机电一体化基础知识
面试机电一体化的基础知识
面试机电一体化的基础知识1. 机电一体化概述机电一体化是指将机械、电子、控制等多个学科结合起来，形成一体化的系统。
在现代工业中，机电一体化技术的应用越来越广泛，它不仅可以提高生产效率，降低成本，还可以实现自动化生产，提高产品质量。
2. 机电一体化系统的组成机电一体化系统一般包括机械部分、电气部分和控制部分。
2.1 机械部分机械部分是机电一体化系统的物理结构，包括各种传动装置、机械臂、传感器等。
它们的作用是将输入的能量转换为机械运动，完成各种工作任务。
2.2 电气部分电气部分是机电一体化系统的动力源，包括电机、电源、电缆等。
电气部分提供电能，驱动机械部分的运动，并将信号传递给控制部分。
2.3 控制部分控制部分是机电一体化系统的大脑，包括控制器、传感器、执行器等。
控制部分接收来自传感器的信号，对机械部分进行控制，实现自动化操作。
3. 机电一体化系统的应用机电一体化技术在各个领域都有广泛的应用。
3.1 工业制造在工业制造领域，机电一体化系统可以实现自动化生产线，提高生产效率和产品质量。
例如，汽车生产线上的机器人可以完成车身焊接、喷漆等工作，大大提高了生产效率。
3.2 智能家居机电一体化技术在智能家居领域也有广泛的应用。
通过集成电器、传感器和控制系统，可以实现家居设备的远程控制、智能调节等功能，提高家居的舒适度和便利性。
3.3 医疗设备机电一体化技术在医疗设备领域的应用也越来越多。
例如，手术机器人可以完成微创手术，减少手术风险，提高手术效果。
4. 机电一体化系统的优势机电一体化系统具有以下优势：4.1 提高生产效率机电一体化系统可以实现自动化生产，减少人力投入，提高生产效率。
4.2 降低成本机电一体化系统可以减少人力成本和能源消耗，降低生产成本。
4.3 提高产品质量机电一体化系统可以精确控制各个工艺参数，提高产品质量和一致性。
4.4 增加生产灵活性机电一体化系统可以根据生产需求进行灵活调整，提高生产的灵活性和适应性。
机电 一体化专业 知识、能力、素质分解图表
机电一体化专业知识、能力、素质分解图表一、培养规格（一）知识结构1.掌握思想政治理论、大学英语、高等数学、计算机基础、人文素质等文化基础知识。
2.掌握生产岗位上承担机电设备的维护、维修能力，基本机械加工能力，从事相关企业的基层管理工作的能力等专业知识。
3.掌握熟悉岗位要求，掌握岗位技能，懂理论、会操作的，适应社会信息化需求等职业知识。
（二）能力结构1.具备计算机应用、外语应用、数据运算、文字表达、学习评价、社会适应等基本通用能力。
2.具备任务识读、工艺设计、工具使用、产品设计、过程控制、机床基本操作、机电产品设计维修、实践创新等职业核心能力。
3.具备职业规划、职业学习、职业适应、专业拓展等职业拓展能力。
（三）素质结构1.具有思想政治素质、科学文化素质、身体心理素质等基本素质。
2.具有职业道德、职业行为、职业态度等职业素质。
3.热爱专业，爱岗敬业，实事求是，敢于创新，具有良好的职业道德和团结协作精神。
4.具有相应的文化科学知识，掌握本专业所必需的基本理论、基本技能，具有较快适应岗位实际工作的能力和素质，并能运用所学知识分析和解决工作中的问题。
二、职业岗位在调研论证的基础上，该专业面向的就业岗位与职业范围如下表所示。
三、课程体系（一）课程体系构建在调研论证的基础上，根据专业职业岗位，分析确定典型工作任务与职业行动领域，将职业行动领域转换为职业学习领域。
根据职业岗位高素质高技能的要求，进行通用素养课程、职业核心课程与职业拓展课程的体系构建。
1．典型工作任务8 车、铣复合类零件的编程与加工复合零件的数控编程与加工2．职业行动领域分析表5-2 职业行动领域分析表 任务领域典型工作任务 职业行动领域零件图及装配图的识读及绘制三视图的绘制 基本图形的识读及其绘制轴测图的绘制零件图识读 装配图识读车、铣复合类零件的编程与加工轴类零件的加工 普通机床的零件加工盘类零件的加工 箱体类零件的加工 机电设备的维修及调试机床导轨的维修 机电设备的维修 机电设备电路维修机床控制电路的维修 机床主轴的维修 机床液压回路的维修机床控制电路安装X62W 控制电路维修CA6140车床控制电路维修T68控制电路维修 Z3050控制电路维修 机电一体化设备（产品）电气控制霓虹灯的控制 机电一体化设备安装调试开关控制报警器控制自动控制系统故障诊断、系统设计3．职业学习领域对分析表3-3 职业学习领域分析表4．学习情境开发设计根据职业岗位所要求的知识、素质和能力，通过典型任务分析——行动领域分析——学习领域分析，通过学科体系知识的解构与行动体系知识的重构，构建工作过程系统化课程的的学习情境。
