国开大学2020年01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 座位号亡工国家开放大学2019年秋季学期期末统一考试机电一体化系统设计基础试题2020年1月巨三-二四五总分一、单选题（每小题3分，共24分）1.以下产品不属千机电一体化产品的是()。A.机器人B.移动电话C.数控机床D.复印机2.影响机电一体化系统中传动机构动力学特性的因素不包含下列哪个？（)A.负载B.系统惯性C.传动比D.固有频率3.需要消除圆柱斜齿轮传动的齿侧间隙，采取（）调整法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙。A.偏心套C.薄片错齿4.幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（A.静态特性指标C.输人特性参数B.轴向垫片D.轴向压簧错齿）。B.动态特性指标D.输出特性参

2、数5.全闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位千闭环之内，所以它的（）。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会影响输出精度D.回程误差和传动误差都不会影响输出精度284 6.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（）。A.0.6B.1.2 C.1.5D.2 7.在机电一体化系统设计中确定总功能的方法一般采用（）。A.黑箱法C.白箱法B.能量流法D.信息流法8.HRGP-lA喷漆机器人中的旋转变压器属于系统中的()。A.能源部分B.测试

3、传感部分C.控制器D.执行机构尸二、判断题（正确的打,J错误的打X,每题3分，共30分）9.机电一体化技术是一个技术群的总称，包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。（)10.一个较完善的机电一体化系统，应包括机械本体、动力系统、传感检测系统、执行部件和信息处理及控制系统，各要素和环节之间通过接口相联系。（)11.对于机械传动部件的摩擦特性，其静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为尽可能小的负斜率，若为正斜率则易产生爬行、精度降低且寿命减小。（)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

4、产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（)13.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。()14.步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件，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.异步交流伺服电动机的转子具有永久磁铁，其转矩产生机理与直流伺服电动机相同，当定子绕组通以三相或两相交流电时，产生旋转磁场，从而吸引转子旋转。（)16.一般说来，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。（)17.可靠性设计是指将优化技术应用于机电一体

5、化系统的设计过程，最终获得比较合理的设计参数，各种计算机程序能解决不同特点的工程问题。（)18.在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。（)285 尸尸三、简答题（每小题8分，共24分）19.滚珠丝杠副消除轴向间隙的预紧调整方法有哪些？20.传感器一般由哪几部分组成？各部分作用是什么？21.PID控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？得分1评卷人四、计算题(10分）22.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为A中I=t,中2=t.ps=0.004弧度，各级减速比相同，即i1=iz=i4=2,求该系统的最大转角

6、误差凶(!maxo 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流程。286 试卷代号：1118 国家开放大学2019年秋季学期期末统一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）2020年1月一、单选题（每题3分，共24分）BC.16 2.C 7.A 3.D 8.B 4.B 5.D 二、判断题（正确的打.J错误的打X,每题3分，共30分）9.J 10.-J 11.X 12.X 13.J 14.,J 15.X 16.X 17.X 18.,J 三、简答题（每小题8分，共24分）19.滚珠丝杠副消除轴向间隙的预紧调整方法有哪

7、些？答：滚珠丝杠副消除轴向间隙的预紧调整方法有：螺纹预紧调隙式、双螺母差齿预紧调隙式、双螺母垫片预紧调隙式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。20.传感器一般由哪几部分组成？各部分作用是什么？答：传感器一般由敏感元件、转换器件、信号调理与转换电路和辅助电源四部分组成：(1)敏感元件：直接感受被测量，并按一定规律将其转换成与被测量有确定对应关系的其他物理量；(2)转换器件：将敏感元件输出的非电物理釐（如位移、应变、光强等）转换成电参数量（如电阻、电感、电容等）。(3)信号调理与转换电路：将转换器件输出的电信号进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得便于显示、记录、处理和控制的有用电信

8、号。(4)辅助电源：提供能源。有的传感器需要外部电源供电；有的传感器则不需要外部电源供电。21.PID控制算法中比例、积分、微分部分各起何作用？答：P(比例）I(积分）D(微分）刹节器是将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量。其中比例调节起纠正偏差的作用，其反应迅速；积分调节能消除静差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。此三部分配合得当，可使调节过程快速、平稳、准确，收到较好的效果。287 四、计算题10分）22.解：由系统可知：岭max=一凶1岭2+t:.扣岭4+t:.扣岭6十凶扣.十.十.十凶中sC5分）lzl3l4 1314 14 则系统可能的最大误差

9、为：o.004 0.004+0.004 o.004+0.004 o.004+0.004 斗=2X2X2X2+2X2X2+2X2+2=O.Oll2S(rad)(5分）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：明确设计任务t 求总功能曰黑箱法总功能分解1-,功能屯级分解寻找子功能解创造性方法、目录法、调查分析法夕；不人口I 原理解组合形态学矩阵法评价与决策各种评价方法概念产品(1)首先是将设计任务抽象化，确定出系统的总功能；(2分）(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)对各功能模块输入输出关系进行分析，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。由于体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理；(2分）(6)方案进行整体评价：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。）288