试卷代号：1118 座位■■ 中央广播电视大学2012-2013学年度第二学期“开放本科”期末考试 机电一体化系统设计基础 试题 2013年7月 题号 二 三 四 五 总分 分 数 得 分 评卷人 一、单选题（每小题3分，共24分） 1.机电一体化技术是以( )技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。 A.自动化 B.电子 C.机械 D.软件 2.导程L。=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·mm2。 A.48.5 B.97 C.4.85 D.9.7 3.为降低机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法()。 A.减小系统刚度 B.减小系统转动惯量 C.减小系统的驱动力矩 D.减小系统的摩擦阻力 4.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.步进电机转角的精确控制是通过控制输人脉冲的( )来实现的。 A.频率 B.数量 C.步距角 D.通电顺序 570
试卷代号 1 1 1 座位号IT] 中央广播电视大学 3学年度第二学期"开放本科"期末考试 机电一体化系统设计基础试题 2013 年7 |题号 - 二l 四l |分数 I I I , I I 得分|评卷人 一、单选题{每小题 2 4 1.机电一体化技术是以( )技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。 A. 化B. c.机械 .软件 2. 程Lo=8mm 驱动 为60 工作 转动惯量为( )kg'mm A. 48.5 C. 4.85 B. 97 D. 9.7 3. 一体 有频 应设 )。 A. 度B.减小 统转 c.减小系统的驱动力矩 .减小系统的摩擦阻力 4. 下列 传感器 特性 ( ) A.量程 性度 c.灵敏度 .幅频特性 5. 角 的 是通过 冲 的 )来实现的。 A. 率B. c.步距角 .通电 W! 570
6.计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写( ),具有实时性、针对性、灵活 性和通用性。 A.实时软件 B.开发软件 C.系统软件 D.应用软件 7.以下( )不属于系统功能结构图的基本结构形式。 A.串联结构 B.并联结构 C.环形结构 D.星形结构 8.HRGP-1A喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的( )。 A.能源部分 B.测试传感部分 C.驱动部分 D.执行机构 得 分 评卷人 二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分） 9.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。 () 10.滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。() 11.齿轮传动的啮合间隙会造成一定的传动死区，若在闭环系统中，传动死区会使系统产 生低频震荡。() 12.传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（) 13.直流伺服电动机的机械特性是电机转速与其控制电压的关系。() 14.开环系统没有反馈回路，只能依据时间和逻辑顺序决定被控对象的运行方式，开环系 统简单、稳定、可靠，但精度较低，无自动纠偏能力。() 15.仿真根据采用的模型可以分为计算机仿真、半物理仿真和全物理仿真。() 16.PD调节器由比例调节器、积分调节器和加法调节器通过线性组合而构成。() 17.计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。() 18.工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型 的传动方式。() 571
6. 机控 实 际 需要 )，具有实时性、针对性、灵活 性和通用性。 A. 实时 件B. 发软 c. D. 7. )不属于系统功能结构图的基本结构形式。 A. 构B. c.环形结构 .星形结构 8. HRGP-1A 喷潦机器 式液 )。 A. 源部分B. 传感部分 c.驱动部分 .执行机构 |得分|评卷人| I I I 二、判断题{正确的打.J .错误的打 .每题 3分，共 0分) 9. 一体化 是机 一体 (. ) 10. 丝杠垂直 附加 或制动装置 ) 1. 齿轮传 一定 若在 会使 生低频震荡。( ) 12. 传感器 元件是 传感 能直接 部分 ) 13. 机械特性 转速 ) 14. 没有反 逻辑 统简单、稳定、可靠，但精度较低，无自动纠偏能力。( ) 15. 仿真 据采 算机仿真 仿真 ) 16. PID 节器 节器 加法调 通过 组合而 ) 17. 越小 精度就越高 ) 18. 工业 部分 提供 压 等 的传动方式。( ) 571
