机电一体化试题及答案汇总
目录
机电一体化复习题 (2)
机电一体化复习题参考答案 (7)
机电一体化技术试题 (13)
答案及评分标准 (17)
机电一体化复习题 (21)
一、名词解释 (22)
二、填空题 (23)
三、简答题 (24)
四、选择题。（无答案） (27)
五、应用题 (30)
《机电一体化技术》试卷（一） (32)
《机电一体化技术》试卷(一)答案 (35)
《机电一体化技术》试卷(二) (38)
《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (41)
《机电一体化技术》试卷(三) (45)
《机电一体化技术》试卷(三)答案 (49)
《机电一体化技术》试卷(四) (52)
《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (54)
《机电一体化技术》试卷(五) (58)
《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (60)
机电一体化系统设计试题 (66)
一、填空题（每空1分，共20分） (66)
二、简答题（每题5分，共30分） (66)
三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (67)
四、综合分析题（共30分） (67)
机电一体化系统设计试题答案 (68)
一、填空题（每空1分，共20分） (68)
二、简答（每题5分，共30分） (68)
三、计算题（共20分） (69)
四、综合分析题（30分） (69)
机电一体化复习题
一、名词解释
1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O 接口
8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA）
二、判断题：
1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（×）
2 滚珠丝杆不能自锁。（√）
3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×）
4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√）
5 同步通信常用于并行通信。（×）
6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）
7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误
（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√）
（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）
（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）
（4）温度误差是影响传动精度的因素（√）
三、单项选择题
1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。
A 脉冲的宽度
B 脉冲的数量
C 脉冲的相位
D 脉冲的占空比
2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。
A.1 B.0 C.-1 D.-1 3.PWM指的是（C）。 A.机器人 B.计算机集成系统 C.脉宽调制 D.可编程控制器 4. PD称为（B）控制算法。 A.比例 B.比例微分 C.比例积分 D.比例积分微分 5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（A）方法实现。 A.插补 B.切割 C.画线 D.自动 四、填空题 1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。 3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。 4. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在SPWM变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速： a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。 b)基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统，主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。 8. 实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）计算机软件 2）硬件分配，3）专用环形分配器 9. 根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类： 1）操作指导控制系统2）直接控制系统 3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统 10．应用于工业控制的计算机主要有： 1）单片机 2）PLC，3）总线工控机等类型。 11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以 电压或电流的形式，通过金属导体传递。 12. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离滤波接地合理布局和软件抗干扰 技术。 13. 电场屏蔽----通常用铜、铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体，并应保持良好接地。 14．根据频率特性解释下列滤波器的作用： 1）低通滤波器：只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制、衰减，不让通过。 2）带通滤波器：只让某一频带内的成分通过，而低于上截止频率成分和高于_下截止频率成分的成分抑制,不让通过。 五、简答题 1. 试简述光电式转速传感器的测量原理。 2. 试述可编程控制器的工作原理。 3. 在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？ 4. 柔性制造系统的主要特点有哪些？ 5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么? 6. 伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？ 