机电一体化选择题

第一篇：机电一体化选择题

机电一体化习题

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I/O接口I/O通道串行通信

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。（×）2 滚珠丝杆不能自锁。（√）无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×）4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√）5 同步通信常用于并行通信。（×）6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误

（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√）（2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）

（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√）

三、单项选择题

1.步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（B）决定转角位移的一种伺服电动机。A 脉冲的宽度

B 脉冲的数量

C 脉冲的相位

D 脉冲的占空比

2.对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。

A.1

B.0

C.-1

D.-1

A.机器人

B.计算机集成系统

C.脉宽调制

D.可编程控制器 4.PD称为（B）控制算法。

A.比例

B.比例微分

C.比例积分

D.比例积分微分 5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（A）方法实现。

A.插补

B.切割

C.画线

D.自动

四、填空题

1.在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为 ： 串行

通信和 并行 通信。2.微机控制系统中的输入与输出通道一般包括

模拟量输入通道

模拟量输出通道、数字量输入通道

数字量输出通道

四种通道。

3.在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。

4.一般来说，伺服系统的执行元件主要分为电磁式

液压式 气压式和其它 等四大类型。5.在SPWM变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波

6.异步交流电动机变频调速：

a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩

调速方式。b)基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率调速方式。

7.开环步进电动机控制系统，主要由.环形分配器

功率驱动器 步进电机等组成。8.实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是：1）计算机软件

2）

硬件分配，3）专用环形分配器

9.根据计算机在控制中的应用方式，把计算机控制系统分为四类： 1）操作指导控制系统2）直接控制系统 3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统

10．应用于工业控制的计算机主要有：

1）单片机 2）PLC，3）总线工控机等类型。

11.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以

电压或电流的形式，通过金属导体传递。

12.抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离

滤波 接地合理布局和软件抗干扰技术。

13.电场屏蔽----通常用铜、铝等导电性能良好 的金属材料作屏蔽体，并应保持良好接地。14．根据频率特性解释下列滤波器的作用：

1）低通滤波器：只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制、衰减，不让通过。2）带通滤波器：只让某一频带内的成分 通过，而低于上截止频率成分和高于_下截止频率成分的成分抑制,不让通过。

五、简答题

1.试简述光电式转速传感器的测量原理。

2.试述可编程控制器的工作原理。

3.在模拟输入通道中，采样/保持器有什么作用？是否模拟输入通道中必须采用采样/保持器？为什么？

4.柔性制造系统的主要特点有哪些？ 5 步进电动机是什么电机？它的驱动电路的功能是什么? 6.伺服控制系统一般包括哪几个部分？每部分能实现何种功能？

六、解答题(每小题5分，共40分)1．简述一个典型的机电一体化系统的基本组成要素。

2．直齿圆柱齿轮传动机构中消除齿侧隙的常用方法？

3．简述机电一体化对机械系统的基本要求及机械系统的组成。

4.简述在微机控制系统中I/O控制方式及I/O接口的编址方式。5．简述伺服系统的结构组成。

6．DAC0832有哪三种输入工作方式？有哪二种输出工作方式？

7.有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：

1）步进电机的步距角；

2）脉冲电源的频率。

8.测量某加热炉温度范围为100~1124℃，线性温度变送器输出0~5V，用ADC0809转换器输入到微机控制系统中，试求测量该温度环境的分辨率和精度。

七、计算题

1.某光栅传感器，刻线数为100线/mm，设细分时测得莫尔条纹数为400，试计算光栅位移是多少毫米？若经四倍细分后，记数脉冲仍为400，则光栅此时的位移是多少？测量分辨率是多少？

2.若12位A/D转换器的参考电压是 ± 2.5V，试求出其采样量化单位q。若输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。

八、综合应用题(每小题15分，共30分)1.分析下图调整齿侧间隙的原理 1、4－锥齿轮 2、3－键

5－压簧 6－螺母 7－轴

2、周向弹簧调整法

2.分析下图差动螺旋传动原理

设螺杆3左、右两段螺纹的旋向相同，且导程分别为Ph1和Ph2。2为可动螺母

机电一体化复习题参考答案 一

名词解释 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。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。闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。它是把组成微机的CPU、存储器I/O接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。9 串行通信是数据按位进行传送的。在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA）而不通过CPU

