机电一体化技术课后习题及答案
（孙卫青版第二版）
1-1、试说机电一体化的含义
答：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装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么
答：主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
1-3、工业三大要素是什么？答：物质、能量和信息。
1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么？
答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么？
答：①精度提高；②生产能力和工作质量提高；③使用安全性和可靠性提高；④调解和维护方便，使用性能改善；⑤具有复合功能，适用面广；⑥改善劳动条件，有利于自动化生产；⑦节约能源，减少耗材；⑧增强柔性。
1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何？
答：1、传感测试技术，在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。2、信息处理技术，在机电一体化产品工作过程中，参与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析。3、自动控制技术，主要实现机电一体化系统的目标最佳化。4、伺服驱动技术，它的作用是在控制指令的指挥下，控制驱动元件，使机械系统的运动按照指令要求进行运动。5、接口技术，将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。6、精密机械技术，机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。7、系统总体技术，它的作用是将各有关技术协调配合、综合运用，从而达到整体系统的最佳化。
1-8试论述机电一体化的发展趋势。
答：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化和自适应化。
2-1机电一体化系统对传动机构的基本要求是什么？
答：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电机等其他环节的动态性能相匹配等要求的传动部件。
2-2丝杠螺母机构的传动形式及其特点是什么？
答：①螺母固定、丝杠转动并移动。结构简单，精度较高，但刚性差。只适合行程较小的场合。
②丝杠转动、螺母移动。结构紧凑，丝杠刚性较好，适合工作行程较大的场合。
③螺母移动、丝杠移动。机构较复杂且占用轴向空间较大，故应用很少。
④丝杠固定、螺母转动并移动。结构简单，紧凑，但使用不方便，应用较少。
2-3滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？
答：由丝杠、螺母、滚珠、反向器组成。特点：结构复杂、成本高、无自锁能力、轴向刚度高、运动平稳。传动精度高、不易磨损、使用寿命长。
2-4如何选择滚珠丝杠副？
答：（1）根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，选择适当的结构形式。（2）选择滚动丝杠副结构尺寸。主要选择丝杠的公称直径和基本导程。
2-5齿轮传动的各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则的含义是什么？
答：等效转动惯量最小原则、重量最轻原则、输出轴转角误差最小原则。各级转角误差换算到末级输出
轴上的总转角误差最小。
2-6 已知某4级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为△Φ1=△Φ2=…=△Φ8=，各级减速比相同，即i1=i2=…=i4=，求：（1）该传动系统的最大转角误差△Φmax；（2）为缩小△Φmax，应采取何种措施？答：（1）（2）最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度。
2-8齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？
答：偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法
2-9对机械执行机构的基本要求有哪些？
答：惯性小、动力大；体积小、重量轻；便于维修、安装；易于计算机控制
2-10简述各类传感器的特征及选用原则？
答：静态特性，静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和零漂。动态特性，其主要技术指标有：上升时间、最大超调量、调整时间、频率响应范围和临界频率。传感器应根据测试要求和条件，传感器特性和使用条件三个方面进行选择。
2-12简述机电一体化系统中的执行元件的分类和特点？
答：电气式：操纵简单，适宜编程，响应快，伺服性能好，易于微机相接
液压式：输出功率大，转矩大，工作平稳，承载能力强，但是占地面积大
气压式：可得到较大的驱动力，行程和速度，但由于具有可压缩性，故不能在定位精度较高的场合使用。2-13简述直流伺服电动机的PWM调速换向的工作原理？
答：脉冲宽度调制是通过改变输出脉冲信号的占空比来改变电枢电压的平均值，从而达到控制电机转速的目的。
3-1简述计算机控制系统的组成和特点
答：计算机由硬件和软件组成。具有完善的输入/输出通道；具有实时控制功能；可靠性高；具有丰富、完善、能正确反映被控对象运动规律的软件系统。
3-2简述计算机控制系统的常用类型及其特点
答：过程控制系统：根据生产流程对设备巡回检测，然后按照控制规律对生产过程控制伺服系统：控制信号能够稳定、快速、准确的复现输入信号的变化规律
顺序控制系统：按照逻辑顺序控制
数字控制系统：根据零件编程或路径指令控制
3-3简述计算机控制系统的基本要求和一般设计方法
答：实时性；高可靠性；硬件配置的可装配可扩充性；可维护性。
3-4简述常用的工业控制计算机类型及其特点
答：普通PC机：一般不用作工业控制，硬件无需设计，软件开发复杂，抗干扰等差，成本较高
单片机：控制系统自行设计，软硬件设计复杂，抗干扰等差，成本较低
可编程控制器:软硬件设计简单，抗干扰能力强，运行速度慢，适用逻辑控制为主工业控制
工业PC机：硬件设计简单，软件设计复杂，运行速度，抗干扰能力强，成本高，适合较大规模的工业现场控制
