机电一体化知识点
一、机电一体化起源与定义：
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。
机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。
典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、工程机械、汽车、智能化仪器仪表、CAD／CAM系统等。
P26间隙的影响
三、机电一体化的目的（功能）
使系统（产品）高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠性化、省材料化、省能源化，并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向发展，不断满足人们生活和生产的多样化需要和生产的省力化、自动化需要。
四、机电一体化发展概况
“萌芽阶段”“蓬勃发展阶段”“智能化阶段”
1 智能化、
2 模块化、
3 网络化、
4 微型化、5、绿色化、6、人格化
五、机电一体化系统的构成
1、执行元件（主功能）
实现机电一体化系统主功能。主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。
主功能包括三个目的功能：
（1）变换（加工、处理）功能；
（2）传递（移动、输送）功能；
（3）储存（保存、存储、记录）功能
2、机械本体（构造功能）
机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。
3、动力源(动力功能)
是机电一体化产品的能量供应部分，其作用是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。
4、传感检测单元（计测功能）
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。要求：体积小、精度高、抗干扰
5、控制与信息处理单元（控制功能）
将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，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。要求：高可靠性、处理速度快、智能化
6、接口
将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。各要素或子系统之间能顺利进行物质、能量和信息的传递和交换。
接口包括：电气接口—实现系统间电信号的连接。
机械接口—完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接。
人机接口—提供人与系统间的交互界面。
广义的接口功能有两种，一种是输入/输出；另一种是变换、调整。
——————————————————————————————————— 1、机电一体化机械系统的特殊要求（机械功能） (1）较高的定位精度
（2）良好的动态响应特性— 响应快、稳定性好。 (3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。 （4）高的谐振频率、合理的阻尼比。 2、主要措施和手段
（1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑件。如：滚珠丝杠副、滚动导向和支承、动静压导向和支承。
（2）缩短传动链，提高传动与支承刚度。如：大扭矩、宽调速的伺服电动机；轴端预紧或预拉伸、滚珠丝杠副或滚动导轨副预紧消除间歇提高刚度。
（3）选择合理（最佳）传动比，提高系统分辨率，减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能的提高系统的加速能力。
（4）尽可能地减小或消除传动误差和反转误差、减少支承变形，最终缩小反向死区误差。 （5）改进和合理设计支承件和机架结构，提高刚度、减少振动和噪音。 （一）机械系统组成及功能
1、传动结构：主要功能是传递能量和运动 ，是一种力、速度变换器。
2、导向机构：支撑和限制运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动，为机械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。
3、支承件：机座或机架是支承其他零部件的基础部件。它既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证零件相对位置的基准作用。
三者功能总结：实现传递运动和动力，支撑和导向，联系机电一体化系统各部件并实现其构造功能。
（二）常见的机械传动装置及功能
1、机械传动部件的主要功能是传递转矩和转速；
2、它的实质是一种转矩、转速变换器；
3、它的目的是使执行部件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。
4、对传动件的要求：间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递扭矩大。 （三）丝杠螺母机构基本传动形式
滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、成本低，且有自锁功能，但摩擦阻力较大、传动效率低(30%~40%)。
滚动丝杠螺母机构：结构复杂、成本高、无自锁功能，但摩擦阻力小、传动效率高（92%~98%）、传动精度高。
1）滑动丝杠螺母机构传递运动基本条件：应有足够的滑移间隙和充分地润滑，热胀冷缩补
执行器 控制信息
电子控制单元 动力源 检测传感部分
机械本体 参数变 化信息 驱
动力 能 量 检测参
偿空间；因而，存在一定的空回间隙。