五、简答题

1.光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N，则可测出转速为

式中

Z——圆盘上的缝隙数；

n——转速(r／min)；

t——测量时间(s)。

2.可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）状态。不管是在哪种状态，PLC都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。在每次循环中，若处于运行（RUN）状态，可编程控制器完成5个阶断，如图所示。若处于停止（STOP）状态，PLC也要循环进行内部处理和通信服务。

3.由于任何一种A/D转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作，因此，在转换过程中，模拟量不能发生变化，否则，将直接影响转换精度。采样/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D转换时，保证输入A/D转换器的模拟量不发生变化。模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器。当输入的模拟量信号变化缓慢时，也可省去采样/保持器。

4.（1）柔性高，适应多品种中小批量生产；（2）系统内的机床工艺能力上是相互补充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；（5）多层计算机控制，可以和上层计算机联网；（6）可进行三班无人干预生产。

5.步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流交流电动机组成的开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。步进电动机驱动电路实际上是一个功率开关电路，为使步进电动机能输出足够的转矩以驱动负载工作，提供的足够功率的控制信号。

6.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等个五部分。比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，通常由专门的电路或计算机来实现；

控制器通常是计算机或PID控制电路；其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作；

执行元件按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。

被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体，一般包括传动系统、执行装置和负载；

检测环节指能够对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。

六、解答题(每小题5分，共40分)1．

1）机械本体2）动力与驱动；3）传感测试部分；4）执行机构 5）控制及信息处理单元

2．1）、偏心轴套调整法

2）、双片薄齿轮错齿调整法 3．

对机械系统的基本要求：高精度；快速响应；良好的稳定性。机械系统的组成：传动机构；导向机构；执行机构。4.程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。

独立编址；与储存器统一编址。

5．1)比较环节；2)控制器；3)执行环节；4)被控对象；5)检测环节。6．输入工作方式：（1）直通方式（2）单缓冲方式（3）双缓冲方式

输出工作方式：（1）单极性输出

（2）双极性输出 7.1)

K=2;M=5, Z=24;α=360/2*5*24=1.5º 2)

f=400Hz 8.4 ℃;+2℃。

七、计算题

1)100：1=400：х

x=4 mm 四细分：400：1=400：х

x=1mm 分辨率：1÷400=2.5(μm)2)q=fmax－fmin/2i=5/212=0.00122

n=3.5/0.00122=2869 2869化为二进制为101100110101

八、综合应用题(每小题15分，共30分)1.在锥齿轮4的传动轴7上装有压簧5，其轴向力大小由螺母6调节。锥齿轮4在压簧5的作用下可轴向移动，从而消除了其与啮合的锥齿轮1之间的齿侧间隙。

1、4－锥齿轮 2、3－键

5－压簧 6－螺母 7－轴

2.当螺杆转动 角时，可动螺母2的移动距离为

（1）

如果Ph1与Ph2相差很小，则 L很小。因此差动螺旋常用于各种微动装置中。若螺杆3左、右两段螺纹的旋向相反，则当螺杆转动 角时，可动螺母2的 移动距离为

（2）

可见，此时差动螺旋变成快速移动螺旋，即螺母2相对螺母1快速趋近或离开。这种螺旋装置用于要求快速夹紧的夹具或锁紧装置中。

机电一体化技术试题

一、填空(每空2分，共20分)1.机电一体化产品按用途可以划分为

和

2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、——和——组成。

3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守————原则。4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、——和——等部分构成。5．传感器的静态特性能数主要有——、——二——————、迟滞和重复精度。第一章

1.什么是机电一体化？各国的主要观点有哪些？(P1~3)答：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。

2.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。

3.试分析机电一体化系统的组成及相关技术。(P1~3)答：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。

4.一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？

答：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。

5.试述机电一体化系统的设计方法。

答：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。

6.试述现代设计的概念。（P4）

设计这个词有两种概念。广义的概念是指发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节和达到的目标。狭义的概念指的是将客观需求转化为满足该需求的技术系统的活动，各种产品包括机械产品的设计即属此类。

