第一篇：自考《机电一体化设计》简答题整理（大全）
步进电动机细分驱动电路的原系统变得不稳定。I的作用是使信号控制，并作快速响应的电动传动，丝杠螺母传和谐波传动几理及作用：细分电路通过控制电系统增加一阶纯积分，从而提提机堵转矩与控制电压成正比，转种。蜗轮蜗杆副在一定意义上可动机各相绕组中电流大小和比高系统一个无静差度，但会使系速随转矩的增加而近似线性下看做是一种特殊的齿轮，只能用例，使步距角减小到原来的几分统相位裕量减小，稳定性变差D降，调速范围宽，当控制电压为于传递垂直交错轴之间的回转运之一至几十分之一。提高分辨率、的作用是给系统提供阻尼，增加零时能立即停转。感应同步器：动，蜗杆一般有1~8个头，优点平滑步进运动减小振荡(细分电稳定性，但同时增加了高频增益，是一种应用电磁感应原理来测量是传动平稳，噪声小。可自锁，路是建立在步进电动机各相绕组使系统中的高频噪声放大影响系位移的高精度检测元件，有直线但传动效率低，功率损失较大。理想对称和矩角严格正弦的基础统正常工作。伺服系统是反馈控式和圆盘式分别用于大行程的线为了减小负载转动惯量，在结构上。制系统，由控制器、受控对象、位移和角位移的测量，它的特点可在满足强度的前提下尽可能吧在实际系统中，数字PID控制器反馈测量装置以及比较器等组是抗干扰能力强，对环境要求低，齿轮做小，选用轻质合金以及在的两种实现方式是：（1）在双传成。控制器是按预定的控制规律机械结构简单，接长方便“路径”齿轮上开孔等措施。谐波齿轮与感器系统中，PI由微处理机位置调节能量的输入，以使系统产生和“轨迹“的区别：路径只代表普通齿轮副传动相比具有的优控制器实现，D的作用是由测速所希望的输出。受控对象一般是与轨迹有关的位置信息，轨迹是点：
1、结构简单，体积小，重负反馈实现（2）在单个位置传指机器的运动部分。伺服系统通代表在空间直角坐标系或机器人量轻，传动效率高
2、传动比范感器的系统中，PID由微型机单常是一个闭环的位置控制系统，连杆坐标系的位置——时间曲围大
3、同时啮合齿数多，运动独实现。其输入可以为
1、模拟电压
2、线，是具有适当的速度和加速度精度高承载能力大。4，传动平怎样控制步进电动机输出轴的参考脉冲信号
3、二进制数字信信息的路径轨迹不但要求路径连稳，无冲击，噪声小
5、齿侧间角位移、转速及转向：步进电动号。而输出是机械角或线位移。续，而且要求速度连续。数据采隙可以调整
6、可实现向密闭空机是脉冲电动机，它将数字的电数字微分分析法（DDA）采用数样插补：采用时间分割法，是将间传递运动及动力7，可实现高脉冲输入转换为模拟的输出轴运字量表达加速度、速度及位置坐定轮廓曲线分割为每一个插补周增速运动8，方便地实现差速传动。每输入一个脉冲，输出轴转标，将加速度到速度和速度到位期的进给段，即轮廓步长，每个动。导轨副：用于引导运动部件动一步。因此，输出的角位移正置的几分表达式，采用求和的方插补周期，执行一次插补运算，的走向，保证执行件的正确运动比于输入脉冲的个数，转速正比法进行近似值积分。从而产生增计算出插补点坐标，从而计算出轨迹，并通过摩擦和阻尼影响执于输入脉冲的频率，转向取决于量式运动式控制指令超声波电下一个周期各个坐标的进给量。行件的运动特性，它包括运动导各相绕组通电的顺序。全闭环控动机（USM）采用压电陶瓷逆亚PLC的定义：PLC是在工业环境轨和支撑导轨两部分在设计机制系统的定义及特点是;伺服系电效应产生超声振动，并将这种中使用的数字操作的电子系统，械传动装置对动态性能的参数统中，当位置传感器‘安装于输震动通过摩擦耦合来直接驱动转他使用内部储存器存放的用户设设计要求有：1.足够高的谐振频出轴上时，传感器直接测量工作子旋转或滑块的位移，具有结构计的程序指令，而这些指令用来率
2、高刚度和低转动惯量。
3、台移动，这种直接测量的系统为简单。转速低，扭矩大等特点，实现逻辑运算、顺序操作、定时、适当的阻尼比4，尽可能小的传全闭环系统。特点：对输出进行作为一种无磁电动机而受青睐。计数及算术运算并通过数字或模动间隙5，良好的摩擦特性。机直接控制，可以获得十分良好的性能指标：一）工作特性
1、量拟输入/输出来控制各型机械和器人按照控制水平分：
1、点位的’控制精度。但受机械传动部程，阈值，分辨率，灵敏度2，过程。描写顺序控制的方法有：控制机器人
2、连续路径机器人件的非线性影响严重，只有在要质量，（可靠性、漂移）3.环境影1，语句表：是每一步必须实行
3、控制路径机器人控制路径机求高精度的场合，才采用全闭环响
（二）静态特性，精度，误差，的动作列表。
2、流程图：采用器人代表最高运动控制水平。半系统。步进电动机的工作原理:重复性，可复见性，线性度（动方块表示每一个步骤，连线表示闭环系统的定义和特点：伺服系采用磁阻原理产生电磁转矩，将特性）1，时域指标、(上升时、步骤到步骤的路径。3梯形图：统中，当位置传感器安装在伺服数字的电脉冲输入转换为模拟的峰值时间、最大超调量、调整时表示各种触电、继电器线圈、电电动机轴上时，用以间接测量工输出轴运动，输出步数与输入脉间、延迟时间、振荡次数
2、频磁线圈、电动机等的电气连接图。作台的位移时，这种间接测量系冲数相等，转速与脉冲频率相同。域指标。机电一体化系统对传感4.、状态图：表示每一步所产生统就是x特点是可以避免传动机采样周期的选择：①考虑到对系器的性能要求需满足：1，量程的输出真值表，通常还表示由个构引起极限环和爬行振荡，比全统响应速度的影响选择的法则足够，灵敏度高2,精度适当，线状态到另一个状态的传递路径图闭环容易实现，节省投资。“机”是：采样周期应小于或等于系统性度好
