2022大学慕课答案 机电系统设计(海南大学) 最新大学MOOC满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-03-02到2020-06-28
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【作业】第1章机电一体化技术导论 第1章练习题

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: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。
】

5、 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。
】

6、 问题:机电一体化的目的是什么？
评分规则: 【 机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值。
】

7、 问题:机电一体化系统由那些基本要素组成？分别实现哪些功能？
评分规则: 【 机电一体化系统（产品）的基本要素有：控制器（计算机）等、检测传感器、执行元件、动力源和机构，分别实现：控制（信息存储、处理、传送）、计测（信息收集与变换）、驱动（操作）、提供动力（能量）、构造。
】

8、 问题:机电一体化系统的接口功能有哪两种？
评分规则: 【 （一） 变换、调整功能（二） 输入／输出功能
】

9、 问题:根据不同的接口功能说明接口的种类。
评分规则: 【 根据接口的变换、调整功能，可将接口分成：1)零接口；2）无源接口；3)有源接口；4)智能接口。根据接口的输入/输出功能，可将接口分成：1)机械接口；2）物理接口；3）信息接口；4）环境接口。
】

10、 问题:工业三大要素指的是什么？
评分规则: 【 物质、能量、信息。
】

11、 问题:机电一体化的三大效果是什么？
评分规则: 【 省能源、省资源、智能化。
】

12、 问题:机电一体化系统（产品）的主要评价内容是什么？
评分规则: 【 系统的内部功能 高附加价值 主 功 能： 高性能、低价格、高可靠性 控 制 功 能： 智能化 计 测 功 能： 智能化 动 力 功 能： 省能化 构 造 功 能： 短小轻薄化
】

13、 问题:简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。
评分规则: 【 计算机辅助设计（CAD）是设计机电一体化产品(系统)的有力工具。用来设计一般机械产品的CAD的研究成果，包括计算机硬件和软件，以及图像仪和绘图仪等外围设备，都可以用于机电一体化产品（系统）的设计.并行工程是把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式。虚拟产品设计是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场需求的新产品（系统），实现快速响应设计的关键是有效开发和利用各种产品（系统）信息资源的高度存储、传播及加工的能力。绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。所谓绿色设计，是在新产品（系统）的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的负作用。反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品（系统）进行剖析、重构、再创造的设计。
】

14、 问题:1-20 简述机电一体化系统的共性关键技术。
评分规则: 【 共性关键技术有检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、精密机械技术及系统总体技术等。
】

【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3章机电一体化的计算机控制技术（一） 第3章练习题

1、 问题:1.选择题：顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（ ）A.单片机 B.PLC C.PC机 D.工控机
评分规则: 【 B