机电一体化基础知识考试复习总结[优秀范文5篇]

第一篇：机电一体化基础知识考试复习总结

第一章

绪论

●机电一体化是指机械装置和电子设备适当地组合起来，构成机械产品或机电一体与机信一体的新趋势。

●机电一体化是把机械学和电子学有机地结合起来，提供更加优越技术的一种技术。

●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，同时又能节省材料、省能源，使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化，自动化需求。

机电一体化基本结构要素：

1．机械本体 包括机身、框架机械联接等在内的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。

2．动力源 向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。

3．检测与传感装置 包括各种传感器及其信号检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。4．控制与信息处理装置 主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。

5．执行机构 包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。经济型数控机床、电子秤、数显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产品。

2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高。柔性增加，如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代了原来机械的主功能。

3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进一步降低。传真机、复印机、摄象机、磁盘驱动器、CNC数控机床等都是这一类机电一体产品。 机电一体化共性关键技术

一、机械技术机械技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，它主要是以机械技术为主实现的。

二、计算机与信息处理技术实现信息处理的主要工具是计算机。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行。计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术和产品发展的最活跃的因素。

三、检测与传感技术检测与传感技术的研究对象是传感器及其信号检测

装置。机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及信息处理装置。因此检测与传感是实现自动控制的关键环节。

四、自动控制技术 自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化。

五、伺服驱动技术 伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动

装置。执行元件有电动、气动、液压等多种类型，因此伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。

六、系统总体技术 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，然后再把功功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。机电一体化设计突出体现在两个方面：一方面，当产品的某一功能单靠某一种技术无法 实现时，必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计；另一方面，当产品某一功能的实现有多种可行的技术方案时，也必须应用机电了体化技术对各种技术方案进行分析和评价，选择最优的技术方案。因此，机电一体化设计必须充分考虑各种技术方案的等效性、互补性及可比性。机电一体化产品设计一般可分为三种类型：

（1）开发性设计 一个从无到有的创造过程，是在没有任何样板可供参考的情况下，根据功能和性能要求所进行的设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。

（2）适应性设计 在原有产品总的方案基本不变的情况下，对产品的某些局部加以变动或改进，以增加功能、提高性能和质量或降低成本为目的生所进行的设计。适应性设计要求设计者对原有产品及相关的市场需求变化和技术进步有充分的了解和掌握。

（3）变异性设计 在设计方案和功能结构不变的情况下，通过改变改变尺寸、速度、力或功率等参数，以满足市场对产吕规格方面的需求进行的系列化设计。变异性设计比较容易，但设计中必须注意采取措施防止因参数变化可能对产品性能产生的影响。

第二章 机械系统设计

一、机电一体化对机械系统的基本要求．

1．高精度 精度直接影响产品的质量，如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作再精确，也无法完成其预定的机械操作。2．快速响应 要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短。

3．良好的稳定性 要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。

二．机械系统的组成

1.传动机构 以满足整个机械系统良好的伺服性能。要满足传动精度的要求。2.导向机构 其作用是支承和导向。

3.执行机构 具有较高的灵敏度、精确度，良好的重复性和可靠性。

一、传动机构性能要求

1．转动惯量小 转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振，在设计传动机构时 应尽量减小转动惯量。

2．刚度大 刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的。

3．阻尼合适 要求摩擦小、抗振性好、间隙小。

二、无侧隙齿轮传动机构

（一）直齿圆柱齿轮传动机构1．偏心轴套调整法 2．双片薄齿轮错齿调整法(二)斜齿轮传动机构 1．垫片调整法 2.轴向压簧调整法

（三)锥齿轮传动机构 1．轴向压簧调整法 2．周向弹簧调整法（四)齿轮齿条传动机构 1双片薄齿轮错齿调整法2双齿轮调整法

三、滚珠丝杠副传动机构

(一)滚珠丝杠副的特点 1．传动效率高 2．运动具有可逆性 3．系统刚度好 4．传动精度高 5．使用寿命长 6．不能自锁7．制造工艺复杂

（二)滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法滚珠丝杠副对其轴向间隙有严格要求，以比保证其反向传动精度，通常采用双螺母预紧的方法，减小或消除轴向间隙，提高滚珠丝杠副的刚度。

常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种：（1）垫片调隙式(图2-9)（2）螺纹调隙式（图2-10）（3）齿差调隙式(图2-11)(四)滚珠丝杠副的安装

1．支承方式的选择（如表2-5）

（1）一端固定、一端自由(F—O)（如图2-13）（2）一端固定、一端游动(F—S)（如图2-14）

（3）两端固定(F-F)（如图2-15）

2.制动装置由于滚动丝杠副的传动效率高，又无自锁能力，故需要安装制动装置以满足其传动要求，特别是当其处于垂直传动时。

四、锥环无键联轴器：该机构利用锥环之间的摩擦实现轴与毂之间的无间隙联接传递转矩，且可任意调节两联接件之间的角度位置。通过选择所用锥环的对数，可传递不同大小的转矩。这种联轴器定心性好，承载能力高，传递功率大，转速高，寿命长，具有过载保护能力，能在受振动和冲击载荷等恶劣条件下连续工作。

五、其它传动机构(一)软轴传动机构

(二)同步齿形带传动机构 同步齿形带传动机构利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力。它兼有带传动齿轮传动及链传动的优点，能方便地实现较远中心距的传动，传动过程无相对滑动，平均传动准确．，传动精度高，传动效率高，因此在数控机床、工业机器人等伺服传动中得到广泛应用。(三)谐波齿轮减速器 柔轮的齿数少于刚轮。

一、导轨的功用 机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支承和导向。

二、导轨的基本要求

1．导向精度 导向精度主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。

2.耐磨性 是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。3．疲劳和压溃 导轨面由于过载或接触应力不均匀而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑这种现象就是压溃。

