1.1机电一体化:“机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引用微电子技术，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”机电一体化是机械技术、电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，是电子技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。
其中“Mechatronics”是Mechanics(机械学)与E1ectronics (电子学)组合而成的日本造英语。
1.2接口:机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利进行物质、能量和信息的传递与交换。
为此，各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件就可称为接口A 1.3系统工程: 系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法B 1.4并行工程:是把产品（系统）的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合（并行）协调的一种工作模式C 1.5虚拟产品设计: 虚拟产品设计是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计，是在基于多媒体的、交互的渗入式或侵入式的三维计算机辅助设计环境中，设计者不仅能够直接在三维空间中通过三维操作、语言指令、手势等高度交互的方式进行三维实体建模和装配建模，并且最终生成精确的产品（系统）模型，以支持详细设计与变型设计，同时能在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要D 1.6绿色设计；所谓绿色设计，是在新产品（系统）的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的负作用。
绿色产品设计将产品（系统）寿命周期内各个阶段（设计、制造、使用、回收处理等）看成一个有机整体，在保证产品良好性能、质量及成本等要求的情况下，还充分考虑到产品（系统）的维护资源及能源的回收利用以及对环境的影响等问题。
E 1.7反求设计: 反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的产品（系统）进行剖析、重构、再创造的设计。
1.8 机电一体化系统组成：机械系统，信息处理系统，动力系统，传感监测系统，执行元件系统1.9工业三大要素与机电一体化的三大效果：省能源省资源智能化。
工业三大要素：物质、能量和信息1.10根据输入／输出功能接口分类：1机械接口2物理接口3 信息接口 4 环境接口1.11机电一体化系统(产品) 的设计流程：1) 根据目的功能确定产品规格、性能指标(2) 系统功能部件、功能要素的划分(3) 接口的设计(4) 综合评价(或整体评价)(5) 可靠性复查(6) 试制与调试1.12 机电一体化系统产品设计的考虑方法：1) 机电互补法2) 结合(融合)法3) 组合法2.1 机电一体化技术对传动机构的要求：) 1) 精密化—对某种特定的机电一体化系统（或产品）来说，应根据其性能的需要提出适当的精密度要求。
虽然不是越精密越好，但由于要适应产品的高定位精度等性能的要求，对机械传动机构的精密度要求也越来越高。
2) 高速化—产品工作效率的高低，直接与机械传动部件的运动速度相关。
因此，机械传动机构应能适应高速运动的要求。
3) 小型化、轻量化——随着机电一体化系统(或产品)精密化、高速化的发展，必然要求其传动机构的小型、轻量化，以提高运动灵敏度(快速响应性)、减小冲击、降低能耗。
为与微电子部件的微型化相适应，也要尽可能做到使机械传动部件短小轻薄化。
即精密化高速化小型化、轻量化2.2为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常采取哪些措施：1) 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；2) 缩短传动链，提高传动与支承刚度；3) 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效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；4) 缩小反向死区误差，如采取消除传动间隙、减少支承变形的措施；5) 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2.3齿轮传动比的最佳匹配选择原则 ;重量最轻原则输出轴转角误差原等效转动惯量最小原则2.4滚珠丝杠螺母机构组成与要求:滚珠丝杠螺母机构由反向器(滚珠循环反向装置)l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。
滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副除上述优点外，还具有轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。
2.5: 机电一体化系统对导轨的基本要求: 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结构工艺性好等。
2.6导轨副的设计内容 1 ）根据工作条件选择合适的导轨类型；2）选择合适的导轨截面开关，以保证导向精度3）选择适合的导轨结构及尺寸，使其在给定栽花及工作范围内，有跔的刚度、良好的耐磨性以及运动轻便和低速平稳性；4）选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持所需要的精度；5）选择合理的耐磨涂料、润滑方式和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦与磨损；6）制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料以及热处理、精加工和测量方法等。
