班级：机电071
考位号：
学号：★C F 爆菊联盟★群号：79573606 姓名：X X
2012年 11月6日 考试用 广西大学课程考试试卷
（ 12—— 13学年度第一学期）
课程名称：机电一体化系统设计 试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名： 教研室主任签名： 主管院长签名：
题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 应得分 20 25 40 15
100
实得分 哈哈，这是哥哥我整理的，原版为手写板是06级学长留下来的，原名《血泪
机电一体试卷》，在此向这位毕业的学长表示感谢！
——★CF 爆菊联盟★Made by Rentao
评卷人 装订线（答题不得超过此线）
一、
单选（20×1）。

(注意：本答案不一定准确，希望大家自己搞定！)
1.机电一体化系统包括：机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、
执行元件系统。

2.根据接口变换调整功能分，放大器属于有源接口。

3.接口三个功能：变换、调整、输入/输出。

4.可靠性是指产品/系统在规定条件和时间内完成规定功能的能力。

5.消除间隙齿轮传动机构，能实现自动补偿的是轴向弹簧式双片薄齿轮错齿调整法。

6.滚珠丝杠副预紧，预紧最精密的方式是双螺母齿差预紧调整方式。

7.增加丝杠副公称直径可以增大可承受载荷量之类。

8.步进电机转向随通电顺序而变。

9.空载状态下，步进电机转子启动最大控制频率称为空载启动频率。

10.步进电机静态特性为其稳态状态特性｛静转矩矩-角特性、静态稳定区｝。

11.增大W c ，动态性能指标中调整时间t s 减少。

12.系统接口设计中，若组成较大系统，选用功能接口电路/接口板。

13.闭环数控系统中，位置检测元件安装在移动工作台导轨上。

14.导向精度是导轨副最基本指标。

15.交流伺服电机微机控制系统，输入回路采用D/A 数模转换电路实现信号转换。

16.控制系统中软件、硬件合理组成，要根据经济性和可靠性标准权衡决定。

17.下图表示的是开关量输入输出通道接口。

18.驱动电路中继电器电磁铁等感性负载，在断电产生过电压和冲击电压流，这种干扰信号属于强电干扰。

19.下图表示比例环节。

20.在机械系统设计中常用裕度法提高可靠性手段。

二、简答（5×5）
1机电一体化系统设计的考虑方法通常有哪些？
答：①机电互补法，利用通用或专用的电子部件取代传动机械产品中复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。

是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法；
②融合(结合)法，将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用功能部件，其要素之间机电参数有机匹配比较充分；
③组合法，将结合法制成的功能部件、功能模块，象积木一样组合成各种机电一体化系统（产品）。

在新产品系列及设备的机电一体化改造中应用这种方法。

2为确保机械系统传动精度、工作稳定性，在设计时对机械传动系统提出的要求是什么？
答：无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比。

3丝杠支撑有哪几种？特点是什么？
答：①双推-自由式：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；②当丝杠垂直安装时，必须采用制动装置。

③双推-简支式：预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统
④单推-单推式：轴向刚度较高，预紧力大，寿命低
⑤双推-双推式：适合于高刚度，高速度，高精度的精密丝杠传动系统。

4光电隔离电路的作用是什么？
答：①可将输入与输出两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电；②可以进行电平转换；③提高驱动能力。

5接口设计方案的选择依据是什么？
答：首先要合理地使用已有的接口，其次当通用接口不够时应进行接口的扩展；控制要求；能够得到何种元件；扩展接口的方便程度。

1][J J J K m
n =
ω三、计算题（4×10）
1.四相步进电机转子齿数60.
求：①采用四相八拍工作方式，步距角为多少？
②若传动系统如图1所示，该系统脉冲当量为多少？
解：①：α=360º/（mz ）=360°/（2×4×60）=0.75°
②：由i= l 0α/(360ºδ)得：δ= l 0α/(360ºi)=0.0375 mm/脉冲
2已知系统如图2所示，电机转动惯量为2.2（kg ·cm 2
），齿轮1转动惯量为0.1（kg ·cm 2），齿轮2转动惯量为4.27（kg ·cm 2），丝杆转动惯量为12.38（kg ·cm 2
），工作台重600N 。

求：①系统等效到电机轴的转动惯量？
②系统总扭转刚度为427.5N ·mm/rad 。

确定系统主谐振频率？
解：①由∑
∑
==+
=
m
j k
j j n
i k
i i m eq
n v m n n J J 1
2
2
1
2
)(
41)(
π
式，得：
②
3某机电一体
②
③
4已知数控系统如图4所示，试说明：
①机电一体化系统基本的构成要素有哪些？
②图中各部分属于机电一体化系统中哪一个构成要素？
29
212
12=
=
z z n n m
29
21
250110002
0⨯
==m m
A n n L n V
解：①机构、计算机、动力源、传感器、执行元件。

②见图标示。

四、应用题
1.已知某传动系统最大工作载荷F max=2670N，丝杠的最高转速n=1500r/min，系统要求定位精度0.015mm。

（已知各型号公称直径均同，设丝杠工作在数控机床上，工作时间15000小时，f W=1，f H=1，O1为丝杠拉伸/压缩量，O2为滚珠子螺纹滚道间接触变形量，O3为支撑滚珠丝杠轴承轴向接触变形量，丝杆采用单推--单推方式支撑，丝杠已预紧。

）
求：①根据系统要求列写出选择合适该系统滚珠丝杠螺母副型号。

②在下表选择出与该系统相配合的滚珠丝杠螺母副型号。

③若下表所有型号均不满足系统要求，应该如何进行设计？
型号基本方程
mm
检验
最大动载荷
刚度
效率
δ1δ2δ3
A 6 0.0071 0.0042 0.0041 0.95 31259
B 5 0.0082 0.0033 0.0032 0.93 30387
C 4 0.0033 0.0032 0.0031 0.91 29431
D 8 0.0002 0.0031 0.0034 0.89 32752
E 6 0.0071 0.0034 0.0052 0.93 30149
F 5 0.0061 0.0033 0.0052 0.91 29684
解：①δ1 +δ2 +δ3≤机床精度要求；η＞0.9满足要求
②选择______。

③
2.某机械传动系统采用步进电机为驱动装置。

已知该系统折算到电机轴上的负载转矩T L=2.3N·m，折算到电动机轴上等效转动惯量J L=1
3.5Kg·cm2，系统最快进给速度为24m/min，设该系统脉冲当量为0.01mm。

电机参数如下，试确定该电机能否适用此机械系统。

型号参数相数最大静转矩空载启动频率空载运行频率转子转动惯量
A 3 4.9(N·m) 1500 Hz 7000 Hz 3.43(Kg·cm2) 解：TL/Tjmax=2.3/4.9≤0.5 符合
JL/Jm=13.5/3.43≤4 符合
f=1000v/(60δ)=40000Hz>7000Hz 不符合
因此，不适用。