机电一体化问答题打印版

1、试述机电一体化技术与传统机电技术的区别。(P2) 答：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。机电一体化技术是微电子技术和计算机技术向机械工业渗透的过程中逐渐形成并发展起来的一门多学科领域交叉的新型综合性学科，它是机械工业的发展方向。数控技术是机电一体化技术中的核心技术，机电一体化技术的另外一个重要表现形式是机器人技术。

系统论、信息论和控制论是数控技术的理论基础，微电子技术、计算机技术和精密机械技术就是数控技术的技术基础。

2、数字控制是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控系统实现数字控制的装置。它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。CNC系统的核心是CNC装置。

3、试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。

机电一体化系统动态性能的参数设计原则：（1，足够高的谐振频率2，高刚度和低转动惯量3，适当的阻尼比4，尽可能小的传动间隙5，良好的摩擦特性伺服电动机的优点：它是受输入电信号控制，并作快速响应的电动机堵转矩与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转。）

根据数控机床加工作任务不同，其运动控制分为哪几种类型？并说明其功能。

分为点为控制盒连续路径控制两类。前者功能是将工具或零件在容许速度和加速度条件下，尽快地从源坐标位置运动到目的坐标位置。运动过程中不进行加工。后者又称为轮廓控制或仿形控制，包括直线和曲线两张运动控制，它不仅控制目标点，而且控制工具到达目标点的整个路径。简述机电一体化设计中，“简化机械系统”的设计思想是什么？

机械系统可采用机电一体化方法加以简化。依靠微处理机和执行器可以提供诸如轮廓、速度计定位控制任务的功能。

机电一体化设计中，“替代机械系统”的设计思想是什么?极端情况下，机械的功能可以完全由微处理机和执行器取代，从而是机械产品变成点子产品。如电子表、自动驾驶舱等。

数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么?插补的感念就是产生一系列固定长度的步距，近似不能直接到达几何图形，使得刀轨路径的最大偏差保持在一个步长以内。

机电一体化产品设计中需要贯彻哪些设计思想？整体系统的设计思想；机电融合的设计思想；注重创新的设计思想。

简述典型机电一体化系统中的测量模块的功能及组成。功能：采集有关系统状态和行为信息；组成：有传感器、调理电路、变换电路等组成。

工业机器人：是一类数控，它是可编程多自由度的，用来通过一些列动作，搬运货物，零件，工具，或其他装置，以实现给定的任务。机器人可分为点位控制机器人，连续路径控制机器人，路径控制机器人，其中路径控制为最高。点位控制是在容许的加速度和速度条件下，尽可能的由原坐标位置运动到目标位置，而对于两点之间的轨迹是没有精度要求。

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，生产样机，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。

系统的定义：广义上，系统定义为两个或两个以上事物组成相互依存，互相作用，共同完成某种特定功能或某种事物现象的一个统一整体的统称。在工程领域，系统可以是电，机械，液压，气动，热，生物及医学的，或者是其中某些的组合。

典型机电一体化系统的7种形式：1机械手关节伺服系统2数控机床3工业机器人4自动引导车5顺序控制系统6数控自动化控制系统7微机电系统

机电一体化的设计依据评价指标：1系统功能：即所设计的产品是用来干什么的应具有那些基本功能和主要操作。2性能指标：每一项功能都应满足一定的性能指标。3使用条件，任何系统都是在一定的条件下运行的，其中包括环境条件和人员因素。4经济效益，不仅要包括产品的成本，也要考虑推向市场前的费用，保险消耗以及售后维修消耗。

整个设计过程可以分为几个阶段：1 市场调研需求分析和技术预测2概念设计3可行性分析4编制设计任务书5初步设计——方案设计6方案设计与优化7详细设计和参数核算8完成全部设计文件顺序控制系统，分为哪几类：是按照预先规定的次序完成