3-5 PLC的硬件系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：由CPU，存储器，输入/输出单元，电源，编程器，其他接口电路。CPU是PLC的运算和控制核心，存储器用来存储数据和程序，I/O单元是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件，电源提供电力，编程器用于对程序编辑，其他接口用于扩展PLC的功能。
3-6 PLC控制系统设计步骤一般分为哪几步？
答：选择用户输入/输出设备；选择PLC；分配I/O点，绘制输入/输出端子的连接图；设计控制程序；如果必要设计操作台等；编制控制系统的技术文件。
3-9数字PID控制器的参数整定方法有哪些？
答：凑试法确定PID调节参数；实验经验法确定PID调节参数。
3-10简述嵌入式系统的组成？
答：嵌入式系统组成包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器，存储器，电源模块，外围电路及外设器件，I/O端口，图形控制器；软件包括操作系统和应用程序。
3-11简述嵌入式系统的软硬件协同设计方法？
答：需求分析和描述；设计建模；软硬件划分；软硬件协同设计；软硬件实现和综合；软硬件协同测试和验证。
3-12简述计算机控制系统的设计思路？
答：确定系统总体控制方案；建立数学模型并确定控制算法；选择微型计算机；控制系统总体设计；软件设计；系统调试。
5-1．接口的定义及作用
答：定义：机电一体化系统由许多要素或是子系统构成，各要素或子系统之间必须能够顺利进行物质、能量和信息的传递与交换。各种要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件称为接口。
作用：1.通过输入\输出接口将其人、自然及其他系统相连；2.通过许多接口将系统构成要素联系为一体。
5-2.按接口所联系的子系统不同，以信息处理系统（微电子系统）为出发点将接口分为哪几类？各自特点是什么？
答：按微电子系统分为人机接口和机电接口；
人机接口特点：人机接口包括输出与输入接口两类，通过输出接口。操作者对系
统的运行状态、各种参数进行监测；通过输入接口操作者向系统输入各种命令及控制
参数，对系统运行进行控制。
机电接口特点：机电接口按信息传递方向可分信息采集接口与控制量输出接口。
计算机通过信息采集接口接收传感器输出信号，检测机械系统运动参数，经过运算处
理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元
件来调节机械系统运行状态，，使其按要求动作。
5-3.输入接口可以有哪些方法？各自适用什么场合？
答：（1）简单开关输入接口；（2）键盘输入接口
简单开关输入主要用于一些二值化的控制命令和参数；键盘输入主要用于操作者需要输入指令或参数比较多时。
的结构及工作原理是什么？
答： ADC0809是一种8路模拟量输入8位数字量输出的逐次逼近法A/D器件。
工作原理：其内部除A/D转换部分，还有模拟开关部分。多路开关有8路模拟量输入端，最多允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。8路模拟开关切换由地址锁存和译码控制，3根地址线与A、B、C引脚直接相连，通过ALE锁存。
5-5.控制量输出接口的作用是什么？有那些种具体形式？各自使用什么情况？
答：作用：控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、和功率放大，驱动执行元件去调节系统的运行状态，使其按设计要求运行。具体有：（1）模拟量输出接口；（2）功率驱动接口。
使用情况：（1）模拟量输出使用在被控对象要求模拟量作为控制信号，如交流电动机变频调速、直流电动机调速器，而计算机系统是数字系统，不能输出模拟量的时候。（2）功率驱动主要把微机系统后向通道的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具体一定电压和电流的强电功率信号或液压气动信号。5-6.什么是电磁兼容性？
答：电磁兼容性是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备电磁发射导致或遭受不允许的降级。
5-7.何谓电磁干扰？电磁必须干扰具备条件是什么？
答：电磁干扰是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号传输有害电气变化现象。具备条件：（1）存在干扰源；（2）有相应的传输介质；（3）有敏感的接收元件。
5-8.电磁兼容性设计的目的是什么？如何进行？
答：电磁兼容性设计是应用那些已由理论和实践证明，能保证系统相对免除电磁干扰的设计方法，对干扰加以控制。？？？
5-9.电磁干扰有哪三种形式？并举例说明？
答：电磁干扰形式：（1）电容性耦合（2）电感性耦合（3）电磁场耦合
5-10.在电磁辐射耦合中，如何判别干扰源的性质？
答：常把干扰源通过电场耦合看成电容性耦合（电场耦合），通过磁场的耦合看点成电感耦合，电场和电场同时存在则为电磁场耦合。
5-11.为了抑制电容性、电感性和电磁场三种耦合形式，应分别采取何种有效措施？
答：常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等
5-12 、常见的抑制电磁干扰措施有哪些？
答：常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离。
5-13、如何进行电场屏蔽，磁场屏蔽？
答：电场屏蔽：利用金属屏蔽体可以对电场起到屏蔽作用，屏蔽体必须完善并良好地接地。最好用低电阻金属（铜、铝）做成屏蔽罩，并使之与机壳（地）可靠相连。
磁场屏蔽：低频磁场屏蔽：采用磁屏蔽，用铁磁材料制成管状或杯状罩进行磁场屏蔽，这样可以将磁场干扰限制在屏蔽罩内，也可以使外界低频干扰磁场对置于屏蔽罩内的电路和器件不产生干扰。还可以利用双绞线予以消除。高频磁场屏蔽：采用低电阻率的金属良好导体材料来屏蔽，把金属导体做成金属盒，把线圈包围起来，则线圈电流产生的高频磁场在金属盒内壁产生涡流，从而把原磁场限制在盒内，不至于外泄漏。金属外的高频磁场同样由于涡流的作用只能绕过金属盒，不能进入盒内，从而屏蔽了外界的干扰。
5-14、接地系统分为几类？举例说明。
答：接地系统分为保护地线、工作地线、地环路和屏蔽接地。电气设备的机壳、底盘接地等
5-15、如何实施软件抗干扰？
答：（1）数据采样的抗干扰设计： 1.抑制工频干扰； 2.数字滤波
（2）程序运行失常的软件抗干扰设计： 1.软件陷阱法；技术法
6-1 简述机电一体化系统设计流程。P268
答：第一阶段：产品规划。对产品进行需求分析、需求设计与可行性分析；
第二阶段：概念设计。拟定总体方案、划分功能模块以及对方案进行论证、确定模块设计目标；
第三阶段：详细设计。对各功能模块和接口细部设计，并对所做的设计进行总体评价；
第四阶段：设计实施。制造、装配和编制各功能模块并进行调试，以及对系统进行整体安装调试与可靠性、抗干扰性复核
