1、2016 年 4 月全国自考（机电一体化系统设计）真题试卷及答案与解析一、单项选择题1 MEMS 指的是 【 】（A）微机电系统（B）微电子系统（C）计算机集成系统（D）微纳米系统2 对于非循环式滚珠滚动导轨，每一导轨上滚动体数目 z 的最大值是 【 】（A）zP(95d 2)（B） zP(95d)（C） zP(95 )（D）zP(95 )3 根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。要求传动轴相交的传动部件为【 】（A）直齿圆柱齿轮（B）斜齿圆柱齿轮（C）直齿锥齿轮（D）蜗轮蜗杆4 瞬态响应曲线从零上升到第一个峰值点所需的时间称为 【 】（A）上升时间（B）峰值时间（C）调整时间（D）
2、延迟时间5 直流电动机的主要组成部分不包含 【 】（A）定子磁极（B）电枢（C）电刷（D）鼠笼转子6 能使步进电动机获得最好运行平稳性的驱动电路是 【 】（A）双极性电路（B）单极性电路（C）恒流斩波电路（D）细分电路7 一般来说，步进电动机连续运行频率比启动频率 【 】（A）高（B）低（C）相同（D）无关8 PID 控制器中，P 的作用是 【 】（A）降低系统稳态误差（B）提高系统无静差度（C）减小系统阻尼（D）提高系统稳定性9 PLC 的扫描时间一般为 【 】（A）110ms（B） 10100ms（C） 110s（D）10100s10 图示串联触点电路的布尔代数方程为 【 】（A）Y 1X
3、 5X 6（B） Y1X 5.X6（C） Y1（D）Y 1二、简答题11 简述单波谐波齿轮传动和双波谐波齿轮传动的含义。12 简述 AD 转换器的五种主要类型。13 简述直流伺服电动机的调节特性。14 简述实用的步进电动机驱动器产品中单脉冲输入控制方式。15 设 y 平面中有一个半径为 r，圆心在坐标原点的圆，试说明采用非参量方程描写该圆存在的问题。16 简述西门子 S7 系列 PLC 的优点。三、简单应用题17 如图为一减速器传动示意图。已知：该传动设计符合最佳速比分配条件，减速器总速比要求为 N256，第一个齿轮的齿数 Z120。试求： (1)其他齿轮的齿数； (2)当要求输出轴 (轴)
4、转速咒 n2400rmin 时，输入轴(0 轴)的转速 n0。为多少?18 如图所示为质量一弹簧一阻尼系统。该系统具有下列参数：质量 m001kg，弹簧刚度 k300Nm，质量相对壳体的最大位移 max士 0002m 。试计算为了产生阻尼比为 06 所要求的阻尼系数 b。19 某三相交流异步电动机的同步转速为 1500rmin，额定转速为 1450rmin，电源频率为 50Hz。试求：(1)电动机的额定转差率；(2)电动机堵转 (转速为 0)时的转差率。20 已知步进电动机相电流接通顺序为 AABBBCCCAA，其转子齿数为 60。试求： (1)步距角 s； (2)求裕量角 r； (3)当电动
5、机的转速为 10rmin 时，输入频率 f 是多少?21 在 y 平面内由 (0，0)点以 v5 的恒定速度运动到(6，8)点，设采样周期为001s。试求：(1)完成该直线运动需多少时间；(2)推导出两点间的直线插补递推计算公式。四、填空题22 通过数字控制系统控制加工过程的机床称为_机床。23 测量模块由_、调理电路、变换电路等组成。24 导轨副用于引导运动部件的走向，保证执行件的正确运动轨迹。导轨副包括运动导轨和_导轨两部分。25 传感器和测量系统的性能由输出一输入关系特性描写。通常分为三类：_特性、静态特性和动态特性。26 在力、转矩和压力传感器中，首先，由_元件把力、转矩、压力等被测参
6、量变换成相应的位移或应变，然后，再配合各种形式的转换元件转换成电信号输出。27 不需要任何中间转换机构就可以将电能直接转换成直线运动的电磁驱动装置是_电动机。28 细分电路既提高了步进电动机的_，又能够平滑步进运动，减弱甚至消除振荡。29 步进电动机单极性驱动电路中，单极性驱动电路中续流二极管的作用是在功率晶体管关断时，为相绕组提供一条_回路。30 闭环伺服系统由_、受控对象、反馈测量装置以及比较器等部分组成。31 通用工业机器人通常具有自由度的数量为_。五、综合应用题32 某控制系统的方框图如图所示，已知：G(s) ，速度反馈校正环节 Gc(s)K fs。试求： (1)系统具有最佳阻尼比时，
