第一篇：聊城大学 机电一体化考试重点 整理
1、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。1-
2、一个叫完善的机电一体化系统，应该包括以下几个基本要素：机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统、执行系统，各要素和环节之间通过接口有机地联系在一起。
3、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？
1.机械本体机身框架机械连接等产品支持机构，实现构造功能要求：可靠，小巧，美观
2.动力系统提供能量转化成需要的形式实现动力功能要求：效率高可靠性好 3.传感与检测系统检测产品内部状态和外部环境，实现计划功能要求体积小精度高抗干扰
4.信息处理及控制系统处理运算决策，实现控制功能要求：可靠性柔性智能化 5.执行系统包括机械传动与操作机构接收控制信息完成要求的动作实现功能要求：高性能
※※输出轴转角误差最小原则※※P49 各级按传动比按先小后大的原则 齿轮传动各级传动比的最佳匹配原则： 1)重量最轻原则
2)输出轴转角误差最小原则 3)等效转动惯量最小原则 导轨的基本要求：P34 1.导向精度
2.耐磨性磨损是滑动导轨的主要失效形式 3.疲劳和压溃：滚动导轨失效的主要原因 4.刚度 5.低速运动平稳 6.结构工艺性 7.对温度的敏感性 传感器P71 定义一种以一定精度将被测物理量（如位移/力/加速度等）转换为与之有确定对应关系的，易于精度处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。
传感器的组成：
1.敏感元件：感受到被测量
2.转换元件：将非电量转化为电量，以便于被识别 3.基本转化电路：将电路上的电量转化为便于测量的量
传感器的静态特征参数：P73
伺服驱动技术P93 1)伺服驱动技术的概念 2)伺服驱动技术的组成 3)伺服驱动系统的分类
2-1简述机电一体化组成及部分的作用？ 1.传动系统：传递转矩和转速
2.导向机构：支撑和限制运动部件按给定的运动要求在运动源的带动下完成预定的操作
3.执行机构：根据操作指令的要求在运动源的带动作用下完成预定的操作 4.轴系：轴系的主要作用是传递转矩及精确的圆转运动 它直接承受外力 5.机座或机架：它既承受其他部件的重量和工作载荷，又起到保护各部件相对位置的基准作用
2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。2-
9、机械执行机构的基本要求：①惯量小、动力大；②体积小、重量轻；③便于维修、安装；④易于计算机控制。
10、简述各种传感器的特性及选用原则？ A、开关型传感器，只输出“1”和“0”或开和关两个值，用于有临界值设定的场合：B模拟型传感器，输出是与输入物理量变化相对应的连续变化的电量，有线性的和非线性的输出信号，非线性信号需进行线性化处理，线性信号需进行A/D转换后再送计算机处理。C、数字型传感器（有计数型和代码型），计数型传感器可用来检测通过输送带上的产品个数；代码型传感器通常用来检测执行元件的位置或速度。
11、伺服电机的种类、特点及应用：①DC伺服电动机，高响应特性；高功率密度；可实现高精度数字控制；接触换向部件需要维护。（数控机械、机器人、计算机外围设备、办公、机械、音响和音像设备、计测机械等）②晶体管式无刷直流伺服电动机，无接触换向部件；需要磁极位置检测器；具有DC伺服电机的全部优点。（计算机外围设备、音响和音像设备）③AC伺服电机，对应于电流的的激励分量和转矩分量分别控制；具有DC伺服电动机的全部优点（数控机械、机器人等）④步进电动机，A、转角与控制脉冲数成正比，可构成直接数字控制；b、有定位转矩；c、可构成廉价的开环控制系统。（计算机外围设备、办公机械、数控装置）
第三章 机电一体化的计算机控制技术 1． 2． 3． 4． 计算机控制系统的组成 各部分的作用 计算机控制系统的特点 计算机控制系统的分类 工业控制计算机的基本要求 可控制器及其特点：P140 1.可靠性高 2.环境适应性强 3.灵活通用
4.使用方便维护简单
PLC的基本指标 分类与组成P141-143
※PLC的编程 P144-152 梯形图是一种从继电接触器控制电路图演变而来的图形语言 3-1简述计算机控制系统的组成和特点。
答：计算机控制系统是由硬件和软件两大部分组成，其中硬件由计算机主机、接口电路、输入/输出通道及外部设备等组成；软件分为实时软件和开发软件。特点：
1、具有完善的输入/输出通道。
2、具有实时控制功能。
3、可靠性高。
4、具有丰富、完善、能正确反映被控对象运动规律并对其进行有效控制的软件系统。3-2简述计算机控制系统的常用类型及其特点。
答：常用类型：
1、操作指导控制系统（结构简单、控制灵活安全）；
