机电班机电一体化系统设计复习课
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。
《机电一体化系统设计》复习
2-23 简述旋转支承的种类及其基本要求。 2-25 轴系部件设计的基本要求有哪些？
第二十一页，编辑于星期六：十点 十分。
三、传感检测系统的选择与设计
▪ 目的：了解并会选用在机电一体化系统中 常用的一些传感元件。
（1）周向弹簧式
（2）可调拉簧式
第十二页，编辑于星期六：十点 十分。
小结：齿轮传动传动链的级数和级比的选择
总原则：尽量采用较大传动比的单级传动
对数减少 传动精度提高
配置传动比的目的：满足驱动元件与负载之间的位移、速度、加速度、传动精度（误差） 相互匹配的基本要求。
多级传动时，遵循如下的原则：
1、最小等效转动惯量原则
反向运动，只有螺杆转动某一角度
后才能使螺母开始反向运动，这种
现象称为空回。
第八页，编辑于星期六：十点 十分。
2.2.4 齿轮传动
“齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器”
一、 齿轮传动系统的总传动比及其分配 ▪ 设计机电一体化齿轮传动系统，主要是研究它的动力学特性。
1.最佳总传动比 由于负载特性和工作条件的不同，最佳传动比有各种各
弹簧-阻尼系统图
1-主动件；2-弹簧-阻尼；3运动件；4-静导轨
第十八页，编辑于星期六：十点 十分。
防止爬行现象采取以 下几项措施
为防止爬行现象的出现，可同时采取以下几项措 施： ★ 采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层 导轨等； ★ 在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油； ★ 用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减 少传动副等方法来提高传动系统的刚度。
2-11 简述滚珠丝杠副的主要尺寸参数及其涵义。
《机电一体化系统设计》复习大纲.doc
《机电一体化系统设计》一、名词解释1、采样：将连续时间信号转变为脉冲数字信号的过程。
2、导轨导向精度：动导轨按给定方向作直线运动的准确程度。
3、执行元件：将控制信号转换成机械运动和机械能量的转换元件。
4、可靠性：系统（产品）在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。
5、机电融合法：将各组成要索冇机融合为一体而构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素Z间机电参数的有机匹配比较充分。
6、机电一体化：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。
7、反馈：通过适当的检测传感装置将输出量的全部或一部分返回到输入端，使Z与输入量进行比较，用其偏差对系统进行控制，反馈控制的目标是使该偏差为零。
8、伺服系统：又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
9、微机控制系统：是将微型计算机作为机电一体化产品的控制器，结合微型计算机的工作原理、接口电路（数字和模拟）的设计、相应的控制硕件和软件，以及它们之间的匹配，实现对控制对象的有效控制。
10、适应性设计：是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况卜：对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原冇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。
11、PLC：采用微型计算机的基本结构和工作原理，融合继电接触器控制的概念构成的一种控制器，使用可编程存储器存储用户设计的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数、算术运算和I/O接口通讯来控制机电一体化系统（产品）。
二、填空题1、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、和执行元件系统）五个子系统工组成。
