机电一体化系统设计-期末预习复习题及其答案.doc

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1、中国石油大学（北京）远程教育学院中国石油大学（北京）远程教育学院机电一体化系统设计机电一体化系统设计期末复习题期末复习题第一章第一章 绪论绪论判断（判断（A 对，对，B 错）错）1. 工业三要素是资金、人才、技术。2. 机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。答案：B A单选单选1、机电一体化系统机械本体的功能是（ ） A 执行机构 B 动力源C 固定其它部件 D 主操作功能 2、下列哪一项是机电一体化的特性。 A 装置的控制属于强电范畴B 自动信息处理 C 支撑技术是电工技术D 以机械联结为主 3、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

2、 机械装置 答案：C B A问答题问答题1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义？、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义？ 1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制 2)对机器或机组系统工作程序的控制 3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构 4)节约材料 5)节能降耗 对机电一体化产品设计的意义表现在：对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可 靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。2、机电一体化系统的主功能组成是那些？、机电一体化系统

3、的主功能组成是那些？ 物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、 积蓄、记录） 3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化与机电一体化的区别机械电气化 很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动 机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的 装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输配电） 机电一体化 产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自动信息处理，自动调节控制， 自动诊断，自动保护 4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？ 五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它部件)；执行机构(主

4、操作功能)； 驱动部件(动力功能)；传感部件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制)5、传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面？传统机电产品与机电一体化产品的主要区别表现哪些方面？传统机电产品传统机电产品机电一体化产品机电一体化产品技术范畴机械电气化产品 传统机械产品机电一体化产品 现代机械产品生产大批量中小机械部分复杂的机械系统简化运动循环不可调的运动循环 可编程运动速度控制常速驱动变速控制同步性机械同步电子同步结构重量笨重结构轻巧精度控制机械公差定精度反馈实现操作控制人工控制自动可编程6、机电一体化的关键支撑技术有哪些？它们的作用如何？机电一体化的关键支撑技术有哪些？它们的作用

5、如何？ 系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论，具体来说有六个方面的关键技术： 检测传感技术：是自动化、智能化、闭环控制基础 信息处理技术：控制的基础,处理速度,可靠抗干扰 自动控制技术：核心是计算机控制,关系着系统的静动特性和稳定性 伺服传动技术：动力和运动控制实现包括电,液,气的伺服传动技术 精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表现为减轻重量，缩小体 积，提高精度，改善性能，提高可靠性 系统总体技术：包括总体设计和接口设计；涉及到产品的功能分解与技术实现、系统总体综合 与接口技术第二章系统总体设计第二章系统总体设计判断（判断（A 对，对，B 错）错）1、产品的功能、原理

6、、结构设计 ，是机电一体化产品概念设计的核心内容。 2、机电产品的功能可以划分原理、结构、行为。3.逻辑功能元包括:与、或、非、加、减、乘、除。4.现代设计方法强调产品全寿命周期最优化。5.机电一体化设计以强度和低压控制为中心，强调功能设计。6. 如果在所设计的产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该产品的设计只需采用常规设 计方法。7.系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑或。8.可靠性原理是指规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。9、机电结合(融合法)是指制成的功能模块象积木一样组成机电一体化系统。 10、优化设计是工程优化的重要组成部分，以数学规划为核心，以计算机为工具。 11、优化设计

7、包括建立数学模型，选择合适的优化算法及程序及方案评价决策。 12、优化设计算法把多目标问题转化为单目标问题求解的方法。 13、机电一体化系统设计中产品规划要求进行需求分析、需求设计、可行性分析。 14、液压源、气压源同液动、气动系统一样，存在着提高可靠性、标准化和增加质量的问题。 15、机电一体化系统设计过程可分为 5 个阶段：产品规划、概念设计、结构设计、设计实施和 设计定型阶段。 16、机电一体化系统设计中功能模块是实现某一特定功能的具有标准化、通用化或系列化的技 术物理效应。 17、机电一体化系统设计的概念设计的结果是产生实际产品方案。 18、系统的任何输入、输出都可用物料、能量、信号来

