机电一体化复习(郑堤 唐克洪主编)
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。
机电一体化期末复习资料
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。
机电一体化概论复习资料
机电系统设计提纲第1章概述1 机电一体化概念以机械学、电子学和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。
2 机电一体化共性关键技术（1）精密机械技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）检测传感技术（5）伺服驱动技术（6）系统总体技术3 机电一体化的作用及目的作用：（1）机电一体化技术可为改造传统设备开辟新的发展途径（2）机电一体化技术将加快机电工业赶超国际水平的步伐（3）机电一体化技术将加速改善我国的出口产品结构（4）机电一体化可增强企业的生产经营能力目的：机电一体化的目的是使产品多功能化、高效率化、高智能化、高可靠化、省材料省能源化、并使产品的结构向轻、薄、细、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化、自动化需求。
4 机电一体化系统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。
第三章机电一体化系统中的机械设计1 精度（静刚度、动刚度、定位精度等）、误差概念精度的概念（1）准确度：用系统误差大小来表示，反映了测量值偏离真值的程度。
（2）精密度：用随机误差大小来表示，反映了测量值与真值的离散程度。
（3）精确度：系统误差和随机误差大小的综合反映。
（4）设计精度：指在设计时要求达到的精度。
（5）零件精度：包括零件制造的几何尺寸误差和形状位置误差。
（6）运动精度：指设备主要零部件在以工作速度运动时的精度，常用运动误差来表示。
（7）装配精度：指零部件装配后零部件或设备的尺寸和相对位置误差，包括外形尺寸、作业位置尺寸。
（8）定位精度：指机床或仪器重要部件在运动终点所能达到的实际位置的精度，是一个评价综合性能的精度指标。
（9）重复定位精度：指运动部件沿某个坐标轴向规定位置移动，作多次双向或单向定位时，其实际位置和规定位置的偏差。
（10）几何精度：指机床、仪器在不运动或运动速度较低时的精度。
综合反映零部件和组装后设备的几何形状误差和相对位置误差。
《机电一体化技术》复习提纲
《机电一体化技术》复习提纲第一章绪论1、机电一体化系统的基本功能要素有哪些？功能各是什么？2、机电一体化的相关技术有哪些？第二章机械系统设计1、各种机械特性（摩擦、阻尼、惯量）对系统性能有何影响。
2、各级传动比的最佳分配原则，对机电一体化系统的机械系统的特殊要求。
第三章传感器检测及其接口电路1、传感器主要静态性能指标及定义。
2、转速传感器磁电式：结构、原理接近开关：直流三线式NPN及PNP型输出形式负载的接法3、数字滤波定义及特点，常用数字滤波的原理。
4、常用非线性补偿方法及原理。
5、标度变换定义及表达式。
6、差动放大器特点、电路图及输出电压的表达式。
7、程控增益放大器功能、原理图及原理。
4、画电路图说明多个应变式称重传感器串并联连接方式、优缺点。
第四章机电一体化系统的执行元件（控制电机）1、执行元件的分类。
2、可控硅的主要用途，单向可控硅导通和关断的条件。
3、单相半波可控硅整流电路、波形图及工作原理。
4、直流伺服电机优点，H型驱动电路及原理，PWM调速控制电路、波形图及基本原理。
5、步进电机三种通电方式及特点；步进电机按转子构成的分类；主要性能指标定义：步距角、最高连续运转频率、矩－频特性。
6、交流电机分类、交流感应电机的转速特性及恒转矩控制方法；交—直—交变频器基本组成及基本原理；SPWM变频调速基本原理。
第五章工业控制计算机及其接口技术1、常用工控机，对工业控制计算机系统的基本要求2、CPU与外设之间为什么要设置接口3、模拟量数据采集通道的常用结构形式、特点4、TTL数字逻辑定义、电路特点、系列；CMOS电路特点5、数据传输的三种I/O控制形式、特点6、异步串行通信速率的表示、字符帧格式及每一部分的作用，RS-485串行通信的特点7、数码管的动态及静态显示、原理。
第六章系统抗干扰技术1、形成干扰的条件、干扰的传播方式2、常用的抗干扰方法。
机电一体化复习材料
