机电一体化工程师课程复习材料

2023年12月22日11:36:25 发表评论

机电一体化工程师课程复习材料

一、单项选择题

1. 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 ( )

A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人

答案：B

2. 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

答案：A

3. 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和(

A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式

答案：B

4.某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )

A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm

答案：C

5. 直流测速发电机输出的是与转速 ( )

A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压

答案：C

A 换向结构 B 转换电路

C 存储电路 D检测环节

答案：D

A 控制电路 B 转换电路

C 调制电路 D 逆变电路

答案：B

A 改变电压的大小 B 改变电动机的供电频率

C 改变电压的相位 D 改变电动机转子绕组匝数

答案：B

A 电气式 B 电磁式

C 磁阻式 D 机械式

答案：A

A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量

C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比

答案：B

A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量

C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比

答案：B

A.1<s<2 b.0=""> </s<2>

答案：B

在开环控制系统中,常用（）做驱动元件。

直流伺服电动机

步进电动机

同步交流伺服电动机

异步交流伺服电动

答案：B

A.比例 B.比例微分 C.比例积分 D.比例积分微分

答案：C

A.插补 B.切割 C.画线 D.自动

答案：A

改变电压的大小

改变电动机的供电频率

改变电压的相位

改变电动机转子绕组匝数

答案：B

PWM指的是（）。

机器人

计算机集成系统

脉宽调制

可编程控制器

答案：C

PD称为（）控制算法。

比例

比例微分

比例积分

比例积分微分

答案：C

19.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。

A.插补

B.切割

C.画线

D.自动

答案：A

20.机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法（）。

取代法

整体设计法

组合法

以上均是

答案：D

机电一体化的高性能化一般不包含（）。

高速化

高密度

高效率

高可靠性

答案：B

抑制干扰的措施很多，主要包括（）。

屏蔽

隔离

滤波

以上均是

答案：D

23.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( )

产大

减小

不变

不定

答案：B

24.加速度传感器的基本力学模型是( )

阻尼—质量系统

弹簧—质量系统

弹簧—阻尼系统

弹簧系统

答案：A

25.齿轮传动的总等效惯量与传动级数( )

有关

无关

在一定级数内有关

在一定级数内无关

答案：C

26.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( )

单片机

2051

PLC

DSP

答案：C

27.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（）等个五部分。

换向结构

转换电路

存储电路

检测环节

答案：D

28.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（）方法实现。

插补

切割

画线

自动

答案：A

受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( )

顺序控制系统

伺服系统

数控机床

工业机器人

答案：B

30.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )

增加而减小

增加而增加

减小而减小

变化而不变

答案：A

31.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )

内循环插管式

外循环反向器式

内、外双循环

内循环反向器式

答案：D

32.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )

A.100mm

B.20mm

C.10mm

D.0.1mm

答案：C

33.直流测速发电机输出的是与转速( )

成正比的交流电压

成反比的交流电压

成正比的直流电压

成反比的直流电压

答案：C

34.电压跟随器的输出电压( )输入电压。

大于

大于等于

等于

小于

答案：C

35.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( )

A.1450[r/min]

B.1470[r/min]

735[r/min]

D.2940[r/min]

答案：B

36.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的( )使得它们同步协调到达目标点。

位置和加速度

速度和加速度

位置和速度

位置和方向

答案：C

37.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( )

(A+ )·( +B)

A· + ·B

(A+B)·( + )

A·B+ ·

答案：A

38.累计式定时器工作时有( )

A.1个条件

B.2个条件

C.3个条件

D.4个条件

答案：B

39.接触器与继电器的触点可以互换的决定条件是 ( ) 。

额定电压相同

额定电流相同

触点数量相同

以上三者相同

答案：D

40.改变交流电动机的运转方向，调整电源采取的方法是( ) 。

调整其中两相的相序

调整三相的相序

定子串电阻

转子串电阻

答案：A

41.下( ) 是数字伺服系统的测量元件。

脉冲编码器

旋转变压器

|感应同步器

磁尺

答案：A

42.欠电流继电器可用于( )保护。

短路

过载

失压

失磁

答案：D

43.50kW以上的笼型电机，进行起动时应采取( ) 。

全压起动

减压起动

刀开关直接起动

接触器直接起动

答案：B

44.下列电动机中，( ) 可以不设置过电流保护。

直流电动机

三相笼型异步电动机

绕线式异步电动机

以上三种电动机

答案：B

45.异步电动机三种基本调速方法中，不含( )V。

变极调速

变频调速

变转差率调速

变电流调速

答案：D

46.欲使接触器KM1断电返回后接触器KM2才能断电返回，需要( )。

在KM1的停止按钮两端并联KM2的常开触点

在KM1的停止按钮两端并联KM2的常闭触点

在KM2的停止按钮两端并联KM1的常开触点

在KM2的停止按钮两端并联KM1的常闭触点

答案：C

47.若接触器用按钮起动，且起动按扭两端并联接触器的常开触点，则电路具有( )

