一、判断题（正确的打√，错误的打×）
1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（ x ） P4
2. 系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（ √ ） P10
3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（√ ）P11
4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（x ）P11
5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（x ）
6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（x ）P21 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（x ）P21
8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（x ）P44 9．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，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（x ）P27
10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（√ ）P33
11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（x ）P47
12．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。（x ）P65
1．机电一体化系统是以微电子技术为主体、以机械部分为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。（ x ） P7
2．机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。（ √ ）P20
3．双螺母消除轴向间隙的结构形式结构紧凑，工作可靠，调整方便，能够精确调整。（ x ）P35
4.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（ x ）P72 5．感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。（√ ）
6．选择传感器时，如果测量的目的是进行定性分析，则选用绝对量值精度高的传感器，而不宜选用重复精度高的传感器。（ x ）P87
7．传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标达到要求。（√ ）P89
8．驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种
类型的驱动装置。（√ ）P12
9．气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（ x ）P103
10．永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。（√ ）P109
11．步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。（ x ）P113矩—频特性图
12．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。（ x ）P120 1．数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（ √ ）P81 2．电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。（√ ）P103
3．通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。（√ ）P112 4．脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。（√ ）P114 5．对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（ x ）P120
6．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。（x ） 7．一般说来，全物理仿真较之计算机仿真在时间、费用和方便性上都具有明显的优点，是一种经济、快捷与实用的仿真方法。（x ）P138
8．数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。（x ） 9．计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。（x ）P152-P153 10．PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。（√ ）P162 11．通用型计算机系大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（x ）P168
12．现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。（x ）P173
1．自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。（ √ ）
2．计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。（ × ）P160
3．PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。（√ ）P161
4．现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系统的结构形式。（× ）P178
5．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形式来描述满足用户需求产品的过程。（√ ）P204
6．目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。（√ ）P221
7．计算机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，应用软件一般不需要用户设计，系统软件都要由用户自行编写，所以软件设计主要是系统软件设计。（× ）P159
8．反求设计是建立在概率统计基础之上，主要任务是提高产品的可靠性，延长使用寿命，降低维修费用。（× ）P228
9．绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造的设计。（× ）P233
10．虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。（√ ）P238
11．工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。（√ ）P243
12．数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制系统，而电机和主轴箱则属于系统的驱动部分。（× ） 二、单选题
1．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（ C ）。P112 A．0.6° B．1.2° C．1.5° D．2°