4．刚度 导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。

5．低速运动平稳性 低速运动时，作为运动部件 的动导轨易产生爬行现象。6．结构工艺性

三、导轨的分类和特点

导轨主要由两部分组成，在工作时一部分固定不动，称为支承导轨，另一部分相对支承导轨作直线或回转运动，称为动导轨。根据导轨副(简称导轨)之间的摩擦情况，导轨分为 ：1：滑动导轨 两导轨工作面的磨擦性质为滑动摩擦。2．滚动导轨 两导轨表面之间为滚动摩擦，导向面之间放置滚珠、滚柱或滚针等滚动体来实现两导轨无滑动地相对运动。这种导轨磨损小，寿命长，定位精度高，运动平稳可靠，但结构复杂，制造困难，成本高。在高精密的机电一体化产品中应用广范。(一)滚动直线导轨的特点

1.承载能力大 其滚道采用圆弧形式，增大了滚动体与圆弧滚道接触面积，从而大大地提高了导轨的承载能力，可达到平面滚道形式的13倍。2.刚性强 预加载荷,能承受较大的冲击和振动

3.寿命长 由于是纯滚动，摩擦系数为滑动导轨的1／50左右(二)滚动直线导轨的分类

1．按滚动体的形状分 有钢珠式和滚柱式两种 2．按导轨截面形状分 有矩形和梯形两种 3．按滚道沟槽形状分 有单圆弧和双圆弧二种，四、塑料导轨

近年来各种塑料导轨制品已纷纷涌现，并形成各种系列，这不仅降低了导轨的生产成本，而且提高了导轨的抗振性、耐磨性、低速运动平稳性。(一)塑料导轨软带(如图2-34)(1)摩擦系数低而稳定(2)动静摩擦系数相近(3)吸收振动(4)耐磨性好

(二)金属塑料复合导轨板该导轨板分为三层，内层钢背保证导轨板的机械强度和承载能力。钢背上镀铜烧结球形青铜粉或者铜丝网形成多孔中间层，以提高导轨板的导热性。表面自润滑塑料层——外层。

金属塑料导轨板的特点是摩擦特性优良，耐磨损。

一、执行机构的特点及要求 机电一体化产品的执行机构是实现其主功能的重要环节，它应能快速地完成预期的动作，并具有响应速度快、动态特性好、动静态精度高、动作灵敏度高等特点。为实现不同的目的功能，需采用不同形式的执行机构，其中有电动的、机械的、电子的、激光的

二、微动机构 微动机构是一种能在一定范围内精确、微量地移动到给定位置或实现特定的进给运动的机构。微动机构的基本要求：1灵敏度高，最小移动量达到使用要求2传动灵活，平稳，无空程与爬行，制动后能保持稳定位置3抗干扰能力强，快速响应性好4良好的结构工艺性能。

微动机构的形式：1手动机械式2热变形式3磁致伸缩式

三定位机构是机械系统中一种确保移动件占据准确位置的执行机构，通常采用将分度机构和锁紧机构组合的形式来实现精确定位的要求。

四、工业机器人末端执行器

（一）机械夹持器

（二）特种末端执行器特种末端执行器供工业器人完成某类特定的作

（三）灵巧手

第三章 接口技术

一、接口设计的重要性机电一体化技术是利用微电子技术，赋予机械系统“智能”，使其具有更高的自动化程度，最大限度地发挥机械能力的一种技术。机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统(控制微机)两大部分组成，二者又分别由若干要素构成。要将各要素、各子系统有机地结合起来，构成一个完整的系统，就必须能顺利地在各要素、各子系统之间进行物质、能量和信息的传递与交换。各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件 通常被称为接口。在某种意义上讲，机电一体化产品的设计，就是在根据功能要求，选择了各要素后所进行的接口设计。从这一观点出发，机电一体化产品的性能取决于接口的性能，各要素和各子系统之间的接口性能是综合系统性能好坏的决定性因素。接口设计是机电一体化产品设计的关键环节。

二、接口的分类和特点 按照接口所联系的子系统不同，以控制微机为出发点，将接口分为人机接口与机电接口两大类。机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统两大部分组成。由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别，二者之间的联系必须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲，因此机电接口有着重要的作用。按照信息和能量的传递方向，机电接口又可分为信息采集接口(传感器接口)与控制输出接口。人机接口包括输出接口与输入接口两类，通过输出接口，操作者对系统的运行状态、各种参数进行监测；通过输入接口，操作者向系统输入各种命令及控制参数，对系统运行进行控制。

一、人机接口类型及特点 人机接口是操作者与机电系统(主要是控制微机)之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分作两大类：输入接口与输出接口。人机接口特点：专用性、低速性、高性能价格比。

二、输入接口设计

(一)开关输入接口设计(二)拨盘输入接口设计(三)键盘输入接口设计

1.矩阵式键盘工作原理

矩阵式键盘由一组行线(xi)与一组列线(Yi)交叉构成，按键位于交叉点上，为对各个键进行区别，可以按一定规律分别为各个键命名键号，通常将行线通过上拉电阻接至十5V电源、当无键按下时，行线与列拔断开，行线呈高电平。当键盘上某键按下时，则该键对应的行线与列线被短路。如果将行线接至控制微机的输入口，列线接至控制微机的输出口，则在微机控制下依次从Y0—Y3输出低电平，并使其它线保持高电平，则通过对x0—x3的读取即可判断有无键闭合、哪一个键闭合。这种工作方式称为扫描工作方式。

3.键输入程序设计方法(1)判断键盘上有无键闭合(2)判别闭合键的键号(3)去除键的机械抖动（4）使控制微机对键的一次闭合仅作一次处理 4.中断方式设计键盘接口平时不对键盘进行监控，只有当有键闭合时，产生中断请求，控制系统才响应中断,对键盘进行管理。

三、输出接口设计 输出接口是操作者对机电系统进行监测的窗口，通过输出接口，机电系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警。(一)发光二极管显示器的接口设计

（二）打印机接口设计

（三）ＣＲＴ显示器接口设计

一、机电接口的类型及特点 机电接口，是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向可以将机电接口分为信息采集接口(传感器接口)与控制量输出接口。

(一)信息采集接口的任务与特点 机电一体化产品中，控制微机要对机械装置进行有效控制，必须随时对机械系统的运行状态进行监控，要随时检测各种运行参数，如位置、速度、转矩、压力、温度等等。再经过信息采集接口的整形，放大，匹配，转换，变成微机可以接受的信号传递给微机。(二)控制输出接口的任务与特点控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件去调节机械系统的运行状态，使其按设计要求运行。

