1、 2015 重庆大学机电系统设计与分析考试 复习 题 一、填空题 1、 某加工中心机床涉及到的机电一体化关键共性技术有： 精密机械技术 、 检测传感技术 、 信息处理技术 、 自动控制技术 、 伺服驱动技术 和系统总体技术。 2、 机电一体化包括了两个方面的内容，一是 机电一体化技术 ，二是 机电一体化产品 。 3、 现代观点认为，机电一体化产品结构组成包括主机、 驱动部分、检测显示部分、控制部分 四个部分组成。 4、 数控机床的主功能是 切削加工 ，动力功能由 电动机 装置实现，计测功能由 传感器 装置实现，控制功能由 数控装置 装置实现。 5、 在数控机床主轴系统中的皮带一般采用 同步齿形
2、带 和 多联 V 带 。 6、 传感器的静态特性指标主要包括： 线性度、灵敏度、迟滞性 和重复性。 7、 MOV A , 30H 的含义是指 把常数 30H 送到累加器 A 中 。 8、 某机电产品的体积为 2cm3，则该产品属于 机电一体化 产品。 9、 机电传动也称为 电力 拖动，它是指以 电动机 为原动机，通过传动机构驱动 工作机构 来完成产品目的功能的系统。 10、 机电一体化包括了两个方面的内容：机电一体化的 产品 ；机电一体化的技术 。 11、 结构方案设计的原理主要有最小阻尼原理、稳定性原理、自补偿 原理、力平衡 原理、 任务分配 原理、 变形协调 原理等。 12、 常用的现代设
3、计方法有 计算机辅助 设计、 并行工程 设计、 虚拟产品 设计、 绿色 设计和反求设计等。 13、 齿轮传动间隙指的是齿轮传动的 齿侧 间隙。 14、 为实现高速、大功率的传动，可选用的挠性传动机构有：窄 V 带传动、多联 V 带传动、 同步齿形 带传动。 15、 某机电产品的体积为 0.5cm3，则该产品属于 微机电一体化 产品。 16、 电容式传感器可分为变介质型、变 极距 型和 变 面积 型。 17、 按传感器输出电信号的参量形式，可分为 电压 输出 、 电流 输出和频率输出。 18、 系统元件可 分为 能量储存 元件、 能量消耗 元件、 能量变换 元件、 能源 元件和能量传输和转换元件
4、。 19、 确定和选择结构方案时应遵循的三项基本原则是： 明确 、 简单 和 安全可靠 。 20、 车床主轴设计成阶梯轴是满足结构方案设计的 等强度 原理。 21、 磨床主轴进行动平衡时，可能会采取增加配重块的方式，这满足结构方案设计的 力平衡 原理。 22、 摩擦离合器在过载时打滑实现自我保护属于结构方案设计的 自补偿 原理。 23、 在机械传动中，间隙的主要表现形式有齿轮传动的 齿侧 间隙 ，丝杠螺母中的 轴向 间隙及联轴器的扭转间隙等。 24、 衡量传感器静态特性的重要指标有 ： 线性度 、 灵敏度 、 迟滞 和 重复性 。 25、 常用的直线测量传感器有： 电感传感器 、 电容传感器
5、、 感 应同步器 和 光栅传感器 。 26、 在有强电或强电磁干扰的环境中，为了防止电网电压等对测量回路的损坏，传感器常采用 隔离放大器 进行隔离。 27、 在模拟量输出通道，为使输出得到一个平滑的模拟信号，或对多通道进行分时控制，常采用 采样 /保持器 。 二、判断题 1、 某机电产品总体积为 2 3cm ，按体积大小划分为微机电一体化产品。（ ） 2 3cm 属于机电一体化产品 。 2、 8051 单片微机片通过指令区别内外 RAM 寻址。用 MOVX 类指令寻址片内RAM ，用 MOV 类指令寻址片外 RAM。（ ） 反了。 用 MOVX 类指令寻址片 外 RAM ，用 MOV 类指令寻
6、址片 内 RAM。 3、 矩形导轨的导向精度没有三角形导轨的精度高，磨损后不能自动补偿。（ ） 4、 质量、电容电压、电感电容均属于能量变换元件（ ） 质量属于能量存储元件。 5、 一般来讲，传感器的线性度越高，其灵敏度也越高。（ ） 不一定。 6、 光栅传感器属于模拟传感器。（ ） 数字传感器。 7、 在电容式传感器中，增大极距将使电容量增加。（ ） 增大极距电容量减小。 8、 位置传感器和位移传感器不一样，它所测量的不是一段距离的变化量，而是通过检测，确定是否已到达某一位置。因此，它只需要产生能反映某种状态的开关量就可以了。（ ） 9、 数字滤波就是通过一定的计算和判断来提高信噪比。（ ）
