国开大学2018年07月1118《机电一体化系统设计基础》期末考试参考答案.pdf

1、试卷代号：1118 座位号仁亡国家开放大学（中央广播电视大学）2018年春季学期“开放本科”期末考试机电一体化系统设计基础试题2018年7月口四m得分1评卷人一、单选题（每小题3分，共24分）1.以下产品不属于机电一体化产品的是()。A.工业机器人B.打印机C.空调D.计算机2.在同步带的基准节圆柱面上，带轮的节距与带的节距的关系为（）。A.大千C.等千3.下列哪项指标是传感器的动特性？（A.量程C.灵敏度B.小千D.不确定)B.线性度D.幅频特性4.在开环控制系统中，常用（A.直流伺服电动机）做驱动元件。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5.采用脉宽调制(PWM)进行

2、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C.脉冲的正负B.脉冲的频率D.其他参数6.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392 7.HRGP-lA工业机器人中的旋转变压器属千系统中的（）。A.能源部分B.测试传感部分C.控制器D.执行机构8.由单台CNC机床或加工中心与工业机器人组成，实现单工序加工的可变加工单元称为（）。A.FMF C.FML 得分I评卷人B.FMS D.FMC 二、判断题（正确的打.J错误的打X,每题3分，共30分）9.机电一体化是一个新兴的交叉学科，

3、是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，机电一体化产品具有智能化、人性化等特征。（)10.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。（)11.减少齿轮传动机构的摩擦，减少转动惯量，提高传动效率等措施，从而提高机电一体化系统的响应速度。（)12.选择滚珠丝杆副的过程中，当系统的加工精度要求较高时，导程就大一点；加工精度较低时，导程就选小一些。（)13.选择传感器时，如果测量目的是定性分析的，选用重复度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，就需选用精度等级能满足要求的传感器。()14.步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移

4、的机电执行元件，每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时，其转轴就转过一个固定的角度。（)15.直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性，可很方便地在宽范围内实现平滑无极调速，故多采用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。（)16.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。（)17.计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。（)18.虚拟设计是一种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助设计的理论和方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的或更先进的技术。()393 得

5、分1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？20.选择传感器时需要考虑哪些因素？21.PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？得分I评卷人四、计算题(10分）22.现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程为1。=6mm、左端齿轮齿数为10叭右端齿轮齿数为98。当两端转向相同时，一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过2个齿时，试求两个螺母之产生的相对轴向位移？3 1一套筒2一内齿轮3圆柱齿轮4一丝杠图双螺母齿差预紧式滚珠丝杠得分1评卷人五、综合题(12分）23.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如数控机床，请制订出概念设计的

6、流程。394 试卷代号：1118 匡家开放大学（中央广播电视大学）2018年春季学期“开放本科”期末考试机电一体化系统设计基础试题答案及评分标准（供参考）2018年7月一、选择题（每小题3分，共24分）1.D 5.A 2.C 6.J 3.D 7.B 4.B 8.D 二、判断题（正确的打,JI错误的打x,每题3分，共30分）9.10.J 11.-)12.X 13.14.J 15.J 16.X 17.X 18.X 三、简答题（每小题8分，共24分）19.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

7、内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。20.答：选择传感跺除主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度等几个方面的问题之外，还要考虑测量目的、测量对象、测量环境、测量条件和测量方式，还应尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。21.答：PLC主要由有以下四部分组成：(1)中央处理单元(CPU)(2)存储器CRAM、ROM)(3)输人输出单元Cl/0接口）(4)电源（开关式稳压电源）。(1)中央处理单元CPU:CPU是PLC的核心部件。它是PLC控制系统的运算及控制中心。(2)存储器：存储器是用来储存系统程序、用户程序与数据的，故PLC的存储器有系统存储器

8、和用户存储器二大类。395(3)1/0接口：PLC的1/0接口是PLC与现场生产设备直接连接的端口。(4)电源：PLC配有稳压电源，供PLC内部使用。四、计算题10分）22.解：左端外齿轮旋转一周，螺母轴向移动6mm,则每转一个齿，螺母的轴向移动6/100=0.06mm;右端外齿轮旋转一周，螺母轴向移动6mm,则每转一个齿，螺母的轴向移动6/98=0.0612mm;当两端转向相同时：一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过1个齿时，相对移动的轴向距离为0.06120.06=0.0012(mm),所以当一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过2个齿时相对移动的轴向距离为(0.0612-0.06)*2=0

9、.0024(mm)。1 1 1 1 t:,.s=nX(-)Xl。=2X(-)XO.06mm=2.4m Z1氐!98 100 五、综合题(12分）23.解：产品概念设计决定性地影响产品创新过程中后续的产品详细设计、产品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。产品概念设计包含以下流程：分析夕、,人刁千,_,评价决策明确设计任务I 求总功能!总功能分觥寸找f功能解队升肆凶l合评价与决策概念户品三炽粕认1-,功能逐级分斛创造性力认、目求认、调查分析认1-,形态学矩阵认-i 各种评价方法(1)首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能；(2分）396(2)根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解，划分出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能树，确定它们之间的逻辑关系；(2分）(3)对各功能模块输人输出关系进行分析，确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；(2分）(4)寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案；(2分）(5)以技术文件的形式交付设计组讨论、审定；(2分）(6)方案整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优的设计方案，最终选定最佳方案形成概念产品。(2分）（注：绘制出流程图或文字作答均可）397