8、概括。 19、机电一体系统的设计过程中，将总功能分解后，前级功能是后级功能的手段功能，后级功 能是前级功能的目的功能。 20、可靠性分配中常用的数学方法有代数方法和最优化分配法。 21、通过“黑箱”可以明确所设计的系统与输入输出量及外界环境的关系。 22、一个产品的功能就是产品的效能和作用，即产品行为产生的作用和对环境的配置影响。 23、微机接口通常由接口电路和与之配套的驱动程序组成。 24、为提高机械系统可靠性，应尽可能地加长传动链，增加元件数。 25、进行反求设计的目的是为了开发新的产品。 26、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一种新概念。 27、逻辑功能元包括:与、或、非、加、减、乘

9、、除。 答案：ABBABBBABA AAABB ABABA AAABA AB单选单选1、寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效应，构思实现功能的行为，是什么设计过程？A 行为建模B 结构建模C 功能建模D 评价决策 2、进行行为、结构的映射是（ ）设计过程。 A 功能建模B 行为建模C 结构建模D 评价决策 3、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 4、下列哪一项属于变异性设计？ 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

10、能结构不变 5、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 6、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 7、传统设计方法的特点是（ ）。 A 绿色设计B 设计和制造的一体化C 设计过程的并行化 D 用经验公式 8、现代设计方法的特点是（ ）。 A 用经验公式B 以图表手册为设计依据 C 设计手段的计算机化D 预测性设计 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 10、机电一体化系统设计强调的是( )实现上的概念设计。 A 电子

11、B 结构C 机械D 功能 11、工程设计中常用的抽象方法是（）。 A 黑箱法B 白箱法C 虚拟设计法D 反求设计法 12、对于技术系统来说，其功能可以描述为（）之间的关系。 A 机械结构与电子结构B 输入量与输出量 C 物料、能量和信号 D 系统与用户 13、在机电一体化产品中，对于一些简单的二值性的控制参数，可以考虑采用（）。A 控制开关 B BCD 拨码盘C 行列式键盘D 鼠标 14、在机电一体化产品中，对一些少量的数值型参数的输入可以考虑使用（）。 A 控制开关 B BCD 拨码盘C 行列式键盘D 鼠标 15、在机电一体化产品中，要求输入的控制命令和参数比较多时，则应考虑使用（）。 A

12、控制开关 B BCD 拨码盘C 行列式键盘D 鼠标 16、( )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是（ ）。 A 可靠性B 安全性C 保障性D 测试性 17、在( )中，只要有一个单元功能失效，整个系统的功能也随之失效。 A 串联系统B 并联系统C 复杂系统D 混联系统 18、( )是产生元部件失效或数据传输、处理失误、进而影响其可靠性的最常见和最主要的因 素。A 机械干扰B 电磁噪声干扰C 光电干扰D 环境干扰19、当失效真正是( )时，冗余技术就能大大提高可靠度。A 早期失效B 损耗失效C 晚期失效D 随机失效 20、机电一体化优化设计通常采用( )的方法。 A 单目标

13、规划B 整体规划C 多目标规划D 详细规划 21、机电一体化系统中解决功能模块间的信号匹配问题的是（）。 A 通信模块B 接口模块C 测量模块D 软件模块 答案：ACCDA BDCBD ABABC AABDC B问答题问答题1、试论述机电一体化产品的概念设计步骤及过程？机电一体化产品的概念设计步骤及过程？ 概念设计过程的步骤如下：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。 设计过程可以表述为根据需求确定产品功能，构思产品行为，指定产生期望行为从而实现功能 的结

14、构，然后评价的有限循环过程。 设计过程包括以下活动：功能建模、行为建模、结构建模及评价和决策。 1) 功能建模。确定某个抽象层次的功能，分解功能，建立功能结构图和功能结构。 2) 行为建模。寻找实现功能的物理效应、化学效应或生物效应，构思实现功能的行为， 即进行功能 +行为的映射。 3) 结构建模。指能产生所要求行为、完成预定功能的系统结构，即进行行为结构的 映射。 4) 评价和决策。测试和评价设计方案，检验功能域、行为域和结构域上变量的一致性、 完备性，决定是接收、改进或是放弃该设计方案，并决定是继续进行概念设计循环还是返回到 需求分析或进 入详细设计。2 2、产品的性能要求分类有哪些？简要

