机电一体化考试资料

第一篇：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、

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。

第四篇：机电一体化考试试题

2013--2014机电一体化期末考试试题

一、填空题（每空1分，共25空，共25分）

1.机电一体化是以和电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

2.传感器的静态特性的主要技术指标有、等。

3.磁珊的测量方法有

4.以信息处理系统为中心，将接口分为

5.系统特性的参数有

6.步进电动机的主要性能参数有

7.总传动比分配原则有。

8.圆柱齿轮传动间隙调整方法包括等。

9.导轨副间隙常用的调整方法有

二、简答题（每题5分，共6题，共30分）

1.简述莫尔条纹的特点。

2.简述数字滤波的常用方法。

3.试说明步进电动机的启动频率和运行频率，并解释启动频率小于运行频率的原因。

4.试说明同步带传动的优点。

5.简述谐波齿轮传动的组成及优点。

6.简要说明滚珠丝杠副预紧的作用及其方法。

三、画图题（每题15分，共2题，共30分）

1.简述机电一体化系统的构成，并用方框图表示出来。

2.试说明自动控制系统的组成，并用方框图表示出来。

四、计算题（每题15分，共1题，共15分）

1.一台5相反应式步进电动机，采用5相10拍运行方式时，歩距角为1.5°，若脉冲电源的频率为 3000Hz，请问转速是多少？

第五篇：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。