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