第一部分复习要求课程的有关内容主要按“了解、掌握和熟练掌握”三个层次要求，具体要求如下：第一章绪论第一节机电一体化的产生和发展1．掌握机电一体化的基本概念和涵义2．掌握机电一体化的发展趋势第二节机电一体化的相关技术1．掌握机电一体化的相关技术及其内容第三节典型机电一体化系统1．掌握机电一体化系统的基本功能要素2．掌握有关控制系统的分类及其概念3．了解机电一体化产品和系统的分类第四节机电一体化系统设计简介1．掌握拟定机电一体化系统设计方案的常用方法及其适用场合2．掌握机电一体化系统（产品）设计的类型3．掌握机电一体化系统设计的概念、基本原则4．掌握系统设计的过程，现代设计方法的步骤5．了解机电一体化系统（产品）开发的工程路线第二章机械传动与支承技术第一节机械传动系统数学模型的建立1．掌握数控机床进给传动系统建模的步骤、方法第二节机械结构因素对伺服系统性能的影响1．掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响第三节机械传动1．掌握机电一体化系统对机械传动的要求2．掌握总传动比的确定3．掌握传动链的级数和各级传动比的分配原则和方法4．掌握各种机械传动装置的特点第四节支承部件1．掌握机电一体化系统对支承部件的要求2．了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点3．掌握常用导轨及其特点4．掌握机身的特点及结构设计主要考虑的因素第三章伺服传动技术第一节概述1．掌握伺服系统的结构组成及分类2．了解伺服电动机应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合3．了解功率放大器的种类第二节直流伺服系统1．了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理2．掌握PWM功率放大器的基本原理第三节交流伺服系统1．掌握交流伺服系统的分类及应用场合第四节步进电动机控制系统1．掌握步进电动机的结构、工作原理及使用特性2．掌握环行分配器的概念及实现环形分配的方法3．了解步进电动机驱动电路的种类及其工作原理4．了解提高系统精度的措施第四章计算机控制技术第一节概述1．了解MCS-51单片机控制系统的组成及特点第二节PLC工业控制计算机简介1．S7-200PLC的编程方法（电气控制原理图转PLC程序图）一、填空题：（20分，每空0.5分）1、根据力—电压相似原理，机械系统质量与电系统中相似，速度与电系统中相似，粘滞阻尼系数与电系统中相似。
机电一体化课程复习资料（二）
机电一体化课程复习资料（二）第一篇：机电一体化课程复习资料(二)简述题1.机电一体化技术（或产品）的定义。
（P1）答：“机电一体化”是微电子技术向机械工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，机电一体化技术是精密机械技术、微电子技术和信息技术等各相关技术有机结合的一种新形式，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的系统的总称。
2.机电一体化系统或产品设计的目的是什么？（P2）答：机电一体化的目的是使系统（产品）高附加价值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向发展，不断满足人们生活的多样化需求和生产的省力化、自动化需求。
3.机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？（P5）答：机电一体化系统（产品）由机械系统（机构）、电子信息处理系统（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。
4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。
（P13）答：机电结合法是将各组成要素有机地结合为一体构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素之间机电参数的有机匹配比较充分。
5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？。
答：它是将机电结合法制成的功能部件（子系统）、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统（产品），故称为组合法。
特点：在新产品（系统）系列及设备的机电一体化改造中应用这种方法，可以缩短设计及研制周期、节约工装设备费用，且有利于生产管理、使用和维修。
6.机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？（P22）答：传递转矩和转速，使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。
7.简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。
（P22）答：主要功能：传递转矩和转速；目的是使执行元件和负载之间在转矩和转速方面得到最佳匹配；基本要求：传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大。
机电一体化复习资料
机电一体化复习资料机电一体化参考资料名词解释1、工业机器人：是一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，是能搬动物料、工件或操作工具以及完成其他各种作业的机电一体化设备。
2、灵敏度：是检测系统对被测量敏感程度的另一种表示形式，它是指系统能检测到的被检测量的最小变化。