2.7机座或机架的作用与要求: 机座或机架是支承其他零部件的基础部件.它既能承受其他零件的工作载荷，。
要求：1提高刚度和抗震性2减小热变形 3 提高稳定性 4 工艺性经济性人机工程等2.8 提高导轨副耐磨性的措施：镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、减小导轨单位面积上的压力(即比压)。
3.1 根据使用能量的不同，执行元件分类；电磁式、液压式和气压式等几种类型电气式是将电能变成电磁力，并用该电磁力驱动运行机构运动的。
液压式是先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向，从而使液压执行元件驱动运行机构运动。
气压式与液压式的原理相同，只是将介质由油改为气体而已。
其它执行元件与使用材料有关，如使用双金属片、形状记忆合金或压电元件。
3.2对执行元件的基本要求 1. 惯量小、动力大 2. 体积小、重量轻3. 便于维修、安装4. 宜于微机控制3.3脉宽调制(PWM) ：当输入一个直流电压U 就可以得到一定宽度与U成比例的方波给伺服电机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而得到不同大小的电压值U。
使直流电动机平滑调速。
3.4步进电动机特点与种类：特点：①步进电动机的工作状态不易受各种干扰因素(如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等)的影响，只要在它们的大小未引起步进电动机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作；②步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”，因此不会长期积累；③控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”。
因此，步进电动机被广泛应用于开环控制的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。
种类：有旋转式步进电动机，直线步进电动机；从励磁相数来分有三相、四相、五相、六相等步进电动机。
就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说，分为以下三种1）可变磁阻型2) 永磁型3)混合型7.3.5步进电机原理( 相序、步距角等)：P1066简述步进电机的工作原理，并推导出步进当量的计算公式。
答：工作原理：当第一个脉冲通入A相时，磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的1、3齿要和A级对齐。
当下一个脉冲通入B相时，磁通同样要按磁阻最小的路径闭合，即2、4齿要和B级对齐，则转子就顺逆时针方向转动一定的角度。
计算公式：znko/360=α。
3.6步进电机驱动电源组成与环分方式；1. 环形脉冲分配器2 功率放大器nn1324AABBCC CB423AC1AB23BACAC14B环分方式：1 利用计算机软件进行软环分 2 采用小规模集成电路搭接而成三相六拍脉冲环形分配器3 专用环形分配器器件3.7 步进电机的细分驱动；绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的个数转过一个步距角。
这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法被称为细分驱动3.8交流伺服电机的矢量控制：思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分量Mi和产生转矩的转矩电流分量Ti，并使两分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。
这样，交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就与直流电动机相似了。
因此，矢量控制的关键仍是对电流矢量的幅值和空间位置的控制。
3.9 如果要求步进电动机有更小的步距角或者为减小电动机振动、噪声等原因，可以在每次输入脉冲切换时，不是将绕组电流全部通入或切除，而是只改变相应绕组中额定电流的一部分，则电动机转过的每步运动也只有步距角的一部分。
这里绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的个数转过一个步距角。
这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法被称为细分驱动。
细分驱动的特点是：在不改动电动机结构参数的情况下，能使步距角减小。
但细分后的步距角精度不高，功率放大驱动电路也相应复杂；能使步进电动机运行平稳、提高匀速性、并能减弱或消除振荡。
4.1组装形式微型计算机分类：按组装形式可将微型计算机分为单片机、单板机和微机系统4.2微机构成机电一体化系统具有的(好处)好处：①小型化②多功能化；③通用性增大④提高了可靠性⑤提高了设计效率；⑥经济效果好；⑦产品(或系统)标准化-硬件易于标准化；⑧提高了维修保养性能4.3可编程序控制器(PLC) 工作原理与特点; 可编程序控制器(PLC)具有程序可变、抗干扰能力强、可靠性高、功能强、体积小、耗电低，特别是易于编程、使用操作方便、便于维修、价格低廉等特点4.4机电一体化系统对检测传感器的基本要求:①体积小、重量轻、对整机的适应性好；②精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高；③安全可靠、寿命长；④便于与计算机连接；⑤不易受被测对象(如电阻、磁导率)的影响，也不影响外部环境；⑥对环境条件适应能力强；⑦现场处理简单、操作性能好；8价格低廉。
4.5：可编程控制器编程的基本原则：水平不垂直；线圈右边无接点；左大右小，上大下小；双线圈输出不可用；输入信号的最高频率问题；4.5 传感器用来改善其性能的措施：1，平均技术2.差分技术3 稳定性处理 4 屏蔽和隔离5.1 机电一体化系统的操作过程控制目的：机电一体化系统的操作过程控制目的有两个，其一是根据操作条件的变化，制定最佳操作方案；其二是对操作过程进行自动检测和自动控制，提高控制性能，实现规定的目的功能。
