能；机 床控制器主要用于机床的辅助功能，主轴转速的选择和换 刀功能的控制。 什么是步进电机的步距角？它由哪些参数确定？ 定子绕组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α步进电挠的步距角α =360/(zm)，所以α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。 齿轮传动中齿侧向间隙对系统有何影响?如何消除直齿圆 柱齿轮的齿侧间隙? 齿轮的啮合间隙会造成传动死区〈失动量)，若该死区是 在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，常会使系统产生 低频振荡。常用调整直齿圈柱齿轮的齿侧间隙的方法有： 偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法 等。 完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？ 机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处 理及控制系挠五部分相互协调，共同完成所规定的目的功 能。各部分通过接口及相应软件有机结合在一起，构成内 部阻配合理飞外部效能最佳的完整产品。 简述机电一体化系统中的接口的作用。 机电一体化系统中的接口的作用是实现系统与外部（其他 系统、操作者、环境）的连接，一般分为机械接口、电气 接口两方面。 机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适当 选择其参数，而不是越小越好。为什么？ 因为适当选择机械运动中的摩擦和阻尼会，可提高系统的 稳定性、保证系统具有良好的动态特性。 简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。 ①失动量。系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的 传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。 ②固有频率。机械系统刚度越大，固有频率越高，可远 离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而避免产生共振。 ③稳定性。刚度对开环伺服系统的稳定性没有影啊，而 对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系 统的稳定性。 何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。 对概念设计表述为：“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，这一部分设计工作叫做概念 设计。” 概念设计过程的步骤及采用的方法如图1所示 图1 概念设计步骤 如何进行机电一体化系统的可靠性设计？ 可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内，完成规 定功能的能力。通常用“概率”表示“能力”来实现可靠 性指标的量化。 （1）机电一体化系统的可靠性设计（2）控制系统可靠性 设计（3）软件的可靠性技术 简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。 HRGP－1A喷漆机器人由操作机、微型计算机控制装置、 液压能源三部分组成。所谓示教，即操作人员用手操纵操 作机的关节和手腕，展示操作过程，由于计算机通过传感 器将示教过程检测到的参数存入存储器。所谓再现，即是 将存储器存放的信息取出，经插补运算与采样得到的位置 数据比较，然后将差值输出，控制操作机按示教过程轨迹 运动。 简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。 （1）数控设备中计算机数控装置的组成：运算器、控制 器、存储器、输入接口及输入设备（键盘、鼠标、模数转 换器）、输出接口及输出设备（显示器、指示灯、数模转 换器等）、系统软件和应用软件等。 - 1 -

《机电一体化系统设计》复习大纲

《机电一体化系统设计》 一、名词解释 1、采样：将连续时间信号转变为脉冲数字信号的过程。 2、导轨导向精度：动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。 3、执行元件：将控制信号转换成机械运动和机械能量的转换元件。 4、可靠性：系统(产品)在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。 5、机电融合法：将各组成要素有机融合为一体而构成专用或通用的功能部件(子系统)，其要 素之间机电参数的有机匹配比较充分。 6、机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 7、反馈：通过适当的检测传感装置将输出量的全部或一部分返回到输入端，使之与输入量进行比较，用其偏差对系统进行控制，反馈控制的目标是使该偏差为零。 8、伺服系统：又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。9、微机控制系统：是将微型计算机作为机电一体化产品的控制器，结合微型计算机的工作原 理、接口电路(数字和模拟)的设计、相应的控制硬件和软件，以及它们之间的匹配，实现对控制对象的有效控制。 10、适应性设计：是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。 11、PLC：采用微型计算机的基本结构和工作原理，融合继电接触器控制的概念构成的一种控制器，使用可编程存储器存储用户设计的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数、算术运算和I/O接口通讯来控制机电一体化系统(产品)。 二、填空题 1、机电一体化系统由机械系统、信息处理系统、动力系统、(传感检测系统、和执行元件系统)五个子系统工组成。 2、常用的机电一体化系统必须具备的三大目的功能是变换(加工、处理)功能；传递(移动、输送)功能、储存(保持、积蓄、记录)功能。

