02245机电一体化系统设计4月试题与答案文档格式.docx

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必须对应试卷上的题号使用2B铅笔将“答题卡”的相应代码涂黑。

3.第二部分为非选择题。

必须注明大、小题号，使用0.5毫米黑色字迹笔作答。

4.合理安排答题空间，超出答题区域无效。

第一部分选择题

一、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。

未涂、错涂或多涂均无分。

1．利用预先决定的指令控制一系列加工作业的系统称为

A．自动引导车B.伺服系统

C．工业机器人D．数控系统

2．齿轮副的间隙会造成齿轮传动的回差，属于柔性消隙法的结构是

A．压簧消隙结构B．选择装配法

C．带锥度齿轮法D.调整中心距法

3．某伺服电动机最高转速为1500r／min，通过联轴器直接带动滚珠丝杠旋转，且丝杠螺母带动工作台移动，若丝杠导程为6mm，则工作台移动的最大速度为

A．900mm／minB．1500mm／min

C．3000mm／minD．9000mm／min

4．当金属或半导体薄片置于磁场中，有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生

电动势。

这种物理现象称为

A．压阻效应B．压电效应

C.电阻效应D．霍尔效应

5．在易燃易爆的工业环境中不宜使用的电动机是

A．直流电动机B．永磁同步电动机

C．无刷电动机D．超声波电动机

6．在PWM放大器中，能够实现开通延迟的方法是

A.晶体管驱动级加延迟

B．脉宽凋制器中减小死区

C.采用熔断器保护

D．晶体管饱和导通压降检测保护

7．提高伺服系统刚度的方法是

A.增大电枢回路电阻Ra

B．增大系统增益Kv

C．减小系统增益Kv

D.减小电机反电势系数Ke

8.在具有位置环的全闭环交流伺服系统中，速度环的反馈通常取自与伺服电动机同轴安

装的

A．光栅尺B．磁栅尺

C．感应同步器D．光电编码器

9．适用于自动检测、监测及控制的西门子S7系列超小型的PLC是

A．SIMATICS7—200PLC

B．SIMATICNET

C．SIMATICS7—300PLC

D．SIMATICS7—400PLC

10．助记符语句ANDNOT0.00的含义是

A．载入一个动合触点0．00

B．并联一个动合触点0．00

C．串联一个动断触点0．00

D．串联一个动合触点0．00

第二部分非选择题

二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）

请在答题卡上作答。

11.什么是非线性时变系统?

12．简述机械受控模块的定义及功能。

13.简述液体静压支承与液体动压支承的工作原理。

14．PWM的控制回路是一个电压——脉冲变换装置，简称脉宽调制器，它是由哪些信号和部

件组成的?

15.简述永磁式步进电动机的工作原理及其特点。

16．何谓步进电动机的启动频率?

影响它的因素有哪些?

17．比较半闭环和全闭环系统的优缺点。

18．简述数据采样插补采用时间分割法进行插补运算的工作原理。

三、计算题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

19．题19图所示为某机床X向进给系统减速器的总速比要求为30／7，取两级减速，试按最佳速比分配条件确定各齿轮的齿数。

20．题20图所示，用每转1000条刻线的增量编码器测电动机转速。

已知：

时钟脉冲为

2MHz，在10个编码器脉冲间隔的时间里，计数器共计数20000个时钟脉冲，试用测量码盘脉冲周期法求电动机转速。

21．用步进电动机控制工作台的运动。

（1）设步距角1.8°

，滚珠丝杠导程4mm，进给脉冲频率2KHz，求进给速度v（m／min）。

（2）若在工作台抵达目标（停止）点前0．4mm将速度减半，求减速段电机运行的时间。

22．伺服系统如题22图所示。

（1）选择时间常数T的值，使阻尼比ξ=0．5。

（2）计算系统的伺服刚度KR。

四、简单应用题（本大题共3小题，每小题6分，共18分）

23．试设计一个典型二阶高通滤波器的电路原理图。

24．一台直流伺服电动机在额定负载转矩下运行。

当控制电压为210V，电枢回路的总电阻

为1OOΩ时，电机的转速为2000r／min，电枢电流为0．1A。

试求当控制电压升高为

220V，同时电枢回路的总电阻增加至200Ω时，电机稳定运行时的转速和电枢电流。

25．有一个4轴的运动控制系统，起始坐标为（0，3，-2，4），终点坐标为（4，8，-4，-8），设各轴容许的最大速度相同，各轴容许的最大加速度也相同。

利用三次多项式样条函数生成点位控制指令，在保证所有各轴的速度和加速度都不超过容许值的情况下，协调运动的容许时间小于5，试求各轴容许的最大速度和最大加速度的最小值。

五、综合应用题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

27．设计二台电动机联动的PLC控制系统。

要求：

按起动按钮后，电动机M1起动，10s后电动机M2自动起动；

按停止按钮后，M2停止，20s后M1再停止。

试完成设计任务：

（1）列出PLC系统资源分配表。

（2）画出梯形图程序。