机电一体化系统功能原理

第一篇：机电一体化系统功能原理

机电一体化系统功能原理

2011级机电一体化袁磊

摘要：建立了机电一体化系统功能原理解的接口特征模型，提出了基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解典型进程、机电单元功能原理求解与接口匹配并行策略．开发了一个支持电脑刺绣机、多功能缝纫机等机电产品功能原理求解的计算机辅助系统，进行了实例验证．

关键词：接口匹配；机电一体化系统；功能原理求解

机电一体化系统是机械、电子和信息等功能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素或子系统之间的接口极为重要，从某种意义上说，机电一体化系统设计归根结底就是接口设计[1]．概念设计是产品设计进程中最富创新性的阶段之一，原理方案设计则是概念设计的核心，对提高产品性能、降低产品成本有决定性的影响[2]．近年来，国内外研制了一些能够实现特定功能的功能原理解的设计知识目录或知识库，探索了单一功能原理解的计算机表达及智能搜索策略，研制了能对单一功能求解的试验系统口。5]．但对多学科领域集成的机电一体化系统概念设计阶段的功能原理求解，尤其是基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解的研究却很少见到报道．本文着重探讨了基于接口特征匹配的机电一体化系统功能原理求解策略和实现方法．1功能原理解的接口特征模型

机电一体化系统由许多子系统或元件构成，把能够实现单一功能(功能单元)的子系统或元件称为机电系统中的机电单元．各机电单元之间必须能够顺利进行物质、能量和信息的传递与交换，为此，各单元相接处必须具备一定的联系条件，即接口．，大部分机电一体化产品的总功能是通过多个相异和(或)相同分功能或子功能的协同作用来实现的，称之为系统功能．与各机电单元功能原理求解相比，机电系统功能原理求解除了需要研究每个机电接口特征单元原理解的独立的功能可行性之外，还需要研究各个单元原理解作为整体的有机组成部分相联接时，接口的适配性．为解决该问题，本文提出了机电一体化系统功能原理解的接口特征模型．

机电一体化技术专业具有综合性、先进性、应用性的特点，因此课程体系和课程内容结构应也具有相应的特点，以培养具有综合创新能力的学生，满足社会需要和机电专业的发展。现在，机电一体化技术专业教育存在的问题主要有：(1)有的院校偏重电类方面，有的院校偏重于机械方面，与当前该专业所处于的“机、电、计算机” 1

三大块内容融合的实际格局不适应。(2)由于追求每门课程的系统性和完整性，造成了课程内容的重复，理论性强，忽视了专业知识的系统性、综合性，和学生实践能力、创新能力的培养。

(3)实训设施落后于企业，实践训练水平不高，缺乏融合机与电为一体的大型综合性实验或综合性课程，影响了专业技能和工程实践能力的提高。

2功能原理的求解策略

2．1功能原理求解典型进程机电一体化系统功能原理求解的核心问题是检验系统中各单元功能解与其相关联的其他单元功能解的接口的适配性．机电系统功能求解过程可以分为2个分过程：

①具体化、结构化分过程，解决机电单元功能解的可行性问题，即通过功能一效应一作用原理映射过程生成作用原理解(即实现给定功能的物理结构)；②综合化、集成化和系统化分过程，解决机电单元功能解集成时的接口适配性问题．

2．2功能原理求解与接口匹配策略机电一体化系统功能原理求解的前提和基础是机电单元功能原理的独立求解，按相关性次序，分层次地进行相关部分单元功能解的接口适配性检验，及时淘汰在前一层次已经不适配的系统解，以减少下一层次的接口适配性检验工作．设计学分析表明，机电一体化系统的总功能一般都由目的功能(通常为运动执行功能)、驱动功能、传动功能、传感检测功能、控制功能和辅助功能单元组成嘲，如图2所示．其中，目的功能的解是机电一体化系统功能原理解的核心．因此，由初选的一个目的功能解出发，先配之以可行的驱动功能解，接着考察在运动执行功能解与驱动功能解之间选配传动功能解的必要性，并在通常必要的情况下寻找其输入接口与驱动功能解适配、输出接口与运动执行功能解适配的传动功能解．在此基础上，再依次选配合适的传感检测功能解、控制功能解和辅助功能解．这是一种效率较高，也比较可行的匹配策略．

2．3功能原理解接口特征匹配的实现方法机电单元功能求解过程是从功能至效应，最终至原理解的具体化和结构化过程．在系统级功能原理求解过程中，所谓单元功能解的接口特征实际上包含有功能接口特征、效应接口特征和原理接口特征(见图

1)．这三者之间不是并列的关系，后者是前者的具体化和结构化，是前者的物化和实现，因而在内涵上存在着嵌套的关系．原理解接口特征在内涵上的分层嵌套性质体现了接口信息从粗略到详细的层层相扣的特点，提供了按功能接口、效应接口和原理解