3、单片机：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。
4、I/O接口：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。
5、机电接口：是指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口。
6、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。
7、闭环控制系统：闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。
8、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。
9、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。
10、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。
填空题1、按机电一体化产品的功能，可以将其分成、、、和信息控制类。
2、滚珠丝杆中滚珠的循环方式有、两种。
3、伺服系统的一般结构型式采取闭环控制，包含、、和4个部分。
4、机电控制系统的机械装置主要包括、和三个部分。
5、应用于工业控制的计算机主要有、、等类型。
机电一体化复习资料(汇总完整版).doc
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）。
机电一体化考试复习资料
绪论1、1971年日本提出“Mechatronics”=Mecha nics（机械学）+Elec tronics（电子学）2、机电一体化技术的核心机械技术+（微）电子技术3、机械技术四大支柱：力学、机械学、制造工艺学、控制4、机电一体化系统6个基本要素：机械本体、执行机构、驱动部分、测试传感部分、控制及信息处理单元、能源5、常用的能源：电源、液压源、气压源6、机电一体化相关技术：机械技术、伺服驱动技术、传感与检测技术、自动控制技术、计算机与信息处理技术、系统技术7、系统技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互有机联系的若干概念单元，以功能单元为子系统进行二次分解，生成功能更为单一和具体的子功能单元。
这些子功能单元同样可继续逐级分解，直到能够找出一个可实现的技术方案。
8、发展趋势高性能化——高速化、高精度、高效率、高可靠性智能化——诊断过程智能化、人机接口智能化、自动编程智能化轻量化和微型化第一章1、总体方案设计是系统设计的前期工作，是一种概念性的设计。
它是从系统设计角度出发,根据设计目标的要求，综合考虑系统各个部分之间的关系，从系统角度进行优化，确定系统的最优设计方案。
2、总体方案的作用：决定性、战略性、关键性的作用3、总体方案设计的主要内容：总体结构方案设计、驱动方案设计、控制方案设计、人机工程设计、可靠性设计4、主体结构方案具体包括主要几何尺寸的确定、布局、作业空间的确定、运动自由度数的确定和操作环境的确定。
5、结构设计遵循基本原则：明确、简单、安全可靠6、总体布局设计原则：功能合理、结构紧凑、层次分明、比例协调7、总体布局由装置或者零部件的形状、大小、数量、位置和顺序等5个基本因素来决定，是这些因素的综合。
总体布局要与主体机械结构、电气控制装置、辅助装置、人机操作接口的设计以及使用环境的要求一起来考虑。
8、常用的执行机构按运动形式的不同可以划分为直线输出型和转动输出型9、直线驱动原件直接驱动：直线步进电机、阀控油缸、气缸都可以直接驱动负载，产生直线运动10、回转型驱动元件实现的直线运动驱动回转型驱动元件如直流电动机、步进电机、交流伺服电机。
机电一体化复习提纲(完全版)
1机电一体化复习提纲1机电一体化系统的构成要素及其功能，机电一体化系统中的关键技术。
1.1功能构成1.1.1目的功能1.1.2内部功能1.2基本结构要素21.3基本功能要素一个较完善的机电一体化系统，应包括以下几个基本功能要素：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统，各要素和环节之间通过接口相联系。
在机械本体的支持下，由传感器检测产品的运行状态及环境变化，将信息反馈给控制及信息处理装置，控制及信息处理装置对各种信息进行处理，并按要求控制动力源驱动执行机构进行工作。
1.4关键技术精密机械技术、检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、系统集成技术2机电一体化系统中机械传动、机械结构的设计特点。
传统机械系统一般是由动力件、传动件、执行件三部分加上电器、液压和机械控制等部分组成，而机电一体化中的机械系统由计算机协调与控制，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械或机电部件相互联系的系统组成。
