1、精品 料推薦中央廣播電視大學(xué)2003 2004 學(xué)年度第一學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題2004 年 1 月一、填空 (每空 2 分，共 20 分 )l 機(jī)電一體化產(chǎn)品按用途可以劃分為和2控制及信息處理單元一般由控制計(jì)算機(jī)、和組成。3在小功率傳動(dòng)鏈中，為使總的折算慣量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守原則。4典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、和等部分構(gòu)成。5傳感器的靜態(tài)特性能數(shù)主要有、二、遲滯和重復(fù)精度。二、簡(jiǎn)答題 (每題 4 分，共 20 分 )1為什么采用機(jī)電一體化技術(shù)可以提高系統(tǒng)的精度?2機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有哪些?3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些影響?4簡(jiǎn)述機(jī)電

2、一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，詳細(xì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。5簡(jiǎn)述 a d、 d a 接口的功能。三、分析題 (20 分 )1已知數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)如圖所示，試說明圖中的各個(gè)部分屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)巾的哪一個(gè)基本要素 ?2試分析圖示傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪減速器的傳動(dòng)誤差對(duì)工作臺(tái)輸出精度的影響?1精品 料推薦四、計(jì)算題 (24 分 )1如圖所示電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已知工作臺(tái)的質(zhì)量為m=50kg 負(fù)載力為f11000n ，最大加速度為 10m s2，絲杠直徑為d 20mm，導(dǎo)程 t 4mm，齒輪減速比為i=5 ，總效率為?=30，忽略絲杠慣量的影響，試計(jì)算電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩。2已知某工作臺(tái)采用直流電機(jī)絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，已知工作臺(tái)的行程l=

3、250mm ，絲杠導(dǎo)程 t4mm ，齒輪減速比為i=5 ，要求工作臺(tái)位移的測(cè)量精度為o 005mm( 忽略齒輪和絲杠的傳動(dòng)誤差 )。(1) 試采用高速端測(cè)量方法，確定旋轉(zhuǎn)編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(2)若將傳感器與絲杠的端部直接相連，n。 =500 脈沖轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)編碼器是否合用。五、綜合題 (16 分 )已知電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三自由度位置控制系統(tǒng)，單個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，確定整系統(tǒng)的控制方案、畫出控制系統(tǒng)原理圖。(至少提出兩個(gè)方案)2精品 料推薦中央廣播電視大學(xué)2003 2004 學(xué)年度第一學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(供參考 )2004 年 1 月一、填空 每

4、空 2 分，共 20 分 )l 辦公機(jī)電一體化產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)機(jī)電一體化產(chǎn)品民用機(jī)電一體化產(chǎn)品2控制軟件硬件接口3前小后大4電源輸入輸出接口5靈敏度線性度二、簡(jiǎn)答題 (每題 4 分，共 20 分 )1答：機(jī)電一體化技術(shù)使機(jī)械傳動(dòng)部分減少，因而使機(jī)械磨損，配合間隙及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時(shí)由于采用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，控制，補(bǔ)償和校正因各種干擾因素造成的誤差，從而提高精度。2答：機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)有：機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，白動(dòng)控制技術(shù)，傳感器測(cè)試技術(shù)和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。3答：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大使機(jī)械負(fù)載增加，功率消耗大；使系統(tǒng)相應(yīng)速度變慢，降低靈敏度；使系統(tǒng)固有頻率下降，容易產(chǎn)生諧

5、振。4答：詳細(xì)設(shè)計(jì)主要包括：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；業(yè)務(wù)的分組；機(jī)械本體及工具設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：程序設(shè)計(jì)；后備系統(tǒng)設(shè)計(jì)；完成詳細(xì)設(shè)計(jì)書及制造圖樣；產(chǎn)品出廠及使用文件的設(shè)計(jì)。5答： a d 接口的功能是將溫度、壓力等物理量經(jīng)傳感器變成的電壓、電流等信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 d a 接口是將二進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。三、分析題 (20 分 )1.(10 分 )解答：圖中各部可分為：(1) 控制及信息處理單元：鍵盤、計(jì)算機(jī)、顯示(2)測(cè)試傳感部分：光電編碼器、信號(hào)處理(3) 能源：電源(4) 驅(qū)動(dòng)部分：功放、電機(jī)(5) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：聯(lián)軸器、齒輪減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)2 (10 分) 解答：齒輪傳動(dòng)鏈位于電機(jī)

6、之后，前向通道的閉環(huán)之外，其傳動(dòng)誤差的低頻分量和高頻分量都不能通過閉環(huán)控制來消除，都會(huì)影響輸出精度。四、計(jì)算題 (24 分 )1 (12 分) 解：3精品 料推薦(1) 計(jì)算負(fù)載力(4 分 )負(fù)載力由外負(fù)載力、慣性負(fù)載力兩部分構(gòu)成(1) 高速端測(cè)量設(shè)傳感器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為，n，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)工作臺(tái)的位移為滿足題目要求。(2) 低速端測(cè)量傳感器直接與絲杠連接，與減速比無關(guān)可知”。 500 脈沖轉(zhuǎn)的編碼器不合用。五、綜合題 (16 分 )解：可以使用工業(yè)pc 機(jī)或者單片機(jī)完成系統(tǒng)的控制。具體可以有下三種方案：(1) 工業(yè) pc 機(jī)集中控制方案：用一臺(tái)工業(yè) pc 機(jī)對(duì)三個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)集中控制， 包括任務(wù)管

