国开《机电一体化系统设计基础》形考1-4【答案】

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形考使命一

滚珠丝杠笔直传动时，有必要在系统中附加自锁或制动设备。（ ）

商品的构成零部件和安装精度高，系统的精度必定就高。（ ）

齿轮传动的啮合空隙会形成必定的传动死区，若在闭环系统中，传动死区会使系统发生低频震动。（ ）

系统论、信息论、操控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。（ ）

自动操控是在人直接参加的状况下，经过操控器使被控对象或过程自动地依照预订的规律运转。（ ）

为削减机械传动部件的扭矩反应对电机动态功能的影响，机械传动系统的根本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，一起，传动系统的固有频率应挨近操控系统的工作频率，避免系统发生振动而失掉安稳性。（ ）

选用偏疼轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简略，且能够自动抵偿侧隙。（ ）

进行机械系统结构设计时，因为阻尼对系统的精度和疾速呼应性均发生晦气的影响，因而机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（ ）

选用虚拟样机替代物理样机对商品进行立异设计测试和评估，延伸了商品开发周期，添加了商品开发成本，可是能够改善商品设计质量，进步面向客户与市场需求的才能。（ ）

在闭环系统中，因齿轮副的啮合空隙而形成的传动死区能使系统以1~5倍的空隙角发生低频振动，选用消隙设备，以进步传动精度和系统安稳性。（ ）

以下商品不归于机电一体化商品的是（ ）。

以下商品不归于机电一体化商品的是（ ）。

机械传动部件的阻尼比和以下哪个要素无关？（ ）

关于机电一体化系统的齿轮传动，采纳下列哪种方法是来消除齿侧空隙，使得调整过程中能自动抵偿齿侧空隙？（ ）

以下商品归于机电一体化商品的是（ ）。

下列哪种方法是选用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的空隙？（ ）

滚珠螺旋传动与其他直线运动副比较，以下哪一项不是滚珠螺旋传动的特色？（ ）

机械系统中阻尼越大，最大振幅越小，且衰减越快，因而，恰当的进步阻尼能够进步系统的安稳性。依据经历，阻尼比ξ一般取为（ ）。

以下商品归于机电一体化商品的是（ ）。

为进步机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（ ）。

现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其根本导程为l0=6mm、左端齿轮齿数为100、右端齿轮齿数为98。当两头转向一样时，两头外齿轮相关于内齿轮转过4个齿时，试求两个螺母之间发生的相对轴向位移？

解：当两头转向一样时，两头外齿轮相关于内齿轮转过1个齿时，相对移动的轴向间隔为

一端的外齿轮相关于另一端的外齿轮转过4个齿时，试求两个螺母之发生的相对轴向位移为

设有一小功率电动机驱动的二级齿轮传动减速系统如图所示，假定齿轮箱的传动功率为100%，齿轮箱的总传动比i=2，已知齿轮选用一样资料，齿轮的宽度持平，各齿轮的模数m=4，自动齿轮的齿数：z1=z3=30，请依据滚动惯量最小准则设计齿轮传动系统，计算各级齿轮传动比和齿轮2、齿轮4的齿数。

解：设一级齿轮的传动比为i1，第二级齿轮的传动比i2，其间i2=i/i1。变换到电机轴的齿轮惯量为

依据滚动惯量最小准则，令可求得

形考使命二

永磁型步进电动机即便其定子绕组断电也能坚持必定转矩，故具有回忆才能，可用于定位驱动。

直流伺服电动机和永磁同步交流伺服电动机都能够选用PWM操控方法进行调速操控。

电液伺服系统的过载才能强，在强力驱动和高精度定位时功能好，合适于重载的高加减速驱动。

步进电动机的滚动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。

数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的一起特色是使用本身的物理特征，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，经过计数脉冲就能够统计位移的尺度。

一般，步进电机的最高接连工作频率远大于它的最高发动频率。

传感器在运用前、运用中或修补后，有必要对其首要技术目标标定或校准，以保证传感器的功能目标到达要求。

直流伺服电动机的机械特性是电机转速与其操控电压的关系。

传感器的静态特性是特指输入量为常量时，传感器的输出与输入之间的关系。

传感器的变换元件是指传感器中能直接感触或呼应被丈量的有些。

PWM指的是（ ）。

光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密布等距离平行的刻线，刻线数为100线/mm，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是（ ）mm。

