机电一体化复习整理(东大)

1. 机电一体化的定义。

机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织和综合，实现系统整体的最佳化。

2. 简述机电一体化系统的组成及各组成部分的功能。

机电一体化系统的组成：A机械本体、B动力单元、C传感检测单元、D执行单元、E驱动单元、F控制及信息处理单元这六部分组成。

各成分的功能如下：1、机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置（装配连接）在一定位置上，并保持特定的关系。

2、动力单元：按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。

3、传感检测单元：对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、执行单元：根据控制信息和指令在驱动单元的驱动下完成所要求的动作。

5、驱动单元：在控制信息作用下，在动力单元的支持下，驱动各种执行机构（执行单元）完成各种动作和功能。

6、控制及信息处理单元：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往驱动单元和执行机构，控制整个系统有目的地运行。

3. 机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。

机电一体化系统有以下三种设计方法：A.取代法，如用电气调速系统取代机械式变速机构等；B.整体设计法，如某些激光打印机的激光扫描镜；C.组合法，如设计数控机床时使各个单元有机组合融为一体。

4. 转动惯量、刚度、阻尼的折算公式。

另附资料。

5. 传动链精度对开环伺服系统、闭环伺服系统精度的影响。

开环伺服系统中，传动链的传动精度不仅取决于组成系统的单个传动件的精度，还取决于传动链的系统精度。

闭环伺服系统中的传动链，虽然对单个传动件的精度要求可以降低，但对系统精度仍有相当高的要求，以免在控制时因误差随机性太大不能补偿。

6. 举例说明缩短传动链的三种方式。

第一章1、机电一体化系统的构成要素与功能特征五大功能构成要素：机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机)五个子系统组成。

·2、机电一体化系统（产品）设计的考虑方法：1) 机电互补法机电互补法又称取代法。

该方法的特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品（系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足。

例如：用PLC或计算机取代机械式的变速器、凸轮机构、离合器等。

可简化机械结构、提高性能。

2) 结合(融合)法它是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(子系统)，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。

例如：将电机的转子轴作为扫描镜的转轴。

3) 组合法它是将结合法制成的功能部件(子系统)、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称组合法。

3、机电一体化系统的设计类型1）开发性设计它是没有参照产品的设计，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产品或系统。

2)适应性设计它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。

3)变异性设计它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。

第二章1.机电一体化的机械系统与一般机械系统相比，具有一定的特殊要求：（1）较高的定位精度。

（2）良好的动态响应特性。

——响应快、稳定性好。

（3）无间隙、低摩擦、低惯量、大刚度。

（4）高的谐振频率、合理的阻尼比。

2.滚珠丝杠副特点具有传动阻力小；传动效率高（92%~98%）；轴向刚度高；传动平稳；传动精度高；不易磨损、使用寿命长等优点；缺点:但不能自锁；因而用于高精度传动和升降传动时，需制动定位装置。

3.消除和减小丝杠轴向间隙的主要方法：双螺母螺纹预紧调整特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便; 但不能精确定量调整。

机电一体化复习内容第一篇：机电一体化复习内容第一章绪论1、机电一体化系统的基本功能要素有哪些？功能各是什么？(1)、机械本体其主要功能是使构造系统的各子系统，零部件按照一定的空间和时间关系安置在一定位置上，并保持特定的关系。

(2)、动力单元按照机电一体化系统控制要求，为系统提供能量和动力，以保证系统正常运行。

(3)、传感检测单元对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到控制信息处理单元，经过分析处理产生相应的控制信息。

(4)、执行单元根据控制信息和指令完成所要求的动作。

(5)、驱动单元在控制信息作用下，驱动各执行机构完成各种动作和功能。

(6)、控制与信息处理单元将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往执行机构，控制整个系统有目的的运行，并达到预期的性能。

(7)、接口将各要素或子系统连接成一个有机整体。

2、机电一体化的相关技术有哪些？①机械技术②检测传感技术③信息处理技术④自动控制技术⑤伺服驱动技术⑥系统总体技术第二章机械系统设计1、分析各种机械特性对系统性能是如何影响的。

答：摩擦（稳态精度、低速爬行原因）、阻尼（欠阻尼、阻尼比不同时的影响）、间隙（G1—G4）、转动惯量（过大、过小）。

Ⅰ、摩擦特性对性能的影响分析（1）引起动态滞后和稳态误差，如果系统开始处于静止状态，当输入轴以一的角速度转动时,由于静摩擦力矩T的作用,在一定的转角θi范围内, 输出轴将不会运动,θi值即为静摩擦引起的传动死区。

