機電一體化試題及答案

1、填 空 題1. 機電一體化技術(shù)的內(nèi)涵是微電子技術(shù)和 機械技術(shù) 滲透過程中形成的一個新概念。2. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）是機械和微電子技術(shù)的有機結(jié)合。3. 工業(yè)三大要素是物質(zhì)、能量、信息；機電一體化工程研究所追求的三大目標(biāo)是：省能源、 省資源、智能化。4. 機電一體化研究的核心技術(shù)是接口問題。5. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）構(gòu)成的五大部分（或子系統(tǒng)）是：機械系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)。6. 機電一體化接口按輸入/輸出功能分類機械接口、物理接口、信息接口、環(huán)境接口。7. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）按設(shè)計類型分為：開放性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計。8. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)

2、品）按機電融合程度分為：機電互補法、 機電結(jié)合（融合）法、機電組合法。9. 機電一體化技術(shù)是在機械的主功能、動力功能、信息與控制功能 基礎(chǔ)上引入 微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機地結(jié)合所構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。10.機電一體化系統(tǒng)實現(xiàn)三大功能應(yīng)具有的兩大重要特征（轉(zhuǎn)換作用方式）：以能源轉(zhuǎn)換為主 和 以信息轉(zhuǎn)換為主 。11. 絲杠螺母機構(gòu)的基本傳動形式有： 螺母固定絲桿轉(zhuǎn)動并移動、 絲桿轉(zhuǎn)動螺母移動、 螺母轉(zhuǎn)動絲桿移動、絲桿固定螺母轉(zhuǎn)動并移動四種形式。12. 滾珠絲杠副按螺紋滾道截面形狀分為單圓弧和雙圓弧兩類；按滾珠的循環(huán)方式分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩類。13. 滾珠絲杠副軸向間隙調(diào)整與預(yù)緊的

3、基本方法有：雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整、 雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整、雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊、彈簧自動調(diào)整預(yù)緊四種方式。14. 滾珠絲杠副常選擇的支承方式有：單推單推式、雙推雙推式、雙推簡支式、雙推自由式。15. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）常用齒輪傳動形式有定軸輪系、行星輪系和諧波輪系三種形式。16. 在機電一體化系統(tǒng)機械傳動中，常用的傳動比分配原則有：重量最輕原則、轉(zhuǎn)動慣量最小原則、傳動精度最優(yōu)原則等。17. 常用導(dǎo)軌副的截面形式有：三角形導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌、圓形導(dǎo)軌 四種形式。18. 導(dǎo)軌剛度主要指：結(jié)構(gòu)剛度、接觸剛度和局部剛度。19. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中，?？蛇x擇的執(zhí)行元件：電磁式、液壓式、氣壓式

4、和其他形式的執(zhí)行元件。20. 電動機的工作特性分為恒轉(zhuǎn)矩工作和恒功率兩個階段，其轉(zhuǎn)折點的轉(zhuǎn)速和功率分別稱為：額定轉(zhuǎn)速和 額定功率；伺服電動機用于調(diào)速控制時，應(yīng)該工作在恒轉(zhuǎn)矩階段。21. 步進(jìn)電機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式可分為：反應(yīng)式步進(jìn)電機、永磁式步進(jìn)電機、混合式步進(jìn)電機三種。22. 步進(jìn)電機的工作方式有：單拍工作方式和倍拍工作方式。23. 步進(jìn)電機的開環(huán)控制精度主要由步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)形式 和工作方式 決定的；為了進(jìn)一步提高步進(jìn)電機的控制精度，可以采用細(xì)分電路來提高控制精度。24. 依據(jù)步進(jìn)電機的工作原理，步進(jìn)電機的驅(qū)動控制電路主要由：方向控制電路、環(huán)形分配電路、驅(qū)動放大電路等組成。 25. 機電一體化系