第五阶段：设计定型阶段。对系统进行工艺定型，编写技术文档资料。
6-2 开发性设计、适应性设计、变型设计有何异同? P271
答：开发性设计是在工作原理、结构等完全未知的情况下，设计出质量和性能方面满足目的的要求的新产品，是一种完全创新的设计。
适应性设计是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构，或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。
变型设计是在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一些变异，设计出新产品。
6-3 何谓概念设计？简述其具体设计步骤。 P275
答：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫做概念设计。
步骤：第一阶段：分析阶段。明确设计任务，求总功能和总功能分解。第二阶段：综合阶段。寻找子功能解，原理解组合。第三阶段：评价决策阶段。评价与决策，得出概念产品。
6-4 如何进行设计任务抽象化？其作用是什么？P278-279
答：工程设计中常用的抽象方法是黑箱法，将待求系统看作是黑箱，分析和比较系统的输入/输出的物料流、能量流、信息流的差别和关系，从而反映出系统的总功能，然后探求系统的机理和结构，逐步使黑箱透亮，直到方案的拟订。其作用是能扩大解的范围，放开视野，寻求更为理想的设计方案。
6-5 总功能为什么要分解？应如何进行分解？P280-281
答：（1）因为新产品的整体功能是由不同组成部分相互协调共同完成的，对总功能进行分解既可显示各功能元、子功能与总功能之间的关系，又可通过各功能元之间的有机组合求系统方案。
（2）根据同一层次的功能单元组合起来，应能满足上一层功能的要求，最后合成的整体功能可满足系统的要求的原则对总功能分解成复杂程度较低的子功能，若子功能还太复杂，则可进一步分解为较低层次的子功能，分解到最后的基本功能单元。
6-7 为什么要进行系统的评价和决策？分别简述其步骤。P288
答：进行系统评价是为了对评价的事物与一定的对象进行比较，决定该事物的价值；进行系统决策是为了从各种可供选择的方案中，选出作为实现特定目标的最佳方案。
系统评价的步骤：（1）明确系统评价的目的；（2）分析系统、熟悉系统；（3）建立评价指标体系；（4）确定评价尺度；（5）确定评价方法；（6）计算评价价值；（7）综合评价。
系统决策步骤：（1）发现问题；（2）确定目标；（3）制定方案；（4）评价与决策；（5）反馈。
机电一体化技术专业素质、知识、能力要求 一、素质结构 1、拥护党的基本路线，具有坚定正确的政治方向，爱岗敬业，实事求是，敢于创新，具有良好的职业道德和团队协作精神。 2、具有相应的文化科学知识，掌握本专业所必需的基本理论、基本技能，具有较快适应岗位实际工作的能力和素质，并能运用所学知识分析和解决工作中的问题。 3、具有健康的体魄和美好的心灵，较强的文字表达与语言沟通能力、坚强的意志与坦荡的性格，良好的人际关系。 二、知识结构要求 根据机电一体化技术专业知识复合度高的特点，掌握本专业必需的文化基础知识和专业理论基础知识，如计算机基础知识、机械工程图的识图、绘图知识；机械设计与机械制造工艺的基本知识；机电产品零部件的设计与制造基础知识；电气维修和PLC控制的基本知识；机电一体化设备安装、调试、使用、维护、修理的基础知识；数控原理、编程和数控机床结构与操作的基本知识等。 三、职业岗位与职业能力结构 1、本专业毕业生主要就业方向： （1）机电设备维护、修理企业 （2）机电设备和自动化生产线的科技开发公司 （3）各种从事机电产品的制造加工的工厂、企业 （4）与机电有关的各种高新技术产品的加工企业 （5）机电产品营销及与机电一体化技术有关的其他单位 2、职业岗位与主要工作业务分析 职业岗位与主要工作业务分析见表1
表1 职业岗位与主要工作业务分析 3、能力结构及要求 实施专业技能培养与职业标准对接；学生可考取绘图员、数控设备操作工、机修钳工、维修电工、PLC设计师等中级或高级职业资格证书。 (1) 具有较强的机械识图与绘图能力； (2) 具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制机械工程图，并获得绘图员中级以上操作证； (3) 具有较强的电工操作能力和维修能力，并获得维修电工操作证书； (4) 具有一般机电一体化产品的设计与计算能力； (5) 具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力； (6)具有较强的数控机床等机电设备安装维护、检测及故障排除能力 (7)具有较强的普通机床与数控机床等机电设备操作能力； (8)具有机电产品营销和一般的企业管理能力； 职业岗位能力分析见表2。
“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要素？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和 。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质量为m ，刚度为k ，粘性阻尼系数为c ,外力为()f t 。绘出系统力学模型，并推导系统的传递函数？（P10） 3. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3k 11轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 4. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏
度，一般取 （）。（P25） 5. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 6. 谐振频率的两个表达式？（P25） 7. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 8. 什么是刚性间隙？（P26） 9. 什么是柔性间隙？（P27） 10. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29） 11. 比较齿侧间隙的刚性消隙法和柔性消隙法的特点？（P26-P27） 12. 粘性阻尼系数的基本折算方法？（P25） 13. 增大粘性摩擦阻尼可以减小质量大、刚度低的机械系统的振幅并加速振动的（）？（P25） 14. 机电一体化系统中间隙的主要形式及常用的齿轮侧间隙消除法？（P26-P29） （三）第三章复习题 1. 传感器？（P41） 2. 什么是传感器的灵敏度？（P43） 3. 什么是传感器的迟滞性？（P43） 4. 什么是重复性？（P43） 5. 常用的直线位移测量传感器有哪些？（P44） 6. 常用角位移测量传感器有哪些？（P44） 7. 什么是电容传感器？（P44） 8. 变极距型电容传感器实现线性输出时，必须满足的条件为（）（P45） 9. 电感式传感器？（P46） 10. 光栅？（P47） 11. 光栅的组成？（P47） 12. 已知光栅条纹密度为250条/mm，该光栅尺的栅距是多少？（P47） 13. 光栅条纹密度一般的衡量单位为（）？（P47） 14. 指示光栅和标尺光栅在安装时要注意（）？（P48） 15. 光栅尺的栅距是0.01mm，指示光栅和标尺光栅的倾斜角度为0.001弧度，则莫尔条纹的