六、解答题(每小题5分，共40分) 1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。 2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？ 3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。 4. 简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。 5．简述伺服系统的结构组成。 6．DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？ 7. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求： 1）步进电机的步距角； 2）脉冲电源的频率。 8. 测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V，用ADC0809转换器输入到微机控制系统中，试求测量该温度环境的分辨率和精度。 七、计算题 1. 某光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？ 2. 若12位A/D转换器的参考电压是± 2 .5V，试求出其采样量化单位q 。 若输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。 八、综合应用题(每小题15分，共30分) 1.分析下图调整齿侧间隙的原理 1、4－锥齿轮 2、3－键 5－压簧 6－螺母 7－轴 2、周向弹簧调整法 2. 分析下图差动螺旋传动原理 设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为P h1和P h2。2为可动螺母 机电一体化复习题参考答案 一名词解释 1 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控 制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。 2 伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位 置、速度及动力输出的自动控制系统。 3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。 4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。 5 SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 6 它是把组成微机的CPU、存储器I/O接口电路、定时器/计数器等制作在一块 集成芯片上构成一个完整的计算机。 7 I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。 8 I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。 9 串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固 定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。 10 硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA）而不通过CPU 五、简答题 1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接 的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时， 由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N ，则可测出转速为 Zt N n 60 式中 Z ——圆盘上的缝隙数； n ——转速(r ／min)； t ——测量时间(s)。 2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）和停止（STOP ）状态。不管是在哪种状态，PLC 都是反复不断地重复进行，直至PLC 停机。在每次循环中，若处于运行（RUN ）状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。若处于停止（STOP ）状态，PLC 也要循环进行内部处理和通信服务。 3. 由于任何一种A/D 转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此，在转换过程中，模拟量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。采样/保持器（SamPLE/Hold ）就是使在A/D 转换时，保证输入A/D 转换器的模拟量不发生变化。 模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。当输入的模拟量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。 4. （1）柔性高，适应多品种中小批量生产；（2）系统内的机床工艺能力上是相 互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；（6）可进行三班无人干预生产。 5. 步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流\交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。 6. 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。 比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现； 控制器通常是计算机或PID控制电路；其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作； 执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。 被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体，一般包括传动系统、执行装置和负载； 检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。 六、解答题(每小题5分，共40分) 1． 1）机械本体2）动力与驱动；3）传感测试部分；4）执行机构5）控制及信息处理单元 2．