机电一体化总复习资料
一、单项选择题
1. 机电一体化这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（A ）
A 70年代
B 50年代
C 40年代
D 80年代
2. 对于交流感应异步电动机，其转差率S 的范围为（B ）
A 1＜S＜2
B 0＜S＜1
C -1＜S＜1
D -1＜S＜0
3. 机电一体化在国外被称为（ C ）
A Machine
B Electronics
C Mechatronics
D A和B
4. 用数学的方法阐述系统中输入、输出及各变量之间相互关系的模型称为系统的（ A ）
A 传递函数
B 数学模型
C 关系模数
D 几何模型
5. 时域函数f(t)=e-at 的拉普拉斯变换为 ( C )
A 1/S
B a/s+a
C 1/s+a
D 1/a
6. 在周转轮系中，转臂（系杆）的回转轴线与中心轮的回转轴线是（ C ）
A 垂直
B 相交
C 重合
D 交错
7. 滚珠丝杠副在理论接触角状态时，包络滚珠球心的圆柱直径称为（ B ）
A 中径
B 公称直径
C 内径
D 大径
8. 在同步齿型带传动中，同步带节线的长度在工作过程中（ B ）
A 伸长
B 不变
C 缩短
D A 和C
9. 步进电机的转速（r/min）与输入脉冲频率(Hz)之间的关系为（ A ）
A n=β.f/6
B n=β.f/60
C n=β.f/360
D n=β.f
10. 在MCS-51单片机中，用于对外部数据存储器读的信号是（ A ）
A RD
B PSEN
C ALE
D RST
11. 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
12. 遵循质量最轻原则的小功率两级齿轮传动。其传动比的分配方案是（ A ）
A i
1 = i
2
B i
1
＜ i
2
C i
1
＞ i
2
D i
2
=2i
1
13. 时域函数 f(t) = sinωt的拉普拉斯变换为（ C ）
A 1/ S2+ω
B ω/ S+a
C ω/ S2+ω2
D S/ S2+ω2
14. 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
15. 与渐开线齿轮传动相比，圆弧齿轮传动的承载能力（ A ）
A 高
B 低
C 相同
D 几乎相同
16. 周转轮系中的行星轮系和差动轮系的自由度分别为（ A ）
A 1 ，2
B 2,1
C 1,1
D 2,2
17. 滚珠丝杠副的公称直径指（ D ）
A 丝杠的中径
B 丝杠的外径
C 螺母的内径
D 包络滚珠球心的圆柱直径
18. 谐波齿轮传动中的柔轮相当于行星轮系中的（ D ）
A 中心轮
B 行星轮
C 基架
D 系杆
19. 每输入一个脉冲步进电机的转子转过的角度称为步进电机的（ C ）
A 角位移
B 转速
C 歩距角
D 脉冲当量
20. 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 动力特性
D 转速特性
21. 机电一体化这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（ A ）
A 70年代
B 50年代
C 40年代
D 80年代
22. 控制电压一定时，直流伺服电机的输出转矩与转速的关系曲线是 ( A )
A 双曲线
B 抛物线
C 直线
D 三次曲线
23. 滚珠丝杠副中滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时，包络滚珠球心的圆柱直径称为（ B ）
A 成反比
B 与a2成反比 C与a2成正比 D 成正比
25. 卸荷皮带轮的设计运用了结构设计原理中（ 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
26. 时域函数f(t) = t n的拉普拉斯变换为（ B ）
A 1/S2+1
B n! / S n+1
C 1
D n!/ S n
27. 在力—电压等效法中，此时电系统的电荷等效于机械系统的（ A ）
A 位移
B 速度
C 质量
D 弹簧刚度
28.在MCS-51单片机中，ALE 信号的功能是（ A ）
A 锁存P2口的地址信号 B锁存P0口的地址信号 C锁存P0口的数据信号 D锁存P1口的数据信号
29. 若△max是传感器的最大非线性误差，yFS为输出量的满刻度值，则其线性度γL为（ A ）
A γL= ±（△max/yFS）x100% BγL= ±（△max/yFS） C BγL= △max/yFS D BγL=±( yFS/△max)
30. 行程开关可用于检测（ D ）
A 加速度
B 位移
C 速度 D位置
31. 机电一体化这一名词产生于20世纪，其产生的年代为（ A ）
A 70年代
B 50年代
C 40年代
D 80年代
