机电一体化主要概念总结

第一篇：机电一体化主要概念总结

1、开环伺服系统设计：①执行元件选择：一般优先选用步进电动机，当负载力不够时，用

电液脉冲马达等。②传动机构：用于将旋转转换成直线运动的有齿轮齿条和丝杠螺母，齿轮齿条可获较大传动比较高传动效率，但制造困难结构复杂，丝杠螺母结构简单应用广泛，首选。电动机与丝杠之间的运动传递：一是通过联轴器联接，而是通过减速器的传动丝杠，即同步齿形带和齿轮传动。当电动机与丝杠中心距较大时，可采用同步齿行带传动，否则采用齿轮传动，但应消除其间隙。③执行机构：主要指导向机构的选择。应用较多的是塑料贴面滑动导轨和滚动导轨。④控制系统：包括微型机、步进电机控制方式、驱动电路等的选择，常用的微型机有单片机、工业控制微型机，其中单片机应用广泛。（一般选用脉冲分配器）

2、闭环伺服系统设计：①闭环或半闭环控制：当系统精度要求很高时应采用闭环，精度不

高，半闭环。②执行元件：主要采用直流伺服电动机、交流伺服电动机或伺服控制的眼压伺服马达作为执行元件。负载较大系统用液压伺服马达，中小型多用直流或交流伺服电动机。③检测反馈元件:闭环系统采用尺状的直线位移传感器，如光栅、磁尺等。半闭环系统用角位移传感器，如光电脉冲编码器、圆感应同步器等④机械系统与控制系统：机械系统由执行元件通过减速器和滚珠丝杠螺母结构，驱动工作台运动。对于直流伺服系统多采用PWM控制，交流应确定是用矢量控制还是用幅值、相位或幅相控制。

3、模拟量检测系统的组成及各部分作用：⑴传感器及基本测量电路：传感器是把非电信号

转换成电信号；测量电路是把不易识别的电信号转换成易识别的电信号⑵放大电路：调制，放大，解调⑶转换电路：A/D转换，把计算机不识别的模拟量转换成数字量信号。⑷接口电路：输入、输出的作用，一方面接受信息处理和控制系统的控制，另一方面将检测系统的信号传给信息处理和控制系统。⑸辅助部分：减小误差

4、可编程控制器（LRC）的结构及特点：结构：中央处理单元、存储器、输入/输出接口、电源、编程器扩展接口和外部设备等，其内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。特点：体积小、功能强、速度快、。可靠性高、较大的灵活性和可扩展性，采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作。

5、谐波齿轮工作原理：主要有波形发生器H、柔轮1和刚轮2组成，柔轮具有外齿，刚轮

具有内齿，二者齿距相等，齿数不同，刚轮齿数大于柔轮。当波形发生器转动时，迫使柔轮的长短轴方向改变，柔轮与刚轮生的齿依次进入啮合。

6、磁致伸缩式执行机构工作原理：1传动箱，2磁致伸缩棒，3工作台。磁致伸缩执行机构

是利用某些材料在磁场作用下巨涌改变尺寸的磁致伸缩效应来实现微量转移；磁致伸缩棒2外绕有磁致线圈，通电后，再磁场的作用下，装在螺母与工作台3之间的磁致伸缩棒2实现微量转移，通过改变线圈的通电电流来改变磁场强度使该棒产生不同的伸缩变形，传动箱1经丝杠螺母传动副传动得到粗位移，该坐标工作台利用粗精位移相结合得到所需的较大进给量。

7、热变形执行机构工作原理：属于微动机构，利用电热元件作为动力源，电热元件通电后

产生热变形实现微小位移；传动杆1的一端固定在机座上，另一端固定在沿导轨移动的运动员见3上，电阻丝2通电加热时，传动杆1受热伸长△L=2L（t1-t0）=2L△t，当传动杆1由于伸长而产生的力大于导轨副中的静摩擦力时，运动件3开始移动。

8、光栅式位移传感器的基本工作原理及机构特点：传感器由光栅和光电组件组成，当光栅

和光电组件产生相对位移时，光电三极管便产生相应的脉冲信号，通过检测电路对产生的脉冲进行计数，即可确定其相对位移量。光栅实际上是一条均匀刻印条纹的塑料带，条纹间距可以做的很小，一般可以做到微米级，以提高位移监测精度。