2、常用的机电一体化系统必须具备的三大口的功能是变换（加工、处理）功能；传递（移动、输送）功能、储存（保持、积誉、记录）功能。
机电一体化技术 复习
2016 机电一体化技术复习指南2016-6-18（红色字体为需要了解内容）1.机电一体化领域的共性关键技术优先发展的系统(或产品)领域实现机电一体化，必须解决这些系统采用微电子技术所面临的共性关键技术，这些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、精密机械技术及系统总体技术等。
2.机电一体系统构成要素及其功能（表1-2）构成要素: 机电一体化系统(产品)由机械系统(机构)、控制系统(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)五个子系统组成。
主功能：实现系统“目的功能”直接必需的功能。
动力功能：向系统提供动力、让系统得以运转的功能。
计测功能：对系统内部信息和外部信息进行检测与计算处理的功能。
控制功能：对整个系统进行控制，使系统正常运转以实施“目的功能”。
构造功能：使构成系统的子系统及元、部件维持所需要的时间和空间上的相互关系所必需的功能。
3.机电trtypk一体系统构成要素之间的接口（两种不同的分类形式）机电一体化系统由许多要素或子系统构成，各要素或子系统之间必须能顺利进行物质、能量和信息的传递与交换。
为此，各要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联系条件就可称为接口(Interface)。
(1)按变换调整功能分类：零接口，无源接口，有源接口，智能接口。
(2) 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。
4.机电一体系统的评价指标附加价值：高性能化,低价格化,高可靠性化,智能化,省能化(低能耗化),短小轻薄化5.机械系统部件的设计要求为充分发挥机电一体化的三大效果三大目的省能源、省资源、智能化，使系统(或产品)得到最佳性能：(1)要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数；(2)要求设计机械系统时应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数；(3)综合应用机械技术和微电子技术，使二者密切结合、相互协调、相互补充,充分体现机电一体化的优越性。
02247机电一体化系统设计(设计)复习资料
《02247机电一体化系统设计（设计）》复习资料
一、三台异步电动机的顺序启动逆序停止控制设计（50分）。
三台电动机，按下启动按钮时，M1先启动，运行2S后M2启动，再运行3S后M3启动；
按下停止按钮时，M3先停止，3S后M2停止，5S后M1停止。
1、画出I/O接线图。
（20分）
2、设计梯形图。
（20分）
3、写出指令表。
（10分）
二、霓虹灯控制系统设计（50分）。
现在有“科创学院”四个字，开始启动时每隔1S顺序点亮，最后四字都亮，四字全亮2S后熄灭2S，且循环上述步骤:
1、I/O分配。
（10分）
2、梯形图设计。
（40分）
复习资料参考答案
1、画出I/O接线图。
（20分）
2、设计梯形图。
（20分）
第1页，共2页
3、写出指令表。
（10分）1、I/O分配。
（10分）启动按钮：X0 （1分）停止按钮：X1 （1分）科：Y0（2分）
创：Y1（2分）
学：Y2 （2分）
院：Y3（2分）
2、梯形图设计。
（40分）
第2页，共2页。
机电一体化复习材料1
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。
电大本科机电一体化系统设计基础期末考试复习资料
《机电一体化系统设计基础》期末复习一．单选题1.机电一体化技术是以( C)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.微电子 C 机械 D.软件2. 导程Lo = 8 mm 的丝杠的总质量为6kg ，标称直径为4 0 mm ，则其转动惯量为(A)kg. mm2A.1200B.480c. 120D.483. 某机电一体化系统需要消除斜齿轮传动的齿侧间隙，采取(D)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. 下列哪项指标是传感器的动态特性? (D )。