32. 控制电压一定时，直流伺服电机的输出转矩与转速的关系曲线是 ( C )
A直线 B 抛物线 C双曲线 D 三次曲线
33. 滚珠丝杠副中滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时，包络滚珠球心的圆柱直径称为（ B ）
A 中径
B 公称直径
C 节圆直径 D内径
34. 压电式加速度传感器中压电元件变形后所产生的电荷q与加速度a 的关系式（ D ）
A 成反比
B 成正比
C 与a2成正比 D与a2成反比 \
35. 卸荷皮带轮的设计运用了结构设计原理中（ 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
36. 时域函数f(t) = t n的拉普拉斯变换为（ B ）
A 1/S2+1
B n! / S n+1
C 1
D n!/ S n
37. 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，此时电系统的电荷等
效于机械系统的（ A ）
A 位移
B 速度
C 质量
D 弹簧刚度
38. 在MCS-51单片机中，ALE 信号的功能是（ C ）
A 锁存P0口的地址信号 B锁存P0口的数据信号 C锁存P2口的地址信号 D锁存P1口的
数据信号
39. 若△max是传感器的最大非线性误差，yFS为输出量的满刻度值，则传感器的线性度γL可表示为（ A ）
A γL= ±（△max/yFS）x100% BγL= ±（△max/yFS） C BγL= △max/yFS D BγL=±( yFS/△max)
40. 行程开关可用于检测（ A ）
A 位置
B 位移
C 速度
D 加速度
二、填空题
1. 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电动机的机械特性。
2. 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。
3. 在周转轮系中，差动轮系的自由度为2 。
4. 自增强原则是指在正常工作条件下，总效应为辅助效应与初始效应之和】
5. 串联环节的传递函数等于各环节传递函数的乘积。
6. 同步带的节距指同步带上相邻两齿对应点沿节线上度量的距离。
7. 每接受一个电脉冲步进电动机转过的角位移称为步进电机的歩距角。
8. 谐波齿轮传动的三个主要部件是钢轮、谐波发生器和柔轮。
9. 在反应式步进电机中，施加在定子绕组上的信号是脉冲信号。
10. 在MCS-51单片机中，访问外部程序存储器的高8位地址由P2口提供。
11. 在周转轮系中，转臂（系杆）的回转轴线与中心距的轴线是重合的。
12. 若某光栅的条纹密度是50/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是20mm。
13. 在钢丝软轴中，相邻钢丝层的缠绕方向相反，以使各层钢丝间趋于压紧，传递转矩。
14. “Mechatronics”在国内被称为机电一体化。
15. 结构设计中的自保护原则是指系统在超载工作时，其结构元件产生保护效应，使系统免于受损。
16. 若系统总传递函数为其各环节传递函数之和，则这些环节一定是并联。
三、简答题
1、传感器的静态特性指标主要有哪些？
答：线性度，灵敏度，精确度，分辨力，零漂，迟滞，重复性
2、简述在机电一体化产品功能原理方案设计的步骤？
答：1设计任务书，2求总功能，3总功能分解，4寻求分功能解，5原理解组合，6评价与决策，7最佳原理方案。
3、比较滚珠丝杠副中单圆弧型与双圆弧型滚道的优缺点？
答：单圆弧型滚道接触角增大时，传动效率、轴向刚度以及承载能力也随之增大，由于加工用砂轮成型较简单，故容易得到较高的加工精度。
双圆弧型滚道接触角在工作过程中基本保持不变，具有承载能力强，传动精度高等特点，但检验加工困难，制造成本高。
4、简述为什么直流伺服电机具有良好的机械特性？
答：因为直流伺服电机的转速与电枢电磁转矩的关系式n=
从公式中可以看出，在控制电压一定的条件下，转速与转矩成线性关系（斜向下的直线），当载荷突然增加时，随着转速的下降，电磁转矩的增加，与外载荷相平衡，使电机在另一个工作点稳定运转。
5、为什么在绝对式编码器中，人们常选用循环码盘而非二进制码盘？
答：循环码的特点是从任何数转变到相邻数时只有一位发生变化，其编码方法与二进制不同。利用循环码的这一特点编制的码盘即使码盘制作、安装不准，产生的误差也不会超过一个最低单位数，与二进制码盘相比制造和安装就要简单得多了。
6、简述机械传动装置的作用。
答：机械传动装置的作用时传递运动的动力，变换运动形式，如传递运动和负载，匹配转矩和转速等。
7、简述在MCS-51单片机存储器扩展中，与线选法相比，片选信号采用译码法的优点。
答：译码法的优点是可以利用有限的P2口引脚线扩充尽可能多的芯片，并且能使得扩展的存储空间连续。
8、何谓结构设计变元和结构设计变元法，并举出一种采用结构设计变元法设计的实例？
