机电一体化复习资料(汇总完整版)

1.机电一体化：Mechateonics，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。

2.机电一体化的目的：提高系统（产品）的附加价值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短、小、轻、薄化方向发展，从而不断满足人们在生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。

3.微电子技术所面临的共性关键技术有：①检测传感技术②信息技术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4.机电一体化系统由机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统组成。

5.机电一体化系统必须具有以下三大“目的功能”①变换（加工、处理）功能②传递功能③储存功能6.不管哪类系统（产品），其系统内部必须具备五种内部功能，即主功能、动力功能、计测功能、控制功能、构造功能。

7.机电一体化系统设计的考虑的方法通常有：机电互补法、融合（结合）法、组合法8.机电一体化系统的设计类型大致有以下三种：①开发性设计②适应性设计③变异性设计9.为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

为了达到以上要求，主要从以下几方面采取措施：①低摩擦②短传动链③最佳传动比④反向死区误差小⑤高刚性10.随着机电一体化技术的发展，要求传动机构不断适应新的技术要求，具体有三个方面：精密化、高速化、小型、轻量化11.丝杆和螺母机构的传动形式即选择方法：（1）螺母固定、丝杆转动并移动。

结构简单，可获较高的传动精度，但其轴向尺寸不易太长，刚性较差因此只适用于行程较小的场合（2）丝杆转动、螺母移动。

结构紧凑丝杆刚性较好，适用于工作形成较大的场合（3）螺母转动、丝杆移动。

结构复杂且占用轴向空间较大，故应少用（4）四杆固定、螺母转动并移动。

结构简单、紧凑，但在多数情况下，使用极不方便，故很少应用。

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。

机电系统设计提纲第1章概述1 机电一体化概念以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

2 机电一体化共性关键技术（1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术3 机电一体化的作用及目的作用：（1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径（2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐（3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构（4）机电一体化可增强企业的生产经营能力目的：机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，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。

4 机电一体化系统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。

第三章机电一体化系统中的机械设计1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念精度的概念（1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。

（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。

（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。

（4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。

（5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。

（6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。

（7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括外形尺寸、作业位置尺寸。

（8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。

（9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。

（10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。

综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。

一、名词解释机电一体化的目的是什么？其关键技术主要有哪些？主要目的：增加机械系统或产品的附加值和自动化程度其包含的技术：（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）系统总体技术机电一体化系统包括哪五个子系统？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。

滚珠丝杠副基本结构由哪几个部分组成？按循环分为哪两种方式？丝杠，螺母，滚珠，反向器四部分组成，.内外两种滚珠丝杠副按支撑方式分为哪四种？单推-单推式，双推-双推式，双推-简支式，双推-自由式谐波齿轮由哪几个部分组成？其基本传动动比计算公式是什么？波发生器，刚性轮，柔性轮组成，间歇传动机构有哪几种？棘轮传动，槽轮传动，蜗形凸轮传动导轨副按截面形状分为哪几种？各自的特点是什么？（1）三角形导轨：磨损自动补偿，精度高，制造检修困难（2）矩形导轨：制造检修容易，承载大，刚度高，安装方便，磨损不能自动补偿（3）燕尾形导轨：高度小，刚度差，摩擦力大，制造检修困难，磨损不能自动补偿（4）圆形导轨：制造方便，精度高，磨损后难调整补偿，承载低三角形导轨副的特点。

导向性和精度保持性高，接触刚度好，工艺性差，对导轨四个表面难以完全接触铸造机座的设计为保证自身的刚度采取的措施有哪些？1合理选择截面形状和尺寸2合理布置筋板和加强筋3合理的开孔和加盖简述直流伺服电动机PWM控制方式的基本原理是什么？P99脉宽调制PWM直流调速系统原理，输入一个直流控制电压V就可得到一定宽度与V成比例的脉冲方波给伺服电枢回路供电，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Va，使直流电机平滑调速。