A. 量程B.线性度 c.灵敏度D. 幅频特性5. 在开环控制系统中，常用(B )做驱动元件。
A. 直流伺服电动机B. 步进电动机C. 同步交流伺服电动机D. 异步交流伺服电动机6. HRGP-1A 喷漆机器人中的旋转变压器属于系统中的(B )。
A. 能游、部分B.传感部分C. 控制器D.执行机构7.机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为(B )等方面。
A. 固有频率、响应速度、惯量B. 固有频率、失动量、稳定性C. 摩擦特性、响应速度、稳定性D.摩擦特性、失动量、惯量8. 多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按(C )设计的传动链。
A. 最小等效转动惯量原则B. 输出轴的转角误差最小原则c.重量最轻原则(小功率装置)D.重量最轻原则(大功率装置)9. 幅频特性和相频特性是模拟式传感器的(B )。
A.静态特性指标B.动态特性指标C.输人特性参数D.输出特性参数10. 半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(D)。
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11. 步进电机转角的精确控制是通过控制输入脉冲的(B )来实现的。
机电一体化系统设计复习内容
复习内容第一章：1． 机电一体化化基本概念，P1何谓“机电一体化”?机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。
2． 机电一体化的基本组成要素以及发展方向：P2-3，P7开始四个发展方向；一个较完善的机电一体化系统，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，通过接口耦合、运动传递、物质流动、信息控制、能量转换有机融合集成一个完整系统。
机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。
1．机电一体化的高性能化 2．机电一体化的智能化趋势3．机电一体化的系统化发展趋势4．机电一体化的轻量化及微型化发展趋势第二章：1． 等效转动惯量的计算：P35公式（2-17），特别要注意各物理量的单位：要会用该公式，如转动惯量随级数的增加而减小等选择题； 2． 等效力矩的计算，P35公式（2-21），特别是加速力矩计算公式为（2-11）：tJn T a 602max π=，n 的单位为r/min,t 的单位为秒；J 的单位为KGM 2 kjkj jk i mi i f n v Fn n T T ∑∑==+*=1121π注意移动件的速度和n 的单位要统一，F 的单位为N ，如摩擦力，切削阻力在导轨垂直方向的分力等。
2023年电大本科机电一体化系统设计基础复习指导二试题类型说明
机电一体化系统设计基础复习指导(一)——课程重点课程重点机电一体化系统设计基础课程是一门综合性课程。
本课程介绍机电一体化的基本概念和系统组成， 机电一体化系统设计的基本理论和方法。
重点介绍机电一体化系统中的机械技术、计算机技术、 伺服驱动技术、传感测试技术，并通过典型机电一体化产品的实例分析，进一步说明机电一体化 系统的设计思绪和方法。
因此，在进行期末复习时，也要根据课程的脉络，抓住重点，以取得良好 的学习效果。
本文将列出课程各章重点，供同学们复习时参考。
试题类型将在机电一体化系统设 计基础复习要点(二)中给予说明。
第一章概论1.机电一体化技术的定义机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的综合性高新技术，是机械技术与微电子技术的有机结合。
2. 机电一体化系统的基本结构要素机电一体化系统一般涉及6个基本结构要素：机械本体、能源、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息解决单元。
应掌握这些基本结构要素的构成，在机电一体化系统中所起的作用，以及系统对基本结构要素的规定。
对于一般的机电一体化系统应可以纯熟分析系统中的各个部分分别属于系统的哪一基本结构 规定。
