机电一体化习题及全解

填空题1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。

2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。

3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。

4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。

5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。

7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。

8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。

11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。

12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。

13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。

14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。

15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。

16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。

机电一体化试题及答案2.理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

3.机电一体化界面按enter/。

5.机电组合法。

6.在引进微电子技术的基础上，将机械设备和电子设备与相关软件有机结合。

7.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。

8.丝杠螺母机构的基本传动形式包括：螺母旋转、丝杠运动、丝杠固定螺母旋转和运动。

9.内循环和外循环两类。

10.有四种方式：母齿差预紧调整、双螺母垫片预紧调整、弹簧自动调整预紧。

11.双推—自由式。

12.表格。

13.量最小原则、传动精度最优原则等。

14.四种形式。

16.他形式的执行元件。

17.称为：额定转速和额定功率；伺服电机用于调速控制时，应在恒转矩阶段工作。

18.电机三种。

20.决定；通过了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。

21.由配电电路、驱动放大电路等组成。

22.统、工业微型计算机控制系统三种。

23.过滤技术24.传感器三种形式。

26.力荷载、内力荷载、弹性荷载、摩擦荷载等。

1.机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？在机电一体化系统中，机械传动系统的基本功能是传递力/力矩和速度/速度。

它本质上是一个变矩器和变速器。

其功能是在扭矩和速度方面实现致动器和负载之间的合理匹配。

2.简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。

功能：传递力/扭矩和速度/速度目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。

基本要求：旋转间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传动扭矩大。

3.机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？1.定位精度高。

2.良好的动态响应特性——响应速度快，稳定性好，收敛时间合理。

3.无间隙，摩擦小，惯性小，刚度大。

4.消振频率高，阻尼比合理。

4.简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。

滚珠丝杠传动装置由带螺旋槽的螺杆、螺母、滚动体和回球装置组成。

机电一体化试题及答案一、选择题1.机电一体化是指（）。

A.机械和电气之间具有密切联系B.机械和电气之间没有联系C.机械和电气之间相互独立D.机械和电气之间具有不存在的联系答案：A2.机电一体化的优势包括（）。

A.提高生产效率B.节约能源C.减少人力成本D.增加设备的寿命E.提高产品质量答案：A、B、C、E3.以下哪项不是机电一体化技术的应用领域？A.汽车制造B.航空航天C.电力系统D.农业生产答案：D二、填空题1.机电一体化技术的发展可以为传统制造企业带来（）。

答案：转型升级2.机电一体化的核心是（）。

答案：信息集成三、问答题1.请简述机电一体化技术在制造业中的作用。

答：机电一体化技术将机械和电气两个领域相结合，通过信息集成和智能控制实现高效生产。

它可以提高生产效率，节约能源和人力成本，并且提高产品质量。

机电一体化技术的发展可以帮助传统制造企业实现转型升级，提升竞争力。

2.请列举几个机电一体化技术的应用案例。

答：机电一体化技术广泛应用于各个领域，比如汽车制造、航空航天、电力系统等。

以汽车制造为例，机电一体化技术可以实现自动化生产线，提高生产效率和产品质量；在航空航天领域，机电一体化技术可以实现高精度控制，提高飞行安全性；在电力系统中，机电一体化技术可以实现智能化管理和优化调度，提高能源利用效率。

四、综合题某制造企业打算引入机电一体化技术来提升生产效率和产品质量。

请列举该企业引入机电一体化技术可能遇到的问题，并提出解决方案。

问题：1.技术难题：企业可能缺乏专业的机电一体化技术人才，导致技术应用受限。

2.成本问题：引入机电一体化技术需要投入大量资金，企业担心投资回报周期长。

3.人员培训：现有员工对机电一体化技术了解有限，需要进行培训和教育。

解决方案：1.合作与共享：企业可以与专业机电一体化技术公司合作，共享技术人才和资源。

2.市场前景分析：企业可以进行市场研究，评估机电一体化技术在该行业的应用前景和潜在收益，以便更好地制定投资计划。

机电一体化系统设计考试资料1.机电一体化：在机械的主功能、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以及软件等有机结合而成的系统的总称。

2.工业三大要素：物质、能量和信息3.机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统等五个子系统构成。

4.机电一体化系统设计流程：（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（5）可靠性复查（6）试制与调试5.机电一体化系统设计的考虑方法：（1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。

（2）结合法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。

（3）组合法：将用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。

6.机电一体化设计类型：（1）开发性设计：是没有产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的系统。

（2）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机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。