简述步进电动机的工作原理。

步距角的计算方法。

P105原理：将电脉冲信号转换为机械角位移的执行元件。

α=360°/(zm) z:转子齿数m：运行拍数简述MCS-51单片机引脚分类及封装形式。

判断题（）1、伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。

（）2、电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。

如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电机等。

（）3、对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。

（）4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。

（）5、伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。

选择题（）1、步进电动机，又称电脉冲马达，是通过决定转角位移的一种伺服电动机。

A.脉冲的宽度B.脉冲的占空比C.脉冲的相位D.脉冲的数量（）2、对于交流感应电动机，其转差率s的范围为。

A.1<s<2B.0<s 1C.-1<s<1D.-1<s<0（）3、PWM指的是。

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、受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称。

A. 伺服系统B.顺序控制系统C.数控机床D.工业机器人（）6、齿轮传动的总等效惯量随传动级数。

A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小D.变化而不变（）7、电压跟随器的输出电压输入电压。

A.大于B.大于等于C.等于D.小于（）8、直流测速发电机输出的是与转速。

A.成正比的交流电压B.成正比的直流电压C.成反比的交流电压D.成反比的直流电压（）9、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得它们同步协调到达目标点。

A.位置和加速度B.速度和加速度C.位置和速度D.位置和方向的数值，则动态性能指标中的调（）10、一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc。

整时间tsA.增大B.不定C.不变D.减小11、受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 ( )A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人12、齿轮传动的总等效惯量随传动级数( )A.增加而减小B.增加而增加C.减小而减小D.变化而不变13、滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )A.内循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环反向器式14、某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹间夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( )A.100mmB.20mmC.10mmD.0.1mm15、直流测速发电机输出的是与转速 ( )A.成正比的交流电压B.成反比的交流电压C.成正比的直流电压D.成反比的直流电压( )16、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。

第一部分复习要求课程的有关内容主要按“了解、掌握和熟练掌握”三个层次要求，具体要求如下：第一章绪论第一节机电一体化的产生和发展1．掌握机电一体化的基本概念和涵义2．掌握机电一体化的发展趋势第二节机电一体化的相关技术1．掌握机电一体化的相关技术及其内容第三节典型机电一体化系统1．掌握机电一体化系统的基本功能要素2．掌握有关控制系统的分类及其概念3．了解机电一体化产品和系统的分类第四节机电一体化系统设计简介1．掌握拟定机电一体化系统设计方案的常用方法及其适用场合2．掌握机电一体化系统（产品）设计的类型3．掌握机电一体化系统设计的概念、基本原则4．掌握系统设计的过程，现代设计方法的步骤5．了解机电一体化系统（产品）开发的工程路线第二章机械传动与支承技术第一节机械传动系统数学模型的建立1．掌握数控机床进给传动系统建模的步骤、方法第二节机械结构因素对伺服系统性能的影响1．掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响第三节机械传动1．掌握机电一体化系统对机械传动的要求2．掌握总传动比的确定3．掌握传动链的级数和各级传动比的分配原则和方法4．掌握各种机械传动装置的特点第四节支承部件1．掌握机电一体化系统对支承部件的要求2．了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点3．掌握常用导轨及其特点4．掌握机身的特点及结构设计主要考虑的因素第三章伺服传动技术第一节概述1．掌握伺服系统的结构组成及分类2．了解伺服电动机应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合3．了解功率放大器的种类第二节直流伺服系统1．了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理2．掌握PWM功率放大器的基本原理第三节交流伺服系统1．掌握交流伺服系统的分类及应用场合第四节步进电动机控制系统1．掌握步进电动机的结构、工作原理及使用特性2．掌握环行分配器的概念及实现环形分配的方法3．了解步进电动机驱动电路的种类及其工作原理4．了解提高系统精度的措施第四章计算机控制技术第一节概述1．了解MCS-51单片机控制系统的组成及特点第二节PLC工业控制计算机简介1．S7-200PLC的编程方法（电气控制原理图转PLC程序图）一、填空题：（20分，每空0.5分）1、根据力—电压相似原理，机械系统质量与电系统中相似，速度与电系统中相似，粘滞阻尼系数与电系统中相似。