2、直接数字控制系统（具有一个或多个物理量巡回检测通道，能实现多种复杂的控制规律的控制）；
3、监督计算机控制系统（可进行复杂控制规律的控制，工作可靠性高，当出现故障时，其下级系统仍可继续运行）；
4、分级计算机控制系统（功能分散，可用多台计算机分别进行控制和管理）。3-3 试述计算机控制系统的基本要求和一般设计方法？ 答：基本要求：
1.实时性工业控制计算机应具备较完善的中断处理系统及快速的信号通道 2.高可靠性具有高质量和很高的抗干扰能力，并具有较长的平均无故障间隔时间 3硬件配置的可装配可扩充性 4.可维护性；
设计方法：作为计算机的控制系统的设计者，应根据机电一体化系统（或产品）中的信息处理量、应用环境、市场状况及操作者的特点，优选出经济的合理的工业控制的计算机。
3-5 PLC的硬件系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 1)CPU 1.将各种输入信号取入存贮器2.编译执行指令3.把结果送到输出端4.响应各种外部设备 2)存储器
1.RAM存储各种暂存数据，中间结果用户正调试的程序2.ROM存放监控程序，系统程序和用户已调试好的程序 3)输入/输出（I/O）单元
输入/输出（I/O）单元是cpu与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件 4)电源 5)编程程器
编程器是人-机对话的工具，用来输入修改和调试用户程序，监控PLC的运动情况，调整内部寄存器的参数等 6)其他接口电路
1.I/O扩张接口，用于扩展PLC的输入和输出点数 2.智能I/O接口，适应和满足复杂控制功能的要求 3.通信接口 4.A/D D/A 接口
3-12简述计算机控制系统的设计思路。
答：设计思路：
1、确定系统的总体控制方案。
2、建立数学模型并确定控制算法。
3、选择微型计算机。
4、控制系统总体设计。
5、软件设计。
6、系统调试。※P151 例3-1逻辑控制※※※ PLD控制器 P162 PLD控制器就是根据系统反馈的偏差 利用比例（P）和微分(I)和积分(D)进行控制调节器
其中比例环节起纠正偏差的作用 其反应迅速；积分调节能消除静偏差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程
第四章建模与仿真技术
1.系统模型与系统仿真的概念？P186-187（1）系统模型是对系统的特征与变化规律的一种定量抽象，是人们用以认识事物的一种手段（2）系统仿真就是通过对系统模型的实验分析去研究一个存在或设计中的系统 2.模型的种类？
系统模型一般包括物理模型数字模型描述模型
1）物理模型就是根据相似原理把真实系统按比例放大或缩小制成的模型，起状态变量与系统完全相同
2）数字模型是一种用教学方程来描述系统性能的模型3 3）描述模型是一种抽象的不能或很难数字方法描述的而只能用语言描述的系统模型 3 三种建模的方法及基本内容
1）机理模型法：是采用由一般到特殊的推理方法，主要通过理论分析推导方法建立系统模型
2）统计模型法：是采用由特殊到一般的逻辑归纳法，根据一定数量的在系统运行过程中实测，观察的物理数据运用规律系统辨识等理论合理估计出反应系统各物理量相互制约关系的数学模型
3）混合模型法：部分系统的运行规律不可知则首先由机理模型法选择系统模型的大体机构，然后根据实测数据估计出系统的未知参数是机理模型法与统计模型法的综合
第五章电磁兼容技术
何谓电磁干扰？电磁干扰必须具备的条件是什么？
答：电磁干扰是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的、并且对系统性能或信号传输有害的电气变化现象。电磁干扰必备的条件是
1、存在干扰源
2、有相应的传输介质
3、有敏感的接受元件。电磁干扰的来源：10个影响因素
1.低电压化2.高功率化3.高速数字化功能化4.高频化5.高速电子化6.高密度组装7.频点密度提高频带加宽8移动化趋势9.电子产品数量猛增10.3G产品一体化及普及
电磁干扰有哪三种形式？并举例说明？ 答：（1）电容性耦合。（2）电感性耦合（3）电磁场耦合
常见的电磁干扰抑制技术：屏蔽技术；硬件滤波技术；软件的抗干扰；硬件的抗干扰
常见抑制电磁干扰措施有哪些？ 答：常用的措施有：滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等。什么是电磁兼容性？ 答：电磁兼用性是指设备在共同的低磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备一方面不会受其他设备的影响，另一方面也不会影响其他设备。主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针