（3）变异性设计：是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。

7.机电一体化设计程序：（1）明确设计思想（2）分析综合要求（3）划分功能模块（4）决定性能参数（5）调研类似产品（6）拟定总体方案（7）方案对比定型（8）编写总体设计论证书8.设计准则：在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。

9.设计规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。

10.绿色设计：在新产品的开发阶段，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副作用。

机电专业一体化试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机电一体化系统的基本组成包括：A. 机械系统B. 电子系统C. 控制系统D. 所有以上选项答案：D2. 下列哪个不是机电一体化系统的特点？A. 高精度B. 高可靠性C. 低效率D. 集成度高答案：C3. 伺服电机主要用于：A. 精确控制位置B. 产生大扭矩C. 快速启动和停止D. 所有以上选项答案：A4. PLC（可编程逻辑控制器）的主要功能是：A. 数据存储B. 逻辑控制C. 人机交互D. 所有以上选项答案：B5. 传感器在机电一体化系统中的作用是：A. 检测外部信号B. 转换信号C. 执行控制命令D. 所有以上选项答案：A6. 以下哪个不是机械传动元件？A. 齿轮B. 皮带C. 电机D. 轴承答案：C7. 以下哪个是机电一体化系统中常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光敏传感器D. 所有以上选项答案：D8. 以下哪个不是机电一体化系统的执行元件？A. 电机B. 液压缸C. 传感器D. 气动缸答案：C9. 以下哪个是机电一体化系统中常用的控制策略？A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 所有以上选项答案：D10. 以下哪个是机电一体化系统设计时需要考虑的因素？A. 成本B. 性能C. 可靠性D. 所有以上选项答案：D二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述机电一体化系统与传统机械系统的区别。

答案：机电一体化系统与传统机械系统的主要区别在于，机电一体化系统将机械系统与电子系统、控制系统相结合，实现了高度的集成和自动化。

它通过传感器检测外部信号，利用电子系统进行信号处理，并通过控制系统实现精确的控制，从而提高系统的精度、效率和可靠性。

2. 解释什么是伺服电机，并简述其工作原理。

答案：伺服电机是一种高精度的电机，它能够根据输入的控制信号精确地控制电机的转速和位置。

伺服电机的工作原理是，通过编码器检测电机的实际位置，将位置信号反馈给控制系统，控制系统根据位置误差调整电机的输入，从而实现精确控制。

机电一体化类专业知识试题本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分200分，考试时间120分钟。

第Ⅰ卷（选择题，共100 分）一、单项选择题（本大题共50个小题，每小题2分，共100分。

在每小题列出的选项中，只有一项符合题目要求，请将符合题目要求的选项选出）1．根据主、俯视图选择正确的左视图。

（）2．已知点A （5，6，4）、B（3，6，7）和C（7，6，5），面ABC 是（）A ．水平面B．铅垂面 C ．侧平面D．正平面3．选择正确的全剖左视图（）(a) (b) (c) (d)6．已知主俯视图，正确的左视图是（）7.正确的内外螺纹旋合画法是（）8．四组视图中，主视图均为全剖视图，其中主视图有缺漏线）9．带轮轮毂长度为46mm ，轴上安转带轮的轴头部分普通平键的长度为（)45A ．40B ．36C ．50 D．10 ．以下放松方法不属于同一类型的是（）A ．对顶螺母B．弹簧垫圈C．金属锁紧螺母 D ．止动垫片11 ．属于传导螺旋机构的是（）A ．工作台进给机构B ．螺旋压力机C．张紧装置 D ．镗刀杆12 ．实际生产中，常用于连接启动及换向频繁、转矩较大的中低速两轴的是（）A ．摩擦式离合器B ．凸缘联轴器C．嵌合式离合器D．弹性柱销联轴器13．摄影平台升降机构应用了（）铰链四杆机构14．当曲柄的极位夹角为（），曲柄摇杆机构才有急回运动。

A ．θ= 0B．θ< 0 C ．θ≠0D．θ> 015．关于链传动的安装与维护不合理的是（）A ．两链轮的回转平面应在同一期铅垂面内；B ．链转动时应使紧边在上，松边在下；C ．两链轮的轴心连线最好是垂直或与水平面的夹角小于45°；D．凡离地面高度不足2m 的链传动，必须安装防护罩。

16．已知标准直齿圆柱齿轮的齿距P=12.56mm，齿数Z=80mm, 该齿轮应做成（）A ．齿轮轴B ．实心式C．腹板式D ．轮辐式17．以下说法错误的是（）A ．液压传动可实现无级调速，功率大；B ．液压元件已实现系列化、标准化，易于调节；C ．液压系统的执行元件为液压泵，控制元件可调节压力、流量或流向；D ．液压系统的工作压力取决于外负载的大小。