3、响应时间短，通频带机电一体化中的模块：控制模块与“电”设计思想：替代机械系最小时间常数。2考虑系统的抑宽
5、经济实用，成本低，寿命包括通信模块。微计算机模块、统：在极端情况下，机械的功能制干扰能力的选择：采样速率应长机电一体化系统动态性能的软件模块和接口模块，其他还有可以完全由微计算机和执行器取为闭环系统通频带的10倍以上。参数设计原则：1，足够高的谐接卸受控模块，测量模块，驱动代，从而使机械产品变成电子产
3.实时算法程序所花费的时间总振频率2，高刚度和低转动惯量模块，控制模块的功能是处理测品。2，简化机械系统：机械系和最好小于采样周期的1|10：P：3，适当的阻尼比4，尽可能小的量模块提供的信息，生成控制指统可采用机电一体化方法加以简增加开环增益，降低系统的稳态传动间隙5，良好的摩擦特性伺令，输出给驱动模块的执行部件化3，增强机械系统4，综合机误差，增加系统通频带，但会使服电动机的优点：它是受输入电机。机械传动主要有齿轮，蜗杆械系统
第二篇：机电一体化系统设计单选题及简答题
0 本节测验题：以下传感器中测量的是相对角位移的是()A.旋转变压器 B.绝对式编码器 C.增量式编码器 D.都不正确 答案：C 1.本节测验题：测速发电机的输出信号与转速的关系 A.输出直流电压与转速成正比 B.输出交流电压与转速成正比 C.输出直流电压与转速成反比 D.输出交流电压与转速成反比 答案：A 2.本节测验题：加速度传感器的基本力学模型是()A.质量-阻尼系统 B.弹簧-阻尼系统
C.质量-弹簧-阻尼系统 D.都不正确 答案：C 3.本节测验题：电荷放大器的输出电压与反馈电容
A.成正比 B.成反比
C.成曲线关系
D.无关 答案：B 4.本节测验题：低频信号可以通过，高频信号不能通过的滤波器是（）A.高通滤波器 B.带通滤波器 C.低通滤波器 D.带阻滤波器 答案：C 5.本节测验题：直流电动机属于()A.变磁阻电动机 B.固定磁阻电动机 C.无磁极电动机 D.都不正确 答案：B 6.本节测验题：直流电动机的反电动势与（）A.电枢电流成正比 B.电枢电流成反比 C.转子转速成正比 D.转子转速正反比 答案：C 7.本节测验题：直流电动机机械特性的硬度与（）A.电枢电阻成反比 B.反电动势系数成正比 C.转矩系数成正比 D.电枢电阻成正比 答案：D 8.本节测验题：交流感应电动机的同步转速与 A.极对数成正比 B.电源频率成反比 C.电源电压成正比 D.电源频率成正比 答案：D 9.本节测验题：下列类型电动机中机械特性不可变的是（）A.鼠笼式交流电动机 B.绕线式步进电动机 C.直流电动机 D.以上都不可变 答案：A 20.本节测验题：下列关于步进电动机叙述错误的是（）A.步进电动机是数字控制系统 B.步进电动机常用于开环控制
C.步进电动机常用于闭环控制系统中 D.步进电动机是变磁阻电动机 答案：C 21.本节测验题：步进电电动机相角裕量的与哪些因素无关 A.相数 B.通电方式 C.齿轮齿数
D.相数和通电方式 答案：C 22.本节测验题：下列关于步进电动机驱动电路叙述正确的是 A.单极性驱动电路适合于驱动混合式步进电动机 B.单极性驱动电路适合于驱动反应式步进电动机 C.驱动直流电动机的电路也能驱动步进电动机 D.以上都正确 答案：B 23.本节测验题：以下关于步进电动机叙述错误的是 A.脉冲分配器可以由逻辑电路硬件实现 B.脉冲分配器可以由软件实现 C.步进电动机的转速由脉冲数决定 D.步进电动机的转速由脉冲频率决定 答案：C 24.本节测验题：计算机直接参与控制的伺服系统是 A.模拟式伺服系统 B.参考脉冲伺服系统 C.采样数据系统 D.以上都不是 答案：C 25.本节测验题：电动机中引入电流环后的伺服系统下列叙述正确的是 A.电流环实质上是转矩控制回路 B.电流环可以稳定转速
C.电流环可以等价成一个积分环节 D.都不正确 答案：A 26.本节测验题：其中，反馈采用测速发电机的是（）A.电流环 B.速度环 C.位置环
D.以上都不正确 答案：B 27.本节测验题：下列系统对于对于单位加速度信号静态误差为0的是 A.0型系统 B.1型系统 C.2型系统 D.以上都正确 答案：C 28.本节测验题：一般来说，如果增大自然频率的数值，则动态性能指标中的调整时间将（）A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 答案：B 29.本节测验题：复合控制中前馈控制是（）A.按误差信号控制 B.闭环控制 C.开环控制
D.以上都不正确 答案：C 30.本节测验题：电焊的控制属于 A.点位控制 B.连续路径控制 C.直线运动控制 D.曲线运动控制 答案：A 31.本节测验题：常加速度控制中加速度由什么决定 A.输入脉冲频率 B.速度寄存器 C.位置寄存器 D.加速度寄存器 答案：D 32.本节测验题：DDA法是（）A.脉冲增量插补 B.数据采样插补 C.数字积分器法 D.逐点比较法 答案：C 33.本节测验题：利用三次多项式样条函数生成控制指令加速度最大值在 A.运动的起点和终点 B.运动的中间点 C.常加速度
D.以上都不正确 答案：A 34.本节测验题：PLC适合于（）A.数据采集为主 B.顺序控制为主 C.科学计算为主 D.管理为主 答案：B 35.本节测验题：与计算机相比PLC的优点叙述错误的是 A.可靠性高 B.抗干扰能力强 C.可以直接驱动负载 D.价格低 答案：D 36.本节测验题：欧姆龙的编程软件是 A.Wincc B.GxP C.CX-programmer D.以上都不是 答案：C 37.本节测验题：PLC中可以接受和输出信息的继电器是 A.输入输出继电器 B.时间继电器 C.计数器