在传动死区内,系统将在一段时间内对输入信号无响应,从而造成误差。

（2）引起低速抖动或爬行—导致系统运行不稳定当输入轴以恒速ω继续运动后,输出轴也以恒速ω运动, 但始终滞后输入轴一个角度θss,（θss为系统的稳态误差）。

Ⅱ阻尼（1）当阻尼比ξ＝0时，系统处于等幅持续振荡状态，因此系统不能无阻尼。

机电一体化复习题试题一一、简答题1.一个机电一体化系统通常由哪几部分组成？一个机电一体化系统通常由传感检测系统、驱动与执行系统、性能分析系统、控制系统和微处理器系统组成。

2.灵敏度定义是什么？灵敏度(Sensitivity)是指某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所致的响应量变化程度，它可以用仪器的响应量或其他指示量与对应的待测物质的浓度或量之比来描述。

3.机电一体化系统中常见的驱动和执行机构有哪些？4.试列出3种能用来测位移传感器或元器件。

5.传感器的定义是什么？二、填空题1.某PLC选用了转换位数为10位的A/D转换模块，对应测量0~10V的电压。

当A/D转换值为512时，此时的被测电压值为____________。

2.传感器的迟滞的定义为________________________。

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_______。

4.三相异步电机常用的调速方法有_____________、______________和_____________，其中____________的调速性能最好。

5.变频器通过改变_________改变电机的转速；步进电机驱动器通过改变_______改变电机的转速。

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.某热敏电阻的参数表上给出：-10欧姆/度，最小温度变化量0.1度；第一个参数代表______，第二个参数代表______。

8.若需要PLC能够采集与输出模拟信号，则PLC应具有____________与_________转换模块。

9.PLC主要由___________、____________、___________、电源及外接编程器组成。

10.某PLC具有Profibus总线接口与工业以太网接口，该PLC可以通过________接入远程A/D转换模块，可以通过______________WinCC的上位机通讯。

机电一体化复习资料第一篇：机电一体化复习资料一.概论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。

其包含的技术：（1）检测传感技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）伺服驱动技术（5）精密机械技术（6）系统总体技术2.机电一体化系统由机械系统（机构）信息处理技术（计算机）动力系统（动力源）传感检测系统（传感器）执行元件系统（如动力机）五个子系统组成。

3.伺服系统：全闭环（通过传感器直接检测目标运动进行反馈控制的系统）、半闭环、开环。

4.广义的接口功能有两种：一是变换调整；另一种是输入/输出。

5.（1）机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合法、组合法。

其目的是综合运用机械技术和微电子技术各自的特长设计出最佳的机电一体化系统（产品）。

（2）机电一体化系统的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计。

复习题：一.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.控制器【控制（信息存储、处理、传送）】2.检测传感器【计测（信息收集与交换）】3.执行元件【驱动（操作）】4动力源【提供动力（能量）】5.机构【构造】二.工业三要素指的是什么？P7物质、能量和信息。

三.机电一体化必须具有以下三大目的功能1.变换（加工、处理）功能2.传递（移动、输送）功能3.存储（保持、和蓄、记录）功能。

第二章1.机电一体化系统的机械系统除要求其具有较高的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。

2.机械系统一般由减速系统、丝杠螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、旋转支撑部件、轴系及机架或箱体等组成。

3.传动机构不断适应新的技术要求（1）精密化（2）高速化（3）小型轻量化。

4.根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，基本传动形式有四种类型：（1）螺母固定、丝杠转动并移动（2）丝杠转动，螺母移动（应用最多）（3）螺母转动，丝杠移动（4）丝杠固定，螺母转动并移动。

机电一体化（复习资料）名词解释1．机电一体化技术从系统观点出发，将机械技术微电子技术信息技术控制技术在系统工程基础上有机的加以综合以实现整个系统最佳化的新科学技术。

2．灵敏度12限速器作用检测速度安全钳作用限制轿或对重的运动选择题（6选5）1.一般说来，如果增大幅值穿越频率wc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts 减少2.加速度传感器的基本力学模型是弹簧—阻尼系统3.齿轮传动的总等惯量与传动级数在一定级数内有关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PLC5.伺服控制系统一般包括控制器，被控对象，执行环节，比较环节和检测环节等五个部分6．某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是100mm简答题滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响？如何处理？答；影响1如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下，滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时将产生空回误差2 为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母，调整两个螺母的轴向位置，使两个鲁姆中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分辨压箱螺杆螺纹滚到相反的侧面使其产生一定的变行从而消除轴向间隙提高轴的高度3常用的调整预警方法有3种；垫片调隙法，螺纹调隙法。