三、控制量输出接口中的功率接口设计

在机电一体化产品中，被控对象所需要的驱动功率一般都比较大，而计算机发出的数字控制信号或经转换后所得到的模拟控制信号的功率都很小，必须经过功放后才能驱动被控对象。实现功率放大功能的接口电路被称为功率接口电路。(一)功率接口常用器件

1．晶闸管 晶闸管又称可控硅，是目前应用最广泛的半导体功率开关元件，其控制电流可从数安培到数千安培。晶闸管的主要类型有单向晶闸管SCR，双向晶闸管Triac和可关断晶闸管GTO等三种最基本类型，此外还有光控晶闸管、温控晶闸管等特殊类型

(1)单向晶闸管SCR SCR由三个极组成，分别称为阳极A，阴极K及控制极G(又称门极)。它有截止和导通两种稳定状态，两种状态的转换可以由导通条件和关断条件来说明。导通条件是在晶闸管的阳极加上正向电压，同时在控制极加上正向电压。关断条件是指晶闸管从导通到阻断所需的条件。晶闸管一旦导通，控制极对晶闸管就不起控制作用了。只有当流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通所需的电流即维持电流时，晶闸管才关断。

2．功率晶体管是指在大功率范围应用的晶体管，有时也称为电力晶体管。3.功率场效应晶体管 4，固态继电器

(二)光电耦合器驱动接口电路设计光电耦合器是把发光二极管和光敏晶体管封装在一起，通过光信号，实现电信号传递的器件。由于光电耦合器输入与输出之间没有直接的电气联系，电信号是通过光信号传递的，所以也称光电隔离器。光电耦合器的发光部分和受光部分不接触，被耦合的两部分自成系统不“共地”，能够实现 强电部分与弱电部分隔离，避免干扰由输出通道窜入控制微机。

二、机电一体化对检测系统的基本要求基本要求是：精度、灵敏度和分辨率高；线性、稳定性和重复性好；抗干扰能力强；静、动态特性好。此外还有一些特殊要求，如体积小、质量轻、价格便宜、便于安装与维修、耐环境性能好等。

三、检测系统设计的任务、方法和步骤检测系统设计的主要任务是：根据使用要求合理选用传感器，并设计或选用相应的信号检测与处理电路构成检测系统，对检测系统进行分析与调试，使之在机电一体化产品中实现预期的计测功能。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。检测系统设计的一般步骤如下：

(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。

（一）幅值调制的基本思想是让一个具有特定角频率Wc的高频信号的幅值随被测量x而变化。该高频信号称为载波信号，被测量x称调制信号，载波信号经被测量x调制后所得到的幅值随x变化的信号称已调制信号或调幅信号。

最简单的幅值调制是线性调制，即让高频振荡信号的幅值为被测信号x的线性函数，所得到的调幅信号的一般表达式为Us=(Um+mx)COS Wct 式中，Wc是载波信号的角频率；Um是载波信号幅度；x是调制信号；m称调制深的。

（二）相位调制的基本思想是让一个具有特定角频率Wc的高频载波信号的相位随被测量x而变化，则已调制信号中就包含了x的全部信息。最常用的是线性调相，即使调相信号的相移角为x的线性函数，其一般表达式为Us=UmCOS（Wct+mx）式中，Um是载波信号的幅值；；m称调制深的。

（二）频率调制的基本思想是让一个高频振荡的载波信号的频率随被测量x（调制信号）而变化，则得到的已调制信号中就包含了x的全部信息。在线性调频中，调频信号可以表达成：Us=UmCOS(Wc+mx）t式中，Um和Wc分别是载波信号的幅值和中心角频率；m称调制深的

频率解调又称鉴频或频率检波，常用的方法有微分鉴频、一、数字信号检测系统的组成

模拟信号需先经模／数转换后，再采入微型机进行处理，这将增加系统的复杂性和成本，而且模拟信号的检测精度较低，易受干扰，不便于远距离传输。数字式传感器可直接将被测量转换成数字信号输出，既可提高检测精度、分辨率，又易于信号的运算处理、存储和远距离传输。因此，数字式传感器得到了越来越多的应用。最常见的数字式传感器有光栅、磁栅、感应同步器、光电编码器及激光干涉仪等，主要用于几何位置、速度等的测量。

第五章 伺服系统设计

一、伺服系统的基本概念 伺服系统，亦称随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确位置,速度或力输出的自动控制系统。

二、伺服系统的基本结构形式

1.比较元件 是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得控制系统动作的偏差信号的环节.2.调节元件 是伺服系统的一个重要组成部分，其作用是对比较元件输出的偏差信号进行变换、放大，以控制执行元件要求动作。

3.执行元件 将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化产品中多采用伺服电动机作为执行元件。

4.被控对象 是直接实现目的功能或主功能的主体，一般是机械装置，包括传动机构和执行机构。

5.测量反馈元件 是指传感器及其信号检测装置。

三、伺服系统的基本类型 按被控量的不同可将伺服系统分成位置、速度、力等伺服系统，按所采用的执行元件的不同可将伺服系统分成电气、液压、气动等伺服系统。按控制方式的不同可将伺服系统分成开环、闭环、半闭环等伺服系统。

四、伺服系统的基本要求

(一)稳定性 稳定性要求是一项最基本的要求，也是伺服系统能够正常运行的最基本条件。一个伺服系统是否稳定，可根据系统的传递函数，采用自动控制理论所提供的各种方法判别。

(二)精度 伺服系统的精度是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。精度是对伺服系统的一项重要的性能要求。设计伺服系统时，只要保证系统的误差满足精度指标要求就可以了。

(三)快速响应性 快速响应性有两方面含义，一是指动态响应过程中，输出量跟随输入指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过程结束的迅速程度。响应速度常由系统的上升时间(输出响应从零上升到稳态值所需要的时间)来表征。伺服系统的快速响应性、稳定性和精度三项基本性能要求是相互关联的，在进行伺服系统设计时，必须首先满足稳定性要求，然后社满足精度要求的前提下尽量提高系统的快速响应性。