现代设计是过去长期的传统设计活动的延伸和发展，是随着设计实践经验的积累，由个别到一般、具体到抽象、感性到理性，逐步归纳、演绎、综合而发展起来的。由于科技进步的速度日益增快，特别是计算机技术的高速发展，人们在掌握事物的客观规律和人的思维规律的同时，运用相关的科学技术原理，进行过去难以想象的综合集成设计计算，使设计工作包括机械产品的设计过程产生了质的飞跃。

8.现代设计方法有哪些？（P3～13）

现代设计方法门类众多且不断出新。可按所研究解决的问题性质分为总体问题和个别性能问题两大类：

1.研究总体设计的现代设计方法

(1)设计方法学

(2)价值工程设计(3)优势设计（4)绿色设计(5)计算机辅助设计(6)并行工程设计

(7)虚拟设计

(8)反求工程设计

(9)优化设计及其发展

(10)创新设计技术

2．研究产品性能的现代设计方法

(1)工业产品艺术造型设计(2)模块化设计

(3)相似性设计

(4)摩擦学设计

(5)三次设计

(6)人机工程设计

(7)智能设计

(8)动态设计

(9)可靠性设计

(10)有限元法

(11)机械疲劳设计

9.何为机电一体化系统的四视图设计？（P13）功能视图、结构视图、控制视图和信息视图

第二章

1.什么技术系统？什么是技术过程？什么是作业对象？(P27)例如，为了得到某种复杂形状的金属零件，可通过编程在加工中心上对坯料进行加工。坏料是作业对象，加工中心是技术系统，所完成的加工过程是技术过程。作业对象一般可分为三大类：物料、能量和信息

2.确定技术过程的一般步骤是什么？(P27)1)根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对象以及主要转换要求。2)分析比较传统的和现代的理论和实践，确定实现主要转换的工作原理。

3)明确实现技术过程的环境和约束条件。环境是与技术系统发生联系的总和，包括经济条件、生产条件、技术条件、社会条件等。

4)确定主要技术过程和其他辅助过程。

5)根据高效、经济、可靠、美观、使用方便等原则，初步规定技术系统的边界及工作范围。

3.试述功能设计方法和主要步骤。(P28~30)功能是对技术系统中输入和输出的转换所作的抽象化描述。只有用抽象的概念来表述系统的功能，才能深入识别需求的本质，辨明主题，发散思维，启发创新，总功能逐步分解为比较简单的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能树(一)功能分析(二)功能元求解 1．选择工作原理 2．构思功能载体(三)方案综合

4.功能设计的工具有哪些？（P30）1．设计目录

(1)对象目录

(2)作业日录

(3)解法目录

2．知识库

(1)数据库

(2)设计词典

(3)手册

5.试分析设计与技术系统的关系。

设计若是为了对作业对象完成某种技术过程，设计对象就是人造技术系统。

第三章

1.结构设计有哪些内容？（P78）

宏观地看，结构设计大致有以下三方面内容:

(1)功能设计 以各种具体的结构实现机电一体化系统的功能要求。

(2)质量设计 兼顾各种要求和限制，提高机电一体化系统质量和性能，(3)优化设计和创新设计

充分应用现代设计方法系统地构造设计优化模型，用创造性设计思维方法进行机电一体化系统设计的优化和创新。

2.机电一体化系统中运动联系结构的基本单元有哪些？(P87)

需要联轴器、减速、变速装置及运动换向与转换装置等基本传动结构

3.滚动导轨副的品质用那几方面来衡量？(P108)

(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。

4.结构设计品质是指在那些方面应注意的问题？（P116）

结构设计品质是指结构强度和静刚度、结构动刚度、结构热稳定性和结构工艺性等四大方面应注意的问题

第四章

1.机电一体化系统中控制器的作用是什么？它的基本功能应包括那些？(P149~150)机电一体化机械的控制器是一个以计算机为核心的测量和控制系统它将来自各传感器的检测信号与外部输人命令进行集中，存储、分析、转换，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的运行。它的基本功能应包括以下几点: 1)实时的信息转换和控制功能。2)人机交互功能。