机电一体化技术专业就业方向与就业前景分析 机电一体化技术专业学生主要学习电工与电子技术、机械制造技术、液压与气动技术、机电设备控制技术、数控加工工艺与编程、微机原理及应用、可编程控制器、测试技术、数控机床故障诊断与维护、CAD实训、数控机床的编程和操作实训、机床电器控制实训、数控加工实训、液压与气动实训、金工实习、电工电子实习、毕业实习（设计）等课程。机电一体化技术专业掌握必需的制图、机械、电工电子技术和计算机应用的基本知识和能力。掌握机械加工过程的基础理论、生产工艺和操作技能。熟练使用AutoCAD等常用的计算机辅助设计软件绘制各种产品装配图和零件图；能熟练地编制数控机床加工程序，操作普通数控机床加工工件，具有安装、调试、使用普通数控机床的基本技能；具有分析解决专业生产中的实际问题以及进行科学研究、开发新技术、新工艺、新材料的初步能力。具备现代企业管理的基本知识和初步组织管理和技术指导的能力。具备工科大学生所需的分析计算能力，信息收集与处理能力，以及较好的外语能力。机电一体化技术专业培养从事机电一体化设备的使用和技术管理工作的高级技术应用性专门人才。 机电一体化技术专业就业方向 机电一体化技术专业应用领域广泛，就业岗位群大，学生毕业后可在相应的企事业单位从事机电设备的运行、维修、安装、调试、机电一体化设备的设计、改造以及生产管理、技术管理等工作。机电一体化技术专业主要从事机械制造工艺设计与实施、工装设计与实施、机电一体化设备的管理和维护、数控机床的编程和操作等工作。 机电一体化技术专业就业前景 机电一体化专业是精密机械--电子技术(含电力电子)--计算机技术等多门学科交叉融合的产物,属高新技术,也是当前发展最快的技术之一,它是先进制造技术的主要组成部分。它的发展推动了当前制造技术的迅速更新换代,是产品向高、精、快迅速迈进,使劳动生产率迅速提高。由于我国逐渐成为世界制造业基地加上传统企业面临大规模的技术改造与设备更新,国内急需大量先进制造技术专业人才。因此机电一体化技术专业毕业生就业前景很好,而且待遇也高。毕业生主要在各行政、企业、事业单位从事机械、电气工程、常用电器的维修、安装与调试以及技术管理等工作。机电一体化专业是一个宽口径专业,适应范围很广,学生在校期间除学习各种机械、电工电子、计算机技术、控制技术、检测传感等理论知识外,还将参加各种技能培训和国家职业资格证书考试,充分体现重视技能培养的特点。学生毕业后主要面向珠江三角洲各企业、公司,从事加工制造业,家电生产和售后服务,数控加工机床设备使用维护,物业自动化管理系统,机电产品设计、生产、改造、技术支持,以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。
机电一体化复习提纲1.机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是 机电一体化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2.机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、 良好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死区误差；f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3.机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等 性能要求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达
到这些要求，主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链，简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4.滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。滚珠丝杠支承方式 有单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5.滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环，内循环。滚珠丝杠螺 母副中调整间隙和预紧的方法有垫片调整式（调整垫片来改变轴向力）、双螺母调节式（调整螺母来消除间隙或预紧）齿差调节式（左右螺母外端凸缘制成齿数差1的直齿圆柱齿轮）,原理是什么？滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式（轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低）、双推-双推式（刚度最高、易造成预紧力不对称）、双推-简支式（轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统）、双推-自由式（轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统），特点分别是什么？滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择（公称直径和基本导出的选择）。 6.直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙 法、轴向垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击，影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡，常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向