一、执行元件的特点及类型

1．电气式 主要有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。这是机电一体化伺服系统中最常用的执行元件，也是这一节所要介绍的重点。2．液压式 主要有液压缸、液压马达等，其优点是输出功率大、动作平稳，但需要相应的液压源，容易污染环境，控制性能不如伺服电动机。

3．气压式 主要有气缸、气马达等，其优点是气源方便、成本低、动作快，但输出功率小，且难于伺服控制。

二、伺服系统对执行元件的要求 1．惯性小、动力大 2．体积小、质量轻 3．便于计算机控制 4．成本低、可靠性好、便于安装和维修。

(二)步进电动机的通电方式和步距角步进电动机绕组每一次通断电操作称为一拍，每拍中只有一相绕组通电，这种通电方式称为单相通电方式。三相步进电动机的A、B、C三相轮流通电一次共需三拍，称为一个通电循环，相应的通电方式又称为三相单三拍通电方式。每拍中都有两相绕组通电，称为双相通电方式。采用双相通电方式时，每个通电循环也需三拍，称为三相双三拍通电方式，即AB→BC→CA→AB→„。通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，称为单双相轮流通电方式。采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环中共有六拍，因而又称为三相六拍通电方式，即A→AB→B→BC→C→CA→A→„。一般情况下，m相步进电动机可采用单相通电、双相通电或单双相轮流通电方式工作，对应的通电方式可分别称为m相单m拍、m相双m拍或m相2m拍通电方式。所谓步距角，是指步进电动机每一拍转过的角度。一个m相步进电动机，如其转子上有z个齿，则其步距角。可通过式

计算，式中，k是通电方式系数，当采用单相或双相通电方式时，k＝1，当采用单双相轮流通电方式时，k＝2。可见采用单双相轮流通电方式还可使步距角减小一半，提高步进电动机转角输出的分辨率。

(三)步进电动机的主要参数及特性

1．步距误差 是指空载时实测的步距角与理论的步距角之差，它反映了步进电动机角位移的精度。2.转矩 是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩。

3．启动矩频特性（如图所示）是指步进电动机在有外加负载转矩时，不失步地正常启动所能接受的最大阶跃输入脉冲频率(又称启动频率)与负载转矩的对应关系。

4.启动惯频特性（如图所示）是指步进电动机带动纯惯性负载启动时，启动频率与转动惯量之间的关系。

5．运行矩频特性（如图所示）是指步进电动机运行时，输出转矩与输入脉冲频率的关系。步进电动机的输出转矩随运行频率的增加而减小，高速时其负载能力变差。

(三)直流伺服电动机的控制方式主要有两种:1.电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩； 2.励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改 变定子磁场强度来控制电动机的转速和输出转矩。

(四)直流伺服电动机的静态特性 所谓静态特性，是指电动机在稳态情况下工作时，其转子转速、电磁力矩和电枢控制电压三者之间的关系。当电动机处于稳态运行时，回路中的电流Ia保持不变，则电枢回路中的电压平衡方程式为

式中，Ea是电枢反电动势；Ua是电枢电压；Ia是电枢电流；Ra是电枢电阻。转子在定子磁场中以角速度ω切割磁力线时，电枢反电动势Ea与角速度ω之间存在如下关系：式中，Ce是电动势常数，仅与电动机结构有关；φ是定子磁场中每极气隙磁通量。此外，电枢电流切割磁场磁力线所产生的电磁转矩Tm可由下式表达

式中，Cm是转矩常数，仅与电动机结构有关。根据以上各式可得到直流伺服电动机运行特性的一般表达式

(六)直流伺服电动机的动态特性 直流伺服电动机主要用于闭环或半闭环控制的伺服系统中，其动态性能对整个伺服系统的性能有着重要影响。动态特性的本质是由对输入信号响应的过渡过程来描述的。直流伺服电动机产生过渡过程的原因在于电动机中存在着两种惯性，即机械惯性和电磁惯性。机械惯性是由直流伺服电动机和负载的转动惯量引起的，是造成机械过渡过程的原因；电磁惯性是由电枢回路中的电感引起的，是造成电磁过渡过程的原因。一般而言，电磁过渡过程比机械过渡过程要短得多。因此为简化分析，通常只考虑机械过渡过程，而忽略电磁过渡过程。

一、步进电动机的控制与驱动 步进电动机正确运转，必须按一定顺序对定子各绕组励磁，产生旋转磁场，实现这一功能的器件称为脉冲分配器或环形分配器，可由硬件电路或软件程序实现。1.硬件脉冲分配器2．软件脉冲分配器软件脉冲分配器是指实现脉冲分配控制的计算机程序。

(四)步进电动机的驱动 要使步进电动机输出足够的转矩以驱动负载工作，必须对控制信号进行放大，实现这一功能的电路称为步进电动机驱动电路或功放电路。常见的步进电动机驱动电路有三种：

(1)单电源驱动电路 这种电路采用单一电源供电，结构简单，成本低，但电流波形差效率低，出力小，主要用于对速度要求不高的小型步进电动机的驱动。(2)双电源驱动电路 又称高低压驱动电路，采用高压和低压两个电源供电。同单电源驱动电路比较，高低压双电源驱动电路(原理图如图5-16)的电流波形得到显著地改善，使步进电动机的力矩和运行频率等主要性能得到明显提高。(3)斩波限流驱动电路这种电路采用单一高压电源供电，以加快电流上升速度，并通过对绕组电流的检测，控制功放管的开和关，使电流在控制脉冲持续期间始终保持在规定值上下。这种电路出力大，耗小，效率高，目前应用最广。

二、直流伺服电动机的控制与驱动

机电一体化伺服系统中多采用永磁式直流伺服电动机作为执行元件，通过控制电枢电压来控制输出转速和转矩。控制信号由计算机控制系统给定，通过接口和功放电路驱动直流伺服电动机。功放电路又称功率放大器，目前主要有两种，一种是晶闸管功率放大器，另一种是晶体管脉冲宽度调制(PWM)功率放大器。后者与前者相比具有结构简单、功耗低、效率高、工作可靠等优点，近年来得到了非常广泛的应用。

