1、全国自考（机电一体化系统设计）-试卷 5及答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下列选项中与机械特性硬度无关的是 【 】（分数：2.00）A.电枢电压B.电枢电阻C.电动机反电动势系数D.电动机转矩系数2.当直流伺服电动机电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线称为 【 】（分数：2.00）A.直流伺服电动机机械特性B.动态特性C.失灵区D.直流伺服电动机调节特性3.某 4极交流感应电动机，电源频率为 50Hz，转速为 1470rmin，则转差率为 【 】（分数：2.00）A.001B.003C.002D.0044.某交
2、流感应电动机，实际转速为 1350rmin，电源频率为 50Hz，则其极数为 【 】（分数：2.00）A.1B.2C.3D.45.某步进电动机有 48个齿，采用五相十拍方式运行，其步距角为 【 】（分数：2.00）A.075B.15C.6D.36.属于变磁阻一类的电动机是 【 】（分数：2.00）A.永磁同步电动机B.步进电动机C.直流电动机D.交流感应电动机7.某三相步进电动机，转子有 40个齿，欲使其步距角为 05，应采用的通电方式为 【 】（分数：2.00）A.单拍制B.双拍制C.单双拍制D.细分电路8.某步进电机三相六拍运行时的步距角为 6，则三相双三拍运行时的步距角为 【 】（分数：
3、2.00）A.1B.3C.6D.129.PID控制器中 I的主要作用是 【 】（分数：2.00）A.提高系统一个无静差度B.增加系统通频带C.加快系统调整时间D.缩小系统伺服刚度10.一般来说，如果增大自然频率 n 的数值，则动态性能指标中的调整时间 T s 将 【 】（分数：2.00）A.增大B.减小C.不变D.不定二、简答题(总题数：9，分数：18.00)11.什么是工业机器人?（分数：2.00）_12.传统的工程设计方法与机电一体化的工程设计方法之间有什么不同?（分数：2.00）_13.什么是系统的数学模型?（分数：2.00）_14.试说明机电一体化产品从设计到市场成熟经历的阶段。（分数
4、：2.00）_15.滚动摩擦支承轴系有哪几种主要结构类型?（分数：2.00）_16.静压支承与动压支承的工作原理有什么不同?（分数：2.00）_17.双波传动谐波齿轮减速器如何消除传动间隙?（分数：2.00）_18.选择传感器应主要考虑哪些因素?（分数：2.00）_19.机电一体化系统中，需要测量的常见物理量有哪些?（分数：2.00）_三、计算题(总题数：4，分数：8.00)20.光电编码器作为位置测量反馈的参考脉冲系统中，参考脉冲频率 f1000Hz，光电编码每旋转一周，输出脉冲 2000个。已知滚珠丝杠导程 P2mm，试求工作台的移动速度。（分数：2.00）_21.简化布尔代数方程：F （
5、分数：2.00）_22.某测速发电机的电动势系数为 005V(r.min -1 )，角速度为 63rads，试求测速发电机的输出电压。（分数：2.00）_23.某 2对磁极交流感应电动机，空载转速为 1200rmin，电源频率为 50Hz。 试求： (1)空载转差率。 (2)同步转速。 (3)空载时转子绕组的电势频率。（分数：2.00）_四、简单应用题(总题数：3，分数：6.00)24.三相反应式步进电动机，有 48个齿。 (1)试确定不同通电方式下，电动机的步距角。 (2)若通以频率为 1000Hz的脉冲，试求不同通电方式下电动机的转速。（分数：2.00）_25.采用 1000Hz脉冲产生约
6、为 10rmin 的常速度分布指令。步进电动机的分辨率为 720步转，转速分辨率约为 07rmin，试求寄存器二进制形式的初值。（分数：2.00）_26.在 y 平面内，由点(0，0)以 v1cms 的恒定速度运动到点(3，4)，若采样周期为 001s，试推导出两点间的直线插补公式。（分数：2.00）_五、综合应用题(总题数：2，分数：4.00)27.如图所示某数控机床位置随动系统的结构图，试求： (1)系统的自然频率 n 及阻尼比 。 (2)系统对单位阶跃响应的最大超调量 及调整时间 T s (取5)。 (3)系统的静态误差系数 K p 、K v 。 （分数：2.00）_28.设计一个 PL
7、C控制系统的抢答器，如图所示，要求：有 4个答题人；出题人提出问题，答题人按动抢答按钮。只有最先抢答的人输出；出题人按复位按钮，引出下一个问题。试绘出梯形图。 （分数：2.00）_全国自考（机电一体化系统设计）-试卷 5答案解析(总分：56.00，做题时间：90 分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.下列选项中与机械特性硬度无关的是 【 】（分数：2.00）A.电枢电压 B.电枢电阻C.电动机反电动势系数D.电动机转矩系数解析：解析：机械特性硬度的计算公式为tan2.当直流伺服电动机电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线称为 【 】（分数：2.00）A.直流伺服
