试卷代号：1118 座位■■ 中央广播电视大学2011一2012学年度第一学期“开放本科”期末考试 机电一体化系统设计基础试题 2012年1月 题 号 二 三 四 五 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、单选题（每小题4分，共24分） 1.机电一体化技术是以( )部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。 A.自动化 B.微电子 C.机械 D.软件 2.导程L。=8mm的丝杠的总质量为6kg,标称直径为40mm,则其转动惯量为() kg·mm2. A.1200 B.480 C.120 D.48 3.某机电一体化系统需要消除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 B.轴向垫片 C.薄片错齿 D.轴向压簧错齿 4.下列哪项指标是传感器的动态特性？( )。 A.量程 B.线性度 C.灵敏度 D.幅频特性 731
试卷代号 1 1 1 座位号rn 中央广播电视大学 11 2学年度第一学期"开放本科"期末考试 机电一体化系统设计基础试题 2012 年1 |题号|一|二|三|四|五|总分| |分数 I I I I I I |得分|评卷人| 11- 每小 1.机电一体化技术是以( )部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。 A. 化B. 械D.软件 2. 程L mm 丝杠 质量 为6kg 标称直径 40 mm 转 动 惯量 ) kg. mm2 • A.1200 c. 120 B.480 D.48 3. 体化 需要 传动 )调整法使得调整过程 中能自动补偿齿侧间隙。 A.偏心套 B. c. 错齿 D. 压簧错 4. 列哪 标是传感器 动态 ( )。 A. 程B. c.灵敏度 频特 731
5.在开环控制系统中，常用( )做驱动元件。 A.直流伺服电动机 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 6.HRGP-1A喷漆机器人中的旋转变压器属于系统中的()。 A.能源部分 B.传感部分 C.控制器 D.执行机构 得 分 评卷人 二、判断题（正确的打√，错误的打X,每题3分，共30分）】 7.一个完善的机电一体化系统，应包括以下几个基本要素：机械本体、动力系统、检测传感 系统及执行部件，各要素和环节之间通过接口相联系。 () 8信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自 动控制有关的信息输人、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。 () 9,进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因 此机械系统的阻尼比E取值越小越好。 () 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.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。 () 12.脉冲分配器的作用是使步进电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。 () 13.气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。 ( 14.全物理仿真与计算机仿真相比较，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。 () 15.现场总线系统采用一对一的设备连线，按控制回路分别进行连接，打破了传统控制系 统的结构形式。 () 16.绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、 再创造的设计。 () 732
5. 在开环 常用 )做驱动元件。 A. 直流 B. C. 步交流伺 D. 6. HRGP-1A 转变压器 )。 A. 分B.传感 C. 器D.执行机构 得分|评卷人 二、判断题{正确的打.J .错误的打 .每题 3分，共 0分) 7. 完善 包括 几个基本 本体 动力 传感 系统及执行部件，各要素和环节之间通过接口相联系。( ) 8. 处理 体化 工作过 工作过程 动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。( ) 9. 行机械 统结 设计 阻尼 精度 应性均产生不利 此机械系统的阻尼比 E取值越小越好。( ) 10. 杠垂直传动 时 须在 锁或制 动装置 ) 1. 传感 是指传感器 感受或 ) 12. 作用 使步 机绕组 按一定规律 ) 13. 常用 位精度较 合使 ) 14. 理仿 机仿 便性 一种 经济、快捷与实用的仿真方法。( ) 15. 用一 设备 按控 别进行 传统控 统的结构形式。( ) 16. 设计是对 或技 行分 而对 再创造的设计。( 732
得 分 评卷人 三、简答题（每小题8分，共24分） 17.简述对滚珠丝杆副进行间隙调整和预紧方法。 18.步进电动机的输人信号是什么？如何实现对其转速和旋转方向的控制？ 19.简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。 得 分 评卷人 四、计算题(8分) 20.设有一大功率电动机驱动的二级齿轮传动减速传动系统如图所示，假设齿轮箱的传 动效率为100%，齿轮箱的传动比i=3.2,已知齿轮采用相同材料，宽度b相同，各齿轮的模数 m=3,主动齿轮的齿数之1=20、2？=25，请根据重量最小原则设计齿轮传动系统，推导并计算 各级齿轮传动比和齿轮2、齿轮4的齿数。（提示：齿轮的质量为(m)b) 4 电机 得分 评卷人 五、综合题(14分) 21.请制订一套典型的机电一体化系统概念设计的流程。 733
得分|评卷人 三、简答题(每小题 8分，共 4分) 17. 滚珠 进行 隙调 18. 步进 输入 实现 转速 19. 机数控装置 |得分|评卷人| I I I 四、计算题 8分} 20. 机驱 二级 动减 速 动效率为 0 0 %，齿轮箱的传动比 ，已知齿轮采用相同材料，宽度 b相同，各齿轮的模数 m=3 齿轮 =20 = 25 根据重量最小原 设计 轮传 推导 各级齿轮传动比和齿轮 2、齿轮 4的齿数。(提那 z齿轮的质量为一一";-' bp) |得分 l评卷人| I I I 五、综合题 1. 套典 体化 概念设 流程 733