目录 机电一体化技术第1章习题-参考答案 (1) 1-1 试说明较为人们接受的机电一体化的含义。 (1) 1-4 何谓机电一体化技术革命？ (1) 1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？ (1) 1-8.工业三大要素指的是什么？ (1) 1-12.机电一体化系统的接口功能有哪两种？ (1) 1-16.什么是机电互补法、融合法、组合法？ (1) 机电一体化技术第2章习题-参考答案 (2) 2-1 设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常常提出哪些要求？ (2) 2-2 机电一体化系统传动机构的作用是什么？ (2) 2-3 机电一体化系统（产品）对传动机构的基本要求是什么？ (2) 2-10 现有一双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程λ0=6mm、一端的齿轮齿数为100、另一端的齿轮齿数为98，当其一端的外齿轮相对另一端的外齿轮转过2 个齿时，试问：两个螺母之间相对移动了多大距离？ (2) 2－16 各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？ (2) 2－17 已知：4 级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为?φ1=?φ2=?φ3=...=0.005 ra d,各级减速比相同，即?1=?2=...=?4=1.5。求：该传动系统的最大转角误差?φmax;为缩小?φmax，应采取何种措施？ .. (2) 2－18 谐波齿轮传动有何特点？传动比的计算方法是什么？ (3) 2-19.设有一谐波齿轮减速器,其减速比为 100，柔轮齿数为 100.当刚轮固定时,试求该谐波减速器的刚轮齿数及输出轴的转动方向(与输入轴的转向相比较) (3) 2-20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? (3) 2-25.轴系部件设计的基本要求有哪些？ (4) 机电一体化技术第3章参考答案 (5) 3-1 简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。 (5) I
单招考试面试必备 机电一体化技术专业介绍 1、专业介绍：机电一体化技术是将机、电、计算机、自动控制和检测技术集成的综合应用技术，是现代社会科技发展的标志性技术。机电一体化人才被列为国家最急需的专业人才，是就业领域最宽的专业。我院高职高专机电一体化技术专业开设于1991 年，已建成为省级高职院校示范专业，主要培养能应用机电一体化技术，并初步具有设计开发能力的工程技术人才，教学中注重培养学生专业能力、创新能力和可发展能力，实施工学结合，以岗定教，教学做一体化的教学模式，教学质量和教学效果好。拥有国家级电工电子与自动化技术实训基地、省级数控技术实训基地、省级教学团队、 2 门省级精品课程、省级教学名师，学生多次在省级大学生技能大赛中获奖。 2、培养目标：面向现代化企业，培养德、智、体、美全面发展，具有良好的职业道德和创新精神，具有机电一体化技术基础理论和专业知识，掌握机电产品及机电一体化设备设计、安装、调试、运行、维护、维修和管理的应用技术和工作技能，具有高级职业技术资格以及分析、解决生产第一线技术问题能力，适应现代机电一体化技术行业发展需要的高素质技能型人才。 3、专业主干课程：工程制图、机械工程基础、液压与气动、电工技术、电子技术、电力电子技术、电气控制、PLC应用技术、自动检测技术、单片机应用技术、电机与交直流调速系统、变频器技术、数控技术等。 4、就业方向及岗位：本专业毕业生可在现代化企业及通用机电行业，从事各类机电设备及自动生产线的安装、调试、编程、维修和运行维护工作，机电一体化产品的设计、制作、销售和技术支持工作，生产现场的工艺实施、设备管理、质量检测工作。本专业与山东玲珑集团、鸿福泰精密电子（烟台）有限公司、杭州九阳小家电有限公司等大型企业建立了校企合作关系，更好的满足了学生顶岗实习和就业的需要。多年来，毕业生供不应求，就业率在98%以上。 能力测试主要测试考生对报考专业的了解、兴趣及专业基本知识等。 机电一体化技术 1、培养方向 机电一体化专业培养德、智、体、美等全面发展，了解相关企业的生产过程和组织管理，具有良好的职业素质，能够运用机械技术、电气控制技术、传感技术及计算机技术，从事机电一体化设备制造、安装调试、运行维护、技术管理和售后服务等工作的高素质技能型人才。 2、主干课程 机械图样的识读与绘制、电工与电子技术、公差与测量、机械制造技术应用、液压气动技术、传感检测技术、数控机床编程与操作、机床电气控制与PLC 应用、机电设备维修、模块化柔性加工系统及应用。 3、职业能力拓展
一、选择题（每小题2分，共20分，多选漏选均不得分） 1．一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：（ ABCD ） A、机械本体 B、动力与驱动部分 C、执行机构 D、控制及信息处理部分 2．齿轮传动的总等效惯量与传动级数（ C ） A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 3. 某伺服电动机最高转速为1200r/min，通过丝杠螺母传动带动机床进给运动，丝杠螺距为6mm，最大进给速率可达（ C ） A. 72m/min B. 7.2m/min C. 5m/min D. 3.6m/min 4．计算步进电动机转速的公式为（B） A. 360o r mz c B. 60 r f mz c C. 180 cos o sm T mc D. 360 180 o o mc 5. 通过计算机网络，将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造，统一连接成一个大系统称为（ B ） A. 顺序控制系统 B. 计算机集成制造系统 C. 柔性制造系统 D. 伺服系统 6.滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） A．径向位移Ｂ．轴向位移Ｃ．螺旋线长度Ｄ．坐标值 7. 步进电机一般用于( A )控制系统中。 A. 开环 B. 闭环 C. 半闭环 D. 前馈 8．某三相步进电动机，转子40个齿，欲使其步距角为1.5o，应采用的通电方式为（ C ） A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路 9.为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ）A．调整径向间隙Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗 10. 下列属于变磁阻电动机的是（ C ） A. 直流电动机 B. 交流感应电动机 C．步进电动机D. 永磁同步电动机