7、 10、 在 8051 芯片中有 P1、 P2、 P3、 P4 共 4 个 8 位口。（ ） 是 P0、 P1、 P2、 P3。 11、 飞机的副油箱配置是采用了间接安全性技术 。（ ） 直接安全性技术。 12、 多根皮带传动满足任务分配原理中的一载多功能分配 。（ ） 多载。 13、 矩形导轨的导向精度没有三 角形导轨的精度高，磨损后不能自动补偿。（ ） 14、 位置传感器和位移传感器不一样，它所测量的不是一段距离的变化量，而是通过检测，确定是否已到达某一位置。因此，它只需要产生能反映某种状态的开关量就可以了。（ ） 15、 数字滤波就是通过一定的计算和判断来提高信噪比。（ ） 16、 滚动
8、导轨动、静摩擦系数基本相同，不易发生爬行现象 。（ ） 17、 机械传动中出现间隙时将产生回程误差，影响伺服系统中位置环的稳定性。（ ） 18、 机械传动系统中出现间隙时，应增大位置环增益。（ ） 应减小。 19、 由于电信号是最容易处理 和便于传输时，所以目前大多数传感器都是将获取的信息转换为电信号。（ ） 20、 线性传感器的灵敏度为一常量，而非线性传感器的灵敏度为一变量。（ ） 21、 螺母转动、丝杠移动适用于工作行程较大的场合。（ ） 螺母移动，丝杠转动。 三、多选题 1、 经济型数控机床是属于 ( A )产品 A、功能附加型 B、功能融合型 C、功能替代型 D、机电融合型 2、 线切
9、割加工 机床是属于 ( C )产品 A、功能附加型 B、功能融合型 C、功能替代型 D、机电融合型 3、 汽车的电子式汽油喷射装置代替原来的机械控 制汽油喷射装置属于（ C ） A、开发性设计 B、创造性设计 C、适应性设计 D、变异性设计 4、 以下（ AC ）方案属于直接安全技术 A、飞机的副油箱配置 B、电动机驱动系统的热继电器 C、 车床丝杠上的安全销 D、机床的安全离合器 E、带传动的防护罩 5、 为确保机械系统的传动精度和工作稳定性 ,在设计中需满足以下要求( ABCD ) A、 无间隙 B、低摩擦 C、高刚度 D、高谐振频率 E、大阻尼 5、 三角胶带靠强力绳芯来承受拉力，靠胶带
10、体改善挠性，这属于任务分配原理中的（ D ） A、一载一功能 B、多载一功能 C、多载多功能 D、一载多功能 6、 钻头的锥柄插入钻床主轴的锥孔内时，由于莫氏锥度具有自锁性能，可以传递一定扭矩，当在钻削时承受的轴向力，使锥柄与主轴锥孔间摩擦力增大，这属于自补偿原理中的（ A ） A、自增强 B、自平衡 C、自保护 D、自削弱 7、 以下措施能消除或减小爬行现象的是（ ABCD ） A、滚动导轨 B、滚珠丝杠螺母副 C、静压导轨 D、贴塑导轨 8、 生产中能实现大传动比的传动机构有（ BCDE ） A、定轴齿轮传动 B、渐开线少齿差行星 齿轮传动 C、谐波齿轮传动 D、蜗杆蜗轮传动 E、摆线针齿
11、轮传动 9、 丝杠转动、螺母移动的螺旋传动方式用于（ BD ） A、工作行程小的场合 B、工作行程较大的场合 C、微动机构 D、机床进给运动的传动链中 10、 为提高系统的刚度，可采取的措施有（ D ） A、增大系统的固有频率 B、增大系统的阻尼 C、减小系统的阻尼 D、施加预加载荷 11、 现代机械设备传动机构的设计，应满足 ( ABC )的要求 A、精密化 B、高速化 C、小型化 D、 重载化 12、 设计四杆机构时，需注意 ( BC ) A、最短杆与最长杆之和须大于其它两杆之和 B、急回特性 C、机构处于死点位置时，容易出现卡死现象 D、机构在运动过程中，其压力角始终保持不变 13、 某