试卷代号：1118 中央广播电视大学2011一2012学年度第一学期“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) 2012年1月 一、单选题（每题4分，共24分）】 1.C 2.A 3.D 4.D 5.B 6.B 二、判断题（每题3分，共30分） 7.× 8.J 9.× 10.√ 11.× 12./ 13.× 14.× 15.× 16.× 三、简答题（每小题8分，共24分） 17.答：通常采用双螺母预紧和单螺母（适于大滚珠、大导程）两种方法，将弹性变形控制 在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可提高滚珠丝杠副的刚度。常用的双螺母消除轴向 间隙的结构形式有三种：螺纹调隙式、垫片调隙式和齿差调隙式三种：单螺母消隙常用增大滚 珠直径法和偏置导程法两种预紧方法。 18.答：步进电机的输入信号是脉冲序列。 步进电机的步矩角α与运行拍数m、通电方式k(m=kN,单拍时k=1,双拍时k=2,N为 定子绕组的相数)、转子的齿数z有关。步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子 旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高。 改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。 19.答：计算机数控装置主要由数字控制装置、输人输出设备和驱动控制装置等组成。 计算机数控装置将数控加工程序通过输人装置输入数控装置，在数控装置的控制下，通过 输出设备输出各种信息和指令，而驱动装置驱动机床各部分有序的运动，控制个坐标轴的进给 速度，进给方向和位移量等。 四、计算题(8分) 20.解：设一级齿轮的传动比为i1,第二级齿轮的传动比i2。 齿轮传动系统的总重量： M=6m[(含)+（侵）‘+（侵）+（受门】 则M=o[ia+)+1+(片)] 734
试卷代号 中央广播电视大学 2学年度第一学期"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) 2012 年1 一、单选题(每题 4分，共 4分) 1. C 2. A 3. D 二、判断题(每题 3分，共 0分) 7. X 8.~ 9. X 4.D 10. 5. B 6. B 11. X 12. 13. X 14. X 15. X 16. X 三、简答题(每小题 8分，共 4分) 17. 大滚 两种 变 形 在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可提高滚珠丝杠副的刚度。常用的双螺母消除轴向 间隙的结构形式有三种:螺纹调隙式、垫片调隙式和齿差调隙式三种;单螺母消隙常用增大滚 珠直径法和偏置导程法两种预紧方法。 18. 步进电机的步矩角 α与运行拍数 、通电方式 ==走 N，单拍时走 1，双拍时走 N为 定子绕组的相数)、转子的齿数 z有关。步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子 旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高。 改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变。 19. 装置 计算机数控装置将数控加工程序通过输入装置输入数控装置，在数控装置的控制下，通过 输出设备输出各种信息和指令，而驱动装置驱动机床各部分有序的运动，控制个坐标轴的进给 速度，进给方向和位移量等。 四、计算题 8分) 20. ，第二级齿轮的传动比 0 齿轮传动系统的总重量: M=π [(号 f刊号f十(引 +(专门 πω ? _ I .'). I ,, 1_ I / i \ Izi(l+ii)+z~(l+(ζ) ) I
根据重量最小原则，令4=0，得： i1 √层=2,4=3.2/8=1.6 则：2=40、z4=40 五、综合题(14分)】 21.解：产品概念设计将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。包含以下流程： 明确设计任务 分析 求总功能 黑箱法 总功能分解 功能逐级分解 寻找子功能解 创造性方法、月录法、 调查分析法 综合 原理解纽合 形态学矩阵法 评价与决策 各种评价方法 评价 决策 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)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； (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； (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： (5)以技术文件的形式交付设计组讨论、审定； (6)进行方案整体评价：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。 (注：绘制出流程图或文字作答均可。) 735
根据重量最小原则，可磊 0，得: 2 / 1. 6 =40 =40 五、综合题(14分} 1. 概念设 将决 性地 创新 设计 发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现。包含以下流程 分析 叫功、口 评价 决策 黑箱法 功能逐级分解 创造性方法、日录法、 调查分析法 形态学矩阵法 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) 根据 总功能要 能要 进行 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; (3) 各功能模块输入 行分析 功 能模块 参数 制策 外观造型和总体结构; (4) 寻找 功 能 并将 理解进行组合 形成多种 (5) 术文件 形式交付 (6) 体评 体评价 择综 标最优 计方 终选定最佳方案形成概念产品。 (注:绘制出流程图或文字作答均可。〉 735