答案《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》期中試

1、上海電視大學(xué)2011至2012學(xué)年度第 1 學(xué)期期中考試 機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題 2011年 10 月姓名： 學(xué)號： 班級： 題號一二三四五總分分?jǐn)?shù)得分評卷人一、單選題（每小題2分，共16分）1、以下產(chǎn)品不屬于機(jī)電一體化產(chǎn)品的是（ ）。A工業(yè)機(jī)器人 B電子計(jì)算機(jī)C空調(diào) D復(fù)印機(jī)2、幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的（ ）A. 靜態(tài)特性指標(biāo)B. 動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)C. 輸入特性指標(biāo)D. 輸出特性指標(biāo)3、有一脈沖電源，通過環(huán)形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進(jìn)電機(jī)定子勵(lì)磁繞組，已知轉(zhuǎn)子有24個(gè)齒，步進(jìn)電機(jī)的步距角是（ 112 ）。A0.6° B1.2° C1

2、.5° D2°4、機(jī)械系統(tǒng)的剛度對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要影響表現(xiàn)為（ ）等方面。A.固有頻率、響應(yīng)速度、慣量 B. 固有頻率、失動(dòng)量、穩(wěn)定性C.摩擦特性、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性 D. 摩擦特性、失動(dòng)量、慣量5、多級齒輪傳動(dòng)中，各級傳動(dòng)比相等的分配原則適用于按（ 46 ）設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。 A最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量原則 B輸出軸的轉(zhuǎn)角誤差最小原則C重量最輕原則（小功率裝置） D重量最輕原則（大功率裝置）6、半閉環(huán)控制的驅(qū)動(dòng)裝置中，絲杠螺母機(jī)構(gòu)位于閉環(huán)之外，所以它的（ ）。A回程誤差不影響輸出精度，但傳動(dòng)誤差影響輸出精度B傳動(dòng)誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度C回程誤差和傳動(dòng)誤差都不會(huì)影響

3、輸出精度D回程誤差和傳動(dòng)誤差都會(huì)影響輸出精度7、傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率對傳動(dòng)精度有影響，（ ）固有頻率可減小系統(tǒng)地傳動(dòng)誤差，（ ）系統(tǒng)剛度可提高固有頻率。A.提高，提高B.提高，減小C.減小，提高D.減小，減小8、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，其輸出轉(zhuǎn)矩隨著工作頻率增高而（ 112 ）A. 上升B. 下降C. 不變D. 前三種情況都有可能得分評卷人二、判斷題（每小題2分，共10分）1、機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，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。（ R ）2、進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于阻尼對系統(tǒng)的精度和快速響應(yīng)性均產(chǎn)生不利的影響，因此機(jī)械系統(tǒng)

4、的阻尼比取值越小越好。（ W ）3、在滾珠絲杠螺母間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)中，齒差式調(diào)隙機(jī)構(gòu)的精度較高，且結(jié)構(gòu)簡單，整理成本低。（ W：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整理成本高 ）4、為減少機(jī)械傳動(dòng)部件的扭矩反饋對電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的影響，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的基本固有頻率應(yīng)低于電氣驅(qū)動(dòng)部件的固有頻率的23倍，同時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)接近控制系統(tǒng)的工作頻率，以免系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而失去穩(wěn)定性。（ W ）5、在閉環(huán)系統(tǒng)中，因齒輪副的嚙合間隙而造成的傳動(dòng)死區(qū)能使系統(tǒng)以15倍的間隙角產(chǎn)生低頻振蕩，采用消隙裝置，以提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。（ R ）6、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。（ W ）7、機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要功能就是對

5、輸入的物質(zhì)按照要求進(jìn)行處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)。（ W ）8、遲滯是傳感器的一種動(dòng)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。（ W ）9、阻尼比除了與機(jī)械系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)B有關(guān)外，還與系統(tǒng)的拉壓剛度系數(shù)K0和質(zhì)量m有關(guān)。（ R ）10、選擇傳感器時(shí)，如果測量的目的是進(jìn)行定性分析，則選用絕對量值精度高的傳感器，而不宜選用重復(fù)精度高的傳感器。（ W ）得分評卷人三、簡答題（共14分）2、齒輪傳動(dòng)中各級傳動(dòng)比的最佳分配原則分別有哪些？各使用在那些場合？（8分）參考教材1、完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)主要包括哪幾部分？（6分）答：機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)要素有機(jī)械本體，能源，測試

6、傳感部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)部分，控制及信息處理單元等6項(xiàng)。得分評卷人四、計(jì)算題（共35分）1、已知圖示絲杠螺母驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作臺(tái)的質(zhì)量m=100Kg，絲杠螺距t=8mm，絲杠長度L=0.5m,中徑為d=48mm,材料密度為，齒輪傳動(dòng)比i2，兩齒輪的傳動(dòng)慣量分別為，。試求折算到電機(jī)軸上的總等效慣量J？（15分）解： 等效慣量可以分為以下幾個(gè)部分來計(jì)算（1）電機(jī)軸上的元件（齒輪1）（2）中間軸上的元件（齒輪2）（3）負(fù)載軸上的元件（絲杠、工作臺(tái)）絲杠慣量：工作臺(tái)折算到絲杠上的慣量：總的折算慣量為2、已知某工作臺(tái)采用直流電機(jī)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)（如圖所示），已知工作臺(tái)的行程,絲杠導(dǎo)程,齒輪減速比為,要求工

7、作臺(tái)位移的測量精度為（忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差）。（10分）（1）試采用高速端（電機(jī)）測量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。（2）若選取ns=200脈沖/轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用？解：（1）高速端測量設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為n ，每個(gè)脈沖對應(yīng)工作臺(tái)的位移為由測量精度，L0.005mm，則 脈沖/轉(zhuǎn)選取n=200光電編碼器，則理論測量精度滿足題目要求。（2）低速端測量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關(guān) 脈沖/轉(zhuǎn)可知ns500 脈沖/轉(zhuǎn)的編碼器不合用。3、現(xiàn)有如下圖所示的雙螺母齒差調(diào)整預(yù)緊式滾珠絲杠，其基本導(dǎo)程為l0=6mm、左端齒輪齒數(shù)為100、右端齒輪齒數(shù)為98。當(dāng)兩端轉(zhuǎn)向相同時(shí)，一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉(zhuǎn)過2個(gè)齒時(shí)，試求兩個(gè)螺母之產(chǎn)生的相對軸向位移？（10分）1-套筒 2-內(nèi)齒輪 3-圓柱齒輪 4-絲杠圖 雙螺母齒差預(yù)緊式滾珠絲杠得分評卷人五、分析題（共15分）根據(jù)圖示氣體壓力傳感器的原理圖，分析該傳感檢測系統(tǒng)的組成及各部分的作用。答：氣體壓力傳感器的工作原理是膜盒2的下半部與殼體1固接,上半部通過連桿與磁心4相連,磁心4置于兩個(gè)電感線圈3中,后者接入轉(zhuǎn)換電路5。氣體壓力傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成： （1）敏感元件。膜盒2就是敏感元件,其外部與大氣壓pa相通,內(nèi)部感受被測壓力p,當(dāng)