《机电一体化系统设计》复习资料整理

期末复习资料PAGEPAGE16《机电一体化系统设计》【考试形式】书面闭卷考（学生需要自带2B铅笔，填涂答题卡）【考试时间】90分钟【考试题型】1、选择题（每题2分，共30分）2、判断题（每题2分，共20分）3、填空题（每题2分，共16分）4、简答题（每题8分，共24分）5、计算题（每题10分，共10分）【考试题库】一、选择题（考15题，一共30分）以下产品不属于机电一体化产品的是（D）。A.工业机器人 B.打印机 C.空调 D.电子计算机STD总线属于什么接口类型?（A）A.智能接口 B.无源接口 C.有源接口 D.零接口RS232C属于什么接口类型？（C）A.机械接口 B.物理接口 C.信息接口 D.环境接口以下哪项不属于机电一体化的发展方向。（B）A.高精度 B.机械化 C.模块化 D.网络化机电一体化产品所设计的固有频率一般较高，其原因之一是（D）。A.固有频率越高振动越大B.固有频率越高刚度越小C.固有频率越高质量越大D.防止在调控范围内发生共振以下属于机电一体化产品的是（C）。A.手机B.电磁炉C.高级轿车D.投影仪机电一体化系统有时采用半闭环控制，可能原因是（B）。A.提高控制精度B.检测末端行为的传感器不成熟C.节省能源D.减轻重量能够使工业机器人传动链短的主要原因是（D）。A.工业机器人体积小，不需长传动链B.运行速度慢，减速比小C.各自由度协调运动靠机械传动实现D.伺服驱动变速、每个自由度单独驱动与多自由度软件控制协调关于机电一体化说法不确切的表达是（D）。A.机电一体化方法B.机电一体化工程C.微机电一体化D.机械电气化关于机电一体化说法不确切的表达是（A）。A.检测控制一体化B.机电液一体化C.机电仪一体化D.光机电一体化机电一体化技术是以（C）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.软件以下哪项不属于概念设计的特征。（A）A.可靠性B.创新性C.多解性D.约束性在机电一体化概念设计过程中，形态学矩阵的作用是（C）。A.最优方案确定B.方案评价C.方案综合D.任务创新在机电一体化概念设计过程中，黑箱分析方法的作用是（B）。A.方案求解简单B.利于方案创新C.方案具体化D.方案形象化关于机电一体化系统可靠性，以下论述错误的是（C）。A.软件能够提高系统可靠性B.传动链越短可靠性越高C.对功率接口采用增额设计提高可靠性D.采用并联元件系统提高可靠性机电一体化现代设计方法不包括（A）。A.串行设计B.快速响应设计C.绿色设计D.优化设计谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，它是由以下哪种传动演变而来的。（C）A．直齿锥齿轮传动B．齿轮齿条传动C．行星齿轮传动D．蜗轮蜗杆传动使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（A）A．双推－双推B．双推－简支C．单推－单推D．双推－自由在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是（A）A．减速，增矩B．增速，增矩C．增速，减矩D．减速，减矩多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按（D）设计的传动链。A.最小等效转动惯量原则B．输出轴的转角误差最小原则C.重量最轻原则(小功率装置)D．重量虽轻原则(大功率装置)下列哪种传动机构具有自锁功能（C）A.齿轮传动B.同步带传动C.蜗轮蜗杆传动D.丝杠传动滚珠丝杠传动轴向间隙的调整，下列哪一种方法精度高，结构复杂。（B）A.变位螺距调整式B.齿差调隙式C.螺纹调隙式D.垫片调隙式为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（B） A．调整径向间隙 Ｂ．预紧 Ｃ．预加载荷 Ｄ．表面清洗在滚珠丝杠副中，公式是验算满载时滚珠丝杠副的（A） A．刚度 Ｂ．强度 Ｃ．塑性变形 Ｄ．疲劳点蚀在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中（A） A．不变 Ｂ．变长 Ｃ．变短 Ｄ．几乎不变滚珠丝杠副基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（B） A．径向位移 Ｂ．轴向位移 Ｃ．螺旋线长度 Ｄ．坐标值在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是，则其遵循的原则是（D）A.加速度响应最快Ｂ．等效转动惯量最小C.输出轴转角误差最小Ｄ．重量最轻当刚轮固定，柔轮输出，波形发生器输入时，谐波齿轮可实现（B）传动。 A．减速异向B．增速异向C．减速同向D．增速同向圆柱齿轮传动中常用的调整齿侧间隙的方法不包括（C）A.