国开大学2023年01月11118《机电一体化系统设计基础》期末考试参考答案.docx

1、密 封 线 内 不 要 答 题评卷人得 分一 、单选题(每小题3分，共24分)得 分二、判断题(正确的打 ,错误的打,每题3分，共30分)O-O-O 学 号姓 名分校(工作站)O-O-O试卷代号：11118 座位号 国家开放大学2022年秋季学期期末统 一 考试机电一体化系统设计基础 试题2023年1月题号二三四五总 分分数1. 以下产品属于机电一体化产品的是( )。A. 通信机柜 B. 移动电话C. 复印机 D. 数字电子表2. 机械系统的刚度对系统的主要影响表现为( )等方面。A. 固有频率、响应速度、惯量B. 固有频率、失动量、稳定性C. 摩擦特性、响应速度、稳定性D. 摩擦特性、失动量

2、、惯量3. 导 程Lo=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( )kg mm。A. 48.5 B. 97C. 4.85 D. 9.74. 下列哪项指标是传感器的动特性( )。A. 量程 B. 线性度C. 灵敏度 D. 幅频特性5. 机电一体化系统中的绝对编码器属于系统中的( )。 A. 驱动机构 B. 传感部分 C. 控制器 D. 执行机构(11118号)机电一体化系统设计基础试题第1页(共8页)6. 采用脉宽调制(PWM) 进行直流电动机调速驱动时，通过改变( )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。A. 脉冲的宽度 B. 脉

3、冲的频率C. 脉冲的正负 D. 其他参数7.PID 控制算法中，积分调节器的主要作用是( )。A. 消除静差B. 加快响应C. 减小振荡D. 提高稳定性8.CNC 机床进给系统的运动工作台属于设备的( )。A. 能源部分B. 测试传感部分C. 驱动部分D. 执行机构评卷人9. 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。( )10. 为减小机械传动系统的转角误差，应将齿轮误差大的靠近输入端，并尽可能将传动比 按照由小到大的顺序排列，还应采取消除齿轮传动间隙的措施。( )11. 虚拟样机技术采用计算机模型代替物理样机，增加了产品开发成本，但是可以

4、改进产 品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。( )12. 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。( )13. 机电一体化系统的控制精度总是高于检测装置的精度，因此可以采用低精度控制器 和高精度传感器的配置。( )14. 机电一体化系统的全闭环控制能够补偿和消除执行装置的误差，使系统稳定性和精 度都得到提高。( )15. 气压伺服系统的过载能力强，在大功率驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高 加减速驱动。( )16. 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。( )17.

5、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。( )18. 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。( )(11118号)机电一体化系统设计基础试题第2页(共8页)密 封 线 内 不 要 答 题得 分评卷人三、简答题(每小题8分，共24分)19. 完善的机电一体化系统主要包括哪几部分?(11118号)机电一体化系统设计基础试题第3页(共8页)20. 比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别。(11118号)机电一体化系统设计基础试题第4页(

6、共8页)密 封 线 内 不 要 答 题四、计算题(10分)21. 何谓概念设计?简述概念设计的设计过程。(11118号)机电一体化系统设计基础试题第5页(共8页)得 分评卷人22. 如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机，转子 齿数z 为40。滚珠丝杠的基本导程为lo=6mm。 已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量为0.005mm/ 脉冲。试求：(1)步进电机的步距角;(2)减速齿轮的传动比i。工作台i滚珠丝杠电机图 电机驱动工作台示意图(11118号)机电一体化系统设计基础试题第6页(共8页)密 封 线 内 不 要 答 题评卷人五、综合题(12分)得 分23.