机电一体化知识点
1、机电一体化的概念：机电一体化又称机械电子学，它是从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术等在系统工程的基础上有机地加以综合，实现整个机械系统最优化而建立起来的一门的科学技术。
机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化系统两方面的内容。
典型的机电一体化系统有数控机床、工业机器人、汽车等。
2、机和电的关系：在机电一体化系统中，“机”指机械部分，包括结构、执行机构、传感器机构等。
“电”指电子部分，包括控制电路和电气连线等。
二者关系是，“机”是基础，“电”是核心。
机电系统在电的控制下，协调各机械部件(传感器、电机、结构等)完成各种指令及功能。
3、机电一体化的范畴：凡是由各种现代高新技术与机械和电子技术相互结合而形成的各种技术、产品以及系统都属于机电一体化的范畴4、机电一体化的发展趋势：1）性能上，向高精度、高效率、高性能、智能化的方向发展。
2）功能上，向小型化、轻型化、多功能化方向发展。
3）层次上，向系统化、复合集成化的方向发展。
系统结构采用采用开放式和模式化的总线结构，并具有强大的通讯功能，如RS232、RS485、CAN等。
4）机电一体化单元向模块化方向发展，利用标准模块解决系统集成中的不匹配、不兼容问题。
5）机电一体化产品向网络化方向发展，基于网络的各种远程控制和监视意义重大。
6、机电一体技术的主要特征1）整体结构最优化。
在设计机电一体化系统时，综合运用机械、电子、硬件、软件等各种知识和理论，实现系统优化。
2）系统控制智能化。
机电一体化系统具有自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动记录、自动显示等功能。
3）操作性能柔性化。
通过软件和程序实现对系统机构的控制和协调。
操作流程通过软件设定，灵活、方便。
7、机电一体化的目的功能：任何一种机电一体化产品或系统都是为满足人们某种需要而开发生产的，都具有相应的目的功能。
概括起来必须具有三大目的功能：1）变换(加工、处理)功能；2）传递(移动、输送)功能；3）存储(保存、记录)功能。
机电一体化知识点
机电一体化知识点1. 机械设计基础
- 机构学与运动学
- 材料力学与强度计算
- 机械设计原理与方法
2. 电气控制基础
- 电路原理与分析
- 电子元器件与应用
- 自动控制原理
3. 传感器与检测技术
- 位移、速度、加速度传感器
- 力、压力、流量传感器
- 温度、湿度、光电传感器
4. 执行器与驱动系统
- 电机与伺服系统
- 液压与气动执行系统
- 机械传动与变速装置
5. 可编程逻辑控制器 (PLC)
- PLC硬件结构与编程
- PLC指令系统与应用
- PLC通信与网络技术
6. 工业机器人
- 机器人机构与运动学
- 机器人控制系统
- 机器人编程与应用
7. 计算机集成制造系统 (CIMS)
- 计算机辅助设计 (CAD)
- 计算机辅助制造 (CAM)
- 制造执行系统 (MES)
8. 现场总线与工业网络
- 现场总线技术 (Profibus、DeviceNet、CAN) - 工业以太网技术 (EtherNet/IP、Profinet) - 无线传感器网络
9. 数据采集与监控系统
- 数据采集硬件与软件
- 过程监控与可视化
- 故障诊断与预测维护
10. 机电一体化系统设计与集成
- 系统需求分析与建模
- 硬件与软件设计集成
- 系统调试、优化与验证
以上是机电一体化领域的主要知识点,涵盖了机械、电气、自动控制、计算机和网络等多个方面的内容,是一个综合性的跨学科专业。
机电一体化知识点总结
机电一体化知识点总结机电一体化（Mechatronics）是一门涉及机械工程、电子工程、控制工程和计算机科学等多学科交叉的综合性学科，旨在设计和控制机械系统的自动化装置。
下面将对机电一体化的相关知识点进行总结。
一、机械工程1. 机械设计：包括机械结构设计、传动设计、材料选择及机械零件加工等内容；2. 机械制造：涵盖机械零件的制造、装配及工艺技术等方面的知识；3. 机械运动学：研究机械系统的运动特性、轨迹、速度、加速度等问题；4. 机械动力学：探讨机械系统的力学特性、动力学、力的传递与分析等方面内容；5. 机械控制：关注机械系统的控制方法、控制器设计以及信号处理等技术。
二、电子工程1. 电路基础：电阻、电容、电感等基本电子元件的特性与应用；2. 电子设备与器件：包括半导体器件、集成电路、传感器等元器件的选型与应用；3. 电子电路设计：设计电子电路的原理、电路图、布局等；4. 模拟电子技术：研究模拟信号处理、滤波器设计、放大器设计等；5. 数字电子技术：探索数字信号处理、逻辑门电路设计、数字电路的组合与时序逻辑等。