3)和机电部件接口的功能。4)对控制软件运行的支持功能。

2.单板机模式的控制系统有哪些特点？(P150)

1)结构形态的随意性。

2)空间位置的随意性。

3)形态规模的随意性。

4)最佳的经济性。

3.组合模式的控制系统有哪几种模式？(P150~151)

采用商品化硬件模块通过总线母板组合成控制系统．具有多种灵活的组成模式，它可以自成系统，即采用独立模式；也可以方便地作为其他小型、微型计算机的前端控制机，或者组成分布式系统的典型的分散系统。

4.在工控机中对存储器有哪些要求？(P153)

像个人计算机存储代码和数据供CPU或其他设备读写

(1)可靠性高

即抗干扰能力强，能在恶劣的工业现场环境下准确进行读写操作。

(2)实时性好

能满足工业控制系统对存储器访问的要求。(3)功耗低

降低自然发热造成的温升，并可用电池供电。

(4)数据存储器非易失性

这并不是对全局存储器的要求，但系统中至少有局部非易失数据段或程序代码段，以便能长期保存数据，并在系统突然停电后再重新启动时能迅速恢复现场运行

5.I/O子系统的作用是什么？按其物理量的形式分成哪两大类？(P153~154)

控制器除了基本系统以外，还应包括各种检测、控制量的输入输出接口，这部分功能称为I/O子系统。按其物理量的形式来分，一般可分成开关量(数字量)I/O即DI／DO、模拟量I/O即AI/AO两大类。

6.什么是总线？控制系统中包括哪些总线？各总线作用是什么？(P154~155)所谓总线是指一组信号线的集合，是一种按规定协议传送信息的公共通道，由数据总线、地址总线、控制总线和电源总线组成。

7.简述控制系统的基本组成。（P152～155）

(一)中央处理单元(CPU)(二)存储器

(三)机电一体化控制系统的I/O子系统(四)人--机接口(五)系统支持功能(六)总线

8.什么是计算机数控系统(CNC)？(P155)计算机数控系统简称CNC系统，它是用计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要求的部分或全部功能，并配有接口电路、伺服驱动的一种专用计算机系统。

9.计算机数控系统(CNC)由哪几部分组成？(P155)CNC系统由程序、输入输出设备、计算机数字控制装置(CNC装置)、可编程序控制器(PLC)、主轴驱动和进给驱动装置等组成，第五章

1.根据自动化机械的基本模型，简述信息流主要集中在那些子系统中？(P195)信息流主要集中在人机界面、检测机构和控制器。

2.现代机械和传统机械最本质的区别是什么？(P195)现代机械和传统机械最本质的区别是现代机械中具有信息流。信息系统保证了机电一体化系统基本单元(MEE)的正确运行，也使许多基本MEE耦合组成复杂的机电一体化系统。

3.在机电一体化系统设计中信息流的作用是什么？(P196)

信息系统保证了机电一体化系统基本单元(MEE)的正确运行，也使许多基本MEE耦合组成复杂的机电一体化系统。

信息流是软件总体设计的基础。

4.信息流是如何分类的？(P196)从信息流的形态来分，信息流可以是借助于机、光、声、电等介质传输的信号，也可以是语言、文字、图表、图像等抽象的信号，在计算机内部则是数据表示的数据流。从信息流的功能来分，有控制信息流、检测信息流、数据信息流、显示信息流等。以信息流的流向来分，可分为输入信息流、变换信息流、输出信息流等。

5.分析信息流和数据流有什么意义？(P196)

1)对机电一体化系统的工作原理和工作过程有深刻理解。

2)可对系统进行深入的总体分析与规划，以达到解耦与集成的目的。

3)信息流是软件总体设计的基础。按软件工程方法，从数据流可确定软件的结构，并定义此结构中包含的程序模块。同时也可以定义数据库项、格式、规模和存取方法。特别是“全量程”的定义，即用于两个以上的程序模块内的那些量的定义.6.分析信息流的基本工具有哪些？(P196～198)

(一)信息流的基本环节

(二)数据流程图

(三)信息流和软件结构

7.人机输入界面的基本硬件有哪些？(P204)