1）、偏心轴套调整法 2）、双片薄齿轮错齿调整法 3．对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。 机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。 4. 程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。 独立编址；与储存器统一编址。 5． 1) 比较环节；2) 控制器；3) 执行环节；4) 被控对象；5) 检测环节。6．输入工作方式：（1）直通方式（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式输出工作方式：（1）单极性输出（2）双极性输出 7. 1) K=2; M=5, Z=24; α=360/2*5*24=1.5o 2) f=400Hz 8. 4 ℃ ; +2℃。 七、计算题 1) 100：1=400：х x=4 mm 四细分：400：1=400：х x=1mm 分辨率：1÷400=2.5(μm) 2) q=f max －f min /2i=5/212=0.00122 n=3.5/0.00122=2869 2869化为二进制为101100110101 八、综合应用题(每小题15分，共30分) 1. 在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5，其轴向力大小由螺母6调节。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮1之间的齿侧间隙。 1、4－锥齿轮 2、3－键 5－压簧 6－螺母 7－轴 2. 当螺杆转动?角时，可动螺母2的移动距离为 )(212h h P P l -=π? （1） 如果P h1与P h2相差很小，则 L 很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。 若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动?角时，可动螺母2的 移动距离为 )(212h h P P l +=π? （2） 可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。 机电一体化技术试题 一、填空(每空2分，共20分) 1.机电一体化产品按用途可以划分为和 2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、和组成。 3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，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、微处理器、贮存器、和等部分构成。 5．传感器的静态特性能数主要有、、迟滞和重复精度。 二、简答题(每题4分，共20分) 1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度? 2．机电一体化相关技术有哪些? 3．转动惯量对传动系统有哪些影响? 4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。 5．简述A／D、D／A接口的功能。 三、分析题(20分) 1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素? 2．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响? 四、计算题(24分) 1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50kg负载力为F1＝1000N，最大加速度为10m／s2’，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为?=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩。 2．已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm，丝杠 导程t＝4mm，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为o．005mm(忽略齿轮和丝杠 的传动误差)。 (1)试采用高速端测量方法，确定旋转编码器的每转脉冲数‘ (2)若将传感器与丝杠的端部直接相连，n。=500脉冲／转的旋转编码器是否合用。 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，确定整系统 的控制方案、画出控制系统原理图。(至少提出两个方案) 答案及评分标准 (供参考) 一、填空[每空2分，共20分) 1.办公机电一体化产品产业机电一体化产品民用机电一体化产品 2．控制软件硬件接口 3．前小后大 4．电源输入／输出接口 5．灵敏度线性度 二、简答题(每题4分，共20分) 1．答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所 引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因 素造成的误差，从而提高精度。 2．答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白动控制技 术，传感器测试技术和伺服驱动技术。 3．答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使 系统固有频率下降，容易产生谐振。 4．答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；控制系统设 计：程序设计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。 5．答：A／D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为 数字量。D／A接口是将二进制数字量转换成电压信号。 三、分析题(20分) 1.(10分)解答：图中各部可分为： (1)控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示；(2)测试传感部分：光电编 码器、信号处理；(3)能源：电源；(4)驱动部分：功放、电机；(5)执行 机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台 2．(10分)解答： 齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不 能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。 