一系列才做的系统。根据如何开始和终结操作，顺序控制

可以分为，1当某一件事发生时，开始或结束操作的称为

事件驱动顺序控制，2在某一时刻或一时间间隔之后，开

始或结束操作的称为事件驱动顺序控制。描写事件驱动顺

序控制逻辑常用的是梯形图和布尔代数方程

如何处理机与电的关系：1替代机械系统2简化机械系统

3增强机械系统4综合机械系统

机械传动系统对完成机械主要运动的主轴的要求有哪些：

1回转精度含径向精锻2静刚度3动特性4热特性

什么是连续控制：为了控制工具沿任意直线或曲线运动，

必须控制每一个轴的位置和速度，使得它们同步协调到达

目标点，这样的运动控制为连续路径控制。

什么是复合控制器：就是在反馈控制器的基础上附加一个

前馈控制器，二者的复合称为复合控制器。其反馈控制是

误差控制，而前馈控制是开环控制。

开发机电一体化系统的依据是什么：1需求牵引2技术推

动。其中主要是由市场向导，其次是技术导向。

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

性的或随机性的等。

控制系统类型有哪些：伺服控制系统顺序控制系统过程

控制系统。

为什么要进行系统建模和仿真：(P25)数学模型中的所有系

数都为与时间无关的常量的系统称为定常系统（是不变系

统），否则称之为时变系统。在一直输出初值和给定输入

的条件下，未来输出可以按照数学模型唯一决定的系统称

为确定性系统，否则为随机系统。

机电一体化的含义：机械与电子的集成技术。什么是机电

一体化系统？精密机械技术、传感检测技术、信息处理

技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。

.机电一体化系统的组成答：控制功能、动力功能、传感

检测功能、操作功能和构造

物理系统包括各种驱动装置，执行结构，传感器等，控制

系统包括软件，硬件。

数控机床（NC）柔性制造系统（FMS）计算机集成制造

系统（CIMS）,网络制造柔性制造单元（FMC）等。

微机电系统（MEMS）：电子和机械元件相结合的微装置

或系统，采用与集成电路兼容的批加工技术制造尺寸可以

从毫米到微米及范围变化.。

机电一体化系统结构包含的模块：1机械受控模块，起承

接，传递力和运动作用。2测量模块，用来采集和系统有

关状态和行为的信息。3驱动模块，改变驱动力改变系统

的运行状态。4通信模块，实现系统内部，外部通信。5

微计算机模块，处理由测量模块和接口模块提供的信息。

6软件模块，控制计算机模块的工作。7接口模块，系统

内部各级之间的信息交换。（4567合称为控制模块）

简述典型机电一体化系统中的微处理机模块微处理机

模块负责处理由测量模块和接口模块提供的信息。输入参

数：被测量的反馈量和与系统运行有关的设定参数。输出

参数：一部分决定驱动模块的工作状态；另一部分供接口

模块。

测量模块有哪几部分组成与功能：机电一体化系统中的测

量模块由传感器信号调理电路及测量系统等组成。的作

用的是将机械模块的状态和性能参数变换为电信号，并进

行必要的信号转换和信号处理，提供给检测和控制。功能

采集有关系统状态和行为的信息。

机械受控模块的作用：代表系统的机械结构，又成为执行

模块，主要功能是承载传递力和运动如改变速度远距

离动作力的放大和反馈速度和力的参数调节同步传动

和传送物料等，该模块同时起着外观造型和防护的作用。

通信模块：传递信息实现系统的内部外部远程和近程

通信。接口模块：各级之间的信息传递。

4. 开发机电一体化系统的依据：需求牵引，技术推动。其

中市场推动为主要向导，其次是技术向导。

机电一体化系统动态性能的参数设计原则：1足够高的谐

振频率；2高刚度和低转动惯量；3适当的阻尼比；4尽可

能小的传动间隙；5良好的摩擦特性。

机电一体化系统或产品设计的目的是什么？答：增加机

械系统或装置的附加值和自动化程度。省能源，省资源，

智能化。

4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计

方法。答：将各组成要素有机的结合为一体构成专用或

通用的功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充

分。

5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，

特点是什么？。答：将结合法制成的专用货通用部件，

功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。特点：

缩短设计与研制周期，节约工装设备费用且有利于生产管

理，使用与维护。

6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功

能和作用是什么？答：功能：机械运动物理参量转换。

作用：是传动元件和负载之间的物理参量得到合理的匹

配。

7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要

求。答：主要功能：传递力/转矩，速度/转速。基本要

求：传动间隙小，精度高，体积小，重量轻。目的：使执

行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。

8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相

比，应具备哪些特殊要求？答：较高的定位精度，良好

的动态响应特性，无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度，高

的谐振频率，合理的阻尼比。

滚动导轨副的品质用那几方面来衡量？(1)导向精度

导向精度是导轨副最基本的性能指标。移功件在沿导轨运

动时，不论有无载荷，部应保证移动轨迹的直线性及其位

置的精确性。各种设备对导轨副的平面度，垂直度及等高、

等距的要求都有相应的规定或标准可以参照2)耐磨性

导轨副应在预定的使用期内，保持其导向精度。精密滚动

导轨副的主要失效形式是磨损。因此，耐磨性是衡量滚动

导轨副性能的主要指标之一，3)刚度为了保证足够的刚

度，应选用最合适的导轨类型、尺寸及其组合。选用可调

整间隙和能够预紧的导轨副可以提高刚度。4)工艺性导

轨副要便于装配、调整、测量、防尘、润滑和维修保养。

机械传动主要有齿轮，蜗杆传动，丝杠螺母传和谐波传动

几种。蜗轮蜗杆副在一定意义上可看做是一种特殊的齿

轮，只能用于传递垂直交错轴之间的回转运动，蜗杆一般

有1~8个头，优点是传动平稳，噪声小。可自锁，但传动

效率低，功率损失较大。。为了减小负载转动惯量，在结

构可在满足强度的前提下尽可能吧齿轮做小，选用轻质合

金以及在齿轮上开孔等措施。）

谐波齿轮与普通齿轮副传动相比具有：(1、结构简单，体

积小，重量轻，传动效率高2、传动比范围大3、同时啮

合齿数多，运动精度高承载能力大。4，传动平稳，无冲

击，噪声小5、齿侧间隙可以调整6、可实现向密闭空间

传递运动及动力7，可实现高增速运动8，方便地实现差

速传动。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，并通过摩擦和阻尼影响执行件的运动特

性，它包括运动导轨和支撑导轨两部分)

液体动压支撑的工作原理是斜板承载机理：若两平行面之

间的油液成楔形，二者相对运动时产生压力，从而可以承

载，气体动压力支撑的原理与液体动压力支撑的原理基本

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：在液压的作用下，轴套内孔壁上的油腔与运动表面

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。当轴的径向载荷作用下，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

回到平行位置，特点：精度高，刚度大，抗震性好，摩擦

力矩小，用于低速重载高精度的机械设备，气体静压与液

体液压原理相同，它的结构形式有联结式和球面式。

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，销钉等方是连接柔轮和轴；其二是将

齿轮按无间隙加工，由于存在柔性构件，这种无齿隙啮合

传动不会有任何问题。

传感器的性能要求：量程足够，灵敏度高; 精度适当，线

性度好；响应时间短，同频带宽；稳定性好，具有一定的

过载能力；经济适用，成本低，寿命长。

消除齿轮副间隙的措施：齿轮副的间隙使得在传动过程

中，主动轮突然改变旋转方向时，从动轮不能随之立即随

之反转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差。这种

非线性因素将会影响全闭环伺服系统的稳定性。消除齿轮

副间隙的方法有：刚性调整法和柔性调整法。

滚珠式和滚柱式滚动导轨的各自的特点：滚珠式机构简单

紧凑制造容易成本较低滚珠式为点接触，摩擦阻力

小，但承载能力差，刚度低适合载荷不大的场合。滚柱

式为线接触，摩擦阻力大，对导轨面的平行度误差较敏感，

易产生侧向偏移和滑动二引起应力集中和磨损，但是承载

能力较高，刚度大，导向性能好。但对导轨的平行度误差

较敏感易产生侧后偏移和滑动而引起应力集中与磨损，滚

动体的材料为滚动轴承钢。

简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。答：

由带螺旋槽的丝杆、螺母、滚动元件滚珠/滚柱、回珠装置

等组成。应用特点：具有传动阻力小；传动效率高；轴

向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命

长等优点；但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动

时，需制动定位装置。

10. 试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动

的组成与传动特点。答：行星传动：主要由传动齿轮、

定位齿轮、行星齿轮和行星架等组成。特点：体积小、质

量小，结构紧凑，承载能力大, ；，传动效率高+，传动比

较大，可以实现运动的合成与分解，运动平稳、抗冲击和

振动的能力较强。谐波传动：由钢轮，柔轮，波发生器组

成。特点：结构简单，体积小，重量轻；传动比范围大；

同时啮合的齿数多；承载能力大；运动精度高；运动平稳，

无冲击，噪声小；齿侧间隙可以调整；传动效率高；同轴

性好；可实现向密闭空间传递运动及动力；可实现高增速

运动；方便的实现差速传动。

11. 滚动导轨副应达到的基本要求。答：高的导向精度、

高的耐磨性、足够的刚度、良好的工艺性。

12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对

导轨副的导向精度影响如何？答：结构刚度，接触刚度，

局部刚度。1影响整体导向精度2影响导向面的精度3造

成导轨在使用中存在局部误差。

滚球丝杠螺母副与普通螺旋转动相比有哪些特点：滚球丝

杠螺母副克服了普通螺旋传动的缺点，已发展为一种高精

度的传动装置，它采用了滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺

旋，具有摩擦小传动效率高传动平稳寿命长精度高

温升低等优点。由于滚动丝杠螺母具有运动磨擦小便于

消除传动间隙等突出优点，它给机电一体化系统的性能改

善带来了巨大的益处但是它不能自锁用于升降传功时

需加缩紧装置，结构复杂成本高另外传动的距离和速度

有限。

机械传动主要有；齿轮蜗杆传动，丝杠螺母传动和谐波

传动。

齿轮副间隙的消除：刚性调整法与柔性调整法（p30）间

隙消除及预紧方法：双螺母齿差式双螺母螺纹式双螺

母垫片式

谐波齿轮传动是建立在弹性形变理论基础上的一中新型传动，是由行星齿轮传动演变而来的，与少齿差行星轮传动十分相似，他是依靠柔性轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和运动。

霍尔式传感器特点：机构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化与集成电路化。

20涡轮蜗杆副传动的特点？蜗杆副为线接触，可传递较大功率，传动比大。蜗杆一般有1—8个头，优点是传动平稳、噪音小、可自锁，但传动效率低，功率损失大。21刚性消除齿轮副间隙的方法有哪些？方法有：调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法及斜齿轮法等。23对主轴轴系的要求有哪些？对于主轴轴系来说，是保证机械功能、完成机械主要运动的部件，因此对其要求也比较高，主要有：回转精度含轴向精度；静刚度；动特性；热特性。

24.滚珠丝杠螺母副分为：外循环插管式和内循环反向器式滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧方法：1 双螺母齿差式 2 双螺母螺纹式 3 双螺母垫片式 4 单螺母变位导程自预紧式

26.谐波齿轮传动消除间隙的方法：采用无间隙花键过盈配合销钉等方式联接柔轮和轴将齿轮做成无间隙花键和相应的串联机器相比，并联机器的主要优点：1 刚度高，承载能力与整机质量比大 2 移动部件质量轻可获得很高的动态特性，易实现高速高加速的运动 3 不存在误差累计，可获得较高的运动精度 4 零件标准化程度高，易于实现模块化设计 5 作业空间与机器尺寸比小缺点：灵活性差运动平台的倾斜角度小

2齿轮副、蜗轮蜗杆副、以及滚珠丝杠螺母副的特点：1齿轮系及蜗杆副他们工作可靠，传动比恒定，结构成熟制找复杂。齿轮传动瞬时传动比不变，主动轮做匀速转动，从动轮也做匀速转动；2 蜗轮蜗杆副在一定意义上可以看作特殊的齿轮，只能用于传递空间垂直交错轴之间的回转运动。传动平稳、噪声小、可自锁，但传动效率低，功率损失大。3采用滚动摩擦代替滑动摩擦，磨损小、传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低的优点。