接口分层先后进行适配性检验的可能．功能接口特征和效应接口特征所包含的信息量相对较少，不必再对其划分层次．但作用原理接口特征包含的信息量很大，有必要再对其细分层次．从图1可以看出，作用原理接口特征包括输入／输出物料接口、输入／输出能量接口、输入／输出信息接口、作用环境接口7个分特征，它们大致可以被划分为作用对象层次和关联对象层次．作用对象是指直接参与功能实现，构成功能的输入和输出的对象．作用对象还可以细分为主要作用对象和非主要作用对象2个层次，主要作用对象就是通过运动执行功能实现转换的对象．关联对象是指不直接参与功能实现，而是通过作用对象间接与原理解发生关系的对象，这里主要指作用环境．基于以上对作用原理接口特征的层次划分，作用原理接口特征层面上的逐层次匹配策略为：先进行主要作用对象接口特征匹配，再进行非主要作用对象接口特征匹配，最后进行关联对象接口特征匹配．由于关联对象接口特征所包含的接口信息比较简单，故只讨论作用对象接口特征匹配的有关问题．作用对象接口特征包括能量接口特征、物料接口特征、信息接口特征3类．能量接口特征可以被划分为3个层次：①效应层．描述与效应直接相关的接口特征；②作用原理层．对效应层物理量或者对象加以更加详细描述的其他接口特征；③物理实现层．描述该原理解的结构、形状、尺寸等物理层面的具体接口特征．同样，物料接口特征、信息接口特征也可以划分为效应层、作用原理层、物理实现层3个层次．基于以上对作用对象接口特征的层次划分，作用对象接口特征匹配策略为：效应层接口特征匹配一作用原理层接口特征匹配一物理实现层接口特征匹配．

基础理论知识传授以“必需、够用”为度。基本理论知识要发挥知识性和工具性两个功能，既培养学生的基本知识和基本素质，又为专业课提供理论知识基础。在职业基础模块中，淡化理论的推导过程，精简设计和原理类课程，注重增强应用性和强化解决实际问题的能力培养。如：机械制图课程简化画法几何的教学，突出工程制图的画图和识图；工程力学、机械设计等课程将理论推导过程简化，突出相关理论应用的场合和使用方法。3)加强核心课程的教学。机电一体化技术专业的专业面较宽，知识面涉及较广，教学中不可能面面俱到，因此应加强形成职业能力必需的职业技术课和职业技能课的教学，使学生具有较强的专业能力，更快地适应今后不同的岗位需要。例如：加强单片机原理及应用，电气控制及PLC、电机控制基础、机械制造技术等课程的教学学时，还增设了单片机原理及应用，电气控制及PLC的课程职业技能综

合训练，提高学生的综合技能水平。应用实例基于以上思想，笔者开发了一个支持电脑刺绣机等机电产品功能求解的计算机辅助原理方案设计原型系统．限于篇幅，本文主要介绍电脑刺绣机绣框传动机构的功能原理求解过程．

增强实践教学环节实践环节采用“三个层面”专业技术能力培养模式，分别为：基本技能操作训练、专项技能训练和综合技术应用能力训练。这三个层面之问相互联系，前者是后者的基础与支撑。基本技能操作训练包括金工实习、电工电子实习、制图测绘和机械设计课程设计；专项技能训练包括单片机课程设计、电气控制及PLC课程设计、机械制造技术课程设计；综合技术应用能力训练包括机电一体化设计、创新设计和职业岗位综合实习和毕业设计。

课程设置包括课程教学实践和大型实验、实习、课程设计、毕业设计等在内的实践教学，多达1270学时，占总学时数的42．48％；理论授课学时数为1720学时，占总学时数的57．52％。这些实践教学内容的开设，培养了学生的实际动手能力，充分体现了职业技能教育。

理论课程体系和实践课程体系相辅相成依据机电专业的岗位(群)所要求的知识、能力、技能和素质结构，我们设置了相应理论课程和实践课程。理论教学以“必需和够用”为度，包含机械、电气、计算机、专业综合类课程四条主线。机械类课程：机械制图、工程力学、机械设计、金属工艺学、机械制造技术；电气控制类课程：电工学、单片机原理及应用、电气控制和PLC；计算机类课程：程序设计，计算机绘图、EDA、数控机床自动编程、计算机控制技术；专业综合类课程：机电一体化设计、数控技术、机电设备安装与维修；结合“双证书”职业技能教育，加大实践教学的比例，以提高学生的核心职业技能水平，注重基本操作技能、专业应用能力和综合素质的培养。主要课程都开设有实践环节，使理论和实践课深度融合：