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。

章一1.广义接口功能有两种，一种是输入/输出；另一种是变换、调整。

根据接口的变换、调整功能，可将接口分为零接口、无源接口、有源接口、智能接口。

根据接口的输入输出，可将接口分成机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。

2.机电一体化系统设计考虑方法通常有机电互补法【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，以弥补其不足】、结合法【将组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件，要素之间的机电参数的有机匹配比较充分】、组合法【将结合法制成的功能部件或功能模块组合成机电一体化系统】。

3.机电一体化系统设计类型大致有：开发性设计、适应性设计、变异性设计。

4.机电一体化含义：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的微电子技术，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。

5.工业三大要素：物质、能量、信息。

6.机电一体化系统由机械系统、电子信息系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统组成。

章二1.机械系统一般由线性传动部件、非线性传动部件、导向支承部件、旋转支承部件、轴系、架体等机构组成。

2.为保证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，①采用摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。

②缩短传动链，提高传动支撑刚度。

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。

⑤改进支撑及架体结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。

3.机电一体化传递动机构要求：精密化、高速化、小型化。

4.丝杆螺母机构有滑动摩擦机构和滚动摩擦机构之分。

5.丝杆螺母副类型：①螺母固定，丝杆转动并移动。

结构简单，可获得较高传动精度。

但轴向尺寸不宜太长，刚性较差。

②丝杆转动、螺母移动。

需限制螺母转动，故需导向装置。

结构紧凑，丝杆刚性好。

第一章：一、机电一体化概念Mechatronics=Mechanics+Electronics机电一体化是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。

二、机电一体化构成要素一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：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。

我们将这些部分归纳为：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；这些组成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合的一个完整系统。

第二章滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环二种。

1、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响？采用什么方法消除它？（P16）2、根据JB3162.2—82标准，滚动丝杠副的精度等级分为C、D、E、F、G、H 六个等级。

其中，最低精度为C级，最高精度为H级。

根据GB/T17587.3-1998标准，滚动丝杠副的7个精度等级分为1、2、3、4、5、7、10。

其中，最高精度为1级，依次递减。

3、若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时将产生压力，从而可以承载。

利用这一原理设计出各种形式的滑动摩擦支承轴系为：液体动压支撑习题：1. 直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。

（√）2对直线导轨副的基本要求是导向精度高耐磨性好足够的刚度对温度变化的不敏感性和平稳。

3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（√）第三章1、在机电接口中，光电耦合器的作用是什么？（P85）位置0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F线号8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 14 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 12 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 11 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1BCD码拨盘通断状态表、十六进制转换表3、P604、试述图3-43中步进电机单极性驱动电路的VT、R、Rd、VD的作用。

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。

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。

一、单选题（共20题，40分）1、如果同一地址的线圈在不止一个程序段中出现，其状态以哪一次运算结果为准？（2.0）A、第一次B、第二次C、第三次D、最后一次正确答案： D2、P和N指令执行的有效期为？（2.0）A、一个机器周期B、一个时钟脉冲C、只要输入信号存在就有效D、只要输出信号存在就有效正确答案： A3、（）将来自传感器的信息和外部输入命令进行集中处理，根据处理结果，按照一定的规则发出相应的控制信号，控制整个系统按要求实现有序地运行（2.0）A、驱动单元B、（传感）检测单元C、控制与信息处理单元D、能源单元正确答案： C4、（）当输出已知时，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息（2.0）A、系统分析问题B、最优控制问题C、最优设计问题D、滤波与预测问题正确答案： D5、（）D/A转换器实际输出电压与理论值之间的误差（2.0）A、分辨率B、转换时间C、精度D、线性度正确答案： C6、（）当输入已知时，确定系统，且所确定的系统应使得输出尽可能符合给定的最佳要求。

（2.0）A、系统分析问题B、最优控制问题C、最优设计问题D、滤波与预测问题正确答案： C7、（）D/A转换器所能分辨的最小电压增量，或者说D／A转换器能够转换的二进制位数，位数多，分辨率就高（2.0）A、分辨率B、转换时间C、精度D、线性度正确答案： A8、（）在系统运行中对系统本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并把被检测信号转换成可用的输出信号（电压、电流、频率和脉冲等），传输到控制信息处理单元（2.0）A、驱动单元B、（传感）检测单元C、控制与信息处理单元D、能源单元正确答案： B9、（）在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数。

