1、试卷代号 118 座位号 中央广播电视大学102011学年度第二学期“开放本科”期末考试 机电一体化系统设计基础 试题 2011每三7月 得 分评卷人 -、单选题(每小题4分,共24分 ) 1.以下产 品不属 于机 电一 体化 产 品的是( )。 A。工业 机器人 B.电 子计算 机 C.空调 D.复 印机 2.导程L。=8m m 的丝 杠驱 动总质 量 为60k g 的工作 台与工件,则其折 算 到丝杠上 的等效 转动惯 量为( )k g m m 2。 A.97 B.48.5 C。4.85 D.9.7 3.幅频特性 和相频特性 是模 拟式传 感器 的( )。 A.静态特性 指标 B.动态特性
2、 指标 C.输人特性 参数 D。 输 出特性 参数 4.有一 脉 冲电源,通过 环形 分配 器将 脉 冲分配给五相 十拍通 电的步进 电机定子励磁绕组 , 已知转子有24个齿,步进 电机 的步距 角是( )。 A.0,6 B.1.2 C.1.5 D.2 756 题 号四五总 分 分 数 5.计算机控制系统实际运行时,需要 由用户 自行编写( ),具有实时性 、 针对性 、 灵活性 和通用性 。 A。 实时软件 B.开发软件 C.系统软件 D.应用软件 6.数控机床进给系统的伺服电机属于设备的( )。 A,能源部分 C.驱动部分 . D. 传感部分 执行机构 二、 判断题(正确 的打,错误 的打
3、,每题3分,共30分 ) 7.机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人 的感官与头脑 的延伸,具有“智能 化”自 勺 特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别 。 ( ) 8.进行机械系统结构设计时,由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响,因 得 分评卷人 此机械系统的阻尼比 取值越小越好 9.滚珠丝杠垂直传动时,必须在系统 中附加 自锁或制动装置 。 12.步进 电动机的转动惯量越大,同频率下的起动转矩就越大。 13.直流伺服电动机的调速特性是电机转速与其输 出转矩的关系。 14,计算机控制系统的采样周期越小,其控制精度就越高。 10.在滚珠丝杠螺母间隙的调整结构 中,
4、齿差式调隙机构的精度较高,且结构简单,制作成 本低 。 ( ) 11.采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估,延长 了产 品开发周期, 增加了产品开发成本,但是可以改进产品设计质量,提高面向客户与市场需求能力 。 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 15,PLC具有完善的 自诊断功能,能及时诊断出P1C系统的软件 、 硬件故障,并能保护故 障现场,保证 了PIC控制系统的工作安全性 。( ) 16.需求设计是指新产品开发的整个生命周期 内,从分析用户需求到以详细技术说 明书的 ( ) 757 形式来描述满足用户需求产品的过程 。 得 分评卷人 得 分| 评卷 人 三、
5、 简答题(每小题8分,共24分) 17.简述完善的机电一体化系统五大组成要素。 18.齿轮传动中各级传动比的最佳分配原则分别有哪些? 9。简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理。 各使用在那些场合? 四、 计算题(8分) 20.现有如下图所示的双螺母 圻差调整预紧式滚珠丝杠,其基本导程为 。 =6m m 、左端齿 轮齿数为100、右端齿轮齿数为98。当两端转 向相同时,一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮 转过2个齿时.试求两个螺母之产生的相对轴向位移? 套筒 内齿圈 3-圆柱齿轮 4丝杠 图 双螺母齿差预紧式滚珠丝杠 Q0 得 分评卷人 五、 综合题(14分) 21.根据下图所示气体压力传感器的原
6、理图,分析该传感检测系统的原理组成及各部分 的作用。 4茁心 电搏锇 琪 盒 气体朕力传胺揩 759 试卷代号 :1118 中央广播电视大学1011学年度第二学期“开放本科”期末考试 机电一体化系统设计基础 试题答案及评分标准 (供参考) 2011丰7月 、 单 选 题(每题4分,共24分) 1.B 2.A 3.B 4.C 5.D 6。C 二、 判 断 题(每题3分,共30分) 7. 12. 8. 13. 9.、/ 14. 10. 15.、/ L1. 16. 三、 简答题(每小题8分,共 24分 ) 17.答:机电一体化系统是 由机械本体 、 动力系统 、 检测传感系统 、 执行部件 、 信息
7、处理及控 制系统五部分相互协调,共同完成所规定的 目的功能。各部分通过接口及相应软件有机结合 在一起,构成 内部匹配合理 、 外部效能最佳的完整产品。 18.答:齿轮传动中各级传动 比的最佳分配原则:a .重量最小原则(结构紧凑);b ,转动惯量 最小原则(快速响应);c .输 出轴转角误差最小原则(精度)。 结合可行性 、 经济性对转动惯量 、 结构尺寸和传动精度提 出适 当要求: 要求体积小 、 重量轻的齿轮采用重量最轻的原则;要求运动平稳 、 起停频繁和动态性能好 的轮系采用最小转动惯量原则或输 出轴转角误差最小原则;提高传动精度和减小 回程误差为 主的轮系采用转角误差最小原则 。 19
8、.答:直流伺服电动机一般采用脉宽调制(PWM)进行调速驱动,如图示 。假设输人直流 电压U,可以调节导通时间得到一定宽度 的与U成比例的脉冲方波,给伺服 电动机 电枢 回路 供电,通过改变脉冲宽度来改变电枢 回路的平均电压 ,从而输 出不同大小的电压Ua ,使直流 电 动机平滑调速 。 s 图 PWM直流调速驱动原理 图 760 设开关S周期性的闭合 、 断开,周期是 T。 在一个周期 内,闭合 的时间是r ,断开的时间是 Tr 。 若外加电源电压U为常数,则电源加到电动机 电枢上 的电压波形将是一个方波列,其 高度为t J,宽度为t ,则一个周期 内的电压平均值为 : U刁= Ud r =子
9、U=U 所 以,当T不变时,只要连 续改变t (0 T)就 可 以连续 的使U刁由0变化到U,从而达 到连 续改变 电动机转速 的 目的 。 四、 计算题(8分) .解:左端外齿 轮旋转一周,螺母 轴 向移动6m m ,则每转一个齿,螺母 的轴 向移 动6/100 =0.06u n ; 右端 外 齿 轮 旋 转一周,螺母 轴 向 移 动6m m ,则每 转一个 齿,螺母 的 轴 向 移 动6/98 =0.0612r n n 1; 当两端转 向相 同时:一端 的外齿轮相对于另一端 的外齿轮转过l 个齿 时,相对移动 的轴 向 距离为0.0612-0.06=0,0012(m m ),所 以 当一端
10、 的外 齿 轮 相对 于另 一端 的外齿 轮转 过 2个 齿 时相对移 动的轴 向距 离 为(0.0612-0.06)x 2=0.0024(m m )。 s = 陆 一 击) 九=2 馈 一 岳 七 ) 6m m =4l c m 五、 综合题(14分) 21,答:气体压力传感器的工作原理是膜盒2的下半部与壳体1固接,上半部通过连杆与 磁心4相连,磁心4置于两个电感线圈3中 ,后者接入转换 电路5。该传感检测系统 由敏感元 件 、 转换元件和基本转换 电路三部分组成: (D敏感元件 。膜盒2就是敏感元件,其外部与大气压p a 相 通,内部感受被测压力 夕,当夕 变化时,引起膜盒上半部移动,即输出相应的位移量 。 (2)转换元件 。可变电感3是转化元件,它把输人的位移量转换成电感的变化 。 (3)基本转换电路 。5即为转换 电路 。