机电一体化系统设计期末考题

1.机电一体化：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。 2.伺服控制技术：伺服驱动技术就是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械的运动部件按照指令要求运动，并具有良好的动态性能。 3.步进电机：步进电机是将电脉冲控制信号转换成角位移的执行元件。 4.脉宽调制技术PWM：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形。 5.PID控制器:PID数字控制器是按偏差、积分和微分的比例进行控制的调节器。 二．填空. 1、步进电机的转向通过改变通电顺序来改变，速度正比于脉冲频率，电机旋转角度正比于脉冲数。 2、伺服电机形式：按激磁方式分电磁式和永磁式；按结构分一般电枢式、无刷电枢式、绕线盘式和空心杯电枢式；按控制方向分磁场控制方式和电枢控制方式。电压一定时，力矩和速度呈反比关系；力矩一定时，电压和速度呈正比关系。 3、伺服电机的调速方式：改变电动机极对数P、滑差率S、电动机的外加电源频率f。 4、一体化系统的常用开发方式：取代法、整体设计法、组合法。 5、C系统组成：CPU模块、I/O接口模块、存储器。 6、控制机常用类型：可编程序控制器PLC、总线型工业控制计算机、单片机。 三．简答。 传感器选择原则？答：1）足够的容量传感器的工作范围或量程要足够的大，具有一定过载的能力。 2)与测量或控制系统的匹配性好，转换灵敏度高要求其输出信号与被测输入信号成确定关系（通常为线性），且比值要大。3）精度适当，且稳定性高传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求，并且长期稳定。4）反应速度快，工作可靠性好。5）适用性和适应性强动作能量小，对被测对象的状态影响小，内部噪声小又不易受外界干扰的影响，使用安全等。6）使用经济成本低，寿命长，且易于使用、维修和校准。2.影响机械系统传动的因素？答：1.转动惯量：转动惯量大会使机械负载增大、系统响应速度变慢、灵敏度降低、固有频率下降，容易产生谐振。2.摩擦：静摩擦力尽可能小。动摩擦力应为尽可能小的正斜率，反之若为负斜率则易产生爬行、降低精度、减少寿命。3.阻尼：系统的静摩擦阻尼越大，系统的失动量和反转误差越大，是定位精度降低，加上摩擦-速度特性的负斜率，易产生爬行，降低机械的性能。系统的粘性阻尼摩擦越大，系统的稳态误差越大，精度降低。4.刚度：对于伺服系统的失动量来说，系统刚度越大，失动量越小。对于伺服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统额稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。5.谐振频率：当外界的激振频率接近或等于系统的固有频率时，系统将产生谐振而不能正常工作。6.间隙：间隙将使机械传动系统中间隙产生回程误差，影响伺服系统中位置环的稳定性。3.机电一体化系统的开发步骤？答：1、准备阶段：首先分析设计对象，然后根据要求技术分析，拟定设计方案，最后比对选出最佳方案，确定目标和设计成员。2、理论设计阶段：画出工作时序图和机器传动原理图，建立数学模型，确定接口设计任务的归属，完成功能模块的选型、组配、设计，最后对设计进行整体评价，挑出最优。3、产品的设计实施阶段：制造和装配各功能模块，调试，复核系统的可靠性和抗干扰性4、设计定型阶段：对调试成功的系统进行工艺定型，编写说明书。 4叙述光栅的工作原理？答:光栅由主光栅、指示光栅、光源和光电器件组成。主光栅和被测物体相连，它随被测物体的直线位移而产生移动。当主光栅产生位移时，莫尔条纹（沿着光栅条纹几乎成垂直的方向排列）便随着产生上、下位移。若用光电器件记录下莫尔条纹通过某点的数目，便可知主光栅移动的距离，也就测得了被测物体的位移量。5.工业控制机的类型如何选择？答：1.可编程序控制器：1）控制程序可变，具有良好的柔性。2）可靠性强，适用于工业环境。3）编程简单，使用方便。4）功能完善。5）体积小、重量轻、易于装入机器内部。2.总线型工业控制计算机：1）提高设计效率，缩短设计和制造周期。2）提高了系统的可靠性。3）便于调试和维修。4）能适应技术发展的需要。3.单片机：1）受集成度限制，片内存储器容量小。2）可靠性高。3）易扩展。4）控制功能强。5）一般的单片机内无监控程序或系统通用管理软件，软件开发工作量大。

