机电一体化重点内容
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？
二、机电一体化技术的基本原理和特点
二、机电一体化技术的基本原理和特点
机电一体化技术是一个跨学科的领域，它将机械工程、电子工程、计算机科学等多个领域的知识融合在一起，以实现各种自动化和智能化的应用。
本文将重点介绍机电一体化技术的基本原理和特点。
一、基本原理
1.系统总体效应：机电一体化系统是由多个子系统组成的复杂系统，每个子
系统都有其特定的功能和作用。
系统总体效应是指通过合理地设计、优化和协调各个子系统，以实现整个系统的最优性能。
2.能量传递：机电一体化系统中的能量传递是指将其他形式的能量转化为机
械能或电能。
例如，电动机将电能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。
3.信息控制：信息控制是机电一体化系统的核心，它是指通过电子和计算机
技术实现信息的采集、处理、传输和显示等功能，以实现对机械系统的精确控制。
4.执行机构：执行机构是指将电能或其它形式的能量转化为机械能的装置，
例如电动机、液压缸等。
执行机构是实现机械系统运动和动作的关键部分。
二、特点
1.高度智能化：机电一体化技术通过引入人工智能、机器学习等技术，使得
系统能够自主决策、自主学习，具有高度智能化的特点。
2.高精度：机电一体化系统中的传感器、控制器等设备具有高精度、高稳定
性的特点，能够实现对机械系统的精确控制，提高产品的质量和生产效率。
3.快速响应：机电一体化系统中的伺服控制系统能够快速地响应输入信号，
调整执行机构的状态，实现快速的运动和动作。
4.可扩展性：机电一体化技术可以通过模块化设计，方便地扩展系统的功能
和规模，满足不同领域的需求。
机电一体化主要学啥
机电一体化主要学啥机电一体化是一门融合机械工程与电气工程的交叉学科，旨在实现机械与电气之间的紧密结合，发挥二者优势互补的效果。
在现代工业中，机电一体化技术已经成为推动产业智能化和自动化发展的重要驱动力。
那么，机电一体化主要学什么呢？1. 机电工程基础机电一体化的学习首先需要掌握机械工程和电气工程方面的基础知识。
包括力学、热力学、流体力学等机械相关知识，以及电路理论、电磁学等电气相关知识。
只有扎实的基础才能夯实后续学习的桥梁。
2. 自动控制原理自动控制原理是机电一体化的核心内容之一。
通过学习自动控制原理，可以了解如何利用传感器、执行器以及控制器等设备，实现对机电系统的自动化控制。
理解PID控制、系统建模仿真等内容对于从事机电一体化工作至关重要。
3. 传感器与执行器传感器是获取外部信息的重要手段，执行器是实现控制的关键设备。
学习机电一体化需要了解各种传感器的原理与应用，以及各类执行器的工作原理。
只有充分了解这些设备，才能更好地设计和控制机电系统。
4. 机器人技术机器人已经成为机电一体化领域的热门方向之一。
学习机器人技术涉及到机械结构设计、感知技术、控制算法等多方面知识。
通过学习机器人技术，可以掌握实现智能控制和操作的关键技能。
5. 嵌入式系统嵌入式系统在机电一体化领域也有着广泛的应用。
学习嵌入式系统需要掌握微处理器、嵌入式软件开发等知识，理解嵌入式系统在机电系统中的作用和应用，可以提升工程师的开发能力。
综上所述，机电一体化不仅涉及到机械与电气工程方面的基础知识，还需要学习自动控制原理、传感器与执行器、机器人技术以及嵌入式系统等内容。
掌握这些知识将有助于从事机电一体化相关工作，并为产业自动化发展做出贡献。
机电一体化基础知识
按输出信 号性质分
模拟型
电阻型：电位器、电阻应变片等 电压、电流型：热电偶、光电电池、压电元件等
数字型
记数型：二值＋计数器 代码型：编码器、磁尺等
传感与检测技术发展现状：
➢ 目前检测与传感技术的发展落后于机电一体化其它相关技术 的发展，使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无 法实现设计。
传感器发展方向：
➢ 传感与检测技术研究对象是传感器及其信号检测装置，将各种被测参 数转换为标准的电信号输入到信息处理系统中。
➢ 传感器是实现检测的核心，传感器一般由敏感元件、转换元件、基本 转换电路三部分组成。
被测量 敏感பைடு நூலகம்件
转换元件
基本转换电路
电量
➢ 敏感元件直接感受被测量，并以确定关系输出某一物理量。 ➢ 转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。 ➢ 基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电信号。
➢ 自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设 计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整 个过程。
➢ 以传递函数为基础，研究单输入、单输出线性自动控制系 统分析与设计问题的古典控制技术发展较早，已趋成熟。
➢ 现代控制技术主要以状态空间法为基础，研究多输入、多 输出、非线性、高精度、高效能控制系统的分析和设计。
➢ 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件。
➢ 缩短传动链，提高传动与支撑刚度。