电磁兼容性设计的目的是什么？如何进行？
答：目的是对电磁干扰加以控制(使产品能够在电磁环境中长期稳定运行，既不被周围设备产生的电磁能量所干扰，也不妨碍周围设备的正常运行)。这样进行：（1）了解和掌握有关产品的国际和国家标准。（2）按标准规定对设备总体布局和系统控制信号、状态和数据的传输线、接地、印制电路板等进行综合设计（3）在了解本产品干扰源、被干扰对象、干扰耦合途径的基础上，通过理论分析将这些指标逐渐的分配到各分系统、子系统、电路和元器件上（4）根据实际情况采取相应措施抑制干扰源、隔断干扰途径，提高电路的抗干扰能力（5）利用各种模拟测试器，对产品进行严格测试。
为了抑制电容性、电感性和电磁场三种耦合形式，应采取何种有效措施？ 答：抑制电容性可采取合理布置电路及电场屏蔽等措施；抑制电磁场耦合可采用屏蔽干扰源；抑制电感性耦合可采用切断干扰传播路径。如何实施软件抗干扰？
答：实施软件干扰主要有：1）、数据采样的抗干扰设计。（1）抑制工频干扰（2）数字滤波。2）程序运行失常的软件抗干扰设计。（1）软件陷阱（2）WTD技术。
第六章 机电一体化系统设计
1.简述机电一体化系统设计流程？ 五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。
2．需求是和功能相联系的，不同的需求要求产品具有不同的功能。不断的出现新 的市场要求，刺激了产品功能的不断改进
3．设计类型 机电一体化系统的设计类型包括开开发发型设计 适应性设计 变型设计P271 4设计准则P271 开发性设计、适应性设计、变型设计有何异同？
①开发性设计：在工作原理、结构等完全未知的情况下，没有参照产品，应用成 熟的科学技术或经过试验证明是可行的新技术，设计出质量和性能方面满足目的要求的新产品，这是一种完全创新的设计。②适应性设计：在总的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，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。③变型设计：在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一些变异，设计出新产品以适应市场需求，增强市场竞争力。这种设计也包括在基本型产品的基础上，工作原理保持不变，开发出不同参数、不同尺寸和不同功能和性能的变型系列产品。
如何进行设计任务抽象化？其作用是什么？
答：①将待求系统看做黑箱，分析和比较系统的输入/输出的物料流、能量流、信息流的差别和关系，从而反映出系统的总功能，然后探求系统的机理和结构，逐步使黑箱透亮，直到方案的拟定。②作用：确定产品总功能，捉住本质，突出重点；通过问题抽象化获得功能的功能定义能扩大解的范围，放开视野，寻求更为理想的设计方案
为什么要进行系统的评价和决策？分别简述其步骤。
答：评价的目的是为了决策，决策需要评价；决策是为了从众多的可供选择的方案中选出作为实现特定目标的最佳方案。系统评价的步骤：（1）明确系统评价的目的(2）分析系统、熟悉系统(3）建立评价指标体系（4）确定评价尺度（5）确定评价方法(6）计算评价价值(7）综合评价
系统决策步骤：（1）发现问题（2）确定目标（3）制定方案（4）评价与决策（5）反馈
机电一体化系统设计习题练习
（一）一 选择 机电一体化系统的主要功能是对输入的物质、能量与（C）按照要求进行处理。
A 运动 B 控制 C信息D 传动 滚珠丝杠传动的工作圈数一般为2—3个，滚珠总数一般不超过（B）个。A 100 B 150 C 200 D 250 3 滚珠丝杠传动副的第一、第二、第三圈分别承受轴向载荷的50%、30%和20%，因此工作圈数一般为：（B）
A 2（或1.5）～3（或2.5）B 2.5（或2）～3.5（或3）C 3（或2.5）～4（或3.5）D 3.5（或3）～4.5（或4）4 下列哪项不是齿轮传动的优点：（D）
A 传动效率高B.传动比准确 C.结构紧凑 D 制造成本低 5 TVP吸收器又被称为瞬变电压控制器，其作用是：（B）A 稳压 B 防止尖峰脉冲的影响C 防止突然断电D 防止电磁辐射 滚动导轨低速运动不平稳，易出现爬行现象，下列哪种方法不能缓解这一现象（D）
A 提高制造精度B 加润滑油 C 选择刚度高的材料 D 增大表面摩擦系数 7 下列哪种方式是滚动导轨失效的主要原因：（B）
A 磨损 B 疲劳和压溃 C 塑性变形 D 脱离 8 在稳定工作状态下，传感器输出信号的变化量和引起此变化的输入信号的变化量之比称为：（D）
A 线性度 B 精确度 C 分辨率 D 灵敏度 9PID控制器又被称为（C）控制算法。A比例
B比例微分
C比例积分微分 D比例积分
10系统模型是对系统特征与变化规律的一种定量抽象，下列模型中被称为“具体而微”的模型是：（D）A 状态模型 B 数学模型 C 描述模型 D 物理模型
