机电一体化期末复习

机电一体化期末复习资料1．机电一体化的概念最早出现在（ A ）。

A．1970年代 B．1984年代 C．1990年代 D．1950年代2．测量电路所需要的电流是2A，电压是12V，则需要开关电源的功率是（ C ）。

A．48W B．100W C．24W D．50W 3．与光栅条纹垂直方向上产生明暗相间的莫尔条纹，此时动尺与定尺栅线应该有（ B）。

A．超过90度的角度 B．很小的角度C．超过180度的角度 D．完全平行4．一般机电控制系统中均有GND标示，代表（D ）。

A．接直流电源的正极 B．接直流电源的负极C．接交流电源的火线 D．接地5．运动型PLCPM20的主程序为（ C ）。

A． P100 B．O000 C．O100 D．P0006．受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称 ( B )。

A．顺序控制系统 B．伺服系统 C．数控机床 D．工业机器人7．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8．在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（ C）。

A．开环控制 B．C和D C．全闭环控制 D．半闭环控制9．步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的（A ）。

A．0.5倍 B．2倍 C．0.25倍 D．不变名词解释：传感器答：传感器是接收信号或刺激并做出响应的器件，能将待测物理量或化学量转换成另一对应输出量。

变送器答：模拟量隔离放大器，变送器是基于负反馈原理工作，它包括测量部分，即输入转换部分，放大器和负反馈部分莫尔条纹滚动丝杆步进电动机答：将脉冲信号直接转换成对应一个脉冲的一个步距移动的角位移或直线位移的电动机脉冲当量数控系统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. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的精度和稳定性并尽量高伺服系统的响应速度。

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。

《机电⼀体化系统设计》期末复习题及答案单选 (6)问答题 (12)1、在机械⼯业中微电⼦技术应⽤有哪些⽅⾯，及其对机电⼀体化产品设计的意义？ (12)2、机电⼀体化系统的主功能组成是那些？ (12)3、机械电⽓化与机电⼀体化的区别 (12)4、简要说明机电⼀体化系统组成要素及其功能？ (12)5、传统机电产品与机电⼀体化产品的主要区别表现哪些⽅⾯？ (12)6、机电⼀体化的关键⽀撑技术有哪些？它们的作⽤如何？ (13)1、试论述机电⼀体化产品的概念设计步骤及过程？ (13)2、产品的性能要求分类有哪些？简要分类说明。

(13)3、什么是机电⼀体化产品概念设计的核⼼内容？ (14)4、机电产品设计有哪些类型？试简要说明？ (14)5、简述产品功能、⾏为和结构及其建模之间的关系？ (14)6、传统机电产品设计与机电⼀体化产品设计的主要区别 (14)7、试论述机电⼀体化功能设计的思想⽅法和特点？ (14)8、简要说明机电⼀体化系统基本功能元的组成内容？ (15)9、机电⼀体化的现代设计⽅法的有何特点？ (15)10、优化设计的原理⽅法？ (15)11、简要说明可靠性的原理及其设计⽅法？ (15)1.机电⼀体化系统中的机械系统主要包括哪⼏部分？ (15)2、滚动导轨预加负载的⽬的是什么？常⽤⽅法有哪些？ (16)3、试述导轨的主要作⽤，导轨副的组成种类及应满⾜的要求？ (16)4、滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？ (16)5、谐波齿轮传动有何特点？基本组成有哪些部件？ (16)6、什么是低速爬⾏？造成的原因是什么？ (16)7、机电⼀体化机械传动系统设计的特点？ (16)1.某交流感应电动机，正常⼯作时实际转速1350r/min，电源频率50Hz，其转差率是多少？ (17)2、已知某⼯作台采⽤步进电机丝杠螺母机构驱动，已知⼯作台的⾏程L=250mm,丝杠导程t=4mm,齿轮减速⽐为i=5，2/4相步进电机的步进⾓为1.8°，半步细分驱动时的⼯作台位移的脉冲当量为多少？ (17)3、感应电动机可采⽤什么调速⽅法？ (17)4、对电机进⾏闭环控制中，适合采⽤跟踪型PWM控制的物理量是什么？跟踪型PWM有何特点？ (17)5、半闭环伺服结构的有什么特点？ (17)6、电液⽐例阀是怎样实现调节的？ (17)7、液压调节系统有哪些？ (17)8、开环控制系统中，多采⽤什么类型驱动电机？有什么特点？ (17)9、液压伺服有何特点？ (18)10、计算题(15分)如图所⽰电机驱动系统，已知⼯作台的质量为m=50kg负载⼒为F1＝800N，最⼤加速度为8m／s2，丝杠直径为d＝20mm，导程t＝5mm，齿轮减速⽐为i=6，总效率为?=30％，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动⼒矩。

机电一体化复习要点一、名词解释题1．机电一体化：机械与电子的集成技术2．轴系的动特性：.指轴系抵抗冲击、振动、噪声的特性3．灵敏度(测量)：.输出变化量与对应的输入(被测量)变化量的比值。

有时称为增量增益或标度4．永磁同步电动机：以电子换向取代了传统直流电动机的电刷换向，又称无刷电动机5．复合控制器：在反馈控制器的基础上附加一个前馈控制器，二者的组合称为复合控制器。

它的作用是使系统能以零稳定误差跟踪已知的输入信号6．传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于使用的某种物理量的测量装置。

7．伺服控制系统：、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。

8．自动控制：自动控制—由控制装置自动进行操作的控制9．开环控制系统：开环控制系统—无反馈的控制系统10．逆变器：.逆变器—把固定的直流电变成固定或可调的交流电的DC/AC变流器。

11．PWM：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12．感应同步器:感应同步器是一种使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分别用作检测直线位移和转角二、填空题1．滚珠丝杆中滚珠的循环方式：内循环，外循环。

2．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。

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plc 。

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20mm 。

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位置和速度，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0.02 。

7．齿轮传动的总等效惯量与传动级数。

8．复合控制器必定具有前馈控制器。

9．钻孔、点焊通常选用简单直线运动控制类型。

《机电一体化系统》期末复习题一、填空题1.控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口电路组成。

2.机电一体化是从系统的观点出发机械技术检测技术伺服技术信息技术等在系统工程的基础上有机的加以综合，实现整个机械系统协调工作而建立的一门新的科学技术。

3.机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、办公机电一体化和产业机电一体化产品。

4.机电一体化系统设计的质量管理主要体现在质量目标管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。

5.机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性和快速响应性-等方面的要求。

6.机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节静态设计、动态设计。

7.在机电一体化系统的驱动装置中，位于前向通道闭环之内的环节，其误差的低频分量对输出精度基本无影响，而误差的高频分量-影响系统的输出精度。

8.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9.\10.机电一体化系统中常见的轴承包括滚动轴承滑动轴承静压轴承磁轴承。

11.机电一体化系统一般由机械本体动力与驱动、接口、执行机构传感器检测部分控制及处理部分等部分组成。

12.在机电一体化中传感器输出电信号的参量形式可以分为: 电压输出电流输出频率输出三种形式。

13.机电一体化产品中需要检测的物理量分成电量和非电量两种形式。

14.机电一体化机械系统应具有良好的侍服性能，要求机械传动部件转动惯量小、阻力合理阻尼合理刚度大抗振性好间隙小并满足小型、轻量等要求。

15.机电一体化的核心是（控制器）16.机电一体化技术归纳为机械技术检测传感技术信处理技术自动控制技术伺服传动技术和系统总体技术六个方面。

17.从控制角度讲，机电一体化可分为开环控制系统和闭环控制系统。

18.拟定机电一体化系统的设计方案的方法有替代法、整体法、组合法。

19.下列不属于机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法（个别设计法）A 替代法B 整体设计法C 组合法20..21.衡量机电一体化系统可靠性高低的数量指标有概率指标和寿命指标。

《机电一体化系统设计基础》期末复习小结第一篇：《机电一体化系统设计基础》期末复习小结一、判断题系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