5、統(tǒng)中，常用的微型計算機類型有：單片機控制系統(tǒng)、 單板機控制系統(tǒng)、工業(yè)微型計算機控制系統(tǒng)三種。26. 提高機電一體化控制系統(tǒng)工作可靠性的措施主要有：隔離技術(shù)、 和 屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)27. 常用傳感器主要分為模擬信號檢測傳感器、數(shù)字信號檢測傳感器、 開關(guān)信號檢測傳感器 三種形式。28. 機電有機結(jié)合分析設(shè)計方法主要有穩(wěn)態(tài)設(shè)計方法和動態(tài)設(shè)計方法兩種。29. 在機電一體化系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設(shè)計的負(fù)載分析中，常見的典型負(fù)載形式有：慣性負(fù)載、外力負(fù)載、內(nèi)力負(fù)載 、彈性負(fù)載、摩擦負(fù)載等。30. 在進(jìn)行機械系統(tǒng)負(fù)載和轉(zhuǎn)動慣量的等效中，遵循的基本原則是能量守恒定律 簡 述 題1. 機電一體化技術(shù)（或產(chǎn)品）的定義。定義：

6、在機械的主功能，動力功能，信息功能，控制功能基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機的結(jié)合所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。2. 機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品設(shè)計的目的是什么？主要目的：增加機械系統(tǒng)或產(chǎn)品的附加值和自動化程度3. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的主要構(gòu)成單元或組成部分有哪些？機械系統(tǒng) ，電子信息處理系統(tǒng)，動力系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，執(zhí)行控制系統(tǒng)4、簡述機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的機電結(jié)合（融合）設(shè)計方法。機電結(jié)合設(shè)計方法是將個組成要素有機的結(jié)合為一體而構(gòu)成專用或通用的功能部件，其要素之間機電參數(shù)的有機匹配比較充分5、簡述機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的機電組合設(shè)計方法，特點是什么？。機電一體化系統(tǒng)的機電組合設(shè)計

7、方法是將用結(jié)合法制成的功能部件，功能模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)，特點是可以縮短設(shè)計與研制周期，節(jié)約工裝設(shè)備費用，且有利于生產(chǎn)管理，使用和維修。6. 機械傳動系統(tǒng)在機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）中的基本功能和作用是什么？機械傳動系統(tǒng)在機電一體化系統(tǒng)中的基本功能是傳遞力/轉(zhuǎn)矩和速度/轉(zhuǎn)速。實質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速變換器。作用是使執(zhí)行原件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方面達(dá)到合理的匹配。7. 簡答機電一體化機械傳動的主要功能，目的，基本要求。功能：傳遞力/轉(zhuǎn)矩和速度/轉(zhuǎn)速目的：使執(zhí)行元件與負(fù)載之間在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方面達(dá)到合理的匹配。基固本要求：轉(zhuǎn)動間隙小，精度高，體積小，重量輕，運動平穩(wěn)，傳動轉(zhuǎn)矩大。8.

8、機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的機械部分與一般機械系統(tǒng)相比，應(yīng)具備哪些特殊要求？ 1.較高的定位精度。2.良好的動態(tài)響應(yīng)特性響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，收斂時間合理。3。無間隙，低摩擦，低慣量，大剛度。4。高的消振頻率，合理的阻尼比。9. 簡述滾珠絲杠傳動裝置的組成，結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點。滾珠絲杠傳動裝置的組成由帶螺旋槽的絲桿，螺母，滾動元件，回珠裝置組成。結(jié)構(gòu)：絲桿輕動時，帶動滾珠螺紋滾道滾動，為阻止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端沒有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠滾動的閉合通路。應(yīng)用特點：阻尼小，傳動效率高，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，適應(yīng)大剛度傳遞，可實現(xiàn)無間隙工作，不能自鎖。10. 試分析齒輪

9、傳動中，定軸傳動、行星傳動、諧波傳動的組成與傳動特點。定軸傳動由圓柱齒輪傳動，圓錐齒輪傳動，蝸桿蝸桿傳動。特點：結(jié)構(gòu)簡單。傳遞可靠，用幾何特性來實現(xiàn)傳動。行星傳動主要是由傳動齒輪，定位齒輪，行星輪和行星架組成。特點。結(jié)構(gòu)緊湊，可實現(xiàn)傳動比更大，幾何特性機構(gòu)傳動原理來實現(xiàn)。諧波傳動主要又鋼輪，柔輪，波發(fā)生器組成。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，充分發(fā)揮材料的特性，傳動比可大，也相當(dāng)可靠，幾何特性材料彈性變化特性實現(xiàn)傳動。11. 滾動導(dǎo)軌副應(yīng)達(dá)到的基本要求。高的導(dǎo)向精度，高的耐磨性，足夠的剛度，良好的工藝性12. 導(dǎo)軌的剛度所包含的主要內(nèi)容有哪些？以及各部分對導(dǎo)軌副的導(dǎo)向精度影響如何？靜剛度抵抗恒