11在数学模型的建立方法中，属于“由一般到特殊”的推理演绎方法的是：（A）
A 机理模型法 B 统计模型法 C 混合模型法 D 一般归纳法 下列情况中，不会导致电磁干扰现象加剧的是：（C）A 低电压化B 高速数字化C 模块化 D 高功率化 13 UPS电源指的是：（B）
A 稳压电源 B 不间断电源 C 交流电源 D 直流电源 14 软件抗干扰方法中的看门狗法，其内部由一个或几个（A）组成。A 定时器 B 控制器 C 置位装置 D 开关电路 二 判断 机械传动机构系统传动部件的静摩擦力应尽可能的小，动摩擦力应是尽可能小的正斜率。√ 滚珠丝杠副由于不能自锁，具有传动的可逆性。√ 传感器按照其工作原理进行分类可分为位移传感器、速度传感器、力传感器等。X 4 目前工业控制设备中可靠性最高的是PLC设备。√ 根据系统的不同，建立能够正确描述系统中各物理量变化的数学方程的过程叫做仿真。X 6 半物理、全物理仿真具有较高的可信度和较好的实时性，但是构造复杂、造价高、准备时间长，因此一般用在计算机仿真之后。√√ 早期的抗干扰方法是单纯的对抗式的措施，电磁兼容性设计要采取主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。√ 机电一体化设计类型一般可分为开发性设计、适应性设计和变形性设计。√ 三 名词解释
机电一体化，PID 控制器，知识，传感器，智能，智能控制系统 四 简答
1机电一体化系统的设计思想有机电互补、融合和组合等，根据这一思想，分析机电一体化系统的三种设计类型。
2试从硬件、软件及电源三个方面简述常见的电磁干扰防治方法
3建模与仿真是机电一体化系统的关键技术之一，试简述建模的概念及常见的建模方法及其基本内容。4分析机电一体化系统设计的流程。列出关键步骤，作简单解释。分析机电一体化的5大组成部分。
第二篇：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
第三篇：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iPh)。
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。
静压导轨副工作原理P65-P66。
方向精度是指运动件转动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。
置中精度是指在任意截面上，运动件的中心与承导件的中心之间产生偏移的程度。嵌入式滚动支承形式：图a所示的结构，接触面积小，其摩擦阻力矩较另外两种小，但所承受的载荷也较小，在耐磨性方面也不及后两种结构好。图b所示结构能承受较大载荷，但摩擦阻力矩较大。图c所示结构，在承受载荷和摩擦阻力矩方面，介于前两者之间。P71
执行元件的种类：
1、电动式执行元件；
2、液动式执行元件；
3、气动式执行元件。特点：P91。
步进电动机一般为开环控制，直流和交流伺服电机可采用半闭环或全闭环控制方式。闭环控制方式可得到比开环控制方式更精密的伺服控制。
电动机的功率密度PG。电动机的比功率dp/dtd(T)/dtTNd/dtTTN2TNTN/Jm。
对于起停频率低，但要求低速平稳和扭矩脉动小，高速运行时振动、噪声小，在整个调速范围内均可稳定运动的机械；对起停频率高，但不特别要求低速平稳性产品。
直流伺服电机与驱动：P98。脉宽调制直流调速驱动系统原理如图3.4所示。P99。步进电机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。
步进电动机的特点：
1、工作状态不易受各种干扰因素的影响；
2、步距角的误差不会长期积累；
3、控制性能好，不易“丢步”。
步进电机的工作原理。P105-P107
步距角的大小与通电方式和转子齿数有关，大小为：360/(zm)。m—运行拍数，通常等于相数或相数整数倍，即mKN（N为电动机的相数，单拍时K=1，双拍时K=2）。
实现环形分配的方法有三种：
1、采用计算机软件，利用查表或计算方法来进行脉冲的环形分配，简称软环分；
2、采用小规模集成电路搭接而成的三相六拍环形脉冲分配器；
3、采用专用环形分配器器件。
将一个步距角细分成若干步的驱动方法称细分驱动。
要实现细分，需要将绕组中的矩形电流波改成阶梯形电流波，即设法使绕组中的电流以若干个等幅等宽度阶梯上升到额定值，并以同样的阶梯从额定值下降为零。
使用微型计算机对步进电机进行控制有串行和并行两种方式。
专用控制系统适合于大批量生产的机电一体化产品。
对于多品种、中小批量生产的机电一体化产品来说，由于还在不断改进，结构还不十分稳定，特别是对现有设备进行改造时，采用通用控制系统比较合理。
微型计算机：字长—微处理器的字长定义为并行数据总线的线数。字长直接影响数据的精度、寻址的能力、指令的数目和执行操作的时间。速度—速度的选择与字长的选择可一并考虑。