7、理和三個(gè)自由度的伺服控制系統(tǒng)原理圖如下。4精品 料推薦(2) 工業(yè) pc 機(jī)、單片機(jī)分級(jí)控制方案：用一臺(tái)工業(yè)pc 機(jī)與三個(gè)單片機(jī)通信，對(duì)三個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)管理，每個(gè)單片機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。(3) 單片機(jī)、單片機(jī)分級(jí)控制方案：用一個(gè)單片機(jī)作為主單片機(jī)與三個(gè)從單片機(jī)通信，對(duì)三個(gè)從單片機(jī)實(shí)現(xiàn)管理，每個(gè)從單片機(jī)負(fù)責(zé)一個(gè)自由度的伺服控制，控制系統(tǒng)原理圖如下。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：正確回答出三種方案之中的任意兩個(gè)即可得滿分。5精品 料推薦試卷代號(hào)： 1118中央廣播電視大學(xué)2003 2004 學(xué)年度第二學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械 (過 )專業(yè)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題2004 年 7 月一、

8、填空 (每空 2 分，共 20 分 )1機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的能源有、和。2市場(chǎng)預(yù)測(cè)的方法主要有和。3在小功率傳動(dòng)鏈中，為使總的重量最小，各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)遵守原則。4典型的可編程控制器由編程器、電源和輸入輸出接口等部分構(gòu)成。5傳感器的靜態(tài)特性參數(shù)主要有靈敏度、線性度、和。二、簡(jiǎn)答題 (每題 4 分，共 20 分 )1測(cè)試傳感部分的作用是什么?2對(duì)控制及信息處理單元的基本要求是什么?3機(jī)電一體化產(chǎn)品對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些要求?4簡(jiǎn)述 std 總線的工作模式。5簡(jiǎn)述機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程路線( 主要步驟 )。三、分析題 (20 分 )1 1 畫出工業(yè)pc 機(jī)基本組成框圖，并說明工業(yè)pc 機(jī)與普通信息

9、處理計(jì)算機(jī)的主要區(qū)別。 (12 分 )2 2 如圖所示的系統(tǒng)，試分析傳感器的誤差對(duì)輸出精度的影響。(8 分 )四、計(jì)算題 (24 分 )11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(zhǎng)度 l 0 5m，中徑為 d 48mm，材料密度為 p=7 8x10 3kg m3，齒輪傳動(dòng)比 i 2，兩齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為了 jz1=1 2x10 -4 kgm2， jz2 19x10 -3kg m2。試求折算到電機(jī)軸上的總等效慣量了。 ?(14 分 )2如圖所示的開環(huán)步進(jìn)電機(jī)位置控制系統(tǒng)， 已知負(fù)載為 f 1000n ，工作臺(tái)長(zhǎng) l=500mm ，往復(fù)精度為 00lmm

10、，絲杠導(dǎo)程 ts=8mm ，直徑 d20mm，步進(jìn)電機(jī)的步距角為 a=18。，試確定齒輪減速比 i。五、綜合題 (16 分 )已知電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三自由度位置控制系統(tǒng)， 單個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖所示， 試確定單自由度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)量方案。6精品 料推薦試卷代號(hào)： 1118中央廣播電視大學(xué) 2003 2004 學(xué)年度第二學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械 (過 )專業(yè) 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)試題答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(供參考 )2004 年 7 月一、填空 (每空 2 分，共 20 分 )1電源液壓源氣壓源2定期預(yù)測(cè)定量預(yù)測(cè)3傳動(dòng)比相等4微處理器貯存器5遲滯重復(fù)精度二、簡(jiǎn)答題 (每題 4 分，共 20 分 )1答：測(cè)

11、試傳感部分的作用：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，傳輸?shù)叫畔⑻幚韱卧?jīng)分析處理后產(chǎn)生控制信息。2，答：對(duì)控制及信息處理單元的基本要求：提高信息處理速度和可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷功能，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和小型化，輕量，標(biāo)準(zhǔn)化等。3答：機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求有：精度；穩(wěn)定性；快速響應(yīng)性；還應(yīng)滿足小型、輕量、高速、低沖擊振動(dòng)、低噪聲和高可靠性。4答： std 總線有 3 種工作模式：獨(dú)立工作模式，前端控制器工作模式和分布式組合工作模式。5答：機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程路線(主要步驟 )：擬定產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)和技術(shù)規(guī)范；收集資料， 市場(chǎng)分析，可行性分析

12、和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析；總體方案設(shè)計(jì)； 總體方案的評(píng)審和評(píng)價(jià)；詳細(xì)設(shè)計(jì)； 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案的評(píng)審和評(píng)價(jià)； 試制樣機(jī)； 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)， 測(cè)試；技術(shù)評(píng)價(jià)與審定；小批量生產(chǎn)；正常生產(chǎn)；銷售。三、分析題 (20 分 )1 (12 分) 解答：與普通信息處理機(jī)相比較，工業(yè)pc 機(jī)有以下特點(diǎn)：(1) 將普通信息處理機(jī)的大母板改為功能插板，具有豐富的過程輸入輸出功能，以完成對(duì)各種設(shè)備和工藝裝置的控制。(2) 良好的時(shí)實(shí)性，能夠?qū)ιa(chǎn)過程工況變化實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。(3) 抗干擾電源，密封機(jī)箱，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。(4)豐富的應(yīng)用軟件。7精品 料推薦2 (8 分 )解答：傳感器位于閉環(huán)之內(nèi)的反饋通道上， 其誤差的高頻分量 (噪聲信號(hào) )因系統(tǒng)的低通作用得到校正，不影響輸出精度 ;傳感器誤差的低頻分量，如靜態(tài)精度 (分辨率等 )直接影響輸出精度，它決定了系統(tǒng)精度的上限。四、計(jì)算題 (24 分 )1 (14 分 )解：等效慣量可以分為以下幾個(gè)部分來計(jì)算(1)