D.辅助继电器 答案：A 38.本节测验题：触点串联在逻辑上相当于 A.逻辑或 B.逻辑与 C.逻辑非 D.都不正确 答案：B 39.本节测验题：块并联的指令语句是 A.AND B.OR C.AND LD D.OR LD 答案：D 40.本节测验题：具有保持功能的指令是 A.OUT B.KEEP C.AND D.OR 答案：B
1、一般机电一体化产品设计包括哪几阶段？
正确答案：【市场调研，需求分析和技术预测、概念设计、可行性分析、编制设计任务书、初步设计——方案设计、方案设计评估与优化、详细设计和参数核算和完成全部设计文件。】 关键字：【调研|概念|可行性|任务书|初步】 分数分配：【20|20|20|20|20】
2、机和电融合的设计思想是什么？
正确答案：【替代机械系统, 简化机械系统, 增强机械系统, 综合机械系统】 关键字：【替代|简化|增强|综合】 分数分配：【25|25|25|25】
3、滚珠丝杆螺母副有哪些消除间隙和预紧的措施?
正确答案：【双螺母齿差式, 双螺母垫片式, 双螺母螺纹式, 单螺母变导程自预紧式】 关键字：【齿差|垫片|螺纹|单螺母】 分数分配：【25|25|25|25】
4、试简述光电式转速传感器的测量原理
正确答案：【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】 关键字：【角位移|圆盘|转速】 分数分配：【20|40|40】
5、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？
正确答案：【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。】
关键字：【采样|保持|缓慢】 分数分配：【40|40|20】
6、典型的机电一体化系统包含哪些功能结构模块?
正确答案：【机械受控模块、测量模块、驱动模块、通信模块、微机模块、软件模块和接口模块】 关键字：【受控|测量|驱动|通信|微机|软件|接口】 分数分配：【15|15|15|15|15|15|10】
7、滚珠丝杆螺母副常用的支承结构形式有哪几种
正确答案：【两端固定，一端固定一端简支（游动），两端均为单向推力，一端固定一端自由】 关键字：【两端|一端|单向|自由】 分数分配：【25|25|25|25】
8、机电一体化系统结构中驱动模块的作用是什么?
正确答案：【提供驱动力, 改变系统包含速度和方向的运动状态,产生所希望的运动输出.】 关键字：【驱动|改变|输出】 分数分配：【30|40|30】
9、测量位移的传感器常用的有哪些?
正确答案：【感应同步器, 旋转变压器, 光栅,光电编码器, 电位器, 差动变压器, 涡流传感器】 关键字：【感应同步器|旋转变压器|光栅|光电编码器|电位器】 分数分配：【20|20|20|20|20】
10、在选择PWM开关放大器的开关频率时，应考虑哪几方面？
正确答案：【⑴开关频率应尽可能高。⑵开关频率必须比系统通频带大10倍以上。⑶开关频率必须远大于各环节的共震频率。⑷满足前三项的条件下，频率尽可能低。】
关键字：【开关频率|高|10倍|共震频率|满足】 分数分配：【20|20|20|20|20】
11、直流伺服电动机的驱动电路包含有哪些类型?
正确答案：【线性直流放大器, 脉宽调制放大器, 晶闸管组成的可控整流电路.】 关键字：【线性|放大器|脉宽|调制|可控】 分数分配：【20|20|20|20|20】
12、何为步进电动机连续运行频率？它与起动频率比有何特点？
正确答案：【步进电动机启动后，不失步运行的最高频率。一般情况下，连续运行频率比启动频率要高得多。】 关键字：【高|频率|连续|启动】 分数分配：【25|25|25|25】
13、简述传感器有哪几方面的性能指标?
正确答案：【工作特性，静态特性，动态特性】 关键字：【工作|静态|动态】 分数分配：【35|35|30】
14、试简述“机电一体化”的涵义。
正确答案：【机电一体化是机械与电子的集成技术。定义为在设计产品和制造系统时所思考的精密机械工程、电子控制及系统的最佳协同组合。它是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合而成的系统总称。】 关键字：【机械|电子|集成】 分数分配：【40|20|40】
15、常用滚动摩擦支承轴承有哪几种主要结构类型？ 正确答案：【①标准滚动轴承：圆锥孔双列圆柱滚子轴承，角接触球轴承，双向推力角接触球轴承，圆锥滚子圆锥（举例２个）
②新型滚动轴承：变预紧力轴承，密集滚珠轴承（举例２个）
】
关键字：【标准|轴承|新型|变】 分数分配：【25|25|25|25】
16、简述电荷放大器的特点和主要用途
正确答案：【利用运算放大器求和点为虚地电位，使得输入端的分布电容上没有积累电荷，从而不起作用。作用是：将将压电传感器的电荷量或电容传感器的微小电容转换为电压输出。
】
关键字：【虚|积累|电荷|微小。】 分数分配：【25|25|25|25】
17、机电一体化需要贯穿哪些设计思想？
正确答案：【1）系统的设计思想 2）机和电融和的设计思想 3）注重创新的是设计思想】 关键字：【系统|机|电|融和|创新】 分数分配：【20|20|20|20|20】
18、描写事件驱动过程常用什么方法?