其基本硬件是键盘、开关(包括操作按钮和触摸屏等)，并通过CRT实现人机交互。

8.输出界面的信息流中对执行机构的控制信息输出有哪几种形式？(P215)1)直接开关量的输出。

2)脉冲序列和运动方向控制标记。3)直接数字输出。4)模拟量输出。

5)其他控制器控制执行机构

第六章

1.简述机电一体化可重构系统设计提出的背景。(P229～230)1)新产品不断涌现，产品更新换代加快。

2)社会对产品的需求趋于多样化、个性化和动态化，顺应客户爱好(也称客户化或定制)、多品种中小批量生产已成为生产方式的主流。

3)市场对企业的要求从原来的对质量、成本的要求演变为现在的对时间(Time)、质量(Quality)、成本(Cost)、创新(Innovation)、服务(Service)和环境(Environment)等诸多方面的要求，时间已成为竞争力的第一要素，能否在最短的时间内开发出最新的产品并推向市场，是赢得市场竞争的关键。

4)可持续发展的理念及对生态环境方面的关注，使人们在生产过程和消费过程中更注意生态和环境方面的相容性和友善性，综合考虑产品的环境影响与资源效率已成潮流。

2.什么是可重构制造系统（RMS）?(P230)可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing System，RMS)是指能够通过对制造系统结构及其组成单元的快速重组或更新，及时调整制造系统的功能和生产能力，以迅速响应市场变化及其他需求的一种制造系统。

3.可重构制造系统（RMS）的重构分为哪几个层次？(P230)1)制造系统级的重构。2)制造设备级的重构。3)子系统或部件层的重构。

4.对于可重构制造系统（RMS）而言，可重构控制系统的技术基础是什么？(P230)开放式结构控制器是可重构控制系统的重要基础技术。

5.机电一体化可重构系统设计的目标是什么？(P231)1)低的生产成本和重构成本的综合值(cost)。2)短的设计建造时间和斜升时间（Time)。

3)最大限度地利用已有的资源（Resource)。4)在公共地基上达到物流最优(Stream)。

6.机电一体化可重构系统的特征是什么？(P231～232)1)模块性(Modularity)

2)可集成性(Integrability)

3)可转换性(Convertibility)4)可诊断性(Diagnosability)

5)客户化性(Customization)

7.可重构机床设计的主要目的是什么？可重构机床包括那些内涵？(P232)

主要目的是使机床能快速低成本地适应被加工零件的各种变化。

1)可重构机床综合了流水线机床和数控机床的优点，它每次提供给客户确定的、满足其当前需要的功能和生产能力，同时当客户的需求发生变化时，可快速改变机床的硬件和软件结构，以较低的成本在一个零件族内快速调节／升级生产能力和功能性。2)可重构机床由可重构的硬/软件组成。

3)可重构机床必须设计开始就考虑可重构性，而且必须由基本的硬／软件模块创建，能够通过所设计的接口快速集成。

4)可重构机床是开放的、模块化结构。

8.机械加工中常用的三类机电一体化系统是什么？(P232)

DML、FMS和RMT三类机电一体化系统

第二篇：机电一体化

只要你学会了机电一体化的所有课程已经很不错了，机电一体化课程画法几何与机械制图、工程力学、电工电子技术、机械设计基础、液压传动、金属材料与金属工艺学、微机原理与接口技术、C语言程序设计、自动控制原理、机床电气控制、机电一体化系统设计、数控系统及应用、可编程器原理及应用、计算机辅助设计与制造等，你是学习上面这些内容吗？如果是的话，就可以找机电厂，电厂，电气控制设备厂，或普通工厂的机电维修等工作，在工作中，就学点电气自动化的知识，这样深化你的机电一体化的知识。只要你认真领会了机电一体化化的实践知识，去到那里都会很容易找到工作的。因为现在的社会都是机电自动化的社会了。现在中型的小工厂都会用得上 机电一体化，只要有控制机械的工厂都可以去实践学习。刚开始就是不求工资的高低，只要在实践中深化自己，有了第一次的就业经验，第二次就也就会很容易了，因为招聘的人一般都会问你第一次在那里工作。工作的情况，经验的，你就要好好展示你的才华了。