答：结构设计变元：指机械结构可以改变的基本元素，例如材料数量形状
结构设计变元法：运用变形原理和组合原理对机械结构变元进行组合，从而产生一种新结构的创新设计方法。
9、为什么机电一体化产品具有高可靠性？
答：由于电子技术的发展，传感器和驱动控制器等装置采用非接触式代替接触式减少了装置的可动部件和磨损部件。机电一体化产品同时具有自诊断，自检测功能，当系统出现某些故障时，能进行自我保护防止出现事故，因此产品的可靠性得到提高。
10、机电一体化系统设计时应如何处理机与电的关系？
答：替代机械系统，简化机械系统，增强机械系统和综合机械系统
11、简述光电式旋转编码器的类型和工作原理？
答：按照工作原理光电式旋转编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器的工作原理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，用计数脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的工作原理是其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。
12、为什么在可编程控制器构成的控制方案中，输出继电器的线圈不能重复使用？
答：因为当同一个线圈放在两个以上的支路上时，若其中一条支路使该线圈得电而另外的支路又使该线圈失电，那么该线圈的触点的状态将不确定，从而使控制程序的运行状态不确定，无法满足要求的控制功能。
13、为什么要消除齿轮副的齿侧间隙？常用什么方法消除间隙？
答：因为齿侧间隙会使得在传动过程中，主动轮突然改变旋转方向时,从动轮不能立即随之旋转，而是有一个滞后量，造成齿轮传动的回差。这种非线性误差将会影响全闭环系统的稳定性，消除齿轮副间隙通常采用刚性调整法和柔性调整法。
14、步进电动机是如何实现速度控制的？
答：步进电动机的运动是由输入的电脉冲信号控制的。每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的频率成正比，在时间上与输入脉冲同步，因此通过控制输入脉冲的频率就可以控制其转速，通过改变绕组的相序就可以改变其转向。
15、简述滚珠丝杠螺母副的优缺点是什么？
答：滚珠丝杠螺母副的优点为轴向刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损和使用寿命长，缺点：由于不能自锁，具有传动的可逆性，故在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。
四、分析计算题
1、对于如图所示的两级齿轮减速器，已知齿轮1连同电机转子的转动
惯量J 1=4kgm 2,转速为n 1；齿轮2的转动惯量J 2=5kgm 2；齿轮3的转动
惯量J 3=3kgm 2；齿轮4的转动惯量J 4=7kgm 2；各轴的转动惯量忽略不
计，i 1=1.25，i 2=2，求等效到电机轴上的等效转动惯量J eq 。
解：
2121241:??
? ???+??? ???=∑∑==n n J n V M J j n j j i m
i i π根据2144213321221:???? ?
??+???? ???+???? ???+=n n J n n J n n J J J e 得2
24.10kgm J eq
=
2、求如图所示电路网络的传递函数（设u i 为输入，u 0为输出）
解：根据复阻抗概念及基尔霍夫电压定律得：
RS C R R IR U R LS I U i 1
1'')'(+==+?=；； R LS LRS C R U U i ++=2
1
个方程得：联立解上述3 3、对于如图所示的三相反应式步进电机示意图，说明其工作原理。
答：工作原理：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。
4、求已知某工作台采用直流电机丝杆螺母机驱动，已知工作台的行程L=250mm ，丝杆导程t=4mm ，齿轮减速比为i=5，要求工作台位移的测量精度为0.005mm ，采用高速测量方法，试确定旋转编码器的每转脉冲数。（忽略齿轮和丝杆的转动误差）。
解：设传感器的每脉冲数为n s ，每个脉冲对应工作台位移为s
in t l =?，则编码器每转脉冲数为：
160005
.054=?=?=L i t n ，选取n=200光电编码器，则测量精度为： 4
5、画出图示机械系统的力————电压相似模拟电路
6、对于如图所示的二级减速传动，已知电动机的转动惯量为J=294kgm 2,各齿轮的转动惯量分别为：J 1=8kgm 2、J 2=8kgm 2、J 3=6kgm 2、J 4=20kgm 2，Z 2/Z 1=1、Z 4/Z 3=2，若不计轴和轴承的转动惯量，求等效到电机轴上的等效转动惯量J e 解：
2144213321221???? ???+???