（√）PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。

（√）PLC完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。

（√）传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。

（×）传感器在使用前、使用中或修理后，必须对其主要技术指标标定或校准，以确保传感器的性能指标达到要求。

（√）电液伺服系统的过载能力强，在强力驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。

（√）对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。

（√）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，分别用作检测直线位移和转角。

（√）工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。

（√）滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。

（√）机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。

（√）计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。

（√）计算机控制系统设计完成后，首先需要对整个系统进行系统调试，然后分别进行硬件和软件的调试。

（×）进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。

（×）绿色设计是对已有的产品或技术进行分析研究，进而对该系统（产品）进行剖析、重构、再创造的设计。

（×）脉冲分配器的作用是使电动机绕组的通电顺序按一定规律变化。

（√）目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。

（√）气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。

机电一体化期末试题及答案导言：机电一体化是指将机械和电气控制技术相结合，实现自动化控制和智能化运行的工程技术领域。

本文将为大家提供一份机电一体化期末试题及答案，帮助大家加深对该领域知识的理解和掌握。

一、选择题（共30题，每题2分，共60分）1. 机电一体化的主要目的是：A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 增加产品质量D. 以上皆是2. 下列哪个不属于机电一体化中的机械部分：A. 传感器B. 驱动装置C. 机械结构D. 运动控制器3. 以下哪种是机电一体化中常见的传感器类型：A. 光电传感器B. 温度传感器C. 压力传感器D. 以上皆是4. 机电一体化中常用的自动控制设备是：A. 电机B. PLCC. 电工元件D. 电缆5. 机电一体化中的“电气”是指：A. 电机和电缆B. 电器和电缆C. 电子和电气设备D. 电机和电气设备......二、填空题（共10题，每题5分，共50分）1. 机电一体化是一种将机械和电气控制技术________的工程技术领域。

2. 机电一体化的发展可以提高生产效率、降低生产成本，并增加产品________。

3. 机械部分是机电一体化的________，包括传动机构、机械结构等。

4. 传感器是机电一体化中的重要组成部分，常见的传感器类型包括光电传感器、温度传感器、________等。

5. PLC是机电一体化中常用的自动控制设备，全称为可编程逻辑________。

......三、简答题（共5题，每题10分，共50分）1. 请简要描述一下机电一体化的应用领域。

2. 机电一体化的优势是什么？3. 请简述传感器在机电一体化中的作用和原理。

4. PLC是机电一体化中常见的自动控制设备，请简单介绍其工作原理。

5. 请列举一些典型的机电一体化案例，并描述其实际应用场景。

四、综合题（共1题，30分）机电一体化是推动现代工业发展的重要技术之一。

以某汽车制造企业为例，分析并设计一个实施机电一体化的方案，可以包括如下内容：1. 企业当前的生产情况和面临的问题；2. 机电一体化在汽车制造中的应用和优势；3. 针对企业的具体情况，提出一个机电一体化方案，包括所需的设备和技术，并描述其实施步骤；4. 分析该方案对企业生产效率、成本和产品质量的影响。

机电一体化技术将机械技术、微电子技术、计算机技术、控制技术和检测技术在设计和制造阶段就有机结 合在一起，十分注意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程是将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并 进，只在不同技术内部进行设计制造，最后通过简单叠加完成整体装置。 14、 机电一体化技术与自动控制技术的区别。 自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。机电一体化技术是将 自动控制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件。它应用自控原理和方法，对机电一体 化装置进行系统分析和性能测算。 15、 试分析家用洗衣机脱水系统的工作原理，如何体现机电一体化技术的。
打印机还可以同时进行 IC 卡的读写工作，这就大大节省了柜台的宝贵空间。 19、 如何保证机电一体化系统的高性能？ 高性能化一般包含高速化、高精度、高效率和高可靠性。 20、 列举各行业机电一体化产品的应用实例，并分析各产品中相关技术应用情况。 见题 15、18 题
第二部分
1、如何保证机电一体化系统具有良好的伺服特性？ 在系统设计时，应综合考其性能指标，阻尼比一般取 0.5<
<0.8 的欠阻尼系统，既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。 设计机械系统时， 应尽量减少静摩擦和降低动、 静摩擦之差值， 以提高系统的精度、 稳定性和快速响应性。 机电一体化系统中，常常采用摩擦性能良好的塑料——金属滑动导轨、滚动导轨、滚珠丝杠、静、动压导轨； 静、动压轴承、磁轴承等新型传动件和支承件，并进行良好的润滑。 转动惯量对伺服系统的精度、稳定性、 动态响应都有影响。 惯量大， 系统的机械常数大， 响应慢。惯量大，
16、 机电一体化技术与计算机应用技术的区别。 机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。计算机在机电一体化系统 中的应用仅仅是计算机应用技术中一部分，它还可以作为办公、管理及图象处理等广泛应用。机电一体化技术 研究的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。 17、 试简述机电一体化系统的设计步骤。 计步骤通常如下： 设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体 的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设 计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价。 18、 试分析机电一体化技术在打印机中的应用。 打印机是典型的光机电一体化产品，材料、电子、光学、机械等领域的新技术都会很快地反映在打印机产 品中，并推动打印机向自动化、人性化、多样化及更好地满足用户多种需求的方向发展。平推式走纸通道技术 减少了由于纸张弯曲、卡纸造成的打印偏差，也使打印存折等复杂介质成为可能；平推式走纸还使纸张的进退 纸速度加快，提高了柜台业务处理速度；而利用传感器判断纸张边界的纸张定位技术使打印内容的定位更加准 确，使用户只需将纸张放入打印机即可，不必再调整纸张进纸位置——这些技术促进了平推式票据打印机的发 展。 引入 LCD 显示技术使打印机面板不再单调，液晶屏可以显示打印机状态、版本信息等内容，便于进行参 数设置，使人机交流更加轻松，操作更加简单；Flash 下载技术使打印机可以直接通过主机下载升级程序，改变 了以往需要专业工程师拆机更换芯片的麻烦， 升级更加方便、 快捷， 甚至用户都可以自己动手过一把“下载升级” 的瘾；一些打印机厂商还根据用户的需要开发出了双用户模式，使打印机可以同时使用串口和并口进行打印， 达到一机多用、一机多联的功能；部分高档的存折打印机还配备有磁条读写模块，使打印机不仅能够打印，还 具有自动读取存折磁条信息的功能——存折进入打印机后，读写磁条信息、打印存折内容一气呵成，使柜台打 印业务处理更高效，且保密性更好。 借助磁码打印技术（需特殊色带和打印装置）可使打印输出既具有可读性，又具有防伪、机读等特性，加 强了系统的安全性、保密性、高效性。 安装了网卡的打印机可以实现多机共享、远程控制、远程管理、远程诊断功能；安装了无线网卡就可实现 无线操作；再加上自动翻页装置就可实现自助补登功能。 安装了扫描头的打印机可以同时进行扫描工作，使打印机具有了输入设备的功能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、 什么是机电一体化的变参数设计？ 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。例如，同一种产品不同规格型号的相同设计。 3、 机电一体化技术与传统机电技术的区别。 传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或 很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。 机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置 在计算机控制下具有一定的智能性。 4、 试分析机电一体化技术的组成及相关关系。 机电一体化系统是多学科技术的综合应用，是技术密集型的系统工程。其技术组成包括：机械技术、检测 技术、伺服传动技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术和系统总体技术等。现代的机电一体化产品甚至 还包含了光、声、化学、生物等技术等应用。 5、 一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素？ 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。 6、 试简述机电一体化系统的设计方法。 机电一体化系统的设计过程中，一直要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维方法，要从系统整体的角度出 发分析研究各个组成要素间的有机联系，从而确定系统各环节的设计方法，并用自动控制理论的相关手段，进 行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统的优化设计。 7、 机电一体化系统（产品）开发的类型。 机电一体化系统（产品）开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创性，可分为开发性 设计、适应性设计和变参数设计。 8、 9、 机电一体化的智能化趋势体现在哪些方面。 （1）诊断过程的智能化、 （2）人一机接口的智能化、 （3）自动编程的智能化、 （4）加工过程的智能化 机电一体化的发展趋势体现在哪些方面。 高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展 10、 机电一体化系统中的接口的作用。 接口主要完成电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等 11、 为什么说机电一体化技术是其它技术发展的基础？举例说明。 机电一体化技术是其他高新技术发展的基础，机电一体化的发展依赖于其他相关技术的发展，可以预料， 随着信息技术、 材料技术、 生物技术等新兴学科的高速发展， 在数控机床、 机器人、微型机械、 家用智能设备、 医疗设备、现代制造系统等产品及领域，机电一体化技术将得到更加蓬勃的发展。 12、 试分析机电一体化系统设计与传统的机电产品设计的区别。 机电一体化系统设计方法与用经验公式、图表和手册为设计依据的传统方法不同，它是以计算机为手段， 其设计步骤通常如下：设计预测一→信号分析一→科学类比一→系统分析设计一→创造设计一→选择各种具体 的现代设计方法（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设 计法等）一→机电一体化系统设计质量的综合评价 13、 试简述机电一体化技术与并行工程的区别。