特点：动态范围大，分辨率高，广泛应用在精密仪器和数控机床上。

第二篇：机电一体化有关概念

机电一气化（Mechatronics）机电一气化含有技术与产品两方面的内容，首先是机电一气化化技术，主要包括其技术原理，即使机电一气化系统得以实现，使用和发展的技术。其次是机电一气化产品，该产品主要是机械系统与电子系统用相关软件有机结合而构成的新的系统，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。机电一气化的目的是提高系统的附加价值，即多功能，高效率，高可靠性，省材料省能源，并使产品结构向短，小，轻，薄的方向发展，从而不断满足人们生活的多样化和产品的省力化，自动化的要求。4 系统或产品采用微电子技术所面临的共性关键技术有检测传感技术，信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术，精密机械技术，系统总体技术。机电一体化系统由机械系统，信息处理系统，动力系统，检测传感技术，执行元件系统，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序的进行物质，能量和信息的传递与交换。机电一气化系统的设计类型开发型设计，适应性设计，变异型设计。机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计，制造的整个过称为机电一体化工程。机电一体化系统设计与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。机械系统部件的设计要求低摩擦，短传动链，最佳传动比，反向死区误差小，高刚性。机械传动部件实质上是一种转速，转矩变速器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩和转速方面得到最佳匹配。滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。实际应用中，常用以下几种调整预紧方法双螺母调整式，双螺母齿差调整式，双螺母垫片调整式，弹簧式自动调整式，单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。除滚珠丝杠副，齿轮副等传动部件以外，机电一体化系统中还大量使用同步带，钢带，链条，钢丝绳以及尼龙绳等挠性传动部件。常用的间歇传动机构有棘轮传动，槽轮传动，蜗形凸轮传动等。

16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。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工艺性好等。常用的导轨形状有三角形，矩形，燕尾形，以及圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类。导轨常用的材料有铸铁，钢，非铁金属和塑料等。对滚动导轨副的基本要求是导向精度高，耐磨性好，强度高和工艺性好。旋转支撑中的运动件相对于支撑导件转动或摆动时，按其相互摩擦的性质可以分为滑动，滚动，气体摩擦支撑。轴系（主轴）用轴承的类型标准滚动轴承，深沟球轴承，双列向心圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，推力轴承。几种常见的机床主轴轴承的配置非标准滚动轴承，静压轴承，磁悬浮轴承。步进电机的速度控制控制步进电机的运行速度，实际上就是控制系统发出的步进脉冲的频率或者换向的周期。根据使用能量的不同，可以将执行元件划分为电动式，液动式和气动式。控制用电动机驱动系统一般由电源供给电力并由电力变换驱动电动机做回转或直线运动，从而驱动负载机械运动机构运动，并在指令器给定的位置定位停止。液动式执行元件主要包括往复运动油缸，回转油缸，液压马达等，其中油缸占绝大多数。控制用电动机是电器伺服控制系统的动力部件，是将电能转换为机械能的能量转换装置。控制用电动机有回转和直线驱动电动机，通过电压，电流，频率等控制，实现定速，变速驱动或反复起动，停止的增量驱动以及复杂的驱动，而驱动精度随驱动对象的不同而异。在机电一体化系统中使用两类电机，分为动力用电动机和控制用电动机。

在额定输出功率相同的条件下交流伺服电机的功率最高，直流伺服电机次之，步进电机最低。

控制系统的设计就是选用微机，设计接口，选用控制形式和动作控制方式的问题。

选用微型计算机从不同的被控制对象而言，还应考虑几个特殊的要求字长，速度和指令。

模拟量输出通道主要由D/A转换器，放大器等组成。

微机控制系统设计完成以后，要对整个系统进行调试，调试流程为硬件调试——软件调试——系统调试。

微型计算机（Microcomputer）简称MC或uc。它是以微处理器为中心，加上只读存储器，随机存取存储器，输入/输出接口，电路，系统总线及其他支撑逻辑电路组成。

微型计算机的基本硬件组成部分由数据总线，地址总线，控制总线相连，主存储器又叫内部存储器。

输入/输出装置和辅助存储装置等统称计算机的外围设备。

39目前使用的程序设计语言大致有三类机器语言，汇编语言，高级语言。

有时有些机械操作和控制的动作过程仅用高级语言不能进行描述，所以目前长将高级语言和汇编语言在机械的微机控制中混合使用。

8086为16位，8088为8位，因此8086可以一次从存储器中读一个字，而8088只能从存储器中读一个字节。

8086/8088CPU的两种工作模式，最大工作模式和最小工作模式。

丝杠螺母机构的基本传动形式（简答）

螺母固定，丝杠转动并移动

丝杠转动螺母移动

螺母转动丝杠移动

丝杠固定螺母传动并移动

什么叫爬行现象，解释其原因（简答）

只有在低速运行时，导轨会出现时走时停的运动现象叫爬行现象，其主要原因是摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。