选用脉宽调制进行直流电动机调速驱动时，经过改动（ ）来改动电枢回路的均匀电压，然后完成直流电动机的滑润调速。

步进电动机是经过操控（ ）决议转向。

下列哪个不是传感器的动特性（ ）。

步进电机滚动后，其输出转矩跟着工作频率增高而（ ）。

光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密布等距离平行的刻线，刻线数为100线/mm，设记数脉冲为400，光栅位移是（ ）mm。

以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（ ）。

步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数成为本来的2倍，则步距角为本来的（ ）。

光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密布等距离平行的刻线，刻线数为100线/mm，经四倍细分后，此光栅传感器丈量分辩率是（ ）mm。

如图所示的电机驱开工作台系统，其间驱开工作台运动的三相六拍步进电机，转子齿数z为100。滚珠丝杠的根本导程为l0=6mm。已知传动系统的横向（ ）脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求步进电机的步距角α和减速齿轮的传动比i。

解：（ ）步进电机的步距角α=（ ）。（ ）减速齿轮的传动比i=（ ）。

某线性位移丈量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移丈量仪的输出电压由3.5v减至2.5v,求该仪器的活络度为（ ）V/mm。

形考使命三

HRGP-1A型机器人的工作分为（ ）和再现两个过程。

HRGP-1A型喷漆机器人中的手部下于系统中的（ ）。

数控机床进给系统的伺服电机归于设备的（ ）。

不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是（ ）。

旋改变压器是喷漆机器人电液伺服系统中的（ ）。

（ ）要求计算机操控系统的采样周期小一点。

以下除了（ ），均是由硬件和软件构成。

计算机操控系统实践运转时，需求由用户自行编写（ ），具有实时性、对于性、灵敏性和通用性。

积分调理器的首要效果是（ ）。

以下（ ）不归于系统功用结构图的根本结构方式。

份额调理器的效果在于减小超调，减小振动，使系统愈加安稳。（ ）

需求设计是指新商品开发的整个生命周期内，从剖析用户需求到以具体技术阐明书的方式来描绘满意用户需求商品的过程。（ ）

开环系统没有反应回路，只能根据时刻和逻辑次序决议被控对象的运转方法，开环系统简略、安稳、牢靠，但精度较低，无自动纠偏才能。（ ）

反求设计是树立在概率统计基础之上，首要使命是进步商品的牢靠性，延伸运用寿数，下降修理费用。（ ）

通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，一般都具有低功耗、体积小、集成度高等特色。（ ）

数控机床中的计算机归于机电一体化系统的操控及信息处理单元，而电机则归于系统的驱动有些。（ ）

在数控设备中，计算机数控设备是设备的中心有些，一般由专用计算机（ ）、输入输出接口以及机床操控器等有些构成。（ ）

在实践机电一体化系统中，很难树立严厉的数学模型，因而树立描绘模型。（ ）

PLC是一种专为工业环境下应用而设计的电子计算机系统。（ ）

现场总线系统选用一对一的设备连线，按操控回路别离进行衔接，打破了传统操控系统的结构方式。（ ）

仿真依据选用的模型能够分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。（ ）

机电一体化系统工程设计中常用的笼统方法是“黑箱法”，从剖析和对比系统输入／输出的物料流、能量流和信息流的不同和关系下手求解所设计的系统的总功用。（ ）

一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时刻、费用和便利性上都具有显着的长处，是一种经济、方便与实用的仿真方法。（ ）

绿色设计是指思考新商品的整个生命周期内对环境的影响，然后削减对环境的污染、资源的糟蹋。（ ）

半物理仿真和全物理仿真有什物介入，可是仿真系统具有构成杂乱、造价高、预备时刻长等缺陷。（ ）

计算机操控系统、PLC操控系统和嵌入式系统均是由硬件和软件构成。（ ）

半闭环系统与闭环系统的差异在于半闭环反应信号取自系统的履行部件。（ ）

数控机床中的计算机归于机电一体化系统的操控系统，而电机和主轴箱则归于系统的驱动有些。（ ）

虚拟设计是在根据多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和安装建模，生成准确的系统模型，并在同一环境中进行一些有关剖析，然后满意工程设计和应用的需求。（ ）