理论课程打基础——实践教学环节培养技能——获得相应的职业资格证书，3．4挖掘课程的创新点，培养学生综合实践能力和创新能力机电一体化技术专业毕业生就业主要是针对应用性岗位，而且机电一体化技术是多学科的集成，具有综合性。因而，在课程中增加了培养综合能力和创新能力的教学环节。1)在职业基础课程的基础上开设一些综合性课程，如：机电一体化设计、数控技术、机电设备安装与维修等；2)尽量减少演示性、验证性实验，增加设计性、综合性实验；开设综合性实践环节，如：

机电一体化课程设计，职业技能培训，岗位实训等，以培养学生的动手能力和创新意识；3)为提高学生的职业能力和创新能力，在机电一体化技术专业的实践教学环节中，我们开设了创新设计实践环节，由机械创新制作和机器人控制两方面组成。机械刨薪制作的具体过程如下：(1)小产品开发设计；(2)制作模型；(3)构形及工作能力设计

(4)加工制作。在此环节，要求每个学生都要动手制作，很多学生开发出了新的小产品，搞出了小发明、小创造。目前，我校学生共开发制作了30多个有创意的新产品，如推土机、搭桥车、冲床、吊车、剪板机、机械手、汽车等，内容涉及曲柄、连杆、凸轮、滑块等机构。机器人控制环节使用慧鱼机器人，让学生自己动手组装机构，然后安装电机、传感器等元件，最后使用计算机和专用软件进行编程，完成对机构的控制。通过综合实践环节，培养了学生独立分析、解决问题的能力和创新能力。

3．1系统工艺原理刺绣工艺原理如下：绣针在织物之上时，绣框沿z、y两个方向移动到规定的位置，当绣针自上而下落到织物表面时，停止绣框移动，刺料机构便完成一针线迹的动作．线迹的长度和方向由绣框在z、y两个方向的移动距离决定，线迹的集合构成了绣品．

3．2运动执行单元功能原理求解从电脑刺绣机要实现的功能、系统输入输出接口、作用环境等信息出发，首先与知识库中的原理解进行功能接口和效应接口的匹配，以解决单元功能解的可行性问题．功能接口匹配主要是指功能动词的匹配．效应接口的匹配包括效应推理和效应特征匹配2个步骤：①效应推理是对输入输出对象的几何、物理、化学等特征进行分析、比较，以查找出有可能被用于实现该产品功能的效应特征．此例中，可以推理到的效应特征是空间相对运动效应．②效应特征匹配是指把效应推理得到的效应特征与知识库中原理解的效应接口特征进行匹配，以确定该解是否满足功能可行性．然后检验原理解的作用原理接口特征与产品功能特征之间的适配性．本例中，刺绣工艺的动作正是通过绣框在z、y两个方向的直线往复运动与绣针在z方向的连续上下往复直线运动的配合，在刺料机构的作用下形成线迹。

3．3驱动单元功能原理求解在最终确定驱动功能原理解前，必须首先根据产品设计的实际要求对可行的运动执行功能原理解的输入能量接口特征加以修改和充实．本例中，刺料工艺所需的机构运动执行功能解(绣框在z、y两个方向的直线往复运动与绣针在z方向的连续上下往复直线运动相配合，在刺料机构的作用下形成线迹)与其驱动功能解(主轴电机、z及y向移框步进电机)不完全匹配，因此，有必要进行

传动功能求解．

3．4传动单元功能原理求解针对电脑刺绣机运动执行功能解与其驱动功能解不完全匹配的情况，求得传动功能原理解为：移框机构采用同步齿形带实现步进电机轴转动到绣框z／y方向独立往复直线运动的转换．z、y方向的绣框传动方式完全相同且相互独立．在已知刺绣机系统各单元功能原理解的基础上，可明确整个系统的工作过程如下：控制计算机启动主轴运转，由刺料机构带动针杆及旋梭运动，计算机从刺绣数据文件中顺序读取每一针的z、y相对位移坐标，根据坐标数据驱动绣框移动，计算机通过读取针杆位置传感器的信号使绣框移动与刺料机构的运动相配合．4 结语

实践证明，笔者提出的机电一体化系统功能原理解的接口特征模型及接口特征分层面、逐层次匹?

配策略，能较好地解决由单元级功能求解向系统级功能求解转变中所面临的解的可行性判断和接口相容性判断问题，有助于设计师在原理方案设计阶段快速搜索到多解，为机电产品的创新设计提供依据．

参考文献：

[1]张建民，唐水源，冯淑华．机电一体化系统设计[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[2]张建明，魏小鹏，张德珍．产品概念设计的研究现状及