（2.0）A、泵的最高转数B、泵的容积效率C、泵的总效率D、泵的驱动功率正确答案： A10、七段显示译码指令EN为1时，能够将输入字节的哪几位有效数字值转换为七段显示码？（2.0）A、低2位B、高2位C、低4位D、高4位正确答案： C11、热继电器FR在三相异步电机连续运转控制电路中的作作用？（2.0）A、过载过压保护B、开关C、启停控制D、连接电路正确答案： A12、（）是自动控制系统中经常应用的环节。

复习资料一、名词解释1.机电一体化技术：综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。

2.变参数设计：在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。

3.系统设计：用系统思维综合运用各有关学科的知识、技术和经验，在系统分析的基础上，通过总体研究和详细设计，实现满足设计目标的产品研发过程。

4.静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。

5.动态设计：是指研究系统在频率域的特性，借助静态设计的系统结构，通过建立系统各组成环节的数学模型，推导出系统整体的传递函数，并利用自动控制理论的方法求得该系统的频率特性。

6.压力导轨：是指两个相对运动的导轨面间通过压力油或压缩空气，使运动件浮起，以保证两个导轨间处于液体或气体摩擦状态。

7.I/O接口：它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。

8.D/A转换器：是将数字量转换成模拟量的装置。

9.A/D转换：是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量的过程。

10.伺服控制系统：是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

11.伺服系统精度：指输出量复现输入信号要求的精确程度。

12.伺服系统工作频率：是指系统允许输入信号的频率范围。

13.步进电动机：是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。

变流器。

DC/AC逆变器：把固定的直流电变成固定或可调的交流电的14.15.PWM：通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。

16.异步调制：载波信号和调制信号不保持同步关系的调制方式称为异步调制。

17.干扰：是指对系统的正常工作产生不良影响的内或外部因素。

18.隔离：把干扰源与接收系统隔离开来，使有用信号正常传输，而干扰耦合通道被切断，已达到抑制干扰的目的。

名词解释1.三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。

如A→AB→B→BC→C →CA→…2.伺服电动机：伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出电动机，以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机3.伺服控制技术：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。

4.变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式5.响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。

6.中断：为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式CPU就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了。

而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。

7.动态误差:动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

1.机电一体化技术是以（电子）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。

2.以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。

3.机电一体化技术是以（机械）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。

4.在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( 精度、稳定性、快速响应性)。

5.在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( 电机力矩与折算负载力矩之差)。

6.在下列电机中，( 交流同步伺服电机)既可通过闭环实现速度或位置控制，又可作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。

7.在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。

8.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则工作台与工件折算到丝杠上的等效转动惯量为（97 ）kg•mm2。

白度04 学地提升自我一、名词解释题1. 灵敏度（测量）:是抬某方法对钦位浓度或巾•位址待测物质变化所致的响应址变化程度，它可以用仪器的响应虽或其他指示虽与对应的待测物质的浓度或址之比來描述.2. 传感器：指的是能感受规立的被测量并按照一左的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

3. 伺服控制系统：是用來精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。

又称随动系统.4. 逆变器：一个利用髙频电桥电路将直流电变换成交流电的电子器件,其目的与整流器相反。

5. PWM：脉冲宽度调制的缩写为PWM,简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输岀来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

6. 永磁同步电动机：具有结构简爪，体积小、重址轻、损耗小、效率商、功率因数商等优点，主要用于婆求响应快速、调速范由宽、定位准确的廊性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。

7. 自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装豊，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预泄的规律运行。

二、填空题1. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括性能指标,系统功能，使用条件,经济效益。