? ???+???? ???++=n n J n n J n n J J J J e 21112
1
11212112=??=====4343Z Z Z Z n n n n n n Z Z n n ，，而： 2321420688294kgm J e =++++=故：
7、有一台交流电动机，技术数据表明空载转速为1400r/min ，电源频率为50Hz 。问这是几级电动机？空载转差率是多少？ 解：21400
50606060=?==∴=n f p p f Qn 即：该电机为四极电机 空载时转差率为：067.050
60214001601=??-=-=f np S 8、对于如图所示的两级齿轮减速器，已知负载转矩
T L =10Nm,i 1=1.25,i 2=2,若不计摩擦，求等效到电机轴上的等效负载转
矩T 。 解：Nm i i T T n n T n V F T L
f n j j i m i i 4225.110//212
111=?=?=?+?=∑∑==得：根据π
9、已知双谐波齿轮的柔轮齿数Z1=200，刚轮齿数Z2=202，谐波发生器的转速Nh=600/min ，试求： （a ）柔轮固定时刚轮的转速； （b ）刚轮固定时柔轮的转速；
解：（a ）柔轮固定时：
min /941.5101600,101200202202600,2
2122
2r n n z z z n n H ===-=-= （b ）刚轮固定时：
min /6100600,100200202200600,1
1121
1r n n z z z n n H ===-=-= 五、综合应用题
1、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接部分，并分析该扩展存储器芯片的地址范围。（设8051未连接的地址线接地）
答：连接线如上图所示，左片存储器的地址范围为：００００Ｈ～１ＦＦＦＨ；右边存储器的地址范围为：８０００Ｈ～９ＦＦＦＨ
2、设计一个电机的延时启动和延时停止控制电路，条件如下：
（1）电机启动由按钮X1控制，停止由按钮X2控制；
（2）按下按钮X1 后，点击延时3秒运行；按下X2后电机延时5秒停止，画出梯形图。
解：梯形图如下：
3、试用PLC 完成如下控制：两台电动机A 和B ，只能启动其中一台工作，当按下A 启动开关时，A 工作，B 停止；当按下B 启动开关时，B 工作，A 停止。并且每台电动机都可以单独停止。绘出其梯形图。设输入/输出点的分配情况是： 电机A ：启动X1，停止X2，输出继电器Y1 电机B ：启动X3，停止X4，输出继电器Y2
答：梯形图如下：
4、图为欲用可编程控制器控制的天塔闪光灯示意图。控制要求是：按下启动按钮后，L2、L4、L6、L8亮，1秒后灭；接着L3、L
5、L7、L9亮，1秒后灭；再接着L2、L4、L
6、L8亮，1秒后灭，如此循环下去。根据上述描述写出用PLC 控制的梯形图。 解：PLC 控制的梯形图如下图所示：
机电一体化考试试卷A卷
机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、
机电一体化复习题he
名词解释 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 6、线性度 7、伺服控制系统 8、三相六拍通电方式 9、传感器 10、系统精度11.机电一体化12.自动控制13.开环控制系统 14.逆变器15. PWM 16柔性制造系统17、静态设计18、系统软件 19、感应同步器20 伺服控制21闭环控制系统22 逆变器 23 SPWM 24.分辨力25. 永磁同步电动机26. 复合控制器 27检测传感器28伺服电动机29静压轴承30静压导轨31屏蔽 32 直接存储器存取（DMA）33、中断34、共模干扰35、伺服控制技术36、串行通信37 变频调速38. FMS 39. 响应特性40. 敏感元件41. 压电效应 42. 单片机43. I/O接口44. I/O通道45. 串行通信 填空题 1. 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___增加和缩小__________________。 8. 累计式定时器工作时有_______2_______________________。 9. 复合控制器必定具有_____前馈控制器________。 10. 钻孔、点焊通常选用_____简单的直线运动_控制________类型。 11、计算机在控制中的应用方式主要有__操作指导控制系统_，分级计算机中指系统______ __监督计算机控制系统直接数字控制系统_____________。 12. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：__外循环插管式，内循环_反相器式__________。 13、应用于工业控制的计算机主要有_单片机PLC__总线工程机______等类型。
机电一体化重点及复习资料
1. 机电一体化的定义。 机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织和综合，实现系统整体的最佳化。 2. 简述机电一体化系统的组成及各组成部分的功能。 机电一体化系统的组成：A机械本体、B动力单元、C传感检测单元、 D执行单元、E驱动单元、F控制及信息处理单元这六部分组成。 各成分的功能如下： 1、机械本体：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（装配连接）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的控制要求，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：对系统运行过程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，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。 4、执行单元：根据控制信息和指令在驱动单元的驱动下完成所要求的动作。 5、驱动单元：在控制信息作用下，在动力单元的支持下，驱动各种执行机构（执行单元）完成各种动作和功能。 6、控制及信息处理单元：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、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，通过输出接口送往驱动单元和执行机构，控制整个系统有目的地运行。 3. 机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。 机电一体化系统有以下三种设计方法：