8、电动机机械特性B.动态特性C.失灵区D.直流伺服电动机调节特性 解析：3.某 4极交流感应电动机，电源频率为 50Hz，转速为 1470rmin，则转差率为 【 】（分数：2.00）A.001B.003C.002 D.004解析：解析：根据空载时转差率公式：s1 ，可计算出转差率为 s14.某交流感应电动机，实际转速为 1350rmin，电源频率为 50Hz，则其极数为 【 】（分数：2.00）A.1B.2C.3D.4 解析：解析：由 n 得 p5.某步进电动机有 48个齿，采用五相十拍方式运行，其步距角为 【 】（分数：2.00）A.075 B.15C.6D.3解析：6.属于变磁阻一类的电动
9、机是 【 】（分数：2.00）A.永磁同步电动机B.步进电动机 C.直流电动机D.交流感应电动机解析：解析：步进电动机又称为脉冲电动机，它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。7.某三相步进电动机，转子有 40个齿，欲使其步距角为 05，应采用的通电方式为 【 】（分数：2.00）A.单拍制B.双拍制C.单双拍制D.细分电路 解析：解析：步进电动机的步距角 s 由转子齿数 z r 、控制绕组的相数 m和通电方式系数决定，即 s ，可得 c 8.某步进电机三相六拍运行时的步距角为 6，则三相双三拍运行时的步距角为 【 】（分数：2.00）A.1B.3C.6D.12
10、 解析：解析：步进电动机的步距角 s 由转子齿数 z r 、控制绕组的相数 m和通电方式决定，即 s 9.PID控制器中 I的主要作用是 【 】（分数：2.00）A.提高系统一个无静差度 B.增加系统通频带C.加快系统调整时间D.缩小系统伺服刚度解析：解析：PID 控制器中的 I代表积分校正，它的主要作用是使系统增加一阶纯积分，从而提高系统一个无静差度。10.一般来说，如果增大自然频率 n 的数值，则动态性能指标中的调整时间 T s 将 【 】（分数：2.00）A.增大B.减小 C.不变D.不定解析：解析：由 T s 二、简答题(总题数：9，分数：18.00)11.什么是工业机器人?（分数：2
11、.00）_正确答案：(正确答案：工业机器人是一类数控机器，它是可编程多自由度的，用来通过一系列动作，搬运物料、零件、工具，或者其他装置，以实现给定的任务。)解析：12.传统的工程设计方法与机电一体化的工程设计方法之间有什么不同?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：不同点如下表所示： )解析：13.什么是系统的数学模型?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：描述决定系统输入与输出之间关系的数学方程式，称为系统的数学模型。根据数学模型的不同，系统可以分为静态的或动态的，线性的或非线性的，定常的或时变的，确定性的或随机的等。)解析：14.试说明机电一体化产品从设计到市场成熟经历的阶段。（分
12、数：2.00）_正确答案：(正确答案：机电一体化产品从设计到形成产品进入市场，再到产品走向成熟形成批量，一般要经历概念研究、实验室试验、工程模型、产生样机、检验机器工作性能、形成初级产品、进行批量产品、降低成本八个过程。)解析：15.滚动摩擦支承轴系有哪几种主要结构类型?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)标准滚动轴承，如圆锥孔双列圆柱滚子轴承、角接触球轴承、双向推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承等。 (2)新型滚动轴承，如密集滚珠轴承、变预紧力轴承、转盘轴承等。)解析：16.静压支承与动压支承的工作原理有什么不同?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：液体动压支承的工作原理是斜板
13、承载机理：若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。气体动压支承的原理与液体动压支承的原理基本相同，在轴颈和轴瓦之间形成气楔。 液体静压支承的工作原理如下：在油压的作用下，轴套内孔壁上的油腔与运动表面之间形成油膜。当轴的重量忽略不计时，油膜四周厚度相同，油腔没有压力差存在。当轴在径向载荷作用下，轴心下移，上油膜厚度大于下油膜，油腔产生压力差，将轴托起，使之回到平衡位置。液体静压支承的特点是精度高、刚度大、抗震性好、摩擦力矩小，用于中低速重载高精度的机械设备。气体静压支承的原理与液体静压支承的原理基本相同，它的结构形式有联结双半球式和球面式两种。)解析：17.双波传动谐波