2）滚珠丝杠螺母机构传递运动的基本条件：应有足够的润滑储油空间和热胀冷缩弹性补偿能力，可实现无间隙工作；因而，存在一定的表面应力；为了实现连续运转，需一滚珠的回珠装置（内或外）。
丝杠螺母传动的类型与特点
1)螺母固定、丝杆转动并移动2)丝杆转动、螺母移动3)螺母转动、丝杆移动
4)丝杆固定、螺母转动并移动5）差动传动方式
(四)、滚动螺旋传动
1、滚珠丝杠副的组成及特点P48
（1）、滚珠丝杠副是一种新型螺旋传动机构，其螺杆和螺母的螺纹滚道间置滚珠，当螺杆或螺母传动时，滚动沿螺纹滚道滚动，使螺杆和螺母作相对运动时为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。
（2）、滚珠丝杠结构组成
1-反向器2-螺母3-丝杠4-滚珠
（3）、滚珠丝杠的特点
优点：①传动效率高（0.9～0.95）；
②传动精度高；
③摩擦小、不易磨损，寿命长；
④运动的可逆性；
⑤结构复杂，工艺性差，成本高。
⑥轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)；
⑦运动平稳。
缺点：成本高，不能自锁，传动可逆，在用作升降传动机构时，需要采取制动措施。
2、滚珠丝杠副的典型结构类型
滚珠丝杠副的结构类型可以从滚珠丝杠副的结构类型可以从①螺纹滚道的截面形状、②滚珠的循环方式和③消除轴向间隙的调整方法进行区别。
预紧方式
1）、单螺母变位导程预紧和单螺母滚珠过盈预紧式
2）、单螺母增大钢球直径预紧
3）、双螺母垫片预紧
4）、双螺母螺纹预紧调整式
5）、双螺母齿差预紧调整式
6）、弹簧式自动调整预紧式
滚珠丝杠副支承方式的选择
1）单推——单推式
结构：止推轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。
特点：轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大；
轴承寿命比双推一双推式低；
2）双推一双推式
结构：两端分别安装止推轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。
特点：该方式适合于高刚度、高转速、高精度的精密丝杠传动系统。但随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
结构：一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端仅安装深沟球轴承，其轴向刚度较低，使用时应注意减少丝杠热变形的影响。
特点：双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速、传动精度较高的长丝杠传动系统。
4）双推——自由式
结构与特点：一端安装止推轴承与深沟球轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。———————————————————————————————————————在伺服系统中,通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比,以提高伺服系统的响应速度。
得到传动装置总传动比i的最佳值的时刻就是JL换算到电动机轴上的转动惯量正好等于电动机转子的转动惯量Jm的时刻, 此时, 电动机的输出转矩一半用于加速负载,一半用于加速电动机转子, 达到了惯性负载和转矩的最佳匹配
传动链的级数和各级传动比的分配
【等效转动惯量最小原则
1）小功率传动装置
各级传动比分配的结果应遵循“前小后大”的原则
2) 大功率传动装置
传动比分配的基本原则仍应为“前小后大”。
【质量最小原则
1）小功率传动装置
2）大功率传动装置
各级传动比表现为“前大后小”的传动比分配方式。 【输出轴转角误差最小原则
各级传动比应按“先小后大”原则分配
（1）对于传动精度要求高的降速齿轮传动链,可按输出轴转角误差最小原则设计。
（2）对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链,可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小原则设计。
（3）对于要求质量尽可能小的降速传动链,可按质量最小原则设计。 谐波齿轮传动 优点：
①传动比大（单级传动比可达60～250）； ②承载能力强；
③传动精度高、回程误差小； ④传动效率高； ⑤体积小，重量轻； ⑥噪声低传动平稳； ⑦结构简单。 缺点：
对材料、加工、热处理要求把高，散热条件差，转动惯量大。 齿轮传动间隙的消除措施 1、圆柱齿轮传动 （a ）偏心轴套调整法
（b ）轴向垫片调整法（锥度齿轮调整法）
（c ）双片薄齿轮错齿调整法 周向弹簧式（不用于功率驱动）周向可调拉簧式 2、斜齿轮传动齿侧隙的消除方法 （a ）垫片调整法
（b ）轴向压簧调整法 3、锥齿轮传动
（a ）轴向压簧调整法 （b ）轴向弹簧调整法
一、伺服系统的基本概念及一般组成 （一）伺服系统定义
伺服系统：以机械参数（位移、速度、加速度、力和力矩等）作为被控制量的一种自动控制系统。它在控制命令的指挥下，控制执行元件工作，使机械运动部件按照控制命令的要求进行运动，并具有良好的动态性能，实现机电一体化的驱动（操作）功能。 （二）一般组成
电源装置 检测装置
信号转换电路 放大装置 执行机构 被控对象 信号 输入
输出
补偿装置
＋ －
二、伺服系统的分类
1、按其控制原理——开环、全闭环和半闭环；
2、按其驱动方式
——电气伺服、气压伺服、液压伺服 3、按其被测控量的性质
——速度、位置、同步、扭矩控制等形式； 4、按其执行元件
——步进伺服、直流伺服、交流伺服等形式。 应用提示：开环系统的执行元件大多采用步进电机、闭环和半闭环伺服系统的执行元件大多采用直流伺服电机