机电⼀体化习题和答案<机电⼀体化复习题和答案>⼀.填空1. 通常⼀个较完善的机电⼀体化系统包含：动⼒、执⾏器、传感器、计算机和传动机构五部分。

2 传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞度、分辨⼒和重复度等。

3. 电感式位移传感器是通过检测电感量的变化来检测被测量的位移。

4.滚珠丝杠副中采⽤双螺母是为了便于螺旋弧轴向间隙的调整。

5.在光栅式位移传感器中，莫尔条纹对光栅的栅距起到了放⼤作⽤。

6.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发⽣器。

7.直流伺服电机的优点是稳定性好、可靠性好、响应速度快和扭矩⼤等；⽆刷直流伺服电动机的优点是_____⽆换向器、可控性好和稳定性好__等。

8. 机电⼀体化技术是机械与微电⼦的结合；10. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，输出量的变化量与输⼊量的变化量的⽐值。

11. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容变化的装置。

12. 滚珠丝杠副中滚珠的循环⽅式有内循环和外循环两种。

13. 测速发电机的负载电阻越⼤，其线性度越好。

14.步进电机的步距⾓指在电脉冲的作⽤下，电机转⼦转过的⾓位移。

15.直流伺服电机的机械特性指当电枢电压⼀定时，转矩与转速之间的关系；调节特性指在负载转矩⼀定时，电枢电压与转速之间的关系。

16.滚珠丝杆副中滚珠的循环⽅式有内循环和外循环两种17. 在谐波齿轮传动中，若柔轮固定、谐波发⽣器主动、刚轮从动，则主、从动件转向相同。

18. 传感器的迟滞特性是指输⼊量在增加和减少的过程中，同⼀输⼊量下其输出量的差别。

19、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产⽣的电荷量与加速度成正⽐。

20、若max ?是传感器的最⼤⾮线性误差、FS y 为输出量的满刻度值，则传感器的线性度可表⽰为max ?⁄FS y 。

21、在机电⼀体化产品的功能原理⽅案设计中，其功能元的组合⽅式常⽤的有串联结构、并联结构和环形三种形式。

22、在单圆弧型螺纹滚道的滚珠丝杠副中，其接触⾓β会随轴向载荷⼤⼩的变化⽽变化。

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Δφ1=Δφ2=Δφ3=…=0.005 rad,各级减速比相同，即ί1=ί2=…=ί4=1.5。

求：该传动系统的最大转角误差Δφmax; 为缩小Δφmax，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)II3-2 机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？ (5)3-3 简述控制用电动机的功率密度及比功率的定义。

一、填空题1.一个较完善的机电一体化系统应用应包括以下几个基本要素：机械本体，动力部分，检测部分，执行机构。

2.机电一体化系统设计大致可分为开发性设计，适应性设计和变参数性设计。

3.当两物体产生相对运动或有运动趋势时，其接触面要产生摩擦。

摩擦可分为静摩擦力，库仑力和，粘性摩擦力向均与运动方向相反。

4.同步带传动的主要失效形式有：打滑，摩擦，跳齿和承载绳疲劳拉断。

5.在机身结构设计中，助板按布置形式可分：横向，纵向和斜向助板三种。

6.在伺服系统中，通常采用负载角加速最大原则原则选择总传动比，以提高伺服系统的响应速度。

7.实现环形分配的方法有硬件，软件和专用。

8.PWM功率放大器的基本原理是：利用大功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲的控制，改变输出电压的平均值。

9.从设计思路看，设计数字调节器可归纳为连续化设计法和离散化设计法。

10.可靠性技术包括工程和管理。

11.衡量可靠性技术高低的数量指标有概率指标和寿命指标。

它们一般都是时间函数。

12.常用的可靠性分配方法有：最小目标法，按重量分配法，等同分配法以及拉格朗日乘数法等。

13.从干扰源把干扰能量递送到干扰对象有传导和辐射两种方式。

14.工业机械人控制系统可以从不同角度进行分类，按轨迹控制方式的不同可分为点位控制和连续轨迹控制。

15.柔性制造系统按机床台数和工序数可分为FMC ，FML ，FMS 和柔性制造工厂（FMF）四类。

16.单片机控制系统的设计内容包括硬件设计，软件设计和系统仿真调试三个部分。

17.选择微型计算机的方案不是唯一的，从控制的角度出发，微型计算机应能满足中断系统，，和实时时钟等方式。

18.齿轮传动副的设计中，总传动比分配原则有最小等效转动惯量原则，重量最轻原则和输出转角误差最小原则三种。

19.摩擦对伺服系统的影响主要由降低系统的响应速度，引起系统的动态滞后，产生系统误差和低速时产生爬行20.步进电动机按其工作原理主要分为磁电式和反应式两大类21.步进电动机驱动电路的种类很多，按其采用的功率元件来分有功率驱动和。