2. 齿轮传动的总等效惯呈与传动级数增加而减小。

3. 现在常用的总线工控制机有STD总线工业控制机、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。

4. 隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种变斥器隔离、光电隔离。

5. 采样/保持器在保持阶段相当于一个“模式信号存储器”。

6. 在机电一体化中传感器输出电信号的参疑形式可以分为：电压输岀:电流输岀,频率输岀三种形式。

7. 一般来说，伺服系统的基本组成为、、和等四大部分组成。

8. 产生电磁干扰必备的三个条件是：，，。

9. 干扰传播途径有二种方式：1）传导耦合方式：干扰信号能量以电压或电流的形式,通过金属导体传递。

2）幅射耦合方式：「•扰信号能量以理场的形式，通过空间感应传递。

伺服系统在机械传动的三个基本要求：稳、准、快2、直流电机的驱动方式：PWM（脉宽调制）、可控硅直流调速驱动齿轮传动传动比的分配原则：以质量最小、惯量最小、动量最小交流电动机中交流转直流的学术上叫什么？整流步进电动机的角度控制与什么有关？与脉冲数量有关AD522是什么芯片？AD522是高精度数据采集仪表放大器芯片7、数控系统中复杂的轨迹运动控制方法？插补运算8. M629是运动控制芯片9、altium designer 是PCB设计软件10、步进电动机的步距角有误差，转子装过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转后，其累积误差变位零。

11、8255A是什么芯片？可编程的I/O接口芯片12、双导轨的工艺性差13、步进电动机混拍的启动力矩比单拍的启动力矩大。

14、多路开关的（√）15、槽轮的运动的精度不高、有冲击（√）16、内循环的滚珠丝杠始终没有脱离丝杠。

17、传感器的灵敏度（名词解释）传感器的输出量ΔY与引起此变化的输入量的变化量ΔX之比K=Δ/ΔX软件Inventor.v2010：三维可视化实体模拟软件ANSYS.v12：计算机辅助工程（CAE）软件Matlab.R2009：美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

NI LabView v8.6：程序开发环境、图形化的编程语言、上位机编写Altium Designer 9.3：电子产品开发系统电子电路绘图Keil：51系列兼容单片机C语言软件开发系统AVR Studio：AVR单片机的集成环境汇编及开发调试软件灵敏度：传感器输出量的变化量与输入量的变化量之比共模抑制比：放大器对差模信号的电压放大倍数与对共模信号的电压放大倍数之比输入失调电压：使放大器输出为零时，输入端加的补偿电压为输入失调电压，这个参数越小越好电的三态：高电平,低电平,高阻态步进电机矩角特性：步进电机的转子离开平衡位置后所具有的恢复转矩，随着转角的偏移而变化。

一、绪论1、机电一体化的定义及其主要作用：在机械的主功能、动力功能、信息功能、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。

机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。

2、机电一体化的组成及其功能：（1）执行器（执行功能）（2）机械本体（构造功能）：起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。

（3）动力源(动力功能)：为系统提供能量和动力，使系统正常运行。

（4）传感检测单元（计测功能）：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。

（5）控制与信息处理单元（控制功能）：按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。

3、机电一体化的接口：将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。

接口包括：电气接口—实现系统间电信号的连接。

机械接口—完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接。

人机接口—提供人与系统间的交互界面。

4、机电一体化的主功能：（1）变换（加工、处理）功能；（2）传递（移动、输送）功能；（3）储存（保存、存储、记录）功能。

主功能是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。

第二章1、机械系统的组成及作用：（1）传动结构：主要功能是传递能量和运动，是一种力、速度变换器。

（2）导向机构：支撑和限制运动部件按给定的运动要求和给定的运动方向运动，为机械系统中各运动装置安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。

（3）支承件：机座或机架是支承其他零部件的基础部件。

它既承受其它零部件的重量和工作载荷，又起保证零件相对位置的基准作用。

三者功能总结：实现传递运动和动力，支撑和导向，联系机电一体化系统各部件并实现其构造功能。

2、丝杠类型、分类、支撑方式、间隙消除和预紧方式：丝杠螺母传动的类型与特点：1)螺母固定、丝杆转动并移动如图a所示，该传动形式因螺母本身起着支承作用，消除了丝杆轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度。