3. 机电一体化的相关技术 机电一体化的相关技术有：机械技术、计算机与信息解决技术、系统技术、自动控制技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术。
伺服驱动技术。
应了解各项相关技术在整体系统中的作用。
第二章系统设计方法及工程路线机电一体化产品的设计方法和工程路线涉及以下14个基本环节：(1)拟定产品(设计)目的，拟定初步技术规范。
(2)收集资料，市场分析，可行性分析，技术经济性分析。
(3)初步设计(总体方案设计)。
(4)初步设计方案的评审、评价(不满意，修改)。
(5)拟定数学模型(理论分析)。
(6)具体设计(样机设计)。
(7)具体设计方案评审、评价(不满意，修改)。
(8)试制样机。
(9)样机实验，测试。
(10)技术评价与审定(不满意，修改)。
《机电一体化系统设计基础》复习资料
《机电一体化系统设计基础》复习资料一、填空题1．按照运动轨迹不同，数控设备可分为点位控制装置、直线控制装置和轮廓控制装置等三类。
2．步进电机的驱动电源由变频信号源、脉冲分配器和功率放大器组成。
3．传感器的主要静态特性指标有灵敏度、线性度、重复精度和迟滞。
4．传感器输入特性的主要参数是广义输入阻抗或静态刚度。
5．当负载折算到电机轴上的惯量等于转子惯量时，系统能达到惯性负载和驱动力矩的最佳匹配。
6．当前，广泛采用的直流伺服电机的驱动电路有线性直流伺服放大器和脉宽调制放大器两种。
7．典型开关量I/O模板的I/O电气接口的主要功能有滤波、电平变换、光电隔离和功率驱动。
8．对于执行装置，选择较大的传动比可使系统的相对阻尼系数增大，有利于系统的稳定性。
9．对于线性控制系统，若要求在达到高精度的同时减小定位时间，则必须提高系统的固有频率。
10．第一条标准微机总线是 S－100总线，而 Multi（或STD、STE）总线可支持多CPU 并行工作。
11．HRGP－1A喷漆机器人的主要特点是操作机采用挠性手腕结构，具有3个自由度；驱动器采用分离活塞式油缸，减轻了示教力；位置测量采用旋转变压器作传感器，具有较高的伺服精度。
12．HRGP－1A喷漆机器人微机控制系统采用双CPU工作，其中主CPU为8088 ，并配有协处理器，从CPU为8086 ，主要用于电液伺服回路控制。
13．机电一体化产品按用途可以划分为民用机电一体化、办公机电一体化和产业机电一体化产品。
14．机电一体化系统设计的质量管理主要体现在质量目标管理、实行可行性设计和进行设计质量评审三个方面。
15．机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制在精度、稳定性和快速响应性等方面的要求。
16．机电一体化系统常用的能源有电源、气压源和液压源。
17．机械传动系统中，影响系统传动精度的误差可分为传动误差和回程误差两种。
18．计算机的系统总线（信号线）有数据总线、地址总线和控制总线等三类。
机电一体化系统设计复习
1．机电一体化的定义:机械工程与电子工程想结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置。
机械系统中的微动机构部分的特点：频率响应最高的是磁致伸缩微动机构。
滚珠丝杠螺母副的预紧目的及方法：把弹性形变控制在最小的限度范围内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。
双螺母（螺纹、齿差、垫片）预紧调隙式，弹簧式自动调整预紧式存储器的类型及特点：如系统电源切断后存储内容将丢失的存储芯片是RAM,ROM为只读存储器，只读读取，不能修改。
EPROM 紫外线擦出存储器；EEPROM电可擦除存储器；光电耦合接口转换电路的工作原理并说明其在电路中的主要功用：利用光耦隔离器的开关特性，可传送数字信号尔隔离电磁干扰。
输入端为高电平，是二极管发光，光敏三极管导通，从输出端高电平，输入端为低电平，二极管截止，光敏三极管截止，从输出地输出低电平通过电-光-电这种信号转换，利用光信号的传送不受电磁场干扰完成隔离功能的。
接口电路中辐射型的干扰信号种类及其抗干扰措施.主要有：（1）供电干扰信号；（2）磁场（3）电磁场；（4）静电场、电磁波措施：（1）增加交流稳压器、低通滤波器、隔离变压器；（2）强电吸收电路、驱动接口隔离电路（3）采取合理接地方式、光电隔离电路1.光栅莫尔条纹的形成原理（会画原理图）、特点、在位移测量时的辨向方法将标尺光栅和指示光栅重叠在一起，似的他们的可先之间形成一个很小的的角度，由于遮光效应，在黑色光栅相交处，刻线聚集较密，形成暗袋，其他地方刻线较希，形成亮带，这种在光栅垂直方向上出现的明暗相间的条纹就称为莫尔条纹B=W/0，作用：放大作用，光栅移动作用，误差均化作用。