期末测试（一）一、名词解释（每题4分，共计20分）1.机电一体化：2.传感器：3.伺服电动机：4.人机接口:5.PLC：二、填空题（每空1分，共计20分）1.电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成_______________ 变化量的位移传感器。

2.光电编码器根据结构可分为______________ 和___________ o3.热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的______________ 效应。

4.对伺服系统的技术要求是____________ 、______________ 、______________ 、___________ o5.液压系统一般包括动力元件、_______________ 、 ___________ 和__________ 四个部分。

6.______________________________________________________ 机电一体化的机械系统设计主要包扌!5两个环节：____________________________________________ 、______________ o7.机电控制系统的机械装置主要包括_______________ 、___________ 和 ___________ 三个部分。

8.接口的基本功能主要有________________ 、放大、________________ o9.PLC根据数据传输方式分为 _________________ 和 ___________ 通信方式。

三、简答题（每题5分，共计45分）1.机电一体化系统的基本构成要素有哪些？2.测试传感部分的作用？3.简述步进电动机驱动电路的组成。

4.简述直流伺服电机两种控制方式的特点。

5.PLC开关量输出模块有哪几种类型？各能驱动何种负载？6.PWM脉宽调速原理。

7.机电一体化相关技术有哪些？8.简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。

中国石油大学（北京）远程教育学院《机电一体化系统设计》期末复习题第一章绪论判断（A对，B错）1.工业三要素是资金、人才、技术。

2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。

答案：B A单选1、机电一体化系统机械本体的功能是（）A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能2、下列哪一项是机电一体化的特性。

A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理C支撑技术是电工技术D以机械联结为主3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（）A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置答案：C B A问答题1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义？1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制2)对机器或机组系统工作程序的控制3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构4)节约材料5)节能降耗对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。

2、机电一体化系统的主功能组成是那些？物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录）3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化–很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动–机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的–装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输配电）机电一体化产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自动信息处理，自动调节控制，自动诊断，自动保护4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能？五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它部件)；执行机构(主操作功能)；驱动部件(动力功能)；传感部件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制)56、机电一体化的关键支撑技术有哪些？它们的作用如何？系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论，具体来说有六个方面的关键技术：检测传感技术：是自动化、智能化、闭环控制基础信息处理技术：控制的基础,处理速度,可靠抗干扰自动控制技术：核心是计算机控制,关系着系统的静动特性和稳定性伺服传动技术：动力和运动控制实现包括电,液,气的伺服传动技术精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表现为减轻重量，缩小体积，提高精度，改善性能，提高可靠性系统总体技术：包括总体设计和接口设计；涉及到产品的功能分解与技术实现、系统总体综合与接口技术第二章系统总体设计判断（A对，B错）1、产品的功能、原理、结构设计，是机电一体化产品概念设计的核心内容。

机电一体化系统设计期末复习题及答案SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#中国石油大学（北京）远程教育学院《机电一体化系统设计》期末复习题第一章绪论判断（A对，B错）1.工业三要素是资金、人才、技术。

2.机电一体化系统的执行机构功能是主操作功能。

答案：B A单选1、机电一体化系统机械本体的功能是（）A执行机构B动力源C固定其它部件D主操作功能2、下列哪一项是机电一体化的特性。

A装置的控制属于强电范畴B自动信息处理C支撑技术是电工技术D以机械联结为主3、机电一体化系统的主要构成装置不包含以下哪一项（）A电子装置B控制装置C驱动装置D机械装置答案：C B A问答题1、在机械工业中微电子技术应用有哪些方面，及其对机电一体化产品设计的意义1)对机器或机组系统运行参数进行巡检传感或控制2)对机器或机组系统工作程序的控制3)用电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构4)节约材料5)节能降耗对机电一体化产品设计的意义表现在：功能模块化；封装模块化；电路（板）器件微型化；可靠性高；抗干扰能力强；结构一体化；机电产品体小、性优、价廉。

2、机电一体化系统的主功能组成是那些物质、能量、信息（工业三要素）的变换（加工处理）、传递（移动、输送）、储存（保持、积蓄、记录）3、机械电气化与机电一体化的区别机械电气化–很少考虑电器与机械的内在联系；根据机械要求选用电气传动–机械电气界限分明，以机械联结为主，装置是刚性的–装置的控制属于强电范畴，支撑技术是电工技术（电磁学，输配电）机电一体化产品的新功能、智能化进步：自动检测，自动显示，自动记录，自动信息处理，自动调节控制，自动诊断，自动保护4、简要说明机电一体化系统组成要素及其功能五个方面，各组成及功能分别是：机械本体(构造功能:固定其它部件)；执行机构(主操作功能)；驱动部件(动力功能)；传感部件(信息检测)；控制部分(信息处理及控制)56系统论、信息论、控制论是理论基础和方法论，具体来说有六个方面的关键技术：检测传感技术：是自动化、智能化、闭环控制基础信息处理技术：控制的基础,处理速度,可靠抗干扰自动控制技术：核心是计算机控制,关系着系统的静动特性和稳定性伺服传动技术：动力和运动控制实现包括电,液,气的伺服传动技术精密机械技术：基础技术涉及产品部件的模块化标准化规格化表现为减轻重量，缩小体积，提高精度，改善性能，提高可靠性系统总体技术：包括总体设计和接口设计；涉及到产品的功能分解与技术实现、系统总体综合与接口技术第二章系统总体设计判断（A对，B错）1、产品的功能、原理、结构设计，是机电一体化产品概念设计的核心内容。

机电一体化技术课程期末考试复习一、说明1、考试范围：本学期课堂教学内容2、试卷题型：填空、单/多选、概念、简答、计算二、基本内容1. 机电一体化与传统机电及自动控制技术的区别。

传统机电技术的操作控制主要通过具有电磁特性的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系；机械本体和电气驱动界限分明，不涉及软件和计算机控制。

机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

传统自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析方法和自动系统的构造等。

机电一体化技术将自动控制原理及方法作为重要支撑技术，应用自控原理和方法,对机电一体化装置进行系统分析和性能测算。

2. 一个较完善的机电一体化系统的基本构成要素。

基本要素：机械本体、动力部分、传感检测部分、执行机构、驱动部分、控制与信息处理单元、接口。

例：3. 机械系统数学模型机械移动系统动力滑台铣平面系统力学模型运动方程传递函数m-质量 k-刚度 c-粘性阻尼系数()()000mx cx kx t f t ++=()()021X s F s ms cs k =++4. 传感器的基本特性传感器特性：描述传感器输出与输入关系特性。

静态特性：当输入量为常量，或变化缓慢时的输出与输入之间的关系。

动态特性：当输入量随时间较快变化时的输出与输入之间的关系。

衡量传感器静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞性和重复性。

5. 电气控制系统中功率放大器按功能的分类（1） AC/DC 变流器——把交流变换成固定的或可调的直流电(整流器)；（2） DC/AC 变流器——把固定的直流电变成固定或可调的交流电(逆变器)；（3） AC/AC 变流器——把固定的交流电变成可调的交流电(包括改变频率或电压)；（4） DC/DC 变流器——把固定的直流电变成可调的直流电（斩波器）。