管理员也可以呀，专门搞画法几何与机械制图、工程力学，C语言程序设计等工作，专门专业是很不错的，将来社会所有工厂都会陆续进行改造为机电一体化控制。前景无限呀。

至今机电一体化发展已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不但发展,还将被赋予新的内容。对机电一体化技术的基本与成长进行了简要介绍,并阐述了机电一体化的发展进程及未来的发展趋势。机电一体化是现代技术的必然结果,机电一体化技术是现代科技发展的核心技术,机电一体化专业人才也是现代社会不可或缺的核心人才。现从机电一体化技术的发展、现状、前景等方面谈机电一体化技术以及培养适应现代社会工业发展需要机电一体化专业高职人才的必要性。机电一体化是我国制造业发展的重要基础专业之一.但我国目前这个专业高层次人才奇缺,高精尖方向大部分都被国外控制.因此,如果想在这个方面发展,如果有硕士研究生学历,并有实践经验,甚至是博士研究生,那么前途无量的.机电一体化的未来发展趋势探析

【论文关键词】：光机电一体化；技术特征；发展

【论文摘要】：介绍了光机电一体化技术特征，研究了国内外技术现状和发展趋势，指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来，光机电一体化技术得到迅猛发展，在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此，光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成，相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较，光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1 体积小，重量轻，适应性强，操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式，可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序，任何一台光机电一体化装置的动作，可由预设的程序一步一步控制实现，甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制 水平提高，运算速度加快，通过电子自动控制系统可精确按预设动作，其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差，达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时，由于机械传动部件减少，机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3 部分硬件实现软件化，智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序，指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能，使机械控制功能内容的确定和变化趋势向“软件化”和“智能化”。

1.4 产品可靠性得到提高，使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分，一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差，导致可动摩擦、撞击、振动等加重，严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用，使装置的可动部件减少，磨损也大为减少，像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此，装置的寿命提高，故障率降低，从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5 融合了多种学科新技术，衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识，包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等，就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来，衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6 产品系统性增强，各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术，多种技术的综合及多个部分的组合，使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求，这就要求各种技术扬长避短，提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来，科技领域急起直追，我国的光机电一体化技术已取得明显的成效，数控产品有了很大的提高，尤其是经济型灵敏数控装置发展很快，是我国特有的经济实用产品，不但适用国内市场的需要，部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器（PC）和微电子技术控制设备也越来越多，覆盖面也日益扩大，从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此，我国自行研制和生产的光机电设备，在质量上也有重大突破，为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2 发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域，成为一种新兴的学科，并逐渐成为一种产业，而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。

从世界科学技术的发展情况来看，光机电一体化技术的未来技术热点主要包括：

（1）激光技术

1）高单色性，利用激光高单色性作精密测量时，可极大地提高测量精度和量程。

2）高方向性，因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力，从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温，可使照射点物体熔化或汽化，对各种各样材料和产品进行特种加工。

4）相干性，由于激光速频率单

一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制，而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性，应用范围更广。

（2）传感检测技术

1）激光准直，能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三维空间的基准测量。

2）激光测距，其探测距离远，测距精度高，抗干扰性强，体积小，重量轻，但受天然影响大。

3）光纤探测器，在目标很小，间隔受限或危险的环境中，最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

（3）激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层，将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结，由点、线构造零件的面（层），然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场，极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

（4）光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器，其工作原理是将光照在形状记忆合金上，反复地通、断使材料伸缩，再利用感温磁性体的温度特性，将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性，加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证，该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段，如果能发现具有优异光作用特性的动态物质，则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术，产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化，便具有很高的功能水平和附加价值，将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1] 刘志，朱文坚.光机电一体化技术，现代制造工程，2001（12）

梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息，2000（8）

宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息，2003（12）

左铁钏、施定源、陈铠.激光加工技术的优势及在工业生产中的应用.激光杂志，1999（4）

王家淳.激光焊接技术的发展与展望.激光技术，2001（2）

第三篇：机电一体化

第四章机电系统教学试验台

1、机电系统教学实验台的用途（教学实验设备）。

2、机电系统教学实验台的特点（模拟的自动化生产线，集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体）。