14、齿轮减速器如何消除传动间隙?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：消除传动间隙通常从以下两个方面入手：其一是采用无间隙花键、过盈配合、销钉等方式连接柔轮和轴；其二是将齿轮按照无间隙加工，由于存在柔性构件，这种无齿隙啮合传动不会有任何问题。)解析：18.选择传感器应主要考虑哪些因素?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：选择传感器主要依据的是传感器的性能要求，包括： (1)量程足够，灵敏度高； (2)精度适当，线性度好； (3)响应时间短，通频带宽； (4)稳定性好，具有一定的过载能力； (5)经济实用，成本低，寿命长。)解析：19.机电一体化系统中，需要测量的常见物理量有哪些?（分数：
15、2.00）_正确答案：(正确答案：机电一体化系统中，被测量的主要是一些机械量，如位移、速度、加速度、力等。)解析：三、计算题(总题数：4，分数：8.00)20.光电编码器作为位置测量反馈的参考脉冲系统中，参考脉冲频率 f1000Hz，光电编码每旋转一周，输出脉冲 2000个。已知滚珠丝杠导程 P2mm，试求工作台的移动速度。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：脉冲当量为 2N220000001(毫米脉冲) 工作台的移动速度为 vf000110001(mms)解析：21.简化布尔代数方程：F （分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：22.某测速发电机的电动势系数为 005V(r
16、.min -1 )，角速度为 63rads，试求测速发电机的输出电压。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：测速发电机的转速为 n )解析：23.某 2对磁极交流感应电动机，空载转速为 1200rmin，电源频率为 50Hz。 试求： (1)空载转差率。 (2)同步转速。 (3)空载时转子绕组的电势频率。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)电动机极对数 p2 转速 n1200rmin 空载转差率 )解析：四、简单应用题(总题数：3，分数：6.00)24.三相反应式步进电动机，有 48个齿。 (1)试确定不同通电方式下，电动机的步距角。 (2)若通以频率为 1000Hz的脉冲，试
17、求不同通电方式下电动机的转速。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)单、双三拍通电时： 25 三相六拍通电时： 125 (2)当 f1000Hz，单、双三拍通电时： n 4167(rmin) 三相六拍通电时： n )解析：25.采用 1000Hz脉冲产生约为 10rmin 的常速度分布指令。步进电动机的分辨率为 720步转，转速分辨率约为 07rmin，试求寄存器二进制形式的初值。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设寄存器十进制形式的初值为 a，寄存器位数为 b，则有如下关系： 步进电动机的速度分辨率为： 07 2 b 119 b 应取整，故 b7 步进电动机的转速为 )解析
18、：26.在 y 平面内，由点(0，0)以 v1cms 的恒定速度运动到点(3，4)，若采样周期为 001s，试推导出两点间的直线插补公式。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：( f ，y f )(3，4)，( 0 ，y 0 )(0，0) 故递推公式为 n n-1 n-1 y n y n-1 yy n1 )解析：五、综合应用题(总题数：2，分数：4.00)27.如图所示某数控机床位置随动系统的结构图，试求： (1)系统的自然频率 n 及阻尼比 。 (2)系统对单位阶跃响应的最大超调量 及调整时间 T s (取5)。 (3)系统的静态误差系数 K p 、K v 。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：闭环传递函数 (1)自然频率 n 3s -1 由 2 n 1 得 0167 (3)开环传递函数 G(s) )解析：28.设计一个 PLC控制系统的抢答器，如图所示，要求：有 4个答题人；出题人提出问题，答题人按动抢答按钮。只有最先抢答的人输出；出题人按复位按钮，引出下一个问题。试绘出梯形图。 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：设 Y 4 为出题人复位继电器，则抢答器的梯形图如图所示。 )解析：