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？ 20.滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？ 21.何谓概念设计？简述概念设计的设计过程。 得 分 评卷人 四、计算题(10分) 22.某工作台采用如图所示的直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程 L=250mm,丝杠导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度为0.005mm (忽略齿轮和丝杠的传动误差)。 (1)若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，旋转编码器的每转脉冲 为多少？ (2)若采用低速端测量方法，将传感器与丝杠的端部直接相连，旋转编码器的每转脉冲为 多少？ 联轴器 DC伺服 电机 工作台 齿轮减速器 丝杠滚珠螺母 图直流电机丝杠螺母机构驱动工作台示意图 572
三、筒答题{每小题 8分，共 4分} |得分|评卷人| I I I 19. 体化 20. 滚珠 除轴 调整预紧 有哪 1. 概念设 计过 四、计算题(10分} |得分|评卷人| I I I 22. 工 作 用 如 构 驱 工 作 L=250mm 齿轮减速 要求工作 位移 量精 为0.005mm (忽略齿轮和丝杠的传动误差〉。 (1)若采用高速端测量方法，将旋转编码器安装在电机输出轴上，旋转编码器的每转脉冲 为多少? (2) 采用低速端 量方法 将传感 端部直 转编 冲 为 工作台l 丝杠滚珠螺母 多少? 直流电机丝杠螺母机构驱动工作台示意图 572
得 分 评卷人 五、综合题(12分) 23.分析图中整体式PLC的各组成部分中CPU、存储器、电源、输入/输出单元的功能。 编程器 十◆ 存储器 计算机 外设接口 o扩展接口 /o扩 RAM ROM 打印机 展单元 CPU 接受 驱动 现场 被控 信号 入单元 电源 输出单元 设备 图 PLC的组成结构框图 573
!得分|评卷人| r-- I I 五、综合题(1 23. 式PLC 各组成部分中CPU 储器 输入 单元 ) C的组成结构框图 573
试卷代号：1118 中央广播电视大学2012一2013学年度第二学期“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) 2013年7月 一、选择题（每题3分，共24分） 1.B 2.B 3.A 4.D 5.B 6.D 7.D 8.C 二、判断题（每题3分，共30分）】 9.√ 10.√ 11./ 12.X 13.X 14./ 15./ 16.× 17.× 18./ 三、简答题（每小题8分，共24分） 19.答：机电一体化系统主要由机械本体、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.答：滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调隙式、双螺母齿差预紧 调隙式、双螺母垫片预紧调隙式、增大滚珠直径法、单螺母变位导程自预紧式。 21.答：概念设计是指在确定任务之后，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：工作台位移的测量精度△L=0.005mm (1)在高速端进行测量时，传感器的每转脉冲数： 4 传感器的每转脉冲数n=0一5×0.005=160脉冲/转 (2)在低速端进行测量时，传感器的每转脉冲数： 传感器的每转脉冲数n=公元=0.05800脉冲/转 4 574
试卷代号 中央广播电视大学 3学年度第二学期"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) 2013 年7 一、选择题{每题 3分，共 4分) loB 5. B 2. B 6.D 3.A 7.D 4.D 8. C 二、判断题{每题 3分，共 0分} 9. .J 10. .J 11. .J 12. X 13. X 14. .J 15. .J 16. X 17. X 18. .J 三、简答题{每小题 8分，共 4分) 19. 主要 机械本体 传感 执行部件 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. 攘珠 调整 预紧 双螺 齿差 调隙式、双螺母垫片预紧调隙式、增大滚珠直径法、单螺母变位导程自预紧式。 1. 概念设 任务 功 能 寻求 及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。设计过程 z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 0分} 22. 工作 t.L=0.005mm (1)在高速端进行测量时，传感器的每转脉冲数: 传感器的每转脉冲数 = - =一一主力古 0脉冲/转 i,1 L (2) 在低速 感器 每转 传感器的每转脉冲数 J一=←生一 0脉冲/转 t1L 574
五、综合题(12分) 23.答：(1)中央处理器CPU是PLC的运算和控制核心，控制其它所有部件的运行，功能 相当于人的大脑。 (2)存储器用来存储数据和程序，包括随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)分别用于 存储系统程序和用户程序。 (3)输人/输出(I/O)单元是CPU与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。 (4)电源包括系统电源和后备电池，其中后备电池可在停电时继续保持几十小时的供电。 575
五、综合题(1 23. (1)中央处理器 C的运算和控制核心，控制其它所有部件的运行，功能 相当于人的大脑。 (2) 存储数 包括 存储器(RAM) 读存 器(ROM) 存储系统程序和用户程序。 (3) (I/O) 单元是CPU 场I/O 设备 部设备之 连接部 (4) 时继续保持几 575