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:机电一体化就是在机械主功能、动力功能、信息功能与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、作用及其特点就是什么答: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与执行装置等组成。

机械本体用于支撑与连接其她要素,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与动力功能,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与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、工业三大要素就是什么？答:物质、能量与信息。

1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别就是什么？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。

机电一体化产品就是机械系统与微电子系统的有机结合,从而赋予其新的功能与性能的一种新产品,产品功能就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就是什么？答: ①精度提高;②生产能力与工作质量提高;③使用安全性与可靠性提高;④调解与维护方便,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与状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出与决策分析。

《机电一体化系统设计》练习题参考答案一、填空题1. 开发性设计、适应性设计、变参数设计2. 转子惯量3. 滤波、电平变换、光电隔离、功率驱动4. 固有频率二、判断题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案√√√×√√√√××三、问答题1.答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。

2.答：对控制及信息处理单元的基本要求：提高信息处理速度和可靠性，增强抗干扰能力，完善系统自诊断功能，实现信息处理智能化和小型化，轻量，标准化等。

3.答：减小机械系统的传动误差可采用的结构措施有：适当提高零部件本身的精度；合理设计传动链，减小零部件制造、装配误差对传动精度的影响；采用消隙机构，以减小或消除回程误差。

4.答：脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。

利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。

5.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

6.答：机电一体化系统对机械传动系统的要求有：精度；稳定性；快速响应性；还应满足小型、轻量、高速、低冲击振动、低噪声和高可靠性。

四、分析题1．如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=60Kg，负载力为NF,最大加速度为1200=l10m/s2，丝杠直径为d=16mm，导程t=4mm，齿轮减速比为i=5，总效率为%η，忽略丝杠惯量40=的影响，试计算电机的驱动力矩。

解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成2 外负载力 N F l 1200=惯性负载力m FN am F m 6001060=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 57.04.01)6001200(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2. 解：（1）计算负载力负载力由外负载力、惯性负载力两部分构成 外负载力 N F l1000=惯性负载力m F N am F m 5001050=⨯=⋅=（2）电机上的负载力矩为NmF F t i T m l m 63.03.01)5001000(2104511)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ。

1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电一体化产品？答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics前半部分与电子学Electronics 后半部分组合而成。

打夯机不属于机电一体化产品。

由于打夯机只是一般机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场所使用，不能满足大面积和远程控制。

而机电一体化就不一样样了，它不光有硬连接、机械连接尚有软连接。

机电一体化属于同步运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体一种复合技术。

它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。

2.机电一体化技术构成是什么？答：机械技术、微电子技术、信息技术3.产品实现机电一体化后，可以获得那些成效？答：产品实现机电一体化后可以获得成效：产品性能提高、功能增强、构造简化、可靠性提高、节省能源、改善操作、提高灵活性等。

4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？数字传感器按构造可提成三种类型：1.直接式数字量传感器——其辨别率决定于数字量传感器位数。

被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出2.周期计数式数字传感器它构造示意图如下图1所示。

此种构造位移辨别率对低精度周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器性质决定。

例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其辨别率即为0.01mm;对高精度周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。

如在100倍电子细分数下，此光栅辨别率就是0.1μm。

此种构造属于增量式构造，构造特点(位移方向规定)决定它不仅备有辨向电路，并且周期计数器还具有可逆性质。

图1 周期计数式数字量传感器构造方框图3.频率式数字传感器其构造示意图如下图2所示。

按振荡器形式，可将此种数字传感器提成带有晶体谐振器和不带晶体谐振器两种。

前者，按被测量作甩点，又分作用在石英谐振器上石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上带有晶体谐振器调频式数字传感器。

一、名词说明1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处置技术、自动操纵技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统整体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最正确功能价值的系统工程技术。

2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。

3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部份，能把各类不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给操纵单元。

4、伺服电动机：伺服电动机又称操纵电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。

输入的电压信号又称操纵信号或操纵电压，改变操纵信号能够改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各类动作。

5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，别离用作检测直线位移和转角。

6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主若是操纵微机）之间进行信息互换的接口，要紧完成输入和输出两方面的工作。