15、分类说明。、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。 可按使用要求划分为功能性指标、经济性指标和安全性指标三类外，还可以从设计的角度 划分为特征指标、优化指标和寻常指标三类。不同的性能指标，对产品总体设计的限定作用也 不同。 产品的功能性要求是要求产品在预定的寿命期间内有效地实现其预期的全部功能和性能。包 括功能范围，精度指标，可靠性指标，维修性指标 产品的经济性要求是指用户对获得具有所需功能和性能的产品所需付出的费用方面的要求。 该费用包括购置费用和使用费用。 安全性要求包括对人身安全的要求和对产品安全的要求。 特征指标是决定产品功能和基本性能的指标，是设计中必须设法达到的指标。 优化指标是

16、在产品优化设计中用来进行方案对比的评价指标。优化指标一般不像特征指标 那样要求必须严格达到，而是有一定范围和可以优化选择的余地。常被选作的优化指标有生产 成本、可靠度等。 寻常指标是产品设计中作为常规要求的一类指标，寻常指标有较为固定的范畴，一般不定 量描述，如工艺性、人机接口 、美学指标、安全性、标准化指标等。寻常指标一般不参与优化 设计，只需采用常规设计方法来保证。3、什么是机电一体化产品概念设计的核心内容？、什么是机电一体化产品概念设计的核心内容？产品的功能设计、原理设计和结构设计是机电一体化产品概念设计的核心内容。 4、机电产品设计有哪些类型？试简要说明？机电产品设计有哪些类型？试简要

17、说明？ 开发性设计：没有参照样板的设计 适应性设计：局部更改，适应性变动；以使产品的性能和质量提高。 变异性设计：适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变5 5、简述产品功能、行为和结构及其建模之间的关系？、简述产品功能、行为和结构及其建模之间的关系？ 1）功能行为结构的关系 产品结构的变化状态是行为，行为的作用是功能，结构是功能和行为的载体；功能通过行 为实现，行为受物理定律制约，行为变量有明确的物理关系。 2）建模设计过程是根据需求确定产品功能，构思产品行为，指定产生期望行为从而实现 功能的结构，然后评价的有限循环过程。具体如下： 功能建模：某个抽象层次的功能，进行功能设计分解，建立功能结

18、构图和功能结构。 行为建模：寻找实现功能的物理效应，化学效应或生物效应，构思实现功能的行为，即进 行功能行为的映射 结构建模：进行行为结构的映射。 评价决策：检验功能域，行为域、结构域上变量一致性，完备性；判断有害故障行为，多 余功能；决定接受改进，放弃；进行循环或下一步详细设计。6 6、传统机电产品设计与机电一体化产品设计的主要区别、传统机电产品设计与机电一体化产品设计的主要区别 传统的机电产品设计是以强度和低压控制为中心，其特点可以描述为安全系数设计,经验设计, 类比设计,和机电分离设计. 机电一体化产品：强调的是功能设计；由若干具有特定功能的机械和电子要素组成的有机整体， 在功能上实现机

19、电技术的有机结合。机电一体化产品机电一体化产品的设计方法主要是把复杂的设计要求，通过功 能关系的分析抽象为简单的模式，以便寻找能满足设计对象主要功能关系的原理方案。 例如：在机械本体上应用电子控制设备(机床,洗衣机) 电子设备置换机械控制系统（凸轮运动伺服） 信息机器采用电子设备（打印机针打静电吸附） 信息处理机全面置换机械装置(电子称,钟表) 检测系统采用电子设备 电子设备取代机械本体(电火花加工床) 7、试论述机电一体化功能设计的思想方法和特点？机电一体化功能设计的思想方法和特点？ 功能设计方法有： 机电互补(替代法)：功能取代：电取代机；凸轮，变速机构 机电结合(融合法)：集成互融为一体

20、，直线电机 组合法：将用结合法（或互补法）制成的功能模块象积木一样组成机电一体化系统，如 工业机器人不同的关节轴。 总之，从机械技术、电子技术、硬件技术和软件技术四个方面权衡经济和技术上的利弊得失， 选择最佳方案。 特点： 等效性： 机械、电子硬件、软件具有相同的功能替代：如计时器，传感器 互补性： 控制系统的各个环节是相互关联的，共同影响系统性能。包括控制对象在内的大部分组成环节都作为可改变的设计内容。 优化设计： 在机械电子软件等技术之间进行比较权衡，根据可比性，用具有相同量纲的优化指标对 各个方案进行比较。 8、简要说明机电一体化系统基本功能元的组成内容？机电一体化系统基本功能元的组成内