6. 伺服控制系统例：开环伺服系统采用步进电机，电机有40个齿，当采用三相六拍工作方式时，丝杠导程为5毫米。

第一章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，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称.可以说，机电一体化是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物.2、机电一体化系统的五大要素及其相应的五大功能3、机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值,所以附加价值就成了机电一体化系统(产品）的综合评价指标.4、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(系统）。

（2）适应性设计它是在总的设计方案、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,以使产品在性能和质量上增加某些附加价值.（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需求.5、机电一体化系统的设计准则主要考虑人、机、材料、成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本.6、并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式进行系统（产品）设计，就是说,在设计过程中对系统（产品）生命周期内的各个阶段的要求要尽可能地同时进行交互式的协调。

7、简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。

答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD的研究成果。

2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。

3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型,是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。

4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统,快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。

一、单项选择题 考10题20分1. “机电一体化”这一名词产生于20世纪,其产生的年代为 AA ．70年代 Ｂ．50年代 Ｃ．40年代 Ｄ．80年代 2. “机电一体化”在国外被称为CA ．Machine Ｂ．Electronics Ｃ．Mechatronics Ｄ．A 和B 3. 机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是DA ．提供动力Ｂ．传递运动Ｃ．传递动力 Ｄ．A 、B 和Ｃ 4. 时域函数αt e -=f(t)的拉普拉斯变换为CA ．s1 Ｂ．αα+sＣ．α+s 1 Ｄ．α15. 在同步齿型带传动中,同步带的齿形为A A ．梯形 Ｂ．矩形 Ｃ．渐开线 Ｄ．摆线 6. 直流伺服电动机的电磁转矩与输出转速之间的函数关系式称为其 A A ．机械特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．力矩特性 Ｄ．转速特性7. 在滚珠丝杠副中,预紧调整是为了消除其B A ．径向间隙 Ｂ．轴向间隙 Ｃ．预应力 Ｄ．A 和B 8. 在交流伺服电机中,控制绕组与励磁绕组在空间相差的电角度是DA ．60°Ｂ．45°Ｃ．0°Ｄ． 90° 9. 若x 为传感器的输入量,y 是其输出量,则传感器的灵敏度为CA ．yxＢ．yx ∆∆ Ｃ．xy ∆∆ Ｄ．xy10. 在滚珠丝杠副中,公式IEMl ES Pl L π2200±±=∆是验算满载时滚珠丝杠副的AA ．刚度 Ｂ．强度 Ｃ．塑性变形 Ｄ．疲劳点蚀 11. 在可编程控制器的编程中,同一继电器线圈在梯形图中出现的次数最多为B A ．2 Ｂ．1 Ｃ．3 Ｄ．4 12. MCS —51的每个机器周期包含状态周期数为 DA ．12 Ｂ．24 Ｃ．10 Ｄ．6 13.在滚珠丝杠副的标准中,最高的精度等级是AA ．1级Ｂ．10级Ｃ．7级Ｄ．C 级 14. 在可编程控制器梯形图的编程中,继电器线圈左侧触点的数目为 DA ．0Ｂ．>3Ｃ．<2Ｄ． ≥1 15. 光栅式位移传感器的栅距W 、莫尔条纹的间距B 和倾斜角θ之间的关系为 AA ．θWB≈Ｂ．θWB >Ｃ．θWB <Ｄ．θWB 5.1≈16. 差动变压器式电感传感器属于CA ．涡流式 Ｂ．自感型 Ｃ．互感型 Ｄ．可变磁阻式17. 结构设计中力流变化急剧的地方说明其应力集中BA ．平缓Ｂ．严重Ｃ．不存在Ｄ．可以消失 18. 在自动控制系统中,伺服电机通常用于控制系统的BA ．开环控制 Ｂ．C 和D Ｃ．全闭环控制 Ｄ．半闭环控制 19. 在光栅式位移传感器中,莫尔条纹与光栅条纹的排列方向几乎成AA ．90° Ｂ．0° Ｃ．45° Ｄ．60° 20. 在同步齿型带传动中,节线的长度在工作过程中AA ．不变Ｂ．变长Ｃ．变短Ｄ．几乎不变 1. Mechatronics 是两个不同学科领域名称的组合,这两个不同的学科是 B A ．机械学与信息技术Ｂ．机械学与电子学Ｃ．机械学与自动化技术Ｄ．机械学与计算机 2. 计算机集成制造系统包括DA ．CAD 、CAPP 、CAM Ｂ．FMS Ｃ．计算机辅助生产管理 Ｄ．A 、B 和C3. 时域函数t t f ωsin )(=的拉普拉斯变换为CA ．ω+21sＢ．αω+s Ｃ．22ωω+s Ｄ．22ω+s s4. 在机电一体化系统数学模型建立的过程中经常会采用力——电压等效法,此时机械系统的阻尼等效于电系统的 C A ．电容 Ｂ．电荷 Ｃ．电阻 Ｄ．电感5. 周转轮系中的行星轮系和差动轮系的自由度分别为 AA ．1,2 Ｂ．2,1 Ｃ．1,1 Ｄ．2,2 6. 直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其BA ．转速特性 Ｂ．调节特性 Ｃ．工作特性 Ｄ．机械特性7. 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 8. 在双波谐波齿轮传动中,通常刚轮与柔轮的齿数差是 C A ．1 Ｂ．3 Ｃ．2 Ｄ．4 9. 谐波齿轮的齿形若为直线齿廓,则其压力角通常为B A ．20° Ｂ．° Ｃ．25° Ｄ．15°10. 若直流测速发电机的负载电阻趋于无穷大,则输出电压与转速 B A ．成反比 Ｂ．成正比Ｃ．成平方关系 Ｄ．成指数关系11. 在MCS —51中,MOV 指令用于访问BA ．内部程序存储器 Ｂ．内部数据存储器 Ｃ．外部数据存储器Ｄ．外部程序存储器12. 在两级齿轮传动中,若传动比的分配方案是21i i =,则其遵循的原则是AA ．重量最轻Ｂ．等效转动惯量最小 Ｃ．输出轴转角误差最小 Ｄ．加速度响应最快13. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的B A ．中心轮 Ｂ．行星轮 Ｃ．系杆 Ｄ．B 和C 14. 在MCS —51单片机中,用于对外部程序存储器读的信号是AA ．PSEN Ｂ．RDＣ．WRＤ．ALE15. 步进电机在转子齿数不变的条件下,若拍数变成原来的2倍,则步距角为原来的AA ．倍Ｂ．2倍 Ｃ．倍Ｄ．不变16. 在槽轮机构中,反应槽轮运动时间与静止时间之比的时间常数t K 为 CA ．24+=Z K tＢ．231+-=Z K tＣ．241+-=Z K tＤ．ZK t 4=17. 传感器在零输入状态下,输出值的变化称为传感器的 CA ．线性度 Ｂ．精确度 Ｃ．零漂 Ｄ．分辨率 18. 在自动控制系统中,步进电机通常用于控制系统的CA ．半闭环控制 Ｂ．闭环控制 Ｃ．开环控制 Ｄ．前馈控制 19. 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 BA ．调整径向间隙 Ｂ．预紧 Ｃ．预加载荷 Ｄ．表面清洗20. 感应同步器可用于检测DA ．位置Ｂ．加速度Ｃ．速度Ｄ．位移一．选择题1． 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2． 描写静态系统的数学模型是 AA. 代数方程B. 微分方程C. 线性方程D. 常系数线性微分方程3．描写动态系统的数学模型是 AA. 微分方程B. 代数方程组C. 常系数线性微分方程组D. 以上答案都不对4． 齿轮传动的总等效惯量随传动级数的 AA. 增加而减小B. 增加而增加C. 减小而减小D. 变化而不变5． 齿轮传动的总等效惯量与传动级数 CA. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关6． 