[3]钟波，等．高职机电一体化专业实践教学体系构建的探索与实践[J]．北京工业职业技术学院学报．

[4]程宜康．高等职业教育实践教学体系构建的探索与实践[c]．海峡两岸高等职业(技职)教育研讨会论文集[c]．

第二篇：机电一体化系统

机电一体化系统

多选题

CNC控制体统综合应用了（）技术。正确答案：ABCD CNC控制系统的基本组成包括（）。正确答案：ABCDE FR-A500变频器常用的外置选件可能有（）。正确答案：ABCDE PLC常用的编程元件有（）。正确答案：ABCDE PLC可以分为（）结构形式。正确答案：ABCDE PLC指令分为（）。正确答案：ABCD 步进电机可以为（）。正确答案：ABCDE 采用PWM技术的逆变器具具有（）特点。正确答案：ABCD 齿轮传动的优点有（）。正确答案：ABCDE 当PLC用于开关量逻辑程序控制时，其执行过程可分为（）。正确答案：ABCDE 电力电子器件有（）特点。正确答案：ABCDE 电气控制系统设计的步骤包括（）。正确答案：ABCDE 多选题

工业上所使用的机电一体化控制系统一般由（）组成。正确答案：ABCD 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光电编码器的信号输出形式有（）。正确答案：ABCDE 光栅内部由（）组成，正确答案：ABCDE 滚珠丝杠副的有点有（）。正确答案：ABCDE 恒量PLC性能的主要技术指标有（）。正确答案：ABCD 机电一体化包括（）。正确答案：ABCDE 机电一体化的优点有（）。正确答案：ABCD 基本单元加扩展型PLC是机电一体化产品常用的PLC，它由（）组成。正确答案：ABCDE 交流电机具有（）优点。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动器常用的DO信号有（）。正确答案：ABCDE 交流伺服驱动系统硬件组成包括（）。正确答案：ABCDE 开环CNC属于经济性产品，一般无内置PLC，I/O信号直接连接到CNC的接口上，通常需要（）基本输入信号。正确答案：ABCDE

气动控制系统有一些基本的回路组成，包括（）。正确答案：ABCDE

数控机床种类繁多，包括（）。正确答案：ABCDE

无论就爱那个一个系统分解为多少子系统，都必须具备（）基本要素，才能称之为“机电一体化系统”，否则只能是一正确答案：ABCD

下列哪些属于FX系列PLC计数器（）。正确答案：ABCDE 现代工业自动化技术的4大支柱是（）。正确答案：ABCD 直线滑动导轨的截面形状常用的有（）。正确答案：ABCD

单选题：

∑Ⅱ操作单元分为（）个区域。正确答案：B

∑Ⅱ操作单元分为（）种显示模式。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.02，其对应报警名称为（）。正确答案：A

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.03，其对应报警名称为（）正确答案：B

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.04，其对应报警名称为（）正确答案：C

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.05，其对应报警名称为（）。正确答案：D

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.30，其对应报警名称为（）。正确答案：A

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.32，其对应报警名称为（）正确答案：B

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.33，其对应报警名称为（）正确答案：C

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.40，其对应报警名称为（）。正确答案：D

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.b1，其对应报警名称为（）。正确答案：A

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.b2，其对应报警名称为（）正确答案：B

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.bF，其对应报警名称为（）正确答案：C

∑Ⅱ系列驱动器报警显示为A.C1，其对应报警名称为（）。正确答案：D

∑Ⅱ系列驱动器的DI输入信号ON电流可能为（）mA。正确答案：A

∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un000，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un001，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un002，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00A，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00B，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00C，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un00D，代表（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un012，代表（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un013，代表（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un014，代表（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器工作状态参考号为Un015，代表（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器集电极开路输出响应时间可能为（）ms。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-25/26，其作用是（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-27/28，其作用是（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-29/30，其作用是（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-31/32，其作用是（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-40，其作用是（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-41，其作用是（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-42，其作用是（）。正确答案：C ∑Ⅱ系列驱动器连接端端子号为CN1-43，其作用是（）。正确答案：D ∑Ⅱ系列伺服电机型号为SGMPH01AAA2S，由型号可知，该电机额定电压为（）。正确答案：B ∑Ⅱ系列伺服驱动器控制凡事设定参数参数号为Pn301，其对应参数名称为（）。正确答案：A ∑Ⅱ系列伺服驱动器型号为SGDM-01ADAR，由型号可知，该驱动器输入电压等级为（）V。正确答案：B CNC键盘简称为（）。正确答案：A CNC一次在不同的场合使用具有（）种不同的含义。正确答案：C CNC主轴控制包括（）方面内容。正确答案：B