21、容？ 物理功能元：变换缩放、合并分离、传导隔阻、储存 逻辑功能元：与、或、非 数学功能元：加、减、乘、除、乘方、开方、微分、积分 9、机电一体化的现代设计方法的有何特点？机电一体化的现代设计方法的有何特点？ 传统设计以经验公式，图表和手册为设计依据。 现代设计方法以计算机为主要辅助手段较为成熟的设计方法；强调产品全寿命周期最优化；设 计过程的并行化，智能化；设计手段的计算机化，精确化，拟实化；设计和制造的一体化；绿色设 计，宜人性设计 10、优化设计的原理方法？、优化设计的原理方法？ 优化设计，是工程优化的重要组成部分（优化设计，优化实验，优化控制） ，以数学规划为核 心，以计算机为工具。优化

22、设计是将优化技术用于设计过程，通过数学优选法最终获得比较合理的 设计参数和选择。 步骤 建立数学模型，机电一体化系统的数学模型可以直接借用控制工程的理论和模型。 选择合适的优化算法及程序：解线性和非线性数学规划的程序得出最优化设计方案。 方案评价决策。 机电一体化优化设计的条件和方法 条件：功能的等效性；各环节的互补性 方法：设法把多目标问题转化为单目标问题求解。11、简要说明可靠性的原理及其设计方法？、简要说明可靠性的原理及其设计方法？ 定义：规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力。 5 个：对象、使用条件 、规定时间、规定功能、概率。 系统可靠性是各组成环节可靠性的逻辑与。 可靠性采用的

23、设计方法：冗余技术、诊断技术、提高软件可靠性第三章机械系统设计第三章机械系统设计判断判断A对 B.错1、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前大后小原则。 2、滚动导轨预加负载的目的是消除静差；常用方法有滚珠过盈和双螺母预紧。 3、机电一体化系统的主要由控制装置、检测传感装置，驱动装置，机械装置构成。 4、传动间隙和非线性摩擦力都会造成空程误差而振荡。 5、传动出现低速爬行现象不稳定的主要原因是摩擦系数和转动惯量。 6、滚珠丝杠副的导程是指丝杠或螺母旋转 360所移动的距离。 7、导轨是利用金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其 摩擦的一种装

24、置。 8、在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守的原则是：前大后小。 9、滚珠丝杠的基本导程的增大，运动脉冲当量变小，可提高控制精度。 10、使滚珠丝杠具有较大刚度的支承方式是两端向心轴承。 11、传统的机械系统和机电一体化系统实现机械运动的方式相同。 12、机械传动系统中传动间隙是造成死区误差的原因。 13、半运动学设计原理是以点接触来约束运动方向。 14、设计基面、工艺基面、测量基面、装配基面应尽可能统一于同一基面。 15、对于减速齿轮传动系统，其输出轴转角的总误差主要取决于末级的传动误差，其余各级传 动误差的影响可以忽略不计。 16、机械传动系统中末级齿轮精度要求最低。 17

25、、在精度的定义中，准确度用系统误差大小来表示。 18、在精度的定义中，精密度用系统误差大小来表示。 19、对工作机中的传动机构，既要求能实现运动的变换，又要求能实现动力的变换。 20、滚珠丝杠既可将回转运动变为直线运动，又可将直线运动变为回转运动，且传动效率几乎 相同。 21、滚珠丝杠副的公称直径是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。22、基本导程是滚珠丝杠副的特征尺寸。 23、转轴主要传递动力，只承受扭矩作用。 24、心轴只起支承旋转机件作用而不传递动力, 即只承受弯矩作用。 25、滚珠丝杆不能自锁，必要时须在系统中附加自锁或制动装置。 26、在小功率传动链中为使总的折