零压保护功能

短路保护功能

过载保护功能

弱磁保护功能

答案：A

48.三相异步电动机要想实现正反转( )

调整三线中的两线

三线都调整|接成星形

接成角形

答案：A

49.如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为UV→VW→WU→UV，则这种分配方式为（）。

三相三拍

三相四拍

三相六拍

双三拍

答案：D

50.步进电动机转速与脉冲电源的关系是（）。

与电源脉冲频率成正比

与电源脉冲数成正比

与电源脉冲宽度成正比

与电源脉冲幅值成正比

答案：A

二、多选题

直线导轨机构的特点有()

A免维护

B良好的自动调心能力

C良好的互换性

D所有方向都具有高刚性

答案：BCD

检测传感器的输出量有()

A脉冲量

B开关量

C数字量

D模拟量

答案：BCD

按操作机坐标形式，工业机器人可分为()

A圆柱坐标式机器人

B球坐标式机器人

C直角坐标式机器人

D关节坐标式机器人

答案：ABC

柔性制造系统有()优先。

A设备利用率低

B减少了工序中在制品量

C减少直接工时费用

D有快速应变能力

答案：ABC

机电一体化系统中的接口的作用为()

A信号隔离

B加速度匹配

C信号放大、滤波

D电平转换

答案：ABCD

6. 机电一体化是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程，目前，机电一体化技术包含下述技术()。

选择一项或多项：

A. 精密机械技术

B. 检测传感技术

C. 自动控制技术

D. 生物技术

答案：ABC

7. 机电一体化系统的现代设计方法包括()。

A. 反求设计方法

B. 优化设计方法

C. 传统设计方法

D. 绿色设计方法

答案：ABD

8.机电一体化系统对机械传动机构基本要求有()。

A. 成本低

B. 良好的稳定性

C. 快速响应

D. 高可靠性

答案：BCD

9.机电一体化对支承部件的基本要求有()。

A. 足够的抗振性

B. 热变形小

C. 刚度小

D. 良好的稳定性

答案：ABD

10. 传感器一般由()部分组成。

A. 驱动电路

B. 敏感元件

C. 基本转换电路

D. 转换元件

答案：BCD

11. 传感器测量电路主要包括()几种类型。

A. 模拟测量电路

B. 开关型测量电路

C. 脉冲型测量电路

D. 数字式测量电路

答案：ABD

12. 一般位移传感器主要有()。

A. 电感传感器

B. CO2传感器

C. 光栅传感器

D. 电容传感器

答案：ACD

13. 传感器类型选择时考虑()因素。

A. 灵敏度与精度

B. 成本低

C. 测量对象与测量环境

D. 频率响应特性与线性范围

答案：ACD

14.PLC按结构形式分为()。

A. 整体式

B. 叠装式

C. 通用式

D. 模块式

答案：ABD

15.PLC按功能分为()。

A. 低档

B. 中型

C. 高档

D. 中档

答案：ACD

16.PLC按I/O点数分为()。

A. 小型

B. 大型

C. 低档

D. 中型

答案：ABD

17.工业机器人系统有( )等组成。

A. 执行机构

B. 机电一体化系统

C. 控制系统

D. 驱动装置

答案：ACD

18.按控制方式，工业机器人可分为()。

A. 点位控制

B. 连续轨迹控制

C. 自适应控制

D. 自动控制

答案：AB

19.FMS加工系统的工作过程都是在无人操作和无人监视的环境下高速进行的，为了保证系统的正常运行、防止事故、保证产品质量，必须对系统的工作状态进行监控。主要监视()。

A. 设备的运行状态

B. 产品销售状态

C. 产品质量状态

D. 切削加工状态

答案：ACD

20.柔性制造系统有()优点。

A. 减少了工序中在制品量

B. 设备利用率低

C. 减少直接工时费用

D. 有快速应变能力

答案：ACD

21.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：

A 机械本体

B 动力与驱动部分

C 执行机构

D. 控制及信息处理部分

答案：ABCD

22、机电一体化系统(产品)开发的类型

A 开发性设计

B 适应性设计

C 变参数设计

D 其它

答案：ABC

23、机电一体化系统(产品)设计方案的常用方法

A 取代法

B 整体设计法

C组合法

D其它。

答案：ABCD

24、机电一体化的高性能化一般包含

A高速化

B高精度

C高效率

D高可靠性。

答案：ABCD

25、抑制干扰的措施很多，主要包括

A屏蔽

B隔离

C滤波

D接地和软件处理等方法

答案：ABCD

判断题

1、变流器中开关器件的开关特性决定了控制电路的功率、响应速度、频带宽度、可靠性等指标。( )