莫尔条纹向上移动，光栅向右移动;反之则向左及光栅安装的注意事项（开口向上）3.感应同步器的结构组成。
按照控制原理分为：开环伺服系统物检测反馈环节，结构简单，调试、维护方便，成本低，但精度低，抗干扰能力差，一般用于精度、速度要求不高的机电一体化系统。
机电一体化复习描述
三相异步电机
车床
光栅
刀架 移动 刀
架 刀架 转动
键盘显 示驱动
计数器
零位脉冲 刀架进给脉冲
图 数控车床闭环控制系统
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主轴 主轴脉冲编码器
第一章 机械系统设计
一、传动装置功能及性能要求 功能：传递运动（速度、位移）和动力（力、力矩）
二、 滚珠丝杠（或滚动螺旋）传动
1、工作原理与结构形式
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伺服系统根据控制原理，即根据有无检测环节及其检测部件，可分为开环、半 闭环和闭环三种基本的控制方式
图5-3 伺服第系34统页的/共控52制页原理类型
一、单向晶闸管的结构与工作原理
1) 单向晶闸管的结构
晶闸管是一种功率四层半导体器件，有三个引出极，阳
极（A）、阴极（K）、门极（G）。
例：有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，测得两个 相邻脉冲之间的脉冲数为1000，时钟频率fc为1MHz ，则转 速（r/min)？
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2.3 信号放大电路
传感器输出信号有些什么特点？
1、信号比较微弱 2、为非电压信号 3、携带噪声信息
因此，传感器在使用中需要进行信号调理。信号调理一 般包括放大、变换、调制与解调、滤波等。
机电一体化一体化系统检测系统实质：
非电量
电量
显示或输出
1 传感器的定义
定义：是一种以一定的精确度将被测量（如位移、力、加速度等）转换为 与之能确定对应关系的，易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的 测量部件或装置。
被测量 敏感元件
转换元件
电量 基本转换电路
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2 传感器静态特性： 线性度：传感器实际特性曲线与拟合直线之间的偏差 灵敏度：输出变化对输入变化的比值 迟滞性：在正反行程期间输入—输出特性曲线不重合程度 重复性：输入量按同一方向多次测试时所得特性曲线的不重合度
《机电一体化系统设计》复习考试大纲
《机电一体化系统设计》考试复习大纲机电一体化是多学科的集成方法和技术，其核心是机械工程、电子工程、以及信息（包括信息的获取和处理）技术与控制技术。
这门课程的特点是综合性强，系统论思想和方法是贯穿全课的主线。
同时，本课程是设计课，规定了本课程的另一特点是特别注重设计方法和设计技术的实际应用。
通过本课程的学习应掌握机电一体化系统设计的基本理论、基本方法和相关的基本技术。
机电一体化五大要素第一章总论1、机电一体化的概念机电一体化一词的由来；机电一体化体统（产品）融机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体；要从系统的角度分析和解决问题；机电一体化的目标——多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源。
2、机电一体化系统的构成要素及功能构成构成要素——机械系统（机构）、电子信息处理（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件（如电机）等五个子系统；系统的三大“目的功能”——1）变换（加工、处理）、2）传递（移动、输送）、3）储存（保持、积蓄、记录）；机电一体化要素与人体要素的对应关系；三个示例（工作台、CNC机床、数控机床+机器人）说明五大要素。
