2022年机电一体化系统设计方案基础形成册.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 教 育 部人 才培 养 模式 改 革 和开 放教 育 试点机电一体化系统设计基础形成性考核册学 校 名 称 : 学 生 姓 名 : 学 生 学 号 :班级:1 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机电一体化系统设计基础课程形成性考核作业 1 一、判定题 正确的打,错误的打 ）1机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质依据要求进行处理,输出具有所需特性的 物质； ）2. 系统论、信息论、掌握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； ）3信息处理

2、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 掌握有关的信息输入、识别、变换、运算、储备、输出和决策分析等技术； ）4自动掌握是在人直接参加的情形下,通过掌握器使被控对象或过程自动地依据预定的规 律运行； ）5产品的组成零部件和装配精度高,系统的精度肯定就高；）6为削减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23 倍,同时,传动系统的固有频率应接近掌握系统的工作频率,以免系统产生振荡而失去稳固性；）7传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速； ）8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

3、以 610 倍的间隙角产生低频振荡,采纳消隙装置,以提高传动精度和系统稳固性；）9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 取值越小越好；）10滚珠丝杠垂直传动时,必需在系统中附加自锁或制动装置；）11采纳偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整,结构简洁,且可以自动补偿侧隙；）12采纳虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估,延长了产品开发周期,增加了产品开发成本,但是可以改进产品设计质量,提高面对客户与市场需求才能；）二、单项题1 以下产品属于机电一体化产品的是 ）；A 游标卡尺 B电话C全自动洗衣机 D非指针式电子表2为提高机电

4、一体化机械传动系统的固有频率,应设法 ）；A 增大系统刚度 B增大系统转动惯量C增大系统的驱动力矩 D 减小系统的摩擦阻力3导程 L0=8mm 的丝杠驱动总质量为 60kg 的工作台与工件,就其折算到丝杠上的等效转动惯量为 ）kgmm 2；1 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - A 48.5B 97 C4.85D9.7 4传动系统的固有频率对传动精度有影响, ）固有频率可减小系统地传动误差, ） 系统刚度可提高固有频率；A提高,提高 B提高,减小 C减小,提高 D减小,减小 5以下哪种方法是采纳单螺母预紧原

5、理来排除滚珠丝杠副的间隙？ A. 增加而减小 B. 增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 7多级齿轮传动中,各级传动比“ 前小后大” 的安排原就不适用于按 ）设计的传动链；A 最小等效转动惯量原就 小功率传动装置）B最小等效转动惯量原就 大功率传动装置）C输出轴的转角误差最小原就 D重量最轻原就 8某机电一体化系统需要排除齿轮传动的齿侧间隙,实行以下哪种方法使得调整过程中能 自动补偿齿侧间隙？ ）A偏心套调整法 B轴向垫片调整法 C薄片错齿调整法 D轴向压簧错齿调整法三、简答题1完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？2简述机电一体化系统中的接口的作用；3机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率,

6、但是设计中要适当挑选其参数,而不是越小越好；为什么？2 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响；四、运算题-1. 某工作台采纳直流电机丝杠螺母机构驱动如下列图,已知电机轴的转动惯量 Jm=4 104kgm 3,与电机输出轴相连的小齿轮的转动惯量 J1=1 10-4kgm 3,大齿轮的转动惯量 J2=1.8 10-4kgm 3,丝杠的转动惯量 Js=3.8 10-4kgm 3；工作台的质量 m=50kg,丝杠导程 t=5mm,齿轮减速比为 i=5；试求：1）工作台折算到丝

7、杠的等效转动惯量 JG；DC 伺服 联轴器2）传动件折算到电机轴的等效转动惯量 Je；电机 工作台i=5 3）电机轴上的总转动惯量 J；齿轮减速器 丝杠 滚珠螺母图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台3 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.已知某四级齿轮传动系统,各齿轮的转角误差为 1= 2= = 8=0.01 弧度,各级减速比相同,即i 1 = i2 = = i 4 =3,求该系统的最大转角误差 max；五、综合题4 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页精选学习资料

8、- - - - - - - - - 1.分析下图调整齿侧间隙的原理；1. 锁紧螺母 2. 圆螺母 3. 带凸缘螺母 4.无凸缘螺母2.分析下图中传动大负载时排除齿侧间隙的原理；1、 6小齿轮2、5大齿轮3齿轮 4预载装置 7齿条机电一体化系统设计基础课程形成性考核作业 2一、判定题 正确的打,错误的打 ）1机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心,强调各种技术的协同和集成的综合性技术； ）2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、良好的稳固性、快5 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - -

9、 - - 速响应性的特性；）3双螺母排除轴向间隙的结构形式结构紧凑,工作牢靠,调整便利,能够精确调整；）4.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； ）5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挑选传感器时,假如测量的目的是进行定性分析,就选用肯定量值精度高的传感器,而不宜选用重复精度高的传感器； ）7传感器在使用前、使用中或修理后,必需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； ）8驱动部分在掌握信息作用下供应动力,伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置； ）9气压式伺服驱动系统

10、常用在定位精度较高的场合使用； ）10永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持肯定转矩,故具有记忆才能,可用于定位驱动； ）11步进电动机的转动惯量越大,同频率下的起动转矩就越大； ）12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； ）二、单项题1以下产品不属于机电一体化产品的是 ）；A 工业机器人 B电子运算机C空调 D 复印机2多级齿轮传动中,各级传动比相等的安排原就适用于按 ）设计的传动链；A 最小等效转动惯量原就 B输出轴的转角误差最小原就C重量最轻原就 小功率装置） D重量最轻原就 大功率装置）3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

11、）；A 掌握电路 B 转换电路C 放大电路 D 逆变电路4幅频特性和相频特性是模拟式传感器的 ）；A 静态特性指标 B 动态特性指标C输入特性参数 D 输出特性参数5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 ；A. 次序掌握系统 B.伺服系统 C.数控机床 D. 工业机器人 7闭环掌握的驱动装置中,丝杠螺母机构位于闭环之外,所以它的 ）；A 回程误差不影响输出精度,但传动误差影响输出精度 B传动误差不影响输出精度,但回程误差影响输出精度6 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共

12、 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - C回程误差和传动误差都不会影响输出精度D回程误差和传动误差都会影响输出精度8. 以下可对沟通伺服电动机进行调速的方法是 脉冲功i工作台当量 为 0.005mm/脉冲；试求：1）步进电机的步距角；放 电 机滚珠丝杠上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成,光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照耀到光电器件上；试分析传感器的测量原理；2已知一个绳位移掌握系统的两种驱动方案分别如图 a 和 b 所示；1）试分析两种方案的特点；2）画图说明方案 a）减速器滚筒驱动测量位移的方法；a）减速器滚筒驱动 b ）丝杠滑台驱动机电一体化系统设计基础

13、课程形成性考核作业 3 一、判定题 正确的打,错误的打 ）1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； ）2电液伺服系统的过载才能强,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； ）3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； ）4脉冲安排器的作用是使电动机绕组的通电次序按肯定规律变化； ）9 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - -

14、- - 5对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好；）6无论采纳何种掌握方案,系统的掌握精度总是高于检测装置的精度；）7一般说来,全物理仿真较之运算机仿真在时间、费用和便利性上都具有明显的优点,是一种经济、快捷与有用的仿真方法；）8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；9运算机掌握系统的采样周期越小,其掌握精度就越高；10 PLC 采纳扫描工作方式,扫描周期的长短打算了PLC 的工作速度； ）11通用型运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；）12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

15、别完成；）二、单项题1以下哪个是传感器的动特性 ）；A 量程 B线性度C灵敏度 D幅频特性2在开环掌握系统中,常用 ）做驱动元件；A 直流伺服电动机 B步进电动机C同步沟通伺服电动机 D 异步沟通伺服电动机3.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,此光栅传感器测量辨论率是 ）mm；A 1 B0.1 C0.01 D 0.001 4运算机掌握系统实际运行时,需要由用户自行编写 和通用性； ）,具有实时性、针对性、敏捷性A 实时软件 B开发软件 C系统软件 D应用软件5以下除了 ）,均是由硬件和软件组成；A 运算机掌握系统 B PLC 掌握系统C嵌

16、入式系统 D 继电器掌握系统6以下抑制电磁干扰的措施,除了 ）,其余都是从切断传播途径入手；A 屏蔽 B 隔离 C 滤波 D 软件抗干扰三、简答题1机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的作用是什么？10 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？3PID 掌握算法中比例、积分、微分部分各起何作用？4系统采样周期的挑选时,主要考虑的影响因素主要有哪些？5 简述下图所示梯形图的工作过程及规律关系,图中接线为：开关 1I0.0 ）,开关2I0.1

17、 ）,开关 3I0.2 ）,红灯 Q0.0）,绿灯 Q0.1）；I0.0I0.1 I0 .2Q0.0 Q0.0 ）3s T0 T0 T0I0.2Q0.1 ）图 梯形图11 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、运算题1某工作台采纳如下列图的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 0.005mm 忽视齿轮和丝杠的传动误差）；1）如采纳高速端测量方法,将旋转编码器安装在电机输出轴上,确定旋转编码器的每转脉冲数；2）