(一)PWM晶体管功率放大器的工作原理 PWM晶体管功率放大器由两部分组成，一部分是电压-脉宽变换器，另一部分是开关功率放大器，其结构如图5—27所示。

1.电压-脉宽变换器

电压-脉宽变换器的作用是根据控制指令信号对脉冲宽度进行调制，以便用宽度随指令变化的脉冲信号去控制大功率晶体管的导通时间，实现对电枢绕组两端电压的控制。电压-脉宽变换器由三角波发生器、加法器和比较器组成。三角波发生器用于产生一定频率的三角波UT，该三角波经加法器与输入的指令信号UI相加，产生信号UI十UT，然后送入比较器。当UI十UT＞0时，比较器输出满幅度的正电平；当UI十UT＜0时，比较器输出满幅度的负电平。如图5—28所示。

当指令信号UI＝0时，输出信号US为正负脉冲宽度相等的矩形脉冲。当UI＞0时，US的正脉宽大于负脉宽。当UI＜0时，US的负脉宽大于正脉宽。2．开关功率放大器 开关功率放大器的作用是对电压-脉宽变换器输出的信号US进行放大，输出具有足够功率的信号UP，以驱动直流伺服电动机。图5-29是双极性输出的H型桥式PWM晶体管功率放大器的电路原理图。

图中，由大功率晶体管VT1～VT4组成H型桥式结构的开关功放电路，由续流二极管VD1～VD4构成在晶体管关断时直流伺服电动机绕组中能量的释放回路。US来自于电压-脉宽变换器的输出，当US＞0时，VT1和VT4导通，US＜0时，VT2和VT3导通。按照控制指令的不同情

况，直流伺服电动机可有以下4种工作状态： 1)当UI＝0时，US的正、负脉宽相等，直流分量为零，VT1和VT4的导通时间与VT2和VT3的导通时间相等，流过电枢绕组中的平均电流等于零，电动机不转。但在交流分量作用下，电动机在停止位置处微振，这种微振有动力润滑作用，可消除电动机启动时的静摩擦，减小启动电压。2)当UI＞0时，US的正脉宽大于负脉宽，直流分量大于零，VT1和VT4的导通时间长于VT2和VT3的导通时间，流过绕组中的电流平均值大于零，电动机正转，且随着UI增加，转速增加。3)当UI＜0时，US的直流分量小于零，电枢绕组中的电流平均值也小于零，电动机反转，且反转转速随着认减小而增加。4)当UI≥UTPP/2或UI≤-UTPP/2时，US为正或负的直流信号，VT1和VT4或VT2和VT3始终导通，电动机在最高转速下正转或反转。