➢ 选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率, 并尽可能提高 加速能力。
➢ 缩小反向死区误差，采取消除传动间隙、减少支撑变形 的措施。
➢ 改进支撑及架体的结构设计以提高刚性，减小振动，降 低噪声。
➢ 适应精密化、高速化、小型化及轻量化的发展趋势 。
机电一体化系统设计重点知识总结
机电一体化系统设计重点知识总结1.机械结构设计：机械结构设计是机电一体化系统设计的基础，包括选取适合的机械元件、确定机械传动方式、计算机械矩阵等。
设计过程中要考虑系统所需的载荷、精度和稳定性等要求，确保机械结构能够满足系统的工作需求。
2.电气控制系统设计：电气控制系统设计是机电一体化系统实现自动化的关键。
涉及到电气元件的选取和组成电路的设计，包括传感器、执行器、计算机等的选择和配置。
在设计过程中要考虑电气元件的可靠性、安全性和稳定性，确保电气控制系统能够准确地感知和响应外界信号，并控制机械结构的运动。
3.信号处理和数据分析：机电一体化系统通常需要感知外界的信号来进行相应的控制。
设计人员需要了解信号采集、处理和分析的方法，以便正确地提取有用的信息。
常用的信号处理方法包括滤波、谱分析、数字滤波等。
数据分析方面，则需要掌握统计学和数学建模的知识，以便从海量数据中提取出有用的信息。
4.控制算法设计：机电一体化系统的控制算法设计直接影响系统的性能和精度。
设计人员需要了解各种控制算法的原理和特点，包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
在选择和应用控制算法时，需要综合考虑系统的动态特性、鲁棒性和响应速度等因素。
5. 系统集成和仿真：机电一体化系统设计需要将机械结构、电气控制系统和算法等各个方面进行整合。
设计人员需要掌握系统集成的方法和技术，确保各个组件之间能够协调工作。
同时，还需要进行系统仿真，以验证系统设计的正确性和优化性能。
常用的仿真软件包括MATLAB/Simulink、LabVIEW等。
6.故障诊断与维修：机电一体化系统设计后，需要对系统进行故障诊断和维修。
设计人员需要掌握故障诊断的方法和技术，包括故障判断、故障位置定位和故障修复等。
同时，还需要了解常见故障的原因和解决方法，以提高系统的稳定性和可靠性。
7.具体应用领域的需求：机电一体化系统的设计还要结合具体的应用领域需求进行。
例如，在自动化生产线上，需要考虑高速、高精度、高稳定性等因素；在机器人应用中，则需要考虑运动规划、路径规划和碰撞检测等问题。
机电一体化重点及答案
测量放大器有以下特点：放大电路具有很高的共模抑制比，以及高增益、低噪声和高输入阻抗。
17.程控放大器的功能及工作原理。
功能：希望利用计算机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换，这种功能的放大器就叫程控增益放大器。
工作原理：通过改变4052（模拟开关）的D1的值来改变AD521放大器2脚与14脚之间的外接电阻的办法来实现增益控制。
4移动速度小于临界速度vt时，容易产生爬行现象。
8.齿轮传动刚性消隙和柔性消隙的区别。
下进行的，调整后齿侧间隙不能自动补偿，但能提高传动刚度。柔性消隙法是指调整后齿侧间隙可以自动补偿（一般采用弹簧机构利用弹性力把消隙补偿）。
9.锥齿轮、斜齿轮消隙的原理。
6.简述传动系统的转动惯量、摩擦、阻尼比、刚度、谐振频率、间隙对机电一体化系统性能的影响。
1、转动惯量：在满足系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量越小越好。转动惯量大会使机械负载增大，系统响应速度变慢，灵敏度降低，固有频率下降，容易产生谐振。同时，转动惯量增大会使电器驱动部分的谐振频率降低而阻尼比增大。
14.谐波齿轮传动的结构、原理及特点。
结构：谐波齿轮传动由A.刚轮、B.柔轮和C.谐波发生器这三部分组成。
原理：谐波齿轮传动是一种新型传动，利用机械波使柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。
特点：A.传动比大；B.承载能力大；C.传动精度高；D.齿侧间隙小；E.传动平稳；F.结构简单、体积小、重量轻。
3.机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。
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。
机电一体化系统设计重点知识总结
机电一体化系统设计重点知识总结机电一体化系统设计重点知识总结1、机电一体化系统的组成要素及其功能。
机械单元：构造功能、动力单元：驱动功能、传感单元：检测功能、控制单元：控制功能、执行单元：执行功能。
机电一体化的定义：机电一体化是一种技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、控制技术、传感技术等融合而成的一门新技术。
机电一体化系统的类型：开发型，变异型，适应型。
滚珠丝杠中滚珠的循环方式：内循环，外循环。
直齿圆柱齿轮传动机构消除侧隙的方法：偏心套轴调整，双片薄齿轮错齿调整。
典型的负载特性有：恒转矩，恒功率，转速函数型。
机械传动结构中常用的线性环节有：齿轮，带传动。
2、机电一体化中的接口的种类和作用。
答：机械接口，物理接口，信息接口，环境接口作用：用于机电一体化系统的组成要素之间进行物质、能量和信息的传递和交换。