三、机电一体化系统对其伺服系统的要求 1）快速性： 2）精确性：
3）稳定性：
P67步进电机是一种将脉冲信号变换成相应的直线位移（或角位移）的数字/模拟变换器 一、步进电机的特点
1、输出转角与输入脉冲严格成正比，且在方向上与输入脉冲同步。每输入一个电脉冲，电机就转动一个角度（步距角），当连续不断地输入脉冲，就一步一步不断转动。
若控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的通电顺序可以控制电机转角、转速与转向（很容易用微机实现数字控制）。
2、输出转角的精度高，虽有（相邻）步距角误差，但无累积误差，有步距角误差，但转子转速转过一转以后，其（一转内）累积误差为“0”,不会长期积累。
3、可实现平滑无级调速。调速范围较宽。
4、步进电机的工作状态不易受各种干扰因素影响（如电压波动，负载变化，环境误差的影响），只要干扰因素不引起“丢步”，就不影响正常工作。
5、其它：启停时间短，一般在信号输入几毫秒后就使电动机达到同步转速，信号切断后电机立即停止转动。 二、步进电机的种类
（一）按运动形式：有旋转式和直线步进电机； （二）从励磁相数分有（3、4、5、6相等）。
（三）就常用的旋转式步进电机的转子结构来说可分为三种： 1、反应式（可变磁阻型） 2、永磁式（PM ） 3、混合式(HB)
三、步进电机工作原理P70
步距角
步距角越小，分辨力越高
步进电动机驱动系统原理示意图
KPZ
360=
α）
相数（）拍数（P K m =， PKZ
f n 60=
（一）步进电机的环形分配器P70 （二）功率放大器
作用和定义：从计算机输出口或环形分配器输出的信号脉冲电流一般比较小（只有几个毫安），不能直接驱动电动机，必须采用功率放大器将脉冲信号放大，使其增大到能够驱动电动机运行（几至几十安培）。这种装置称为功率放大器 1、步进电机对放大器要求
①为步进电机绕组提供幅值足够，波形良好的脉冲电流（电流波形尽量接近矩形）。 ②功耗低，效率高。 2、常见的驱动电路 P76 （1）单电压驱动电路 （2）双电压驱动电路 （3）恒流源功率放大电路 （4）斩波恒流功率放大电路 （5）调频调压功放电路
直流伺服电动机种类与典型特点
种类：直流电动机有永磁式、它激式、串激式和并激式几种。永磁式和它激式直流电动机具有线性的机械特性，有良好的起动、制动和调速性能，特别适合伺服驱动。
直流电动机伺服驱动系统组成：包括直流电动机、位置或速度反馈装置、直流电源及控制驱动电路等几大部分。此处只对直流电动机的机械特性和动特性进行分析，以掌握直流电动机伺服驱动的原理及特点，以便在选择驱动类型时做出决策 直流伺服电动机的调速公式：
（1）调压调速
工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN U U n n0
调速特性： 转速下降，机械特性曲线平行下移。
控制器微机
脉 冲 分配器 功 率 放大器 步 进
电 机
kM
n C I C C R C U C R I U n m a m e a e a e a a a -=?-=-=0φφφφφ n
n 0 O I I
L U N U 1 U 2 U
3
n N n
1
n 2 n
3 调压调速特性曲线
（2）调阻调速
工作条件： 保持励磁 = N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra
R
R n n0不变；
调速特性：
转速下降，机械特性曲线变软。
（3）调磁调速
工作条件：
保持电压 U =UN ；
保持电阻 R = R a ； 调节过程： 减小励磁
N
n
n0
调速特性：
转速上升，机械特性曲线变软。
调磁调速特性曲线 改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大 自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
微机控制系统的设计思路
（一）首先确定系统整体控制方案 1、确定控制方式 2、执行元件类型
3、考虑特殊控制要求（如高精度、高可靠性、快速性）
4、微机控制系统的作用（输入/输出or 变换/调整）
5、成本
（二）确定控制算法 1、数学模型：
2、常见的控制方法：
如：机床中：逐点比较法和数字积分法 直接数值控制法中的PID 调节控制 位置数字伺服系统中实现最少拍控制阀 （三）选择微型计算机 1、从控制角度出发
（1） 较完善的中断系统（实时控制：正常、故障）；（2） 足够的存储容量（内部资源不够，可扩展）；（3） 完善的输入/输出通道和实时时钟； 2、其他要求（从被控对象角度出发）
n
n 0 O I I L R a R 1 R 2 R 3
n
N
n 1 n 2
n 3
调阻调速特性曲线 n
n 0 O
T e T L N
1
2 3 n N
n 1 n 2 n
3
（1）字长；（2）速度；（3）指令。 （四）系统总体设计 1、接口设计
扩展接口常用的几种方法：
（1）选用功能接口板（2）选用通用接口电路（3）用集成电路自行设计接口电路 2、通道设计
开关量、数字量、模拟量
3、操作控制台设计（原因、功能）。 （五）软件设计
1、软件的分类（系统软件和应用软件）
2、控制系统对应用软件的要求
3、应用软件的设计方法
（六）系统调试
1、调试步骤
2、硬件调试与软件调试
3、系统调试
存储器种类 1、RAM 2、ROM
输入/输出接口
标准接口芯片
（1）接口硬件电路的组成 地址译码器
I/O 读写译码器
I/O 接口芯片（如数据缓冲器和数据锁存器） （2）I/O 扩展常用的两类接口芯片
★采用TTL 或CMOS 工艺的数据缓冲器和数据锁存器 （常用方法）
★采用可编程的通用I/ O 接口芯片（如Intel 的8255、8251、8243；ZILOG 的Z80PIO ）
此处仅以最常用的PPI8255为例进行介绍。 I/O 端口的扩展