10、定載荷的能力。動剛度抵抗變變載荷的能力。每一類剛度都包括：結(jié)構(gòu)剛度，接觸剛度，局部剛度13. 機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對執(zhí)行元件的基本要求是什么？ 1慣量小，動力大。2體積小，重量輕。3安裝方便，便于維護(hù)。4易于實現(xiàn)自動化控制14. 機電一體化系統(tǒng)對伺服控制電動機的基本要求 1性能密度大。2快速響應(yīng)性好。3位置控制與速度控制精度高，調(diào)速范圍大，低速平穩(wěn)性好，分辨率高以及振動噪音小。4能適應(yīng)頻繁啟動，可靠性高，壽命長。5易于與計算機對接，實現(xiàn)計算機控制。15. 常用伺服電動機有哪些工作特點？2個工作區(qū)。1恒轉(zhuǎn)矩工作區(qū)，2恒功率工作區(qū)16. 對于伺服電動機半閉環(huán)控制系統(tǒng)而言，控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成有哪些

11、？主要是指令控制器，反饋調(diào)節(jié)器，功率放大與整形電路，執(zhí)行元件17. 步進(jìn)電機驅(qū)動控制電路設(shè)計的基本要求是什么？提高驅(qū)動信號，控制有效，可靠性，整形抗干擾電路18. 簡述機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）對檢測傳感器的基本要求。1體積小，重量輕，適應(yīng)性好。2精度和靈敏性高，響應(yīng)快，穩(wěn)定性好，信噪比高。3安全可靠，壽命長。4便于與計算機對接。5不易受被檢測對象和外部環(huán)境的影響。6環(huán)境適應(yīng)能力強。7現(xiàn)場安裝處理簡單，操作方便。8價格便宜19. 簡答通用微機控制系統(tǒng)核心部件，通用微機控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點。通用微型計算機的核心部件為可編程控制器和工業(yè)計算機。構(gòu)成;控制系統(tǒng)以通用微型計算機為核心，設(shè)計專用或選用通用的

12、集成IC芯片，接口電路，執(zhí)行元件，傳感器，以及相互合理匹配元件，組成具有較好通用能力的控制器。軟件采用通用平臺軟件系統(tǒng)。特點：具有可靠性高，適應(yīng)性強，但成本高，應(yīng)采取一定的抗干擾措施等特點。適用于多品種，中小批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品。20. 簡答專用微機控制系統(tǒng)核心部件，專用微機控制系統(tǒng)的構(gòu)成與特點。核心部件為單片機和單板機構(gòu)成由專用IC芯片，接口電路，執(zhí)行元件，傳感器相互合理匹配成專用控制器。特點：軟件采用專用機器代碼或語言，可靠性強，成本低，但適應(yīng)能力差，用于大批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品。21. 光電隔離電路的組成有哪些？主要作用是什么？ 主要由光耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件輸入電路，光源，光敏元件

13、，輸出放大電路組成作用：1可將輸入輸出兩部分的供電電源和電路的地線分離。2可進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)要求的電平輸出，從而具有初級功率放大作用。3提高對負(fù)載的驅(qū)動能力。（3）可將高低壓電源或不同要求電源系統(tǒng)分離，防止不同電源之間信號干擾。22. 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，驅(qū)動電路設(shè)計的目的和基本要求是什么？目的：實現(xiàn)指令信號和執(zhí)行驅(qū)動信號之間的有效匹配。要求：信號類型轉(zhuǎn)換，能量放大，質(zhì)量的保證。三、分析論述題圖1 絲杠螺母傳動機構(gòu)的基本傳動形式1. 簡述如圖2所示死杠螺母傳動機構(gòu)的特點。a：結(jié)構(gòu)簡單，傳動精度高。螺母支撐絲桿可消除軸向躥動，剛性較差。B結(jié)構(gòu)緊湊，絲剛剛性較高，要限制螺母移動，需導(dǎo)向裝置。C