其核心是由计算机控制的，包括机、电、液、光、磁等技术的伺服系统。
机电一体化中的机械系统需使伺服马达和负载之间的转速与转矩得到匹配。
也就是在满足伺服系统高精度、高响应速度、良好稳定性的前提下，还应该具有较大的刚度、较高的可靠性和重量轻、体积小、寿命长等特点。
2.1传动设计的特点精密机械的传动设计可以认为是面向机电伺服系统的伺服机械传动系统设计。
按机电有机结合的原则，机电系统常采用调速范围大、可无级调速的控制电机，从而节省了大量用于变速和换向的齿轮、轴承和轴类零件，减少了产生误差的环节，提高了传动效率，因此使得机械传动设计也得到简化，其机械传动方式也由传统的串联或串并联方式演变为并联的传动方式，即每一个机械运动都由单独的控制电机、传动机构和执行机构组成的子系统来完成，各运动间的传动关系则由计算机来统一协调和控制，如并联机器人、并联机床等，极大地简化了机械结构，提高了产品的刚度重量比以及精度等级。
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。
机电一体化期末考试整理复习资料
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。
机电一体化设计基础-1
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第四节 机电一体化产品的分类
机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代 型和机电融合型三类。 1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产 品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强， 性能得到适当的提高。经济型数控机床、电子秤、数 显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产 品。 2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术 及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能 或主功能，使产品结构简化，性能提高。柔性增加， 如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原 来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术 器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代 了原来机械的主功能。
第二节 传动机构设计
一、传动机构性能要求 1．转动惯量小 转动惯量大会对系统造成不良影 响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降； 系统固有频率减小，容易产生谐振，在设计传动机构时 应尽量减小转动惯量。 2．刚度大 刚度是使弹性体产生单位变形量所需 的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的。 3．阻尼合适 要求摩擦小 、抗振性好、间隙小。
三、检测与传感技术
检测与传感技术的研究对象是传感器及其信号检测 装置。机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各 种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及 信息处理装置。因此检测与传感是实现自动控制的关键 环节。 四、自动控制技术 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。自动控制技术的难点在于自动控制理 论的工程化与实用化。
注意：谐波齿轮传动如图2-26。
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第三节 导向机构设计
一、导轨的功用 机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支承 和导向。 二、导轨的基本要求 1．导向精度 导向精度主要是指动导轨沿支承导 轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的几何 精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量 以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。 2.耐磨性 是指导轨在长期使用过程中能否保持一 定的导向精度。
机电一体化复习(郑堤 唐克洪主编)
1.工业三大要素:物质、信息、能量2.机电一体化产品一般具备的内部功能：主功能、动力功能、计测功能、控制功能、构造功能3.机电一体化基本结构要素：机械本体、动力源、检测和传感装置、控制和信息处理装置、a)执行机构4.按照机电结合程度和形式不同，机电一体化产品可划分为：功能附加型、功能替代型、机电融合型。