FR-700系列S形加减速分为（）种方式。正确答案：D FR-A700系列变频的的参数Pr570=0时，负载类型为（）。正

确答案：A

FR-A700系列变频器的连接端端子号为FU，其意义代表（）。

正确答案：A

FR-A700系列变频器的连接端端子号为IPF，其意义代表（）。

正确答案：D

FR-A700系列变频器的连接端端子号为OL，其意义代表（）。

正确答案：C

FR-A700系列变频器的连接端端子号为RES，其意义代表（）。

正确答案：D

FR-A700系列变频器的连接端端子号为STF，其意义代表（）。

正确答案：A

FR-A700系列变频器的连接端端子号为STOP，其意义代表（）。

正确答案：C

FR-A700系列变频器的连接端端子号为STR，其意义代表（）。

正确答案：B

FR-A700系列变频器的连接端端子号为SU，其意义代表（）。

正确答案：B

FR-A700系列变频器若想反转禁止PU操作，则需要将Pr78参数

设定为（）。D

FS-0iC/0iD的特点有（）。正确答案：D

FX1S基本单元有（）种规格。正确答案：D FX3U基本单元有（）种规格。正确答案：C

FX系列PLC的输入OFF电流可能为（）mA。正确答案：A

FX系列PLC继电器输出电阻负载功率可能为（）W/点。正确答案：A FX系列PLC是日本三菱公司在F系列PLC基础上发展起来的小型PLC产品，主要由（）种基本型号，D PLC常用的编程语言有（）。正确答案：D PLC的功能有（）。正确答案：D PLC的输入电源通常有（）种。正确答案：B PLC的梯形图程序可用等效继电器控制线路进行描述。等效工作电路图分为（）部分组成。正确答案：C PWM控制逆变具有（）优点。正确答案：D STEPDRIVE C/C+步进驱动器由（）组成。正确答案：D 安川驱动器的参数功能与现实形式分为（）类。正确答案：B 按照功能区分，机械手可分为（）种。正确答案：D 按照控制信号的传递方式不同，液压伺服系统可分为（）种。正确答案：C 闭环CNC连接包括（）。正确答案：D 变频控制线性加速可分为（）种方式。正确答案：B 变频器操作模式一般分为（）种。正确答案：C 不仅驱动系统包括（）部分组成。正确答案：B 步进驱动器的输入来自位置控制装置的指令脉冲，输出连接到电机绕组，这样的驱动器应具有（）功能。正确答案：D 磁栅由（）组成。正确答案：D 磁栅由（）组成。正确答案：D 从用途上说，机电一体化传感器可归纳为（）。正确答案：D 从用途上说，机电一体化传感器可归纳为（）。正确答案：D 当触发角a=0时，整流输出电压为最大值（）U。正确答案：C 德国HEIDENHAIN公司中的LS100光栅产品中的S指的是（）。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司中的LS100光栅产品中的S指的是（）。正确答案：B 等效工作电路图中的输入部分由（）部分组成。正确

答案：B

根据受力情况，滚珠导轨分为（）种。正确答案：B 根据输入信号的方式不同，伺服阀分为（）种。正确答案：B 功率MOSFET的优点有（）。正确答案：D

钩刀机械手换刀一次所需的基本动作分为（）步。正确答案：C

光栅常用的输出信号有（）。正确答案：D 光栅常用的输出信号有（）。正确答案：D

滚珠丝杠的精度等级分为（）各等级。正确答案：C 机电一体化产品是电子控制与机械装置的结合物，在产品设计时突出体现了（）个方面的思想。正确答案：B

机电一体化机械系统通常包括（）部分组成。正确答案：C

机电一体化控制装置包括（）。正确答案：D

机电一体化设备使用的驱动器可分为（）种。正确答

案：B

机械手一般由（）部分组成。正确答案：D

机械装置的运动要素包括（）。正确答案：D

机械装置的运动要素包括（）。正确答案：D

交流伺服驱动系统的优点有（）。正确答案：D

较常用的双螺母消除间隙的方法有（）种。正确答案：C 接近开关的输出线一般有（）种。正确答案：C 接近开关的输出线一般有（）种。正确答案：C 接近开关的特点有（）。正确答案：D 接近开关的特点有（）。正确答案：D

禁区保护包括（）。正确答案：D

控制系统的安全性包括（）方面。正确答案：B 利用液压缸传位实现定位的转塔刀架动作次序分为()部。正确答案：D 内置扩展选件与附件包括（）。正确答案：D 逆变电路可以采用（）基本形式。正确答案：D 气动马达分类包括（）。正确答案：D 驱动控制分为（）类。正确答案：B 若变频器操作错误代号为CP代表（）。正确答案：C 若变频器操作错误代号为Er.1代表（）。正确答案：A 若变频器操作错误代号为PS代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.CPU代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.EP代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.LF代表（）。正确答案：A 若变频器今报显示代号为E.THT代表（）。正确答案：A 弱变频器今报显示代号为E.OC1代表（）。正确答案：A 数控装置包括（）。正确答案：D 伺服驱动器的给定输入包括（）类。正确答案：B 系统设定包括（）个阶段。正确答案：B 下列哪个∑Ⅱ系列驱动器报警显示对应报警名称不是“绝对编码器初始化、通信错误”（）。正确答案：D 显像管显示器简称为（）。正确答案：B 液晶显示器简称为（）。正确答案：C 已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的辅助标记为（A）。