正确答案：【梯形图和布尔代数方程】 关键字：【梯形|布尔|代数】 分数分配：【40|20|40】
19、直流伺服电动机的机械特性
正确答案：【保持电动机电压恒定，电动机转矩与转速的关系.】 关键字：【电压|恒定|转矩|转速】 分数分配：【25|25|25|25】
20、机电一体化设计中，增强机械系统的思想是什么? 正确答案：【正常设计的机械与闭环控制回路相结合可以实现增强机械系统的运动速度、精度和柔性，有关部件可以做的更轻，惯量更小】 关键字：【闭环|速度|轻|惯量|小】 分数分配：【20|20|20|20|20】
21、什么是步进电动机？
正确答案：【 又称脉冲电动机。它采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，旋转式步进电动机的输出轴转动一步。因此，当输入一串脉冲序列时，输出轴就以等增量的转角响应输入序列，输出步数等于，转速与输入脉冲频率成正比。】 关键字：【数字|脉冲|轴|脉冲|数】 分数分配：【20|20|20|20|20】
22、什么是步进电动机的矩角特性？
正确答案：【
在不改变控制绕组通电状态下，电磁转矩与转子转角的关系。】 关键字：【通电|电磁|转矩|转子|转角】 分数分配：【20|20|20|20|20】
23、什么是压电效应？
正确答案：【 某些晶体沿一定的方向受外力作用而变形时，在表面产生极性相反的电荷。当外力去掉后，又恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。】 关键字：【外力|电荷|变形|相反】 分数分配：【25|25|25|25】
24、什么是步进电动机的动稳定区？
正确答案：【 当步进电动机输入单脉冲时，电动机从一种通电状态切换到另一种通电状态不引起失步的区域称为动稳定区。】 关键字：【单|脉冲|切换|失步|不】 分数分配：【20|20|20|20|20】
25、什么是步进电动机的起动频率？
正确答案：【
在负载转矩小于起动转矩的条件下，步进电动机不失步起动的最高频率称为起动频率。】 关键字：【起动|转矩|不失步|最高|频率】 分数分配：【20|20|20|20|20】
26、什么是步进电动机的连续运行频率？
正确答案：【 起动后，步进电动机不失步运行的最高输入脉冲频率称为连续运行频率。】 关键字：【起动|不失步|最高|输入脉冲|频率】 分数分配：【20|20|20|20|20】
27、什么是步进电动机的脉冲分配器？
正确答案：【 它是步进电动机数控系统重要组成部分。它的作用是把输入脉冲按一定的逻辑关系转换为合适的脉冲序列，然后通过驱动器加到步进电动机的相绕组上，使步进电动机按一定的方式工作。脉冲分配器可以由逻辑电路硬件实现，也可以通过逻辑代数运算由软件实现。】 关键字：【输入脉冲|脉冲序列|逻辑关系】 分数分配：【40|40|20】
28、什么是复合控制器？
正确答案：【 在反馈控制基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器】 关键字：【反馈|控制|前馈|复合】 分数分配：【25|25|25|25】
29、什么是伺服系统的刚度？
正确答案：【 输出轴的单位位置误差所能承受的负载转矩。】 关键字：【位置|误差|负载|转矩|轴】 分数分配：【20|20|20|20|20】
30、什么是连续路径控制？
正确答案：【 为了控制工具沿着任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的位置和速度，使得它们同步协调到达目标点。这样的运动控制称为连续路径控制。】 关键字：【曲线|同步|运动|控制】 分数分配：【25|25|25|25】
31、机电一体化系统的设计指标和评价标准大体包括哪几方面？ 正确答案：【1.系统功能 2.性能指标 3.使用条件 4.社会经济效益】 关键字：【系统|性能|使用|社会经济|效益】 分数分配：【20|20|20|20|20】
32、描述传感器静态特性的主要指标是什么？
正确答案：【线性度，精度、误差、重复性和可重复性。】
关键字：【线性度|精度|误差|重复性|可重复性。】 分数分配：【20|20|20|20|20】
33、步进电动机有哪几种通电方式？
正确答案：【纯单拍、纯双拍和单双拍结合。】 关键字：【纯|单|双|结合。】 分数分配：【25|25|25|25】
34、采样周期选择原则是什么？
正确答案：【准则1：若考虑对系统响应速度的影响采样周期应小于系统的最小时间常数。准则2：若考虑系统抑制干扰的能力，采样速率应为系统的通频带的10倍以上；准则3：实时算法程序所花费的时间总和应小于采样周期的1/10.】
关键字：【最小|时间常数|采样|速率|周期】 分数分配：【20|20|20|20|20】
35、全闭环控制系统的定义与特点是什么？
正确答案：【伺服系统中，当位置传感器安装于输出轴（工作台）上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统称为全闭环系统。
特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的控制精度。但受机械传动部件非线性影响严重。只有在要求高精度场合，才采用全闭环系统。】
关键字：【直接|间接|测量|非线性|高精度】 分数分配：【20|20|20|20|20】
36、什么是机电一体化？ 正确答案：【 其涵义是机械与电子的集成技术。定义为在设计产品或制造系统时所思考的精密机械工程、电子控制以及系统的最佳协同组合。它是在机构的主要功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机组合而成的系统总称。】 关键字：【集成|机械|电子】 分数分配：【60|20|20】
37、什么是顺序控制系统以及分类？
正确答案：【 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统。分为时间顺序控制和事件顺序控制。】 关键字：【规定|时间|事件|顺序】 分数分配：【25|25|25|25】
38、何为闭式导轨？
正确答案：【 借助导轨副本身的封闭式结构，在变化的空间位置和受力状况下，使运动导轨和支撑导轨的工作面可靠接触，从而保证运动导轨的规定运动。闭式导轨一般受温度变化的影响较小。】 关键字：【封闭|变化|空间|规定】 分数分配：【25|25|25|25】
39、何为开式导轨？
正确答案：【 借助运动件的自重和外载荷，在一定的空间位置和受力状况下，使运动导轨和支撑导轨的工作面可靠接触，从而保证运动导轨的规定运动。开式导轨一般受温度变化的影响较小。】 关键字：【自|外|载荷|一定|空间】 分数分配：【20|20|20|20|20】
40、什么是轴系的热特性？
正确答案：【 轴系的热特性主要参数是热源强度、温升及工作部位的热位移。】 关键字：【热源|温|升|热|位移】 分数分配：【20|20|20|20|20】
简答题（重点记忆）
1.典型的机电一体化系统包含哪些功能结构模块。2.测量位移的传感器常用的有哪些? 3.试说明滚珠丝杠螺母副传动装置的优缺点。
4.在实际应用中，可以提高传感器性能的技术有哪些？ 5.什么叫伺服系统？
6.机电一体化系统结构中的驱动模块是指什么？在机电一体化系统中有什么作用?