某伺服电动机最高大输出转矩为5N ·m,通过齿轮系5:1减速,可带动 A的最大转 矩负载;A. 25N ·mB. 50 N ·mC. N ·mD. N ·m7. 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 8． 某光栅的条纹密度是100条/mm,光栅条纹间的夹角0.001θ=弧度,则莫尔条纹的宽度是BA. 100mmB. 20mmC. 10mmD. 0.1mm9. 直流测速发电机输出的是与转速 CA. 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11．直流伺服电动机的理想空载转速为 A A.a e u k B.e ak uC. a tu k D.a au R12． 某步进电动机有48个齿,采用五相五拍方式运行,其步距角为 B A. 0.75oB. 1.5oC. 6oD. 3o13．计算步进电动机转速的公式为 BA. 360or mz cB. 60r f mz cC. 180cososm T mcD. 360180oomc-14. 某三相步进电动机,转子40个齿,若其三相六拍运行时最大转矩为2N m •,则其单三拍运行时起动力矩为 AA. 1N m •B. 0.5N m •m •N m • 15. 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16．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 17、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 18、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BA ．调整径向间隙 Ｂ．预紧Ｃ．预加载荷Ｄ．表面清洗 19、卸荷皮带轮的设计运用了结构设计原理中的A A ．任务分配原理 Ｂ．力传递原理 Ｃ．力平衡原理Ｄ．等强度原理20、摩擦离合器的设计运用了结构设计原理中的DA．等强度原理Ｂ．力传递原理Ｃ．力平衡原理Ｄ．自保护原理二、填空考5题 10分1通常一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分;2.结构设计中的自增强原则是指在正常工作条件下,辅助效应与初始效应的作用方向相同 ,总效应为两者之和；在力传递原则中,力流路线越短 ,零件的结构刚性__越好__；卸荷皮带轮就是结构设计中应用任务分配原则的实例;3.系统的传递函数定义为当初始条件为零时,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比;4.传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和分辨力等;5.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;6.滚珠丝杠副中采用双螺母是为了便于螺旋副轴向间隙的调整;7.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;8.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器 ;9.直流伺服电机的优点是稳定性好、可控性好、响应迅速和转矩大等；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;10. 机电一体化技术是机械学与电子学的结合；一个较完善的机电一体化系统包含：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理五部分;11.在应用力—电压相似原理建立机械系统数学模型时,力对应电压、位移对应电荷、速度对应电流、质量对应电感、粘滞阻尼系数对应电阻、弹簧柔度对应电容、自由度对应闭合回路 ;12. 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;13. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置;14. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种;15. 测速发电机的负载电阻越大,其线性度越好 ;16.步进电机的步距角指在一个电脉冲的作用下,电机转子转过的角位移;17.谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器 ;18.直流伺服电机的机械特性指当控制电压U a 一定时, 电磁转矩与转速之间的关系；调节特性指在输出转矩一定时, 转速与控制电压之间的关系;19. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有外循环和内循环两种;20. 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 ;21. 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;22. 结构设计中的自平衡原则是指在工作状态下,辅助效应和初始效应相反并达到平衡状态;23. 离心式调速器是结构设计中应用自平衡原理的实例;24、压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的 电荷 与加速度成正比;25、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%100max⨯∆±FSy ; 26、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 环形结构 三种形式;27、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 载荷大小的变化而变化;28、对于以提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系,应按 输出轴转角误差最小原则分配其各级传动比;二、简述题 考5题 30分1在机电一体化产品的设计中常常引入现代设计方法,简述你所熟悉的一种现代设计方法的基本思想;答案：1、例如可靠性设计;可靠性指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力;可靠性设计作为一种新的设计方法,只是常规设计方法的深化和发展,所以机械设计等相关课程所阐明的计算原理、方法和基本公式,对可靠性设计仍然适用;但其又有别于传统设计方法,主要表现在以下几点：①可靠性设计法认为作用在零部件上的载荷广义的和材料性能等都不是定值,而是随机变量,具有明显的离散性质,在数学上必须用分布函数来描述；②由于载荷和材料性能等都是随机变量,所以必须用概率统计的方法求解；③可靠性设计法认为所设计的任何产品都存在一定的失效可能性,并且可以定量地回答产品在工作中的可靠程度,从而弥补了传统设计方法的不足;2比较滚珠丝杠副中单圆弧型滚道与双圆弧型滚道的优缺点;答案：单圆弧型滚道的接触角会随轴向载荷大小的变化而变化,因此轴向刚度、传动效率及承载能力也随之改变;而双圆弧型滚道的接触角在工作过程中基本保持不变,故轴向刚度、传动效率及承载能力基本不变,而且双圆弧型滚道中两圆弧相交处有一小空隙可以使滚道底部与滚珠不接触,并能存一定的润滑油,可以减小摩擦和磨损;但单圆弧型滚道比双圆弧型滚道容易加工;3简述机电一体化产品方案设计中黑箱法的基本原理;答案：“黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法;即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求,从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入—输出之间的转换,得到相应的解决办法,从而推求出“黑箱”的功能结构,使“黑箱”逐渐变成 “灰箱”、“白箱”的一种方法; 4简述机电一体化系统的特点答案：机电一体化系统的一大特点是由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制,并加以延伸和扩大,克服了人体能力的不足和弱点；另一大特点是节省能源和材料消耗;这些特点正是实现机电一体化系统高性能化、智能化、省能省资源化及轻薄短小化的重要原因;5简述机电一体化产品结构设计中通常应该遵循的一些基本原则;答案：a 任务分配原则：根据产品的性能,有时相同的功能可以由不同的零件来承担；有时不同的功能又可以由同一个零件来承担;b 自补偿原则：通过技术系统本身结构或相互关系,产生加强功能、减载或平衡作用;c 从结构设计变元构造的解空间中寻找出最优解;d 力传递原则：尽量缩短力流传递路线；尽量使力流变化缓慢;e 力平衡原则：利用零件本身的结构抵消附加的载荷;f 稳定性原则：在结构设计中应该使其结构即使在受到力的作用时也能处于稳定状态;g 等强度原则;h 