3、构成要素的相互联系各要素之间的接口是综合系统性能好坏的决定性因素；“广义接口”的概念及接口的分类：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口等四类；强调“在某种意义上讲机电一体化系统设计归根到底就是接口设计”。
4、系统设计流程系统设计的流程——(1) 目的功能的确定及规格性能指标确定；（2）系统功能部件、功能要素的划分；（3）接口设计；（4）整体评价；（5）可靠性复查；（6）试制与调试5、系统的评价系统（产品）内部功能及相应的评价参数（1）主功能——系统误差、抗干扰能力、废弃物输出、变换效率；（2）动力功能——输入能量、能源（内装还是外挂）；（3）控制功能——输入/输出口的个数、自动化程度；（4）构造功能——尺寸、重量、强度、刚度、结构工艺性；（5）检测功能——精度。
机电一体化系统设计-复习提纲 (1)
1. 以下产品不属于机电一体化产品的是（D ）。
2. STD 总线属于什么接口类型?（A ）3. RS232C 属于什么接口类型？（C ）4. 以下哪项不属于机电一体化的发展方向。
（B ）5. 机电一体化产品所设计的固有频率一般较高，其原因之一是（D ）。
6. 以下属于机电一体化产品的是（C ）。
7. 机电一体化系统有时采用半闭环控制，可能原因是（B ）。
8. 能够使工业机器人传动链短的主要原因是（D ）。
9. 关于机电一体化说法不确切的表达是（D ）。
10. 关于机电一体化说法不确切的表达是（A ）。
11. 机电一体化技术是以（C ）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术 12. 以下哪项不属于概念设计的特征。
（A ）13. 在机电一体化概念设计过程中，形态学矩阵的作用是（C ）。
14. 在机电一体化概念设计过程中，黑箱分析方法的作用是（B ）。
15. 关于机电一体化系统可靠性，以下论述错误的是（C ）。
16. 机电一体化现代设计方法不包括（A ）。
17. 谐波齿轮具有速比大、传动精度和效率高等优点，它是由以下哪种传动演变而来的。
（ C ）18. 使滚珠丝杠具有最大刚度的支承方式是（ A ）19. 在机电一体化系统设计中，齿轮系常用于伺服系统传动机构中，作用是（ A ） 20. 多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按（ D ）设计的传动链。
21. 下列哪种传动机构具有自锁功能 （ C ）22. 滚珠丝杠传动轴向间隙的调整，下列哪一种方法精度高，结构复杂。
（ B ） 23. 为了提高滚珠丝杠副的旋转精度，滚珠丝杠副在使用之前应该进行（ B ） 24. 在滚珠丝杠副中，公式IEMl ES Pl L π200±±=∆是验算满载时滚珠丝杠副的 （ A ） 25. 在同步齿型带传动中，节线的长度在工作过程中 （ A ）26. 滚珠丝杠副基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的（ B ） 27. 在两级齿轮传动中，若传动比的分配方案是i i =，则其遵循的原则是（ D ） 28. 当刚轮固定，柔轮输出，波形发生器输入时，谐波齿轮可实现（B ）传动。
《机电一体化系统》总复习
《机电一体化系统》总复习一、总论1．基本定义机电一体化、IC、LSI、VLSI。
2．机电一体化的设计目的提高附加价值；满足人们日益增长的物资需求（省时、省力、省事，个性化、多样化）。
3.涉及的学科机械学、电子学、控制论、计算机科学。
4．涉及的相关技术精密机械技术、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。
5．机电一体化系统的组成控制系统、动力装置、执行机构、机械本体、检测装置。
6. 系统接口广义接口有两种：输入/输出接口（四种）、变换、调整接口（四种）。
7．设计流程确定产品规格、性能指标；划分系统功能部件或子系统，确定其要素；接口设计；综合评价；可靠性复查。
8．设计步骤总体设计；零、部件的选择与设计；技术设计与工艺设计。
9．设计方法机电互补法（又称为取代法）；结合法（又称为融合法）；组合法。
10．设计类型开发性设计（又称创新型设计）；适应性设计（又称改进型设计）；变异性设计（又称延伸型设计）。
11．现代设计方法相似设计法；模拟设计法；有限元设计法；可靠性设计法；动态分析设计法；优化设计法。
12．现代设计理念并行工程——产品的设计、制造、销售通盘考虑。