偏心套（轴）调整法B.轴向垫片调整法C.轴向压簧错齿调整D.双片薄齿轮错齿调整法导轨副用于引导运动部件按给定的方向运动。若导轨副机构简单、阻尼系数大、刚度大，但易产生低速爬引现象，则导轨副是（B）A．滚动导轨副B．滑动导轨副C．液体静压导轨副D．气浮导轨副滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分类，不包括（D）A.单圆弧B.双圆弧C.矩形D.梯形下列传感器类型属于能量转换型的为（A）。A.压电式加速度传感器B.霍尔式传感器C.电阻式传感器D.热敏电阻下列传感器类型属于物性型传感器的为（D）。A.电感式传感器B.电容式传感器C.光栅式位移传感器D.半导体传感器线性度是表示实际特性曲线（B）的程度。A.接近真值 B.偏离理想特性曲线C.正反行程不重合 D.测量值离散下列哪项指标反映了传感器的动态特性（B）。A.漂移B.相频特性C.分辨率D.重复性传感器的分辨率越高，表示传感器（D）。A.迟滞越小B.重复性越小C.线性度越好D.能感知的输入变化量越小一阶系统的动态表征参数是（D）。A.线性度 B.稳定时间C.阻尼比 D.时间常数临界阻尼所对应的阻尼比为（C）。A.ξ=0B.0<ξ<1C.ξ=1D.ξ>1一阶传感器系统的时间常数τ越小，（B）。A.频率响应特性越差 B.频率响应特性越好C.灵敏度越大D.灵敏度越小二阶传感器系统的输入为一正弦信号时，其输出信号的（C）。A.频率变化，幅值和相位不变化B.频率不变化，幅值和相位不变化C.频率不变化,幅值和相位变化D.频率相位不变化，幅值变化二阶传感器系统的时域动态性能指标中，当传感器输出y(t)达到稳态值的50%时所需的时间为（C）。A.上升时间B.稳定时间C.延迟时间D.峰值时间二阶传感器系统的频率特性中，关于幅频特性曲线和相频特性曲线描述不正确的为（A）。A.当ξ→0时，在ω/ω0=1处A(ω)趋近无穷大，系统无谐振现象。B.ξ=0.707时，A(ω)平直段最长。C.当ξ<l，ω0>>ω时，A(ω)≈l，幅频特性平直，输出与输入为线性关系；φ(ω)很小，φ(ω)与ω为线性关系。D.一般地，ω/ω0>>1时，A(ω)→0，传感器无响应下面所列传感器中，（B）与其它三种传感器的工作原理不同。A.旋转变压器B.光栅式传感器C.磁栅式位移传感器D.感应同步器天然石英作为敏感元件常应用于（B）。A.霍尔传感器B.压电传感器C.热电偶传感器D.电涡流式传感器下述关于霍尔传感器不正确的是（C）。A.霍尔传感器是物性型传感器B.霍尔传感器为能量控制型传感器C.受其工作原理的影响其结构上不易微型化和集成电路化D.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量直线感应同步器的定尺上印刷有1个感应绕组，滑尺上印刷有正弦和余弦两个绕组且两个绕组错开（C）节距。A.1B.1/3C.1/4D.1/5直线感应同步器分为以下几种类型，其中（B）为绝对式，对位置具有记忆功能。A.标准型B.三重型C.窄型D.带型下列关于光栅传感器叙述错误的是（D）。A.具有较高的测量精度B.可进行无接触测量C.为数学式传感器D.能适应油污、灰尘等恶劣环境实际使用中，选择传感器时应考虑其具体性能指标，其中对灵敏度的选择不正确的论述为（C）。A.灵敏度反映了传感器在静态标准条件下，传感器被测量的单位变化引起的输出变化量。B.传感器的量程范围与灵敏度密切相关。C.对于多维矢量的测量，传感器的交叉灵敏度愈大愈好。D.在传感器的线性范围内，传感器的灵敏度越高可以感知的变化量就越小，但与被测量无关的外界噪声也容易混入被系统放大。以下抑制电磁干扰的措施，除了（D），其余都是从切断传播途径入手。A.屏蔽B.隔离C.滤波D.软件抗干扰三相永磁同步交流伺服电机中，当定子三相绕组中接入三相对称交流电源后，三相绕组中的电流在定子与转子之间的气隙中产生的磁场是：（D）A．脉动磁场；B.静止磁场；C.圆形旋转磁场；D.无磁场与直流伺服电机的机械特性“软、硬”无关的参数是：（B）A.电枢电阻；B.电枢电压；C.反电动势系数；D.转矩系数对于一个三相反应式步进电机，如果转子的齿数为40，采用五相双十拍方式通电，则该步进电机步距角为：（A）A.0.9；B.1.8；C.2.7；D.3.6某三相步进电机，转子齿为40，如果希望步距角1.5，则应采用的通电方式为：（C）A.三相单三拍；B.三相双三拍；C.三相六拍；D.细分驱动当直流伺服电机电磁转矩恒定时，电机转速随控制电压变化的关系曲线：（D）A.直流伺服电机的机械特性；B.动态特性；C.失灵区；D.直流伺服电机的调节特性下列操作中，可以使直流伺服电机的理想空载转速升高的是：（C）A.增大电枢电阻；B.减小电枢电压；C.增大电枢电压；D.减小电枢电阻步进电机的输出转角与下列哪项有关：（C）A.步距角；B.脉冲频率；C.脉冲数量；D.