第二篇：机电一体化系统基础知识

1、如果三相步进电动机绕组为U、V、W，其通电顺序为UV—VW—WU—UV，则这种分配方式为（）a.三相三拍b.三相四拍c.三相六拍d.双三拍

2、将脉冲信号转换成角位移的执行元件是（）

a.旋转变压器b.交流异步电动机c.步进电动机d.光电编码盘

3、开环控制系统是没有（）反馈的控制系统

a.输入b.输出c.电流d.电压

4、使生产机械或生产过程按规定的时序而顺序动作，或在现场输入信号作用下按预定规律而顺序动作的控制系统称为（）

a.伺服传动系统b.数字控制系统c.顺序控制系统d.过程控制系统

5、由电信号处理部分和液压功率输出部分组成的控制系统是（）

a.交流伺服系统b.直流伺服系统c.电液伺服系统d.步进电动机控制系统

6、机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）a.机械本体b.动力部分c.控制器d.执行机构

7．决定步进电机转角与步进电机转动速度的是（）。

a、驱动脉冲频率与驱动脉冲数b、驱动脉冲数与驱动脉冲频率 c、驱动脉冲数与驱动脉冲电压值d、驱动脉冲频率与驱动电压值

8.伺服电动机的转向和转速与（）有关。

a、控制信号电压的极性（相位）b、控制信号电压的大小c、控制信号电压的极性（相位）和大小d、负载转矩的大小

9.步进电动机采用三相单三拍通电方式时步距角为1.50，改为三相六拍时步距角为（）。

a、0.5°b、3.0°c、0.75°d、1.5°

10、联轴器和离合器均具有的主要作用是（）

a.补偿两轴的综合位移b.连接两轴，使其旋转并传送转矩c.防止机器过载d.缓和冲击和振动

11“机电一体化”的英文单词是（）。

a、Mechanicsb、Mechatronicsc、Electronicsd、Electric

12.从反馈的角度区分，机电一体化系统可以分为

a、机械系统与电气系统b、开环系统与闭环系统

c、柔性系统与刚性系统d、模拟系统与数字系统

13.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称()。

a、顺序控制系统b、机器人系统c、数控系统d、伺服系统

14.下列选项中，与开环系统相比，闭环控制系统的优点是

a、不需要检测传感器b、系统结构简单c、抗干扰能力强d、易于维修

15.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（）等五部分。

a、换向结构b、转换电路c、存储电路d、检测环节

16、机电一体化系统中的机械系统包括传动机构、机构、机构、轴系、机座和机架。

17、目前机械工程中所用的齿轮，最常用的齿廓曲线为。

18、三相异步电动机常用的调速方法有、和，其中的调速性能最好。

第三篇：机电一体化考试

1.机电一体化以计算机控制中心？

2.机电一体化三大机构？传动机构、导向机构、执行机构

3．步进电动机控制属于什么控制？开环

4．线性化处理有那三种方法？计算法、查表法、插值法

5．采样保持器保持阶段相当于什么？模拟信号存储器

6．传感与检测原件关键元素（原件）是什么？传感原件

7．机电一体化基础是什么？机械技术

8．机电一体化伺服系统有哪五大部分组成？

比较环节控制器被控对象执行环节 检测环节

9．步进电动机转速与输入脉冲之间的关系？（通过脉冲数量决定转角位移）

步进电机的运转速度会与输入的脉冲频率成正比例的关系（相同电压下），所以在脉冲的速度越快时，步进电机的转速也会跟着加快；脉波速度越慢时，电机的转速自然也跟着变慢。

10．计算机I/O编制方式有哪两种？P129

IO接口独立编址方式、IO接口与存储器统一编址方式

11．传感器能检测到最小的输入增量称为什么？分辨力

12．机电一体化的四大原则？P3

接口耦合、运动传递、信息控制、能量转换

13．计算量化误差最大值137页

14．在微机控制系统中主机与外部交换有哪三种信息？P121

数据信息.状态信息控制信息

15．滑动螺旋传动有哪三种特点？P39

传动比大、驱动负载能力强、自锁

16．机电一体化的机械传动部件有哪些要求？P15

高精度快速响应良好地稳定性体积小无间隙

17.AD转换器所得到的信号是一串以采样周期为周期？以采样时间为脉宽？以采样时刻信号振幅为幅值的脉冲信号？

18．什么是单片机最小应用系统？（以下个人见解）

单片机、晶振电路、复位电路

19．什么是造成螺旋传动误差的主要因素？P42

螺纹参数误差(螺距误差、中径误差、牙型半角误差)、螺杆轴向窜动误差、偏斜误差、温度误差

20.机电一体化设计过程是以什么多次分析得综合过程？P7

目标--功能--结构--效果

选择

1.机电一体化英语单词是什么？Mechatronics

2．步进电动机属于什么控制？开环控制

3．FMC是什么意思？、柔性制造单元

4．FMS是什么意思？ 柔性制造系统

5．机电一体化的发展趋势？P10页

高性能、智能化、系统化以及轻量,微型化发展

6．测量放大器特点？89页

很高的共模抑制高增益低噪音高输入阻抗

7．工业控制计算机特点？109页

实时性高可靠性硬件配置的可装配可扩充性可维护性

8．伺服电动机与普通电动机比较有什么特点？163页

具有良好的调整特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应特点伺服电动机：当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。（仅是个人见解）

9．滚珠螺旋传动有什么特点？46页

运动效率高运动精度高具有传动的可逆性,但不能自锁制造工艺复杂,成本成本高使用寿命长维护简单

10．什么是整流器、逆变器、整波器、周期变流器？

整流器把交流电变为固定的或者可调的直流电

斩波器把固定的的直流电压变成可调的直流电压

逆变器把把固定的的直流电变成固定或者可调的交流电

周期变流器把固定的交流电压和频率变成可调的交流电压和频率

11．同步转速公式？ 电源频率与转速关系：n＝60f/P（n：同步转速；f：电源频率；P：电机极对数

12．传感器输出电信号以哪种信号最多？电压输出型

分析题

1.29页2-16

1.闭环之外的齿轮G1，G4的齿隙对系统稳定性无影响，但影响伺服系统精度。由于齿隙的存在，在传动装置逆远行时可造成回程误差

2.闭环之内传递动力的齿轮G2的齿隙对系统静态精度无影响，这是因为控制系统有自动校正作用。

3.反馈回路上数据传递齿轮G3的齿隙既影响稳定性，又影响精度

2．提高导轨耐磨性有哪些方法？P58

合理选择导轨的材料及热处理减小导轨面压强保证导轨良好地润滑提高导轨的精度

3．伺服电机比普通电机有什么优点？（自己总结）

伺服系统具有良好地调速特征,较大的启动转矩和相对功率,控制精度高及响应快,抗过载能力强低速运行平稳具有及时性.4．机电一体化系统中什么是隔离？隔离方法？P198

隔离是指把干扰源与接收系统隔离起来.使有用信号正常传输,而干扰耦合通道被切断,已达到抑制干扰的目的方法有光电隔离变压隔离继电器隔离

5．什么是伺服控制系统？机电一体化对伺服控制系统技术有什么要求？160，161页

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要求:精度高响应速度快稳定性好,负载能力强和工作频率范围大 同时还要求体积小,重量轻可靠性高成本低等

6．机电一体化基本要素和作用？2页

机械本体{高效率高可靠性 }动力与驱动 {为系统提供能量和动力}

传感测试部分{参数检测生成可识别信号}执行机构 ｛根据控制信息和指令，完成要求的动作｝控制及信息转换 ｛按照一定程序和节奏发出相应指令，控制系统有目的的运行｝接口耦合与能力转换{完成信息和能量的统一}信息控制｛达到信息控制的的目的｝运动传递｛提高系统的伺服性能｝

7．计算机I/O编址方式有哪些？有什么优缺点？129页

I/O接口独立编址方式｛优点是内存地址空间与I/O地址空间分开,互不影响,译码电路较简单,设有专门的I/O指令,所编程易于区分,且执行时间短缺点是只用I/O指令访问I/O端口，功能有限且要采用专门I/O周期和专门的I/O控制线，数据处理复杂｝

I/O接口与存储器统一编址方式｛访问内存的指令都可以用于I/O操作，数据处理功能强同时I/O接口可以存储器部分公用译码和控制键电路，缺点就是 I/O接口要占用存储器地址空间的一部分。又因为不用专门的I/O指令，程序中较难区分i/0操作，8.接口电路主要作用有哪些？

解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题

解决主机CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题

解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题

可实现端口的可编程功能以及错误检测功能

计算题

步进电动机

170

第四篇：机电一体化技术考试总结

1.机电一体化的定义：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器

技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

2.机电一体化的几个要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感器检测部分、控制及信息处理部分。

3.机电一体化系统的组成：机械本体、动力与驱动、传感器检测部分、执行机构、控制及信息单元、接口耦合与能

量转换、信息控制、运动传递。

4.机电一体化关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术、系

统总体技术。

5.机电一体化技术与其它技术的区别：

1)与传统机电技术的区别：传统机电技术的操作控制主要通过具有电磁特性的各种电器来实现，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。

2)与并行工程的区别：机电一体化技术将机械技术、微电子技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有

结合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。

3)与自动控制技术的区别：自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。

机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件应用自控原理和方法，对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。

