机电一体化系统设计考试试题及答案.pdf

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1、《机电一体化系统设计》课程试卷1参考答案一.填空1.通常一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分。2.结构设计中的自增强原则是指在正常工作条件下，辅助效应与初始效应的作用方向相同，总效应为两者之和；在力传递原则中，力流路线越短，零件的结构刚性__越好__；卸荷皮带轮就是结构设计中应用任务分配原则的实例。3.系统的传递函数定义为当初始条件为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。4.传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞、重复

2、性和分辨力等。5.电感式位移传感器是通过检测电感量的变化来检测被测量的位移。6.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于螺旋副轴向间隙的调整。7.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的栅距起到了放大作用。8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。9.直流伺服电机的优点是稳定性好、可控性好、响应迅速和转矩大等；无刷直流伺服电动机的优点是无换向器、可控性好和稳定性好等。二、简述题1.在机电一体化产品的设计中常常引入现代设计方法，简述你所熟悉的一种现代设计方法的基本思想。2.比较滚珠丝杠副中单圆弧型滚

3、道与双圆弧型滚道的优缺点。3.简述机电一体化产品方案设计中黑箱法的基本原理。答案：1、例如可靠性设计。可靠性指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计作为一种新的设计方法，只是常规设计方法的深化和发展，所以机械设计等相关课程所阐明的计算原理、方法和基本公式，对可靠性设计仍然适用。但其又有别于传统设计方法，主要表现在以下几点：①可靠性设计法认为作用在零部件上的载荷（广义的）和材料性能等都不是定值，而是随机变量，具有明显的离散性质，在数学上必须用分布函数来描述；②由于载荷和材料性能等都是随

4、机变量，所以必须用概率统计的方法求解；③可靠性设计法认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性，并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度，从而弥补了传统设计方法的不足。2、单圆弧型滚道的接触角会随轴向载荷大小的变化而变化，因此轴向刚度、传动效率及承载能力也随之改变。而双圆弧型滚道的接触角在工作过程中基本保持不变，故轴向刚度、传动效率及承载能力基本不变，而且双圆弧型滚道中两圆弧相交处有一小空隙可以使滚道底部与滚珠不接触，并能存一定的润滑油，可以减小摩擦和磨损。但单圆弧型滚道比双圆弧型滚道容易加工。3、“黑

5、箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法。即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入—输出之间的转换，得到相应的解决办法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。三、分析题1.说明下列的支架中哪些采用了等强度设计原则；对于采用等强度原则设计的支架说明其适合的材料。答：(c)、(d)采用了等强度设计原则。其中(c)适用于铸铁等脆性材料；(d)适用于钢等塑性材料。2、对于如图所示的三相反应式步进电机，

6、说明其工作原理。答：工作原理是：假定首先A相带电，则A相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与A相绕组对齐；其次让B相绕组通电，则B相绕组产生的磁拉力使得转子的2、4齿与B相绕组对齐；最后让C相绕组通电，则C相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与C相绕组对齐；如果按照A→B→C→A顺序通电，转子将按逆时针方向一步一步转动，通电顺序改变，转子的转向也发生改变。三相反应式步进电机四、求如图所示的电路网络的传递函数（u为输出，u为输入）oi五、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展

7、存储器芯片的地址范围（设8051的P2口未使用的地址线接地）。2kB的数据存储器扩展答：连线图如上图所示。寻址范围为：0000H～07FFH。《机电一体化系统设计》课程试卷2参考答案一.填空1.机电一体化技术是机械学与电子学的结合；一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分。2.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时，力对应电压、位移对应电荷、速度对应电流、质量对应电感、粘滞阻尼系数对应电阻、弹簧柔度对应电容、自由度对应闭合回路。3.传

8、感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，输出量的变化量与输入量的变化量的比值。4.电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置。5.滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。6.测速发电机的负载电阻越大，其线性度越好。7.步进电机的步距角指在一个电脉冲的作用下，电机转子转过的角位移。8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。9.直流伺服电机的机械特性指当控制电压Ua一定时，电磁转矩与转速之间的关系；调节特