14、：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間較大，傳動時間需限制螺母移動和絲桿轉(zhuǎn)動。D：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，絲桿剛性較高，但使用不方便，使用較少。2. 試分析單圓弧軌道和雙圓弧軌道的結(jié)構(gòu)特點（設(shè)計、制造、使用與維護(hù)）單圓弧滾道：結(jié)構(gòu)簡單，傳遞精度由加工質(zhì)量保證，軸向間隙小，無軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，加工困難，加工精度要求高，成本高，一般在輕載條件下工作。雙圓弧滾道：結(jié)構(gòu)簡單，存在軸向間隙，加工質(zhì)量易于保證，在使用雙螺母結(jié)構(gòu)的條件下，具有軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊能力，傳遞精度高。3. 試分析圖示消除滾珠絲杠軸向間隙調(diào)整與預(yù)緊的工作原理與結(jié)構(gòu)特點。雙螺母墊片預(yù)緊調(diào)整的結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整不方便。工作原理

15、：在絲桿固定不動的條件下，增加墊片的厚度，左右絲桿螺母分別向左移動和向右移動。4. 試分析圖示消除滾珠絲杠副軸向間隙調(diào)整與預(yù)緊的工作原理與結(jié)構(gòu)特點一、名詞解釋 (每小題2分，共10分) 1. 測量2.靈敏度3. 壓電效應(yīng)4. 動態(tài)誤差  5. 傳感器1.  是人們借助于專門的設(shè)備，通過一定的方法對被測對象收集信息，取得數(shù)據(jù)概念的過程。 2.  指在穩(wěn)態(tài)下，輸出的變化量Y與輸入的變化量X的比值。即為傳感器靈敏度。 S=dy/dx=Y/X 3.

16、60;某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定的方向?qū)λ┘恿Χ顾a(chǎn)生變形時，內(nèi)部就會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上將2 產(chǎn)生符號相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。 4. 動態(tài)誤差在被測量隨時間變化過程中進(jìn)行測量時所產(chǎn)生的附加誤差稱為動態(tài)誤差。 5. 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測量裝置。1、線性度2、伺服控制系統(tǒng)3、三相六拍通電方式4、傳感器5、系統(tǒng)精度 所謂傳感器的線性度就是其輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度。又稱&#

17、160;  為非線性誤差。 2、一種能夠跟蹤輸入的指令信號進(jìn)行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。 3、如果步進(jìn)電動機通電循環(huán)的各拍中交替出現(xiàn)單、雙相通電狀態(tài)，這種通電方式稱為單雙相輪流通電方式。如A AB B BCC  CA 4、是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的，便于應(yīng)用的某種物理量 的測量裝置。 5、指輸出量復(fù)現(xiàn)輸入信號要求的精確程度1.機電一體化2.自動控制3.開環(huán)控制系統(tǒng)4.逆變器5. PWM機電一體化-從系統(tǒng)的觀點

18、出發(fā)，將機械技術(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)上有機地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新科學(xué)技術(shù)。 2.自動控制由控制裝置自動進(jìn)行操作的控制。 3.開環(huán)控制系統(tǒng)無反饋的控制系統(tǒng)。 4.逆變器把固定的直流電變成固定或可調(diào)的交流電的 DC/AC變流器。 5. PWM通過調(diào)節(jié)脈沖的寬度改變負(fù)載電壓平均值的脈寬調(diào)制斬波器。1、機電一體化: 機電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(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)，實現(xiàn)多種技術(shù)功能復(fù)合的最佳功能

19、價值的系統(tǒng)工程技術(shù)。 2、柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System）是由兩臺或兩臺以上加工中心或數(shù)控機床組成，并在加工自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)物料流和信息流的自動化 3、靜態(tài)設(shè)計：是指依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，通過研究制定出機械系統(tǒng)的初步設(shè)計方案。 4、系統(tǒng)軟件：系統(tǒng)軟件是由計算機的制造廠商提供的，用來管理計算機本身的資源和方便 用戶使用計算機的軟件。 5、感應(yīng)同步器: 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元件，有直線和圓盤式兩種，分別用作檢測直線位移和轉(zhuǎn)角。5. 簡述燕尾形導(dǎo)軌組合的特點和間隙調(diào)整 機電一體化技術(shù)綜合應(yīng)用了機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