轴系设计的基本要求？

轴系由轴及安装在轴上的齿轮，带轮等传动部件组成，有主轴轴系和中间传动轴轴系，轴系的主要作用是传递转矩以及精确的回转运动，它直接承受外力，其轴系设计的基本要求是：旋转精度高，刚度高，抗震性好，热变形小，轴上零件的布置合理。

什么叫步电机，简述其工作原理，如何控制其速度？

步进电机又称脉冲电动机，它是将电脉冲信号转换为机械角位移的执行元件，工作原理：其输出一个电脉冲就转动一步，即每当电动机绕组接受一个电脉冲转自就转过一个相应的步距角。

第三篇：机电一体化的来源和概念

一、“ 机电一体化”？它的来源是什么？

“机电一体化”在国外被称为Mechatronics是日本人在20世纪70年代初提出来的，它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。

这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。

二、机电一体化技术基本概念

机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

三、机电一体化技术五大组成要素与四大原则：

1、五大组成要素：

一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。（请参考机电之家机电一体化频道）

机械本体（结构组成要素）

是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分（动力组成要素）

依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

测试传感部分（感知组成要素）

对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

控制及信息处理部分（职能组成要素）

将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。执行机构（运动组成要素）

根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

2、机电一体化四大原则：

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

接口耦合：

两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

能量转换：

两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必

须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

信息控制：

在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。

运动传递：

运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

三、自动化技术：

所谓自动化技术，是指人类利用各种技术手段和方法来代替人去完成各种测试、分析、判断和控制工作，以现实预期的目标、功能。一个自动化系统通常由多个环节要素组成，以完成信息的获取、信息的传递、信息的转换、信息的处理及信息的执行等功能，最后实现自动运行目标。

第四篇：机电一体化总结

理论水平方面。实践需要理论指导，只有理论成立才有实践的可能，工作后，我时刻意识到自己知识的贫乏，电厂是生产一线，各个环节充满着技术，但对于普通的操作等工作，即便是吃老本，也是能操作的，但要使得工作能够游刃有余，懂得操作背后的原理，那就必须树立强烈的紧迫感和坚持不懈的再学习毅力，我常常为这些貌似复杂原理而发呆，为了使得自己能较透彻掌握自己岗位的技术原理，提高自己的技术水平，1996年我参加了报考参加由天津水利学校发起的水利系统中专自学考试，不耻下问，经过较为艰苦的努力，2010年获得毕业证书毕业，当年获得了技术员资格，在理论上友赢得了主动权。但是，随着时代脚步的快速前进，知识、技术更新的速度日新月异，面对新形势，自己又仿佛是井底之蛙，掌握的知识也是杯水车薪，为掌握新的理论，与时俱进，2010年，我踊跃参加了三峡水利大学的函授学习，将在今年毕业。自从参加工作以来，在历年机组的大修期间我都积极参加，并对照自己原有的各项知识结合电厂的设备具体运行状况使自己的理论知识和实践更好的结合，一方面放弃休息时间利用各种资料进行专业学习，有针对性地强化自己的专业知识储备;另一方面对自己不清楚的问题向老师傅求教，勤思、多做、苦学、牢记。利用较短的时间学会了各个设备的电器、机械图纸，弄清楚各个设备的运行原理和各个机电保护设备的铭牌参数和整定值，使自己能更准确地在运行工作中判断运行状况，给自己增添了许多工作信心。

第五篇：机电一体化总结

1、机电一体化（Mechatronics）是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统和计算机集成制造系统等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。包括六大关键技术：精密机床技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、系统总体技术。

2、机电一体化系统的基本功能要素（或组成）：①机械本体；②动力部分；③传感检测部分；④执行部分；⑤驱动部分；⑥控制与信息处理部分；⑦接口

3、接口的三个作用：①交换；②放大；③传递

4、机电一体化的相关技术：①机械技术；②传感检测技术；③信息处理技术；④自动控制技术；⑤伺服传动技术；⑥系统总体技术

5、机电一体化的设计方法：整体设计法、组合法、替代法

6、机电一体化的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计

7、机械移动系统的基本元件：质量、阻尼器、弹簧

8、影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素：①负载的变化；②传动链惯性；③传动链固有频率；④间隙、摩擦、润滑和温升

9、GD即动物体的重量G与回转直径D的平方的乘积。(GD24gJ)