12、传动系统，其传动比为 i=1235，可选用的传动机构是 ( BCD ) A、行星齿轮传动 B、摆线针齿轮传动 C、渐开线少齿差齿轮传动 D、谐波齿轮传动 14、 以下关于滑动丝杠螺母机构的说法错误的是 ( B ) A、摩擦力矩大 B、传动效率高 C、结构简单 D、加工方便 15、 丝杠转动、螺母移动机构通常用于 ( BC )中 A、千斤顶 B、车床刀架移动装置 C、铣床移动装置 D、显微镜 16、 以下导轨中，承载能力最差的是 ( D ) A、燕尾导轨 B、滚动轴承导轨 C、液体静压导轨 D、圆柱面导轨 17、 某导轨副要求有较高的导向精度和承载能力，以下导轨副中， ( C )最 符合要求。
13、A、双三角形导轨 B、矩形和矩形组合导轨 C、三角形和矩形组合导轨 D、矩形和燕尾导轨组合 18、 电容传感器分为 ( ABC ) A、变面积型 B、变极距型 C、变介质 型 D、变电压型 19、 以下关于光栅传感器说法正确的是 ( ABC ) A、可测移动部件的直线位移 B、具有较大的放大作用 C、是一种精度很高的数字型传感器 D、是一种精度很高的模拟传感器 20、 以下属于能量消耗元件的是 ( CD ) A、质量 B、弹簧 C、阻尼 D、电阻 21、 按传感器输出电信号的参量形式，可分为 ( ABC ) A、电压输出 B、电流输出 C、频率输出 D、脉冲输出 22、 测量放大器应具备以下特
14、点 ( ACD ) A、高的共模抑制比 B、低输入阻抗 C、低噪声 D、高放大倍数 23、 用软件对传感器输入信号进行线性化处理，常用的方法有（ ACD ） A、计算法 B、检测法 C、查表法 D、插值法 24、 以下（ B ）方法可以提高系统的快速响应能力 A、增大系统的质量 B、减小系统的转动惯量 C、增大系统的转动惯性 D、增加系统的刚度 25、 电容式传感器中，当改变（ ABC）时，会引起电容量的变化 A、改变电极板间的极距 B、改变极板的有效面积 C、改变介质 D、改 变气隙 四、 简答题 1、 齿轮传动间隙指的是什么间隙 ?为什么要消除齿轮传动间隙？常见的齿轮间隙消除方法有哪些？（
15、 6 分） P98 2、 如图 1 所示的两种轴向定位方案，哪个方案是合理方案？为什么？该方案满足结构方案设计的什么原则？（ 6 分） P184 a b 图 1 轴向定位方案 作为固定支承的径向轴承，其内外圈在轴向都要固定在左支承。 作为需要补偿轴的热伸长的游动支承中，如安装不可分离型轴承时，只需要固定其中一个套圈，游动的套圈不固定。 在游动支承中安装分离型轴承，如短圆柱滚子轴承、滚针轴承，则两个套圈都需要固定 3、 什么叫隔离放大器？隔离放大器有什么特点？ P278 在有强电或强电磁干扰的环境中，为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道采用隔离技术，能完成这种任务，具有这种功能的放
16、大器称为隔离放大器。 特点： l ）保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 2 ）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 3 ）共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流）进行准确、安全的 测量。 4、 你现在所作的科研中主要用到了哪些现代设计方法，请作简单分析？ P68 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在涉及领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。它是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。目前它的内容主要包括：优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计、工业艺术造型设计、虚拟设计、疲劳设计、三次设计、相似性设计、模块化