齿差调隙法简答1．CA6140卧室车床的主轴为什么会设计成空心阶梯轴？内控用于通过棒料或卸下顶尖时所用的塔尔帮也可用于通过气动液压或电动夹紧驱动装置的传动杆。

质量比较轻，节省材料，空心件在强度刚度优于实心件2．滚动轴承承载装配时的常用方法有哪些？要注意哪些要点？常用的装配方法有敲入法，压入法，温差法！1)滚动轴承上标有代号的断面应装在课间部位，一边将来更换时查对2)轴颈或壳体孔台阶处的圆弧半径因小雨轴承的圆弧半径以保证轴承轴向定位可靠3)在同轴的两个轴承中。

必须有一个轴承的外圆或内院可以在热涨时产生轴向移动4)轴承的固定装置必须可控。

禁锢适当5)装配过程严格保持清洁，密封严密6)装配后，轴承运转灵活，无噪声，工作温升不超过规定值7)将轴承安装到轴颈或孔中时，不能通过滚动体传力计算题1刻线为1024的增量式角编码器安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为2MM，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求刀架的位移量和丝杠的转速分别是多少？∴解：10S内转轴转了327200÷1024＝300r∵螺距T=2mm∴刀架位移量300×2=600mm∴转速300÷10=30（转/s）2三相变磁阻式步进电动机，转子齿数Z=100，双拍只通电，要求电动机转速120r/min,输入脉冲频率为多少？步距角为多少？解：N=60f/NZ60f=nzN60f=120x100x3=600HzθS=360/2N=360/100X3=1.2°答：输入脉冲频率是600Hz 布距角为1.2º。

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、机电一体化FI的捉高机械系统的附加价值（多功能，高效率，高可靠忡，省材料省能源）附加价值是机电一体化系统的综合评价指标。

3、机电一体化发展条件：短期或中期普遍需要，具有JuL著的经济效益，具备或经过短期努力能具备必须的物质技术基础。

4、五个子系统：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。

5、从自发状况想自为方向发展。

6、接U的分类：1）变换、调整：零接口、无源接口、冇源接U、智能接U。

2）输入、输出：机械接口、物理接U、信息接口、环境接U。

7、1）机电互补法：利用通用或专川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：各组成要素冇机结合为一体构成专用或通用的功能部件。

3）组合法：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。

8、机电一体化系统的功能：变换、传递、存储。

工业三大要素：物质、能虽、信息。

9、接U的性能决定丫机电一体化系统的性能。

10、机械部分具备要求：低摩擦、无间隙、低惯景、高刚度、高的消振频率、适当的阻尼比、高的定位精度。

措施：低摩擦、短传动链、最侏传动比、反叫死区小、高刚性。

11、传动机构的作用：传递转矩与转速。

使执行元件与负载之间在转矩与转速得到最佳匹配。

传动机构的要求：精密化、高速化、小型轻景化；转动间隙小，精度高，体积小，重景轻，运动平稳，传动转矩大。

12＞滑动丝杠：结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁；摩擦阻力距大，传动效率低。

13、滚动丝杠：摩擦阻力距小，传动效率高，轴昀刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损，使川寿命长；结构父杂，制造成木高，不能自锁，具行运动吋逆性，便于消除轴向间隙。

14、滚珠丝杠副按螺纹滚道截囬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：滚珠循环过程屮始终与丝杠表血仅持接触，滚珠循环M路短，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小，但反向器加工困难，装配调整也不方便。

一、机电一体化基本概念：机电一体化是在以机械，电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透，相互结合的过程中，逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。

机电一体化技术的定义：机械工程和电子工程相结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置。

二、（1）机电一体化的基本组成要素：机械本体，动力与驱动部分，执行机构，传感测试部分，控制及信息处理部分。

将这些部分归纳为结构组成要素，动力组成要素，运动组成要素，感知组成要素，智能组成要素。

（2）四个发展方向：高性能，智能化，系统化以及轻量，微型化方向发展三、（2）转动惯量随级数的增加而减少四、等效力矩的计算：P35 式2-21 （2）加速力矩计算公司：2-11五、滚珠丝杠预紧的目的是消除间隙，增大刚度。