（1）原因：由于单片机自身单纯供用户使用的I/O 线不多（P1与P3），需通信的外部设备多，因此往往需要扩展。 （2）扩展芯片
供作扩展I/O 的芯片主要有：通信的I/O 接口芯片，TTL 电路芯片，CMOS 类的锁存器、缓冲器。
机械部分 接口部分 微计算机部分 PPI 接 口 接 口
传感器 负载 CPU RAM
图 可编程通用接口电路
输出端口 输入端口
3）扩展方法：
总线扩展法：把扩展的I/O口引脚直接与单片机的总线相连。片选信号与片外RAM统一编址。
串口扩展法：单片机串行口工作于方式0状态下提供给I/O扩展功能，把单片机串行口输入/输出的8位数据，转换为与CPU并行输入/输出。
从整体结构形式上可将机器人分为五种基本坐标式机器人（1）直角坐标式（2）圆柱坐标式机器人（3）球坐标式机器人（4）关节坐标式机器人（5）平面关节式机器人
工业机器人机械结构构成（一)手臂（二）手腕（三）手部（四）机身及行走机构
在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负载、摩擦负载等
P26,p56
提高轴系性能的措施
1、提高轴系的旋转精度
（1）轴向跳动的引起因素
（2）径向跳动的引起因素
（3）提高旋转精度的措施（3点）
2、提高轴系组件的抗振性
（1）强迫振动与自激振动的引起因素
（2）提高抗振性的措施（3）点
3、其他方法
如减小热变形等。
数字量控制数字量
传感器
光电
隔离
模拟量检测模拟量传感器
开关量检测开关量
传感器
光电
隔离步进电机
继电器
光电
隔离
伺服
驱动控制DC、DA
伺服驱
动电机
I
/
O
扩
展
开关量控制
单
片
机
EPROM
RAM
I/O
I/O
I/O
显示器
键盘
通用外
部设备
程序存
储器
数据存
储器A
D
D
A
浅谈机电一体化的发展历程
JIU JIANG UNIVERSITY 毕业论文（设计）题目浅谈机电一体化的发展历程 院系机械与材料工程学院 专业机电一体化 姓名 年级 指导教师 目录
【摘要】 (1) 【关键词】 (1) 绪言 (1) 第一章简述机电一体化 (1) 1.1．机电一体化 (1) 1.1.1机电一体化的来源 (1) 1.1.2机电一体化的简介 (1) 1.2电一体化技术基本概念 (1) 1.3机电一体化技术五大组成要素与四大原则 (2) 1.3.1、五大组成要素 (2) 1.3.2、机电一体化四大原则 (2) 1.4 机电一体化技术具体内容 (3) 第二章一体化发展历程 (3) 2.1一体化技术发展历程及其趋势 (3) 2.1.1一体化”的发展历程 (3) 2.2.2”发展趋势 (4) 2.1.3机电一体化产品 (4) 2.1.4发展“机电一体化”面临的形势和任务 (4) 2.2 机电一体化技术 (5) 第三章21世纪机电一体化 (6) 3.1机电一体化技术近期发展 (6) 3.2我国“机电一体化” (7) 3.2.1国内机电一体化技术的发展状况 (7) 3.2.2我国机电一体化技术发展趋势 (7) 3.2.3工作面临的形势 (8) 3.3 我国“机电一体化”工作的任务 (8) 3.4我国发展“机电一体化”的对策 (8) 3.4.1加强统筹安排，协调发展计划 (8) 3.4.2强化行业管理，发挥“协会”作用 (9) 3.4.3优化发展环境、增大支持力度 (9) 3.4.4突出发展重点，兼顾“两个层次” (9) 第四章机电一体化系统 (9) 4.1机电接口 (10) 4.2人机接口 (11) 第五章一体化常见问题及解决 (11) 5.1 干扰源 (11) 5.2 抗供电干扰的措施 (12) 5.3 场干扰的抑制 (12) 第六章探述机电一体化 (13) 6.1机电一体化技术发展方式的探讨 (13) 6.1.1机电一体化的核心技术 (13) 6.1.2信息处理技术 (13) 6.1.3机械制造技术 (13) 6.1.4传感器技术 (13)
机电一体化考试试卷A卷
机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、
机电一体化复习题he
名词解释 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 6、线性度 7、伺服控制系统 8、三相六拍通电方式 9、传感器 10、系统精度11.机电一体化12.自动控制13.开环控制系统 14.逆变器15. PWM 16柔性制造系统17、静态设计18、系统软件 19、感应同步器20 伺服控制21闭环控制系统22 逆变器 23 SPWM 24.分辨力25. 永磁同步电动机26. 复合控制器 27检测传感器28伺服电动机29静压轴承30静压导轨31屏蔽 32 直接存储器存取（DMA）33、中断34、共模干扰35、伺服控制技术36、串行通信37 变频调速38. FMS 39. 响应特性40. 敏感元件41. 压电效应 42. 单片机43. I/O接口44. I/O通道45. 串行通信 填空题 1. 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：____内循环______，_______外循环_________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括性能指标______，系统功能_________，使用条件__ ，经济效益____。 3. 顺序控制系统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___PLC________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______20mm________________。 