按微处理机位数可将微型计算机分为位片、4位、8位、16位、32位和64位等机种。位数是指微处理机并行处理的数据位数，即可同时传送数据的总线宽度。
机器语言是设计计算机时所定义的、能够直接解释与执行的指令体系，其指令用“0”、“1”符号所组成的代码表示。当CPU的引脚MN/MX接到+5V时，8086/8088工作于最小模式。MN/MX接地，8086/8088则工作于最大模式。最小工作模式是指单处理器系统。
最大工作模式是相对于最小工作模式而言的。其特征是系统中可以包括两个或多个微处理器。
8086/8088引脚的功能定义。P137—P140
8086CPU最小工作模式系统的典型配置。P141图4.7
I/O寻址方法。P152
光电隔离电路的作用：
1、可将输入与输出端两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电；
2、可以进行电平转换；
3、提高驱动能力。
光电耦合隔离电路应用。P169
传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器。
按输出信号的性质可将传感器分为开关型、模拟型和数字型。
P180
传感器与微机的基本接口。表4.32
模拟量转换输入方式。表4.33
采样是指将连续时间信号转变为脉冲或数字信号的过程。
D/A转换过程。P206
直线插补与圆弧插补。P247
典型负载是指惯性负载、外力负载、弹性负载、摩擦负载。
等效转动惯量、等效负载转矩。P251公式（7.3）、公式（7.8）
计算举例。P251
额定转矩T（N.m或N.cm）应大于所需要的最大转矩。
系统执行元件的转矩匹配：TTeqT惯
有源校正，通常不是靠理论计算而是用工程整定的方法来确定其参数的。方法如：P265 调节器控制作用有三种基本形式，即比例作用、积分作用和微分作用。
控制作用对系统产生的控制结果。P267
由于减速器的主动轮和从动轮之间间隙的存在和传动方向的变化，齿轮传动的输入转角和输出转角之间呈滞环特性。
传动间隙对伺服系统的影响：
1、闭环之内的动力传动链齿轮间隙影响系统的稳定性；
2、反馈回路上的传动链齿轮传动间隙既影响系统的稳定性又影响系统精度。
可靠性是系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
保证系统可靠性的方法：
1、提高系统的设计和制造质量；
2、冗余技术；
3、诊断技术。干扰渠道示意图。P281图7.32 m
第四篇：机电一体化考试参考
一
1机电一体化的五大组成要素:机械本体 动力与驱动部分 传感检测部分 执行机构 控制与信息处理单元
2机械固有的参数:转动惯性(越小越好)摩擦（静摩擦尽可能小，动摩擦尽可能小的正斜率）阻尼（阻尼比在0.4-0.8之间）
3传动比的设计原则：等效转动惯量最小原则导向装置 执行装置
5电感测位移主要测：直线位移传感器主要用于测：位移 速度 压力 转矩 加速度主要有 敏感元件 转换原件基本转换电路组成6传感器的性能参数：精度 分辨力 线性度 迟滞 稳定性
7工控机包含：单片机 可编程序控制器 工业控制计算机
8计算机控制系统分为：操作指导控制 控制系统 分布式控制系统 现场总线控制系统
9校正的方法：串联校正（比例校正比例—积分校正比例—微分校正比例—积分—微分校正）并联校正（前反馈校正 后反馈校正 硬校正 软校正）
10PLC的组成：CPU储存器 输入输出接口 电源 编程器 扩展接口
11PLCX内部继电器类型：输入继电器 输出继电器 辅助继电器 状态继电器 定时器 计数器 定时器
12步进电机的驱动方式：恒流轨波 单电源驱动 双电源驱动 常用的伺服电动机有：步进电动机 直流伺服电动机 交流伺服电动机。
13步进电机的通电方式：三项单拍 三项双拍 三项六拍
14干扰三要素：干扰源 传播途径 接受载体
传播途径： 辐射方式传播传导方式传播
耦合类型： 静电干扰 磁场耦合干扰 漏电耦合干扰 共阴抗干扰，电磁辐射干扰
干扰存在的形式：共模干扰 串模干扰 抗干扰措施：屏蔽 隔离 滤波 接地 软件抗干扰技术
15机电一体化的应用：数控机床 工业机器人
16工业机器人按构型分为：直角坐标系型 圆柱坐标系型 坐标系型 多关节型
17机电一体化设计的四个阶段：准备阶段 理论设计阶段 设计实施阶段 定型阶段 二
1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设备以及相关软件有机结合而构成系统的总称 2爬行： 在滑动摩擦副中从动件在匀速驱动和一定摩擦条件下产生的周期性时停时走或时慢时快的运动现象
3空回：当螺旋机构中存在间隙，若螺杆的转动方向改变，螺母不能立即产生反向运动，只有螺杆转动某一角度后才能使螺母开始反向运动，这种现象就为空回