4谐波齿轮减速器有哪几种机构类型：有刚轮固定，柔轮固定和波发生器固定的传动形式。从波发生器来看,可分为单啮合区谐波齿轮传动和双波传动。

5简述并联机构：具有多个运动自由度，且驱动器分配在不同环路上的闭式多换机构。

6 简述机械传动系统对轴的要求：1 回转精度含轴向精度要求；2 静刚度，即单位变形量所需的静载荷大小。3动特性，即轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性。4热特性，轴系的热特性主要参数热源强度、温升及工作部位的热位移。故还需考虑轴的支撑形式和轴的质量分布。

1测量模块：由传感器、信号调理电路以及测量系统等组成，设计系统状态和行为的信息采集与处理技术。它的作用是将机械结构的模块状态和性能参数变换为电信号，并进行必要的信号转换和信息处理，提供给检测或控制。2简述传感器静态特性的主要技术指标：传感器交换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性。描述传感器静态特性的主要技术指标是：精度、线性度、误差、重复性、可复现性等。

5传感器系统的动态特性的频域指标的内容：1谐振角频率；2谐振峰值；3复现频率；4闭环截止频率。

感应同步器：（是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式分别用于大行程的线位移和角位移的测量，它的特点是抗干扰能力强，对环境要求低，机械结构简单，接长方便“路径”和“轨迹“的区别：路径只代表与轨迹有关的位置信息，轨迹是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系的位置——时间曲线，是具有适当的速度和加速度信息的路径轨迹不但要求路径连续，而且要求速度连续。)

7传感器阈值：传感器能产生输出变化的被测量的最小变化量

灵敏度(测量)输出变化量与对应的输入(被测量)变化量的比值。有时称为增量增益或标度因子。

什么是传感器误差精度的表示方法有哪些：传感器的误差是指测量值与理想值之差。精度的表示；以被测变量表示满量程的百分数实际输出的百分数。

传感器系统的动态特性的频域指标包含哪些？谐振角频率谐振峰值复现频率闭环截止频率。

伺服系统可分为几类，输入信号为？：模拟式伺服系统，输入信号为模拟信号。参考脉冲系统，输入信号为数字脉冲信号。采样——数据系统，输入为上位机生成并经过精插补的参考指令

光电编码器式传感器的工作原理和特点：光电编码器是编码盘式角度数字测量元件，分为绝对编码器和增量编码器两种，增量编码器是指旋转的编码给出一系列脉冲，然后根据旋转方向由计数器对这些脉冲进行加减计数，以此来表示旋转过的转角位移量。特点：结构简单价格低精度易于保证等优点，绝对编码器用于360度内角唯一的测量，测角精度为数秒，随着分辨率的提高要求码道数增加，刻划难度增大。

什么是感应同步器：是一种应用电磁感应原理测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式两种，分别用于大行程的线位移和角位移的测量。

机电一体化系统中传感器技术发展有哪些特点？：1集成化，其是指将但一功能的传感器借助于微电子和MEMS 技术的微细加工技术，与其他部分集成在一个系统中。2 多功能化将原本多个传感器执行的功能集成在一件传感器中，是指具有更强的功能。3 微型化是指传感器的尺寸极度的缩小。智能化指传感器本身与计算机技术结合借助于外围电路，实现从信号的检测处理传输和显示等一系列的功能。

什么是霍尔效应：当金属或半导体薄片置于磁场中，有电流流过在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势这种现象的称为霍尔效应测量模块由：传感器信号调理电路及测量系统等组成。

重复性：在满量程范围内由同一方向趋近同一输入，连续

几次测量所得输出之间的最大差值。可重复性：在长时

间周期内由两个方向趋近同一输入，多次测量所得输出的

最大差值。线性度：输出输入特性曲线与直线的紧密程

度称线性度。位移传感器包括线位移传感器和角位移传

感器光电编码器有两种类型：绝对编码器和增量编码器

增量式编码器测量转速的方法：测量码盘脉冲频率法和测

量码盘脉冲周期法光栅可分为：透射光栅和反射光栅

光栅的组成：标尺光栅和指示光栅组成。霍尔式传感器

是基于霍尔效应原理形成的传感器，它可以通过将电流磁

场位移压力压差转速等物理量转换成电动势输出的一种

传感器。信号调理的目的：隔离阻抗变换噪声抑制放

大及变换等

测量中的量程测量中的量程是指由可测变量值的下限

与上限的定义，量程包含下限和上限之间的所有值。

改善传感器性能措施中的平均技术常用的平均技术有

误差平均效应和数据平均处理。误差平均效应的原理是利

用n个传感器单元同时感受被测量，因此其输出将是这些

单元输出的总和。数据平均处理是在相同条件下测量重复

n此，取其平均值。

实际中那些技术可以改善传感器的性能：1差动技术，可

消除零位输出和偶次非线性项抵消共模误差，减小非线

性。2平均技术，有误差平均技术和数据平均处理。利用

N个传感器单元同时感受被测量，因而输出将是这些单元

的总和。3稳定性处理，传感器作为长期实用原件器稳定

性特别重要，故因该进行必要的稳定性处理。4屏蔽、隔

离措施可以抑制电磁干扰。另外如隔热、密封、隔振等措

施可削弱温度、湿度和机械振动的影响。5密闭技术，将

反馈控制技术与传感器相结合，可以构成闭环测量系统。

怎样控制步进电动机输出轴的角位移,转速及转向：(步进

电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟

的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，

输出的角位移正比于输入脉冲的个数，转速正比于输入脉

冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序)

简述步进电动机双极性驱动电路的组成及原理

步进电动机双极驱动电路使用了四个晶体管为开关控制

绕组电流。它不仅可控制相绕组电流的导通或截止，还可

以控制其方向。该电路应具有限流和续流二极管。该电路

主要用于混合式或永磁式不仅电动机。

简述步进电动机细分驱动电路的原来及作用。细分电路通

过控制电动机各绕组中电流的大小和比例，是步距角减小

到原来的几分之一至几十分之一。提高分辨率、平滑步进

运动、减少震荡。

步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?其中哪种电路

适于永磁式步进电动机?主要有：单极性驱动电路、双极

性驱动电路、高低压驱动电路、斩波驱动电路、细分电路。

其中双极性驱动电路适于永磁式步进电动机。

步进电动机数控系统和参考脉冲伺服系统的输入信号是

什么?输出轴的转速、转向、位置各自与哪些因素有关?

(1)参考脉冲序列。转速与参考脉冲频率成正比。(2)输出轴

转向由转向电平决定。位置由参考脉冲数决定。

怎样控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向? 步进

电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟

的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，

输出的角位移正比输入脉冲的个数，转速正比于输入脉冲

的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序。

什么叫作步距角?它与哪些因素有关?若系统的步进电动

机选定以后，还想进一步减小步距角，可采用何种方法?