通电顺序步进电机的输出转矩随着工作频率增高而：（B）A.上升；B.下降；C.不变；D.前三种情况皆有可能步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的两倍，则步距角变为原来的：（A）A.0.5倍；B.2倍；C.0.25倍；D.不变采用PWM进行直流伺服电机调速时，通过改变下列哪一项内容来改变电枢回路的平均电压：（A）A.脉冲的宽度；B.脉冲的频率；C.脉冲的电压；D.脉冲的正负在开环控制系统中，常用选择下列哪一项作为驱动元件：（B）A.直流伺服电机；B.步进电机；C.同步交流伺服电机；D.异步交流伺服电机步进电机通过控制下列哪一项来改变转子的转向：（C）A.脉冲的数量；B.脉冲的频率；C.定子绕组的通电顺序；D.电机的极对数下列哪项不是可逆PWM变换器的优点：(C)A.电流一定连续；B.电机停止时有微振电流C.在工作过程中，4个大功率晶体管可能都处于开关状态D.低速平稳性好，系统的调速范围宽下列执行元件中，比功率最低的是：(A)A.步进电机；B.直流伺服电机；C.交流伺服电机；D.交流变频电机关于开环控制、半闭环控制以及全闭环控制，下列哪个描述正确：(C)A.开环控制的精度优于半闭环控制，但是低于全闭环控制精度；B.半闭环控制的精度和稳定性都比全闭环方式差；C.开环控制所需的成本低于半闭环控制以及全闭环控制；D.半闭环控制必须闭环在执行元件的末端永磁同步交流电机的基本组成部分不包含：（D）A.定子和永磁转子；B.位置传感器；C.电子换向开关；D.电刷下列哪一项不属于力反馈两级电液伺服阀的组成部分：（D）A.力矩马达；B.液压控制阀；C.反馈机构；D.传感检测机构步进电机的失调角在哪个区域称为静态稳定区：（A）A.(-，+)；B.(-1/2，+1/2)；C.(-1/4，+1/4)；D.(-2，+2)；下列可能的直流伺服电机的调速方案中，不包括哪一项：（D）A.改变电枢电压；B.改变定子励磁磁通；C.改变转子电阻；D.改变负载转矩关于机电一体化系统对于执行元件的基本要求，下列描述哪一项是错误的：（A）惯量大，出力大；B.体积小、重量轻；C.便于安装、便于维护甚至免维护；D.适合于微机控制采样数据系统中，如果考虑系统的抑制干扰的能力，同时能够完整地复现被采样信号，采样速率与系统的最高频率的关系满足的最低条件为：（C）A．10倍以上；B.5倍；C.2倍；D.（0.1-1）倍对于PLC中的指令：LDX0，该指令的功能为：（C）A.串联一个动断触点；B.串联一个动合触点；C.载入一个动断触点；D.载入一个动合触点PID控制器中，P的作用是：（A）A.降低系统的稳态误差；B.增加系统稳定性；C.提高系统无静差度；D.减小系统阻尼在串联校正的比例—积分—微分（PID）调节器，I的作用是：（C）A.改善稳定性；B.加快系统响应速度；C.提高无静差度；D.增大相位裕量下面那个操作系统不属于嵌入式操作系统：（A）A.Windows7；B.WindowsCE；C.VxWorks；D.QNX软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于：（B）A.软硬件分开描述；B.软硬件统一描述；C.协同测试；D.协同验证下列属于串行总线的是：（D）A.ISA；B.PC104；C.PCI；D.PCI-E一般来说，引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量：（B）A.增加；B.减小；C.无影响；D.效果根据系统的结构不同而变化以下哪一项不是PLC的组成部分：（B）A.CPU；B.硬盘；C.编程器；D.输入/输出接口以下哪种总线属于现场总线：（D）A.PC104；B.STD；C.PCI；D.CAN传递函数G(s)=1/s表示[]环节：（B）A.微分；B.积分；C.比例；D.滞后下列关于PC总线的工控机与普通商用PC的说法中，正确的是：（A）A．工控机与普通PC机都采用PC总线的架构形式；B．两者所使用的电源只要功率相同，输出电流相同就可以互换使用；C．普通PC机箱经过简单加固，也可以用于恶劣的工业生产环境；D．工控机的主板形式与普通PC的主板形式相同以下哪一项不是工控机必须满足的条件：（B）A．能够提供各种数据实时采集和控制；B．能够安装在机械结构里面，和机器成为一体；C．能够和被控制对象的传感器、执行机构直接接口；D．能够在苛刻的工作环境中可靠运下列哪一项不是总线的基本特性：（D）A.物理特性 B.功能特性 C.时间特性D.网络特性以下关于嵌入式系统开发的叙述，哪一项是正确的：（C）A.宿主机与目标机之间只需建立逻辑连接即可；B.在嵌入式系统中，调试器与被调程序一般位于同一台机器上；C.在嵌入式系统开发中，通常采用的是交叉编译器；D.宿主机与目标机之间的通信只有串口和并口两种方式下列哪一项内容不属于拉格朗日方程：（D）A.拉格朗日函数；B.动能；C.