工业机器人驱动有些在操控信息效果下供给动力，包含电动、气动、液压等各品种型的传动方法。（ ）

计分作业4

一、简答题（ ）

1．完善的机电一体化系统首要包含哪几有些？

2．简述机电一体化系统中的接口的效果。

3．滚珠丝杠副消除轴向空隙的调整预紧方法有哪些？

4．齿轮传动中齿侧空隙对系统有何影响，怎么消除直齿圆柱齿轮的齿侧空隙？

5．啥是传感器的校准？并简述怎么进行校准？

6．步进电动机的输入信号是啥？怎么完成对其转速和旋转方向的操控？

7．机电一体化系统仿真的模型首要有哪几种？别离应用于系统设计的哪个期间？

8．啥是PID调理器？三有些在系统调理中各起啥效果？

9．何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。

10．简述数控设备上钩算机数控设备的构成和功用。

二、归纳题（ ）

1．已知一个绳位移操控系统的两种驱动计划别离如图（ ）和（ ）所示。

（ ）试剖析两种计划的特色；

（ ）画图阐明计划（ ）减速器滚筒驱动丈量位移的方法。

（ ）减速器滚筒驱动 （ ）丝杠滑台驱动

2.某物料搬动机械手的结构如图所示，动作过程如图所示，要求机械手的操作方法分为手动方法和自动方法。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自在度，选用电磁阀操控的气缸驱动，PLC操控。要求写出物料搬动机械手设计和商品开发的具体工程道路。

专题陈述

机电一体化商品（ ）——

剖析研讨陈述

一、首要用处

二、根本结构（ ）

三、工作原理

四、首要技术特色

五、与本课程有关内容的联系

榜首章

1．以下商品归于机电一体化商品的是（ ）。

2．以下商品不归于机电一体化商品的是（ ）。

1．自动操控技术是机电一体化有关技术之一，直接影响系统的操控水平、精度、呼应速度和安稳性。（ ）

2．机电一体化系统的首要功用即是对输入的物质依照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。

3．系统论、信息论、操控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。

4．信息处理技术是指在机电一体化商品工作过程中，与工作过程各种参数和状况以及自动操控有关的信息输入、辨认、变换、运算、存储、输出和决议计划剖析等技术。

5．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统比较，应具有高精度、杰出的安稳性、疾速呼应性的特性。

1．完善的机电一体化系统的首要构成有些有哪些？。

2．传统机械、电子商品与机电一体化商品的首要差异是啥？

第二章

1．为进步机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（ ）。

2.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其滚动惯量为（ ）kg·mm2。

3．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的传动差错，（ ）系统刚度可进步固有频率。

4．机械系统的刚度对系统的首要影响体现为（ ）等方面。

5．多级齿轮传动中，各级传动比持平的分配准则适用于按（ ）设计的传动链。

1.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统比较，应具有高精度、杰出的安稳性、疾速呼应性的特性。

2.为削减机械传动部件的扭矩反应对电机动态功能的影响，机械传动系统的根本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，一起，传动系统的固有频率应挨近操控系统的工作频率，避免系统发生振动而失掉安稳性。

3．传动组织的滚动惯量取决于组织中各部件的质量和转速。

4.阻尼比除了与机械系统的粘性阻尼系数B有关外，还与系统的抗压刚度系数K0和质量m有关。

5.进行机械系统结构设计时，因为阻尼对系统的精度和疾速呼应性均发生晦气的影响，因而机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。

6．滚珠丝杠笔直传动时，有必要在系统中附加自锁或制动设备。

7.双螺母消除轴向空隙的结构方式结构紧凑，工作牢靠，调整便利，可以准确调整。

8.齿轮传动系统中各级传动比的最好分配准则中等效滚动惯量最小准则是使所设计的齿轮传动系统换算到该齿轮传动系统输出轴上的等效滚动惯量为最小。

9．选用偏疼轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简略，且能够自动抵偿侧隙。

10.选用虚拟样机替代物理样机对商品进行立异设计测试和评估，延伸了商品开发周期，添加了商品开发成本，可是能够改善商品设计质量，进步面向客户与市场需求才能。

1．简述典型的机电一体化的机械系统的构成。

2．简述机电一体化对机械系统的根本要求。

3．滚珠丝杠副消除轴向空隙的调整预紧方法有哪些？

4．齿轮传动的齿侧空隙的调整方法有哪些？

第三章

检测环节可以对输出进行丈量，并变换成对比环节所需求的量纲，一般包含传感器和（ ）。

幅频特性和相频特性是模仿式传感器的（ ）。

光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密布等距离平行的刻线，刻线数为100线/mm，，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是（ ）mm。