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。 4. 转动惯量、刚度、阻尼的折算公式。 另附资料。 5. 传动链精度对开环伺服系统、闭环伺服系统精度的影响。 开环伺服系统中，传动链的传动精度不仅取决于组成系统的单个传动件的精度，还取决于传动链的系统精度。 闭环伺服系统中的传动链，虽然对单个传动件的精度要求可以降低，但对系统精度仍有相当高的要求，以免在控制时因误差随机性太大不能补偿。 6. 举例说明缩短传动链的三种方式。 A. 伺服电动机； B.直线电机； C.电主轴。 7. 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。 2、摩擦：引起动态滞后和稳态误差，同时还会造成低速爬行。 3、阻尼比：实际应用中一般取0.4--0.8的欠阻尼，既能保证振荡在一定的范围内过渡过程比较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。 4、刚度：对于伺服系统的失动量来说，系统刚度越大，失动量越小，对于伺
机电一体化总复习
《机电一体化系统设计》总复习 一、名词解释： 1.机电一体化产品：是指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。 2.香农采样定理：对于一个有限频率的连续信号，当采样频率f s大于等于2f信号max 时，采样函数才能不失真地恢复原来的连续信号。 3.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/保持器。 4.传感器：把被测得物理量（如温度、压力）作为输入参数，将其转换为电量（电流、 电压、电阻等）后输出。 5.热电阻效应：物质的电阻率随温度变化而变化的特性成为热电阻效应。 6.热电效应：是当受热物体中的电子（空穴），因随着温度梯度由高温区往低温区移动 时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。 7.可编程控制器：简称PLC，是一种为应用于工业环境而设计的数字运算操作的垫子 控制系统。 8.步进电机：步进电机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转变为角位移或线位 移的微电动机。 9.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。 10.计算机集成制造系统：它是在信息技术自动化技术与制造的基础上，通过计算机技 术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于多品种、小批量生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。 二、简答题 1.机电一体化系统与传统机电系统的区别是什么？简述机电一体化系统的共性关键技 术。
最新机电一体化试卷
1.机电-体化技术是以()部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。 A. 自动化 B.电子c.机械 D. 软件 2. 导程Lo =8mm 的丝杠的总质量为6峙，标称直径为40mm ，则其转动惯量为( kg. mm 2 0 A. 1200 B. 480 C.120 D.48 3. 需要消除斜齿轮传动的齿侧间隙，采取调整法使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙。 A. 偏心套 B.轴向垫片c. 薄片错齿 D.轴向压簧错齿 4. 幅频特性和相频特性是模拟式传感器的( )。 A. 静态特性指标 B. 动态特性指标 c.输入特性参数 D. 输出特性参数 5.闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( )。 A.回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度 B.传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度 c.回程误差和传动误差都不会影响输出精度 D. 回程误差和传动误差都会影响输出精度 6.PID 控制算法中，积分调节器的主要作用是()。 A.消除静差 B. 加快响应 c.减小振荡 D.提高稳定性 7. 不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是()。 A. 零接口 B. 被动接口 c.主动接口 D. 智能接口 8. HRGP-1A 喷漆机器人中的活塞式液压缸属于系统中的()。 A. 能源部分 B. 测试传感部分 C 驱动部分 D.执行机构
1.以下产品属于机电一体化产品的是()。 A.游标卡尺 B. 移动电话 C. 全自动洗衣机 D. 非指针式电子表 2. 为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法()。 A. 增大系统刚度 B. 增大系统转动惯量 C. 增大系统的驱动力矩 D. 减小系统的摩擦阻力 4. 光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100 线/mm ，经四倍细分后，记数脉冲为400 ，光栅位移是()mm。 A.1 B.2 C. 3 D.4 5. 以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是()。 A.改变电压的大小 B. 改变电动机的供电频率 C.改变电压的相位 D. 改变电动机转子绕组臣数 7. 以下()不属于系统功能结构图的基本结构形式。 A.串联结构 B.并联结构 C. 环形结构 D. 星形结构 8. 旋转变压器是机器人电液伺服系统中的( A.驱动元件 B.能量元件 C. 检测元件 D. 控制元件 1.以下产品不属于机电一体化产品的是( A. 机器人 B. 移动电话 C 数控机床 D. 复印机 2. 滚珠丝杆的滚珠在整个循环过程中始终与丝杠表面保持接触为()。 A. 插管式 B. 端盖式 c.内循环式 D. 外循环式 3. 下列哪个不是传感器的动态特性? ()
机电一体化复习
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
机电一体化期末复习资料