3、机电系统教学实验台的转台上设四个工位（第一工位:机械手上下料）；（工位二至四工位:加工工位）。

4、机电系统教学实验台的自动循环过程:

阻挡块升起→机械手卸料 →阻挡块下降→机械手取料 →机械手上料→ 刀具旋转、快进→ 刀具工进 →延时停留→ 刀具快退、停转 →工作台定位销松开→ 工作台旋转90°→工作台定位销定位锁紧→推料缸出料。

1）卸料阻挡定位块升起。2）机械手爪抓取已加工工件、提升、旋转至卸料位，松开工件，工件由坡形滑道滑入工件箱内。3）卸料阻挡定位块下降。4）机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件。5）刀具旋转、快进。6）刀具工进。7）刀具延时停留。8）刀具快退、停止。9）旋转工作台定位销松开。10）工作台旋转90°11）工作台定位销定位锁紧。12）推料缸送出一个工件至取料位。

5、机电系统教学实验台由主要的（加工单元）、（旋转工作台）、（搬运机械手）和（料库部分）部件组成。

6、刀具旋转由一台（220V、6W的交流电动机）驱动。

7、气缸的类型有（导杆气缸）、（普通气缸）、（旋转气缸）、（薄形气缸）和（手指缸）五种类型。

8、电磁换向阀使用（汇流板）安装，选用了（两位五通电磁阀）、（三位五通电磁阀）和（两位三通电磁阀）。

9、采用的普通的（空气压缩机），经三联件向系统供给压力空气。

10、常用的空气过滤器有（一次过滤器）和（二次过滤器）两种类型。

11、一次空气过滤器也称（简易滤器）作用：多接于干燥器之后，由（滤网）、（毛毡）、（硅胶）、（焦炭）等材料起吸附过滤作用。

12、二次空气过滤器作用：（各种分水滤气器）附过滤作用。

13、（分水滤气器）与（减压阀）、（油雾器）一起称为气动三大件。

14、油雾器的选用主要根据气动系统所需气体流量（选定通径）及油雾粒径大小来确定。

15、一次油雾器的油雾粒径约办（25~35μm）。

16、二次油雾器的油雾粒径可达（5μm）。

第四篇：机电一体化

1, 国内外数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10～20万台，产值上百亿美元。

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题：

（1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；

（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；

（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；

（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；

（5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。

当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近300万台），但我们的机床数控化率仅达到1．9％左右，这与西方工业国家一般能达到20％的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床3000～4000台，日本1年产5万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口7000～9000台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达8～10万台，需投入80～100亿资金，但得到的经济效益将是投入的5～10倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6．8亿元，用于对1．2～1．8万台机床的数控化改造。

数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展：

第1阶段：硬件数控（NC）

第1代：1952年的电子管

第2代：1959年晶体管分离元件

第五篇：机电一体化

机械电子工程专业

【简介】

机械电子系统早已在我们的日常生活中广泛应用。如果没有多项技术的面向未来的技术和知识交流，那么就不会产生安全气囊、防滑刹车系统、复印机、CD机、行驶模拟装置和自动售票机等一系列运用了机械电子技术的产品。机械电子是工程科学中的一个跨学科专业，在机械制造、电子工程和计算机科学等学科的基础上建立起来的。必须继续结合这些传统学科的方法和工具，才能继续发展机械电子的产品、系统和制造方式。只有这样，才有可能将传感器、执行元件和信息处理融和在一个机械设计中，从而使用其产生的协同工作效果。电子工业、微电子技术和计算机科学的迅猛发展扩大了机械电子系统的运用。机械电子不仅仅局限于机械制造某个固定的方向，它同时还受到该领域所有分支学科的影响。1993年，波鸿应用科学大学才把机械电子作为一个专业独立出来。在此之前，机械电子只是机械工程的一个专业方向和重点课程，现在这种情况仍旧广泛存在，甚至被划分在精密仪器技术专业中。迄今为止，已经有几所综合性大学和约30所应用科学大学将其列为独立的专业学科。机械电子的工程师必须对专业有全面和系统的认识，并且与机械制造、电子工程和计算机科学领域的专家合作。与这些专家不同的是，机械电子的工程师应该具有通才的素质，对项目和问题有决策和协调的能力。如前所述，本专业由三个学科的内容交叉而成，课程的设置也是如此，包括了上述三个传统专业的课程。机械电子专业可细分为机械电子系统（传动和模拟技术，机器和设备，机械人技术及其运动系统，传感和执行元件技术，测量技术和图像处理等），微型，超微型机械（微系统技术，微型和精密仪器的功能组，微系统的测量技术等）和生物机械（机器人技术，生物系统，仿生执行技术，控制和设计，控制系统等）。不同大学的专业设置不一样，取决于专业的具体方向和培养重点的不同。