（全局）；虚拟设计——在虚拟环境中进行三维实体建模，分析产品的外形、性能。
（虚拟现实）；快速设计——在第一时间利用产品的市场信息进行创新或变异设计。
（市场占有）；绿色设计——从产品的生到死全过程进行环境评估。
（环保）；反求设计——使用反向推理法，揭示未知领域的秘密。
（逆向思维）；网络合作设计——基于网络平台进行远程设计、制造、销售、故障诊断等。
（协同）机械系统部件选择与设计1．机构与部件主要内容常用传动元件、机构的选择与设计；常用导向、支承部件的选择与设计；机座与机架结构的设计。
2．对机械系统性能要求转动惯量（J）小；刚度（K）大；阻尼（B）合适。
3．传动装置的类型机械传动；流体传动；电力传动；磁力传动。
4. 丝杠螺母机构丝杠和螺母机构组合类型有以下四种。
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机电一体化系统设计复习课机电一体化系统设计复习课((仅供参考仅供参考))题型一：问答/填空1.机电一体化的定义，基本组成要素（五个子系统）答：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2.3.4.答：的5.机电一体化系统主要的干扰源有哪些？有哪些抗干扰的措施？答：1）系统干扰源的类型传导型——由线路传入信号影响控制系统工作。
如：供电干扰、强电干扰、接地干扰等。
辐射型——由空间感应输入信号影响控制系统工作。
如：电磁干扰、电场干扰、静电干扰等。
2）提高系统抗干扰能力的措施针对不同类型的干扰信号，采取的抗干扰措施也有所不同。
·供电系统的抗干扰措施：稳压、滤波、隔离。
·接口电路的抗干扰措施：吸收抑制、阻断隔离。
·转换接口抵消隔离措施：差动式运算放大器或桥式电路、高频滤波整形电路。
·接地系统干扰措施：单点接地、并联接地、光电隔离接地。
6.试比较开环、半闭环、和闭环伺服系统的优缺点答：（1）开环控制就是系统按设定的参数来运转，不作监测，不反馈。
开环系统最简单，成本低，但执行精度最差，基本无系统波动。
（2）半闭环控制就是在系统的执行端之前（非最终端）设置监测，反馈回的信号可以对执行端之前的机构进行实时调整。
半闭环系统成本介于两者之间。
（3）闭环控制是在系统的最终执行端设置监测，反馈回的信号直接用于系统整体调整。
闭环系统最复杂，控制成本最高，但执行精度相当高，系统波动也最大。
7.机电一体化系统的设计方法通常有哪几种？大致有哪几种设计类型？答：常用的设计方法：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法常见的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计8.机电一体化系统对检测传感器的基本要求是什么?答：①体积小、重量轻、适应性好。
②精度和灵敏性高、响应快、稳定性好、信噪比高。
③安全可靠、寿命长。
④便于与计算机对接。
⑤不易受被检测对象和外部环境的影响。
⑥环境适应能力强。
⑦现场安装处理简单、操作方便，价格便宜。
9.提高软件设计可靠性的措施是什么？答：1）利用软件提高控制系统的可靠性①增加系统的管理软件与硬件的匹配，保护处理信息②利用冗余技术，防止信息输入输出和传送中出错③编制软件对系统的故障诊断程序和故障修复程序④编制可对系统(硬件和软件)进行调试和保护的程序。
2）提高软件自身的可靠性①采用软件分和层次结构编程。
②提高软件自身可测试程序的设计。
③对软件进行测试调试——提高可靠性的关键技术。
3）软件测试调试技术的制定制定合理的软件测试调试技术方法是提高可靠性的关键技术之一。
具体方法如下：①确定软件测试调试前的初试条件——输入条件、输出结果评价规范②单元或模块测试③局部或系统测试。
④系统功能或性能调试与测试。
⑤现场安装、综合验收与评价。
10.举例说明单片机、工控机、PLC 在PLC 系统中的应用11.机电一体化系统失效与故障有什么异同？答：如果产品不能完成规定功能，就称为失效。
对于可修复的系统（产品），也可称故障。
可见失效（或故障）是一种破坏系统（产品）工作能力的事件，失效（或故障）越频繁，可靠性就越低。
12.答：313.答：14.答：15.16••22221421321i i J i J J J J me +++=3）等效转动惯量最小原则各传动轴转动惯量等效到电机轴上的等效转动惯量最小。