势能；D.摩擦力现有一滑动丝杆副线性变换机构和一曲柄滑块非线性机构，假定两种机构内部都存在摩擦力，下列说法哪一项正确：（D）A.对于线性机构，摩擦力的存在对输入的转矩无影响；B.对于线性机构，摩擦力与机构的输入的转角有线性关系；C.对于非线性机构，摩擦力的存在对于输入的转矩无影响；D.对于非线性机构，摩擦力的存在会改变其运动特性如果采用10位数字量的A/D对最大值为5V、最小值为0V的电压进行采样，则量化单位为：（A）A.0.005；B.0.01；C.0.0025；D.0.015通常采用电流环、速度环以及位置环的伺服控制系统，三环由内至外的顺序一般为：（A）A.电流环、速度环以及位置环；B.电流环、位置环以及速度环；C.速度环、电流环以及位置环；D.位置环、电流环以及速度环当对一个压电元件通电后，压电元件产生一个位移输出，此时我们将此压电元件作为下列哪一项内容使用：（A）A.执行元件；B.传感元件；C.结构元件；D.控制元件如果不能把实际的机械系统作为理想的刚体看待，那么通常采用的研究模型为：（A）质量弹簧模型；B.弹簧阻尼模型；C.弹簧模型；D.质量阻尼模型下列哪一项不属于抑制干扰的措施：（D）A.屏蔽；B.隔离；C.滤波；D.增大接地电阻关于伺服系统放大器的设计与选择所需要考虑的问题中，下列说法哪一项是错误的：（A）A.功率输出级的容量必须与执行元件的容量需求相匹配，并且输出级的阻抗要大、效率要高、时间常数要小；B.放大器应为执行元件的运行状态提供适宜条件；C.放大器应有足够的线性范围，以保证执行元件的容量得以正常发挥；D.放大器应具有足够的放大倍数，其特性应稳定可考虑、便于调整下列哪一项措施无法减小或消除结构的谐振：（B）A.提高传动刚度、降低转动惯量；B.减小系统阻尼；C.采用校正网络；D.应用综合速度反馈关于弹性变形，下列说法哪些是错误是的：（B）A.若被控对象的负载惯量不大，机械传动装置的刚度很大，只要谐振频率处在系统的通频带之外，可以认为结构的谐振频率对伺服系统的动态性能没有影响；B.机械装置的弹性变形与结构、尺寸和材料性能有关，与受力状况无关；C.根据弹性变形的胡克定律，轴的弹性扭转角与所承受的扭转力矩成正比关系；D.对于多级传动的齿轮系统，若考虑轴的弹性变形因素，则靠近负载端的轴的变形对于负载端的精度影响大关于评价软件结构优劣的论述不正确的是（C）。A.影响域应该是控制域的子域B.减少外联度就会降低程序的复杂程度C.内联度越低越好D.程序模块数适当关于信息流的描述，不正确的论述是（D）。A.机电一体化系统与传统机械最本质的区别是具有信息流B.使许多基本单元耦合组成复杂的机电一体化系统C.信息流表示信息的识别、传递、变换、处理和存储过程D.信息流不需要接口转换二、判断题（考10题，一共20分）机电一体化系统的主功能是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和存储。 （√）机电一体化系统的动力功能是向系统提供动力、让系统得以运转的功能。 （√）机电一体化系统的构造功能是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能。 （√）机电一体化系统构成要素不能与人体构成要素进行类比。 （×）机电一体化的三大效果是指省能、省资源及智能化。 （√）绿色化不属于机电一体化的发展方向之一。 （×）交流电动机是典型的机电一体化产品。 （×）概念设计的四视图包括主视图、左视图、俯视图及局部视图。 （×）计算机辅助设计（CAD）不能用于机电一体化设计。 （×）在双圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触角随轴向载荷大小的变化而基本保持不变。 （√）滑动导轨副产生低速爬行的主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统刚度过大。 （×）轴系组件的强迫振动是由于传动系统本身的失稳引起的。 （×）要使齿轮传动装置的重量最轻，各级传动比应以“先大后小”的原则处理。 （×）旋转支承的置中精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。 （×）直线运动导轨是用来支承和限制运动部件按给定的方向作直线运动。 (√)在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、则谐波发生器与刚轮转向相反。（×）精密度反映了随机误差的影响程度，精密度高就表示随机误差小。而准确度反映系统误差的影响精度，准确度高就表示系统误差小。 （√）精确度反映了测量中所有系统误差和随机误差综合的影响程度。 （√）在一组测量中，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高的，精密度和准确度都高。 （√）灵敏度反映了传感器在静态标准条件下，传感器被测量的单位变化引起的输出变化量。因此，在实际使用中选择的传感器灵敏度越高越好。 （×）灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力，且传感器的灵敏度均为常数。 （×）传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。 （√）感应同步器的定、滑尺在实际使用中不是成套使用的，一块滑尺可能配用几块定尺使用。 （√）压电式传感器即可以用于静态量的测量也可适用于动态量的测量。 （×）零阶传感器系统的幅频特性是直线。 （√）选择传感器时，如果测量目的是进行定量分析，应该选用重复精度高的传感器，而不宜选用绝对量值精度高的传感器。 （×）对于直流伺服电机而言，其机械特性越“硬”越好。 （√）步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，系统的精度越高。 （√）电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适用于重载的高加减速驱动 （√）与直流伺服电机不同，永磁同步交流伺服电机不能采用PWM控制方式进行调速控制。 （×）通常，步进电机的最高连续工作平率与它的最高启动频率相当。 （×）步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。 （√）直流伺服电机的调速特性是电机转速与输出转矩的关系。 （×）气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合。 （×）驱动部分在控制系统的作用下，产生期望的运动，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。 （√）半闭环控制系统的控制精度比全闭环控制方式低，但系统稳定性比全闭环控制方式好 （√）PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短取决于PLC程序的长短。 （×）PLC是一种专为工业环境下应用而设计的电子计算机系统。 （√）嵌入式系统大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。 （√）现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。 （×）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，以获得输出和输入之间的偏差信号。 （√）伺服电机的驱动电路将微小的控制信号转化为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称为变流器，可以实现包括电压、电流、频率等参数的变换。 （×）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。 （×）自动控制是无需操作者直接参与，通过控制器使被控制对象或过程自动地按照预定的规律运行。 （√）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。 （√）自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。 （√）为减少机械传动部件的柔性对于系统性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2-3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，避免系统产生振荡而失去稳定性。 （×）在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以1~5倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。 （√）目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。 （√）通过信息流分析可得到合理的软件结构。 （√）三、填空题（考8空，一共16分）系统论、、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。机电一体化的概念已不再局限于某一具体产品的范围，而是扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种工业过程控制系统。根据不同的使用目的，要求机电一体化系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理。