26、算惯量最小，各级传动比分配应遵守前大后小原则。 27、按重量最轻原则大功率传动系统各级传动比一般以“先大后小”原则处理。 28、凸形导轨与凹形导轨相比，用于低速运动，且不易积存切屑。 答案：BBABB AABBB BABAA BABAA ABBAA BAA 部分正确注释：13、运动学设计原理是以点接触来约束运动方向。 18、在精度的定义中，精密度用随机误差大小来表示。 22、公称直径是滚珠丝杠副的特征尺寸。单选单选1、出现低速爬行现象不稳定的主要原因是（ ）。 A 转动惯量大B 非线性摩擦力C 负载扭矩不稳定D 润滑不良 2、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

27、音 D 提高润滑 3、以下导轨中，（ ）最容易出现爬行现象。 A 滚动导轨B 滑动导轨C 静压导轨D 卸荷导轨 4、哪一项是滚珠丝杠副的特点。 A 同步性好B 运动不具有可逆性 C 无法消除间隙D 低速时爬行 5、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 6、滚珠丝杠副的基本导程减小，可以（ ）。 A 提高精度B 提高承载能力C 提高传动效率D 加大螺旋升角 7、根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作，是机械系统的（ ）。 A 传动机构B 导向机构C 执行机构D 轴系 8、要使一个空间物体定位，需要适

28、当配置几个约束加以限制？（ ）。A 3B 4C 6D 8 9、零件设计时，（）是零件工作图上标注尺寸的基准面。 A 设计基面B 工艺基面C 测量基面D 装配基面 10 零件设计加工时，（）是加工时的定位基面，以此加工其它面。 A 设计基面B 工艺基面C 测量基面D 装配基面 11 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 12 随着测量次数的增加，随机误差符合一定的统计规律，绝大多数随机误差符合（）。 A 正态分布B 均匀分布C 三角形分布D 几何分布 13 以下那项属于机械系统的制造误差？ A 机构原理误差 B 零件原理误差 C

29、技术原理误差D 装配与调整误差 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 15 为保证滚珠丝杠副传动有最大的稳定系数，应采用哪种方式？ A 双推自由B 双推简支C 单推单推D 双推双推 16 使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（ ）。 A 一端装止推轴承B 一端装化推轴承，另一端装向心球轮承 C 两端装止推轴承D 两端装向心球轮承 17 齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是（ ）。 A 调整中心距法 B 选择装配法 C 带锥度齿轮法 D 压簧消隙结构 18 齿轮传动的总等效惯量随传动级数（ ）。 A 增加

30、而减小B 增加而增加C 减小而减小D 变化而不变 19 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（ ）。 A 前大后小B 前小后大C 前后相等D 平方关系 20 采用齿轮系传动时，根据最小等效转动惯量原则，两级齿轮传动最佳速比分配的条件是（ ）。A i2=0.5i1B i2=0.5i12C i2=0.7i12D i2=0.7i1 21 谐波齿轮具有速比大、传动精度高等有点，它是由哪种传动演变而来的？ A 直齿锥齿轮传动B 齿轮齿条传动C 行星齿轮传动D 涡轮蜗杆传动 22 齿轮系在机电一体化系统的传动机构中的作用是（ ）。 A 减速，增加力矩B 增速，增大力矩C 增速，减小力

31、矩D 减速，减小力矩 23 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。 若柔轮固定，则刚轮转速为（ ）。A 6r/minB -6r/minC 5.94r/minD -5.94r/min 24 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/minB -6r/minC 5.94r/minD -5.94r/min 答案：BBBADACCAB DADBD CDABC CACB问答题问答题1.机电一体化系统中的机械系统主要包括哪几部分

32、？机电一体化系统中的机械系统主要包括哪几部分？ 五个部分，分别是： 1）传动机构。机电一体化机械系统中的传动机构的主要功能是传递能量和运动，因此，它实 际上是一种力、速度变换器。机械传动部件对伺服系统的伺服特性有很大影响，特别是其传动类型、 传动方式、传动刚性以及传动的可靠性对系统的精度、稳定性和快速性有重大影响。 2）导向机构。其作用是支承和限制运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动，为机 械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。 3）执行机构。执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。一般要求 它具有较高的灵敏度、精确度、良好的重复性和可靠性等。

