《机电一体化系统设计》试卷（D卷）班级： 学号： 姓名： 成绩： （注意：本卷共有五道大题，满分100分）一、 简述题(每题3分,共30分)1． 较为人们所接收的“机电一体化”的含义是什么?请列举3种以上典型机电一体化产品？2．执行元件在机电一体化系统中的作用是什么？ 3．滚珠丝杠副中双螺母垫片调整预紧式的调整过程是什么？4．什么是8086/8088CPU的最大与最小工作模式？ 5．Z80CPU由16位地址线构成64K存储空间，此外，低8位地址线还构成256字节的输入输出空间，请问Z80CPU如何区分低256字节的访问对象是存储空间还是输入输出空间？6．谐波齿轮减速器包括那些部分？7．试简述光电式脉冲编码器测量电机转速和位置的原理？8．行列式键盘的编程扫描包括哪几个步骤？9．齿轮传动的齿侧间隙调整有哪些方法？10．步进电机的速度控制有哪些方法？二．选择题（每题2分,共10分）共 5 页 第 1 页 ＝400*(20*1*10-3/2)2+5*10-4+7*10-4/4+2.5*10-4 =0.0409kg.m2 =800*(20*1*10-3/2)+0.1+0.2/2=8.2Nm 共 5 页 第 10 页 （1） PD称为（ ）控制算法。①比例 ②比例微分 ③比例积分 ④比例积分微分（2）步进电动机是通过（）决定转角位移？ ① 脉冲的宽度 ② 脉冲的数量 ③ 脉冲的相位 ④ 脉冲的占空比〔3〕机电一体化系统中电机到机械传动系统的传动比越大，则机械传动系统工作轴所受负载转矩转换到电机轴上的等效转矩 ( )。① 越大 ②越小；③不变，跟传动比无关④ 不确定 〔4〕Z80微机控制系统中，Intel2716存储器的起始地址为2000H，则其终止地址为（）。①23FFH； ②2FFFH； （3）2800H； （4）27FFH。〔5〕设步进电机带负载启动频率f1，连续运行频率f2，一般来说二者之间的关系是（）。①f1 > f2； ②f1 < f2；③f1 = f2； ④无法确定三、填空题(每空1分,共15分)1．机电一体化系统的机电有机结合分析计算包括和 ，前者主要包括对系统的参数进行选择，后者要引进校正补偿共 5 页 第 2 页 装置以保证系统的动态性能指标。。2．减小或消除结构谐振的措施有 、 、 和应用综合速度反馈四种。 3．滑动导轨副间隙调整方法有压板法、 和 三类。4、检测传感器的测量电路包括有 、 、 三种类型5．步进电机转子从静止状态不失步地起动的最大控制频率 。。6．要防止从接地系统传来的干扰，主要方法是切断接地环路，主要措施包括 、 和光电隔离三个方面 。7、发光二极管（LED）阳极连在一起的称为 显示器。8、直流伺服电机的调速方式常用 和晶闸管直流调速驱动两种方式四、计算题（每题7分，共28分 ）1.有一谐波齿轮减速器的柔轮齿数Zr=200，刚轮齿数Zg= 202，波发生器的转速nH为600r/min。求刚轮固定时的柔轮转速nr、减速比和柔轮固定时的刚轮转速ng、减速比，并判断两种情况减速器输入轴的转向与减速器输出轴的转向有何不同?2.某三相步进电动机，定子每个磁极上的齿数为5，转子齿数为40。试计算共 5 页 第 3 页 三相六拍运行方式时的步距角大小。若要求电动机转速为100r/min，该运行方式下通电脉冲的频率应为多少?若系统减速比i为5，丝杠导程为l0=6mm，则其脉冲当量为多少？3.下图所示的齿轮传动系统，总传动比i=9且i1=1.5，i2=3，i3=2，各齿轮的转角误差分别为Δφ1=Δφ2=Δφ3=Δφ4=Δφ5=Δφ6=0.003弧度，试求：①输出轴的总转角误差；②要减小该传动系统的总转角误差应采取什么措施?4． 