降低噪声;6简述机电一体化系统或产品的设计类型;答案：机电一体化产品的设计类型大致有以下三种：开发性设计、适应性设计和变异性设计;开发性设计是没有任何参照产品的设计;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的要求; 7一个较完善的机电一体化产品应该包含那几部分答案：机械本体、动力与驱动部分、传感与检测部分、控制与信息处理部分、执行机构各3分8 说明功能原理方案设计中应用选择表法的目的及步骤;答案：应用选择表法的目的是从众多的方案中挑出一种最优的方案;步骤是：首先根据产品的功能要求列出拟定的选择标准及各种方案,选择标准列的越详细判断最优方案的准确度越高；然后将各种方案按选择标准进行评价,从中挑出最优方案;答案：等效为8个;可编程控制器的继电器线圈只是存储器中的一位若该位的状态为1,则表示线圈带电；若该位的状态为0,则表示线圈失电;故可编程控制器的线圈又称为软线圈;答案：与直齿圆柱齿轮传动相比较,斜齿轮的优点是①传动平稳、噪声小;因为斜齿轮的齿廓接触线是斜线,每对齿都是逐渐进入啮合和逐渐退出啮合的;②承载能力较高,运转平稳,适用于高速转动;由于斜齿轮传动的重合度较大,并随着齿宽和螺旋角的增大而增大,故承载能力较高;③最少齿数少于直齿轮的最少齿数;但是斜齿轮传动的缺点是会产生附加的轴向力,且螺旋角越大,附加轴向力越大;11 何谓力平衡原理举例说明;答案：力平衡原理就是通过相应的结构措施,使一些无用的力在其产生处立即被部分或全部平衡掉,以减轻或消除不良的影响;例如虽然斜齿轮传动平稳、承载能力高,但是斜齿轮传动会产生附加的轴向力;为了抵消这种附加的轴向力,在有些场合用人字齿轮代替斜齿轮传动;12 列举一种通过改变结构设计变元的形状而获得不同结构设计方案的例子;答案：例如棘轮棘爪机构的设计;在棘轮棘爪机构的设计中若棘轮的形状分别取矩形、锯齿形、圆弧与锯齿的组合或在棘轮上安装一些销钉就可以得到不同结构形式的棘轮棘爪机构,从而满足不同的工作要求;13为什么机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点答案：因为对于机电一体化产品,在控制系统方面,它是采用微处理器、计算机进行控制;而现在的微处理器、计算机都是采用超大规模集成电路,元件数少,功能强大,控制性能可靠；在机械部分方面,采用先进的设计方法,如动态结构设计、优化设计,可以在满足动态特性要求的前提下,使结构最紧凑、重量最轻;在信息检测与处理方面采用计算机,有些可以用软件代替;故机电一体化产品具有小型化和轻量化的特点;14 简述增量式编码器与绝对式编码器在工作原理方面的不同答案：增量式编码器是将位移转换成周期性变化的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小;绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关;15 为什么直流伺服电机具有良好的机械特性答案：因为直流伺服电机的转速与电枢电磁转矩的关系是n=Ua/CeΦ-TRa/CeCtΦ2从公式中可以看出,在控制电压一定的条件下,转速与电磁转矩成线性关系,且为下垂的直线,这样当负载变化时转速也会跟着变化,并稳定在新的平衡点上;16传感器的静态特性指标主要有哪些答案：传感器的静态特性主要有：线性度,灵敏度,迟滞,重复性, 分辨力,精确度17进行机电一体化设计是应遵循什么原则处理“机”和“电”的关系答案：1替代机械系统在极端情况下,机械的功能可以完全由微计算机和执行器取代,从而使机械产品变成电子产品;2简化机械系统在许多情况下,机械系统可采用机电一体化的方法加以简化;依靠微计算机和执行器可以提供诸如轮廓、速度以及定位控制任务的功能;3增强机械系统将正常设计的机械与闭环控制回路相结合,可以实现增强机械系统的运动速度、精度以及柔性,有关的部件可以做得更轻、惯性更小;4综合机械系统采用嵌入式微处理系统,有能力综合不同的机械系统以及相关的功能;18为什么要消除齿轮副间隙常用什么方法消除间隙答案：齿轮副的间隙使得在传动过程中,主动轮突然改变旋转方向时,从动轮不能立即随之反转,而是有一个滞后量,造成齿轮传动的回差;这种非线性因素将会影响全闭环伺服系统的稳定性;消除齿轮副间隙通常分为刚性调整法和柔性调整法;19描述传感器静态特性的主要技术指标是什么答案：传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时,传感器的输入/输出关系称为传感器的静态特性;描述传感器静态特性的主要技术指标是：线性度、精度、误差、重复性、可复现性;20 根据工作原理,步进电动机分为哪几类答案：1反应式步进电动机这类步进电动机结构简单,起动和运行时频率较高,步距角一般为 ;缺点是消耗功率较大,断电时无定位转矩;2永磁性步进电动机由于转子为永久磁钢,永磁式步进电动机断电时有定位转矩,消耗功率较小;但是,这种步进电动机步角较大,起动和运行频率较低,并需要正、负脉冲供电;3永磁感应式步进电动机这种步进电动机步距角可做得较小,起动和运行频率较高,消耗功率较小,断电时有定位转矩,兼有反应式和永磁式的优点,但制造工艺较复杂;三、分析计算题：考5题30分1.说明下列的支架中哪些采用了等强度设计原则；对于采用等强度原则设计的支架说明其适合的材料;答： c、d采用了等强度设计原则;其中c适用于铸铁等脆性材料；d适用于钢等塑性材料;2、对于如图所示的三相反应式步进电机,说明其工作原理;答：工作原理是：假定首先A相带电,则A相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与A相绕组对齐；其次让B相绕组通电,则B相绕组产生的磁拉力使得转子的2、4齿与B相绕组对齐；最后让C相绕组通电,则C相绕组产生的磁拉力使得转子的1、3齿与C相绕组对齐；如果按照A→B→C→A顺序通电,转子将按逆时针方向一步一步转动,通电顺序改变,转子的转向也发生改变;3- 对于如图所示的槽轮机构说明其工作原理;画范围时没有这一题答：工作原理是：拨销盘以不变的角速度旋转,拨销转过2β角时,槽轮转过相邻两槽间的夹角2α,在拨销转过其余部分的2π-β角时,槽轮静止不动,直到拨销进入下一个槽内,又重复以上循环;4- 对于图示的支承结构,应用力传递原理说明哪种支承的1—拨销盘；2—锁紧弧；3—槽轮；4—定位弧；5—拨销刚性最好哪种支承的刚性最差答：图a 中由于力的传递路线最短,所以刚性最好；图e 中由于力线要沿弹簧传递,路线最长,故刚性最差;5- 求如图所示机械系统的传递函数其中)(0t X 为输出,)(t F i 为输入; 6- 图示两种结构设计中哪种较好 说明理由;1、图b 所示的结构形式较好;根据结构设计中的力传递原则,力流转向越平缓越好;图a 所示的力流方向变化急剧,A 处应力集中严重；而图b 所示的结构力流方向变化较平缓,应力集中小;7- 求如图所示电路网络的传递函数设i u 为输入, o u 为输出 2、解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得： 联立解上述3个方程得：8- 有一脉冲电源,通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组,测得步进电机的转速为100r/min,已知转子有24个齿,求步进电机脉冲电源的频率; 解：因为 Zk m fn ⋅⋅=60 r/min所以 40060242510060=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=Z k m n f Hz a b c d e9- 画出图示机械系统的力——电压相似模拟电路画范围时没有这一题解：该机械系统的力——电压相似模拟电路10- 图示为变隙差动式自感传感器工作原理示意图,解释其工作原理;画范围时没有这一题工作原理为：衔铁处于中间位置时,21L L =,21L L i i =,0=∆i ,0=o U ；衔铁移动时,一个线圈自感增加,另一个减小,0≠∆i ,产生输出电压o U ；由o U 和i ∆的大小和方向可判断出衔铁的位移大小和方向;11-求如图所示电路网络的传递函数设i u 为输入, o u 为输出 解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得：)(2R R I U i +'⋅= 2R I U o ⋅= SC R R R ⋅⋅+='111 1分联立解上述3个方程得：12-图示为光栅式位移传感器示意图,分析其工作原理;画范围时没有这一题 传感器主要由指示光栅、标尺光栅、光源和受光体四部分组成;将指示光栅平行地放在标尺光栅上,并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角度θ,这时在指示光栅上就会出现一些较粗的明暗相间的条纹,称为摩尔条纹;当标尺光栅相对于指示光栅移动时,每移过一个栅距,则在垂直方向上就移过一个摩尔条纹;通过其后的测量装置对脉冲进行计数、处理,即可测的实际位移; 13- 画出图示机械系统的力——电压相似模拟电路 画范围时没有这一题 解：该机械系统的力——电压相似模拟电路图中)()(21t v t v 、各1分,其它等效元件各分。