7、PLC：可编程操纵器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器操纵和运算机操纵的基础上开发出来，并慢慢进展成为以微处置器为核心，把自动化技术、运算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动操纵装置，普遍应用在各类生产机械和生产进程的自动操纵中。

8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能操纵装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素和过流/过压/过载爱惜等功能。

9、通信协议：通信协议是指通信两边就如何互换信息所成立的一些规定和进程，包括逻辑电平的概念、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确信、数据传输方式等。

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 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取〔DMA〕二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O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I/O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<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.PWM指的是〔C〕。

4. PD称为〔 B 〕控制算法。

5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用〔 A 〕方法实现。

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SPWM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。

填空题4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。

5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。

7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。

8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主。

11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。

12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。

13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。

14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。

15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。

16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。

18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。

19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。

20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。

机电⼀体化技术试题（卷）及答案解析《机电⼀体化技术》试卷(⼀)考试⽅法：闭卷考试时间１２０分钟共２页第1页——————————————————————————————————————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( )A. 有关B. ⽆关C. 在⼀定级数有关D. 在⼀定级数⽆关4. 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( )A. 单⽚机B. 2051C. PLCD. DSP5、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（）等个五部分。

机电一体化系统设计考试资料1.机电一体化：在机械的主功能、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以及软件等有机结合而成的系统的总称。

2.工业三大要素：物质、能量和信息3.机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统等五个子系统构成。

4.机电一体化系统设计流程：（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（5）可靠性复查（6）试制与调试5.机电一体化系统设计的考虑方法：（1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。

（2）结合法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。

（3）组合法：将用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。

6.机电一体化设计类型：（1）开发性设计：是没有产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的系统。

（2）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机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。

（3）变异性设计：是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。

7.机电一体化设计程序：（1）明确设计思想（2）分析综合要求（3）划分功能模块（4）决定性能参数（5）调研类似产品（6）拟定总体方案（7）方案对比定型（8）编写总体设计论证书8.设计准则：在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。

9.设计规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。

10.绿色设计：在新产品的开发阶段，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副作用。

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 SPWM 6单片机 7 I/O接口8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA）二、判断题：1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O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I/O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<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<03.PWM指的是（C）。

A.机器人B.计算机集成系统C.脉宽调制D.可编程控制器4. PD称为（ B ）控制算法。

A.比例B.比例微分C.比例积分D.比例积分微分5.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（ A ）方法实现。

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。

例2—1 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。

已知平均工作载荷Fm ＝3800N ，丝杠工 作长度l ＝1.2m ，平均转速nm=l00r/min ，最大转速nmax ＝10000r ／min ，使用寿命L h’=15000h 左右，丝杠材料为CrWMn 钢，滚道硬度为58～62HRC ，传动精度要求σ＝±0.03mm 。

解：（1）求计算载荷F C查表2-4决定选D 级精度丝杠，查表2-6、2-7、2-8，取K F =1.2，K H =1.0，K A =1.0N F K K K F m A H F C 45600.10.12.13800=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=（2）计算额定动载荷N L n F C n m C a 204221067.11500010045601067.13434''=⨯⨯⨯=⨯= （3）初选丝杠FC 1-5006-3 Ca=21379NFC 1-5008-2.5 Ca=22556NFC 1-4005-5 Ca=21183N考虑各种因素选用FC 1-5006-3，由表2-9得D 0=50mm, P=6mm, d 0=3.969mm, λ=2°1′, R=(0.52~0.58)d 0=0.52×3.969=2.067mm (取0.52), e=0.707(R-0.5d 0)=0.056mm, d 1=D 0+2e-2R=45.98mm 。

3）此外滚珠丝杠副还受D 0 n 值的限制，通常要求D 0 n<7×104mm ·r/minD 0 n =50×100mm ·r/min=5×103mm ·r/min <7×104mm ·r/min所以该丝杠副工作稳定。

（5）刚度校验CGJ TP EA PF L π220±±=∆其中截面积 2323211066.1)1098.45(4141m d A --⨯=⨯⨯==ππ极惯性矩 4743411039.4)1098.45(3232m d J C --⨯=⨯⨯==ππ转矩 mN D F T m ⋅=+︒⨯⨯=+⋅⋅=8.3)"40'8'112tan(2050.03800)tan(20ρλ 取最不利的情况mm GJ T P EA PF L C μππ068.01079.61039.4103.8328.3)106(1066.110206380010628792339320=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=+=∆-----m m m L P LL μμσμ204021216.13068.01062.130=⨯=<=⨯⨯=∆⋅=∆-所以该丝杠刚度满足要求。