一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 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， 顺序控制器通常用___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的______________________，使它们同步协调到达目标点。 6. 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_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( )
机电一体化技术专业（580201） 一、职业与岗位分析 1．行业状况 随着我国科学技术的进步和市场经济的发展，机电产品在国民经济中的作用将越来越大，其应用将有广阔的前景，特别是我国成为全球“机械制造”大国的形势下，各个工业领域迫切需要大量的机电工程技术方面人才，改造传统产业，提高产品市场竞争能力，迎接新的挑战和发展机遇。目前整个工业行业正处于产业结构调整和技术升级阶段，在推广光、机、电一体化技术，数控车、铣和加工中心等机床的开发和应用技术，开发高附加值，高科技含量的工业产业过程中，无论从当前还是从长远来看，机电行业的发展都有着广阔的前景和深远意义。 2．就业岗位分析 毕业的就业围主要有以下几个方面： （1）机电产品及设备的制造企业； （2）机电产品及设备的应用企业； （3）机电产品及设备的维修企业； （4）机电产品及设备的营销、安装、调试企业； （5）CAD/CAM技术的应用企业； （6）其他与本专业相关的企业与部门。 对应的岗位群有：机电产品及设备的制造、安装、调试、运行、维修、营销、机械CAD/CAM 技术、车间生产和技术管理等。 二、培养目标与要求： 1．培养目标 本专业培养拥护党的基本路线，适应机电一体化的专门人才，培养的学生要求：思想品德高尚、具有良好的职业道德素质、具有创新精神和进取精神，适应现代机电产品制造、修理的需要，具有机电结合的在生产、建设、管理、服务第一线工作的高级技术应用性人才。毕业生能掌握机电设备、数控装置、机电产品的技术管理、安装调试、操作维修的基本理论和技能。 2．基本要求 （1）要求学生要热爱社会主义祖国，拥护党的基本路线，懂得马克思列宁主义、思想和理论的基本原理，具有爱国主义、集体主义、社会主义思想和良好的思想品德。 （2）掌握本专业所必须的基础理论、基本专业知识及实验、运算、制图等基本技能。 （3）掌握机电工程技术专业知识，包括电工、电子理论，单片机与接口技术，机电一体化产品的设计与开发。 （4）掌握现代化机电设备的操作技能。 （5）熟练掌握一门外语，能借助工具书阅读和翻译本专业的外文资料。 三、能力分析与分解 1．基本知识、能力、素质要求 有良好的社会公德和职业道德，爱岗敬业，遵纪守法；辨证的思维方式；健康的心理素质。掌握本专业文化知识基础理论，具有应用数学、专业英语、计算机应用能力，具有绘制和阅读零件图、装配图的能力，具有计算机绘图的能力和健康的身体素质，有健全的体魄、
《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。
4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术
1.步进电动机的结构及工作原理是什么?驱动方式有哪些?各有何特点?并举一个例子说明步进电动机是如何驱动和控制的. 答:(1)步进电动机的工作原理 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接受数字量的控制，所以特别适宜采用微机进行控制。 图1 三相反应式步进电动机的结构示意图 1——定子2——转子3——定子绕组{{分页}} 图1是最常见的三相反应式步进电动机的剖面示意图。电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60o。各磁极上套有线圈，按图1连成A、B、C三相绕组。转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距为θE=360o/40=9o，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，如图1，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3o。因此，B、C极下的
磁阻比A磁极下的磁阻大。若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3o；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。接着停止对B相绕组通电，而改为C相绕组通电，同理受反应转矩的作用，转子按顺时针方向再转过3o。依次类推，当三相绕组按A→B→C→A顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3o的规律步进式转动起来。若改变通电顺序，按A→C→B→A顺序循环通电，则转子就按逆时针方向以每个通电脉冲转动3o的规律转动。因为每一瞬间只有一相绕组通电，并且按三种通电状态循环通电，故称为单三拍运行方式。单三拍运行时的步矩角θb为30o。三相步进电动机还有两种通电方式，它们分别是双三拍运行，即按AB→BC→CA→AB顺序循环通电的方式，以及单、双六拍运行，即按A →AB→B→BC→C→CA→A顺序循环通电的方式。六拍运行时的步矩角将减小一半。反应式步进电动机的步距角可按下式计算： θb=360o/NE r(1) 式中E r——转子齿数； N——运行拍数，N=km，m为步进电动机的绕组相数，k=1或2。 (2) 步进电动机的驱动方法 步进电动机不能直接接到工频交流或直流电源上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器，如图2所示，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合，也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口，这里予以简单介绍。