4滚动化:就是把丝杠和导轨的滑动摩擦变成滚动摩擦
5无隙化：就是消除机械传动中的间隙，使传动没有间隙 6压电效应：某些物质当受到外压力作用时内部出现极化现象，使其表面出现电荷形成电场，当外力撤消时物质恢复原来状态
7霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过导体时在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间出现电势差，这种现象就是霍尔效应 8涡流效应：电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流且成闭合回路，类似于水涡流形状，称为电涡流。
9电机矩频特性：步进电机运行时输出转矩与输入脉冲频率的关系 10步距角：步进电机绕组每次通断电使转子转过的角度
11迟滞：传感器正向特性和反向特性的不一致性
12失步：是漏掉了脉冲没有运动到指定的位置
13干扰：指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素 14.传感器：指以一定的精确度将被测量（位移、加速度、转速）转换位与之有确定对应关系且易于精确处理和测量的某种物理量（电量）的测量部件或装置
1间隙对系统有哪些影响？应如何清除？答：间隙可以使机械传动系统产生回程误差，影响系统伺服精度、稳定性和自动变向功能，有齿轮传动得齿侧间隙、丝杠螺母的传动间隙等。齿动传动齿侧间隙的消除：1.刚性消除法（采用偏小轴套消除机构等）2.柔性消除法（如采用双齿轮错齿消除机构等）丝杆螺母间隙的调整：如采用双螺母机构、垫片式调隙机构等
2传感器组成功能：1.敏感元件：直接感受被测量，并输出于被测量成确定关系的物理量2.转换元件：将敏感元件的输出物理量转换为电路参量 3.基本转换电路：将上述电路参量输入基本转换电路，并转化为电量输出PLC编程元件、功能、指令及功能编程方法
答：输入继电器（X）：端子从外部开关接收信号并输入内部辅助继电器（M）：只供内部编程使用输出继电器（Y）定时器（T）：根据时钟脉冲的累积形式，当时间达到预值时触头动作 计数器（C）数据寄存器（D）状态继电器（S）
LDANDANIMPSMRDMPPPLSPLFORORISETRSTMCMCRANBORB
编程方法：经验法、转化法、步进法 4机电一体化的运用，工业机器人的特点？
答：机器人：是集机械、电子、控制、计算机等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备计算机集成制造系统：是随着计算机辅助设计制造的发展而产生的，是集多种高新技术于一体的现代化制造技术数控机床：是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备特点：通用性（可以按不同轨迹、不同运动方式完成规定动作的各种任务 柔性：可以用于多品种、变批量的生产
5为什么要进行线性化处理？线性化处理方法？
答：机电一体化检测系统中总希望传感器与检测电路的输出和输入呈线性关系使测量对象在整个范围内灵敏度一致，但是很多元件具有不同程度的非线性特性，是较大范围的动态检测存在很大误差，因此要进行线性化处理常
用方法：计算法、查表法和插值法等
6机电一体化中机和电是怎么融合的？关键技术有哪些？答：机电一体化是机械学和电子学两个学科的综合，但事实上不是两者之间简单的叠加二十将机械学，电子学，控制论，计算机科学等融合在一起的一门综合性学科。
关键技术：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，系统总体技术六大关键技术。7步进电机工作原理？
步进电机是将电脉冲信号转化为角位移的电气元件是利用定干扰组通电励磁性产生磁转矩而实现转动的A相绕组通电则转于上下两对齿被磁场吸引，转干停在A相位置A相绕组继电B相绕组通电则磁极A磁场消失，B产生磁场，将离它最近的的两个齿吸引过来停在B相位置，这是转子逆时针转动按此类推依次按A—B—C—A轮流通电，则转子就实现逆时针旋转。
8干扰三要素？抗干扰措施？提高抗干扰方法？
干扰三要素 干扰源 传播途径 接受载体
干扰存在的形式 共模干扰 串模干扰 抗干扰措施 屏蔽 隔离 滤波 接地 软件抗干扰技术
提高系统抗干扰措施包括逻辑设计力求简单，硬件自检测和软件自恢复的设计从安装和工艺等方面采取措施消除干扰。
9何为莫尔原理？光栅传感器是如何利用莫尔原理的？