7.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？
8.试简述光电式转速传感器的测量原理。
9.步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？ 10.半闭环控制系统的定义及特点是什么？
11.在PWM功放电路中，对放大器的开关频率有何要求？ 12.在机电一体化系统设计时，应贯穿哪些设计思想？ 13.机电一体化系统对传感器的性能有哪些要求？
14.如何控制步进电动机输出轴的角位移、转速及转向?
15.采样一数据系统是计算机参与的闭环控制系统。计算机在采样一数据系统中起什么作用？
16.阐述PID控制器中P、I、D的作用。
17.闭环伺服系统中，电流环的主要作用是什么？
第三篇：机电一体化自考
1.步进电动机细分驱动电路的原理及作用：(细分电路通过控制电动机各相绕组中电流大小和比例，使步距角减小到原来的几分之一至几十分之一。提高分辨率、平滑步进运动减小振荡(细分电路是建立在步进电动机各相绕组理想对称和矩角严格正弦的基础上.)
2.数字PID控制器的两种实现方式是：(（1）在双传感器系统中，PI由微处理机位置控制器实现，D的作用是由测速负反馈实现（2）在单个位置传感器的系统中，PID由微型机单独实现)
3.怎样控制步进电动机输出轴的角位移,转速及转向：(步进电动机是脉冲电动机，它将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动。每输入一个脉冲，输出轴转动一步。因此，输出的角位移正比于输入脉冲的个数，转速正比于输入脉冲的频率，转向取决于各相绕组通电的顺序)
4.全闭环控制系统的定义及特点是;（伺服系统中，当位置传感器‘安装于输出轴上时，传感器直接测量工作台移动，这种直接测量的系统为全闭环系统。特点：对输出进行直接控制，可以获得十分良好的的’控制精度。但受机械传动部件的非线性影响严重，只有在要求高精度的场合，才采用全闭环系统）5.步进电动机的工作原理（:采用磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲输入转换为模拟的输出轴运动，输出步数与输入脉冲数相等，转速与脉冲频率相同）
6.采样周期的选择：（①考虑到对系统响应速度的影响选择的法则是：采样周期应小于或等于系统最小时间常数。2考虑系统的抑制干扰能力的选择：采样速率应为闭环系统通频带的10倍以上。3.实时算法程序所花费的时间总和最好小于采样周期的1|10：P：增加开环增益，降低系统的稳态误差，增加系统通频带，但会使系统变得不稳定。I的作用是使系统增加一阶纯积分，从而提提高系统一个无静差度，但会使系统相位裕量减小，稳定性变差D的作用是给系统提供阻尼，增加稳定性，但同时增加了高频增益，使系统中的高频噪声放大影响系统正常工作。）7.伺服系统是（反馈控制系统，由控制器、受控对象、反馈测量装置以及比较器等组成。控制器是按预定的控制规律调节能量的输入，以使系统产生所希望的输出。受控对象一般是指机器的运动部分。伺服系统通常是一个闭环的位置控制系统，其输入可以为
1、模拟电压
2、参考脉冲信号
3、二进制数字信号。而输出是机械角或线位移。）
8.数字微分分析法（DDA）（采用数字量表达加速度、速度及位置坐标，将加速度到速度和速度到位置的几分表达式，采用求和的方法进行近似值积分。从而产生增量式运动式控制指令）
9.超声波电动机（USM）（采用压电陶瓷逆亚电效应产生超声振动，并将这种震动通过摩擦耦合来直接驱动转子旋转或滑块的位移，具有结构简单。转速低，扭矩大等特点，作为一种无磁电动机而受青睐。）
性能指标：
（一）工作特性
1、量程，阈值，分辨率，灵敏度2，质量，（可靠性、漂移）3.环境影响
（二）静态特性，精度，误差，重复性，可复见性，线性度（动特性）1，时域指标、(上升时、峰值时间、最大超调量、调整时间、延迟时间、振荡次数
2、频域指标。机电一体化系统对传感器的性能要求需满足：1，量程足够，灵敏度高2,精度适当，线性度好
3、响应时间短，通频带宽
5、经济实用，成本低，寿命长）
10.机电一体化系统动态性能的参数设计原则：（1，足够高的谐振频率2，高刚度和低转动惯量3，适当的阻尼比4，尽可能小的传动间隙5，良好的摩擦特性伺服电动机的优点：它是受输入电信号控制，并作快速响应的电动机堵转矩与控制电压成正比，转速随转矩的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立即停转。）11.感应同步器：
（是一种应用电磁感应原理来测量位移的高精度检测元件，有直线式和圆盘式分别用于大行程的线位移和角位移的测量，它的特点是抗干扰能力强，对环境要求低，机械结构简单，接长方便“路径”和“轨迹“的区别：路径只代表与轨迹有关的位置信息，轨迹是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系的位置——时间曲线，是具有适当的速度和加速度信息的路径轨迹不但要求路径连续，而且要求速度连续。)12.数据采样插补：
（采用时间分割法，是将定轮廓曲线分割为每一个插补周期的进给段，即轮廓步长，每个插补周期，执行一次插补运算，计算出插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量。）13.PLC的定义：
（PLC是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，他使用内部储存器存放的用户设计的程序指令，而这些指令用来实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数及算术运算并通过数字或模拟输入/输出来控制各型机械和过程。）14.描写顺序控制的方法有：