18、如采纳低速端测量方法,将传感器与丝杠的端部直接相连,器是否合用？DC 伺服联轴器工作台电机i=5 ns=500 脉冲 /转的旋转编码齿轮减速器丝杠滚珠螺母图 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台2图示为电枢掌握式直流电动机的工作原理图；图中电机线圈的电流为 i；L 与 R 为线圈的电感与电阻；电机的输入电压为 u；折算到电机转子轴上的等效负载转动惯量为 JM；电机输出转矩和转速分别为 T 和 ；K E和 K T分别为电枢的电势常数和转矩常数,试求输出转速与输入电压之间的传递函数；12 / 17 图 直流电动机的工作原理名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 17 页精选学习资料 -

19、 - - - - - - - - 五、综合题1如下列图的系统,试分析齿轮减速器、丝杠螺母机构及传感器的误差对输出精度的影响；2用 PLC 实现对一台电动机的正反转掌握；掌握要求为：第一电动机正转起动,3 秒后自动反转,反转 2 秒后自动又回到正转,如此循环；可以随时停车；1）写出 I/O 安排表；2）挑选 PLC,画出梯形图；13 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机电一体化系统设计基础课程形成性考核作业 4 一、判定题 正确的打,错误的打 ）1自动掌握技术是机电一体化相关技术之一,直接影响系统的掌握水

20、平、精度、响应速度和稳固性； ）2运算机掌握系统设计完成后,第一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； ）3PLC 完善的自诊断功能,能准时诊断出PLC 系统的软件、硬件故障,并能爱护故障现场,保证了PLC 掌握系统的工作安全性； ）4现场总线系统采纳一对一的设备连线,按掌握回路分别进行连接,打破了传统掌握系统的结构形式； ）5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具体技术说明书的形式来描述满意用户需求产品的过程； ）6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,设计时可以依据需要挑选适当的接口,再协作接口编写相应的程序； ）7运算机掌握系

21、统的软件主要分为系统软件和应用软件,应用软件一般不需要用户设计,系统软件都要由用户自行编写,所以软件设计主要是系统软件设计； ）8反求设计是建立在概率统计基础之上,主要任务是提高产品的牢靠性,延长使用寿命,降低修理费用； ）9绿色设计是对已有的产品或技术进行分析讨论,进而对该系统 产品）进行剖析、重构、再制造的设计； ）10虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维运算机帮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,从而满意工程设计和应用的需要； ）11工业机器人驱动部分在掌握信息作用下供应动力,包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式； ）12

22、数控机床中的运算机属于机电一体化系统的掌握系统,而电机和主轴箱就属于系统的14 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 驱动部分； ）二、单项题1有一脉冲电源,通过环形安排器将脉冲安排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 ）；A 0.6 B1.2 C 1.5 D22步进电机转动后,其输出转矩随着工作频率增高而 ）；A 上升 B 下降 C不变 D 前三种情形都有可能3采纳脉宽调制PWM ）进行直流电动机调速驱动时,通过转变 ）来转变电枢回路的平均电压,从而实现直流电动机

23、的平滑调速；A 脉冲的宽度 B 脉冲的频率 C脉冲的正负 D其他参数 4含有微处理器,可进行程序编制或适应条件变化的接口是 ）；A 零接口 B被动接口 C主动接口 D智能接口 ）；5HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的 A 能源部分 B测试传感部分 C驱动部分 D执行机构 6HRGP-1A 喷漆机器人中的手部属于系统中的 ）；A 能源部分 B测试传感部分 C驱动部分 D执行机构 ）；7通常,数控精密镗铣床等高精度数控设备,其伺服系统的掌握方式均采纳 A 开环掌握 B闭环掌握 C半闭环掌握 D 混合掌握 8数控机床进给系统的伺服电机属于设备的 ）；A 能源部分 B测试传感部分

24、C驱动部分 D执行机构三、简答题1何谓概念设计？简述概念设计的设计过程；2如何进行机电一体化系统的牢靠性设计？3简述 HRGP1A 喷漆机器人的示教再现过程；4简述数控设备中运算机数控装置的组成和功能；五、综合题1某物料搬动机械手的结构如下列图,动作过程如下列图,要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式；机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3 个自由度,采纳电磁阀掌握的气缸驱动, PLC 掌握；要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的具体工程路线；15 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 物料搬动机械手结构原理图2. 某车间内的两条自动生产线上需要一款搬运机器人,用于生产线间的产品搬运,假如该款机器人采纳概念设计,请制订出概念设计的流程；16 / 17 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页