步进电动机没出入一个脉冲，转子转动一步，每步转过的

角度称为步距角。用公式表示为O =360/mzc式中Z为转

子齿数，m为绕组相数，c为通电方式系数：单拍制层c=1，

双拍制层c=2.由公式可知，O与Z, m、c成反比。即Z 、

m、c越大，O越小，电机运行越平稳。当电机选定以后，

Z、m即固定不变。要想减小O ，可选用双拍制运行，或

进一步采用减速传动或细分驱动。

简述步进电动机单极性驱动电路的组成及工作原理。步

进电动机单极性驱动电路中，晶体管开关由脉冲分配器产

生的脉冲控制，从而使各相绕组的电流导通和截止。还应

有限流电阻和续流二极管。

磁式步进电动机的结构及特点是什么?永磁式步进电动机

的定子极上有两相或多相控制绕组，转子为一对或多对极

的星形永久磁钢；永久式步进电动机，由于转子为永久磁

钢，所以断电有定位转矩，消耗功率小；永磁式步进电动

机的缺点是，步距角较大，启动和运行平率较低，需正、

负脉冲供电。

步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？

适用范围是什么？

单极性驱动电路是最基本的驱动电路形式。功率晶体管的

导通与关断使各相绕组的电流导通和截止；单极性驱动电

路适用于反应式步进电动机；双极性驱动电动机采用四个

晶体管作为开关元件来控制相绕组电流，这步进可控制电

流通断，还可以控制相电流方向；双极性驱动电流适用于

混合式或永磁式步进电动机。

简要比较反应式电动机与永磁式电动机的优缺点？反应

式步进电动机，结构简单，步距角较小（0.36度-7.5度），

启动和运动频率及较高，但消耗功率较大，断电时无定位

转矩；永磁式步进电动机，断电时有定位转矩，消耗功率

较小，但步距角较大（7.5度-18度），启动和运行频率较

低，并需要正负脉冲供电。

步进电机又称为脉冲电动机，它的输入信号为脉冲序列，

每输入一个脉冲，他的输出轴转动一步当输入一串脉冲序

列时，输出的步数等于输入的脉冲数，转速与输入脉冲数

成正比。在时间上与输入脉冲同步。因而只要控制输入脉

冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的

速度和方向。

步进电动机的通电方式有纯单拍纯双拍，单双排结合

两种方式。

VT;晶体管开关元件控制相绕组电流通断R 减小相绕

组的电气时间常数VD 续流泄放相绕组中储存的磁能

Rf 加快磁能的泄放

在具有减速器的位置伺服系统中，根据反馈传感器安装的

位置不同，可分为全闭环系统与半闭环系统位置反馈传

感器可以安装在伺服电机轴上，用以间接测量工作台的位

移，则把间接测量的系统称为半闭环系统，因为工作台的

移动是在闭环控制回路之外，半闭环系统可避免传动机构

非线性引起系统产生极限环和爬行震荡。

当位置传感器安装在输出轴上时传感器是直接测量工作

台移动，则把直接测量的系统称之为全闭环系统，全闭环

系统对输出进行直接控制可以获得良好的精度，受机械传

动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才

采用全闭环系统。

步进电机与一般伺服电机比较具有那些明显特点：可以

实现直接数字控制在开环系统中可以达到高精度的定位

与调速位置误差不会积累。

永磁同步电动机的特点：调速范围宽，启动迅速，机械特

性和调节特性线性度好寿命长维护方便可靠性高噪

音较小，不存在换向火花，不会产生对无线电信号的干扰，

可用于直流电动机不能应用于易燃易爆场合但其控制

结构复杂，成本较高低速时转速均匀性较差。

步进电动机启动频率：在负载转矩小于启动转矩的条件

下，步进电动机不失步启动的最高频率称为启动频率。

步进电动机是如何实现速度控制的：步进电机的运动是由

输入的电脉冲信号控制的每当电机绕组接收一个脉冲转

子就转过一个相应的角度，其角位移量与输入的脉冲数成

正比，在时间上与输入脉冲同步，因而,只要控制输入脉冲

的数量频率和电机绕组的相序，即可得到所需的转动的速

度和方向。

步进电动机有哪些形式以及各自的特点：步进电动机分为

反应式永磁式和混合式/永磁感应式。反应式步进电动机

结构简单，启动与运行时频率较高步距角一般为 1.5*—

0.75*。缺点是功耗较大，断电时无定位转矩，永磁式步进

电动机转子为永久磁钢，因而断电时有定位转矩，消耗功

率较小，缺点是步距角较大，启动与运行频率较低，并需

要正负脉冲供电。混合式/永磁感应式步进电动机，混合式

步进电动机又称为永磁感应式步进电动机这种电动机步

距角可做的较小，启动和运行频率较高，功耗较小，断电

时有定位转矩，兼有反应式和永磁式的优点，但制造工艺

杂。

步进电动机驱动电路的要求：1 能够提供快速上升和下降

的电流，是电流波形接近矩形，2 具有供截止期间释放电

流的回路，以降低相绕组两端的反电动势，加快电流衰减，

3 功耗低，效率高。除此之外，在一些特殊要求的场合，

为了提高步进电动机定位的分辨率，减小过冲和抑制振

荡，驱动电路还应有细分功能。

述反应式步进电机与永磁式步进电机的优缺点：反应式：

优（结构简单，启动和运行时频率较高），缺(消耗功率较

大，断电时无定位转矩) 永磁式优（转子为永久磁钢，断

电时有定位转矩，消耗功率小）缺（步距角大，启动和运

行频率低，需要正负脉冲供电）伺服系统的组成：由控制

器，受控对象，反馈测量装置以及比较器等。

. 步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？答：

(1)驱动电路的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进

电动机的需要。（2）要满足步进电动机的起动频率和运

行频率的要求。（3）能最大限度的抑制步进电动机的振荡。

（4）工作可靠、抗干扰能力强。（5）成本低、效率高、

安装和维修方便。

7 一般伺服电机与步进电机比较有那些特点：步进电机

可以实现直接数字控制，在开环系统中可以达到高精度的

调速和定位，位置误差不会积累。

什么是步进电动机?其转速、转角取决于?步进电动机又称

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；步进电动机的转速

取决于输入脉冲频率；步进电动机的转角取决于输入脉冲

个数。

直流伺服电动机的调节特性的含义是什么?什么是直流伺

服电动机的失灵区?

电磁转矩恒定时，电动机转速随控制电压变化的关系曲线

即为调节特性。调节特性与横轴的交点为电动机的始动电

压，从原点到始动电压的横坐标范围，被称为在某一电磁

转矩值时伺服电动机的失灵区。

直流伺服电动机的调节特性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。

什么是直流伺服电动机?它有怎样的工作特点?是一种

受输入电信号控制，并作出快速响应的电动机；堵转转矩

与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，

调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转

直流电动机线性驱动电路线性功率放大器是指功率元件

工作于线性状态，其输出电压或电流与控制信号成正比例

关系。

直流电动机的主要组成有哪些：1定子磁极，2电枢，3

电刷

超声波电动机又称为压电电动机或压电陶瓷马达，它时利

用电陶瓷逆压电效应产生超声振动并将这种超生振动摩

擦耦合来直接驱动转子旋转火或滑块的位移。特点：1低

速大转矩2无电磁噪音，兼容性好3动态响应快，控制

性能好4断电自锁 5 运行无噪音6微位移特性7动态

速度范围宽8结构简单设计形式灵活自由度大易实现

小型化和多样化9易实现工业自动化流水线生产10耐低

温适应真空和太空环境。

直流电动机永磁同步电动机超声波电动机驱动执行部

件的类型：直流电动机的驱动电路：即功率放大器，用于

放大控制信号并向电动机提供必要的能量的电子装置，广

泛应用于半导体功率放大器主要有线性功率放大器和

PWM功率放大器。永磁同步电动机有两种驱动方式：直

流电动机驱动与同步电动机驱动。超声波电动机驱动方式

可分为：行波型，驻波型和电致伸缩公转子三种驱动方式

负载转矩不变控制电压升高使稳态电磁转矩，控制电流和

转速的变化：

控制电压升高是稳态电磁转矩增大，控制电流增大，电机

转速提升，因为控制电压升高，侧控制电流增大，那么稳

态的电磁转矩与控制电流成正比也增大，转速也会相应提

升。

他励式直流电动机电枢接额定电压情况下空载运行，如果励磁线圈突然断电，电机是否会停转？为什么？不会。若励磁绕组断开，励磁电流为零，主磁通会迅速下降，因感应电动势很小，点数电流迅速增大，超过额定值，转速会迅速上升到最大，造成“飞车”。

电流环的主要作用：通过调节功率放大器输出电压，是的电机的转矩跟踪希望设定的值。此外，电枢电流负反馈可以起故障保护作用，即使电机处于堵转状态，点数电流也不会上升到损坏电动机。

1 直流电机的驱动电路的作用以及分类：即功率放大器，是用于放大控制信号并向电机提供必要能量的电子装置。它的性能直接影响系统性能。功率放大器应提供足够的功率，具有相当宽的频带和尽可能高的效率。目前广泛应用的半导体功率放大器主要有直线功率放大器和PWM功率放大器。

常用控制电动机的分类？答：（1）按磁阻变化分类：固定磁阻电动机和变磁阻电动机。（2）按工作电源分类：根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。（3）按结构和工作原理分类：可分为异步电动机和同步电动机。（4）按起动与运行方式分类：可分为电容起动式电动机，电容壳式电动机，电容起动运转式电动机和分相式电动机。（5）按用途分类：可分为驱动用电动机和控制用电动机。

全闭环控制系统的定义及特点是什么?伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统称为全闭环系统。特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只要在要求高精度的场合，才采用全闭环系统。