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、轴向垫片调整法、轴向压簧法等方法消除间隙;7.同步带的结构由背带、抗拉层、带齿、包布层部分组成,传动特点是传动比准确、传动效率高、工作平稳、能吸收振动,噪音小、速比范围大、允许线速度高、传动结构紧凑、适合多轴传动;但中心距要求严格,安装精度要求高,其主要参数有带齿的节距、节径、外径、节线;8.间歇传动机构有槽轮机构结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率较高,加速过程有冲击、不适合高速运动、棘轮机构优点是结构简单、运动可靠、缺点是只能进行有级调节、不适合高速传动、其他间隙运动机构凸轮式间隙运动机构、不完全齿轮机构;9.导向机构的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和运动方向运动;导轨副的组成主要由运动件和承导件组成及种类有滑动导轨、滚动导轨、液体介质摩擦导轨、弹性摩擦导轨;导轨的基本要求有导向精度高、刚度好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺好;滑动摩擦导轨截面的常用形式有V型导轨、矩形、燕尾型、圆形;滑动导轨副的组合形式有双三角形、三角形和矩形、三角形和平面导轨;如何调整导轨副间隙压板法、镶条法;10.滚动直线导轨副的结构和工作原理是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖、侧密封端盖等组成P31;滚动直线导轨副的类型有滚动体循环式和滚动体不循环式;静压导轨副的工作原理与特点分别是什么P33;11.什么是电主轴有哪些部分组成是一套组件,包括电主轴、高频变频装置、油气润滑系统、冷却系统、内置编码器和换刀装置;电主轴的特点是耐磨耐热、寿命是传统轴承的几倍、高速;电主轴需要润滑哪些部分12.什么是电主轴的刚度静刚度是主轴抵抗静态外载荷的能力,简称刚度提高电主轴静刚度的主要措施有a、提高支承刚度、包括增加轴承数量、采用高刚度的轴承和提高轴承预紧力；b、优化主轴设计,包括尽量缩短前悬伸量,并选择最佳支承跨距,在满足轴承、电机转子等工作性能的前提下,增大主轴直径;13.什么是压电效应由于晶体在机械力作下发生变形而引起带电粒子的相对位移,从而造成晶体的总电矩发生变化;压电式传感器目前多用于测量动态的力或压力;环形行波电机的工作原理是什么P40 压电驱动器与超声电机应用领域有航空航天、精密加工设备的进给机构、汽车行业、精密仪器或医疗器械、机器人关节驱动、办公自动化设备、微型机械;14.什么是微动机构是一种能在一定范围内精确、微量地移动到给定位置或实现特定进给运动的机构;微动机构应满足a、低摩擦、高灵敏度,最小移动量达到使用要求；b、传动平稳、可靠,无空程和爬行,有足够的刚度,制动后能保持稳定的位置；c、有好的动态特性,即相应频率高；d、抗干扰能力强,快速响应性好；e、能实现自动控制；f、良好的结构工艺性的基本要求微动机构有双螺旋差动式、弹性变形式、热变形式、磁致伸缩式、电致伸缩式等基本类型,工作原理分别是什么P48-5015.液压机构与气动机构的特点分别是什么液压：a、在输出同等功率的条件下,机构结构紧凑,体积小,重量轻,惯性小；b、工作平稳,冲击、振动和噪音都较小,易于实现频繁的启动、换向,能够完成各种旋转运动和各种往复运动；c、操作简单、调试方便,并能在大的范围内实现无级调试,调试可达5000；d、可实现低速大力矩转动,无需减速装置;气压：a、以空气为工作介质,用后可直接排到大气,处理方便；b、动作迅速,反应快,维护简单,不存在介质变质问题,工作环境适应性好,安全可靠性优于液压、电子和电气机构；d、但工作速度稳定性稍差,工作压力低,难以获得较大的输出力；噪声大,要加消声器;真空发生器的性能指标包括耗气量、真空度、抽吸时间;常用的气动机构有哪些16.机电一体化对控制系统的基本要求有稳定性、快速性、精确性;机电一体化控制系统的类型有基于PC的控制系统、基于微处理器的控制系统、基于PLC的控制系统、其他控制系统;各有什么特点分别应用在什么场合P65—6617.工业控制计算机叫工控机;工控机的硬件有计算机基本系统和过程I/O系统;工控机的接口卡有模拟量输入输出卡处理模拟信号的输入输出、数字量输入输出卡实现各类开关信号的输入输出、运动控制卡速度控制、点位控制、电子齿轮、RS-232/RS-485模块、CAN总线接口卡,各有什么功能通常把8位和8位/16位兼容的AT总线称为ISA总线和PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的;PCI总线定义了内存地址空间、I/O 地址空间、配置地址空间三种物理地址空间;工控机的主板类型有长卡和半长卡;18.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两种;串行通信接口除了RS-422还有RS-485和RS-232C;19.机电一体化系统设计类型大致可分为开发型设计、适应性设计和变异性设计;机电一体化系统设计的方法通常有机电互补法、机电结合法和组合法;20.机电一体化对控制系统的基本要求是什么机电一体化系统中的控制系统根据所选用的控制器的不同,一般可分为哪些21.根据片内程序存储器的配置上,MCS-51系列单片机有掩膜ROM、EPROM、ROMLess无片内程序存储器三种形式;模拟数据采集系统输入通道的基本构成是传感器、多路模拟开关、放大器、采样保持器、A/D 转换器;22.什么叫多路模拟开关其作用是将多路模拟信号分别与A/D转换器接通,逐一进行A/D转换,以达到分时享用A/D转换器的目的举例说明多路模拟开关的工作原理P10223.采样/保持电路的作用是保证转换精度,在A/D转换的过程中,要求信号的电压保持不变,在A/D转换完之后,又能跟踪信号电压的变化;分析采样/保持电路工作原理P10324.实现A/D转换的方法有计数法、双积分法、逐次逼近法;25.根据预先规定好的时间或条件,按照预先确定的操作顺序,对开关量实现有规律的逻辑控制,使控制过程依次进行的一种控制方法叫顺序控制;顺序控制系统有时间顺序控制系统、逻辑顺序控制系统、条件顺序控制系统;顺序控制系统有实现方法有a、由继电器组成的逻辑控制系统机械式开关；b、由晶体管组成的无触点顺序逻辑控制系统电子式开关；c、可编程序控制器软件开关；d、由计算机组成的顺序逻辑控制系统;26.可编程序控制器有哪些分类方法具体如何划分按IO点规模分类小型机、中型机、大型机；按结构特点分类箱体式、模块式、基板式27.可编程序控制器的工作机制是周期循环扫描;可编程序控制器的编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图、其他高级语言;PLC中存储器的作业是用于存储、运行系统和用户程序;28.P LC控制系统与继电器控制系统相比较在性能上比继电器控制系统要优越得多,特别是对工艺的适应性好,可靠性高,设计施工周期短,维护方便,可扩展性好,但价格要高于继电器控制系统可编程序控制器可以实现开关量的开环控制；模拟量的闭环控制；数字量的智能控制；数据采集与监控；联网、通信及集散控制;29.特殊辅助继电器M8000运行监控,PLC运行时接通、M8002初始脉冲、M801110ms脉冲、M8012100ms脉冲、M8030使电池欠压灯熄灭、M8033PLC停止时保持输出、M80334禁止全部输出;状态继电器的功能是是构成顺序功能图的基本要素,是步进控制简易编程的重要元件,它与STL组合使用;状态继电器初始状态：S0∽S910点；回零：S10∽S1910点；通用：S20∽S499480点；保持：S500∽S899400点；报警：S900∽S999100点；、定时器100ms、10ms、1ms累积型、100ms 累积型、计数器内部计算器16位单向计数器、32位双向计数器；高速计数器;30.P LC编程：交流电机启保停控制电路、电动机Y-Δ减压起动,交流电机正反转控制正反直接+延时切换、送料小车控制、交通灯等;P168-172 31.P LC控制系统的设计步骤a、根据工艺要求确定控制要求；b、根据控制要求确定输入输出设备,并据此确定PLC控制系统的电气原理图和PLC的IO点数；c、选择PLC类型；d、分配IO端口,设计IO连接图；e、设计操作面板；f、设计PLC程序；g、现场施工和联调；h、编制技术文档并交付使用;32.一种以一定的精确度将被测量转换为与之有确定对应关系的、易于处理和测量的某种物理量的测量部件或装置叫传感器;传感器输出的信号通常是电信号类型的;机电一体化系统中的传感检测装置一般由输入装置、中间变换装置、输出接口组成;33.如果连接到计算机,传感器的信号必须经过变换、放大、滤波步骤处理;传感器有按被测对象的不同如位移传感器、速度传感器；按传感器工作原理如光电式传感器、电阻传感器分类方法;34.常用的位置传感器接触式和非接触式、位移传感器直线位移传感器和角位移传感器、速度传感器直线速度传感器和角速度传感器、加速度传感器应变式、压电式、电磁感应式、力传感器应变式、压电式、压阻式、压磁式、电容式、差动变压器式、机械式力传感器,压力传感器应变式压力、压阻式、压电式、膜片式、薄壁圆筒式、力矩传感器电阻应变式、压磁式、磁电感应式、光电式、温度传感器热电阻、热电偶、视觉传感器CCD、CMOS;35.一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器叫光电编码器;光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式; 36.什么是热电偶热电偶中产生热电势的条件是什么答：1热电偶是中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表二次仪表转换成被测介质的温度;2一是要有接触电位差,二是要有温度差条件是热敏电阻因温度变化引起阻值变化37.应变片的工作原理是利用金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化,从而测取相应的数值以达到目的;应变片加速度传感器利用的具体原理是当传感器随被测物体运动加速度为a时,在质量块m上产生惯性力F=ma,受惯性力的作用,悬臂梁变形,通过应变片可以测量出悬臂梁的变形量,进而间接的得到加速度a;38.常见的速度传感器有测速电机、电涡流式传感器、光电式传感器、霍尔元件等;39.电涡流的工作原理是什么如何通过电涡流测量速度的P18640.加速度传感器通常利用惯性质量受加速度的作用所产生的惯性力而造成的各种物理效应来工作常用的加速度传感器有应变式、压电式、电磁感应式;41.