机电一体化复习
机电一体化复习内容
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_复习资料附答案
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。
机电一体化复习题库(含答案)
机电一体化复习题库（含答案）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，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。
2 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。
3 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。
4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。
5 SPWM 是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形。
6 它是把组成微机的CPU 、存储器I/O 接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成芯片上构成一个完整的计算机。
7 I/O 接口电路也简称接口电路。
它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。
它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。
8 I/O 通道也称为过程通道。
它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
9 串行通信是数据按位进行传送的。
在传输过程中，每一位数据都占据一个固定的时间长度，一位一位的串行传送和接收。
串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。
10 硬件在外设与内存间直接进行数据交换（DMA ）而不通过CPU五、简答题1. 光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。
光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。
当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲数N ，则可测出转速为Zt Nn 60 式中 Z ——圆盘上的缝隙数；n ——转速(r ／min)；t ——测量时间(s)。
2. 可编程控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN）和停止（STOP）状态。
不管是在哪种状态，PLC都是反复不断地重复进行，直至PLC停机。
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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。
机电一体化复习资料
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》复习题
复习题1、叙述步进电机的工作原理答：步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。
由于步进电动机成本较低，易于采用计算机控制，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中，其中步进电动机的定子上有6个齿，其上分别缠有W A、W B、W C三相绕组，构成三对磁极，转子上则均匀分布着4个齿。
步进电动机采用直流电源供电。
当W A、W B、W C三相绕组轮流通电时，通过电磁力吸引步进电动机转子一步一步地旋转。
步进电机绕组按→U→→→→→…依次轮流通电，步进电动机转子就一步步地按逆时VUWVUW针方向旋转。
反之，如果步进电动机按倒序依次使绕组通电，即：→→→→→…，则步进电动机将按顺时针方向旋转。
U→VUWUVW2、简述计算机控制系统的组成和特点。
答：计算机控制系统是由硬件和软件两大部分组成，其中硬件由计算机主机、接口电路、输入/输出通道及外部设备等组成；软件分为实时软件和开发软件。
特点：1、具有完善的输入/输出通道。
2、具有实时控制功能。
3、可靠性高。
4、具有丰富、完善、能正确反映被控对象运动规律并对其进行有效控制的软件系统。
3、传动链的级数和各级传动比的分配有那些原则？如何选用？答：有三条原则：等效转动惯量最小原则、质量最小原则和输出轴转角误差最小的原则。
在设计齿轮传动装置时，上述三条原则应根据具体工作条件综合考虑。
（1）对于传动精度要求高的降速齿轮传动链，可按输出轴转角误差最小的原则设计。
若为增速传动，则应在开始几级就增速。
（2）对于要求运转平稳、启停频繁和动态性能好的降速传动链，可按等效转动惯量最小原则和输出轴转角误差最小的原则设计。
（3）对于要求质量尽可能小的降速传动链，可按质量最小原则设计。
4、试分析右图所示的传感器的工作原理。
答：有F=ma知，当负载做加速度运动时产生惯性力，惯性力对悬臂梁产生压力使其变形，而应变片能贴在悬臂梁能感受到应变，这样应变片的阻值因为发生应变而改变，用桥式电路可测出阻值的变化，从而知道加速度的变化5、为什么要消除齿轮副间隙？常用哪些方法消除齿轮副间隙？答：在传动系统中，考虑到惯量、转矩或者是脉冲当量的要求，有时候要在电动机到丝杠之间加入齿轮传动副，而齿轮传动副若存在间隙，会使进给运动反向滞后于指令信号，造成运动死区，从而影响传动的精度及传动系统的稳定性。
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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。
机电一体化重点复习版
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）。
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机电一体化复习
1.什么是机电一体化？机电一体化系统设计的考虑方法及类型有哪些？机电一体化系统现代设计方法有哪些？
答：（1）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）考虑方法：①机电互补法；②结合（融合）法；③组合法。
（3）类型：①开发性设计；②适应性设计；③变异性设计。
（4）现代设计方法：①计算机辅助设计与并行设计；②虚拟产品设计；③快速响应设计；④绿色设计；⑤反求设计；⑥网络上合作设计。
2.丝杠螺母机构分为哪几种？各自的优缺点有哪些？丝杠螺母机构的基本传动形式有哪几种？
答：（1）丝杠螺母机构分为滑动摩擦机构和滚动摩擦机构两种。
（2）①滑动丝杠螺母机构：优点是机构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能等，缺点是摩擦阻力矩大、传动效率低（30％——40％）。
②滚动丝杠螺母机构：优点是摩擦阻力矩小、传动效率高（92％——98％）。
缺点是结构复杂、制造成本高等。
（3）基本传动形式：①螺母固定、丝杆传动并移动；②丝杆传动、螺母移动；③螺母传动、丝杆移动；④丝杆固定、螺母传动并移动。
3.滚珠丝杠副轴向间隙调整和预紧的方法有哪些？
答：双螺母螺纹预紧调整式、双螺母齿差预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动预紧调整式、单螺母变位导程自顶紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。
4.齿轮传动比分配采用哪些原则？
答：重量最轻原则、输出轴转角误差最小原则和等效转动惯量最小原则。
5.齿轮的啮合间隙会造成什么影响？
答：齿轮的啮合间隙会造成传动死区，若该死区是在闭环系统中，则可能造成系统不稳定，常会使系统产生以1~5倍的间隙而进行的低频振荡。
6.齿轮传动间隙的调整方法有哪些？
答：圆柱齿轮传动、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法。
7.常见导轨的截面形状有哪些？各自有什么特点？
答：常见导轨的截面形状有三角形（分对称和不对称）、矩形、燕尾形和圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类。
（1）三角形导轨：该导轨在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度较高。
矩形导轨：结构简单，制造，检验和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高。
圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔经过绗磨，可达到精密配合，但磨损后很难调整和补偿间隙。
双三角形导轨：导向性和精度保持性都高，接触刚度好。
但工艺性差，故应用于精度要求较高的机床设备。
（2）矩形导轨：特点是结构简单，制造、检验和维修方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高。
（3）燕尾形导轨：磨损后不能自动补偿间隙，需要设置调整间隙装置。
（4）圆形导轨：制造方便，外圆采用磨削，内孔经过型磨，可达到精密配合，但磨损后很难调整和补偿间隙。
8.导轨副的组合形式有哪些？有什么特点？
答：双三角形导轨、矩形和矩形组合、三角形和矩形组合、三角形和平面导轨组合、燕尾
形导轨及其组合。
（1）双三角形导轨：导向性和精度保持性高，接触刚度好，但工艺性差、很难保证四个面同时接触；
（2）矩形和矩形组合：制造和调整简单，接触刚度低；
（3）三角形和矩形组合：导向性好，制造方便，刚性好，并避免了由于热变形所引起的配合变化，但磨损不均匀，对位置精度有影响；
（4）三角形和平面导轨组合：导向性好，制造方便，刚性好，并避免了由于热变形所引起的配合变化，但由于没有闭合导轨装置，只能用于受力向下的场合；
（5）燕尾形导轨及其组合：制造和调试方便，能承受较大力矩。
9.导轨副间隙的调整方法有哪些？
答：有压板和镶条两种方法，对燕尾形导轨可采用镶条（垫片）方法同时调整水平和垂直两个方向的间隙，对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整，三角形导轨的上滑动面能自动补偿，下滑动面与矩形的调整方法相同，圆形导轨的间隙不能调整。
10.什么是PWM？
答：脉冲宽度调制简称PWM，是按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。