四、计算题(24分) 1．(12分)解： (1)计算负载力 (4分) 负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 (1)高速端测量 设传感器的每转脉冲数为，n，每个脉冲对应工作台的位移为 满足题目要求。 (2)低速端测量 传感器直接与丝杠连接，与减速比无关 可知”。＝500脉冲／转的编码器不合用。 五、综合题(16分) 解：可以使用工业PC机或者单片机完成系统的控制。具体可以有下三种方案：(1)工业PC机集中控制方案：用一台工业PC机对三个自由度实现集中控制，包括任务管理和三个自由度的伺服控制，系统原理图如下。 (2)工业PC机、单片机分级控制方案：用一台工业PC机与三个单片机通信，对三个单片 机实现管理，每个单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下。 (3)单片机、单片机分级控制方案：用一个单片机作为主单片机与三个从单片机通信，对三 个从单片机实现管理，每个从单片机负责一个自由度的伺服控制，控制系统原理图如下。 机电一体化课程总结 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 机电一体化结课总结历时半个学期的机电一体化课程就这样结束了，真的是太快了。下面我就先来总结总结自己在这半个学期的机电一体化课堂上学到的知识，然后再谈谈一些自己的感想哈。 首先，谈谈机电一体化的基本概念哈。机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 第一点就是它的使用安全性和可靠性提高了哈。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采 取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 然后就是它的生产能力和工作质量提高了哈。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。 再然后就属使用性能的改善啦。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。 除此之外，其具有复合功能并且适用面广啦。 填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。 1.机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息功能、和控制功能上引进微电子技术并将机械设置与电子设置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 2.机电一体化系统组成：1机械系统（机构）2信息处理系统（计算机）3动力系统（动力源）4传感检测系统（传感器）5执行元件系统（电动机） 3.机电一体化系统设计考虑方法：机电互补法、融合法和组合法 4.机电一体化系统设计类型：1开发性设计2适应性设计3变异性设计 5.机电一体化系统的设计准则：考虑人、机材料成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本，以成本为核心的设计准则。 6.机电一体化系统设计规律：根据设计要求要求首先确定离散要素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系，这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。 7.滚珠丝杠副的典型结构类型：从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区分1我国螺纹滚道有单圆弧形2滚珠循环方式：内循环、外循环3外循环：螺旋槽式、插管式、端盖式 8.滚珠丝杠副；公称直径d0；指滚珠与螺纹滚道里在理论接触状态时包括滚珠球心的圆柱直径。基本导程Pb；滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转2π弧度时的行程。公称导程Ph0；用作尺寸标识的导程值。行程；转动滚珠丝杠或滚珠螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移量 9.滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预案；1双螺母螺纹预紧调整式。特点；结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量的进行调整。2双螺母齿差预紧调整式。特点；可实现定量调整，即可进行精密调整，使用中调整较方便。3双螺母垫片调整式。特点；结构简单刚度高，预紧可靠，但使用中调整不方便。4弹簧式自动调整预紧式；能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但结构复杂轴向刚度低，用于轻载场合。5单螺母变位导程预紧式。特点；结构简单，紧凑，但使用中不能调整，制造困难 10.滚珠丝杠副支撑方式组合方式；1单推---单推式；轴向刚度高，预拉伸安装时预紧力较大，但轴承寿命比双推---双推式低。2双推---双推式；适合高刚度，高转速高精度的精密丝杠传动系统，但温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。3双推---简支式；适用于中速，传到精度较高的长丝杠传动系统。4双推---自由式；多用于轻载，低速的垂直安装的丝杠传动系统 11.滚珠丝杠副的结构选择；根据防尘，可以防护条件以及对调隙及预紧的要求，可以选择适当的结构形式。1允许有间隙存在---单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副。2有预紧或使用过程中因磨损而需要定期调整---双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构3良好的防尘条件，只需在装配时调整间隙及预紧力时可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构 12.滚珠丝杠副结构尺寸的选择；选用滚珠丝杠副时通常主要选择杠的公差直径和公称导程。公称直径应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系类选择。螺纹长度在允许的情况下尽量要短，一般取螺纹长度/公称直径小于30。基本导程应按承载能力、传动精度及传动速度选取13.谐波齿轮传动的工作原理；依靠齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递力和运动。Wr=C 14.