17、设计、反求工程设计、动态设计、有限元法、人机工程、价值工程、并行工程、人工神经元计算方法等。在运用他们进行工程设计时，一般都以计算机作为分析、计算、综合、 决策的工具。 5、 什么是爬行现象？试用弹簧、阻尼系统的观点来分析产生爬行现象的的原因。 P144 6、 机电一体化产品对机械系统有哪些基本要求？为满足这些要求，主要从哪几方面采取措施？ P44 具有较高的定位精度，良好的动态响应特性即响应要快、稳定性要好。（ 1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。（ 2）缩短传动链，提高传动与支撑刚度。（ 3）选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量。（ 4）缩
18、小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支撑变形的措施。（ 5）改进支撑及架体的结构 设计以提高刚性、减少振动、降低噪声 7、 试叙述机电产品的功能构成是什么 ？ 试分别加以说明。 P42 机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力 /转矩和速度 /转速。实质上是一种转矩，转速变换器。作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。 8、 传感器前期信号处理中主要为信号的放大，试述有哪几种主要的放大形式 ？分别起什么作用。 P270 测量放大器 ： 为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道采用隔离技术，能完成这种任务，具有这种功能的放大器 程控增益放大器： 利用计算机
19、采用软件控制的办法来实 现增益的自动变换，具有这种功能的放大器 隔离放大器： 在有强电或强电磁干扰的环境中，为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道采用隔离技术，能完成这种任务，具有这种功能的放大器 9、 数字滤波的含义是什么 ？ 它和硬件 RC 滤波器相比有何优点？ P295 答 ： 数字滤波 ,就是通过一定的计算程序 ,对采集的数据进行某种处理，从而消除或削弱干扰和噪声的影响 ,提高测量的可靠性和精度 。 优点 : 1）数字滤波只是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。模拟滤波器在频率很低时较难实 现的问题，不会出现在数字滤波器的实现
20、过程中。 2）只要适当改变数字滤波程序有关参数，就能方便的改变滤波特性，因此数字滤波使用时方便灵活 10、 机电一体化系统（产品）的五大结构要素及其相应的五大功能是什么？并说明结构要素与功能间的关系 。 P42 答 ： 机电一体化系统由机械系统（机构）、电子信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统等五个子系统组成。机械系统实现构造功能；控制器实现控制功能；动力系统实现动力功能；检测传感器实现检测功能；执行元件实现驱动功能 五、分析题 P217 如图 2 所示为某数控车床进给系统，采用电枢控制式直流电动机，电枢两端的端电压为 au ，电阻、电感分别为 aR
21、 、 aL ，此外， J 、 B 分别为折算到电机轴上的等效转动惯量和等效回转粘性阻尼系数，电机转角 为 ，转矩为 M ，试回答： （ 1）根据基尔霍夫电压定律，写出电枢回路微分方程； （ 2）写出转矩 M 与电枢电流 ai 间的关系式； （ 3）求出该机电系统的传递函数)( )()( SV SSG a。 图 2 动力学方程： aa a a a edIV R I L k dt ； ek 电势常数 电气网络方程与机械网络方程连接是通过能量 守恒定律得到的，即电磁转矩恒等于机械转矩。即： IaM K I ； Ik 力矩常数 故有： aa n a a etdIV R I L k d I a e eK I J B ()( ) ( ) ( )m Ia a a I eK SV S R L S J S B K K
