1118機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-國(guó)家開放大學(xué)2021春（2021年7月）期末統(tǒng)一考試試卷真題及答案

1、 試卷代號(hào)： 1118國(guó)家開放大學(xué)2021年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 試題2021年7月一、單選題（每小題3分.共24分）1.以下不屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)主要功能的是( )。A.控制功能B.檢測(cè)功能C.計(jì)算功能D.動(dòng)力功能2.為了提高機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率，應(yīng)該( )。A.增大系統(tǒng)剛度B.增大系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量C.增大系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩D.減小系統(tǒng)的摩擦阻力3.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，當(dāng)經(jīng)四倍細(xì)分后記數(shù)脈沖為400時(shí)，光柵位移是( )mm。A.1B.2C.3D.44.以下不能實(shí)現(xiàn)交流異步伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法是( )。

2、A.改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率B.改變供電電壓的大小C.改變電動(dòng)機(jī)的供電頻率D.改變電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)5.在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，需要根據(jù)系統(tǒng)功能要求編寫( )，具有實(shí)時(shí)性、針對(duì)性、靈活性和通用性。A.平臺(tái)軟件B.開發(fā)軟件C.系統(tǒng)軟件D.應(yīng)用軟件6.機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一道工序和概念設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是( )。A.結(jié)構(gòu)分析B.功能分析C.工藝分析D.流程分析7.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( )。A.零接口B.被動(dòng)接口C.主動(dòng)接口D.智能接口8.HRGP-IA噴漆機(jī)器人中的活塞式液壓缸屬于系統(tǒng)中的( )。A.能源部分B.測(cè)試傳感部分C.驅(qū)動(dòng)部分D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)二、判斷題（正確的打，

3、錯(cuò)誤的打×，每題3分，共30分）9.機(jī)電一體化產(chǎn)品具有“智能化”的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)差別。( )10.產(chǎn)品的零部件和裝配精度高，系統(tǒng)的精度一定就高。( )11.采用虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)延長(zhǎng)了產(chǎn)品開發(fā)周期，增加了產(chǎn)品開發(fā)成本，但是可以改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高面向客戶與市場(chǎng)需求能力。(.)12.傳感器的敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分。( )13.遲滯是傳感器的一種靜態(tài)誤差，是由于在傳感器的正反行程中的輸出輸入特性曲線不重合引起的。( )14.脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulator，簡(jiǎn)稱PWM)控制就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過脈

4、沖寬度進(jìn)行控制輸出。( )15.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，同頻率下的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就越大。( )16.從計(jì)算機(jī)的精度來看，需要計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的采樣周期短一些，這是因?yàn)楣I(yè)控制用的微型機(jī)字長(zhǎng)固定，前后兩次采樣的數(shù)值之差可能因計(jì)算機(jī)精度不高而反映不出來，從而使控制作用減弱。( )17.反求設(shè)計(jì)是建立在概率統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)之上，主要任務(wù)是提高產(chǎn)品的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，降低維修費(fèi)用。( )18.在數(shù)控設(shè)備中，通過計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的進(jìn)給以及刀具的運(yùn)行等。( )三、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共24分）19.滾珠絲杠副消除軸向間隙的預(yù)緊調(diào)整方法有哪些？20.什么是傳感器的校準(zhǔn)？并簡(jiǎn)述如何進(jìn)行校準(zhǔn)？21.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的

5、輸入信號(hào)是什么？如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制？四、計(jì)算題（10分）22.下圖所示的機(jī)電一體化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)脈沖當(dāng)量為控制器輸出一個(gè)脈沖時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線位移，系統(tǒng)設(shè)計(jì)脈沖當(dāng)量要小于0.Olmm，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲桿，其基本導(dǎo)程l0為4mm，減速機(jī)構(gòu)采用了齒輪減速，齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i=3，當(dāng)使用驅(qū)動(dòng)元件為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，試求步進(jìn)電機(jī)的步距角口。五、綜合題（12分）23.某部門欲開發(fā)一款用于焊接印刷電路板芯片的機(jī)械手，請(qǐng)制訂出該款機(jī)械手產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)流程. 試卷代號(hào)：1118 國(guó)家開放大學(xué)2 0 2 1年春季學(xué)期期末統(tǒng)一考試 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) （供參考） 202

6、1年7月 一、單選題（每小題3分，共24分） 1C 2A 3A 4B 5D 6B 7D 8C 二、判斷題（正確的打，錯(cuò)誤的打×，每題3分，共30分） 9 10.× 11.× 12. 13. 14. 15.× 16.X 17.× 18. 三、簡(jiǎn)答題（每小題8分，共24分） 19.滾珠絲杠副消除軸向間隙的預(yù)緊調(diào)整方法有哪些？ 答：滾珠絲杠副消除軸向間隙的預(yù)緊調(diào)整方法有：螺紋預(yù)緊調(diào)隙式、雙螺母差齒預(yù)緊調(diào)隙式、雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)隙式、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。 20.什么是傳感器的校準(zhǔn)？并簡(jiǎn)述如何進(jìn)行校準(zhǔn)？ 答：傳感器在使用前、使用中

7、或擱置一段時(shí)間再使用時(shí)必須對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)或做必要的調(diào)整和修正，以確保傳感器的測(cè)量精度，這個(gè)復(fù)測(cè)調(diào)整過程稱為校準(zhǔn)。 為了對(duì)傳感器有一個(gè)長(zhǎng)期的、穩(wěn)定的和高精度的基準(zhǔn)，對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，需要精度比它高的基準(zhǔn)器，這種基準(zhǔn)器受時(shí)間的推移和使用的磨損等因素的影響，參數(shù)會(huì)隨之改變。因此 對(duì)這種基準(zhǔn)器還要用更高精度的基準(zhǔn)器來定期校準(zhǔn)。在一些測(cè)量?jī)x器中特別是內(nèi)部裝有微處理器的測(cè)量?jī)x器中，很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)功能。 21.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)角、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向的控制？ 答：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)是k=2，

8、 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，即輸入脈沖頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角大小由輸入脈沖的個(gè)數(shù)決定，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。四、計(jì)算題（10分） 22解：設(shè)為控制器輸出一個(gè)脈沖絲桿轉(zhuǎn)過的角度，則=360°l°×°。（3分） 齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i=l0360°° （3分） 則步進(jìn)電機(jī)的步距角=360°××il0=360°×0.01×34=2.7°。（3分） 因

9、此為了保證系統(tǒng)脈沖當(dāng)量小于0.01mm，步進(jìn)電機(jī)的步距角必須小于2.7°（1分）五、綜合題（12分） 23.答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)流程分為五個(gè)階段：產(chǎn)品規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)實(shí)施和設(shè)計(jì)定型階段。（2分） 第一階段：產(chǎn)品規(guī)劃階段：進(jìn)行需求分析和需求設(shè)計(jì)，以明確設(shè)計(jì)任務(wù)。 機(jī)械手的用途：焊接芯片。 工作方式：手動(dòng)、自動(dòng)方式。 主要技術(shù)參數(shù)：3自由度。 使用環(huán)境要求：生產(chǎn)線。（2分） 第二階段：概念設(shè)計(jì)階段：在功能分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化篩選取得較理想的工作原理方案。（2分） 第三階段：詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。對(duì)各功能模塊進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)，繪制相應(yīng)的工程圖。該階段的工作量既包括機(jī)械、電氣、電子、控制與計(jì)算機(jī)軟件等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，又包括總裝圖和零件