答案：正确

伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。( ü )

答案：正确

感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。( )

答案：正确

数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。( ü )

答案：正确

FMC控制系统一般分二级，分别是单元控制级和设备控制级。( )

答案：正确

6、直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。(　　)

答案：正确

7、滚珠丝杆不能自锁。(　　)

答案：正确

8、D/A转换的方式可分为并行转换的串行转换方式。(　　)

答案：正确

9、同步通信是以字符为传输信息单位。(　　)

答案：错误

10、异步通信常用于并行通道。(　　)

答案：错误

11、查询I/O方式常用于中断控制中。(　　)

答案：错误

12、在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。　(　　)

答案：正确

13、滚珠丝杆不能自锁。(　　)

答案：正确

14、无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。(　　)

答案：错误

15、异步通信是以字符为传输信息单位。(　　)

答案：正确

16、同步通信常用于并行通信。(　　)

答案：错误

简答题

机电一体化系统与传统机电系统的区别是什么？简述机电一体化系统的共性关键技术。

答案：传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，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。

共性关键技术：机械设计和制造技术，微电子技术，传感器技术，软件技术，通信技术，驱动技术，自动化技术，系统技术

机电一体化系统包含哪些基本要素？

答案：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

简述滚珠丝杠的工作原理及特点。

答案：传动效率高，定位精度高，使用寿命长，传动可逆，同步性能好。

简述滚珠丝杠的安装方式的类型及其特点。

答案：单推-单推式;特点：轴向刚度较高，预拉伸安装时预紧力较大

双推-双推式;特点：刚度最高，使用与高速，高刚度、高精度的精密丝杆传动系统。

双推-简支式; 特点：双推端可拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较长

双推-自由式;特点：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统

为什么要消除齿轮副间隙？常用什么方法消除间隙？

答案：齿轮副间隙影响传动精度最终影响加工精度;斜齿圆柱齿轮传动常采用轴向垫片调整法和轴向压簧调整法消除间隙，直齿圆柱齿轮传动常采用中心距调整法，双片薄齿轮错齿调侧隙法，轴向垫片调整法

导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？

答案：1)滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大;缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。

2)滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体(滚珠、滚柱、滚动轴承等)，使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动导轨的特点是：摩擦系数小，驱动功率小，定位精度高，能无间隙运动，机械性能好，结构复杂，加工困难，成本较高

3)静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难。摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合。

简述机电一体化系统的分类。

答案：1)基于PC的控制系统2)基于微处理器的控制系统3)基于PLC的控制系统4)其他控制系统

工控机的接口卡有哪些类型，各有什么功能？

答案：模拟量输入/输出卡：主要作用是处理模拟信号的输入和输出。

数字量输入/输出卡：实现各类开关信号的输入输出控制。

运动控制卡：使用伺服机构来控制机器的位置和速度。

RS-232/RS-485模块：用于串行通信的标准接口卡。

CAN总线接口卡：具有多主控协议、实时能力、纠错功能和强抑噪能力。

简述工业控制计算机的硬件组成结构及其作用。

答案：

主板：将采集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理、及时选择控制策略并将结果输出到工业过程。

系统总线：分为内部和外部总线，内部总线是工控机内各组成部分之间进行信息传送的公共通道;外部总线是工控机与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。

输入/输出接口：是工控机和外部设备或生产过程之间进行信号传递和变换的连接通道。

入机接口：用于操作员与计算机之间进行交换。

通信接口：是工控机与其他计算机和智能设备进行信息传送的通道。

系统支持：功能主要包括监控定时器、电源掉电监测、后备存储器和实时日历时钟。

磁盘系统：存储的载体。

简述工业控制计算机的软件组成及其作用。

答案：系统软件：管理工控机的资源，并以渐变的形式向用户提供服务。

工具软件：是技术人员从事软件开发的辅助软件，以提高软件生产效率和改善软件产品质量。

应用软件：是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。

模拟数据采集系统通常由那几部分组成，各有什么作用？

答案：

传感器：把被测的物理量(如压力、温度等)作为输入参数，将其转换为电量(电流、电压、电阻等)后输出。

多路模拟开关：将多路模拟信号分别与A/D转换器接通，逐一进行A/D转换，以达到分时享用A/D转换器的目的。

放大器：运算放大。

采样/保持器：保持在A/D转换过程中信号的电压不变，以保证转换精度，以及在A/D转换完成后跟踪信号电压的变化。

A/D转换器及其单片机接口：将模拟信号转变为数字量。

功率输出的常用接口方式有哪些？

答案：功率晶体管接口、光电耦合器隔离、双向晶闸管接口

机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，请问光电耦合器的作用有哪些？

答案：隔离和抗干扰，保护低压与高压电路还有脉冲放大作用。

简述PLC系统与继电器接触器控制系统的区别。

答案：1)控制方式：继电器控制系统的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点完成既定的逻辑控制。PLC控制系统采用存储逻辑，可改变内存中的程序来改变控制逻辑，称软接线。