（1，语句表语句表语句表语句表：是每一步必须实行的动作列表。
2、流程图流程图流程图流程图：采用方块表示每一个步骤，连线表示步骤到步骤的路径。3梯形图梯形图梯形图梯形图：表示各种触电、继电器线圈、电磁线圈、电动机等的电气连接图。4.、状态图状态图状态图状态图：表示每一步所产生的输出真值表，通常还表示由个状态到另一个状态的传递路径图
机电一体化中的模块机电一体化中的模块机电一体化中的模块机电一体化中的模块：控制模块包括通信模块。微计算机模块、软件模块和接口模块，其他还有接卸受控模块，测量模块，驱动模块，控制模块的功能是处理测量模块提供的信息，生成控制指令，输出给驱动模块的执行部件机。
15.机械传动主要有齿轮，蜗杆传动，丝杠螺母传和谐波传动几种。（蜗轮蜗杆副在一定意义上可看做是一种特殊的齿轮，只能用于传递垂直交错轴之间的回转运动，蜗杆一般有1~8个头，优点是传动平稳，噪声小。可自锁，但传动效率低，功率损失较大。为了减小负载转动惯量，在结构可在满足强度的前提下尽可能吧齿轮做小，选用轻质合金以及在齿轮上开孔等措施。）
16.谐波齿轮与普通齿轮副传动相比具有：
（1、结构简单，体积小，重量轻，传动效率高
2、传动比范围大
3、同时啮合齿数多，运动精度高承载能力大。4，传动平稳，无冲击，噪声小
5、齿侧间隙可以调整
6、可实现向密闭空间传递运动及动力7，可实现高增速运动8，方便地实现差速传动。导轨副：用于引导运动部件的走向，保证执行件的正确运动轨迹，并通过摩擦和阻尼影响执行件的运动特性，它包括运动导轨和支撑导轨两部分)17.在设计机械传动装置对动态性能的参数设计要求有：
（1.足够高的谐振频率
2、高刚度和低转动惯量。
3、适当的阻尼比4，尽可能小的传动间隙5，良好的摩擦特性。）
18.机器人按照控制水平分：
（1、点位控制机器人
2、连续路径机器人
3、控制路径机器人控制路径机器人代表最高运动控制水平。）19.半闭环系统的定义和特点：（伺服系统中，当位置传感器安装在伺服电动机轴上时，用以间接测量工作台的位移时，这种间接测量系统就是x特点是可以避免传动机构引起极限环和爬行振荡，比全闭环容易实现，节省投资。）
20.机与电设计思想：
替代机械系统：在极端情况下，机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代，从而使机械产品变成电子产品。2，简化机械系统：机械系统可采用机电一体化方法加以简化3，增强机械系统4，综合机械系统.
第四篇：机电一体化四月自考试卷
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第五篇：机电一体化转台设计
机电一体化
一维转台设计说明书
目 录
课程设计的目的1 《机电一体化》设计任务及设计参数1
一、系统总体改造方案的确定2
二、工作台旋转机械部分的改进2
三、工作台升降机械部分改进6
四、最佳方案8
五、其他机械部分改进8
六、控制部分方案设计11 小
结14 参考文献14
设计过程
课程设计的目的
1）学习机电一体化系统总体设计方案拟定、分析与比较的方法。
2）通过对机械系统的设计掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。齿轮同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。
3）通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移速度传感器；如交流、步进伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。
4）通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与显示电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电机的控制软件等。
5）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思路。6）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。
设计参数
设计名称
转台的机电一体化设计。
设计任务 机械部分
说明该机构的工作原理、传动支撑方式、导向方式、预紧方式等；若有必要，可在提供的CAD图中按自己认为合理的方式进行修改。设计限位装置（如接近开关的安装支座）控制部分
该装置由两台异步电动机驱动，其中一台电机控制工作台在90度范围内往复旋转，另一台电机控制工作台上的托辊转动，完成工件输入、停止和输出的动作。要求用继电器接触器控制系统、或PLC、或单片机完成上述动作的控制。
提交的设计文件 设计说明书（A4）。相关电气参数 3.1电机
Y系列(IP44)小型三相异步电动机技术数据(380V、50Hz).型号:
Y801-2
额定功率/kW:
0.75
铁心长度/mm:
气隙长度/mm:
0.3
定子外径/mm:
120
定子内径/mm:
定子线规nc-dc:
1-0.63
每槽线数:
并联支路数:
绕组型式:
单层交叉
节距:
1～9/2～10/18～11
槽数Z1/Z2:
18/16
转动惯量/(kg·m^2):
0.00075
质量/kg:
PLC(参考)FX2N-32MR-001 电源电压220V AC 输出电压 220V AC
一、系统总体改造方案的确定