机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的与的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。要从、及物质流的视角去分析机电一体化共性关键技术。要从伺服控制系统稳、、的要求认识机电一体化共性关键技术。构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。为此，各要素或各子系统连接处必须具备一定的“联系条件”，这些联系条件称为。丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转动并移动，丝杆转动、螺母移动和。滑动导轨副常见的截面形状有、、燕尾形和圆形。机电一体化系统对机械系统要求是传感器按其能量传递方式可分为（能量转换型（或发电型传感器））和（能量控制型（或参量型传感器））两种。传感器按其输出信号的性质可分为（模拟式传感器）和（数学式传感器）。传感器所测量的物理量基本上有两种形式，即（静态量）和（动态量），前者所表现的信号不随时间变化而变化或变化很缓慢，而后者所表现的信号随时间的变化而变化。传感器频域动态性能指标主要包括带宽频率、（工作频带）和（谐振频率）。光电式角编码器按编码方式可分为（绝对式编码器）和（增量式编码器）两种。根据对滑尺绕组供电方式的不同以及对输出信号的检测方式不同，感应同步器分为（鉴相型测量）和（鉴幅型测量）。描述二阶传感器系统动态特性的微分方程中包括的系统参数为静态灵敏度、（固有频率）和（阻尼比）。机电一体化系统设计的方法主要包括：机电互补法、融合（结合法）和组合法。其目的是综合应用机械技术和微电子技术各自的特长，设计出最佳的机电一体化系统（产品）。P12机电一体化系统的设计类型大致有以下三种：开发性设计、适应性设计和变异性设计。P13机电一体化产品的现代设计方法有：（1）计算机辅助设计与并行设计、（2）虚拟设计、（3）快速响应设计、（4）可靠性设计、（5）绿色设计、（6）反求设计、（7）优化设计和（8）网络合作设计P19（考试时选填2-3个空）常用的步进电机的功率放大电路有答：单电压功率放大电路；高低压功率放大电路；恒流源功率放大电路；斩波恒流功率放大电路等几种类型四、简答题（考3题，一共24分）机电一体化产品与传统机电产品的主要区别有哪些？参考答案：（1）机电一体化产品功能的实现是所有功能单元共同作用的结果，而传统机电设备中机械与电子系统相对独立，可以分别工作。（2）机电一体化产品可以用最简单的机械结构来实现高精度的复杂运动，而传统的机电产品必须用十分复杂的机械才能实现，有的甚至根本无法实现。（3）机电一体化产品具有“柔性”，而传统的机电产品往往是“刚性”的。也就是说，机电一体化产品可以通过软件的方法来改变工作方式，而传统的机电产品不具备这种功能。（4）具有“智能化”的特征是机电一体化产品与传统的机电产品在功能上的又一本质区别。（5）机电一体化产品更便于实现生产过程自动化，机电一体化产品借助于其通信功能可以与上位计算机传递信息，也可以互相之间通信构成网络。可以方便的组态以改变生产过程，又能各自独立工作。完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？参考答案：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。设计类型(参考填空题第18题)（1）开发性设计不参照已有产品，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。画出概念设计的步骤及方法框图。机电一体化产品的现代设计方法有哪些?(参考填空题第20题)（1）计算机辅助设计与并行设计（2）虚拟设计（3）快速响应设计（4）可靠性设计（5）绿色设计（6）反求设计（7）优化设计（8）网络合作设计滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？常采用什么措施消除滚珠丝杆副轴向间隙？参考答案：承载时滚珠和滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母轴向位移量和丝杠螺母副自身轴向间隙的总和称为滚珠丝杆副的轴向间隙。换向时，轴向间隙会引起空回现象，这种空回是非连续的，既影响反向传动精度，又影响系统稳定性，应予以消除。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用消除滚珠丝杆副轴向间隙的方法有下列几种：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧式自动调整预紧、单螺母变位导程预紧和单螺母滚珠过盈预紧。为什么要消除齿轮副间隙？常用什么措施消除圆柱直齿轮副的间隙？