传感检测装置在机电一体化系统中的作用是机电一体化系统的感觉器官,主要用于获取系统内部和外部的信息机电一体化系统中的常用传感器有哪些通过举2-3例说明42.被驱动部件的机械特性有a、恒转矩型机械特性；b、离心式通风机型机械特性；c、直线型机械特性；d、恒功率型机械特性;43.晶闸管又叫可控硅,是一种具有半控特性的大功率器件,其控制电流可从数安培到数千安培,由阳极A、阴极K、控制极G组成,晶闸管一旦导通,控制极对晶闸管就不起控制作用了;晶闸管主要有单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管三种基本类型;晶闸管的导通条件是阳极和控制极都加上正向电压;44.功率晶体管又叫电力晶体管,与晶闸管相比是全控元件,从功能上可以将功率晶体管看做是一个在开关状态下的大功率三极管;IGBT驱动电路有有正、负偏压的栅控IGBT电路、隔离驱动IGBT电路;T型桥驱动电路和H型桥驱动电路的工作原理是什么PWM直流调速系统的工作原理是什么SPWM交流调速系统的工作原理是什么45.步进电机是用电脉冲信号进行控制,将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机;步进电机有反应式步进电动机、永磁式步进电动机、混合式步进电动机三大类型;步进电动机的速度脉冲信号的频率、转向脉冲信号的相序有关和转角大小输入脉冲数分别和哪些因素有关;步进电机控制电路包括脉冲分配、驱动信号放大环节;步进电机驱动方式有单极性驱动方式、双极性驱动方式、恒压驱动方式、恒流驱动方式、电压切换驱动方式;46.机电一体化系统与传统机电系统的区别是智能化;机电一体化系统的共性关键技术有精密机械技术、信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服驱动技术、系统总体技术;47.功率输出的常用接口方式除了有双向晶闸管接口,还有晶体管驱动继电器和光电耦合器隔离;48.自动化加工设备主要有加工设备主要有组合机床、数控机床、车削中心及加工中心自动化制造系统的常见类型有刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统、一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布式数控系统DNC、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS、柔性制造线、计算机集成制造系统;49.自动化制造系统主要有刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统、一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布式数控系统DNC、柔性制造单元FMC、柔性制造系统FMS、柔性制造线、计算机集成制造系统十二种基本形式;步伐式输送装置有棘爪步伐式输送装置、回转步伐式输送装置、抬起步伐式输送装置三种类型;50.什么叫随行夹具的退回P251随行夹具的返回方式有水平返回方式、上方返回方式、下方返回方式;51.自动检验按不同的特征进行分类a、按转换测量信号的原理可以分为机械式、电气式、气动式；b、按检验过程的性质可以分为主动检验和消极检验；c、按量头与工件的接触分为接触式和非接触式；d、按被检验参数可以分为零件的尺寸偏差、几何形状误差、重量偏差等;生产过程自动化装置中辅助设备有提升装置、分路装置;52.什么叫PID P是比例环节、I积分环节、D是微分环节,是一种控制方法,PID中的P即时成比例的反映控制系统的偏差信号et、I主要用于消除稳态误差,提高系统的无差度、D能反映偏差信号的变化趋势变化速率,并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,减小调节时间分别起什么作用智能控制包括PID控制、模糊控制、专家智能控制、自学习智能控制、基于神经网络的智能控制;53.机电一体化系统设计原则是什么机电一体化系统设计的方法通常有哪些设计类型可以分为哪些1设计基本原则：①机电互补原则②功能优化原则③自动化、省力化原则④效益最佳原则⑤开放性原则2设计方法有①机电互补法②机电结合法③组合法3类型可分为①开发性设计②适应性设计③变异性设计54.名词解释放大器：放大器是能把输入讯号的电压或放大的装置,由电子管或晶体管、和其他电器元件组成;用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中; 采样/保持器：因为A/D转换需要一定的时间,为了保证转换精度,在A/D转换的过程中,要求信号的电压保持不变,在A/D转换完成后,又要能跟踪信号电压的变化;能完成这个功能的电路叫采样/保持电路采样/保持电器,Sample/Hold,简称S/H.A/D转换器：模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将转变为数字信号的电子元件,其主要指标是分辨率;BCD码：亦称二进码十进数或二-代码;用4位二进制数来表示1位中的0~9这10个数码;是一种二进制的数字编码形式,用代码;BCD码这种编码形式利用了四个位元来储存一个的数码,使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行;D/A转换器：数模转换器,又称D/A转换器,简称DAC,它是把数字量转变成模拟的器件;D/A转换器基本上由4个部分组成,即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关;格雷码：在一组数的编码中,若任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同,则称这种编码为格雷码Gray Code,另外由于最大数与最小数之间也仅一位数不同,即“首尾相连”,因此又称循环码或反射码;光电耦合器：光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换;发光部分和受光部分没有电的联系,具有很高的绝缘电阻,能避免输出端对输入端的电磁干扰;香农采样定理：对于一个有限频率的连续信号,当采样频率max 2信f f s =时,采样函数才能不失真地恢复原来的连续信号;柔性制造系统：柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成,能适应加工对象变换的自动化机械制造系统Flexible Manufacturing System,英文缩写为FMS;热电阻效应：物质的电阻率随温度变化而变化的特性称为热电阻效应;单片机：是一种集成,是采用技术把具有数据处理能力的CPURAM 、、多种I/O 口和、定时器/计数器等功能可能还包括显示驱动电路、电路、模拟多路、等电路集成到一块硅片上构成的一个小而完善的;功率晶体管：从原理上讲与普通三极管是一致的,主要在大功率领域内应用;可以实现导通控制和关断控制,是全控元件,开关速度远大于晶闸管,从功能上讲,可看作是一个在开关状态下的大功率三极管;IGBT ：IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅,是由BJT 双极型和MOS 组成的复合全控型驱动式功率, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降两方面的优点;斩波器：是一种将负载与电源接通继而又断开的晶闸管通断开关,其作用是把固定的电源电压转化成满足负载变化要求的可变电压;PWM ：T f /1=保持斩波周期不变,只改变晶闸管的导通时间on t ;这种方法称为脉冲宽带调制;可编程序控制器：可编程序控制器是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置;它采用可编程序存储器作为内部指令记忆装置,具有逻辑、排序、定时、计数及算术运算等功能,并通过数字或模拟输入/输出模块控制各种类型的设备和生产过程;超声电机：是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的,将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动;逆压电效应：逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象;压电驱动器：是利用压电振子产生振动和变形所形成的表面波或柔性波作为驱动源的驱动器;组态：组态就是用中提供的工具、方法,完成工程中某一具体任务的过程;生产过程：机械产品的生产过程是指从原材料或开始直到制造成为产品之间的各个相互联系的全部劳动过程的总和;组合机床：组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用;AGV：是指装备有电磁或光学等自动,它能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,AGV属于轮式移动机器人WMR--Wheeled Mobile Robot的范畴;RGV：RGV,是有轨制导车辆Rail Guided Vehicle的英文缩写,又叫有轨穿梭小车, RGV小车可用于各类高密度储存方式的仓库,小车通道可设计任意长,可提高整个仓库储存量,并且在操作时无需叉车驶入巷道,使其安全性会更高;FMC：柔性制造单元是指由1~3台数控机床或加工中心组成,单元中配备有某种形式的托盘交换装置或工业机器人,由单元计算机进行程序编制和分。

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。

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）是机械技术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、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。

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。

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外循环和内循环两类。

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。