已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的输入电压等级为（A）。

已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品的系列号为（A）。

已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品控制电机功率为（B）。

已知一三菱FR-700系列变频器型号为FR-A520-S-40K-CH，此产品性能为（A）。

运动保护功能包括（）。正确答案：D

运动控制包括（）方面内容。正确答案：B

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板

上，（）按钮用于带锁旋钮。正确答案：D在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于换刀。正确答案：A

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于机床或CNC关闭按钮。正确答案：B 在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于机床或CNC启动按钮。正确答案：A 在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于进给保持。正确答案：D

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于冷却。正确答案：B

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于润滑。正确答案：C

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于循环启动。正确答案：C

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴点动。正确答案：D

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴反转。正确答案：B在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴停止。正确答案：C

在KND100T的CNC集成操作面板与KND机床操作面板上，（）按钮用于主轴正转。正确答案：A

在部分CNC上，为了能够在驱动器发生故障时，停止CNC运行，可能需要使用（）互锁输入信号。正确答案：D

在进行光栅信号处理时需要注意（）。正确答案：D 在进行光栅信号处理时需要注意（）。正确答案：D

直线滚动导轨副分（）个等级。正确答案：D

指令代码中AND代表（）。正确答案：B 指令代码中ANI代表（）。正确答案：C 指令代码中LD代表（）。正确答案：A 指令代码中OR代表（）。正确答案：D 指令一般由（）部分组成。正确答案：B 轴安全保护功能包括（）方面。正确答案：B 主轴位置控制包括（）。正确答案：D 自动换刀装置是数控机床加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，包括（）。D

判断

∑Ⅱ系列驱动器的内部参数不可以通操作单元显示、模拟量输出等方式进行监控。正确答案：B 50MHz以上的频段的电磁干扰一般可用“零相电抗器”消除。正确答案：B CNC的轮廓控制能力被称为CNC的轴控制功能。正确答案：B CNC可通过反向奸细补偿、螺距误差补偿等功能对机械传动装置的间隙、丝杠的螺纹误差进行自动补偿。正确答案：A CNC一词在广义上代表一种控制系统的实体。正确答案：B CNC一词在狭义上代表一种控制技术。正确答案：B CNC坐标轴控制能力被称为CNC的插补功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有Cs轴控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有定向准停功能。

FS-0iC/0iD不具有加工禁区功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有内置PMC功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有前瞻控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有倾斜轴控制功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有任意位置定位功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有软件限位功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有双电机驱动功能。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有同步控制功能。正确答案：B FX1N和FX2N系列PLC均可以进行AC100V输入/上相晶闸管输出。正确答案：B FX1S和FX3U系列PLC均具有高速计数、定位模块。正确答案：B FX系列PLC晶体管输出最小负载为2mA/DC5V。正确答案：B I/O扩展单元用来增加PLC的I/O点。正确答案：B I/O扩展模块是PLC的核心。正确答案：B KND100CNC具刚性攻丝功能。正确答案：B KND100CNC具有Cs轴控制功能。正确答案：B KND100CNC具有定向准停功能。正确答案：B KND100CNC具有加工禁区功能。正确答案：B KND100CNC具有内置PMC功能。正确答案：B KND100CNC具有前瞻控制功能。正确答案：B

KND100CNC具有倾斜轴控制功能。正确答案：B KND100CNC具有任意位置定位功能。正确答案：B KND100CNC具有双电驱动功能。正确答案：B KND100CNC具有同步进控制功能。正确答案：B