《机电一体化系统设计》——期末复习题及答案_85861521533657454

《机电一体化系统设计》期末复习题及答案 一、单选题 1.机电一体化系统中，控制对象仅作简单的单一运动时，宜采用（）。 A.机械控制系统 B.液压或气压控制系统 C.微机伺服控制系统 D.组合机构系统答 案:A. 2. CNC 系统的插补运算属于（）。 A.路径控制 B.点到点控制 C.直线运动控制 D.曲线运动控制答案:A. 3.下列滤波方法类似于RC低通滤波电路的是（）。 A.算术平均滤波 B.平滑滞后滤波 C.中值滤波 D.限幅滤波答案:B. 4.开放系统互联参考模型OSI共分为（）。 A. 3层 B. 4层 C. 6层 D. 7层答案:D. 5.已知双波谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200, 刚轮齿数 Z2=202，波发生器的转速nH=600r/min。若刚轮固定，则柔轮转速为（）。 A.6r/min B.-6r/min C.5.94r/min D.-5.94r/min答案:B. 6.机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（）。 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置答案:A. 7.下列哪一项属于适应性设计 A.没有参照样板的设计 B.原理不变，改变结构 C.局部更改，适应性变动 D. 适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变答案:C. 8.机电一体化产品的设计注重 A.安全系数设计 B.功能设计 C.机械设计 D.电路设计答 案:B. 9.机电一体化系统设计中概念设计阶段最终目标是建立在（）的基础上 A.结构分析 B.功能分析 C.系统分析 D.总体分析答案:B. 10.滚动导轨预加负载的目的是（）。 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高润滑答案:B. 11.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和（）。 A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内.外双循环 D.内循环反向器式答 案:D. 12.要使一个空间物体定位，需要适当配置几个约束加以限制？ A. 3 B. 4 C. 6 D.8答案:C. 13.零件设计加工时，以（）为基准，确定零件间的相互位置。 A.设计基面 B.工艺基面 C.测量基面 D.装配基面答案:D. 14.以下哪个是以传递运动为主的传动机构？ A.螺旋压力机 B.机床工作台的进给丝杠 C.千斤顶 D.螺旋传动机构答 案:B. 15.数控机床若要求高速快进与单步点动，则伺服系统的调速范围应（）。 A.很窄 B.很宽 C.较窄 D.为零答案:B. 16.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称（）。 A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人答案:B. 17.数控机床若要求单步点动，则伺服系统速度要求（）。 A.速度高 B.精度高 C.速度低 D.精度低答案:C. 18.如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为UV→VW→WU→UV，则这种分配方式为（）。

机电一体化系统设计期末习题题目练习

机电一体化系统设计期末复习题 一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？ A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容 A.功能 B.原理 C.结构 D.模式 19.传统的机电产品的设计注重 A.安全系数设计 B.功能设计 C.机械设计 D.电路设计 20.PI称为（）控制算法。

机电一体化系统设计知识点整理

1、什么是机电一体化？机电一体化系统的功能构成和定义是什么？ 机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 机电一体化系统的功能构成：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。 机械本体：系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、联接等。 动力与驱动部分：按照系统控制要求，为系统提供能量和动力使系统正常运行。 执行机构：根据控制信息和指令，完成要求的动作。 传感测试部分：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。 控制及信息处理部分：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的地运行。 2、简要叙述机电一体化系统的共性关键技术。 机械设计技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术 3、试举出十例典型的机电一体化产品。 数控机床、工业机器人、发电机控制系统、全自动洗衣机、线切割机 、电火花加工机床、超声波加工机、激光测量仪、自动探伤机、CT扫描诊断机、自动售货机、传真机、录音机、复印机、磁盘存储器。 4、常用的机械传动机构有哪些？各有何特点？ 传动机构种类：齿轮传动副、滚珠丝杠副传动系统、同步齿形带、谐波齿轮减速器、软轴传动、联轴器、滚珠花键等机构。 滚动丝杠副的特点： （1）传动效率高、摩擦损失小。 （2）定位精度高，刚度好。 （3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。 （4）运动具有可逆性。 （5）磨损小，使用寿命长。 （6）制造工艺复杂。 （7）不能自锁。 同步带传动的特点 （1）能方便地实现较远中心距的传动； （2）工作平稳，能吸收振动； （3）不需要润滑，耐油、水、耐高温，耐腐蚀，维护保养方便； （4）强度高，厚度小，重量轻； （5）中心距要求严格，安装精度要求高； （6）制造工艺复杂，成本高。 谐波齿轮传动的特点 （1）传动比大。 （2）承载能力大。 （3）传动精度高。 （4）可以向密封空间传递运动或动力。 （5）传动平稳。