主要特征见（书P5）5.机电一体化的基础是机械技术6.机电一体化共性关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、检测和传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术7.机电一体化产品设计一般分为三种类型：开发性技术、适应性技术、变异性技术8.机电一体化对机械系统的要求：高精度、快速响应、良好的稳定性9.机械系统的组成：传动机构、导向机构、执行机构10.传动机构性能要求:转动惯量小、刚度大、阻尼合适11.滚珠丝杆副组成:螺母、滚珠、丝杆、回程引导装置12.机电一体化机械系统应具备的伺服性能：高精度、快速响应、良好的稳定性13.直齿圆柱齿轮传动机构消除齿侧间隙方法:偏心轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法14.斜齿轮传动机构：垫片调整法、轴向弹簧调整法15.滚珠丝杆副轴向间隙调整和施加预紧力的方法:双螺母预紧16.常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式:垫片调隙法、螺纹调隙法、齿差调隙法17.按螺纹滚道截面形状分类：单圆弧型、双圆弧型两类18.按滚珠的循环方式分类：内循环方式、外循环方式19.20.同步齿形带传动机构兼带传动、齿轮传动、链传动的优点21.机电一体化产品的导向机构是导轨,其作用是支承和导向22.根据导轨副之间的摩擦分为：滑动导轨和滚动导轨23.导轨的基本要求：导向精度、耐磨性、疲劳和压溃、刚度、低速运动平稳性、结构工艺性24.微动机构按执行件的运动原理不同分为：机械式、电气—机械式、弹性变形式、热变形式、磁致伸缩式、压电式25.机电一体化产品接口分类：按接口的变换和调整功能分为:零接口、被动接口、主动接口、智能接口。
机电一体化复习提纲
机电一体化复习提纲机电一体化试题机电一体化复习提纲1、什么是机电一体化产品？机电一体化系统的基本结构要素有哪些？机电一体化系统中的机械系统通常由哪些部分组成？答：（1）机电一体化产品（或系统）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）机电一体化系统的基本结构要素由机械本体（机构）、动力（动力源）、检测传管（传感器）、信息处理（计算机）、执行与驱动（如各类电机）等五大部分组成。
（3）机械系统由传动机构、支撑与导向机构、执行机构及机架等组成。
3、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？答：（1）基本要求：高精度，快速响应，良好的稳定性、抗干扰能力强、环境适应性好。
4、机电一体化系统中的传动系统应满足哪些性能要求？为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足哪些要求，为达到这些要求，主要采取哪些措施？答：（1）足够的刚度、惯量小、阻尼适中。
（2）满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求，为满足这些要求采取的措施：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。
5、滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有哪些？滚珠丝杠支承方式有哪些？具有最大刚度的的支承方式是什么？答：（1）循环装置有内循环及外循环方式。
（2）A单推―单推式，B双推―双推式，C双推―简支式，D双推―自由式，（3）具有最大刚度的支撑方式是双推―双推式。
6、同步带传动有何优点？答：与一般带传动相比，同步带传动的传动比准确，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，适宜多轴传动，不需润滑，耐油、耐水、耐高温、耐腐蚀，维护保养方便，但中心距要求严格，安装精度要求高，制造工艺复杂，成本高。
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机电一体化复习(郑堤唐克洪主编)1.工业三大要素：物质、信息、能量2.机电一体化产品一般具备的内部功能：主功能、动力功能、计测功能、控制功能、构造功能3.机电一体化基本结构要素：机械本体、动力源、检测和传感装置、控制和信息处理装置、a)执行机构4.按照机电结合程度和形式不同，机电一体化产品可划分为：功能附加型、功能替代型、机电融合型。