六、不同微动机构的频率响应特性不同，最高的是磁伸缩材料。

七、存储器的种类与接口：对存储容量较小的系统，采用双极性RAM，需要调试和经常修改的程序，采用EOROM(紫外线擦除)或EEPPROM(电擦除)/接口电路设计时注意的问题1、电源分布2、时钟线路的具体布置3、MOS器件的使用。

八、光电耦合的工作原理及作用：分类：三极管型、单向可控硅型、双向可控硅型。

原理是相同的，即都是通过电-光-电这种信号转换，利用光信号的传送不受电磁场的干扰而完成隔离功能的。

典型的光电耦合隔离电路有数字传递与数字量反向传递两种。

作用：利用光耦隔离器的开关特性（可传送数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离，用来传递信号而有效地隔离电磁场的电干扰。

满足计算机控制系统需要九、常见功率输出驱动器件特点及应用场合。

（1）三极管驱动电路:低压情况下的小电流开关量，十几几十用普通，几百的克林顿（2）继电器驱动电路外界交流或直流的高电压、大电流设备（3）晶闸管驱动电路交直流电机调速系统、调功系统、随动系统中（4）固态继电器驱动电路计算机控制系统中十ADC0809转换芯片与单片机的连接方法，完成一次转换需要100us;放大电路以及分辨率的计算公式；（P82-85）。

机电一化系统设计一、判断题1．与工控机不同的是，商用计算机不支持远距离的信号采集或与现场的通信与控制。

2．计算机处理后的输出信号是以数字量形式输出，还必须转换成现场需要的控制量，才能实现控制功能。

3．串行接口总线一般为单向传送总线，信号从处理器（CPU）发出，送往总线上所连各部件。

4．可编程序控制器PLC虽然也是计算机，但不适合运算量很大的数据处理操作。

5．PLC在程序执行过程中，如遇到某种干扰使扫描失控或进入死循环，须及时复位或重新上电才能使系统转入正常运行。

6．三菱PLC程序的运行是按梯形图语言的行依次从左至右，从上到下顺序执行。

7．由于单片机8031内部没有程序存储器，即便采用备用电池也不能不经扩展就独立作为控制器使用。

8．MOV R3,R19．MCS-51系列单片机的每个机器周期含12个时钟周期。

10．传感器输出信号形式均为模拟信号，必须经过A/D转换才能送入计算机进行处理。

11．只有当传感器的输入量为常量时，其输入与输出之间的关系称为静态特性。

12．要改变步进电动机的旋转方向，可以将电动机的电源反接。

F13．只要改变交流电机的供电频率，即可改变交流电机的转速。

14．一般说来，齿轮传动系统的级数越多，转动惯量就越小，运转就越灵活。

15．滚珠丝杠螺母副传动效率高、平稳、精度高和便于消除传动间隙，但是它不能自锁，因此不能用于升降传动。

F二、选择题1．机电一体化通常由五大要素构成，即③、传感器、机械结构、执行元件和计算机系统。

①机器人；②电动机；③动力源；④接口单元2．工业控制机与通用计算机的重要区别之一是：工控机采用④底板结构。

①大母板；②带固定压条；③减振；④无源多槽3．PLC的扩展模块与扩展单元不同之处是：②由基本单元提供。

①通讯线；②电源；③控制指令；④公共端4．PLC的开关量输入通道加入了，可以有效的防止了干扰信号的进入。

① R-C滤波器；②光电耦合器；③电磁屏蔽；④冗余系统5．三菱电机FX2N系列PLC每个点允许通过的最大电流为④（250VAC/DC24V）。

机电一体化基础知识考试复习总结第一章绪论●机电一体化是指机械装置和电子设备适当地组合起来，构成机械产品或机电一体与机信一体的新趋势。

●机电一体化是把机械学和电子学有机地结合起来，提供更加优越技术的一种技术。

●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。

机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能节省材料、省能源，使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化，自动化需求。

机电一体化基本结构要素：1．机械本体包括机身、框架机械联接等在内的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。

2．动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。

3．检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。

4．控制与信息处理装置主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。

5．执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。

是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。

机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。

1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。

经济型数控机床、电子秤、数显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产品。

2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高。

柔性增加，如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代了原来机械的主功能。

3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进一步降低。