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项目一机电一体化概述 1-1 ＞试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括: 机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品其至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-2.列举各行业机电一体化产品的应用实例，并分析各产品中相关技术应用情况。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电一•体化的发展依赖于其他相关技术的发展，可以预料，随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展，在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。 1-3.为什么说机电一体化技术是其它技术发展的基础？举例说明。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展，可以预料，随着信息技术、材料技术、生物技术等新兴学科的高速发展，在数控机床、机器人、微型机械、家用智能设备、医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。 1・4、试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。 机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同，它是以计算机为手段，其设计步骤通常如下：设计预测一信号分析一科学类比一系统分析设计一创造设计一选择各种具休的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一机电一体化系统设计质量的综合评价。 1-5.机器人组成系统有哪些?

机电一体化系统设计(期末大作业,含答案)

1 电子科技大学网络教育考卷（A 卷） (20 年至20 学年度第 学期) 考试时间 年 月 日(120分钟) 课程 机电一体化系统设计 教师签名 朱成华 一、名词解释(每题2分，共10分) 1. 传递函数； 答：于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与引起该 输出的输入量的拉氏变换之比,称为系统的传递函数 2. 开发性设计； 答：开发性设计是指在没有参照的情况下仅根据抽象的设计原理和要求设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。 3. PLC ； 答：PLC 是指可编程逻辑控制器。 4.SSR ； 答：SSR 是指固态继电器是一种带光电隔离的器的无触点开关。 5. D/A ： 答：D/A 是把数字量变成模拟量的装置。 二、判断正误(每题1分，共10分) 1. 匹配Z 变换法适用于具有因式分解形式的传递函数。( √ ) 2.双线性变换法就是突斯汀法，是控制系统中常用的一种离散化方法。( × ) 3. 步进电机一般采用开环控制系统。（ × ） 4.滚珠丝杆具有自锁能力。( × ) 5. 改变脉冲频率可以改变步进电机的转速。（ √ ） 6.改变直流电机电枢电压可以改变其转速。( √ ) 7. 闭环控制系统是负反馈控制系统。( √ ) 8. 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。( × ) 9. 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。（ × ） 10. 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。( √ ) 三、填空(每题2分，共10分) 1. 机电一体化对机械系统的基本要求是（ 高精度、低惯性、高稳定性 ）。 2. 传感器一般是由（敏感元件、传感元件和转换电路）三部分组成。 3. I/O 接口的编址方式，通常有两种编址方式，一种是（与存储器统一编址）另一种是（独立编址）。 4. 直流伺服电动机按励磁方式可分为（永磁式）和（电磁式）两种。 5. 直线运动导轨的作用是（支持和导向的作用）。 四、选择题(单选或多选) (每题2分，共30分) 1.（ B ）是机电一体化的基础。 A. 计算机与信息处理技术 B.精密机械技术 C. 检测与传感技术 D. 自动控制技术 2. 机电产品艺术造型的三要素是（ A 、C 、D ）。 A. 功能 B. 色调 C. 艺术内容 D. 物质技术条件 3. 机电一体化对机械系统的基本要求中（ D ）要求是首要的。 A. 可靠性 B. 低惯性 C. 稳定性 D. 高精度 4. 机电一体化产品中的机械系统包括（ D ）三部分。 A. 传动机构、检测机构、导向支承机构 B.检测机构、导向支承机构、执行机构 C. 检测机构、传动机构、执行机构 D. 执行机构、导向支承机构、传动机构 5. 根据滚珠丝杠的用途不同，将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副和（ A ）。 A. 传动滚珠丝杠副 B. 单圆弧滚道滚珠丝杠副 C.双圆弧滚道滚珠丝杠副 D.内循环滚珠丝杠副 6. 导轨常用的材料有（ A 、B 、 C 、D ）。 A.铸铁 B.钢 C.有色金属 D. 塑料 7. 直线运动导轨的基本形状有（ A 、B 、 C 、D ）。 A. 三角形 B. 圆形 C.矩形 D. 燕尾形 8. 按控制方式不同，可将伺服系统分为：开环控制系统、闭环控制系统和（ D ）。 A. 电器伺服系统 B. 液压伺服系统 C. 位置控制系统 D. 半闭环控制系统 9. 直流伺服电机按定子磁场产生方式可分为（ A ）。 A. 永磁式和他励式 B. 永磁式和可变磁阻式 C. 他励式和混合式 D. 可变磁阻式和混合式 10.数字滤波方式中（ A ）能有效滤去由于偶然因素引起的波动。 A. 中值滤波 B. 算术平均滤波 C. 滑动平均滤波 D.低通滤波

