機(jī)電一體化試題

1、 西北農(nóng)林科技大學(xué)本科課程中期測驗(yàn)試（卷）20152016學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程專業(yè)班級： 命題教師： 石復(fù)習(xí) 審題教師：陳軍學(xué)生姓名： 學(xué)號： 考試成績： 一、選擇題（每小題 2分，共10分） 得分： 分1.機(jī)械傳動(dòng)部件的實(shí)質(zhì)是（ C ）。A.動(dòng)力傳遞 B.能量轉(zhuǎn)化C.轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的變換器D.運(yùn)動(dòng)形式變換2. （ C ）不是機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)方案的常用方法。 A 取代法 B 整體設(shè)計(jì)法 C 局部轉(zhuǎn)換法 D組合法3、機(jī)電一體化的高性能化一般不包含（ C ）A高速化 B高精度 C高效益 D高可靠性。4. 對于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)差率s的范圍為（ B）。A.1<s<2

2、 B.0<s 1 C.-1<s<1 D.-1<s<05. PI稱為（ C ）控制算法。A.比例 B.比例微分 C.比例積分 D.比例積分微分6.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相六拍通電方式為（ B ）A.A-B-C-AB.A-AB-B-BC-C-CA-AC.AB-BC-CA-ABD.AC-CB-BA-AC7.計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角的公式為( A )A.B. C. D. 8.光柵莫爾條紋寬度的計(jì)算公式是（B表示莫爾條紋的寬度，W表示柵距，表示兩光柵線紋夾角） ( A )A.B. C. D. 9. 加速度傳感器的基本力學(xué)模型是 ( A ) A. 阻尼質(zhì)量系統(tǒng) B. 彈簧質(zhì)量系統(tǒng) C. 彈

3、簧阻尼系統(tǒng) D. 彈簧系統(tǒng)10. 齒輪傳動(dòng)的總等效慣量與傳動(dòng)級數(shù) ( C )A. 有關(guān) B. 無關(guān) C. 在一定級數(shù)內(nèi)有關(guān) D. 在一定級數(shù)內(nèi)無關(guān)二、填空題（每空1分，共20分） 得分： 分1.選用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式、行程、 、 的變換，以及動(dòng)力 和形式的變換。（方向、速度，大小）2.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)要滿足伺服控制在 、 和 等方面的要求。（精度、穩(wěn)定性和 快速響應(yīng)）3.在多級傳動(dòng)中，為了減小傳動(dòng)誤差，傳動(dòng)比的分配應(yīng)遵守 原則。（先小后大）4. 滾珠絲桿中滾珠的循環(huán)方式： 和 。 內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)5. 當(dāng)負(fù)載折算到電機(jī)軸上的慣量等于 時(shí)，系統(tǒng)能達(dá)到慣性負(fù)載和驅(qū)動(dòng)力矩的最佳

4、匹配。轉(zhuǎn)子慣量6.機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類型大致有 、 、 三種。（開發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì) 、變異性設(shè)計(jì)）7.機(jī)電一體化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括 _、 _、_、_。系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)、使用條件、經(jīng)濟(jì)效益8.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中齒輪傳動(dòng)各級傳動(dòng)比的分配原則有 、 和 。（重量最輕原則、輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小）三、判斷題（每小題2分，共10分） 得分： 分1.莫爾條紋具有使柵距的節(jié)距誤差平均化的特點(diǎn)。 （）2.滾珠絲杠傳動(dòng)的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)具有可逆性、傳動(dòng)精度高、磨損小，使用壽命長、能自鎖。 （×） 3. 電氣式執(zhí)行元件能將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并用機(jī)械力驅(qū)動(dòng)執(zhí)行

5、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。如交流電機(jī)、直流電機(jī)、力矩電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。 （）4.步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周累計(jì)誤差為零。 （ ）5. 機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從定量到定性、具體到抽象、粗略到精細(xì)的過程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足的目標(biāo)：保證功能、提高性能、降低成本。 （×）6.機(jī)電產(chǎn)品轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大可使機(jī)械負(fù)載變大，靈敏度下降，但是不影響機(jī)械系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 （×）7. 機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)時(shí)遵循傳動(dòng)鏈最短原則的好處是使傳動(dòng)精度高，而傳動(dòng)性能穩(wěn)定性降低。 （×）8.機(jī)電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從：定量到定性，具體到抽象，粗略到精細(xì)的過程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足的目標(biāo)：保證功能、提高性能、降低成本。 （×）9.雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)