7、K f 值的大小； (2)系统的开环增益 K 及单位速度输入时的速度误差系数 Kv。33 设计一个三相异步电动机正反转的 PLC 控制系统。要求：用两个按钮开关分别控制电动机的启动和停止，按下启动按钮后，电动机开始正转；正转 5s 后自动开始反转；反转 10s 后电动机自动停止。如果在任意时刻按下停止按钮，无论电动机在哪种状态下，电动机都要立即停止。试完成以下设计任务：(1)列出 PLC 的资源分配表；(2)画出梯形图程序。2016 年 4 月全国自考（机电一体化系统设计）真题试卷答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 A2 【正确答案】 C【试题解析】 对于非循环式滚珠滚动导轨，可以用公式
8、 z 确定每一导轨上滚动体数目 z 的最大值。3 【正确答案】 C4 【正确答案】 B【试题解析】 峰值时间 tp 是指瞬态响应曲线从零时刻到达最大峰值的时间，即响应曲线从零上升到第一个峰值点所需要的时间。5 【正确答案】 D【试题解析】 直流电动机的主要组成包括三部分：定子磁极、电枢、电刷。6 【正确答案】 D【试题解析】 选项 A、B、C、D 四种电路中，细分电路的运行平稳性最好。7 【正确答案】 A【试题解析】 当步进电动机输入连续脉冲时，启动后，步进电动机不失步运行的最高输入脉冲频率称为连续运行频率。一般情况下，连续运行频率比起动频率高得多。8 【正确答案】 A【试题解析】 P 的作用
9、是增加开环增益，降低系统稳态误差，增加系统通频带，但是会使系统变得不稳定。9 【正确答案】 B【试题解析】 根据不同的 PLC，扫描时间一般为 10100ms 。10 【正确答案】 B二、简答题11 【正确答案】 当波发生器只有一个单滚子时，这种传动称为单啮合区(单波)谐波齿轮传动；当波发生器有两个滚子时，则称为双波传动。12 【正确答案】 转换器的主要类型有逐位比较(逐位逼近)型、积分型、计数型、并行比较型、(1 分) 电压一频率型(VF 型)。13 【正确答案】 直流伺服电动机的调节特性是指电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线。14 【正确答案】 单脉冲方式：电动机的方向取决
10、于方向控制信号 DIR，而步进信号取决于脉冲输入端 CP。当 DIR0，每来一个 CP 脉冲，步进电动机正方向转动一步；当 DIR1，每来一个 CP 脉冲，步进电动机则反方向转动一步。15 【正确答案】 (1) 和 y 不是一一对应的，即存在多值关系。(2)当 r 时，斜率 dyd 。(3) 等间距变化，对应点的距离变化不均匀。16 【正确答案】 西门予 S7 系列 PLC 具有体积小、速度快、通信能力强、可靠性高、功能全面等优点。三、简单应用题17 【正确答案】 (1)据最佳速比分配条件知： N N1N2N 1 N183，N 1 N2NN 1 2314 N 22314 Z120 Z236 Z
11、 326 Z 560 (2)n 2n 0 n0n 2 n016615rmin18 【正确答案】 19 【正确答案】 20 【正确答案】 21 【正确答案】 四、填空题22 【正确答案】 数控23 【正确答案】 传感器24 【正确答案】 支承25 【正确答案】 工作26 【正确答案】 弹性敏感27 【正确答案】 直线28 【正确答案】 分辨率29 【正确答案】 续流30 【正确答案】 控制器31 【正确答案】 6 个五、综合应用题32 【正确答案】 (1)加入校正环节后，系统的闭环传递函数n 11s-1 最佳阻尼比 0707 2 n207071110(1121K f) Kf00459 (2)校正后，系统开环传递函数单位速度输入时的速度误差系数 KvK778s -133 【正确答案】 (1)PLC 的资源分配如下：输入：000 启动按钮开关 001 停止按钮开关输出：1000 电动机正转继电器 1001 电动机反转继电器定时器：TIM000 电动机正转时间 TIM001 电动机反转时间 (2)梯形图程序