半闭环系统的定义和特点：（伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上时，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量系统就是x特点是可以避免传动机构引起极限环和爬行振荡，比全闭环容易实现，节省投资。）什么是数字微分分析法?采用数字量表达加速度、速度计位置坐标，将加速度和速度到位置的积分表达式，采用求和的方法进行近似值积分，从而产生增量式运动控制指令。

伺服系统的组成部分：控制器受控对象反馈测量装置以及比较器等。

伺服系统的性能指标有哪些，分别包含哪些内容？：指标有静态和动态两个方面，静态性能包括静态误差和静态刚度，动态性能指标含系统的频带，阻尼比或时域指标如过渡过程时间超调量等。

什么是伺服系统的刚度？：伺服系统的刚度定义为输出轴的单位位置误差，所能承受的负载转矩。

伺服系统的工作特点与组成：伺服系统又称为随机系统，是一种反馈控制系统，用来控制运动机械的输出位置紧紧跟随电的输入参考信号。控制器受控对象反馈测量装置以及比较器等组成

选择PWM放大器的开关频率时考虑的因素：1开关频率应尽可能高，应该在所选频率下，使电枢电感的感抗远大于电枢电阻，使电流变化尽可的小，这对希望低速轻载是电流也能连续尤为重要，2开关频率必须比系统通频带大10 倍，以免影响系统性能，3开关频率必须大于各环节的共振频率，4满足前三条件前提下，应尽量选择较低的开关频率，以降低开关元件的开关损耗

15.常用伺服电动机有哪些工作特点？答:①控制精度由步进角决定。②抗干扰能力强，在电机电特性工作范围内，不产生丢步或无法工作等现象。③电机每转动一步进角，尽管存在一定的转角误差，但电机转动360时，转角累计误差将归零。④控制性能好，不会产生“丢步”现象（频繁启动、停止、变换）。⑤易于与计算机实现对接。

16. 对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？答：1前馈调节2整形，运算功放3功放4执行元件5传感器6信号处理与功率放大器7接口元件。

采样周期的选择：（①考虑到对系统响应速度的影响选择的法则是：采样周期应小于或等于系统最小时间常数。2考虑系统的抑制干扰能力的选择：采样速率应为闭环系统通频带的10倍以上。3.实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的1|10：P：增加开环增益，降低系统的稳态误差，增加系统通频带，但会使系统变得不稳定。I 的作用是使系统增加一阶纯积分，从而提提高系统一个无静差度，但会使系统相位裕量减小，稳定性变差D的作用是给系统提供阻尼，增加稳定性，但同时增加了高频增益，使系统中的高频噪声放大影响系统正常工作。）

数字微分分析法（DDA）（采用数字量表达加速度、速度及位置坐标，将加速度到速度和速度到位置的几分表达式，采用求和的方法进行近似值积分。从而产生增量式运动式控制指令）

数据采样插补：采用时间分割法，是将定轮廓曲线分割为每一个插补周期的进给段，即轮廓步长，每个插补周期，执行一次插补运算，计算出插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量。）

描写顺序控制的方法有：语句表语句表语句表语句表：是每一步必须实行的动作列表。2、流程图流程图流程图流程图：采用方块表示每一个步骤，连线表示步骤到步骤的路径。3梯形图梯形图梯形图梯形图：表示各种触电、继电器线圈、电磁线圈、电动机等的电气连接图。4.、状态图状态图状态图状态图：表示每一步所产生的输出真值表，通常还表示由个状态到另一个状态的传递路径图若圆弧插补器的圆弧以参量方程表示，通常采用的什么办法来近似跟踪圆弧？影响跟踪中路径误差的因素是什么？

通常采用内接多边形的弦来近似被跟踪的圆弧。多边形的边数越多，圆心角a越小，弦高误差越小。在实际系统中，数字PID控制器的两种实现方式是什么?