机电一体化系统设计重点知识总结

机电一体化系统设计重点知识总结 机电一体化系统设计重点知识总结 总结是指对某一阶段的工作、学习或思想中的经验或情况进行分析研究，做出带有规律性结论的书面材料，它可以使我们更有效率，因此，让我们写一份总结吧。那么总结要注意有什么内容呢？以下是小编为大家收集的机电一体化系统设计重点知识总结，欢迎阅读与收藏。 1、机电一体化系统的组成要素及其功能。 机械单元：构造功能、动力单元：驱动功能、传感单元：检测功能、控制单元：控制功能、执行单元：执行功能。 机电一体化的定义：机电一体化是一种技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、控制技术、传感技术等融合而成的一门新技术。机电一体化系统的类型：开发型，变异型，适应型。滚珠丝杠中滚珠的循环方式：内循环，外循环。 直齿圆柱齿轮传动机构消除侧隙的方法：偏心套轴调整，双片薄齿轮错齿调整。典型的负载特性有：恒转矩，恒功率，转速函数型。机械传动结构中常用的线性环节有：齿轮，带传动。 2、机电一体化中的接口的种类和作用。答：机械接口，物理接口，信息接口，环境接口作用：用于机电一体化系统的组成要素之间进行物质、能量和信息的传递和交换。 3、机电一体化的相关技术：机械技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、检测传感技术、系统总体技术。列举一种机电一体化产品的应用实例，并分析各产品中相关技术应用情况。例如：数控机床是一种机电一体化产品，它的机械技术主要来源于传统机床，就是执行各种加工零件的动作，它的信息处理技术，主要是对数控加工程序进行处理，然后发出指令，为保证加工精度，也采用伺服传动系统。 4、机电一体化系统原理方案设计的步骤和方法：创造性方法、功能分析设计法、商品化设计思想及方法、评价与决策方法、变型产品设计中的模块化方法和相似产品系列设计方法等。 5、机电一体化系统

机电一体化系统设计复习题

机电一体化系统设计复习题 一、机械系统设计题 1.如题1图所示，简述直齿圆柱齿轮传动机构用偏心轴套调整法消除齿侧间隙的方法。 1.答：电动机通过偏心轴套装在壳体上，通过转动偏心轴套调整两啮合2啮合齿轮的中心距，以达到消除直齿圆柱齿轮传动齿侧间隙及其造成的换向死区。 2.已知某四级齿轮传动系统如题2图所示，其各级传动比为124 1.5i i i ====，各齿轮 的转角误差为1280.005ϕϕϕ∆=∆= =∆=。求传动系统的最大转角误差max ϕ∆。 2.解：由题2图可得传动链输出轴的总转角误差为 234567 1max 8234344 i i i i i i i φφφφφφφφφ∆+∆∆+∆∆+∆∆∆= ++++∆ 4320.00520.00520.00520.0050.005 1.5 1.5 1.5 1.5 0.020061728⨯⨯⨯= ++++= 3.如题3图所示，简述用锥度齿轮消隙法消除直齿圆柱齿轮齿侧间隙的方法。 3.答：在加工齿轮1和2时，将假想的分度圆柱面改变成带有小锥度的圆锥面，使其齿厚在齿轮的轴向稍有变化。调整时，只要改变垫片3的厚度调整2个齿轮的轴向相对位置，以消除齿侧间隙。 4.已知某四级齿轮传动系统如题2图所示，其各级传动比为1242i i i ====，各齿轮 的转角误差为1280.003ϕϕϕ∆=∆= =∆=。求传动系统的最大转角误差max ϕ∆。