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。5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。绿色设计就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。6、反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。 7、网络合作设计是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。 第二章 1、机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动
机电一体化期末总复习试题含答案
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。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。
机电一体化试卷及答案
1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 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 →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．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，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。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。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--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。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 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。 ２、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 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：
机电一体化复习要点
机电一体化复习知识总结（ML制作） 第一章绪论 1 Mechatronics机电一体化，由机械学与电子学组合而成。 2 机电一体化含有两方面内容，首先是机电一体化技术，其次是机电一体化产品。 3 机电一体化的目的是提高系统的附加值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料 省能源。 4 机电一体化系统需解决的共性关键技术有检测传感技术、信息处理技术、伺服驱 动技术、自动控制技术、机密机械技术及系统总体技术。 5 机电一体化系统由机械系统（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）等五个子系统组成。 6 构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利的进行物质、能量与信息的交 换和传递。 7 机电一体化系统设计类型有开发性设计、适应性设计与变异性设计。 8 确定机电一体化系统目的功能与规格后，机电一体化技术人员利用机电一体化技术 进行设计、制造的整个过程为“机电一体化工程”。 9 机电一体化系统设计的现代设计方法，计算机辅助设计与并行工程、虚拟产品设 计、快速响应设计、绿色设计、反求设计、网络合作设计。 第二章机械系统部件的选择与设计 1 机械系统部件的设计要求低摩擦、短传动链、最佳传动比、反向死去误差少、高刚性。 2 机械传动部件实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。 3 机电一体化发展要求传动机构不断适应精密化，高速化，小型、轻量化要求。 4 滚珠丝杠四种基本类型（1）螺母固定、丝杠转动并移动，（2）丝杠转动、螺母移动，（3）螺母移动、丝杠移动，（4）丝杠固定、螺母移动并转动。 5 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种，内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面接触。 6 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧（1）双螺母螺纹预紧调整式，（2）双螺母齿差预紧调整式，（3）双螺母垫片调整预紧式，（4）弹簧式自动调整预紧式，（5）单螺母变位导程预紧式，（6）单螺母滚珠过盈预紧式。 7 四级齿轮传动系统总转角误差 =++++ 已知：四级齿轮传动系统，各齿轮转角误差为==…==0.005 rad,各级减速比相同，即==…==1.5。求： （1）该系统最大转角误差；（带入上式即可） （2）为缩小，应采用何种措施。 ①在设计中最末两级的传动比应取大一些
机电一体化试题及复习资料汇总
目录 机电一体化复习题 (2) 机电一体化复习题参考答案 (6) 机电一体化技术试题 (11) 答案及评分标准 (14) 机电一体化复习题 (18) 一、名词解释 (18) 二、填空题 (19) 三、简答题 (20) 四、选择题。（无答案） (23) 五、应用题 (24) 《机电一体化技术》试卷（一） (27) 《机电一体化技术》试卷(一)答案 (29) 《机电一体化技术》试卷(二) (31) 《机电一体化技术》试卷(二) 答案 (34) 《机电一体化技术》试卷(三) (37) 《机电一体化技术》试卷(三)答案 (40) 《机电一体化技术》试卷(四) (42) 《机电一体化技术》试卷(四) 答案 (44) 《机电一体化技术》试卷(五) (47) 《机电一体化技术》试卷(五) 答案 (49) 机电一体化系统设计试题 (53) 一、填空题（每空1分，共20分） (53) 二、简答题（每题5分，共30分） (53) 三、计算题（共20分）（将本题答案写在答题纸上） (54) 四、综合分析题（共30分） (54) 机电一体化系统设计试题答案 (55) 一、填空题（每空1分，共20分） (55) 二、简答（每题5分，共30分） (55) 三、计算题（共20分） (55) 四、综合分析题（30分） (56)