7、 某物料搬动机械手的结构和动作过程如图所示，要求机械手的操作方式分为手动方 式和自动方式。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，采用电磁阀控制的气缸驱动，PLC 控制。要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的详细工程路线图 物料搬动机械手结构原理图(11118号)机电一体化系统设计基础试题第7页(共8页)(11118号)机电一体化系统设计基础试题第8页(共8页)试卷代号 :111182022年 秋 季 学 期 考 试机电一体化 系统设计基础 参考答案2023 年 1 月一、单选题 (每小题 3 分 ,共 24分 )5.B1.C 2.B 3.B 4.D6.A 7.A 8.D二、判断题 (正

8、确的打 ,错误的打 ,每题 3 分 ,共 30 分 )13. 18.9. 10. 11. 12.14. 15. 16. 17.三、简答题 (每小题 8分 ,共 24分 )19. 完善 的机 电一体化 系统 主要包括 哪几部分 ?答 :机械本体 、动力 系统 、检 测 传 感 系 统 、执 行 部 件 和 信 息 处 理 及 控 制 系 统 五 部 分 相 互 协 调 ,共 同完成所规定 的 目 的 功 能 。通过接 口及相 应 软 件 有 机 结 合 在 一 起 ,构 成 内 部 匹 配 合 理 、外部效能最佳的完整产品 。20. 比较直 流伺服 电动机 和交 流伺服 电动机 的适用环境差别

9、。答 :直 流伺服 电机具有 良好 的调速特性 ,较 大 的 启 动 转 矩 和 相 对 功 率 ,易 于 控 制 及 响 应 快等优点 。尽管其结构 复杂 ,成本较 高 ,在机 电一体化控制 系统 中还是具有较广泛 的应用 。与直 流伺服 电动机 比较 ,交 流伺服 电动机不需要 电刷 和换 向器 , 因 而维 护方便 和对环境无 要求 ;此外 ,交 流 电动机还具有转动惯量 、体积 和重量较小 ,结构 简单 、价格便宜等优点 ;尤其是交 流 电动机调速技术 的快速发展 ,使 它得 到 了更广泛 的应用 。21. 何谓概念设计 ? 简述概念设计 的设计过程 。答 :概念设计是指在确定任务之后

10、 ,通过抽象化 ,拟定 功 能结构 ,寻求适 当 的作用原理及其 组合等 ,确定 出基本求解途径 ,得 出求解方案 。设计过程 :设计任务抽象化 ,确定 系统 的 总 功 能 将 总 功 能分解 为子 功 能 ,直 到 功 能元 寻 找子 功 能 (功 能元 ) 的解 将原理解进行组合 ,形成多种原理解设计方案 对众 多方案进行评价决策 ,选定最佳方案 概念产 品 。四、计算题 (10 分 )22. 解 : (1) 步进 电机 的 步距 角 = = = 1. 5 (5 分 )(2) 减速齿轮 的传动 比 i= = = 5 (5 分 )五、综合题 (12 分 )23. 解 :机 电一体化 系统

11、的 主要设 计 流 程 分 为 五 个 阶 段 : 产 品 规 划 、概 念 设 计 、详 细 设 计 、设计实施 和设计定 型 阶段 。 (2分 )第一 阶段 :产 品规划 阶段 :进行需求分析 和需求设计 , 以 明确设计任务 。机械手 的用途 :物料搬运 。工作方式 :手动 、自动方式 。主要技术参数 :3 自 由度 。使用环境要求 :生产线 。 (2分 )第二 阶 段 : 概 念 设 计 阶 段 : 在 功 能 分 析 的 基 础 上 , 优 化 筛 选 取 得 较 理 想 的 工 作 原 理 方案 。 (2分 )第 三 阶段 :详 细设计 阶段 。对各 功 能模块进行 细部设计 ,绘

12、制相应 的工程 图 。该 阶段 的工 作量 既 包 括 机 械 、电 气 、电 子 、控 制 与 计 算 机 软 件 等 系 统 的设 计 , 又 包 括 总 装 图 和 零 件 图 的 绘制 。 (2分 )第 四 阶段 :设计实施 阶段 。首先根据机械 、电气 图纸 和算法文件 ,制造 、装配 和 编制各 功 能 模块 ;然后进行 模 块 的 调 试 ; 最 后 进 行 系 统 整 体 的 安 装 调 试 , 复 核 系 统 的 可 靠 性 及 抗 干 扰性 。 (2分 )第 五 阶段 :设计定型 阶段 。对调试成功 的系统进行工艺定 型 ,整理设计 资料 。小批量生产 ,试销 。 (2分 )(11118号 ) 机 电一体化 系统设计基础答案第 1 页 (共 2 页 ) (11118号 ) 机 电一体化 系统设计基础答案第 2 页 (共 2 页 )