答莫尔条纹的成因是有主光栅和指示光栅的遮光和透光效应形成的，主光栅用于满足测量范围及精度，指示光栅用于拾取信号。将主光栅与指示光栅的刻划面相向叠合并且使两者栅线有很小的交角。光栅传感器的光电转换系统由光源、聚焦镜、光栅尺、指示光栅和光敏元件组成，当两块光栅作相对运动时，光敏元件上的光强随莫尔条纹移动而变化，因此光敏元件会将莫尔条纹的变化转化为电流或电压的变化 10.伺服系统的组成部分及功能？（1）.控制器：根据输入信号和反馈信号决定控制策略（2）.功率放大器：将控制器发出的控制信号进行改大并用来驱动执行机构完成某种操作（3）执行装置：根据控制信号的要求将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控制对象（4）被控制对象：被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主件（5）检测反馈装置：能够对被控制量进行测量，实现反馈控制。论述题：常用的传感器及其功能？（1）位移监测：差动变压器式传感器，光栅传感器，感应同步器，光电编码器（2）转速检测：直流测速机，光电式转速传感器，霍尔式转速传感器（3）力检测：电阻应变式力传感器，电阻应变式压力传感器，压阻式压力传感器（4）加速度检测：应变式加速度传感器，压电式加速度传感器（5）位置检测：接触式位置传感器，接近式位置传感器。
第五篇：机电一体化考试资料
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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，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2.机电一体化是机械技术、电子技术、信息技术相互交叉融合的产物。
3.机电一体化的发展有一个从自发状况向自为方向发展的过程。
4.机电一体化的目的是提高系统的附加值。高附加值体现在高性能化、低价格化、高可靠性化、智能化、省能化、轻薄短小化。
5.优先发展机电一体化必须同时具备的条件：
（1）短期或中期普遍需要；（2）具有显著地经济效益；（3）具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础。
6.优先发展的机电一体化技术：
（1）检测传感技术；（2）信息技术；（3）自动控制技术；（5）精密机械技术；（6）系统总体技术
7.机电一体化系统构成：机械系统（机构）（动力源）、传感检测系统（传感器）8.工业三大要素：物质、能量、信息。
9.机电一体化系统的目的功能：（1）变换功能；3
10.息的传递与交换。为此，“联系条件”，这些联系条件称为接口。
11.输出
12.（1
（2
（3D/A、A/D转换器
（4/输出接口、GB-IB总线、STD总线 根据接口输入/
（1座等
（2
（ISO、ASCII码、C、C++、VC、VB
（4
13.机电互补法、融合法、组合法。（要会区分三者）
第二章
1.与一般的机械系统设计要求相比，机电一体化系统的机械部分除要求具有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性，就是说响应要快、稳定性要好。为达到上述要求，主要从以下几方面才去措施：
（1）低摩擦；（2）短传动链；（3）最佳传动比；（4）反向死区误差小；（5）高刚性
2.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、各种非线性传动部件等；其主要功能是传递转矩和转速。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。
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3.机电一体化的发展要求传动机构不断适应新的技术要求，有如下三个方面：
（1）精密化；（2）高速化；（3）小型、轻量化。
4.丝杠螺母机构主要是讲旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动；可分为滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。
5.滚珠丝杠副的组成：丝杠、螺母、滚珠、反向器。
滚珠丝杠副特点：（1）丝杠转动时，为防止滚珠从滚到断面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，形成滚珠流动的闭合通路；（2）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）；（3）运动平稳；（4）传动精度高；（5）不易磨损；（6）使用寿命长。
6.滚珠丝杠副的结构类型：（课本26、27
（1）螺纹通道有单圆弧型和双圆弧型。接触角ɑ一般为45道的接触角随轴向载荷的大小的变化而变化，r的滚到圆弧半径R稍大于滚珠半径b中基本保持不变。
（2）滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和A.B.在螺母体内或体外作循环运动。