同步带传送；综合了普通带传动和链轮链条传动优点的一种新型传动。它在带的工作面及带轮外周上的、均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。特点；传动准确，传动效率高能吸振噪声低传动平稳，能高速传动，维护保养方便 15.间歇传动机构分类：棘轮传动，槽轮传动，蜗轮凸轮传动 16.棘轮传动机结构组成：棘轮，棘爪 17.棘轮传动机结构工作原理：棘爪装在摇杆上能围绕O转动，遥杆空套在棘轮凸缘上做往复摇动。当摇杆做逆时针摆动时，棘爪与棘轮2的齿啮合，克服棘轮轴上的外外加力矩T，推动棘轮朝逆时针方向转动，此时止动爪在棘轮齿上打滑。 18.槽轮传动机构组成：拨销盘、槽轮 19.槽轮传动机构工作原理：拨销盘以不变的角速度W0旋转，拨销转过2β角时，槽轮转过相邻两槽间的夹角2a。在拨销转过其余部分的角2（π-β）时，槽轮静止不动，直到拨销进入下一槽内，又重复以上循环。这样将拨销盘的连续运动变为槽轮的间歇运动。 20.导轨副的基本要求：导向精度高，刚性好，运动轻便平稳，耐磨性好，温度表化影响小以及结构工艺好。1导向精度：导轨的结构类型，导轨的几何精度和接触精度，导轨的配合间隙，油膜厚度，导轨和基础件的刚度和热变形。2刚度：导轨副应有一定的接触精度（施加预载荷，以增加接触面积，提高接触刚度）3精度的保持性：进行正确的润滑和保护（多层金属薄板伸缩式防护罩）4运动的灵活性程低速运动的平稳性：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料导轨等；普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。 21.静压导轨副的工作原理：将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支撑件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜上，与导向支承件脱离接触，致使摩擦阻力（力矩）大大降低。运动件受外载作用后，介质压力会反馈升高，以支承外载荷。 22.方向精度：运动件运动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。置中精度：任意截面上，运动件的中心与承导件的中心之间产生偏移的程度。 机电一体化复习知识总结（ML制作） 第一章绪论 1 Mechatronics机电一体化，由机械学与电子学组合而成。 2 机电一体化含有两方面内容，首先是机电一体化技术，其次是机电一体化产品。 3 机电一体化的目的是提高系统的附加值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料 省能源。 4 机电一体化系统需解决的共性关键技术有检测传感技术、信息处理技术、伺服驱 动技术、自动控制技术、机密机械技术及系统总体技术。 5 机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力 源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。 6 构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利的进行物质、能量与信息的交 换和传递。 7 机电一体化系统设计类型有开发性设计、适应性设计与变异性设计。 8 确定机电一体化系统目的功能与规格后，机电一体化技术人员利用机电一体化技术 进行设计、制造的整个过程为“机电一体化工程”。 9 机电一体化系统设计的现代设计方法，计算机辅助设计与并行工程、虚拟产品设 计、快速响应设计、绿色设计、反求设计、网络合作设计。 第二章机械系统部件的选择与设计 1 机械系统部件的设计要求低摩擦、短传动链、最佳传动比、反向死去误差少、高刚性。 2 机械传动部件实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。 3 机电一体化发展要求传动机构不断适应精密化，高速化，小型、轻量化要求。 4 滚珠丝杠四种基本类型（1）螺母固定、丝杠转动并移动，（2）丝杠转动、螺母移动，（3）螺母移动、丝杠移动，（4）丝杠固定、螺母移动并转动。 5 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种，内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面接触。 6 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧（1）双螺母螺纹预紧调整式，（2）双螺母齿差预紧调整式，（3）双螺母垫片调整预紧式，（4）弹簧式自动调整预紧式，（5）单螺母变位导程预紧式，（6）单螺母滚珠过盈预紧式。 7 四级齿轮传动系统总转角误差 =++++ 已知：四级齿轮传动系统，各齿轮转角误差为==…==0.005 rad,各级减速比相同，即==…==1.5。求： （1）该系统最大转角误差；（带入上式即可） （2）为缩小，应采用何种措施。 ①在设计中最末两级的传动比应取大一些 ------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分. 收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A. 机电一体化系统设计习题汇总 第一章：概论 1.关于机电一体化的涵义，虽然有多种解释，但都有一个共同点。这个共同点是什么? 2.机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么？ 3.为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益? 4.机电—体化对我国机械工业的发展有何重要意义? 5.试列举20种常见的机电一体化产品。 6.试分析CNC机床和工业机器人的基本结构要素，并与人体五大要素进行对比，指出各自的特点。 7.机电一体化产品各基本结构要素及所涉及的技术的发展方向。 8.机电一体化设计与传统设计的主要区别是什么? 9.试举例说明常见的、分别属于开发性设计、适应性设计和变异性设计的情况。 10.为什么产品功能越多，操作性越差?为何产品应向“傻瓜化”方向发展? 11.试结合产品的一般性设计原则，分析和理解按“有限寿命”设计产品的目的和意义。 第二章：机械系统设计 1. 机电一体化产品对机械系统的要求有哪些? 2. 机电一体化机械系统由哪几部分机构组成，对各部分的要求是什么? 3. 常用的传动机构有哪些，各有何特点？ 4. 齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙? 5. 滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么方法消除它？ 