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 _位置和速度___ ，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____0.02_____。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数___增加和缩小__________________。 8. 累计式定时器工作时有_______2_______________________。 9. 复合控制器必定具有_____前馈控制器________。 10. 钻孔、点焊通常选用_____简单的直线运动_控制________类型。 11、计算机在控制中的应用方式主要有__操作指导控制系统_，分级计算机中指系统______ __监督计算机控制系统直接数字控制系统_____________。 12. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：__外循环插管式，内循环_反相器式__________。 13、应用于工业控制的计算机主要有_单片机PLC__总线工程机______等类型。
机电一体化知识点
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。
浅论机电一体化的创新及发展方向
浅论机电一体化的创新及发展方向 由于受传统机械理念的影响和约束，我国在机电一体化的应用方面始终存在着一系列的问题，机电一体化技术并没有完全改变传统机械的弊端，因此，不断的改革并且创新机电一体化已经成为了目前我们所面临的主要问题之一。为了更好的实现机电一体化的创新，我们必须要不断的发展新技术，加大对于机电一体化技术创新的资金投入力度。 标签：机电一体化；创新；发展方向 一、机电一体化的发展现状 当今，世界上的经济竞争十分的激烈，我国在工业制造方面面临着巨大的挑战，只有将我国的机电一体化技术融入到工业行业的制造中，才会提高我国科技的技术含量，打破传统的工业行业中存在的成本高、技术含量较低的不良现象。机电一体化的发展经历了三个重要的时期。最初的阶段是简单的机械与电子的融合，在机电一体化的最初阶段人们只是具有了电子与机械相结合来运用的简单的构想，只是停留在理论思想方面并没有采取一定的措施来实现电子与机械的相互融合。第二段时期主要是技术的发展阶段。这个阶段出现了很多的理论思想，虽然电子技术随着社会的快速发展也取得了一定的进展，但是把理论思想应用在实践中也仍然不能实现电子技术与机械技术的相互融合。第三阶段就是电子技术朝着智能化的发展方向而发展。当今社会，我国的科学技术得到迅速的发展。计算机信息技术、红外线感应技术等无不在提醒着我们这是一个智能化的世界。计算机信息技术、红外线感应技术在一定程度上推动了机电一体化技术的发展，为机电一体化提供了相应的知识理论。目前，机电一体化在社会市场经济的刺激下已经实现了在各个行业中的应用。 二、机电一体化的创新 （一）机电一体化产品功能的创新 在机电一体化的技术支持下，产品的功能更加多样化和丰富化，即使是单一的产品由于功能的多样化，从而实现了能够满足客户全方位需求的目标。机电一体化产品功能创新的投入资金规模相对来说较小，商家只需要将很少一部分的资金投入于扩大机电一体化的使用范围，那么企业就可以实现智能化生产的目标，从而在市场中提高企业的市场份额。总之，机电一体化产品功能的创新是社会发展的需要，这更是社会层面的需求。 （二）产品结构的创新 产品结构的创新是产品创新的一项非常重要的内容。机电一体化产品在产品设计的过程中，就需要进行产品结构上的创新。产品结构的创新主要体现在传动方式、物理机械结构、动力装置以及周边设备搭接形式等方面的创新。对于产品
机电一体化试卷及答案
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：
机电一体化技术专业素质,知识,能力要求
机电一体化技术专业素质、知识、能力要求 一、素质结构 1、拥护党的基本路线，具有坚定正确的政治方向，爱岗敬业，实事求是，敢于创新，具有良好的职业道德和团队协作精神。 2、具有相应的文化科学知识，掌握本专业所必需的基本理论、基本技能，具有较快适应岗位实际工作的能力和素质，并能运用所学知识分析和解决工作中的问题。 3、具有健康的体魄和美好的心灵，较强的文字表达与语言沟通能力、坚强的意志与坦荡的性格，良好的人际关系。 二、知识结构要求 根据机电一体化技术专业知识复合度高的特点，掌握本专业必需的文化基础知识和专业理论基础知识，如计算机基础知识、机械工程图的识图、绘图知识；机械设计与机械制造工艺的基本知识；机电产品零部件的设计与制造基础知识；电气维修和PLC控制的基本知识；机电一体化设备安装、调试、使用、维护、修理的基础知识；数控原理、编程和数控机床结构与操作的基本知识等。 三、职业岗位与职业能力结构 1、本专业毕业生主要就业方向： （1）机电设备维护、修理企业 （2）机电设备和自动化生产线的科技开发公司 （3）各种从事机电产品的制造加工的工厂、企业 （4）与机电有关的各种高新技术产品的加工企业 （5）机电产品营销及与机电一体化技术有关的其他单位 2、职业岗位与主要工作业务分析 职业岗位与主要工作业务分析见表1
表1 职业岗位与主要工作业务分析 3、能力结构及要求 实施专业技能培养与职业标准对接；学生可考取绘图员、数控设备操作工、机修钳工、维修电工、PLC设计师等中级或高级职业资格证书。 (1) 具有较强的机械识图与绘图能力； (2) 具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制机械工程图，并获得绘图员中级以上操作证； (3) 具有较强的电工操作能力和维修能力，并获得维修电工操作证书； (4) 具有一般机电一体化产品的设计与计算能力； (5) 具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力； (6)具有较强的数控机床等机电设备安装维护、检测及故障排除能力 (7)具有较强的普通机床与数控机床等机电设备操作能力； (8)具有机电产品营销和一般的企业管理能力； 职业岗位能力分析见表2。