4)与计算机应用技术的区别：机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。

计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术的一部分，它还在办公、管理及图像处理等方面得到广泛应用。机电一体化技术研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。

6.机电一体化系统产品开发的类型：开发性设计、适应性设计、变参数设计。

7.机械传动部分：

1)基本要求：高精度、快速响应、稳定性良好。

2)组成：传动机构、导向机构、执行机构。

3)总传动比的确定：im

L'm'L''m''L

8.传动链的级数和各级传动比的分配：

1)等效转动惯量的最小原则：小功率传动装置：i=i1*i2*i3前小后大原则；

大功率传动装置：i=i1*i2*i3前大后小原则；

2)质量最小原则：

3)输出轴转角误差最小原则：

9.死区：启动的时候无法克服阻力的现象。

爬行：周期性时停时走或时慢时快的运动现象。

空回：就是当主传动机构改变运动方向时,从动机构滞后的一种现象。

10.机械性能参数对系统性能的影响：

1)阻尼的影响：当阻尼比ξ=0时，系统处于等幅持续震荡状态；当ξ>=1时，系统为临界阻尼或过阻尼系统；

当0<ξ<1时系统为欠阻尼系统。所以在系统设计时一般取0.5<ξ<0.8的欠阻尼系统，既能保证震荡在一定范围内，过渡过程平稳，过渡时间较短，又具有较高的灵敏度。

2)摩擦影响：引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和低速爬行。

3)弹性变形的影响：通常采取提高系统刚度，增加阻尼，调整机械构件和自振频率等方法来提高系统的抗震性，防止谐振的发生。

4)惯量的影响：转动惯量对私服系统的精度、稳定性、动态响应都有影响。惯量大，系统的机械常数大，响应

慢，使系统的震荡增强，稳定性下降；系统的固有频率随之下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。系统设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。

11.间隙问题：

1)直齿圆柱齿轮消间隙法：偏心轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法。

2)斜齿轮传动机构：垫片调整法、轴向压簧调整法。

3)锥齿轮传动机构：轴向压簧调整法、周向弹簧调整法。

4)齿轮齿条传动：双片薄齿轮错齿调整法。

5)螺旋传动消隙法：利用单向作用力、利用调整螺母、利用塑料螺母。

6)滚珠丝杠消隙法：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式。

12.螺旋传动的特点：降速传动比大、具有增力作用、能自锁、效率低磨损快。

滚珠螺旋传动的特点：运动效率高、运动精度高、具有传动的可逆性，但不能自锁、制造工艺复杂，成本高，但使用寿命长，维护简单。

13.滚珠循环方式：内循环、外循环（螺旋槽式、插管式、端盖式）

滚动化发展：滚珠导轨、滚柱导轨、静压导轨。

14.检测系统：

1)检测的作用：用于检测相关外界环境及产品自身状态，为控制环节提供判断和处理依据的信息反馈环节。

2)常用传感器的工作原理及适用场合：

电位器传感器：变电阻原理，作用测大行程往返式位移；

涡流式传感器：测位移，分为高频和低频；

光栅位移传感器：测测位移。

转速传感器：编码器测转速，电涡式转速传感器（非接触式），必须有槽才能用；遮断式光电开关，反射

型光电开关，定区域式光电开关（流水线计数），霍尔传感器。

加速度传感器：最常用压电式；电容式。

流体压强传感器：膜式压强传感器，筒式压强传感器。

3)检测的器具：传感器。

4)传感器的构成：敏感元件、传感原件、基本转换电路。

5)传感器的分类：按测定对象：位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速；

按原理分：电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波。

6)稳定性包括：稳定度、环境影响量。

7)传感器的性能静态：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、零漂、分辨力、重复特性、精度。

传感器的动态特性：传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。

8)压电效应：当某些材料在某一方向被施加压力或拉力时，会产生变形，并且在材料的某一相对表面产生符号

相反的电荷，当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。

9)电涡流效应：当线圈输入一交变电流时便产生交变磁通量，金属板在此交变磁场中会产生感应电流，这种电

流在金属体内是闭合的，所以称之为涡电流或涡流。

10)霍尔效应：半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I通过薄片时，在垂

直于电流和磁场的方向上将产生电动势E，这种现象称为霍尔效应。

15.控制原理：

1)典型控制环节：比例环节、积分环节、微分控制、惯性环节。

2)典型调节方法：开环控制、闭环控制、阶跃响应、PI、PD、PID。PID（比例-积分-微分）

3)机电一体化中的工业控制计算机：单片微型计算机、可编程控制器、总线工控机。

16.伺服控制：

1)伺服系统的原理：伺服控制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确地位置、速度及动

力输出的自动控制系统。

2)伺服系统组成部分：比较环节、控制器、执行环节、被控对象、检测环节。

3)伺服执行原件：交流电机、直流电机、步进电机。

4)

5)

6)

7)伺服系统技术要求：调速范围宽并且稳定，位置精度高0.01—0.001，稳定性好、响应速度快。直流伺服电机特点：响应快、精度高、但需要维护，交流伺服电机不需要维护，其他同直流。步进电机：反应式、永磁式、混合式。步距误差直接影响执行部件的定位精度。

步距角可以用下公式计算：a=360o/kmzm相数z齿数单向双相通电k=1，单双向轮流通电k=2。

8)最大静转矩：是指步进电机在某相始终通电而处于静止不动状态所能承受的最大外加转矩。

9)最高运行频率：步进电机不失步的情况下输入的最高脉冲数。

10)步进电机参数术语：步距角、拍数（单三拍、双三拍、六拍）、相数、定位转矩、静转矩。

11)步进电机工作原理性能：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超

载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进

驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

12)步进电机特性：步距误差、最大静转矩、启动矩频特性、运行矩频特性、最大相电压相电流、最高运行频率。

13)步进电机控制与驱动：单电源驱动电路、双电源驱动电路、斩波限流驱动电路。

14)步进电机的矩频特性：步进电机连续运行时所能接受的最高工作频率，他与步距角一起决定执行部件的最大

运行速度。

15)步进电机的调节特性：

17.干扰：

1)干扰三要素：干扰源、传播途径、接收载体。

2)抗干扰的措施：屏蔽、隔离、滤波、接地、软件处理等。

3)干扰存在的形式：串模干扰、共模干扰。

4)干扰的耦合模式：静电干扰、磁场耦合干扰、漏电耦合干扰、共阻抗干扰、电磁辐射干扰。

18.符号：

1)FMC：柔性制造单元

FMS：柔性制造系统

FML：柔性制造线

FAL：柔性装配线

CIMS：计算机集成制造系统

RGV：有轨小车

AGV：自动导向小车 CAE：计算机辅助工程

CAPP：计算机辅助工艺编制

CAQ：机辅助质量管理

2)CIMS的功能构成：管理功能、设计功能、制造功能、质量控制功能、集成控制与网络功能、3)机器人共同点：机器人的动作机构具有类似与人或其他生物的某些器官的功能、是一种自动机械装置，可以