单选题试题库( 200 题) 1. 直流电机的换向极绕组必须与电枢绕组( ) 。 A、串联 B、并联 C、垂直 D、磁通方向相反 2. 通常所说的486、586 微机，其中486、586的含义是( ) A、主存的大小 B、芯片的规格 C、硬盘的容量 D、主频 3. 直流电动机调速所用的斩波器主要起( ) 作用。 A、调电阻 B、调电流 C、调电抗 D、调电压 4. 一般工业控制微机不苛求( ) 。 A、用户界面良好 B、精度高 C、可靠性高 D、实时性 5. ( ) 不属于微机在工业生产中的应用。 A、智能仪表 B、自动售票 C、机床的生产控制 D、电机的启动、停止控制 6. ( )是指微机对生产过程中的有关参数进行控制。 A、启动控制 B、顺序控制 C、数值控制 D、参数控制 7. 液压传动中容易控制的是( ) 。 A、压力、方向和流量 B、泄漏、噪声 C、冲击、振动 D、温度 8. 液压传动的调压回路中起主要调压作用的液压元件是( ) 。 A、液压泵 B、换向阀 C、溢流泵 D、节流阀 9. 无刷直流电动机与一般直流电动机最大的优点区别是( ) 。 A、无滑动接触和换向火花，可靠性高以及无噪声 B、调速范围广 C、起动性能好D调速性能好 10. 微机调节机械运动位置属于微机应用中的( ) 。 A、数值计算 B、工业控制 C、事务处理 D、CAD 11. 异步电动机的极数越少，则转速越高，输出转矩( ) 。 A、增大 B、不变 C、越小 D、与转速无关 12. 计算机在电力传动的自动控制，一般分为( )。 A、生产管理级和过程控制级 B、单机控制和多机控制
C、直控级和监控级 D、管理级和监控级 13. 液压泵的吸油高度一般应大于( )mm 。 A、50 B、500 C、30 D、300 14. 微机没有( )的特点。 A、可以代替人的脑力劳动 B、价格便宜C可靠性高D、高速度的运算 15. 电梯轿厢额定载重量为800kg, 一般情况下轿厢可乘( )人应为满载。 A、10 B、5 C、8 D、15 16. 开环自动控制系统在出现偏差时，系统将( ) 。 A、不能消除偏差 B、完全能消除偏差 C、能消除偏差的三分之一 D、能消除偏差的二分之一 17. 关于计算机的特点，( )是论述的错误。 A、运算速度高 B、具有记忆和逻辑判断功能 C、运算精度高D运行过程不能自动、连续，需人工干预 18. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标( ) 。 A、互不相关 B、相互制约 C、相互补充 D、相互平等 19. 电力场效应管MOSFE是理想的()控制器件。 A、电压 B、电流 C、电阻 D、功率 20. 计算机之所以能实现自动连续运算，是由于采用了( )。 A、布尔逻辑 B、存储程序 C、数字电路 D、集成电路 21. 一个完整的计算机系统包括( )。 A、计算机及其外围设备 B、主机、键盘及显示器 C、软件系统和硬件系统 D、模拟电路部分和数字电路部分 22. 微机中的中央处理器包括控制器和( ) 。 A、ROM B RAM C存储器D、运算器 23. 发电机——电动机组调速系统是一种典型的( )调速自控系统。 A、开环 B、半闭环 C、单闭环 D、全闭环 24. 电力晶体管GTF内部电流是由()形成的。 A、电子 B、空穴 C、电子和空穴 D、有电子但无空穴 25. 微机的核心是( ) 。
目录 机电一体化复习题 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 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取（） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中通道就是接口。（×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 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 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。 《机电一体化技术基 础》 课程标准江苏联合职业技术学院 机电一体化技术基础》课程标准 （80 学时 ） 一．课程概述 一）课程性质 本课程是高等职业教育机电一体化专业《机电一体化技术》模块中的综合化基础课程。 二）课程基本理念 根据本课程在专业教学中的作用， 围绕本专业的培养目标， “以就业为导向， 以能力为 本位”的教学理念为指导，注重与实践相联系，以实用为主、够用为度展开设计。 三）课程设计思路 课程结构与内容根据高职教育特点， 面向机电类企业， 围绕常用的机电设备的结构原理 及应用展开，可操作性强。课程主要内容包括：机电一体化技术的发展，系统的组成及其原 介绍，为学生今后的专业学习和发展服务。 二．课程目标 一）总目标 使学生对所学习的专业有个总体了解和掌握， 明 确机电一体化专业的概念和内容， 为学 生后续的学习和将来的工作打好基础。 二）具体目标 1. 通过介绍和观察体会，懂得“机电一体化”的内涵， 同于传统的“机”和“电” 。 2. 掌握“机电一体化”系统的组成及其工作原理。 3. 了解“机电一体化”技术中包含的机械、自动控制、 4. 了解机电一体化系统的控制方式及其应用特点。 5. 了解“机电一体化”技术人员的主要任务及所应具备的基本技能。 三．课程内容与要求 第一章 导论 教学目标：掌握机电一体化的概念、技术体系的组成及其发展前景。 考核方式：采用教师评价和学生自评的评价方法。 第一节 概述 知识要点： 掌握机电一体化的基本概念， 了解机电一体化系统的构成以及机电一体化的 理，机械和电子技术基础知识， 自动控制理论简介， 数控机床， 工业机器人， 自动生产线等。 课程教学把提高学生的职业能力放在突出的位置， 与实践密切相联， 注重新知识、 新技术的 它是“机”与“电”的有机融合，不 电机等技术基础知识。 第1章 1-1、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装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？ a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。 b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。 c、传感与监测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。 d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。 e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。 1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。 1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。 1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。 第2章 2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。 