机电一体化期末复习资料
第一章 1、机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。可以说，机电一体化是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。 2、机电一体化系统的五大要素及其相应的五大功能 3、机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，所以附加价值就成了机电一体化系统（产品）的综合评价指标。 4、机电一体化系统的设计类型:（1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。 5、机电一体化系统的设计准则主要考虑人、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功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。 6、并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式进行系统（产品）设计，就是说，在设计过程中对系统（产品）生命周期内的各个阶段的要求要尽可能地同时进行交互式的协调。 7、简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD的研究成果。2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。绿色设计就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。6、反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。 7、网络合作设计是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。 第二章 1、机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动
电大机电一体化系统设计习题汇总(知识点复习考点归纳总结参考)
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？
机电一体化的发展历程与趋势
机电一体化的发展历程与趋势 摘要：机电一体化概要“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。因此，“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。 目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多，并且各自都有一套自己的发展策略。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车! 关键词：数控机床，机器人，汽车电子化产品，机电一体化，工作任务 核心提示： 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。 一、绪论 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，并导致了工程领域的技术革命与改造。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”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 二、机电一体化概要 “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。
机电一体化系统设计试题_1答案
习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 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，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1-2、什么是机电一体化的变参数设计？ 在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 1-3、机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。 1-4、试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 1-5、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。我们将这些部分归纳为：结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。 1-6、试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。
机电一体化复习题(附答案)