传感器的变换元件是指传感器中能直接感触或呼应被丈量的有些。（ ）

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，别离用作检测直线位移和转角。（ ）

挑选传感器时，假如丈量的意图是进行定性剖析，则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。（ ）

传感器在运用前、运用中或修补后，有必要对其首要技术目标标定或校准，以保证传感器的功能目标到达要求。（ ）

啥是传感器的静态特性和动态特性？

第四章

1.不归于伺服驱动系统的根本要求是（ ）。

2.伺服操控系统中定位精度最高的是（ ）。

3.经过以下哪种方法能够进步步进电机的走步精度（ ）。

4.直流伺服电机的PWM调速法具有调速规模宽的长处，是由于（ ）。

5.运用测速电机作为检测设备，然后构成方位闭环的操控系统归于何种操控方法。（ ）

1.步进电机在输入一个脉冲时所转过的视点称为步距角。

2.闭环伺服系统比开环伺服系统具有更高的安稳性。

3.步进电机滚动速度与电脉冲频率成正比，经过改动电脉冲频率就可调理步进电机的转速。

4.直流伺服电动机具有较高的呼应速度和精度以及杰出的操控特性，一起直流伺服电机具有运用寿数长，无需修理等特色

5.永磁同步交流伺服电动机的根本原理是使用电力电子变换器材替代直流伺服电动机中的整流子和电刷，其操控能够经过变频的PWM操控方法完成。

6.直线电动机具有结构简略、可完成直接驱动、高牢靠性、易于保护等特色。

7.气压式伺服驱动系统常在定位精度较高的场合运用。

8.电液伺服系统的过载才能强，在强力驱动和高精度定位时功能好，合适于重载的高加减速驱动。

9.永磁式步进电动机即便定子绕组断电也能坚持必定转矩，故具有回忆才能，可用于定位驱动。

10.开环系统没有反应回路，只能根据时刻和逻辑次序决议被操控对象的运转方法，开环系统简略、安稳、牢靠，但精度较低，无自动纠偏才能。

1.啥是伺服系统？

2.伺服系统的一般构成有哪几个有些？

3.简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理。

4.对比直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境不同。

5.刻线为1024的增量式角编码器装置在机床的丝杆转轴上，已知丝杆的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杆的转速别离是多少？

第五章

1.计算机操控系统实践运转时，需求由用户自行编写（ ）。

2.以下除了（ ），均是由硬件和软件构成。

3.以下按捺电磁搅扰的办法，除了（ ），其他都是从堵截传达路径下手。

4.PID操控算法中，微分调理器的首要效果是（ ）。

5.积分调理器的首要效果是（ ）。

1.不管选用何种操控计划，系统的操控精度老是高于检测设备的精度。（ ）

2.自动操控是在人直接参加的状况下，经过操控器使被控对象或过程自动地依照预订的规律运转。（ ）

3.一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时刻、费用和便利性上都具有显着的长处，是一种经济、方便与实用的仿真方法。（ ）

4.在实践机电一体化系统中，很难树立严厉的数学模型，因而树立描绘模型。（ ）

5.半物理仿真和全物理仿真都有什物介入，且具有构成杂乱、造价高、预备时刻长等缺陷。（ ）

6.仿真依据选用的模型能够分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。（ ）

7．计算机操控系统的采样周期越小，其操控精度就越高。（ ）

8．通用型计算机系统大多工作在为特定用户群设计的系统中，一般都具有低功耗、体积小、集成度高等特色。（ ）

9.计算机操控系统设计完结后，首要需求对整个系统进行系统调试，然后别离进行硬件和软件的调试。（ ）

10.现代嵌入式系统的设计方法是将系统区分为硬件和软件两个独立的有些，然后按各自的设计流程别离完结。（ ）

11.PLC完善的自诊断功用，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件毛病，并能保护毛病现场，确保了PLC操控系统的工作安全性。（ ）