2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。 2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。 2-4、滚珠丝杆副的选择：结构形式的选择、结构尺寸的选择 2-5、齿轮传动各级传动比分配原则：①等效转动惯量最小原则②重量最轻原则③输出轴转角误差最小原则（最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度）； 2-8、齿轮传动侧隙的调整有偏心套调整、双片薄齿轮错齿调整和轴向垫片调整等多种方法。 2-9、机械执行机构的基本要求：①惯量小、动力大；②体积小、重量轻；③便于维修、安装；④易于计算机控制。 2-10、简述各种传感器的特性及选用原则？ 一、静态特性是指当测量处于稳定状态下，传感器的输入值与输出值之间的关系。主要技术指标包括：1、线性度。2、灵敏度。3、迟滞。4、重复性。5、分辨率。6、零飘。二、动态特征是指传感器测量动态信号时输出对输入的响应特性。 （1）电气式，具有操纵方便、适宜编程、响应快、伺服性能好、易与微机相接等优点；（2）液压式，优点是输出功率 一、填空题（0.5*84=42分） 1、工业机器人按手爪的运动形式可分为、、。 2、快速成型制造简称，其主要工艺方法有、、 、。 3、传感器是能够将外界的信号，按一定规律转换成输出的器件或装置。 4、MEMS是的英语缩写。WSN是的英语缩写。FMS是 的缩写。FMC是的缩写。 5、工业机器人的发展通常可划分为三代，第一代是指，第二代是指，第三代是指。 6、传感器是由、、三部分组成。 7、机电一体化技术的内涵是和渗透过程中形成的一个新概念。 8、典型的机电一体化控制系统由、、、 等组成。 9、机电一体化系统（产品）是和技术的有机结合。 10、机电一体化的伺服控制系统一般包括、、、 、。 11、伺服系统的控制方式有、、。 12、工业机器人主要由、、、、 组成。 13、工业机器人根据动作方式，手臂可分为、、。 14、工业机器人按机构运动特征分为四种、、 、。 15、数控机床由、、、 、组成。 16、数控机床按工艺用途分为、、；按控制运动轨迹分为、、；按控制联动的坐标轴数分为、、、；按控制方式分 为、、、。 17、传感器按被测物理量可分为、、、、。 18、柔性制造系统通常由、、、组成。 19、根据自动生产线的组成，可以分为、、。 20、全自动洗衣机按其结构可分为、、、 、。 二、选择题（1.5*22=33分） 1、快速成型技术是3D打印技术中的一种（） A、对 B、错 2、汽车安全气囊系统用的最好的传感器是（） A、压电式传感器 B、开关式加速度传感器 C、微硅加速度传感器 D、弹性位移传感器 3、汽车仪表盘的油量指示表用的传感器是（） A、电磁传感器 B、电容传感器 C、浮子液位传感器 D、电缆式浮球开关 4、下列（）不能用做加速度检测传感器。 A、电容式 B、压电式 C、电感式 D、热电偶 5、下列关于传感器技术发展的说法，不正确的是（） A、单一化 B、集成化 C、微型化 D、网络化 6、欲测量极微小的位移，应选择（）自感传感器。 A. 变隙式 B. 变面积式 C. 螺线管式 7、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 8、FMS适用于下述何种生产类型（）。 A、单件，小批量 B、大批量，多品种 C、A和B 9、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中（）。 A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量，电感保持不变 C. 电容保持常数，电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、对处于钢板表面的缺陷宜采用（）探伤。 A. 电涡流 B. 超声波 C. 测量电阻值 11、发现某检测仪表机箱有麻电感，必须采取（）措施。 A．接地保护环 B．将机箱接大地 C．抗电磁干扰 12、传感器的输出量通常为（） A．非电量信号 B. 电量信号 C. 位移信号 D.光信号 13、电子秤中所使用的应变片应选择（）应变片. A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 14、为提高集成度，测量气体压力应选择（）。 A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 15、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择（） 测量转换电路。 开放大学“中高衔接开放式人才培养模式改革项目” 机电一体化技术专业教学标准 专业名称：机电一体化技术 专业代码：580201 招生对象：中等专业学校、技工学校、职业高中相同或相近专业一年级在读学生。 学制：中高学制5年，实行弹性学制，最低毕业年限4年，学籍8年有效。 学历：开放教育专科 毕业要求 本专业最低毕业学分为76学分。 本专业实行完全学分制管理，学生获得的学分满足毕业最低总学分和各课程模块最低学分设置要求，达到最低毕业年限，满足各项毕业条件，可获得毕业证书。 就业面向 1．服务面向 面向及周边地区烟草行业、装备制造、机械加工、矿产、铁路等行业，培养服务于地方相关产业的技术性人才。 2. 就业岗位（群） 就业单位：毕业生主要面向各种机电工厂、矿产类工厂、生产制造等企业，从事产品生产，机电设备的安装、检测、维修以及设备和生产管理等；以及向机电设备经营销售部门从事机电产品和设备销售和售后技术服务等。 工作部门：生产车间、设备管理部门、生产运行维护部门、施工安装部门、销售部门以及售后服务部门。 就业岗位：机电产品设计和零件加工工艺设计；机电设备维修和维护；普通机床和数控机床操作与产品加工；机电产品营销；机电产品生产、安装、调试以及技术管理、技术服务等。 培养目标与规格 1、岗位（群）工作任务与职业能力分析 本专业对以机电行业进行了职业群与岗位群调研。通过调研了解市场人才需求和岗位技能要求及生产过程技术要求等，由此进行工作岗位、工作任务、职业能力与素质要求等综合分析，确定本专业面向的职业岗位（群）和培养目标定位。根据调研分析结果，我们确定机电一体化技术专业的学生适应机电行业行业的职业岗位主要有几方面：一是机电设备操作；二是机电设备安装和调试；三是机电设备维护维修与售后服务。 岗位（群）工作任务与职业能力分析《机电一体化技术基础》课程标准(茆林艳)
机电一体化技术第二版课后习题答案
《机电一体化技术基础》试卷及答卷
机电一体化技术专业教学标准
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