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 浅谈国内机电一体化的现状和发展(一) 论文关键词：机电一体化技术现状发展趋 论文摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。此简述机电一体化技术的基本情况和发展背景，综述国内外机电一体化技术的现状，分析机电一体化技术的发展趋势。 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年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。（3）20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。 我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进 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、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 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、信息与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。 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内循环和外循环两类。 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。 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，应该工作在恒转矩阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 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：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 顺序控制系统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( ) 、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: 在计算机接口技术中I/O 通道就是I/O 接口。 （ X ） 滚珠丝杆不能自锁。（ 2 ） 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。（ 异步通信是以字符为传输信息单位。（ 同步通信常用于并行通信。（ 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 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（ 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（2） 温度误差是影响传动精度的因素（2） 三、单项选择题 四、填空题 机电一体化复习题 (1) 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 机电一体化的现状和发展趋势 机电一体化的现状和发展趋势 目录 摘要 (1) 关键词 (1) 第一章、机电一体化的现状和发展趋势 (2) 第二章、机电一体化的未来发展 (6) 第一节、全息系统化 (6) 第二节、微型机电化 (7) 第三节、光机电一体化 (8) 第四节、产品网络全球化 (8) 第五节、产品绿色化 (8) 第六节、机电一体化的人格化 (9) 第三章、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 (10) 第一节、我国“机电一体化”工作面临的形势 (10) 第二节、我国“机电一体化”工作的任务 (11) 第四章、发展机电一体化的对策 (12) 第一节、加强统筹安排，协调发展计划 (12) 第二节、强化行业管理，发挥“协会”作用 (12) 第三节、优化发展环境、增大支持力度 (13) 第四节、突出发展重点，兼顾“两个层次” (13) 结束语 (14) 参考文献 (16) 摘要 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、产品机构、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”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶。 关键词：机电一体化发展系统 第一章机电一体化的现状和发展趋势 机电一体化发展至今已经成为一门自成一体的新型学科, 随着科学技术的不断发展, 必将被赋一予新的内容。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、汁算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标, 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,并使整个系统最终达到最优化的系统工程技术。 由此而产生的功能系统,就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。只是, 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、微电子技术以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现。但机电一体化的发展状况机电一体化的发展大体可以分为个阶段。 世纪年代以前为第一阶段, 这一阶段称为初级阶段, 在这一时期, 人们不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机浅谈国内机电一体化的现状和发展(一)
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