2020 机电一体化系统设计(吉林大学珠海学院) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-04-26到2020-07-31
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【作业】第2章机电一体化单元技术（精密传动技术和传感检测技术） 2.1精密机械技术练习题

1、 问题:一、填空题：1.对直线导轨副的基本要求是__、___、____、____和平稳。2.机电一体化系统对机械传动总传动比确定的最佳选择方案有___、___、质量最小原则。3.液压系统的伺服控制元件主要有 和 。4.滚珠丝杠中滚珠的循环方式：___，_____。
评分规则: 【 每空1分，共10分。参考答案如下：①导向精度高；耐磨性好；足够的刚度 ；对温度变化的不敏感性。②转动惯量原则；输出轴转角误差最小原则。③电液伺服阀；电液比例阀。④内循环；外循环。
】

2、 问题:二、选择及判断题1.齿轮传动的总等效惯量随传动级数（ ）。A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 2.影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差。（ ）3.螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素。（ ）4.滚珠丝杆不能自锁。（ ） 5.螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素。（ ）
评分规则: 【 每题1分，共计5分参考答案如下：A；√；；√；√；√
】

3、 问题:三、机电一体化系统对传动机构的基本要求是什么？
评分规则: 【 参考答案：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电机等其他环节的动态性能相匹配等要求的传动部件。
】

4、 问题:四、已知某4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为Φ1=△Φ2=…=△Φ8=0.005rad，各级减速比相同，即i1=i2=…=i4=1.5，求：（1）该传动系统的最大转角误差△Φmax；（2）为缩小△Φmax应采取何种措施？
评分规则: 【 参考答案：（1）0.0201；（2）最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度。
】

5、 问题:五、简述机电一体化系统中的执行元件的分类及其特点。
评分规则: 【 参考答案：①（1）电气式：操纵简单，适宜编程，响应快，伺服性能好，易于微机相接；②（2）液压式：输出功率大，转矩大，工作平稳，承载能力强，但是占地面积大；③气压式。可得到较大的驱动力，行程和速度，但由于具有可压缩性，故不能在定位精度较高的场合使用。
】

6、 问题:六、齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除圆柱直齿轮的齿侧间隙？
评分规则: 【 参考答案：齿轮的啮合间隙会造成传动死区，若死区在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，使系统内高以1~5 倍间隙角产生的低频振荡。为降低制造成本，多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减少啮合间隙，常法有偏心套调整法、轴向垫片法、双片薄 齿轮错齿法等。
】

7、 问题:七、请分析差动螺旋传动基本原理。假设两段螺纹旋向相同，导程分别为Ph1和Ph2。
评分规则: 【 参考答案：分析需有①螺母移动距离；②属于微动螺旋还是大距离移动螺旋。
】

【作业】第2章机电一体化单元技术（精密传动技术和传感检测技术） 2.2传感检测技术练习题

1、 问题:一、填空题1.某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是___。2.采样/保持器在保持阶段相当于一个“____”。3.在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为: ； ； 三种形式。4.常用传感器主要分为 、 、 三种形式 5.机电一体化产品中需要检测的物理量分成_和__两种形式。
评分规则: 【 每空1分，共计10分。参考答案：①20mm；②模拟信号存储器；③模拟信号存储器；④模拟信号检测传感器；数字信号检测传感器；开关信号检测传感器；⑤ 电量；非电量。
】

2、 问题:二、简述各类传感器的特性及选用原则。
评分规则: 【 参考答案：传感器特性主要包括两方面：①静态特性。静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂。②动态特性。其主要技术指标有：上升时间、最大超调量、调整时间、频率响应范围和临界频率。传感器应根据测试要求和条件传感器特性和使用条件三个方面进行选择。
】

3、 问题:三、简述采样/保持器原理 。
评分规则: 【 参考答案：采样/保持由存储电容C，模拟开关S等组成，如下图所示。当S接通时，输出信号跟踪输入信号，称采样阶段。当S断开时，电容C二端一直保持断开的电压，称保持阶段。由此构成一个简单采样/保持器。实际上为使采样/保持器具有足够的精度，一般在输入级和输出级均采用缓冲器，以减少信号源的输出阻抗，增加负载的输入阻抗。在电容选择时，使其大小适宜，以保证其时间常数适中，并选用漏泄小的电容。
】

4、 问题:四、光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？
评分规则: 【 参考答案：①细分前：位移4mm；测量分辨率0.01mm/线；②（2）细分后：位移1mm；测量分辨率0.025mm/线
】

5、 问题:五、刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？
评分规则: 【 参考答案： 600mm；30转/秒
】

6、 问题:六、试简述光电式转速传感器的测量原理。
评分规则: 【 参考答案：光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速为n=60N/(Zt)
】

【作业】第2章机电一体化单元技术（伺服驱动技术） 2.3伺服驱动技术练习题

1、 问题:一、选择题1.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（ ）等五个部分。A.换向结构 B.转换电路 C.存储电路 D.检测环节 2.以下可对异步电动机进行调速的方法是（ ）。A.改变电压的大小 B.改变电动机的供电频率 C.改变电压的相位 D.改变电动机转子绕组匝数 3.步进电动机，又称电脉冲马达，是通过 （ ）决定转角位移的一种伺服电动机。A.脉冲的宽度 B.脉冲的数量 C.脉冲的相位 D.脉冲的占空比 4.对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（　　　）。A.1 每题1分，共计5分参考答案如下：DBBBC
】

2、 问题:二、判断题1.对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ ）2.步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越 低。（ ）3.无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（ ）4.步进电机的最大动态转矩小于最大静转矩，并随着脉冲频率的升高而降低。（ ） 5.步进电机转动后，其输出转矩随所工作频率增高而增加。（ ）
评分规则: 【 每题1分，共计5分参考答案如下：√××√×
】

3、 问题:三、三相变磁阻式步进电动机，转子80个齿。(1)要求电动机转速为60r/min,单双拍制通电，输入脉冲频率为多少?(2)要求电动机转速为100r/min，单拍制通电，输入脉冲频率为多少?
评分规则: 【 参考答案：480Hz；400Hz
】

4、 问题:四、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，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：①步进电机的步距角②脉冲电源的频率。
评分规则: 【 参考答案：1.5°；400Hz
】

5、 问题:五、步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么?
评分规则: 【 参考答案：步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。
】

6、 问题:六、伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？
评分规则: 【 参考答案：伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。①比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现；②控制器通常是计算机或PID控制电路；其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作；③执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。④被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体，一般包括传动系统、执行装置和负载；⑤检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。
】

7、 问题:七、简述直流伺服电动机的PWM调速换向的工作原理。
评分规则: 【 参考答案：①调速：脉冲宽度调制是通过改变输出脉冲信号的占空比来改变电枢电压的平均值从而达到控制电机转速的目的；②通过改变电流方向实现换向。
】

【作业】第4章机电一体化系统的建模与仿真 第4章练习题

1、 问题:1.选择题在MATLAB的simulink环境中，下面图形表示（ ）A.数值积分器 B.传递函数 C.积分器 D.状态空间
评分规则: 【 B