我这次课程设计主要针对旋转工作台机械部分的改造。将原方案中的由原来的通过电机带动涡轮蜗杆转动是工作台旋转，由液压缸伸缩控制工作台升降；改成由液压缸升降工作台使与工作台固定的轴在特制的套筒按一定的轨迹移动，已达到旋转特定角度且上升到指定高度的目的；工作台上升高度可以通过手动控制液压缸的电磁阀控制。这样不仅简化了转台整体结构，降低加工制造成本，而且提高了旋转角度的定位精度。
工作台传送工件由电机通过减速器和联轴器带动限力式辊轴的转动，辊轴间通过链条连接，已达到传送工件的目的，而工件的位置则由挡板控制。
二、工作台旋转机械部分的改进
1、原方案（图一）
图一
该方案的工作过程：电动机正转经联轴器带动蜗杆涡轮使工作转台旋转，当转到后，电动机停转，电动机反转时，工作转台回到原来的位置。分析不合理处：
A、该方案中采用三相异步电动机不合理。在工作中电机需频繁启动，很容易使电机损坏。
B、电动机与蜗杆直接用联轴器连接不合理。首先，三相异步电机转速都较快，而转台只需转半圈，则需要较大传动比的涡轮蜗杆，结构过大，明显不适合用在此处。其次，若工作过程中发生卡死故障，由于电动机与蜗杆直接用联轴器连接，很可能导致烧坏电机并且有可能引发安全事故。
C、轴承端没有挡油环，不利于润滑 改进方案
（1）针对A处改进方案 槽轮机构
该方案与方案一的类似，不同之处为联轴器后面加上了一个槽轮机构（图三），由槽轮带动涡轮蜗杆转动，从而转动工作台。其工作原理为拨销盘以不变的转速旋转，拨销转过2时，槽轮转过相邻两槽间的夹角为2，在拨销转过其余的部分时，即2（），槽轮静止不动，直到拨销进入下一个槽内，又重复以上循环，这样就将拨销盘的连续运动变为槽轮的间歇运动。
图二
图三 槽轮传动机构分析：
采用槽轮机构具有结构简单，转速迅速，从动件能在较短的时间内转过的较大的角度，传动效率高，槽轮单位时间内与静止时间比值相等，由于槽轮的角速度不是常数，转速的开始和结束有一定大小的速度，从而产生了冲击，采用锁紧弧和定位弧定位，其定位精度不是很高，与方案一相比，避免了电机的频繁启动，直选首先设置好时间节拍即可，保护了电机的及电路，降低了事故发生的频率。将三相异步电机换成液压马达，因为液压马达时将液压转换成机械能，不会因频繁启动而烧坏。
在电机与联轴器间增加一个离合器，当工作台达到指定位置时，松开离合器。而电机可以连续工作。
蜗形凸轮传动机构
蜗形凸轮传动机构
（
1、转盘
2、滚子
3、蜗形凸轮）
图四、针对B处改进方案
①对于速度较快问题，可以在电机和联轴器之间加上减速器，降低输入轴速度。
②而为防止卡死时电机损坏，我们可以将刚性销连接改成安全销连接，其结构如下图。原理当输出轴扭矩过大时，安全销会自动切断，已达到保护电机的效果。还可以在电动机后加一个带传动机构，当发生卡死时，带轮会出现打滑。
原方案
改进后
对比分析：
与前两种方案相比，只是在联轴器的后面加上一个蜗形凸轮传动机构，就能得到如下特点：（1）能得到任意转位时间和静止时间之比，其工作时间系数K比槽轮机构小；（2）能实现转盘所要求的各种运动规律;(3)与槽轮机构相比，能够用于工作位数较多的设备上，而且不需要加入其它的传动机构；（4）在一般情况下，凸轮棱边的定位精度已满足要求，而不需要其它定位装置；（5）有足够的刚度和韧性、装拆方便；而不足之处为成本较高，与前两种方案相比，造价是最昂贵的，其效果也是最好的，避免了电机的频繁启停，保护了电路和电机，更加安全可靠。
三、工作台升降机械部分改进
1、原方案（图七）
图七
工作原理：
液压缸工作使工作台上升，直至超过挡板后，电动机的启动带动涡轮蜗杆，使工作台旋转，该方案用液压缸与驱动工作台上升，太复杂且液压缸精度要求高，造价昂贵，工作效率不高，耗能大，转动部分采用电动机带动涡轮蜗杆，从而使工作台旋转，较复杂且涡轮蜗杆造价高，不经济。
2、改进方案一的设计（图八）
图八
本方案的工作原理：
液压缸工作使杆支撑工作太上升，到曲槽刚好到达工作台高于挡板，杆沿曲槽上升旋转到曲槽顶时，刚好旋转。与原方案相比：
都用了液压缸，但缺少了电动机带动涡轮蜗杆使工作台旋转，用曲槽代替，结构简单，节约成本，相比第一种方案好。
改进方案二设计（图九）
此方案的工作原理：丝杆轴的旋转可使其在水平方向的移动，使支撑杆伸张和收缩，从而使工作台的上下移动。
图九
方案比较：
与前两种方案相比较，用丝杆代替液压缸，结构简单，节约成本，操作方便。综合考虑：
第三种方案最经济，前两种方案都用了液压缸，第二种方案比第一种方案好，液压缸精度高，但效率很低，成本不经济。第三种方案升降部分用丝杆轴的旋转，旋转部分用电机带动涡轮蜗杆，从而地使工作台旋转，没方案二的旋转部分经济，但整体考虑，方案三比方案二更好。
四、最佳方案
将工作台的旋转和升降设计成由一个系统控制如图，工作原理：当液压缸上升时，工作台带动轴上升，而轴由于被限制在套筒中，只能按照套筒上所开的槽的轨迹移动。套筒上的槽形轨道是螺旋上升且只旋转90度。这样不仅简化了系统结构，减少成本；而且满足旋转精度。
五、其他机械部分改进
1、润滑密封
原方案中轴的轴承部分（图十）
图十
分析：
该方案轴承的下端没有挡油环，故润滑脂很容易漏出来，且会有杂质进入润滑脂中影响软化效果。
改进后的方案（图十一）
图十一
对比分析：
改进后，下端面加挡油环，润滑时将润滑油滴入轴承，影响轴承的运转和寿命，左端增加了一个隙缝密封，在密封隙里加入润滑脂，在提高密封效果的同时防止了杂质进入轴承，以免损坏轴承。
2、导轨部分（图十二）
图十二
分析：
该方案沟槽内部不方便能润滑，且旋转是摩擦较大。加工业不经济，所以得改进。改进后的方案（图十三）
图十三
分析对比：
与原方案相比，导轨槽位V型槽，可储存润滑剂，加工方便，结构简单，加工成本低，降低了摩擦阻力，方向精度高，对温度变化不敏感，工艺性好。升降导轨的设计