三、控制工程1. 控制系统理论：包括线性系统、非线性系统、时变系统等控制系统的理论基础；2. 控制系统设计：探索控制系统的稳定性、性能指标的选取以及设计方法；3. 控制器设计与调节：研究PID控制器、模糊控制、自适应控制等控制算法的应用；4. 系统辨识与模型建立：通过实验数据分析建立系统的数学模型以及参数辨识；5. 现代控制理论：涵盖状态空间方法、鲁棒控制、自适应控制等控制理论的进一步发展与应用。
四、计算机科学1. 编程语言与算法：掌握C、C++、Python等编程语言，理解基本的算法设计与分析；2. 嵌入式系统：熟悉嵌入式系统的硬件结构和软件开发，了解操作系统原理；3. 人机交互技术：研究人机界面的设计、用户体验、人工智能等相关技术；4. 网络与通信技术：了解网络通信协议、数据传输原理、网络安全等知识；5. 数据处理与大数据技术：研究数据挖掘、机器学习、深度学习等相关技术的应用。
机电一体化技术基础 第一章
发 展 高速化、精密化、高效率、高可靠性、智能化、轻量化、 方 微型化 向
绪论
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
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
传感检测部分 对运行过程中所需要的系统自身和外界环境各种参数及运行状态进 行检测，并产生相应的反馈控制信息——传感器和专用仪器仪表。 研究对象：传感器及其信号检测装置（即变送器） 作 用：感受器官、反馈环节。 要 求：快速、精确获得信息并在相应的应用环境中具有高可靠性。 执行部分 由机械、电磁、电液等机构组成，根据控制信息和指令完成系统需 求的动作，实现输入能量向机械能的转换。
绪论
1.2 机电一体化系统的基本功能要素
机械本体(基础) 包括机械传动装置和机械结构装置，将系统各部分零件和子系统按 照一定的空间和时间关系安置在一定位置上。实现机电一体化产品的 主功能和构造功能，影响系统的结构、重量、体积、刚性、可靠性等。
动力部分(能源部分) 按照系统控制要求为系统提供能量和动力，应尽可能实现较小的动 力输入获得较大的功能输出。
1.4 现代机电一体化方法
机电一体化产品的开发过程：
绪论
绪论
思考
根据机电一体化技术的发展历史，你认为未来该领 域的发展方向？
绪论
作业：
1、什么是机电一体化？ 2、一个典型的机电一体化系统，应包含哪些几个基本要素,它 们之间的组成关系是什么？
机电一体化系统设计基础(001)
1.3 机电一体化的相关技术
接口技术 接口：在子系统之间及子系统内部，信息、物质、能 量交换与传递的渠道。
按接口所连接外设的形式和功能的不同，通常可 分为用户交互接口，内务操作接口，传感接口和控制 接口四种。
1.3 机电一体化的相关技术
接口基本功能
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，以便产品的性能 和质量增加某些附加价值。 例如电子式照相机采用电子快门、自动曝光代 替手动调整；汽车的电子式汽油喷射装置代替 原来的机械控制汽油喷射装置。
1.4 机电一体化系统设计的方法
传感 检测 单元
动力 单元
控制及 信息处 理单元
机械 本体
执行 单元
计测 功能
动力 功能
控制 功能
构造 功能
主功 能
1.2 机电一体化系统的基本组 成及功能要素
1. 机械本体 机电一体化系统（产品）的基础，
它是所有功能单元的机械支持结构，包 括机身、框架、机械连接部件等。
追求目标：通过采用新工艺、新材 料、新结构，达到高效、可靠、节能、 小型、轻量、美观等要求。
检测到信号，才能进行自动控制。它是实现自 动控制、自动调节的关键环节，其功能越强， 机电系统的功能越强。
研究内容包括两方面：一是研究如何将各 种被测量转换为与之成比例的电量；二是研究 如何将转换的电信号进行加工处理。
1.3 机电一体化的相关技术
3．伺服驱动技术 研究对象：动力单元
伺服驱动技术是在控制指令的指挥下，控制 驱动元件，使机械运动部件按照控制指令要求 运动，并具有良好的动态性能。
机电一体化知识点
一、机电一体化起源与定义：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。
典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、工程机械、汽车、智能化仪器仪表、CAD／CAM系统等。