在无人参与下（独立性），自动完成多种操作或动作功能，既具有通用性。可以在编程，程序流程可变，既具有柔性（适应性）、具有不同程度的智能型。

4)机器人的机械配置形式最常见的是坐标：直角坐标、圆柱坐标、极坐标、关节型、平面关节型。

5)电火花加工必备条件：与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙、必须在有一定绝缘性能的液体介质中进

行、必须采用脉冲电源。

6)刀具磨损破损检测方法： 刀具、工件尺寸及相对距离测定法、放射线发、电阻法、光学图像法、切削力法、切削温度法、切削功率法、振动法、噪声分析法、声发射法、加工表面粗糙度法。

7)自动化制造系统常用辅助设备：清洗站、去毛刺设备、切削和冷却液的处理。

例题1已知一传动系统JL=2000kg*m2,Jm=500 kg*m2,传动级数为n=3，试按传动惯量最小原则，确定各级传动比。

解：由负载角加速度最大原则确定总传动比，i=

由等效转动惯量最小原则分配

2313JLJm20005002 1

i12

i22(21)3*i231(21)31.346 2*(i32)2

21=1.28 22(31)

3i32*(i3)21=1.16

验算i=i1*i2*i3≈2满足设计要求。

参考：

1.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口电路组成。2.机电一体化是从系统的观点出发机械技术 检测技术 伺服技术信息技术等在系统工程的基础上有机的加以综合，实现整个机械系统协 调工作而建立的一门新的科学技术。3.机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、办公机电一体化 和 产业机电一体化 产品。4.机电一体化系统设计的质量管理主要体现在质量目标管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。5.机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性 和 快速响应性-等方面的要求。6.机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节静态设计、动态设计。7.在机电一体化系统的驱动装置中，位于前向通道闭环之内的环节，其误差的低频分量对输出精度基本无影响，而误差的高频分量-影 响系统的输出精度。8.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 9.机电一体化系统中常见的轴承包括滚动轴承 滑动轴承 静压轴承 磁轴承。10.机电一体化系统一般由机械本体 动力与驱动、接口、执行机构 传感器检测部分 控制及处理部分等部分组成。11.在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为: 电压输出 电流输出 频率输出三种形式。12.机电一体化产品中需要检测的物理量分成电量和非电量两种形式。13.机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理 阻尼合理 刚度大 抗振性好 间隙小 并满足 小型、轻量等要求。14.机电一体化的核心是（控制器）15.机电一体化技术归纳为机械技术 检测传感技术 信处理技术 自动控制技术 伺服传动技术和系统总体技术六个方面。16.从控制角度讲，机电一体化可分为开环控制系统和闭环控制系统。17.拟定机电一体化系统的设计方案的方法有替代法、整体法、组合法。18.下列不属于机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法（个别设计法）A 替代法 B 整体设计法 C 组合法 19.衡量机电一体化系统可靠性高低的数量指标有概率指标和寿命指标。20.市场预测主要包括定期预测 和定量预测方法。21.在多级传动中，为了减小传动误差，传动比的分配应遵守前小后大 原则。22.当负载折算到电机轴上的惯量等于转子惯量 时，系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。23.机械传动系统中，影响系统传动精度的误差可分为传动误差 和回程误差两种。24.步进电动机又称电脉冲马达是通过脉冲的数量决定转角位移的一种伺服电动机。25.对于交流感应电动机其转差率s的范围为0

63.从电路上隔离干扰的三种常用方法是: 光电隔离，变压器隔离，继电器隔离。64.工作接地分为一点接地 多点接地。

65.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。66.一般来说，伺服系统的基本组成为控制器 功率放大器 执行机构 和检测装置等四大部分组成。67.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1采用计算机软件分配器 2小规模集成电路搭接的硬件分配器 3专用模块分配器。

第五篇：《机电一体化》复习要点

《机电一体化》复习要点

一、考试形式：开卷

二、考试说明

1． 本课程综合性强，知识面广。考试的目的是帮助同学们总结所学的知识，同时清理自己在学习该时留下的空白部分，以便今后深入学习。

2． 考试题型除少量选择题外，主要以分析题为主，主要考核同学们知识的全面性以及对所学知识的灵活应用，不必死记硬背。

3． 同学们在答题时，积极思考和分析，不要拘泥于在书本中找答案。

三、主要复习要点

1． 机电一体化技术的主要组成技术，各自承担的功能。

2． 与普通产品相比，机电一体化产品的特色和优势。

3． 数控系统的种类和特点。

4． 伺服电机的种类、特点和应用。

5． 数控加工的基本原理和一般过程。

6． 机电系统中常用的结构材料及其特点。

7． 导轨的种类及其特点。

8． 机器人的特点及其应用。

9． 数字信号和模拟信号在机电系统中的应用和处理。

10.工业控制计算机和普通家用计算机的区别。

11.步进电机的结构、特点、应用、调速方法和控制原理。

12.执行元件的概念和用途。

13.常用传感器的种类和用途。

14.能分析典型机电一体化系统的基本构成，明确各模块的用途。

15.明确机电一体化系统中负担控制、信息存储、信号采集以及执行功能的典型器件。

16.明确现代加工的发展方向，理解精密加工和超精密加工的含义和用途。