33、 4）轴系。轴系由轴、轴承及安装在轴上的齿轮、带轮等传动部件组成。轴系的主要作用是传 递转矩及精确的回转运动，它直接承受外力(力矩)。 5）机座或机架。机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既承受其他零部件的重量和工 作载荷，又起保证各零部件相对位置的基准作用。 2、滚动导轨预加负载的目的是什么？常用方法有哪些？、滚动导轨预加负载的目的是什么？常用方法有哪些？ 滚动导轨预加负载的目的是消除间隙；常用方法有：滚珠过盈和双螺母预紧。 3、试述导轨的主要作用，导轨副的组成种类及应满足的要求？试述导轨的主要作用，导轨副的组成种类及应满足的要求？ 主要作用：金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引

34、导移动装置或设备并减少其摩擦 的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。 分类：滑动，滚动，流体介质；结构：开式，闭式； 要求：导向精度高，耐磨性好，刚度高；低速平稳；热稳性好；工艺性好； 4、滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？ 组成：在丝杠和螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。 特点：丝杠与螺母变成滚动摩擦；广泛应用 传动效率高85-98%（滑动的3-4倍）； 运动平稳（启动与工作一样），无冲击，低速无爬行； 可预紧，消除间隙，提高刚度和传动精度； 定位及重复定位精度高；同步性好； 工作寿命长；可靠性高； 运动具有可逆性；回转直线

35、缺点：不自锁；成本高（以mm计算）5、谐波齿轮传动有何特点？基本组成有哪些部件？谐波齿轮传动有何特点？基本组成有哪些部件？ 传动比大（50-500）； 接触齿30-40%：承载能力大，精度高（比齿轮高1级）； 同轴性好；可实现向密闭空间传递运动及动力 传动平稳（无冲击）； 传动效率高（65-90%）； 结构简单，体积重量小；体积和重量均减少1/3左右或更多 成本高。 基本组成部件包括刚轮、柔轮和波发生器。 6 6、什么是低速爬行？造成的原因是什么？、什么是低速爬行？造成的原因是什么？ 所谓“爬行”，指系统在低速运行时时停时转，速度时高时低甚至为零的现象，这种速度脉动现 象又称为低速“抖动”现象

36、。爬行一般出现在某个临界转速以下，在此速度下摩擦特性表现为严重非 线性变化区间，而在高速运行时并不出现。机械系统在低速运行时，速度跟踪存在“死区”现象，是 由于零点附近非线性摩擦的存在，导致系统运行不稳定。 这是因为当负载处于相对静止状态时，摩擦力为静摩擦力 F，其最大值发生在运动开始前的一 瞬间；当运动一开始，静摩擦力即消失，此时摩擦力立即下降为动摩擦力 Ff，动摩擦力是接触面对 运动物体的阻力，大小为一常数；随着运动速度的增加，摩擦力成线性增加，此时摩擦力为粘滞摩 擦力 FV。由此可见，只有物体运动后的粘滞摩擦才是线性的，而当物体静止时和刚开始运动时， 其摩擦是非线性的 。 设计机械系统时

37、，应尽量减少静摩擦和降低动、静摩擦之差值，提高传动系统的刚度，以提高 系统的精度、稳定性和快速响应性。 7、机电一体化机械传动系统设计的特点？、机电一体化机械传动系统设计的特点？ 机电一体化系统中机械传动系统的设计就是面向机电伺服系统的伺服机械传动系统设计。根据 机电有机结合的原则，机电一体化系统中采用了调速范围大、可无级调速的控制电机，从而节省了 大量用于进行变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件，减少了产生误差的环节，提高了传动效率，因 此使机械传动设计也得到了简化，其机械传动方式也由传统的串联或串并联方式演变为并联的传动 方式，即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统

38、来完成，各个运 动之间的传动关系则由计算机来统一协调和控制，如并联机器人、并联机床等，极大地简化了机械 结构，提高了产品的刚度重量比及精度。因此，机电一体化机械传动系统具有传动链短，转动惯量 小，线性传递，无间隙传递等设计特点。第四章第四章 伺服系统设计伺服系统设计判断判断A对 B.错 1、电气伺服驱动装置包括直流伺服和交流伺服 。 2、步进电动机一定要与控制脉冲联系起来才能运行，否则无法工作。 3、步进电动机的优点之一就是误差不会累积。 4、电液比例阀是用比例电磁铁来代替手动调节。 5.液压马达为得到合适的运动速度和负载能力，一般要使用较大传动比的减速器，传动机构的尺寸 较大。 6、对于步进