KND100M&KND100T的连接器XS54用于面板输入连接。正确答案：B

KND100M&KND100T的连接器XS56用于机床输入连接。正确答案：B

KOYO接近开关主要分为电感式和电容式。正确答案：A KOYO接近开关主要分为电感式和电容式。正确答案：A

PLC控制系统有时需要用一个按钮交替控制执行元件通断，这种控制方法称为二分频控制。正确答案：A

PWM调压驱动电源既可以实现高低压驱动功能还可以根据步进电机的运行频率自动改变供电电压。正确答案：A

北京KND公司生产的CNC可以直接与步进驱动器或通用型交流伺服驱动器连A

操作码可多可少，甚至没有。正确答案：B 操作数是唯

一、且必不可少的。正确答案：B

磁编码器与磁栅的区别主要在体积上。正确答案：B 磁编码器与磁栅的区别主要在体积上。正确答案：B

磁栅多用于位置显示，在数控机床或其他精密加工设备上作为闭环位置反馈装置的情况相对较少。正确答案：A

磁栅多用于位置显示，在数控机床或其他精密加工设备上作为闭环位置反馈装置的情况相对较少。正确答案：A

从原理上说，常用的接近开关有高频振荡型与静电电容型两类。

正确答案：A

从原理上说，常用的接近开关有高频振荡型与静电电容型两类。

正确答案：A

当刀库中的道具排列较密时，常用叉刀手。正确答案：A 当负载转矩超过电机输出转矩时将直接导致“失步”。正确答

案：A 得多SIKO公司生产的IH28M和IH58M磁栅编码器的最高转速均为6000r/min。正确答案：B 得多SIKO公司生产的IH28M和IH58M磁栅编码器的最高转速均为6000r/min。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ECN425/ERN430均属于绝对编码器。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ECN425/ERN430均属于绝对编码器。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ERM2484和ERM2485磁编码器都只有一种测量输出。B 德国HEIDENHAIN公司生产的ERM2484和ERM2485磁编码器都只有一种测量输出。答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ROD430/ROD1080结构均属于φ10实心轴。正确答案：B 德国HEIDENHAIN公司生产的ROD430/ROD1080结构均属于φ10实心轴。正确答案：B 德国SIKO公司生产的MN100与MB110磁栅磁性标尺类别均为绝对刻度。正确答案：B 德国SIKO公司生产的MN100与MB110磁栅磁性标尺类别均为绝对刻度。正确答案：B 电流控制型逆变在换流瞬间将产生瞬间冲击电压。正确答案：A 电压控制型逆变的电机电流波形为近似的正弦波。正确答案：A 电压控制型逆变器不能用于回馈制动。正确答案：A 电压控制型逆变只能进行回馈制动。正确答案：B FS-0iC/0iD不具有刚性攻丝功能。正确答案：B

功率二极管的工作原理与普通二极管相同。正确答案：A

固定I/O型PLC在机电一体化产品中用量最大。正确答案：B

光编码器是一种360°回转的位置测量元件。正确答案：A 光编码器是一种360°回转的位置测量元件。正确答案：A 光栅属于位置检测类。正确答案：A 光栅属于位置检测类。正确答案：A

滚珠丝杠螺母副的滚珠在返回时与螺杆脱离接触的循环称为内循环。正确答案：A

滚珠丝杠螺母副需要安装制动装置以满足其传动要求。正确答

案：A

混合式步进电机的结构与反应式步进电不同。正确答案：A 混合式步进电机在同样的定子电流下产生的转矩有大于反应式步进电机。正确答案：A

霍尔开关是基于霍尔效应的监测开关。正确答案：A 霍尔开关是基于霍尔效应的监测开关。正确答案：A

激光加工类数控机床称为加工中心。正确答案：B 继电器只能用用于驱动直流负载。正确答案：B

简单CNC系统内置的PLC和CNC分用两个cpu。B通信处理、输出刷新为PLC的公共处理部分，它与用户程序执行无直接关联。B

交流逆变需要使用专门的，用弱电控制强电的半导体器件，称为电力电子器件。正确答案：A

交流伺服电机不适合金属切削机床的主轴控制等“恒功

率负载”。正确答案：A

接近开关的动作具有之后特性。正确答案：A 接近开关的动作具有之后特性。正确答案：A

禁区保护用于紧急情况的停运与运行禁止。正确答案：B

晶体管输出即可以用于驱动交流负载，又可以用于驱动直流负载。B 绝大多数变频器都采用了“交-直-交”逆变。正确答案：A 控制系统包括了传统意义上的伺服驱动系统与电气传动系统两方面。正确答案：A

控制系统的现场调试是检查优化控制系统硬件软件，提高系统可靠性的重要步正确答案：A

控制系统运行的稳定性与可靠性是设计成败的关键。正确答案：A 利用转矩提升、断电V/f输出曲线来提升输出转矩时，频率为0时的输出电压一般不能超A 联动轴的数量是恒量CNC控制系统性能的重要技术指标之一。正确答案：A 能够控制的主轴数、Cs轴控制也归入轴控制的范畴。正确答案：A 逆变功率管不需要并联续流二极管。正确答案：A 气动方向阀与逻辑援建体积不同，所以功能也不同。正确答B 驱动器可以通过“增益”参数来改变输入输出特性的斜率。正确答案：A 实际光栅需要利用摩尔条纹进行检测。正确答案：A 实际光栅需要利用摩尔条纹进行检测。正确答案：A 实际控制系统大都采用了载波调制技术来生成SPWM波。正确答案：A 实际中通常拆用双电压驱动电源。正确答案：A 输出电路由输出触点与执行元件组成。正确答案：A 输出关闭信号MRS用于关闭变频器逆变功率管输出。正确答A 数据是PLC程序最基本的元素。正确答案：B 数据输入与显示装置是CNC控制系统中承担多维运动轨迹控制的核心部分。B 数控技术又称为计算机数控。正确答案：A 通过结构的改进与创新、新材料的应用等手短来提高精度与刚性、减轻重量、缩小体积是机电一体化产品技术的主要特点与研究A 通俗的来说，操作码告诉CPU要用什么去做。正确答案：B