3、机电一体化的相关技术：机械技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、检测传感技术、系统总体技术。
列举一种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。
例如：数控机床是一种机电一体化产品，它的机械技术主要来源于传统机床，就是执行各种加工零件的动作，它的信息处理技术，主要是对数控加工程序进行处理，然后发出指令，为保证加工精度，也采用伺服传动系统。
4、机电一体化系统原理方案设计的步骤和方法：创造性方法、功能分析设计法、商品化设计思想及方法、评价与决策方法、变型产品设计中的模块化方法和相似产品系列设计方法等。
5、机电一体化系统原理方案设计的功能分析法是从系统功能出发，通过技术过程的分析，确定技术系统的效应，然后寻找解决的途径，其步骤与方法如下图所示：6、机电一体化系统结构方案设计遵循的基本原理和原则:运动学设计原理、平均效应原理、阿贝误差原理、基准重合原则、最短传动链原则、“三化”原则6.机电一体化系统结构方案设计的设计基本原理:任务分配原理、自补偿原理、力传递原理、变形协调原理、力平衡原理、等强度原理、稳定性原理、降低噪声原理和提高精度原理。
机电一体化课程重点[修改版]
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第一篇：机电一体化课程重点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、执行元件系统五个子系统组成。
全闭环系统、半闭环系统。
机电一体化的基本特征是给机械添加了“头脑”。
机电一体化系统必须具有一下三个“目的功能”：1、变换功能；2、传递功能；3、储存功能。
机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合（结合）法和组合法。
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。
P13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设计，就是说，在设计过程中对系统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。
丝杠螺母机构主要用来将旋转运动变换为直线运动或直线运动变换为旋转运动。
丝杠螺母机构的基本传动形式有：1、螺母固定、丝杠转动并移动（获得较高的传动精度）；2、丝杠转动、螺母移动（结构紧凑、丝杠刚性较好，适用于行程较大的场合。
常用！！！）；3、螺母转动、丝杠移动；4、丝杠固定、螺母转动并移动。
滚珠丝杠副的螺纹滚道有单圆弧形和双圆弧形。
滚道型面与滚珠接触点的法线与丝杠轴向的垂线间的夹角α称接触角，一般为45°。
P26滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。
外循环从结构上看有三种形式：1、螺旋槽式；2、插管式；3、端盖式。
基本导程Ph。
滚珠丝杠副在有负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。
换向时，其轴向间隙会引起空回。
这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。
调整预紧的方法：1、双螺母螺纹预紧调整式；2、双螺母齿差预紧调整式；3、双螺母垫片预紧调整式；4、弹簧式自动调整预紧式；5、单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式。
常用轴承的组合方式：1、单推—单推式；2、双推—双推式；3、双推—简支式；4、双推—自由式（轴向刚度和承载能力低）。
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五、直流交流控制电机 （1）直流电机PWM调速含义、控制电路结构简图 （2）异步交流电机、同步交流电机的特点及交流电机变频 控制基本原理 六、步进电机 （1）种类、结构特点 （2）步进电机性能参数及其含义 （3）步进电机的换相工作方式 （4）步进电机的单电压功率驱动电路设计 （5）步进电机的细分控制 （6）步进电机的软件环分与及其在插补算法的使用
课程重点内容
一、机电系统的含义、结构组成要素 二、滚珠丝杆副 （1）传动形式、结构特点、尺寸含义 （2）滚珠内外循环含义、Байду номын сангаас类 （3）滚珠丝杆副精度评价指标 （4）滚珠丝杆副间隙调整 （5）滚珠丝杆副的支撑 （6）滚珠丝杆副的计算
三、谐波齿轮 （1）结构特点 （2）传动比计算
四、导滚副 （1）滑动导滚副、滚动导滚副种类 （2）各种导滚副结构特点 （3）导滚副的间隙调整
七、机械系统运动分析 （1）机械系统的动能求解 （2）机械系统的拉格朗日分析方法 （3）机械系统虚功、及广义力求解 （3）机械系统等效质量、等效转动惯量、等效力、等效转矩 的求解 （4）机械零件刚度定义，串联、并联物体的总刚度与各零件 子刚度的关系
八、机电系统控制性能分析及调节 （1）PID、PI、超前滞后调节器的特点 （2） PID、PI、超前滞后调节器调节器的电路实现 九、机电系统的可靠性及抗干扰 （1）机电系统的干扰源 （2）机电系统的抗干扰措施 （3）光隔离器件的使用 （4）机电系统的安全设计 （5）机电系统的可靠性含义