39、电机来讲，只要控制输入脉冲的频率和顺序，即可获得所需转角转速和转动方向。7.交流电动机只能采用调频法调速。8、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，也决定了运动控制系统的脉冲当量。 9、系统的阻尼比小则系统的响应快,所以系统的阻尼比越小越好。10.液压伺服的缺点是效率低,保养麻烦,漏油污染环境，运动形式少，成本高，有附加装置。11.直流伺服电动机的空载转速 n0 与堵转矩 Tb 之比的绝对值越小，则电机特性越软。12、PWM 系统的直流电源为不受控的整流输出，因此功率因数较低。 13、PWM 调制频率高，电机负载成感性对电流脉动有平滑作用，波形系数接近 1。 14、步进电机采用细分驱动的优点有

40、减小步距角；使电机运转平稳；提高精度；降低成本。B 15、直流无刷电动机工作时是根据永磁转子的位置传感器对定子电枢绕组进行电子换向。A 16、对于有差系统，无论采用多么精密的元器件，也总是存在稳态误差的。 17、在 SPWM 变频调速系统中，通常载波是正弦波 ， 而调制波是等腰三角波。 18、伺服控制系统的比较元件是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得控制系 统动作的偏差信号的环节。答案：BAAABABABB BBABA ABA 部分正确注释： 17、在 SPWM 变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波。单选单选1、全闭环系统的优点是（ ） 。 A 精度高B 系统简

41、单C 成本较低D 调试简单 2、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 3、全闭环数控机床上位置传感元件是装在（ ） 。 A 电机轴端 B 减速齿轮轴端 C 滚珠丝杆轴端 D 工作台运动部件上 4、在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（ ） 。A 传动精度、稳定性、快速响应性B 传动精度、稳定性、低噪声 C 传动精度、高可靠性、小型轻量化D 传动精度、高可靠性、低冲击振动 5、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 6、通过安装在丝杆轴端的编码

42、器获得的工作台的位置进行定位，该系统属于（ ） 。 A 开环伺服系统 B 闭环伺服系统 C 半开环伺服系统D 半闭环伺服系统 7、机床的调速方法很多，其中最有利于实现自动化，并可简化机械结构的方法是（ ） 。 A 机械方法 B 电气方法C 液压方法D 气动方法 8、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 9、 PWM 指的是（ ） 。 A 机器人B 计算机集成系统C 脉宽调制D 可编程控制器 10、步进电机是通过（ ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲幅值B 脉冲数量C 脉冲的相位D 脉冲的占空比 11、如果三相步进电动机绕组为 U

43、、V、W，其通电顺序为 UVVWWUUV，则这种分配 方式为（ ） 。 A 三相三拍 B 三相四拍C 三相六拍D 双三拍 12、步进电动机转速与脉冲电源的关系是（ ） 。 A 与电源脉冲频率成正比B 与电源脉冲数成正比 C 与电源脉冲宽度成正比D 与电源脉冲幅值成正比 13、步进电机一般用于（ ）控制系统中。 A 开环 B 闭环C 半闭环D 前馈 14、某步进电机转子有 40 个齿，当采用三相六拍运行时，步距角是（ ） 。 A 1.5B 3C 0.75D 6 15、某步进电动机三相单三拍运行时步距角为 3，三相双三拍运行时步距角为（ ） 。 A 1.5B 0.75 C 6D 3 16、下列操作

44、中，可以使直流伺服电动机的理想空载转速升高的是（ ） 。 A 增大电枢电阻 B 减小电枢电压 C 增大电枢电压 D 减小电枢电阻 17、直流伺服电机通常可以近似为一阶惯性环节，其过渡过程的快慢主要取决于（ ） 。 A 机电时间常数B 机械系统时间常数 C 电磁时间常数 D 阻尼系数 18、与直流伺服电机的机械特性硬度无关的是（ ） 。 A 电枢电压 B 电枢电阻C 反电动势系数 D 转矩系数 19、下列电动机中，没有绕组和磁极的电动机是（ ） 。 A 直流电动机B 超声波电动机 C 永磁同步电动机D 交流电动机 20、下列几种电动机中，不属于固定磁阻电动机的是（ ） 。 A 直流电机B 步进电