3．采用脉宽调制（PWM）进行直流电动机调速驱动时，通过改变（ A ）来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。P121 A．脉冲的宽度 B．脉冲的频率 C．脉冲的正负 D．其他参数 1．下列哪个是传感器的动特性（ D ）。
A．量程 B．线性度 C．灵敏度 D．幅频特性 2．在开环控制系统中,常用（ B ）做驱动元件。P108 A．直流伺服电动机 B．步进电动机
C．同步交流伺服电动机 D．异步交流伺服电动机
3.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，此光栅传感器测量分辨率是（ C ）mm。
A．1 B．0.1 C．0.01 D．0.001 4．计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（D ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。P159
A．实时软件 B．开发软件 C．系统软件 D．应用软件 5．以下除了（ D ），均是由硬件和软件组成。
A．计算机控制系统 B．PLC控制系统 C．嵌入式系统 D．继电器控制系统 6．以下抑制电磁干扰的措施，除了（D ），其余都是从切断传播途径入手。 A屏蔽 B隔离 C滤波 D软件抗干扰
2．多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按（ C ）设计的传动链。 P46
A．最小等效转动惯量原则 B．输出轴的转角误差最小原则 C．重量最轻原则（小功率装置） D．重量最轻原则（大功率装置）
3．检测环节能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲，一般包括传感器和（ B ）。
A 控制电路 B 转换电路 C 放大电路 D 逆变电路 4．幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（B ）。
A．静态特性指标 B．动态特性指标 C．输入特性参数 D．输出特性参数
5．光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，，经四倍细分后，记数脉冲为400，光栅位移是（ A ）mm。 A．1 B．2 C．3 D．4 6．受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( B )。 A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人
7．闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的（ D ）。 A．回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度 B．传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度 C．回程误差和传动误差都不会影响输出精度 D．回程误差和传动误差都会影响输出精度
8. 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（ B ）。
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 2为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（ A ）。
A．增大系统刚度B．增大系统转动惯量C．增大系统的驱动力矩 D．减小系统的摩擦阻力
3导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则其折算到丝杠上的等效转动惯量为（ B ）kg·mm2。 A．48.5 B．97 C．4.85 D．9.7
4传动系统的固有频率对传动精度有影响，（ A ）固有频率可减小系统地传动误差，（ A ）系统刚度可提高固有频率。 A．提高，提高 B．提高，减小 C．减小，提高 D．减小，减小
5下列哪种方法是采用单螺母预紧原理来消除滚珠丝杠副的间隙？（ D ） A．螺纹调隙式 B．双螺母垫片调隙式C．齿差调隙式 D．偏置导程法 6 齿轮传动的总等效惯量随传动级( B )。 A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变
7多级齿轮传动中，各级传动比“前小后大”的分配原则不适用于按（ D ）设计的传动链。
A．最小等效转动惯量原则（小功率传动装置）B．最小等效转动惯量原则（大功率传动装置）C．输出轴的转角误差最小原则
D．重量最轻原则
8某机电一体化系统需要消除齿轮传动的齿侧间隙，采取下列哪种方法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？（ D ） A．偏心套调整法 B．轴向垫片调整法 C薄片错齿调整法D．轴向压簧错齿调整法 三、简答题
1完善的机电一体化系统主要包括哪几部分
答：机电一体化系统的基本结构要素有机械本体，动力系统（能源，驱动部分），执行机构，控制及信息处理单元，传感检测部分等5项，各环节和要素之间通过接口相联系。
2．简述机电一体化系统中的接口的作用。
答：机电一体化系统是机械、电子和信息等性能各异的技术融为一体的综合系统，其各要素及各子系统之间的连接与信息传输都要通过接口。 从系统外部看，输入/输出是系统与人、环境或其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统。 各要素及各子系统之间的接口性能好坏决定了整个机电一体化系统的综合性能。 3．机械运动中的摩擦和阻尼会降低效率，但是设计中要适当选择其参数，而不是越小越好。为什么？
答：一般情况下，摩擦阻尼都发生在运动副的构件之间。
系统的静摩擦阻尼大，会使系统的回程误差增大，定位精度降低。 系统的黏性阻尼摩擦越大，系统的稳态误差就越大，精度降低。 系统的黏性阻尼摩擦会对系统的快速响应性产生不利影响。
所以摩擦阻尼不易过大，但是阻尼比除了与机械系统的黏性阻尼系数B有关外，还与系统的刚度和质量有关。
如果机械系统刚度低而质量大，则系统的固有频率较低，此时应增大系统的黏性摩擦阻尼，以减小振幅和衰减振动。
因此，在进行机械结构设计时，应当通过对刚度、质量和摩擦系数等参数的合理匹配，得到机械系统阻尼比?的适当取值，以保证系统的良好动态特性。 4．简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。 答：（1）失动量 系统刚度越大，因静摩擦力作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小。
（2）固有频率 机械系统刚度越大，固有频率越高，可远离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而避免产生共振。（3）稳定性 刚度对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。
1．什么是传感器的静态特性和动态特性？ P85
答：传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时所表现出来的输出响应特性，称为静态响应特性。
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 2．什么是伺服系统？伺服系统的一般组成有哪几个部分？P101
答：伺服驱动系统：是指以机械位置、速度和加速度为控制对象，在控制命令的指
机电一体化系统设计基础复习1答案