参考答案：齿轮副的间隙使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能立即随之反转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差，对运动精度影响很大，同时会影响闭环伺服系统的稳定性。消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法。其中圆柱齿轮传动中常用的调整齿侧间隙的方法有偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法和双片薄齿轮错齿调整法。滚动导轨有什么优缺点？参考答案：滚动导轨的优点是：①摩擦系数小，运动灵活；②静、动摩擦系数基本相同，不易产生爬行；③可以预紧,刚度高；④寿命长；⑤精度高；⑥润滑方便；⑦专业厂生产，可以外购选用；滚动导轨的缺点是：①导轨面与滚动体是点接触或线接触，抗振性差，接触应力大；②对导轨的表面硬度、表面形状精度和滚动体的尺寸精度要求高；③结构复杂，制造困难，成本较高；④对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。7.请说明图示齿轮齿条传动中消除齿侧间隙的原理？

1、6－小齿轮2、5－大齿轮3－齿轮4－预载装置7－齿条参考答案：当传动负载大时，可采用双齿轮调整法。如图所示，小齿轮1、6分别与齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加负载，使大齿轮2、5同时向两个相反方向转动，从而带动小齿轮l、6转动，其齿便分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，消除了齿侧间隙。简述传感器的基本组成及各组成部分的功能传感器通常由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。传感（敏感）元件：直接感受被测非电量，并按一定规律将其转换成与被测非电量有确定对应关系的其它物理量。如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出；转换元件：将敏感元件输出的非电物理量（如位移、应变、光强等）转换成电路参量（如电阻、电感、电容等）；基本转换电路：将电路参数量转换成便于测量的电学量，如电压、电流、频率等。什么是传感器的静态特性？衡量传感器静态特性的重要指标有哪些？传感器的静态特性就是指被测量x不随时间变化，或随时间的变化程度远缓慢于传感器固有的最低阶运动模式的变化程度时，传感器的输出量y与输入量x之间的函数关系。衡量传感器静态特性的重要指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、稳定性和漂移。什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。传感器的动态特性可以用基于时域的瞬态响应法和基于频域的频率响应法来分析。其中，时域分析通常用阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数作为激励信号来分析传感器的动态特性；频域分析一般用正弦函数作为激励信号来分析传感器的动态特性。简述绝对式编码器和增量式编码器的区别绝对式编码器：编码器输出的位置数据是唯一的；编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了；使用寿命长，可靠性高，其精度和分辨率取决于光码盘的精度和分辨率。增量式编码器：编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据是相对的；由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定；由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失，需要重新复位。简述直流伺服电机的PWM工作原理答：直流伺服电机的速度与所加电压之间成线性关系，这是电机的调速特性，PWM的工作原理为：通过晶闸管或其他自关断器件的控制，将直流电压断续地加到直流伺服电机上，利用调节通、断的时间变化来改变加在直流伺服电机上的平均电压值，从而调节直流伺服电机的运行速度什么是PID调节器？三部分在系统调节中各起什么作用？答：按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器，将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，简称为P（比例）I（积分）D（微分）调节器，是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。

a.PID调节器