45、机C 永磁同步电机D 交流感应电机 21、当励磁恒定不变时，直流电动机的电磁转矩与电枢电流之间的关系是（ ） 。 A 正比关系B 反比关系C 平方比关系D 平方反比关系 22、直流伺服电机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为（ ） 。 A 转速特性B 调节特性C 工作特性D 机械特性 23、在直流电机速度控制中改变电枢供电电压 U 属于( )调速。 A 恒功率B 变功率C 恒转矩D 变转矩 24、直流电动机电枢绕组的阻值小说明电机（ ） 。 A 特性硬B 始动电压低C 特性软D 启动电流大25、如忽略电机电磁时间常数, 电压为输入量，转角为输出量时，直流伺服电机数学模型是（ ） 。 A 比

46、例环节B 一阶系统C 二阶系统D 积分环节 26、直流测速发电机输出的是与转速（ ） 。 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 27、感应式交流伺服电机的定子绕组通入三相交流电后，产生的磁场是（ ） 。 A 脉动磁场 B 静止磁场C 旋转磁场D 无磁场 28、感应电动机的调速方法应采用（ ） 。 A调相法调速 B电枢电压调速C调频调速 D激磁电流调速 答案：ABDABDBCCB DAAAD CAABB ABCAC CCC问答题问答题1.某交流感应电动机，正常工作时实际转速某交流感应电动机，正常工作时实际转速 1350r/min，电源频率，电源频

47、率 50Hz，其转差率是多少？，其转差率是多少？交流感应电机的空载转速，p磁极数： p=2 时，n0=1500r/min；实际电机都是pfn/600在空载转速附近工作。因而空载转速。min/15000rn 转差率1 . 015001350150000nnnS2、已知某工作台采用步进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=5，2/4 相步进电机的步进角为 1.8，半步细分驱动时的工作台位移的脉冲当量为 多少？根据脉冲当量公式：ip 360p 丝杠导程，a 为步距角， 脉冲当量，半步细分步距角为 0.9=0.94/360/5=0.002mm

48、3、感应电动机可采用什么调速方法？、感应电动机可采用什么调速方法？ 可采用调频调速。因为，根据公式 U=4.44fNBS ，电磁元件的参数 N、B、S 是不变的，当频率 f 变化时，电压 U 随之变化，从而可实现调速。4、对电机进行闭环控制中，适合采用跟踪型、对电机进行闭环控制中，适合采用跟踪型PWM控制的物理量是什么？控制的物理量是什么？跟踪型跟踪型PWMPWM有何特点？有何特点？ 采用 PWM 驱动系统的具有如下特点：频率高响应快，电流脉动小，电源的功率因数高，动 态硬度好。 在电机驱动控制的物理量电压和电流中，只有电流量适合采用跟踪型 PWM 控制，这是因为电 机属于感性负载，电流因线圈

49、感抗的原因变化率受到抑制可以用于跟踪控制。 跟踪型 PWM 特点：硬件电路简单；实时控制，响应快；不用载波；采用闭环控制；高次谐波相 对较多； 5 5、半闭环伺服结构的有什么特点？半闭环伺服结构的有什么特点？ 全闭环伺服结构位置传感元件是装在末端效应器（执行机构）上；全闭环系统精度高，但系统 复杂，成本高，调试困难。半闭环结构位置传感元件是装在电机轴端；性能界于开环和闭环控制系统之间，系统简单，能 够获得较满意的精度，稳定性好，成本较低，检测、维修较为方便。 6、电液比例阀是怎样实现调节的？、电液比例阀是怎样实现调节的？ 利用比例电磁铁代替手动，调节压力，流量，方向；相对于伺服阀：动态性能低，功耗小，价格低， 死区大，滞环大。 7、液压调节系统有哪些？液压调节系统有哪些？ 压力调节(比例阀)，流量调节(伺服阀)，方向调节 8、开环控制系统中，多采用什么类型驱动电机？有什么特点？、开环控制系统中，多采用什么类型驱动电机？有什么特点？