6、整法以消除齒側(cè)間隙，但反向時(shí)不會(huì)出現(xiàn)死區(qū)。（×）10. 數(shù)字式位移傳感器有光柵、磁柵、感應(yīng)同步器等，它們的共同特點(diǎn)是利用自身的物理特征，制成直線型和圓形結(jié)構(gòu)的位移傳感器，輸出信號都是脈沖信號，每一個(gè)脈沖代表輸入的位移當(dāng)量，通過計(jì)數(shù)脈沖就可以統(tǒng)計(jì)位移的尺寸。 （）四、簡答題（共30分，每小題分標(biāo)在小題后） 得分： 分1. 若某一光柵的條紋密度為100條/mm，現(xiàn)利用光柵莫爾條紋的放大作用，把莫爾條紋的寬度調(diào)成5mm，求光柵條紋間的夾角。（6分）柵距P=1/100=0.01(mm)由W=P/有=P/W=0.01/5=0.002(弧度)2. 簡述直流伺服電機(jī)PWM直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

7、。（6分）脈寬調(diào)制(PWM)直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理如圖所示。當(dāng)輸入一個(gè)直流控制電壓u時(shí)就可得到一定寬度與U成比例的脈沖方波來給伺服電動(dòng)機(jī)電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而得到不同大小的電壓值Ua，使直流電動(dòng)機(jī)平滑調(diào)速。設(shè)開關(guān)K周期性地閉合、斷開，閉和開的周期是T。在一個(gè)周期T內(nèi)，閉合的時(shí)間是 ，開斷的時(shí)間是T-，若外加電源電壓U為常數(shù)，則電源加到電動(dòng)機(jī)電樞上的電壓波形將是一個(gè)方波列，其高度為U，寬度為 ，則一個(gè)周期內(nèi)電壓的平均值為3. 如何提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度？（6分）伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度主要取決于伺服系統(tǒng)的頻率特性和加速度。(1)提高系統(tǒng)的固有頻率減小阻尼，增加傳動(dòng)系

8、統(tǒng)的剛度，減小折算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小摩擦力，均有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。(2)提高驅(qū)動(dòng)原件的驅(qū)動(dòng)力可以提高系統(tǒng)的加速度，由此也可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。4. 交流伺服電機(jī)有哪些類型？交流伺服驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是什么？（6分）類型：永磁式同步電機(jī)和感應(yīng)式異步電機(jī)。主要特點(diǎn)：調(diào)速范圍大，適合大中功率伺服系統(tǒng)，運(yùn)行平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不受負(fù)載變化的影響，輸出轉(zhuǎn)矩較大，而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量小。5. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是什么電機(jī)？它的驅(qū)動(dòng)電路的功能是什么?（6分）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是通過脈沖數(shù)量決定轉(zhuǎn)角位移的一種伺服電動(dòng)機(jī)，成本較低，易于采用計(jì)算機(jī)控制，且比直流交流電動(dòng)機(jī)組成的開環(huán)控制系統(tǒng)精度高，因而被廣泛應(yīng)用于開環(huán)控制的伺服系

9、統(tǒng)中。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上是一個(gè)功率開關(guān)電路，為使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，提供的足夠功率的控制信號。五、計(jì)算分析題（共20分，每小題分標(biāo)在小題后） 得分： 分1、已知雙波諧波齒輪的柔輪齒數(shù)Z1=200, 剛輪齒數(shù)Z2=202，波發(fā)生器的轉(zhuǎn)速nH=600r/min。如圖 試求：(1)剛輪固定時(shí)柔輪的轉(zhuǎn)速n1；（5分） (2)柔輪固定時(shí)剛輪的轉(zhuǎn)速n2。（5分）（1）剛輪固定時(shí)： n1=- （2）柔輪固定時(shí) 2. 如圖所示的電機(jī)驅(qū)動(dòng)直線伺服系統(tǒng)，已知工作臺的質(zhì)量為50kg，工作臺與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)f0.1，負(fù)載力為1000N，絲杠直徑為16mm，導(dǎo)程為4mm，齒輪減速比為5，工作臺的最大線速度為0.05m/s，總的傳動(dòng)效率為0.7。試求：（