在下图所示的进给系统中已知移动部件（工作台、夹具、工件等）的总质量mA=400 kg，移动部件水平方向所受负载力FL=800 N（包含导轨副的摩擦阻力）；电动机转子的转动惯量Jm=2 .5×10−4kg⋅m2，转 速 为nm=1500 rpm； 齿 轮 轴 部 件 I （ 包 含 齿 轮 ） 的 转 动 惯 量共 5 页 第 4 页输输出轴i1i2i3齿轮1齿轮 2齿轮3齿轮4齿轮 5齿轮6 JI=5× 10−4kg⋅m2， 扭 转 刚 度 为 KI＝ 0 . 0 0 0 5 N m / r a d， 摩 擦 力 矩 为TI=0.1Nm；齿轮轴部件II（包含齿轮）的转动惯量JII=7×10−4kg⋅m2，扭转刚度为KII＝0.0003Nm/rad，摩擦力矩为TII=0.2Nm；齿轮Z1与齿轮Z2的齿数分别为20与40，模数为1mm。求等效到电动机轴上的等效转动惯量Jeqm（包含电机本身的转动惯量）、等效转矩和等效扭转刚度。共 5 页 第 5 页 《机电一体化系统设计》试卷（D卷）答案二、 简述题(每题3分,共30分)1. 答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。数控机床，工业机器人，全自动洗衣机2．答：执行元件主要用来根据控制信息和指令，将来自电、液压、气压等各种能源的能量转换成旋转运动、直线运动等方式机械能，并完成要求动作的能量转换装置. 3．答：修磨垫片厚度，使两螺母的轴向距离改变，预紧刚度高，但调整不便，不能随时调隙预紧。4． 答：8086/8088CPU可根据引脚MN/MX电平高低实现最大/最小两种工作模式。此引脚接+5V时，工作于最小模式，这是单处理器系统。此引脚接地时工作于最大模式，为多处理器系统。5． 答：访问存储空间时CPU发出的读写指令经过译码后产生MREQ信号和读写信号，而访问输入输出空间时读写指令经过译码后产生IORQ共 5 页 第 6 页 信号和读写信号，用这两组不同信号的组合来区分。6． 答：柔轮、刚轮和波发生器。7． 答：电机旋转时光电脉冲编码器会发出一定数量的脉冲信号，脉冲的个数对应电机的位置，脉冲的频率对应电机的速度。8． 答：判断键盘上有无键按下；去键的机械抖动影响；求按下键的键号；键闭合一次仅进行一次功能操作。9． 答：偏心套（轴）调整法；轴向垫片调整法；双片薄齿轮错齿调整法10． 答：软件延时；用定时器二．选择题（每题2分,共10分）1．（②）2．（②）3．（②）4．（④）5．（②）共 5 页 第 7 页 三、填空题(每空1分,共15分)1．稳态分析计算和动态分析计算。2．提高传动刚度、提高机械阻尼、采用校正网络。3．平镶条法 和斜镶条法。4、开关量 、 数字量 、模拟量。5．空载启动频率。6．单点接地 、 并联接地。7、共阳极。8、PWM 脉宽调制驱动 。四、计算题（每题7分，共28分 ）1. 答：由于谐波齿轮减速器的工作原理跟定轴轮系的工作原理类似，所以可得： 刚轮固定时 ＝0，即 ，所以 ＝－6共 5 页 第 8 页 ,负号表示减速器的输入输出轴的转向相反。 柔轮固定时 ＝0， ，所以 ＝600－600/1.01＝5.94 6＝600/（600－600/1.01）=101正号表示减速器的输入输出轴转向相同。2. 答：步距角＝360/(6*40)=1.5 f=(100*360/1.5)Hz/60=400Hz=((1.5/360)/5)*6mm=5um3. 答：①输出轴总转角误差 ＝0.003/9+(0.003+0.003)/6+(0.003+0.003)/3+0.003=0.0063②由①可知，总转角误差主要取决于最末一级齿轮的转角误差何传动比的大小。在设计中为减小总转角误差，要使最末两级传动比尽可能大，同时提高最末级齿轮副的精度。 4. 答：工作台移动线速度等效转换前后能量不变换，因此：共 5 页 第 9 页