6. 滚珠丝杠副的支承对传动有何影响?支承形式有哪些类型?各有何特点? 7. 试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。己知平均工作载荷F＝4000N，丝杠工作长度l＝2m，平均转速＝120r／min，每天开机6h，每年300个工作日，要求工作8年以上，丝杠材料为CrwMn钢，滚道硬度为58—62HRC，丝杠传动精度为±0.04mm。 8.导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点? 9.请根据以下条件选择汉江机床厂的HJG—D系列滚动直线导轨。作用在滑座上的载荷F＝18000N，滑座数M=4，单向行程长度L＝0.8m，每分钟往返次数为3，工作温度不超过120℃，工作速度为40m／min,工作时间要求10000h以上,滚道表面硬度取60HRC。 10.滚动直线导轨的形式有哪些?各有何特点? 11. 塑料导轨的特点是什么?常用的塑料导轨有哪些？如何使用? 第三章：接口设计 1.试述机电—体化接口设计的重要性。 2.试述机电一体化产品接口的分类方法。 3. 试述人机接口的作用和特点。 4.人机接口中，常用的输入设备有哪几种？常用的输出设备有哪几种？ 5.设计键盘输入程序时应考虑哪几项功能？ 6.七段发光二极管显示器的动态工作方式和静态工作方式各具有什么优缺点？ 7. 在进行PP40打印机接口设计时，可否直接将STB连到WR上？为什么？ 8.试述机电接口的作用和特点。 9. 在机电接口的控制输出接口中，常用的电力电子器件有哪些？ 10.在机电接口中，光电耦合器的作用是什么？ 机电一体化复习题(附答案) 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√） （3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 1.机电一体化的基本功能要素： 机械本体，动力单元，传感检测单元，执行单元，驱动单元，控制及信息处理单元 2.机电一体化相关技术： 机械技术，传感检测技术，信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术和系统总体技术 3.上线信息处理的主要工具是计算机： 计算机技术包括计算机的软件技术硬件技术，网络与通讯技术和数据技术。机电一体化系统中主要采用工业控制机（包括可编程控制器，单，多回路调节器，单片微控制器，总线式工业控制机，分布计算机测控系统）进行信息处理。 4.伺服驱动包括电动，气动，液压，等各种类型的传动装置。 常见的伺服驱动系统主要有电器伺服（步进电机,直流伺服电动机，交流伺服电动机）和液压伺服（液压马达，脉冲液压缸等） 5.机电一体化系统设计方案的方法有：1.取代法2.整体设计法3.组合法 6.为满足机电一体化机械系统的良好伺服性能，不仅要求接卸传动部件满足转动冠梁小，摩擦小阻尼合理，刚度大，抗振动性能好，间隙小的要求:P11要求机械部分的动态性能与电机速度环的动态特性相匹配。 7.齿轮传动齿侧间隙的消除：1刚性消隙法2柔性消隙法 8.丝杠螺母间隙的调整：1垫片式调隙机构2螺纹式调隙机构3齿差式调隙机构 9.齿轮副级数的确定和各级传动比的分配按一下原则进行：1最小等效转动惯量原则2质量最小原则3输出轴的转角误差最小原则。 在减速齿轮传动链中，从输入端到输出端的各级传动比按“前小后大”原则排列，则总转角误差较小，且低速级的转角误差占的比重恒大，因此，为了提高齿轮传动精度应该减少传动级数，并使末级齿轮的传动比，尽可能大，制造精度尽量高。 10.传感器的静态性能指标：1线性度2灵敏度3迟滞性4重复性 11.常用直线位移测量传感器：电传感器，电容传感器，感应同步器，光栅传感器 常用角位移传感器：电容传感器，光电编码盘等 12.速度加速度传感器：直流测速器，光电式转速传感器，接近式位置传感器（原理分：超声波式电磁式光电式静电容式气压式） 13.传感器前期信号处理放大方法：1测量放大器2程控增益放大器3隔离放大器 数字量斐线性矫正框图 被测量→传感器→放大器→A/D→数字量非线性矫正电路→数字处理或显示 15.电机控制方式：开环，半闭环，闭环 种类：步进电机直流伺服电机交流伺服电机 16.驱动电源由环形脉冲分配器，功率放大器组成 17.步进电动机的选用：首先根据机械结构草图计算机机械传动装置及负载折算到电动机轴上的等效转动惯量然后分别计算各种工况下所需要的等级力矩，再根据步进电机最大静转矩和起动运行矩频特性，选择合适的步进电动机 18.直流伺服电动机如下特点;1稳定性号2可控性号3相应迅速4控制功率 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。 机电一体化个人学习总结范文 想要成为一名机电一体化维修技师，必须具有全面的理论知识，熟练的操作技能，良好的思维品质，这样才能在工作中驾重驭轻，轻车熟路。下面是由整理的机电一体化个人学习总结范文，一起来看看吧。 机电一体化个人学习总结范文篇一经学校安排，我和同事于20XX 年7月14日至7月31日去天津工程师范学院参加了为期十八天的PLC与变频调速技术培训，通过十八天的上课培训，时间虽短，我还是觉得自己学到了很多东西，现将培训内容及我的心得体会总结如下： 此次培训分两个部分，第一部分为PLC，前十天由天津工程师范学院的李波教授主讲，内容包括：西门子S7-300/400和组态WinCC 的相关知识。首先李老师讲了PLC的结构、硬件、编程指令、组织块、数据块，以及PLC的最高级应用组态组网。着重为我们讲解了S7-300、400系列编程软件STEP7-Micro/WIN的使用方法。其次讲解了组态软件WinCC的使用方法。在学习理论的基础上，我们在PLC实训室做了一些针对性练习，加深了对理论知识的理解掌握。 第二部分为变频器调速技术与应用，后八天由有9年变频器维修经验的陈少明讲师主讲。主要包括以下内容： 1、变频器的现状及发展趋势，及在交流传动的应用领域等; 2、电机的知识，异步电机的简单原理，异步电机对变频器的要求，变频器的原理; 3、变频器的主电路，驱动电路，保护电路等; 4、电动机和变频器的选择，包括容量的选择，形式的选择; 5、变频器的安装要求; 6、变频器的功能，全面的讲了变频器的各种功能及参数的设定。 7、IGBT模块的测量。 通过后八天的听课学习，我对异步电机的原理、变频器的原理重要知识点有了初步了解，由于以前接触变频器相关的知识很少，而且时间有限，陈老师也没有仔细讲解，所以还有很多地方都似懂非懂，以后还要结合笔记和培训教材进一步的深入学习。 在这次培训中我发现在工业生产领域的诸多方面都必须要用PLC 控制，所以在这新的时期，PLC将会有更大的发展，它将在自动化领域发挥更大的作用。通过十八天对机电一体化课程的学习，尤其是PLC在机械控制中的应用、编程和调试让我对机械控制方面有了更深层次的理解，也为以后在教学中和科研中指明了一定的方向，拓展了思路、开阔了视野。 