机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O 接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×） 7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（√） 三、单项选择题 1. 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 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 习题一答案 1-1、什么是机电一体化？ 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。 1-2、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。 1-3、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。 1-4、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。 1-5、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。 1-6、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。1-7、机电一体化系统（产品）开发的类型。 1、1 机电一体化的涵义就是什么？它包含了哪两方面内容？ 答:就是在机械的主功能、动力功能、信息功能与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。它包含了技术与产品两方面内容。首先就是指机电一体化技术,其次就是指机电一体化产品。 1、2 机电一体化的英文名称就是什么？Mechatronics 1、3 机电一体化突出的特点就是什么？重要的实质就是什么？ 答:突出特点在于它在机械产品中注入了过去所没有的新技术,把电子器件的信息处理与自动控制等功能揉与到机械装置中去,从而获得了过去单靠某一种技术而无法实现的功能与效果。重要实质就是:应用系统工程的观点与方法来分析与研究机电一体化产品或系统,综合运用各种现代高新技术进行产品的设计与开发,通过各种技术的有机结合,实现产品内部各组成部分的合理匹配与外部的整体效能最佳。 1、4 为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益？ 答:微电子技术在机械领域内只就是机械技术的附加技术,就是机械技术的补充。 1、5 机电一体化对我国机械工业发展有何重要意义？ 答:在当前激烈的国际竞争环境中,机电一体化具有举足轻重的作用,其发展水平在很大程度上反映了一个国家的技术经济实力。国民经济建设与发展必须需要大量掌握机电一体化技术人才区改造传统产业,研究与开发新一代机电一体化产品以改善出口产品结构,增强在国际市场上的竞争力,加快赶超国际先进水平的步伐。机电一体化已经显示出强大的生命力,并正以空前的速度与力度冲击着传统的技术思想、生产方式与方法以及传统的机电产品与产业结构,国民经济的个各个领域都将因此而发生深刻变革。 1、6 机电一体化产品具有哪三个主要特征？ 答:整体结构最佳化、系统控制智能化、操作性能柔性化。 1、7 试列举10种常见的机电一体化产品。 答:汽车,飞机,轮船,洗衣机,电冰箱,打印机,复印机,ATM机,数控机床,机器人。 1、8 试分析CNC机床与工业机器人的五大要素与功能。 答:机电一体化产品所需的五种内部功能:主功能、动力功能、计测功能、控制功能与构造功能。CNC(计算机数控)机床:切削加工就是CNC机床的主功能就是实现其目的所必须的功能,电源通过电动机驱动机床,向机床提供动力,实现动力功能。位置检测装置与CNC装置分别实现计测功能与控制功能。机械机构所实现的就是构造功能。 1、9 机电一体化产品分哪三类？试举例说明。 答:功能附加型(电子秤)功能替代型(电子缝纫机)机电融合型(传真机) 1、10 机电一体化共性关键技术主要有哪六项？ 答:1机械技术、2计算机与信息处理技术、3检测与传感技术4自动控制技术5伺服驱动技术6系统总体技术 1、11 机电一体化设计时必须考虑到技术方案哪些性质？ 答:等效性、互补性及可比性。 1、12 机电一体化设计与传统设计的主要差别就是什么？ 答: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, 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。机械本体与电气驱动界限分明, 在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体与电气驱动界限分明,整个装置就是刚性的, 涉及软件与计算机控制。就是刚性的,不涉及软件与计算机控制。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与电器部件间的相互作用与影响,整个装置在计算机控制下具有一定的智能性 1、13 为什么产品功能越多,操作性越差？为何产品应向“傻瓜化”方向发展？ 答:产品功能的多少或强弱,往往与其复杂程度与功能成本直接相关。产品的操作性能与其功能的多少有直接关系,功能越多,操作越复杂,操作性越差。在机电一体化产品向多功能化方向发展的同时,通过软件来改善产品的操作性能,使机电一体化产品也向智能化与傻瓜化发展。 2、1 机电一体化对机械系统的基本要求有哪些？ 答:1、高精度、2、快速响应、3、良好的稳定性 2、2 机电一体化机械系统有哪几部分机构组成？各部分的功用就是什么？ 答:1、传动机构:机电一体化中的传动机构不仅仅就是转速与转矩的变换器,而就是已成为伺服系统的一部分,它要根据伺服控制的要求进行选择设计,以满足整个机械系统良好的伺服性能。2、导向机构:作用就是支承与导向,为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。3、执行机构:用以完成操作任务的。根据操作指令的要求在动力源的带动下,完成预定的操作。 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、机电一体化目的提高机械系统的附加价值（多功能，高效率，高可靠性，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，具有显著的经济效益，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、接口的分类：1）变换、调整：零接口、无源接口、有源接口、智能接口。 2）输入、输出：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7、1）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。 