P26间隙的影响三、机电一体化的目的〔功能〕使系统〔产品〕高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠性化、省材料化、省能源化，并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向发展，不断满足人们生活和生产的多样化需要和生产的省力化、自动化需要。
四、机电一体化发展概况“萌芽阶段”“蓬勃发展阶段”“智能化阶段”1 智能化、2 模块化、3 网络化、4 微型化、5、绿色化、6、人格化五、机电一体化系统的构成1、执行元件〔主功能〕实现机电一体化系统主功能。
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。
主功能包括三个目的功能：〔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2、机械本体〔构造功能〕机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，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)是机电一体化产品的能量供给部分，其作用是按照系统控制要求，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。
要求：体积小、精度高、抗干扰5、控制与信息处理单元〔控制功能〕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，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。
要求：高可靠性、处理速度快、智能化6、接口将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。
各要素或子系统之间能顺利进行物质、能量和信息的传递和交换。
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③ 接口电路的构成
逻辑运算电路 缓冲驱动器 控制门电路 锁存器 译码器( decoder) 触发器( flip - flop)
④ 典型的LSI 8255、8253等
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4、软件基础知识 ① 程序语言( programming language) ② 机器语言 ③ 汇编语言
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④ 高级语言
⑤ 操作系统( Operating System)
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5、ROM的固化过程 ① ROM的固化过程
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② ROM的固化方法
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总目录
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2、程序流程图的绘制 ① 流程图与算法（Flowchart and Algorithm） Algorithm即解决某一问题而采取的处理方法与步骤。 将Algorithm用图形表达出来即为Flowchart。
② 流程图符号
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③ 绘制流程图的原则 左 右， 上 下
④ 流程图的类型 顺序型、分支型、循环型
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4、鲁棒(robust) 控制
robust性指因素状况（原因）发生微小变化时对因变量（结果）影响 的不敏感性。
如使产品性能对所用材质变差的不灵敏性，能在一些情况下使用较廉价 的或低等级的材料；使产品对制造尺寸变差的不灵敏性，可以提高产品 可制造性，降低制造费用。
Robust控制是使控制系统特性稍有变化时也不会改变控制性能的一种 控制方法，具有教强的矫顽力。
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3、电路元件的功能 ① 半导体 ② 二极管 ③ 晶体管(Transistor) ④ IC (Integrated Circuit) 据集成度的不同，可将IC分为：