（1）在双传感器系统中，p1有微处理器位置控制器实现，

d的作用有测速机负反馈实现；（2）在单个位置传感器的

系统中，pid由微处理机单独实现。

何消除因截断误差造成的积累误差? 处理截断误差的一

种方法就是保留截断误差，等待它们积累到显著值时，修

正整数部分，这样就可以消除积累误差。

简述描写时间驱动顺序过程经常采用的方法。为了描述时

间驱动顺序过程，经常采用语句表和过程定时图这两种方

法。语句表分步骤列写顺序；顶视图在同一时间轴上画出

个操作的状态。

简述时间/事件驱动顺序控制系统的类型。根据开关条件是

时间函数或事件函数，顺序控制系统分为时间驱动和事件

驱动两种类型。在时间驱动顺序控制系统中，每一操作步

骤都是在给定时刻，或给定时间间隔之后启停。在事件驱

动过程中，每一个操作步骤都是由于某一事件发生启停。

柔性制造系统计算机数控机床、工业机器人、自动引

导车连接起来，以适应加工成组产品。

采样-数据系统采样—数据系统是指计算机参与闭环

控制的伺服系统，其输入往往是由上位生产并经过精插补

的参考指令，输出是转轴的角位或工作台的线位移。

插补的任务就是根据起点，终点，轨迹轮廓进给速度按

数控系统的当量进行细化。

插补精度与插补速度是插补的两项重要指标直接决定了

数控系统的控制精度与加工速度。

PLC的特点：PLC采用扫描工作制微机可以编程完成

PLC多数功能PLC专为工业环境设计PLC不需要专门

的接口电路入板具有多种诊断能力及模块式结构可

采用梯形图编程汇编语言直观简洁易于掌握能够接受

模拟信号和进行简单的算术运算。PLC的发展；PLC的发

展与微电子技术和计算机技术密切相关随着可编程控

制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。发展方

向：小型化和大型化PLC扫描工作制：是指检测输入变量

与求解当前控制逻辑与修正输出指令，都是按定义和设计

连续和重复的进行。PLC的控制方法有哪些？语句表流

程图梯形图顺序功能图状态图过程定时图及逻辑语

句。PLC编程语言几种：布尔代数方程助记符指令时序

图梯形逻辑图，其中布尔代数方程和梯形逻辑图最常用。

PLC梯形逻辑图与继电器逻辑机控制原理的区别：1 PLC

梯形逻辑图严格是二维的，不容许有交叉线，触点不能放

置在垂直位置上，PLC 依次扫描梯形逻辑图的每一个梯

级，而继电器电路是给控制原理图所有梯级支路同时通电

的

描写时间驱动过程方法：为了描写时间驱动的顺序过程

经常采用语句表与过程定时图这两种方法。

描写事件驱动过程方法；梯形图是描述事件驱动过程的最

普遍的图形表示法。布尔代数方程是代表梯形图中梯级的

另一种方

路径与轨迹有何不同：路径只代表与轨迹有关的位置信

息；轨迹代表在空间直角坐标系或机械连杆坐标系中运动

的位置——时间曲线是具有速度与加速度信息的路径。

刚度和传动惯量对传动系统的影响：因为谐振频率的平方

正比于刚度与惯量之比所以只有在高刚度和低转速惯

量的条件下才能保证足够高的谐振频率刚度低引起系

统稳定性下降，与摩擦产生反转误差以及造成系统在平

行系统附近震荡传动惯量低可以增加电机的驱动加速

度从而提高系统的快速性。

采样周期的选择原则：1 若考虑对系统的影响，选择采样

周期的一条良好的法则是采样周期应小于或等于系统的

最小时间常数。2 若考虑系统的抗干扰能力，采样周期的

另一条法则是采样速率应为闭环系统通频带的10倍以上。

3实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的

1/10。

插补器分为哪几种形式，什么事DDA法插补？插补任务

和指标，有硬件与软件两种形式。在软件插补器设计中，

常采用微分方程方法，轨迹微分方程的简单计算方法是数

字微分分析法，也叫数字积分器法，简称DDA法。根据

起点终点轨迹轮廓进给速度，按数控当量进行细化，精度

与速度它们决定了控制精度与加工精度。

概念设计的主要特性：1 创新性2工艺可实现性3多样

性4层次性5避免不良结构性6反复迭代性

在PWM放大器中，采用什么措施保护功率管：一般晶体

管导通时，导通电压会随电流增大而升高，尤其是过电流

时，导通电压会急剧升高，利用这一特性，可在晶体管导

通是检测其导通压降，当他高于某一设定值时，便关断晶

体管，达到保护目的。这种方法很可靠。晶体管饱和导通

压降检测保护法中与非门的作用是晶体管加导通信号时，

检测才起作用，以免晶体管关断时造成误判。

何为变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机

的转速的调速方式。

计算机在采样一数据系统中的作用：1 按程序在一定时刻

采样过程输出变量值和接受参考指令值。2比较参考指令

和输出变量值，计算出系统误差，3计算控制率和控制方

法，产生与系统误差相应的控制信号，4通过接口输出控

制信号。

运动控制可以分为哪几种运动形式：1按运动形式可分为

直线运动和曲线运动2按运动性质分为平面运动和空间运

动3按运动控制方法为点位控制和连续路径控制。点位控

制才用开环控制或闭环控制系统，连续路径控制一般采用

闭环伺服控制系统。

通常解决高精度高刚度的齿轮副传动系统间隙问题的方

法有哪些：1提高齿轮制造精度2提高孔距精度3在给定

孔距条件下配磨高精度齿轮。

并联机构的特点：优点1刚度高承载能力与整机质量比

大，2移动部件质量轻，可获得很高的动态特性，3不存

在误差累计可获得较高的运动精度，4零件标准化程度高

易于实现模块化设计，5作业空间与机械尺寸比小。缺点

灵活性差，运动平台的倾斜角度较小和作业空间存在杆件

干涉，有奇异位形的危险。

什么事传感器的阈值（死区）：是指能产生输出变化的被

测量的最小变化量。

多路开关和采样保持器的原理各起什么作用主要型

号？多路开关是多选一，其输入是多路待转换的模拟量，

每次只能选通一路，输出只有一个公共端接之采样保持器

与A/D转换器。其作用是用来切换模拟信号。主要型号有

AD7501.AD7502.AD7503和CD4051B。采样保持器期间，

模式控制开关闭合增益放大器输出给电容充电，是采样保

持器输出随输入变化而变化，其作用是在A/D进行转换期

间保持采样输入信号不变，型号有LF398 HTS-0025

SHA1144 等。

PID控制器的P I D的作用：P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，

I是使系统增加一阶纯积分，从而提高系统一个无静差度，

但是使系统相位裕量减小，稳定性差。D的作用是给系统

阻尼，增加稳定性，但同时增加了高频增益，使系统中的

高频噪音放大，影响系统正常工作。

何为DDA算法；DDA法及数字微分分析法，就设计以数

字量表达加速度速度和位置坐标，采用求和公式计算加

速度速度及位置的数值积分，从而产生增量式运动控制

指令。

DDA控制步进电机运动原理；1采用数字量表示速度加速

度及位置坐标2将加速度到速度和速度到位置的积分表达

式，采用求和的方法进行近似数值积分，3生产增量式的

运功控制指令，4驱动步进电机实现要求的运动。

AD转换器的用途和原理：AD转换器是模拟信号源与计

算机或其他数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续

变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统

处理、存储、控制和显示。应用最多的是积分型和足位逼

近型。1前者对常态干扰有很强的抑制作用，尤其对正负

对称的干扰信号。适用于模拟信号变化比较缓慢的场合，

采样速率要求低，而对精度要求高，或现场干扰严重的场

合。2后者转换速度快，转换时间固定不随输入信号的变

化而变化；抗干扰能力相对积分型的差。

在作业空间内部存在杆件干涉和奇异位变形的危险

设计机械装置时，滤波器分：低通滤波高通滤波器带

通滤波器及带阻通滤波器。根据传感器的类型不同经

信号调理之后所得的信号形式可分：数子量计数脉冲量

模拟量数据线连接有三种：通过并行Io口锁存连接直

接连接数据采集系统的主要部分如下：1 信号调理 2

采样保持3 模数转换4 数模转换 5 其他A/D转换器

是模拟信号源与计算机或其他数字联系的桥梁，它的任务

是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或

数字系统进行处理存储A/D转换器的主要技术指标：

1分辨率2量化单位3 量化误差4 转换时间5转换速率

6电源灵敏度7 量程8输出逻辑电平9工作温度范围10

其他参数选择数据采集卡需要注意的指标和问题包括：

1 分辨率

2 最高采样速率

3 通道数

4 数据接口类型5

精度 6 支持的软件37

机电一体化复习重点

机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息处理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。 机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、传感与测试技术、电力电子技术、伺服驱动技术、系统总体技术等现代高新技术群体之上的一种高新技术。 机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能省材料、省能源，并使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。 机电一体化产品举例:机械制造及数控设、自动生产线、办公自动化设备汽车、机器人、医疗仪器及设备、家用电器、航空航天设备等电子打字机、复印机、传真机机电一体化产品一般都具有五种内部功能，即主功能、动力功能、检测功能，控制功能和构造功能。 机电一体化的基本结构要素：(1)机械本体(2)动力源(3)检测与传感装置(4)控制与信息处理装置(5)执行机构。 机电一体化产品的可分为以下三种（1）功能附加型（2）功能替代型（3）机电融合型 机电一体化设计的关键技术（1）机械技术（2）计算机与信息处理技术（3）检测与传感器技术（4）自动控制技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术。 检测系统的功用：对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测,将其变成系统可识别的电信号,传递给信息处理单元。 检测系统的组成：传感器及相应的信号检测与处理电路构成机电一体化产品的检测系统。检测系统的基本要求特性：⑴灵敏度及分辨率。系统的绝对灵敏度S=Δy/Δx。⑵精确度。表示检测系统所获得的检测结果与被测量真值的一致程度。⑶系统的频率响应特性——要求快速响应（4）稳定性——避免或减小漂移5）线性特性——用非线性度来表示⑹静、动态特性好 在设计检测系统时应如何选择灵敏度、精确度等指标? 答：（1）分辨率是指系统能检测到的被检测量的最小变化，一般情况下，系统灵敏度越高，其分辨率就越强，而分辨率高也意味着系统具有高的灵敏度。（2精确度。表示检测系统所获得的检测结果与被测量真值的一致程度。注意：①在设计检测系统时，应尽可能保持各环节具有相同或相近的精确度。②若不能保持各环节具有相同的精确度，应该按前面环节精度高于后面环节的原则布置系统③选择一个检测系统的精确度，应从检测系统的最终目的和经济情况两方面综合考虑。 检测系统设计的主要方法是实验分析法，即理论分析和计算与实验测试相结合的方法。 检测系统设计的步骤1设计任务分析2系统方案选择3系统构成框图设计4环节设计与制造5总装调试及实验分析6系统运行及考核 2、典型模拟信号检测系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？对信号调制的作用是什么？ 传感器：相当于人的感官，直接感受被检测量。 基本检测电路：（C、R、L）（U、Q、I） 放大器：传感器的微弱信号进行适当放大。 转换电路：将放大后的电信号进行适当的预处理，并将其转换为信息系统可以接受的数字信号。A/D。 解调器：用于将已调制信号恢复成原有形式 接口电路：接口电路负责检测系统与信息处理系统的连接，一方面接受信息处理系统的控制，另一方面将检测系统的信号传给信息处理系统。

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题 一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？

