中央广播电视大学2003-2004学年度第二学期"开放本科"期末考试
机械(过)专业 机电一体化系统设计基础 试题
2004年7月
一、填空(每空2分，共20分)
1．机电一体化系统常用的能源有 、 和 。
2．市场预测的方法主要有 和 。
3．在小功率传动链中，为使总的重量最小，各级传动比分配应遵守 原则。
4．典型的可编程控制器由编程器、 、 、电源和输入／输出接口等部分构成。
5．传感器的静态特性参数主要有灵敏度、线性度、 和 。
二、简答题(每题4分，共20分)
1．测试传感部分的作用是什么?
2．对控制及信息处理单元的基本要求是什么?
3．机电一体化产品对机械传动系统有哪些要求?
4．简述STD总线的工作模式。
5．简述机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤)。
三、分析题(20分)
1． 1． 画出工业PC机基本组成框图，并说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别。(12分)
2． 2． 如图所示的系统，试分析传感器的误差对输出精度的影响。(8分)
四、计算题(24分)
1． 1． 已知图示丝杠螺母驱动系统，工作台的质量m=100kg，丝杠螺距t＝8mm，丝杠长度L＝0．5m，中径为d＝48mm，材料密度为P=7．8X103kg／m3，齿轮传动比i＝2，两齿轮的转动惯量分别为了Jz1=1．2X10-4kg·m2，Jz2＝1．9X10-3kg·m2。试求折算到电机轴上的总等效惯量了。?(14分)
2．如图所示的开环步进电机位置控制系统，已知负载为F＝1000N，工作台长L=500mm，往复精度为±0．0lmm，丝杠导程ts=8mm，直径d＝20mm，步进电机的步距角为a=1．8。，试确定齿轮减速比i。
五、综合题(16分)
已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示，试确定单自由度驱动系统的测量方案。
试卷代号：1118
中央广播电视大学2003-2004学年度第二学期"开放本科"期末考试
机械(过)专业 机电一体化系统设计基础
试题答案及评分标准
(供参考)
2004年7月
一、填空(每空2分，共20分)
1．电源 液压源 气压源
2．定期预测 定量预测
3．传动比相等
4．微处理器 贮存器
5．迟滞 重复精度
二、简答题(每题4分，共20分)
1．答：测试传感部分的作用：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，传输到信息处理单元，经分析处理后产生控制信息。
2，答：对控制及信息处理单元的基本要求：提高信息处理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和小型化，轻量，标准化等。
3．答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。
4．答：STD总线有3种工作模式：独立工作模式，前端控制器工作模式和分布式组合工作模式。
5．答：机电一体化产品设计的工程路线(主要步骤)：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；正常生产；销售。
三、分析题(20分)
1．(12分)解答：
与普通信息处理机相比较，工业PC机有以下特点：
(1)将普通信息处理机的大母板改为功能插板，具有丰富的过程输入输出功能，以完成对各种设备和工艺装置的控制。
(2)良好的时实性，能够对生产过程工况变化实时监视和控制。
(3)抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。
(4)丰富的应用软件。
2．(8分)解答：
传感器位于闭环之内的反馈通道上，其误差的高频分量(噪声信号)因系统的低通作用得到校正，不影响输出精度;
传感器误差的低频分量，如静态精度(分辨率等)直接影响输出精度，它决定了系统精度的上限。
四、计算题(24分)
1．(14分)解：
等效惯量可以分为以下几个部分来计算
(1)电机轴上的元件(齿轮1)
五、综合题(16分)
解：依题意有两种测量方案
(1)高速端测量方案：(8分)
传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现对工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。
(2)低速端测量方案：(8分)
传感器安装在工作台上，直接测量工作台的位移。可选用光栅式位移器、感应同步器或者电位计式位移传感器。
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