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本课程起止时间为:2021-03-25到2021-08-31
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【作业】第1章机电一体化技术导论 第1章练习题

小提示:本节包含奇怪的同名章节内容

1、 问题:试说明机电一体化的含义。
评分规则: 【 该题主要考核学生对机电一体化含义的理解,具体答案如下:机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

2、 问题:机电一体化的主要支撑技术有哪些,它们的作用如何?
评分规则: 【 考核对机电一体化的主要支撑技术的掌握。包含7个技术:传感测试技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术和系统总体技术
考查对每项技术基本作用的了解。答案总共七条,每条3分,本项总共21分。具体答案如下:①传感测试技术:在机电一体化产品中,工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收,并通过相应的信号检测装置进行测量,然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置,以实现产品工作过程的自动控制。②信息处理技术:在机电一体化产品工作过程中,参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。③自动控制技术:主要实现机电一体化系统的目标最佳化。④伺服驱动技术:它的作用是在控制指令的指挥下,控制驱动元件,使机械系统的运动按照指令要求进行运动。⑤接口技术:将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。⑥精密机械技术:机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。⑦系统总体技术:它的作用是将各有关技术协调配合、综合运用,从而达到整体系统的最佳化。

3、 问题:已知数控机床控制系统,说明图中的各部分属于机电系统的哪一个基本要素?
评分规则: 【 该题主要考核对机电一体化系统主要组成部分及各部分功能的理解和掌握。答案总共5条,每条5分,共计25分。具体答案如下:①控制及信息处理单元:键盘、计算机、显示;②测试传感部分:光电编码器、信号处理;③能源:电源;④驱动部分:功放、电机; ⑤执行机构:联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、 工作台

4、 问题:机电一体化技术与传统机电技术的区别?
评分规则: 【 本题主要加深同学们对当代机电一体化技术的深刻理解,并应明确机电一体化技术不是简单机+电,而是机电融合。具体答案如下:传统机电技术:操作控制主要通过具有电磁特性的电器来实现,如继电器、接触器等; 机械本体和电气驱动界限分明, 不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术:以计算机为控制中心,在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

5、 问题:请翻译以下英文前言。
评分规则: 【 意思基本正确;语句通顺;能运用专业术语

6、 问题:为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?
评分规则: 【 该题主要考核学生对机电一体化技术的深刻理解。具体答案如下: 机电一体化技术使机械传动部分减少,因而使机械磨损,配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少,同时由于采用电子技术实现自动检测,控制,补偿和校正因各种干扰因素造成的误差,从而提高精度。说明:原因需包含机械和控制两个方面。

7、 问题:请翻译附件中英文的前言。(教学班按学号1-10号翻译1.1;11-20号翻译1.2;21号及以后翻译1.3)
评分规则: 【 语句通顺,表达正确。

【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

小提示:本节包含奇怪的同名章节内容

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;说明:(1)仅有结果,无计算过程,得5分;(2)有计算过程,计算结果错误,得9分;(3)计算过程和结果都正确得10分;(4)全无为0分。
参考答案:(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。说明:按照回答的完整性酌情给分

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。 说明:共三类执行元件,每一类满分5分,共15分,根据回答完整性酌情给分

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:(1)影响: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。说明:根据回答的完整性酌情给分
参考答案:(2)方法: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。说明:至少提出两种方法。少于两种方法最多给5分。

7、 问题:七、请分析差动螺旋传动基本原理。如图,两段螺旋的导程分别为Ph1和Ph2。
评分规则: 【 参考答案:分析需有螺旋方向相同和不同的分析:①螺旋方向相同时分析,若两螺纹导程角相差很小,则螺杆转动φ角时,可动螺母2移动的距离l=φ(Ph1-Ph2)/2π,值很小,常可用于各种微动装置中。说明:根据回答的正确性和完整性酌情给分
参考答案:分析需有螺旋方向相同和不同的分析:②若两段螺纹方向相反,则螺杆转动φ角时,可动螺母2移动的距离为l=φ(Ph1+Ph2)/2π,此时差动螺旋变成快速移动螺旋,即螺母2相对螺母1快速趋近或离开,这种螺旋装置常用于要求快速的夹紧装置或锁紧装置中。说明:根据回答的正确性和完整性酌情给分

8、 问题:七、请分析下面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: (1)当螺杆转动φ角时,可动螺母2的移动距离为l=φ(Ph1-Ph2)/2π。(2)这种情况属于微动螺旋,因为如果Ph1与Ph2相差很小,则L很小,因此差动螺旋常用于各种微动装置中。说明:分析需有①螺母移动距离计算(10分);②属于微动螺旋还是大距离移动螺旋(10分)。

【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___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。说明:根据回答的完整性酌情给分

3、 问题:三、简述采样/保持器原理 。
评分规则: 【 参考答案:文字陈述部分答案:采样/保持由存储电容C,模拟开关S等组成,如下图所示(图在下一个评分标准给出)。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。说明:根据回答的完整性酌情给分
采样保持原理图部分答案

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;说明:①仅有得数,没有过程,得5分;②过程正确,得数错误,得9分;③全部正确10分;④部分正确则酌情选择其他分值
参考答案:②细分后:位移1mm;测量分辨率0.025mm/线说明:①仅有得数,没有过程,得5分;②过程正确,得数错误,得9分;③全部正确10分;④部分正确则酌情选择其他分值

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: (1)求丝杠位移量10s内转轴转的转数:307200÷1024=300(转)位移量(∵螺距 T=2mm) ∴300×2=600(mm)说明:①仅有得数,没有过程,得5分;②过程正确,得数错误,得9分;③全部正确10分;④部分正确则酌情选择其他分值
(2)求转速: 300÷10=30(转/秒)说明:①仅有得数,没有过程,得5分;②过程正确,得数错误,得9分;③全部正确10分;④部分正确则酌情选择其他分值

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:文字陈述部分: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)说明:根据陈述的完整性条理性酌情给分
原理图片部分说明:不要求完全与此图相图,只要原理正确的说明图都可以

【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:(1)需先求出步距角α=0.75°;其次转速60r/min,即1秒钟1转,即360度;因此输入脉冲频率f=360/0.75=480Hz说明:①得数正确,但无计算过程,得5分;②计算过程正确,但得数错误,得9分;③计算过程和得数都正确,得10分;④其他情况酌情给分
(2)需先求出步距角α=1.5°;其次转速100r/min,即1秒钟1.67转,即600度;因此输入脉冲频率f=600/1.5=400Hz说明:①得数正确,但无计算过程,得5分;②计算过程正确,但得数错误,得9分;③计算过程和得数都正确,得10分;④其他情况酌情给分

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)步距角:K=2; M=5,Z=24; α=360/2524=1.5º说明:①得数正确,但无计算过程,得5分;②计算过程正确,但得数错误,得9分;③计算过程和得数都正确,得10分;④其他情况酌情给分
②脉冲频率:f=400Hz说明:①得数正确,但无计算过程,得5分;②计算过程正确,但得数错误,得9分;③计算过程和得数都正确,得10分;④其他情况酌情给分

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?

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