（3
A.公称直径d0Dpw
B.基本导程Pht2Π弧度时的行程。
C.行程
7.（（2弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式（具体看课本32页）
8.滚珠丝杠副支撑方式：单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推自由式（课本34页）
9.预拉伸安装原因：丝杠的轴承组合及轴承座以及其他零件的连续刚性不足，将严重影响滚珠丝杠福的传动精度和刚度。
10.齿轮传动间隙的调整方法：
（1）圆柱齿轮传动：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法
（2）斜齿轮传动：与错齿调整法基本相同
挠性传动部件和间歇传动部件了解一下，可能会考填空和判断（课本45—49页）
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11.导向支撑部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常称导轨副，简称导轨。
12.导轨副应满足的基本要求：导向精度、刚度、精度的保持性、运动的灵活性和低速运动的平稳性、对温度的敏感性和结构工艺性。
13.爬行现象产生的原因：摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。
14.防止爬行现象的措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；在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。
15.导向精度是指导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导向精度高低取决于导轨的结构类型，导轨的几何精度和接触精度，导轨的配合间隙、膜刚度，导轨和基础件的刚度和热变形等。
16.直线运动导轨的几何精度描述指标：
（1）导轨在垂直平面内的直线度（即导轨纵向直线度）
（2）导轨在水平平面内的直线度（即导轨横向直线度）（3）两导轨面间的平行度，也叫扭曲度。
17.精度的保持性主要取决于导轨的耐磨性。18.导轨副截面形状及其特点（54、55
19.导轨副材料的选择（58页）
1.部位的能量转换部件。
2.，液动式（ABS），气动式。
3.响应快，易与
4.掌握91页表3.1
5.：惯量小，动力大；体积小，重量轻；
6.（99页）
7.100页图3.5）：VT1.VT3基极加正向脉冲 VT2，VT4 加冲，则VT1.VT3导通，VT2，VT4截止。电流沿+90v→cd→M→b→VT3→a→0V流通，电动机正转。
VT2，VT1.VT3基极加负向脉冲 电动机反转。
（注意看课本99页）
8.步进电机的定义：步进电机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。
9.步进电机的特点（为什么步进电机在不需反馈的开环作用下就能精确控制？）：①步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响。②步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，因此不会有长期误差。③控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。
10.步进电机的种类：可变磁阻（定子，转子有铁心构成，无永磁铁）
永磁（转子采用永久磁铁，定子用软磁钢）
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混合型（转子上嵌有永久磁铁）
11.步进电机工作原理（书上106页图3.13）
（1）A相通电1、3齿与A相对齐初始稳定平衡位置（空载）
（2）由A相通电切换到B相通电，转子逆时针转过30度
（3）由B相切换到C相通电，转子逆时针转过30度
其步进角为30度
通电方式为A-B-C-A(三相单三拍)
以上为步进电机工作过程(三相单三拍),其余类型的写法与其相似.步距角的计算（见书107页）
12.步进电机的运行特性
（1）分辨率 ：步距角α越小，分辨率越高。
（2）静态特性：
当电度角θe=±90º,其静态转矩为最大静转矩。
步进电机的静态稳定区为-π＜θe＜π
（3）动态特性（109页）
13.14.实现脉冲环形分配的方法?（1）采用计算机软件
（2（3
功率放大电路：斩波恒流功率放大电路（课本116-11815.掌握图3.20、
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