通俗的来说，操作数告诉CPU要做什么。正确答案：B 通用驱动器在基本控制方式的基础上，往往还付加油“伺服锁定”、“指令脉冲禁止”等特殊控制方式。正A 网络与通信功能是PLC的基本功能。正确答案：B

为了保证功率管通断的有序进行，需要在交流伺服电机转子上安装用于位置检测的编码器或霍尔元件。A

为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件条件，这些硬件的整体称为CNC控制系统。正确答案：B

系统的设计应不惜一切简单实用、降低成本。正确答案：B

镶条应放在导轨受力面大的一侧。正确答案：B 信号处理是检测技术的关键。正确答案：B

液压管道安装是否准确牢固可靠和整洁，将对液压系统工作性能有着重要的影响。A

以加工中心和FMC为主要加工设备，配备物流系统、装卸机器人及其他设备，并由中央控制系统进行集中、统一控制和管理的制造系统称为刚性制造系统。正确答B 运动保护用于防止加工过程中的碰撞与干涉。正确答B在PLC程序中，需要产生恒0与恒1的程序段，以便随时使用。正确答案：A

在不影响系统刚性的前提下，系统的等效传动惯量应尽可能小。

正确答案：A

在交流电机控制系统中，关断不可控器件主要用于逆变主回路。

正确答案：B

在交流电机控制系统中，全控型器件主要用语整流主回路。正确

答案：B

在驱动器实际使用前，可先单独接通控制电源主电源，进行点动、回参考点运行试验。正确答案：A

在设备调试完成后么需要进行系统技术文件的整理与汇编工作。正确答案：A

在实际中，可以使用多个磁头串联的多间隙磁头，通过信号的叠加来增强输出信号。A

在实际中，可以使用多个磁头串联的多间隙磁头，通过信号的叠加来增强输出信号。A 在伺服系统中，通常才用负载角加速度最大原则选择总传动比。正确答案：A 整流电路的交流输入一般直接来自电网或为电网通过变压后的输出，所以其额定频率一定为50Hz。正确答案：B 整流电路的作用是将直流输入转换为交流输入。正确答案：B 只要CNC控制系统的脉冲当量足够小，拟合线就完全可以等效代替理论曲线。A 只要改变脉冲输出速度，即可改变坐标轴的运动速度。正确答案：A 只要改变坐标轴的脉冲分配方式，既可以改变拟合线的形状，从而达到改变运动轨迹的目的。正确A 执行装置是机电一体化系统的核心。正确答案：B 直流电机、感应电机、伺服电机、步进电机则是机电一体化系统常用的测量装置。答案：B 指令中的操作数又称指令代码。正确答案：B 主接触器不能用于驱动器正常工作时的电机启动停止控制，通段频率原则上不超过30MIN一次。正确答案：A 转子产生电磁力的前提是转子导条与旋转磁场之间存在切割磁力线的相对运动。A

第三篇：机电一体化系统设计

机电一体化系统设计

1、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。

2、系统必须具有以下三大“目的功能”：①变换（加工、处理）功能；②传递（移动、输送）功能；③储存（保持、积蓄、记录）功能。

3的变换、调整功能，可将接口分成四种：1）零接口；2）无源接口；3）有源接口；4）智能接口。

4、机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、结合（融合）法和结合法。

5擦、低惯量、高强度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

6、为达到上述要求，主要从以下几个方面采取措施：

1）采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支承、动（静）压导向支承等。

2如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动和支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构；丝杠的支承设计中采用两端轴向预紧或预拉伸支承结构等。

3的等效动惯量，尽可能提高加速能力。

5如选用复合材料等来提高刚度和强度，减轻重量、缩小体积使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性化。

第四篇：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。

第五篇：机电一体化系统2014年

机电一体化系统试题

一、填空题（40分,每空1分）

1、机电一体化的相关技术有：机械技术、、、、、。

2、机电一体化系统包括以下几个基本要素：、、、、、。

3、典型机电一体化控制系统可分为：、、和。

4、静压轴承常可分为：、和。

5、伺服系统由、、四大部分组成。

6、直流伺服电动机分为、、、等。

7、异步电动机转速方程为：。

8、可靠性指标有：、、、、。

9、一般工业机器人由、、、组成。

10、工业机器人按操作机坐标形式分为、、、、五种。

二、解释题（15分,每小题5分）

1、旋转变压器

2、FMS、FMC各表示什么？

3、位置式PID控制算式。

三、分析题（10分）

1、从速度性能角度对机电一体化系统中常见的轴承进行分析。

四、简答题（35分,每小题5分）

1、简述谐波齿轮传动的特点。

2、简述PLC的主要功能及特点。

3、从应用角度分析工业机器人的价值。

4、反应式步进电动机三相六拍通电顺序。

5、何为电磁干扰？有哪些种类？如何进行抑制和防护？

6、简述CIMS的涵义及构成。

7、列举常见的机电一体化设备。