SSI (Small Scale IC) MSI (Medium Scale IC) LSI (Large Scale IC) VLSI (Very Large Scale IC) ULSI (Ultra Large Scale IC)
第二章 机电一体化基础知识
§2.1 机械基础
机械由以下四个部分组成： 1、输入部分（原动机） 2、转换、传动部分（传动机） 3、输出部分（工作机） 4、安装固定部分（机架）
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1
基本知识点：
1、运动副 机械仪器等都是由许多构件组成，各构件互相接触并相对运动。这种构件的
组合称为运动副。 可分为：
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2
2、机构
以运动传递或变换为目的由若干个运动副组成的具有确定运动的系统称为机 构(Mechanism)。
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3
3、通用机械零件(Mechine Element) 几乎各种机械中都会用到的零件统称为通用机械零件。如螺栓、螺母、轴、齿
轮、弹簧等。
4、力、功、功率 5、材料力学
① 载荷
பைடு நூலகம்
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9
§2.3 电气电子基础
基本知识点：
1、直流电路基础 欧姆定律 (Ohm’s law) 基尔霍夫定律( Kirchhoff’s law)
I U R
I I
入
出
U U
升
降
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2、磁场与电场基础 ① 库仑定律(Coulomb’s law)
mm Fk 1 2
r2
② 安培右手定则 ③ 左手定则（判力） ④ 右手定则（判电流）
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4
② 应力
正应力(Normal Stress) 切应力(Tangential Stress)
W A W S A
③ 应变 单位长度材料的变形量称为应变量（简称应变）。
轴向应变 剪应变 横向应变
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1d
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6、机械制图 ① 线条 ② 视图 ③ 公差、配合 ④ 计算机辅助设计（CAD）软件
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据用途的不同，可将IC分为：模拟IC、数字IC。 部分数字IC的外形封装：
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4、逻辑电路的结构 ① 二进制数( Binary ) ② 十六进制数( Hexdecimal ) ③ 基本逻辑电路
④ 真值表( Truth Table ) ⑤ 逻辑表达式（布尔代数）
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§2.2 控制基础
基本知识点： 1、反馈控制(feedback)
2、顺序控制 对多个操作依次自动实现启动、停止的控制。
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3、模糊控制
将具有控制对象一定性质的样本集合作为模糊集合，利用模糊理论推理，并 进行定量化（含有一定的模糊成分）计算，最后求的最佳控制量的控制方法。
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§2.4 信息处理基础知识
1、计算机基础 ① 计算机的组成
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② 计算机的应用
③ 对机械设备的控制
A
A/D
computer
D/A
执行
注：FMS （Flexible Manufacturing System)简介
Robot、Machining Center、 Numerical Control 机床等机械。 通过运用CAD/CAM等计算机辅助的设计/生产系统，将这些机械组成生产 线，实现工厂的自动化。