主要特征见（书P5）5.机电一体化的基础是机械技术6.机电一体化共性关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、检测和传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术7.机电一体化产品设计一般分为三种类型：开发性技术、适应性技术、变异性技术8.机电一体化对机械系统的要求：高精度、快速响应、良好的稳定性9.机械系统的组成：传动机构、导向机构、执行机构10.传动机构性能要求：转动惯量小、刚度大、阻尼合适11.滚珠丝杆副组成：螺母、滚珠、丝杆、回程引导装置12.机电一体化机械系统应具备的伺服性能：高精度、快速响应、良好的稳定性13.直齿圆柱齿轮传动机构消除齿侧间隙方法：偏心轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法14.斜齿轮传动机构：垫片调整法、轴向弹簧调整法15.滚珠丝杆副轴向间隙调整和施加预紧力的方法：双螺母预紧16.常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式：垫片调隙法、螺纹调隙法、齿差调隙法17.按螺纹滚道截面形状分类：单圆弧型、双圆弧型两类18.按滚珠的循环方式分类：内循环方式、外循环方式19.20.同步齿形带传动机构兼带传动、齿轮传动、链传动的优点21.机电一体化产品的导向机构是导轨，其作用是支承和导向22.根据导轨副之间的摩擦分为：滑动导轨和滚动导轨23.导轨的基本要求：导向精度、耐磨性、疲劳和压溃、刚度、低速运动平稳性、结构工艺性24.微动机构按执行件的运动原理不同分为：机械式、电气-机械式、弹性变形式、热变形式、磁致伸缩式、压电式25.机电一体化产品接口分类：按接口的变换和调整功能分为：零接口、被动接口、主动接口、智能接口。
按输入功能分为机械接口、物理接口、信息接口、环境接口26.人机接口又包括输入接口与输出接口两类。
27.信息处理系统通过信息采集接口接受传感器输出的信号，检测机械系统运行参数，经过运算处理后，发出有关控制信号→经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件，以调节机械系统的运行状态，使其按要求动作28.人机接口的特点：专用性、低速性、高性能价格比29.在进行接口设计时需要采取软件或硬件措施进行消抖处理。
30.软件消抖是在检测到开关状态后，延时一段时间再进行检测，若两次检测到的开关状态相同则认为有效。
延时时间应大于抖动时间。
31.32.33.按照信息的传递方向，机电接口分为信息采集接口和控制量输出接口。
34.A/D转换芯片种类繁多，主要有逐次比较式、双积分式、量化反馈式和并行式35.计算机输出的控制信号主要有三种形态：数字量、开关量和频率量36.检测系统的基本要求：灵敏度及分辨率、精准度、系统的频率响应特性——要求快速响应、稳定性、线性特性、静、动态特性好37.检测系统设计的主要方法是实验分析法，即理论分析和计算与实验测试相结合的方法。
38.传感器主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
39.光栅传感器由光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）和光电接收元件组成。
40.最常见的数字式传感器有光栅、磁栅、容栅、感应同步器、光电编码器及激光干涉仪等41.运算放大器N1和N2接成跟随器，作缓冲器用。
当控制信号U c为高电平时场效应管VF导通，对输入信号采样。
输入信号u i通过N1和V F向电容C充电，并通过N2输出u o。
由于N 抗很小，N2的输出阻抗很大，因而在V F导通期间u o = u i。
当U c为低电平时，V F截止，电容C将采样器间的信号电平保持下来，并经N2缓冲后输出。
42.按被控量的不同可以将伺服系统分为位置伺服系统、速度伺服系统，其中最常见的是位置伺服系统；43.按照控制方式，可将伺服系统分为开环、闭环、半闭环系统。
44.根据执行器使用的动力源，可以将伺服系统分为电气伺服系统、液压伺服系统和气压伺服系统等几种类型。
45.伺服系统的基本要求：稳定性、精度、快速响应性46.单相、双相通电K=1，单双相轮流通电K=247.步距误差：空载时实测的步距角与理论的步距角之差，反映步进电机的角位移精度。
（±10'~±30',精度高的±2'~±5'）48.直流伺服电机特点：响应迅速，精度和效率高，调速范围宽、负载能力大，控制优良，一般用于闭环或半闭环控制的伺服系统中。
49.基本结构：磁极、电枢、电刷及换向片等三部分。
50.基本原理是主磁极的励磁线圈在直流电源下产生恒定磁场，当电枢绕组通入直流电，在电枢线圈中有直流电流，因而电枢线圈在磁场的作用下受到电磁力矩而带动转子旋转。
51.直流伺服电机，按定子磁场产生方式分，可分为永磁式和他励式。
52.按电枢的结构与形状分平滑电枢型、空心电枢型（前两者惯性小）和有槽电枢型（转动惯量大）。
53.按转子转动惯量的大小可分为大惯量、中惯量和小惯量型。
54.直流伺服电动机的控制方式：电枢电压控制、励磁磁场控制55.56.步进电动机的控制：脉冲分配控制、速度控制、自动升降速控制57.要使步进电动机正确运转，必须将指令脉冲按一定规律分配给步进电动机各相绕组，以产生旋转磁场。