机电一体化个人学习总结范文篇二为切实提高我省烟草加工企业设备维修的整体技术水平，加强维修人员的互动交流，共同提高，河南中烟工业公司组织了高技能人才机电一体化轮训班。在20XX年11月的第九期高技能人才机电一体化轮训班为期一周的培训交流中，经过来自行业的多位专家的精心讲解，我们在理论技术水平上得到了很大程度的提高，使我们开阔了视野，增长了知识，在很多维修保养方面受到很大启发。在这次学习培训中，通过形式多样的交流学习， 机电一体化介绍 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。 1 机电一体化概述 机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体系。但是，发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还被赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说，机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。 2 机电一体化的发展状况 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：（1）20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。（2）20世纪70—80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在 1、电子技术分为微电子技术和电力电子技术。 2、通电方式不同，步进电机的步距角不同。 3、齿轮传动系统各级传动比的最佳分配原则有质量最轻原则、等效转动惯量最小原则、输出轴转角误差最小原则。 4、产生干扰必须同时具备干扰源、干扰传播途径、干扰接收载体三个条件。 5、对于三相双三拍通电的步进电机，三个绕组U、V、W的通电顺序为UV-VW-WU-UV。 三相单三拍通电为U-V-W-U。 6、晶闸管的主要用途为整流、逆变、变频、交流调压和无触点开关。 7、闭环之内前向通道上用来传递动力的齿轮间隙对系统的稳定性有影响，对精度无影响。 8、CMOS电路的三个主要特点是功耗低、工作电压范围宽和抗干扰性能强。 9、数据传输I/O控制方式主要有无条件传送方式、查询方式和中断方式。 9、磁电式转速传感器主要由齿轮、铁芯、磁铁和线圈四部分组成。 10、机电一体化系统的执行元件可分为电磁式、液压式和气压式三大类。 11、按照质量最小原则，小功率传动装置的各级传动比应相等。 12、异步串行通信的字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分组成。 13、TTL电路是指输入与输出均为晶体管结构的数字逻辑电路。 1、传感器的主要静态性能指标及定义。 传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。 ①线性度指传感器实际的输出与输入特性只能接近线性，与理论直线有偏差。 ②灵敏度传感器在静态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称。 ③迟滞性传感器在正反行程中，输出—输入特性曲线的不重合程度 ④重复性传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线的不一致程度。 2、步距角——对应于每个控制脉冲电机所应转过角度的理论值。 3、端口(port)——指接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。 4、环形分配器——使步进电机绕组的通电顺序按一定规律变化的电子部件。 5、占空比——脉冲信号的高电平宽度与信号周期的比值。 6、扇出系数N——描述门电路输出端最多能够带的同类门电路数。 7、数字滤波——通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重，是一种程序滤波。1、机电一体化的相关技术有哪些？ 答：精密机械技术、检测传感技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动与接口技术、系统总体技术。 2、直流伺服电动机的优点是什么？ 答：优点：(1)稳定性好，能在较宽的速度范围内稳定运转。 (2)可控性好，具有线性的调节特性，转速正比于控制电压。 (3)响应迅速，具有较大的起动转矩和较小的转动惯量。(4）控制功率低，损耗小。（5）转矩大。 3、CPU与外设之间设置接口的原因是什么？ 答：信号线不兼容，信号线功能定义、逻辑定义、时序关系上都不一致；二者速度不兼容；设置接口可以提高CPU 的工作效率；若CPU直接控制，外设硬件则依赖于CPU，这对外设的发展不利；解决负载驱动问题。 4、RS-485接口标准有何特点？ 答：(1)因采用差动收/发，共模抑制比高，抗干扰能力强。 (2)传输率高，可达10Mb/S (传送12m时)。 (3)传输距离远(无MODEM时)，采用双绞线，100kb/s时，可达1200m，若减小波特率，传输距离更远。 (4)能实现多点对多点通信，RS-485允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器对。 5、晶闸管导通和截止的条件是什么？ 答：晶闸管导通的条件：阳极A和阴极K之间加足够的正向电压；控制机G和阴极K之间也要有足够的正向电压和正向电流。 截止的条件：必须使阳极电流IA减小到维持电流IH一下，这可使阳极电压减小到零，或者反向的方法来实现。 6、I/O端口地址译码的一般原则是什么？ 答：一般原则是把地址线分为两部分：一部分时高位地址线和CPU的控制线号进行组合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号，实现系统中的片间寻址；另一部分是地位地址线，不参加译码，直接连到I/O接口芯片—片内端口寻址，即寄存器寻址。 7什么是标度变换，写出标度变换公式并注明式中的参数答：定义：控制系统中的各种被测参量的量纲和数值尽管各不相同，但它们经模拟输入通道采集后得到的都是数字信号，实际应用中需要按被测参量的工程单位进行显示、打印、记录或报警，因此还必须把经过处理后的数字信号转换成带有不同工程单位的测量值。这项工作称为标度变换。 表达式 式中：Ax—参数测量值； A m —参数量程上限；A0 —参数量程下限； N m—A m对应的A／D转换后的输入值；N0 —A0对应的A／D转换后的输入值； Nx—测量值Ax对应的A／D转换值。 8、常用非线性补偿方法及原理。 1、计算法编制一段完成数学表达式计算的程序，将经前期处理的被测参数值输入该程序，计算后的数值即为非线性校正值。 ) ( ) ( N N N N A A A A m x m x- - - + = 1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答： 1、机电一体化的概念： 机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门的科学技术。机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面的内容。典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。 2、机和电的关系： 在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。“电”指电子部分，包括控制电路和电气连线等。二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。机电系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。 3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴 4、机电一体化的发展趋势： 1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。 2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。 3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。系统结构采用采用开放式和模式化的总线结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。 4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问题。 5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。 6、机电一体技术的主要特征 1）整体结构最优化。在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等各种知识和理论，实现系统优化。 2）系统控制智能化。机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动记录、自动显示等功能。 3）操作性能柔性化。通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。操作流程通过软件设定，灵活、方便。 7、机电一体化的目的功能： 单元一机电一体化概述 1. 1. 1机电一体化的定义 “机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。”“机电一体化”是将机械技术、微电子技术、信息技术等多门技术学科在系统工程的基础上相互渗透、有机结合而形成和发展起来的一门新的边缘技术学科。 1. 1. 3机电一体化的内容 机电一体化包含了技术和产品两方面的内容，首先是指机电一体化技术，其次是指机电一体化产品。 1. 1. 4机电一体化的特点 机电一体化产品的显著特点是多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又具有轻、薄、细、小、巧的优点，其目的是不断满足人们生产生活的多样性和省时、省力、方便的需求。 1. 2机电一体化系统的基本组成 1. 2. 1机电一体化系统的功能组成 传统的机械产品主要是解决物质流和能量流的问题，而机电一体化产品除了解决物质流和能量流以外，还要解决信息流的问题。机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质、能量与信息(即所谓工业三大要素)按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。 机电一体化系统的主功能包括变换(加工、处理)、传递(移动、输送)、储存(保持、积蓄、记录)三个目的功能。主功能也称为执行功能，是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。机电一体化系统还应具备动力功能、检测功能、控制功能、构造功能等其他功能。 加工机是以物料搬运、加工为主，输入物质(原料、毛坯等)、能量(电能、液能、气能等)和信息(操作及控制指令等)，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系统(或产品)。 动力机，其中输出机械能的为原动机，是以能量转换为主，输入能量(或物质)和信息，输出不同能量(或物质)的系统(或产品)。 信息机是以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息(如数据、图像、文字、声音等)的系统(或产品)。 1. 2. 2机电一体化系统的构成要素 机电一体化系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成，各部分之间通过接口相联系。 1.机械本体 机械本体包括机械结构装置和机械传动装置。机械结构是机电一体化系统的机体，用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 2.动力部分 动力部分是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，去驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 3.传感检测部分 传感检测部分是对系统运行中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态进行检测，然后变成可识别信号，传输到信息处理单元，并且经过分析、处理后产生相应的控制信息。 4.执行机构 执行机构是运动部件在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 5.控制及信息单元 控制及信息单元将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行处理、运算和决策，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。 1. 2. 3机电一体化系统接口概述 机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件称为接口。接口设计的总任务是解决功能模块间的信号匹配问题，根据划分出的功能模块，在分析研究各功能模块输入/输出关系机电一体化总结
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