10、两物体接触面间的摩擦力在应用上可简化为粘性摩擦力、库仑摩擦力与静摩擦力三类

11、齿轮传动齿侧间的消除：①刚性消隙法；②柔性消隙法

12、电动机驱动的二级齿轮传动系统，假定各主动小齿轮具有相同的转动惯量J1,轴与轴承

2i1转动惯量不计，各齿轮均为实心圆柱体，且齿宽和材料均相同，效率为1，则i222 或

i12i（i1,i2为齿轮系中第一、二级齿轮副的传动比；i为齿轮系数总传动比，ii1i2）

13、滚珠花键既是一种传动装置，又是一种直线运动支撑，可用于机器人、机床、自动搬运车等各种机械。

14、谐波齿轮传动特点：①传动比大；②承载能力强；③传动精度高；④齿侧间隙小；⑤传动平稳；⑥结构简单，体积小，重量轻。

H15、谐波齿轮传动的传动比计算irgrHzg式中：g、r、H分别为刚轮、柔gHzr

轮和波形发生器的角速度；zg、zr分别为刚轮和柔轮的齿数。

16、滚珠丝杆副是将普通的丝杆加上滚珠，变滑动为滚动，是丝杆、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。分为：外循环插线管式和内循环反向器式

17、静压导轨是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动键与导向支撑键之间，运动键浮在压力油和气体薄膜之上，与导向支撑件脱离接触，使之摩擦阻力大大减小的导轨。

18、传感器：是借助于检测元件接受一种形式的信息，并按一定规律将它转换成另一种信息的装置。分类方法：①以被测参量来分；②以传感器的工作原理来分。

19、衡量传感器静态特性的重要指标：线性度、灵敏度、迟滞性、重复性。

20、光栅：是一种新型的位移检测元件，它的特点是测量精度高（可达±1um）、响应速度快和量程范围大等。光栅条纹密度一般为每毫米25、50、100、250条等。

21、感应同步器分为：鉴相式和鉴幅式

22、接近式位置传感器按工作原理分为：电磁式、光电式、静电容式、气压式、超声波式。

23、将放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗这种特点的放大器具有能利用计算机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换功能的放大器叫做程控增益放大器；

24、隔离放大器特点：①能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏；②泄漏低电流，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路；③共模抑制比高，能对直流和低频信号进行准确、安全的测量。

25、A/D转换器的特性：分辨率、相对精度、输入电压、输出电阻、转换时间（孔径时间）

26、A/D转换器的孔径时间：在对模拟信号进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出所需要的时间。

27、采样频率：（香侬定理）不失真检测Ws(采样频率)≥2Wmax（信号最高频率）

28、模拟信号经过时间离散变换和幅值离散变换(近似值)后转换成数字信号。

29、用软件进行“线性化”处理的方法：计算法、查表法、插值法。

30、伺服系统:以机械运动量为控制对象的反馈控制系统

31、伺服系统的结构组成及分类：①控制器；②功率放大器；③执行机构；④检测装置。

32、采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为直流伺服系统。

33、直流伺服系统种类繁多，按伺服电动机、功率放大器、检测元件、控制器的种类以及反馈信号与指令比较方式等分为不同类型的直流伺服系统

34、相敏放大器也称鉴幅器，它的功能是将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。

35、相敏放大器的任务①将输入交流电压变换成直流电压；②当输入交流电压相位变成相差∏时时，输出的直流电压极性亦随之改变；③输出直流电压的数值与输入交流电压的幅值成正比

36、脉宽调制型（PWM）功率放大器的基本原理：利用功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。

37、采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为交流伺服系统。按其选用不同的电动机而分为两大类：同步型交流伺服电动机和异步型交流伺服电动机。

38、步进电动机（或脉冲电动机或脉冲马达）；步进电动机多用于开环系统

39、三相步进电动机的三种分配方式：三相三拍、三相六拍、双三拍

40、步距角的计算（步距角）360，m为相数，z为转量数，k为通电方式导数。mzk41、细分驱动电路的作用是减少步距角

42、光电隔离电路的作用：1）通过光电转换隔离输入/输出2）实现电平转换3）增加驱动能力

44、在工业环境中使用计算机控制系统，除去被控对象、检测仪表和执行机构外，其余部分称做“工业控制计算机”，简称“工业控制机”或“工控机”

45、PLC工作特点：顺序扫描、循环执行（工作可靠、可与工业现场信号直接连接、积数式组合、编程操作容易、易于安装及维修）；PLC输入扫描，计算，输出控制。（三阶段工作制）