12.PLC选用扫描工作方法，故PLC的工作速度仅决议于PLC的程序长度。（ ）

13.现场总线系统选用一对一的设备连线，按操控回路别离进行衔接，打破了传统操控系统的结构方式。（ ）

14.PID调理器由份额调理器、积分调理器和加法调理器经过线性组合而构成。（ ）

1．机电一体化系统仿真在系统设计过程中所起的效果是啥？

2．机电一体化系统仿真的模型首要有哪几种？别离应用于系统设计的哪个期间？

3.PID操控算法中份额、积分、微分有些各起何效果？

4．系统采样周期的挑选，首要思考的影响要素首要有哪些？

5.剖析图中全体式PLC的设备构成有些中CPU、存储器、电源、输入/输出单元的功用。

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6.简述下图所示梯形图的工作过程及逻辑关系。图中接线为：开关1（ ），开关2（ ），开关3（ ），红灯（ ），绿灯（ ）。

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7.用PLC完成对一台电动机的正回转操控。操控要求为：首要电动机正转起动，3秒后自动回转，回转2秒后自动又回到正转，如此循环；能够随时泊车。（ ）写出I/O分配表；（ ）挑选PLC，画出梯形图。

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第六章

1.关于机电一体化系统的寓意，至今还有不一样的知道，但对机电一体化的实质特性一般以为是一个（ ）。

2.接口有三个根本功用，它们是（ ）。

3.机电一体化技术是各种技术彼此浸透的成果，下列技术不归于其首要有关技术的是（ ）。

4.机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各子系统之间要能顺畅地进行物质、能量和信息的传递和交流，有必要在各要素或子系统的相接处具有必定的衔接部件，这个衔接部件就称为（ ）。

5.机电一体化技术的开展远景应从如下方面思考，说法错误的是（ ）。

6.机电一体化技术是微电子技术向机械工业浸透过程中逐步构成的一种归纳技术。是一门集机械技术、电子技术、信息技术、计算机及软件技术、自动操控技术及其他技术相互交融而成的多学科穿插的归纳技术。机电一体化的概念是哪国专家提出的？（ ）

1.选用虚拟样机替代物理样机对商品进行立异设计测试和评估，延伸了商品开发。

2.反求设计是树立在概率统计基础之上，首要使命是进步商品的牢靠性，延伸运用寿数，下降修理费用。

3.仿真依据选用的模型能够分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。

4.接口技术是系统技术中的一个方面，它的功用是完成系统各有些之间的牢靠衔接。

5.机电一体化系统的首要功用即是对输入的物质依照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。

6.机电一体化系统是以微电子技术为主体，以机械有些为中心，着重各种技术的协同和集成的归纳性技术。

7.机电一体化商品的开发性设计是在坚持原理计划不变条件下，对商品功用及结构的从头设计。

8.机电一体化商品的变参数设计是指改动有些结构尺度而构成系列商品的设计。

9.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统比较，应具有高精度、杰出的安稳性、疾速呼应性的特性。

10.机电一体化商品习惯性设计是指改动有些结构尺度而构成系列商品。

11.机电一体化商品的习惯性设计是对商品功用及结构从头进行的设计。

12.绿色设计是对已有的商品或技术进行剖析研讨，进而对该系统（ ）进行分析、重构、再发明的设计。

13.系统论、信息论、操控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。

14.需求设计是指新商品开发的整个生命周期内，从剖析用户需求到以具体技术阐明书的方式来描绘满意用户需求商品的过程。

15.虚拟设计是在根据多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和安装建模，生成准确的系统模型，并在同一环境中进行一些有关剖析，然后满意工程设计和应用的需求。

1.阐明机电一体化系统设计的设计思想方法。

2.开发性设计、变异性设计、习惯性设计有何异同？

3.现代设计方法与传统设计方法比较较有何杰出特色？

4.简述计算机辅助设计、并行工程、虚拟设计、疾速呼应设计、绿色设计等的意义。

5.试阐明机电一体化的意义。

6.何谓概念设计？简述其详细设计过程。

7.总功用为何要分化？应怎么进行分化？

8.为何要进行系统的评估和决议计划？别离简述其过程。

第七章

1．数控机床进给系统的伺服电机归于设备的（ ）。

2．一般，数控精细镗铣床等高精度数控设备，其伺服系统的操控方法均选用（ ）。

1．工业机器人驱动有些在操控信息效果下供给动力，包含电动、气动、液压等各品种型的传动方法。

2．工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、操控系统、检测传感系统和人工智能系统等构成。

3．工业机器人自在度越多，其动作越灵敏，习惯性越强。

4．直线操控数控机床只能操控机床移动部件从一个方位准确地移动到另一个方位，在移动过程中不进行任何加工。

1．简述数控设备上钩算机数控设备的构成和功用。

2．简述HRGP－1A喷漆机器人的示教再现过程。