4.解：由题2图可得传动链输出轴的总转角误差为 234567 1max 8234344 i i i i i i i φφφφφφφφφ∆+∆∆+∆∆+∆∆∆= ++++∆ 4320.00320.00320.00320.0030.003 2220.008472 35⨯⨯⨯= ++++= 5.如题5图所示，简述用垫片调隙式调整双螺母，以消除滚珠丝杠的轴向间隙方法及其特点。 题5图 双螺母垫片调隙式结构图 5.答：垫片调隙式如题5图所示结构，是通过改变垫片的厚度，使螺母产生轴向位移。这种结构简单可靠、刚性好，但调整费时，且不能在工作中随意调整。 6，有一开环控制数控车床的伺服进给传动链如题6图所示，步进电动机的步距角 1.5θ=︒，滚动丝杠导程6h P =mm ，系统脉冲当量δ=0.005 mm 试求： 1）系统的减速传动比； 2）分别按最小负载惯量和重量最轻原则来分配各级齿轮副的传动比。 题6图 伺服进给传动系统 6.解：由图根据开环步进数控系统的传动比计算公式计算系统总传动比得： 3603600.05 0.21/51.56 h u i u P δθ︒⨯︒⨯= ====⨯︒⨯； 按最小惯量条件系统的传动比为 ) () 211/2 1/6 25 1.9i ≈ =⨯= 由公式12i i i =解得

《机电一体化系统设计》复习题

《机电一体化系统设计》复习题 一、名词解释 1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。

《机电一体化系统设计》复习试题及答案

《机电一体化系统设计》试题及答案 一、填空(每空2分，共20分) 1.机电一体化产品按用途可以划分为和 2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。 3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守原则。 4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、和等部分构成。 5．传感器的静态特性能数主要有、、迟滞和重复精度。 二、简答题(每题4分，共20分) 1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度? 2．机电一体化相关技术有哪些? 3．转动惯量对传动系统有哪些影响? 4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。 5．简述A／D、D／A接口的功能。 三、分析题(20分) 1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素? 2．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响? 四、计算题(24分) 1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m／

s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为ŋ=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。 2．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠 导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm(忽略齿轮和丝杠 的传动误差)。 (1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘ (2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。 五、综合题(16分) 已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，确定整系统 的控制方案、画出控制系统原理图。(至少提出两个方案)

机电一体化系统设计期末考试复习题

机电一体化系统设计期末考试复习题 一填空题 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：_内循环和外循环 2. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用____ ____________plc__________________。 3。某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是______20mm_________________。 4.齿轮传动的总等效惯量与传动级数__增加而减小_________________________________。5。从控制角度讲,机电一体化可分为开环控制系统和闭环控制系统。6.机电一体化系统中常见的轴承包括__滚动轴承滑动轴承静压轴承________、___________、__________、磁轴承。 二。选择题 1。一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts （B) A。产大B。减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是(A ） A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧-质量系统C。弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3。顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用（C） A. 单片机 B. 2051 C. PLC D。DSP 4、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和(D) 等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 5。齿轮传动的总等效惯量随传动级数( A ) A。增加而减小 B.增加而增加C。减小而减小 D.变化而不变 6。滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和（ D ） A。内循环插管式B。外循环反向器式 C.内、外双循环D。内循环反向器式7。直流测速发电机输出的是与转速( C ） A。成正比的交流电压 B。成反比的交流电压 C.成正比的直流电压D。成反比的直流电压 三. 问答题 1.什么是步进电机的使用特性？ 答: 步距误差步距误差直接影响执行部件的定位精度. 最大静转矩是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时,所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩,它反映了步进电动机的制动能力和低速步进运行时的负载能力。 启动矩一频特性空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。 运行矩频特性步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与步距角一起决定执行部件的最大运行速度. 最大相电压和最大相电流分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压和流过的最大电流