2)工作方式：继电器控制系统采用并行的工作方式，PLC控制系统采用串行工作方式。

3)控制速度：继电器控制系统控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC控制系统是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

4)定时与计数控制：继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，其精度不高，受环境影响大，调整困难。继电器控制系统不具备计数功能。PLC控制系统用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。另外PLC系统具备计数功能。

5)可靠性和维护性：继电器控制系统可靠性较差，线路复杂，维护工作量大，PLC控制系统可靠性较高，外部线路简单，维护工作量小。

机电一体化系统中的常用传感器有哪些，并举例说明？

答案：位置传感器、位移传感器、速度传感器与加速度传感器、力、压力、力矩传感器、温度传感器、视觉传感器

简述热电偶的四大基本定律？

答案：(1)均质导体定理：由同一导体构成的热电偶不能产生热电势

中间导体定律：A、B构成热电偶，将冷端断开，并接入第三种导体C，若保持C两端的温度相等，则回路中的总电势不变。

中间温度定律：热电偶AB(T、T0)产生的热电势等于热点偶AB(T,Tn)和热电偶AB(Tn,T0)产生的热电势的代数和。

标准电极定律：热电偶AB(T、T0)产生的热电势等于热点偶AC(T,T0)和热电偶CB(T,T0)产生的热电势的代数和。

简述电阻应变式加速度计的工作原理。

答案：电阻应变式加速度计由质量块、悬臂梁、应变片和阻尼液组成，当传感器随被测物体运动的加速度为a时，在质量块m上产生惯性力F=m*a，受惯性力作用，悬臂梁产生变形，通过应变片可以测量出悬臂梁的变形量，进而可以得到加速度a的数值。

简述顺序控制系统的分类。

答案：时间顺序控制系统、逻辑顺序控制系统、条件顺序控制系统

什么是步进电机？简述步进电机的分类。

答案：用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电机;分类：反应式步进电动机、永磁式步进电动机、混合式步进电动机。

简述自动化制造系统的常见类型。

答案：刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统、一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布式数控系统、柔性制造单元、柔性制造系统、柔性制造线、计算机集成制造系统

简述机电一体化系统的设计原则、设计类型及设计方法。

答案：设计原则：机电互补原则、功能优化原则、自动化、省力化原则、效益最佳原则、开放性原则;

设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计;

设计方法：机电互补法、机电综合法、组合法。

22、机电一体化系统的性能评价内容有哪些？

答案：技术性评价、经济性评价、安全性评价、综合评价

答案：

输入：(1)直通方式 (2)单缓冲方式 (3)双缓冲方式

输出：(1)单极性输出 (2)双极性输出

已知：步距角θ，脉冲数 N ，频率 f ，丝杠导程 p ，试求执行部件:

位移量 L= ? 移动速度 V=?

答案：L =(θp/360°)N ; V =(θp/360°)f

答案：量化单位q=1V，量化误差最大值emax=±0.5V。

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　　答案：

半桥逆变电路原理如图所示，它有两个导电臂，每个导电臂由一个可控元件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，使得两个电容的联结点为直流电源的中点。

设电力晶体管Vl和V2 基极信号在一个周期内各有半周正偏和反偏，且二者互补。当负载为感性时，其工作波形如右图所示。输出电压波形u0 为矩形波，其幅值为Um =Ud /2输出电流i0 波形随负载阻抗角而异。设t2 时刻以前V1 导通。t2 时刻给V1关断信号，给V2 导通信号，但感性负载中的电流i0 不能立刻改变方向，于是VD2 导通续流。当t3时刻i0 降至零时VD2 截止，V2 导通，i0 开始反向。同样，在t4 时刻给V2 关断信号，给V1 导通信号后，V2 关断，VD1 先导通续流，t5 时刻V1 才导通。

当V1 或 V2 导通时，负载电流和电压同方向，直流侧向负载提供能量;而当VD1 或 VD2导通时，负载电流和电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，既负载将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储存在直流侧电容中，直流侧电容起到缓冲这种无功能量的作用。二极管VD1 、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，同时起到使负载电流连续的作用，VD1 、VD2被称为反馈二极管或续流二极管。

1、6－小齿轮

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