考虑到工作台是竖直方向移动，所以，选用闭式矩形导轨或燕尾槽式导轨，由于这里对导向精度没有较高要求，我这里选择闭式矩形导轨如图
闭式矩形导轨
传送部分机械改进
原方案
有三相异步电动机通过减速机构再带动辊筒转动，使工件达到指定位置，有挡板定位。如图
这个方案中有挡板定位不够精确，并且会对挡板产生较大冲击力，当工件到达挡板后电机还会转动，使辊筒与工件之间则会产生较大摩擦力。改进方案
将辊筒用限力式辊筒，当工件到达挡板后，电机转动但辊筒外表面不会转动。
六、控制部分方案设计 工件传送控制
工件传送只需控制电机正反转即可，采用接触器联锁的正反转控制。控制原理：
当按下正转启动按钮SB1后，电源相通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB3的动断接点、正转启动按钮SB1的动合接点、反转交流接触器KM2的常闭辅助触头、正转交流接触器线圈KM1，使正转接触器KM1带电而动作，其主触头闭合使电动机正向转动运行，并通过接触器KM1的常开辅助触头自保持运行。反转启动过程与上面相似，只是接触器KM2动作后，调换了两根电源线U、W相（即改变电源相序），从而达到反转目的。
互锁原理 ：
接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合，否则造成两相电源短路事故。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时，串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断，切断了反转控制电路，保证了KM1主触头闭合时，KM2的主触头不能闭合。同样，当接触器KM2得电动作时，KM2的常闭触头分断，切断了正转控制电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。这种在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头（或互锁触头）。工作台升降和旋转控制
工作台升降和旋转采用三位四通电磁阀控制液压回路，如图
工作原理：
当有压力油进入时，回油路的单向阀被打开，压力油进入工作液压缸。但当三位四通电磁换向阀（Y型）处于中位或液压泵停止供油时，两个液控单向阀把工作液压缸内的油液密封在里面，使液压缸停止在该位置上被锁住。（如果工作液压缸和液控单向阀都具有良好的密封性能，即使在外力作用下，回路也能使执行元件保持长期锁紧状态）。
在图示位置时，由于Y型三位四通电磁换向阀处于中位，A、B、T口连通，P口不向工作液压缸供油，保持压力，缸两腔连通。此时，液压泵输出油液经溢流阀流回油箱，因无控制油液作用，液控单向阀A，B关闭，液压缸两腔均不能进排油，于是，活塞被双向锁紧。要使活塞向上运动，则需使换向阀1DT通电，左位接入系统，压力油经液控单向阀A进入液压缸，同时也进入液控单向阀B的控制油口K，打开阀B，使液压缸右腔回油经阀B及换向阀流回油箱，同时工作液压缸活塞向右运动。当换向阀右位接通，液控单向阀B开启，压力油打开阀A的控制口K，工作液压缸向下行，回油经阀A和换向阀T口流回油箱。
当工件在工作台上定位后，液压缸上升带动工作台旋转上升，当转到90度后，可以通过液压缸控制工作台高度。工件加工完后，液压缸回油带动工作台下降且旋转。
全自动控制方案
在按加工需要工作台首尾两端各安装一个传感器脉冲开关SB1、SB2和导轨上下各安装一个传感器脉冲开关SB3、SB4，且每个开关均有手动控制装置。用PLC控制，其接线图如图
图中接触器KM1控制电机正转；接触器KM2控制电机反转；接触器KM3控制三位四通电磁阀左位得电，即液压缸上升；接触器KM4控制三位四通电磁阀右位得电，即液压缸下降。
工作原理：
按下启动按钮SB1，线圈KM1得电，KM1主触头闭合，电机正转；当工件接触到工作台尾端传感器，SB2闭合，延时1秒，线圈KM2得电，KM2主触头闭合，电磁阀左位得电，液压缸上升；当导轨滑块接触导轨上端传感器，SB3闭合，延时50秒，等待工件加工后，线圈KM3得电，KM3主触头闭合，电磁阀右位得电，液压缸下降；当导轨滑块接触导轨下端传感器，SB4闭合，延时一秒，线圈KM4得电，KM4主触头闭合，电机反转；当工件接触到工作台首端传感器，SB5闭合，延时5秒，返回前面操作。其梯形图如图
小 结
在设计的过程中，我深刻地体会到机电一体化系统的设计，是多学科的交叉与综合，涉及了大学课程里的大部分知识，是对过去所学知识的一次复习、巩固和实际的操作，强化训练了我们的学科融合的思维能力，进一步加强了我们对机电一体化系统设计技术总体思想，初步了解到了设计一个机电一体化系统的方法，培养了一个机电工程师应具备的思维能力。在设计中我学到了很多从书本上无法体会的东西。学习实践技能得到明显的提高，使自己的综合能力得到进一步的提高，从而为自己毕业后更快地适应社会工作打下良好的基础。但我们还需要在实践中不断的学习，提高，掌握新概念、新技术、将来才能成为机电一体化的复合人才。参考文献
张建民等，机电一体会系统设计（第三版）高等教育出版社，2010
王信义，机电一体化技术手册（第二版）机械工业出版社，2000
机械设计委员会，机械设计手册，机械工业出版社2004
李建勇.机电一体化技术.科学出版社.2004
徐灏.机械设计手册（3）.机械工业出版社,2003
张建民.机电一体化系统设计.北京理工出版社,2004
杨入清.现代机械设计—系统与结构[M].上海:上海科学技术文献出版社,2000
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