2）结合法：各组成要素有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、能量、信息。 9、接口的性能决定了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、低惯量、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、最佳传动比、反向死区小、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、小型轻量化；转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，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，轴向刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长；结构复杂，制造成本高，不能自锁，具有运动可逆性，便于消除轴向间隙。 14、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 内循环：滚珠循环过程中始终与丝杠表面保持接触，滚珠循环回路短，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。 外循环：螺旋槽式、插管式、端盖式；滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹轨道，在螺母体内或体外循环运动。 主要尺寸参数：公称直径d o、基本导程P o、行程λ 精度等级：1、2、3、4、5、7、10七个等级，1级最高，10级最低。 15、滚珠丝杠副在负载时，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，这种空回是非连续性既影响传动精度又影响系统的稳定性，单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。 预紧方法有：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。 16、齿轮传动间隙调整：偏心套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮错齿调整。 17、滚珠丝杠副的支承方式：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 18、导轨的主要作用：支承和导向（限制运动部件按给定运动要求和规定的运动方向运动。） 基本要求：导向精度高、刚性好、精度保持性好（耐磨性）、运动轻便平稳、温度变化影响小以及结构工艺好。（常用材料：铸铁、钢、有色金属、塑料、复合材料。）导轨精度：在水平、垂直平面内的直线度及两导轨面间的平行度。（压板、镶条） 耐磨性：合理的导轨材料及热处理；减小导轨面压强；保证良好润滑；提高导轨精度。 机电一体化系统设计期末复习题 机电一体化系统设计期末复习题 一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？ A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容 填空 1.机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品与民用机电一体化产品。 2.典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、电源与输入/输出接口等部分构成。 3.传感器的静态特性参数主要有灵敏度、线性度、迟滞与重复精度。 4.传感器输入特性的主要参数就是输入阻抗或静态刚度。 5.通常,传感器由敏感元件、转换元件与基本转换电路所组成。 6.机电一体化系统常用的能源有电源、液压源与气压源。 7.机电一体化系统中,机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性与快速响应性等方面的要求。 8、机电一体化系统中,机械传动要满足伺服控制在(精度)、稳定性与 (快速响应性)等方面的要求。 9、通常,传感器由(敏感元件) 转换元件与基本转换电路所组成。 10、典型的可编程控制器由(编程器)、微处理器、贮存器、电源与 (输入/输出接口)等部分构成。 11、机电一体化不就是机械与电子简单的叠加,而就是在信息论、(控制论)与系统论的基础上建立起来的应用技术。 12、加工过程中同时对零件进行检验,并根据检验结果主动地控制机床的工作过程,故又称为(主动检验)。 13、控制及信息处理单元一般由(控制计算机)、(控制软件)与硬件接口组成。选择 1、机电一体化就是以( D )、电子学与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。 A 、信息论 B、控制论 C、物理学D、机械学 2、静态刚度属于传感器的( C ) A、静态特性指标 B、动态特性指标 C、输入特性参数 D、输出特性参数 3、通常,数控精密镗铣床等高精度数控设备,其伺服系统的控制方式均采用( B )。 A.开环控制 B.闭环控制 C.半闭环控制 D.混合控制 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就是( A ) A、精度,稳定性,快速响应性 B、精度,稳定性,低噪声 C、精度,高可靠性,小型轻量化 D、精度,高可靠性,低冲击振动 5、( C )与信息处理单元就是机电一体化系统的核心单元, A 、逻辑单元 B、接口C、控制单元 D、系统技术 一、名词解释 1、机电一体化：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，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、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器: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。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、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。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民机电一体化系统设计试题_1答案
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