A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容

机电一体化期末总复习试题含答案

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。

浅析机电一体化技术应用及趋势

浅析机电一体化技术应用及趋势 摘要：随着社会的不断进步，机电一体化拥有了更加广泛的应用环境，有效发挥在各个领域中的主导性功能，为社会的全面进步提供技术保障。本文系统阐述了机电一体化的涵义，对其应用领域和背景进行了探讨，大胆展望了其发展方向和趋势。 关键词：机电一体化技术；应用；发展趋势 机电一体化技术是综合性技术类型，包含多种学科的知识，发挥各自优势，是社会生产力不断前行的结果。在科技的推动下，机电一体化在诸多领域中产生影响，在推动社会与经济发展中发挥越来越大的作用。为因此，要对机电一体化涵义进行深入分析和理解，对其应用环境进行深入探讨，明确发展方向，推动这一技术的可持续发展。 1对机电一体化涵义的阐述 机电一体化技术凸显综合性的特征，融合多种学科的关键技术，主要涉及机械、电子等技术领域。凸显全面性与综合性，具体分析，机电一体化主要关注的是机械设备的生产以及信息技术在数据处理中的作用，重视对机械设备以及相关电子器材的探索和研究，目的是更好地支持工业自动化的发展，为其提供坚实的技术保障。机电一体化发展实践中，重点集中在信息与产品的组成，主要是关注传感、信息以及机械技术的全面发展。之所以推广机电一体化技术，主要是在传统生产技术的基础上，逐渐渗透在生产环节中，加快产品创新，促进改革，是工业自动化发展的必然。 2对机电一体化技术应用状况的分析 2.1机电一体化技术在数控机床中的应用介绍。在机电一体化技术的支持和应用下，整个生产操作的精度显著增强，功能更加多样化。另外，在结构方面，拥有紧凑的构造，模块化突出。在功能领域，开放性更强，推动数控机床向着智能化的方向发展，提升机床的精确度，为整个生产提供更加全面、先进的技术支持。2.2机电一体化技术在计算机制造和集成系统中的应用。在机电一体化的支持下，计算机制造以及集成系统能够满足动态管控的目的，达到对目标的优化，突破传统模式的制约，保证信息的顺畅性。同时，实现诸多功能的融合，如开发、

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

机电一体化重点及复习资料

1. 机电一体化的定义。 机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织和综合，实现系统整体的最佳化。 2. 简述机电一体化系统的组成及各组成部分的功能。 机电一体化系统的组成：A机械本体、B动力单元、C传感检测单元、 D执行单元、E驱动单元、F控制及信息处理单元这六部分组成。 各成分的功能如下： 1、机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置（装配连接）在一定位置上，并保持特定的关系。 2、动力单元：按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。 3、传感检测单元：对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。 4、执行单元：根据控制信息和指令在驱动单元的驱动下完成所要求的动作。 5、驱动单元：在控制信息作用下，在动力单元的支持下，驱动各种执行机构（执行单元）完成各种动作和功能。 6、控制及信息处理单元：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往驱动单元和执行机构，控制整个系统有目的地运行。 3. 机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。 机电一体化系统有以下三种设计方法：

A.取代法，如用电气调速系统取代机械式变速机构等； B.整体设计法，如某些激光打印机的激光扫描镜； C.组合法，如设计数控机床时使各个单元有机组合融为一体。 4. 转动惯量、刚度、阻尼的折算公式。 另附资料。 5. 传动链精度对开环伺服系统、闭环伺服系统精度的影响。 开环伺服系统中，传动链的传动精度不仅取决于组成系统的单个传动件的精度，还取决于传动链的系统精度。 闭环伺服系统中的传动链，虽然对单个传动件的精度要求可以降低，但对系统精度仍有相当高的要求，以免在控制时因误差随机性太大不能补偿。 6. 举例说明缩短传动链的三种方式。 A. 伺服电动机； B.直线电机； C.电主轴。 7. 简述传动系统的转动惯量、摩擦、阻尼比、刚度、谐振频率、间隙对机电一体化系统性能的影响。 1、转动惯量：在满足系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量越小越好。转动惯量大会使机械负载增大，系统响应速度变慢，灵敏度降低，固有频率下降，容易产生谐振。同时，转动惯量增大会使电器驱动部分的谐振频率降低而阻尼比增大。 2、摩擦：引起动态滞后和稳态误差，同时还会造成低速爬行。 3、阻尼比：实际应用中一般取0.4--0.8的欠阻尼，既能保证振荡在一定的范围内过渡过程比较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。 4、刚度：对于伺服系统的失动量来说，系统刚度越大，失动量越小，对于伺

机电一体化技术—考试题库及答案

------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.

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

机电一体化练习及答案

一、选择题（每小题2分，共20分，多选漏选均不得分） 1．一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：（ ABCD ） A、机械本体 B、动力与驱动部分 C、执行机构 D、控制及信息处理部分 2．齿轮传动的总等效惯量与传动级数（ C ） A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 3. 某伺服电动机最高转速为1200r/min，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm，最大进给速率可达（ C ） A. 72m/min B. 7.2m/min C. 5m/min D. 3.6m/min 4．计算步进电动机转速的公式为（B） A. 360o r mz c B. 60 r f mz c C. 180 cos o sm T mc D. 360 180 o o mc 5. 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为（ B ） A. 顺序控制系统 B. 计算机集成制造系统 C. 柔性制造系统 D. 伺服系统 6.滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） A．径向位移Ｂ．轴向位移Ｃ．螺旋线长度Ｄ．坐标值 7. 步进电机一般用于( A )控制系统中。 A. 开环 B. 闭环 C. 半闭环 D. 前馈 8．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o，应采用的通电方式为（ C ） A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路 9.为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ）A．调整径向间隙Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗 10. 下列属于变磁阻电动机的是（ C ） A. 直流电动机 B. 交流感应电动机 C．步进电动机D. 永磁同步电动机

机电一体化 课程重点

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。 机电一体化系统由机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统五个子系统组成。 全闭环系统、半闭环系统。 机电一体化的基本特征是给机械添加了“头脑”。 机电一体化系统必须具有一下三个“目的功能”：1、变换功能；2、传递功能；3、储存功能。 机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合（结合）法和组合法。 机电一体化系统的设计类型大致有以下三种：1、开发性设计；2、适应性设计；3、变异性设计。P13 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设计，就是说，在设计过程中对系统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。 丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或直线运动变换为旋转运动。 丝杠螺母机构的基本传动形式有：1、螺母固定、丝杠转动并移动（获得较高的传动精度）；2、丝杠转动、螺母移动（结构紧凑、丝杠刚性较好，适用于行程较大的场合。常用！！！）； 3、螺母转动、丝杠移动； 4、丝杠固定、螺母转动并移动。 滚珠丝杠副的螺纹滚道有单圆弧形和双圆弧形。滚道型面与滚珠接触点的法线与丝杠轴向的垂线间的夹角α称接触角，一般为45°。P26 滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。外循环从结构上看有三种形式：1、螺旋槽式； 2、插管式； 3、端盖式。 基本导程Ph 。 滚珠丝杠副在有负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。换向时，其轴向间隙会引起空回。这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。 调整预紧的方法：1、双螺母螺纹预紧调整式；2、双螺母齿差预紧调整式；3、双螺母垫片预紧调整式；4、弹簧式自动调整预紧式；5、单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。 常用轴承的组合方式：1、单推—单推式；2、双推—双推式；3、双推—简支式；4、双推—自由式（轴向刚度和承载能力低）。 当选定执行元件步距角α、系统脉冲当量δ和丝杠基本导程Ph 之后，其减速比i 应满足匹配关系为(360)h P i αδ= 。 各级传动比的最佳分配原则：1、重量最轻原则；2、输出轴转矩角误差最小原则；3、等效转动惯量最小原则。 谐波齿轮传动的传动比：P41 圆柱齿轮传动的齿侧间隙的调整方法：1、偏心套（轴）调整法；2、轴向垫片调整法； 3、双片薄齿轮错齿调整法。 间歇传动机构：1、棘轮传动机构；2、槽轮传动机构；3、蜗形凸轮传动机构。 机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺性好等。 导向精度是指动导轨按给定方向作直线运动的准确精度。 导轨副的截面形状：1、三角形导轨（磨损后能自动补偿）；2、矩形导轨；3、燕尾形导轨；4、圆形导轨。

机电一体化技术与系统的200套复习题

“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要去？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） 6. 机电一体化系统的伺服传动技术？伺服传动包括各种类型的传动装置，主要的有：电动、气动和（）（P4） 7. 机电一体化系统中的信息处理技术？（P4） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质 f t。绘出系统力学模型，并推导系统的量为m，刚度为k，粘性阻尼系数为c,外力为() 传递函数？（P10） 3. 单轮汽车支承系统的力学模型如图1所示，根据该力学模型推导传递函数并画出简化框图？（P10-P11） 图1 单轮汽车支承系统

4. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3 k 11 轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 5. 影响机电一体化系统传动链的动力学性能的因素？（P21） 6. 传动的主要性能取决于传动类型、传动方式、传动精度、动态特性及（ ）。（P21） 7. 典型形状转动物体的2 GD ？（P22） 8. 摩擦力有哪三类？（P24） 9. 粘性摩擦力的概念？（P24） 10. 库仑摩擦力的概念？（P24） 11. 静摩擦力的概念？（P24） 12. 机电一体化系统对机械传动部件的摩擦特性的要求为：静摩擦力尽可能小，动摩擦力应为尽可能小的（ ）。（P24） 13. 对于质量大、刚度低的机械系统，为了减小振幅、加速振动的衰减，通常采取的措施是（ ）。（P25） 14. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度，一般取ζ（ ）。（P25） 15. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 16. 谐振频率的两个表达式？（P25） 17. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 18. 什么是刚性间隙？（P26） 20. 什么是柔性间隙？（P27） 21. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29）

浅析机电一体化的应用及发展趋势

浅析机电一体化的应用及发展趋势 现代科学技术的迅速发展推动了不同学科的交叉和渗透，使得机电一体化技术的应用也越来越广泛。机电一体化技术是一门跨学科的技术，其发展趋势是智能化和自动化。它的产品在家用电器和其他行业中得到了应用，其功能是通过协调和综合来共同实现的。本文将对机电一体化的应用，以及发展趋势谈一点简要的想法。 标签：机电；应用；发展趋势 1 机电一体化的发展趋势 1.1 机电一体化的发展现状 我国对于机电一体化技术有两种极端的观点：一种观点认为：我国的工业化水平相对其他国家来说不是很高，离开了工业基础谈这种问题只能是空中楼阁，信息化这种新经济现象是发达国家的事。由于我国工业化的完成率很低，所以我们必须坚守传统产业，把注意力放在工业化上。另一种观点认为：信息化与工业化没有必然联系。我们必须紧跟时代步伐，放弃夕阳工业，大力发展信息产业这种朝阳产业。这种观点是“放弃——跨越论”，即放弃传统产业，在信息产业领域实现全方位的跨越。 1.2 机电一体化技术的发展趋势 1.2.1 智能化 智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。目前，专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品（系统）实现智能化的4种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动，并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.2.2 集成模块化 集成模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，也是一项重要而又艰巨的

机电一体化试题及答案汇总

目录 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 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取（） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中通道就是接口。（×） 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

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。

机电一体化复习要点

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

机电一体化系统设计试题及答案

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。

浅谈机电一体化技术的现状与发展趋势

浅谈机电一体化技术的现状与发展趋势 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

浅谈机电一体化技术的现状与发展趋势我国的工业化发展速度越来越快,以及信息时代各种信息产业的迅速发展导致了目前的电子技术，计算机技术，包括自动化技术都和机电技术相互融合相互叠加，并且形成了目前的机电一体化技术。由于机电一体化技术的先进性，采用这种技术生产出来的产品具有更高的性能和更可靠的质量，目前已经得到了迅速的发展。而以机电一体化技术制造的产品也应用到我们生活的每一个角落。在给我们的生活带来便利的同时也充分享受着高科技技术的智能化。机电一体化技术对我国的机械自动化的发展有极大的促进作用，本文主要从机电一体化的发展现状入手，来详细分析一下未来机电一体化技术的发展趋势。 机电一体化技术的发展现状 任何一项技术的发展都会经历从无到有的一个过程，对于机电一体化技术也不例外，机电一体化技术是人们在长期的工业实践中通过经验的积累和技术的积累并且伴随着信息化、智能化科技的发展而自然而然出现的。是技术发展到一定程度的必然结果。 对于机电一体化技术我们还要回溯到上世纪60年代，那个时候电子技术刚刚兴起，很多信息化设备只是用于军事方面。在经历了二战以后，很多军事上的信息化产品逐渐转为民用，从那时起机电一体化技术就开

始了萌芽阶段。但是那时的电子信息技术水平比较低，所以机电一体化的发展受到很大的限制无法进行更深入的研究。 机电一体化得到迅速发展是在70年代以后，这个时候社会生产的各个方面都有了巨大的改变，工业化，信息化，电子技术都在这个时候得到了极大的发展，为了方便制造行业和人们的生活，科学家投入了大量的时间和精力来研究机电仪化技术在实际生产和制造上的使用。在这个大趋势下机电一体化技术也得到了极大的提高，并且出现了很多机电一体化产品，服务于人类生活的各个方面。90年代以后，是互联网技术的爆发时期，所有的技术似乎都想跟网络沾点边。网络是我们这个时代的生产力，网络改变了我们的生活方式，通过网络技术的发展和在机电一体化技术中的运用我们的生活以及工业生产的各个领域都会发生巨大的改变。未来的生活就像一张大网，我们处于中央，对于周围的一切就可以进行方便的控制。未来的机电一体化产品会更加智能化，通过与计算机的融合，让机电一体化产品通过人类赋予的程序自动运作，对我们的制造业是一种解放。通过信息技术在机电一体化技术中的应用，机电一体化开始在智能化方向上已经崭露头角。 纵观我们目前的生活，从智能家居，包括电视机，电冰箱等家居产品，到我们的出行，汽车电子的智能化发展，甚至出现的智能楼宇，智能机器人等等与我们密切相关的技术都离不开机电一体化技术的运用。机电一体化的运用会使人们的生活得到颠覆性的改变。

河南理工大学 机电一体化考试重点

1.1机电一体化:“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引用微电子技术，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” 机电一体化是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。其中“Mechatronics”是Mechanics(机械学)与E1ectronics (电子学)组合而成的日本造英语。 1.2接口: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进行物质、能量和信息的传递与交换。为此，各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件就可称为接口 A 1.3系统工程: 系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法 B 1.4并行工程:是把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式 C 1.5虚拟产品设计: 虚拟产品设计是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计，是在基于多媒体的、交互的渗入式或侵入式的三维计算机辅助设计环境中，设计者不仅能够直接在三维空间中通过三维操作、语言指令、手势等高度交互的方式进行三维实体建模和装配建模，并且最终生成精确的产品（系统）模型，以支持详细设计与变型设计，同时能在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要 D 1.6绿色设计；所谓绿色设计，是在新产品（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负作用。绿色产品设计将产品（系统）寿命周期内各个阶段（设计、制造、使用、回收处理等）看成一个有机整体，在保证产品良好性能、质量及成本等要求的情况下，还充分考虑到产品（系统）的维护资源及能源的回收利用以及对环境的影响等问题。 E 1.7反求设计: 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，对已有的产品（系统）进行剖析、重构、再创造的设计。 1.8 机电一体化系统组成：机械系统，信息处理系统，动力系统，传感监测系统，执行元件系统 1.9工业三大要素与机电一体化的三大效果：省能源省资源智能化。 工业三大要素：物质、能量和信息 1.10根据输入／输出功能接口分类：1机械接口2物理接口3 信息接口 4 环境接口 1.11机电一体化系统(产品) 的设计流程：1) 根据目的功能确定产品规格、性能指标 (2) 系统功能部件、功能要素的划分(3) 接口的设计(4) 综合评价(或整体评价) (5) 可靠性复查(6) 试制与调试 1.12 机电一体化系统产品设计的考虑方法：1) 机电互补法2) 结合(融合)法3) 组合法 2.1 机电一体化技术对传动机构的要求：) 1) 精密化—对某种特定的机电一体化系统（或产品）来说，应根据其性能的需要提出适当的精密度要求。虽然不是越精密越好，但由于要适应产品的高定位精度等性能的要求，对机械传动机构的精密度要求也越来越高。 2) 高速化—产品工作效率的高低，直接与机械传动部件的运动速度相关。因此，机械传动机构应能适应高速运动的要求。 3) 小型化、轻量化——随着机电一体化系统(或产品)精密化、高速化的发展，必然要求其传动机构的小型、轻量化，以提高运动灵敏度(快速响应性)、减小冲击、降低能耗。为与微电子部件的微型化相适应，也要尽可能做到使机械传动部件短小轻薄化。 即精密化高速化小型化、轻量化 2.2为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常采取哪些措施： 1) 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；2) 缩短传动链，提高传动与支承刚度； 3) 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力；4) 缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的措施；5) 改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声2.3齿轮传动比的最佳匹配选择原则 ;重量最轻原则输出轴转角误差原 等效转动惯量最小原则 2.4滚珠丝杠螺母机构组成与要求:滚珠丝杠螺母机构由反向器(滚珠循环反向装置)l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。