把实现这一功能的器件称为脉冲分配器或环形分配器，可由硬件电路或软件程序来实现58.PWM晶体管功率放大器由电压-脉宽变换器、开关功率放大器组成59.功放电路(功率放大器)，目前主要有两种： 1.晶闸管功率放大器；2.晶体管脉冲宽度调制(PWM)功率放大器。
60.影响系统动态特性的主要因素是系统的惯性、刚度和阻尼。
61.统计法所采用的随机信号主要有白噪声信号和伪随机信号62.PID控制器中有三种基本控制规律：比例、积分、微分控制规律简答题1.试举出一个典型的机电一体化产品的例子，并指出该系统由哪几部分构成，它们各起什么作用。
（关键点：分清机电产品的各组成部分，即机械本体、执行器、控制与信息、处理系统、检测反馈装置，并写出它们的名称和功能）答：可举出有关的机电一体化产品的例子（自动吸尘器、洗衣机等）] 机械本体（吸尘器机体）：指机架、机械传动、执行机构；支撑系统和执行动作；执行器（电机）：将电能转化为机械能；控制与信息处理系统（吸尘器的控制器）：完成信息转换、传输、处理、运算等功能；检测反馈装置（接触传感器等）：负责检测系统工作情况，供系统处理。
2.简述机电一体化的涵义。
答：在微电子技术向工业渗透的基础上，综合应用机械、电子、信息、自动控制等群体技术，从系统的观点出发，根据系统的功能目标和优化组织结构目标，以智能、动力等要素为基础，对各组成要素及其间信息、能量交互机理进行研究，并在有序信息流的控制下，形成物质、能量的有规则运动，实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
3.简述直流伺服电动机脉宽调制的工作原理。
答：直流伺服电动机脉宽调制（PWM）的工作原理：假设输入直流电压U ，可以调节导通时间得到一定宽度的与U 成比例的脉冲方波，给伺服电动机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而输出不同大小的电压Ua ，使直流电动机平滑调速。
4.什么是伺服系统？伺服系统的一般组成有哪几个部分？答：伺服系统又称随动系统，它是以机械位置、速度和加速度为控制对象，在控制命令指挥下，控制元件的工作，使机械运动部件按照命令要求运动。
一般来说，伺服系统组成框图如图所示。
伺服系统组成框图①控制器：伺服系统中控制器的主要任务是根据输入信号和反馈信号决定控制策略，控制器通常由电子线路或计算机组成。
②功率放大器：伺服系统中功率放大器的作用是将信号进行放大，并用来驱动执行机构完成某种操作，功率放大装置主要由各种电力电子器件组成。
③执行机构：执行机构主要由伺服电动机或液压伺服机构和机械传动装置等组成。
④检测装置：检测装置的任务是测量被控制量，实现反馈控制。
无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是低于检测装置的精度，因此要求检测装置精度高、线性度好、可靠性高、响应快。
5.PID 控制器中的 P、I、D 各指什么？它们对控制系统分别有什么作用？P------比例环节、I-------积分环节 D------微分环节比例调节起纠正偏差的作用，其反应迅速；积分调节能消除静差，改善系统静态特性；微分调节有利于减少超调，加快系统的过渡过程。
6.何谓采样？怎样才能保证在采样过程中不丢失原信号中所包含的信息？答：所谓采样：将模拟信号变成离散信号的过程。
采样过程中，只有满足采样定理（或者采样频率必须为信号最高频率的两倍）的采样过程才能保证在采样过程中不丢失原信号中所包含的信息。
7.试根据机械特性曲线，分析当负载转矩不变时，直流伺服电机的调压调速过程。
8.试分析电压-脉宽变换器输出的矩形脉冲 Us 的频率、正负脉宽比及脉冲幅度各是由谁决定的。
输出的举行脉冲Us的频率取决于三角波的频率，正负脉宽比取决于Ui，脉冲幅度取决于比较器的特性。
当U1=0时，Us的正负脉宽相等，直流分量为0，当U1>0时，Us的正脉宽大于负脉宽，直流分量大于0，当U1<0时，Us的正脉宽小于负脉宽，直流分量小于0，电枢绕组中的电流平均值也小于0，电动机反转，且随着U1减少，反转转速增加。
当U1>UTpp/2或U1≤-UTpp/2时，Us为正或负的直流信号，VT1和VT4或VT2和VT3始终导通，电动机在最高转速下正转或反转。
9.机电一体化机械系统由哪几部分机构组成，对各部分的要求是什么由传动机构、导向机构、执行机构组成传动部件设计：要求传动机构满足以下几个方面：转动惯量小、刚度大、阻尼合适，此外还要求摩擦小、抗振性好、间隙小，特别是其动态特性与伺服电动机等其他环节的动态特性相匹配。
（1）精密化：对于某种特定的机电一体化产品来说根据其性能的需要提出适当的精密度要求；（2）高速化：产品效率的高低，直接与机械传动部分的运动速度相关；（3）小型化、轻量化：随着机电一体化系统（产品）的精密化、高速化的发展，必然要求其传动机构小型化和轻量化；执行机构设计：它应能快速地完成预期的动作，并具有响应速度快、动态特性好、动静态精度高、动作灵敏度高等特点，另外为便于集中控制，它还应满足效率高、体积小、质量轻、自控性强、可靠性高等要求；当负载转矩保持不变时，保持x轴取值不变，对比ua1，ua2，ua3对应。