【定位】

机械电子工程专业培养具有机械电子工程专业基础知识与专业技能，能在生产一线从事机械电子工程专业产品的设计制造、控制开发、应用研究和生产管理等工作的应用型高级专门人才；培养能在中、高等职业教育领域从事机电一体化专业的理论教学、专业实践指导和学生管理工作的复合型职教师资。

【培养目标】

本专业以培养能适应社会需求的计算机测控与仪器领域的高级工程技术人才为目标。毕业生具备仪器设计制造以及测量与控制方面的基础知识与应用能力，能在测控技术、电子信息技术、自动化仪表、智能设备、计算机应用等方面从事设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。

【培养特色】

教学注重学生的工程实践能力和创新能力的培养，依托光、机、电、计算机、信息控制等方面的综合优势，提供计算机测控系统、自动化仪表及装置、机电工程智能检测、光电转换与通信技术等系列选修课程，供学生自主选读。使学生能综合运用所学知识设计、开发各行业所需的测控系统及测试仪器。兼顾工程科学教育与工程实践训练，以培养个性健全、情操高尚、基础扎实、知识面广、应用能力强、具有创新精神的应用型高级工程技术人才。

【主要课程】

专业核心课程：高等数学、工程数学、工程力学、工程图学、机械设计基础、机械制造技术基础、机械CAD/CAM一体化技术、机电装备设计、电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与应用、机电传动控制、数控技术、液压与气压传动、控制工程基础、工程测试技术、数字化设计与制造技术、现场总线技术等等。

【核心课程】

工程力学、计算机技术、电工与电子技术、微机原理与接口技术、计算机应用与程序设计、、机械制造工程学、、数控技术、精度与测量、液压传动、机电一体化技术、机电控制技术、塑性成形与模具技术、专用机械原理与设计等。

【实训课程】

金工实习、电工实习、课程设计、制造工艺实习、机械制造工程学综合实验、精度与公差实验、工程材料及热处理实验、数控原理实验、数控线切割实验、机械创新设计实验、机械零件测绘、机械产品三维造型与快速原型制造实验、机器人控制实验、科技活动、毕业实习与毕业设计等。

修业年限

授予学位：工科学士

就业前景

毕业生可到公司企业从事机电一体化产品和系统的制造、使用维护和开发工作；能从事技术经济分析、质量管理和生产组织管理工作。

相近专业

机械设计制造及其自动化、自动化、先进装备制造技术、PLC电气工程等。开设院校：

沈阳工业大学、鞍山科技大学、辽宁工程技术大学、辽宁工业大学、辽宁师范大学、机械电子工程专业俗称机电一体化，是机械工程与自动化的一种，也是最有前途的一种方向。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。

【毕业生知识和能力结构】：本专业以力学、机械工程、电子科学与技术、控制科学与工程为主干学科。学习机电系统设计、控制系统设计等学科方向所需要的基础理论和专业知识，以及计算机应用等现代科技和设计手段；强调坚实的理论基础、创新的思维方法、熟练的计算机应用技能。

【就业前景】：毕业后能从事机电工程领域的机电系统制造、科研开发、应用研究、技术管理等工作。优秀毕业生可以推荐或报考校内外农业电气化与自动化专业硕士点继续深造，也可推荐与国外院校联合培养、出国深造。