(机械传动部分响应特性最佳原则)。
17.输出轴转角误差最小原则的含义是什么？答：为了提高机电一体化系统中齿轮传动系统传递运动的精度，各级传动比应按“先小后大”原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响。
18.轴系设计的基本要求有哪些？答：作业2.2519.什么是机电互补法、结合法、组合法？答：作业1.1620.开发性设计、变异性设计、适应性设计有何异同？答：①开发性设计是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。
②变异性设计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。
③适应性设计是在总的设计方案、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。
所有机电一体化系统的设计都是为了获得用来构成事物的有用信息。
21.机电一体化系统的接口功能有哪两种？答：接口功能:①输入,输出。
②变换,调整22.机电一体化系统的主要评价内容有哪些?答：作业1.1123.机电一体化系统的设计步骤答：明确设计思想和概念→分析系统（产品）的综合性能指标要求→产品调研和市场调研→根据目的功能确定产品规格→按产品（系统）内部五大功能划分功能部件或功能子系统→确定各功能部件或子系统的功能要素→接口设计→整体评价→可靠性复查→试制与调试24.机电一体化系统由哪些子系统所组成？分别实现哪些功能？答：①机械系统：构造功能②电子信息处理系统：控制功能③动力系统：动力功能④传感系统：计测功能⑤执行控制系统（元件）：操作功能25.传感器的选用原则及注意事项答：作业4.19①传感器的选用原则主要是依据传感器的使用要求和被控制对象的控制精度要求选择适用的传感器。
②传感器选用的注意事项在确保主要性能参数和指标的条件下，适当可放宽次要的性能和指标要求，以便获得较高的性能价格比。
注意：不能盲目的追求传感器各种性能指标均高的传感器选择方法或原则。
题型二：分析题第二章1.选择滚珠丝杠副支承方式，2）直流电动机的方向控制3.交流（AC）伺服电动机及其驱动矢量控制原理：4.步进电动机与驱动工作原理：5.步进电动机的运行特性与性能指标6.步进电机的驱动与控制7.步进电机的微机控制主要分为：串行控制和并行控制两种方法步进电机的加减速控制原则：8.步进电机闭环控制原理第四章9.专用/通用微型计算机的选择1）专用控制系统的构成与特点用于大批量生产的机电一体化产品。
具有机械电子有机结合紧凑，由专用IC芯片、接口电路、执行元件、传感器等相互合理匹配成专用控制器，软件采用专用机器代码或语言，可靠性强，成本低，但适应能力较差。
2）通用控制系统的构成与特点构成：控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC芯片、接口电路、执行元件、传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。
软件采用通用平台软件系统。
特点：具有可靠性高，适应性强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。
应用：适用于多品种、中小批量生产的机电一体化产品。
10.硬件与软件的权衡/匹配任何微机控制系统的控制功能，即可以由硬件实现，也可以由软件实现，两者的合理匹配是确定或选用微机控制系统研究内容之一。
主要依据经济性、可靠性、适用性等要求来决定。
★主要用通用分离元件组成的控制系统——最好采用软件来实现对机电一体化产品的主要控制功能，接口少，易于调整，适应能力强，但成本较高。
★主要用专用集成元件组成的控制系统——最好选用硬件实现对机电一体化产品的主要控制功能，具有廉价、可靠、处理速度快等特点。
11.微机控制系统输入/输出的可靠性设计1）能可靠地传递各类控制信息有效保证输入/输出控制信号转换的运动状态。
2）能够进行有效的信息转换满足微机对输入/输出信息类型的转换要求。
如：A/D、D/A转换；平行数字信号与串行数字信号的转换；电平信号的转换与匹配；电量与非电量的转换；强电与弱点转换。
3）具有阻断干扰信号进入微机控制系统的能力主要采用滤波技术、光电隔离技术、屏蔽技术等。
12.几种常用光电耦合器结构原理图机械传动系统模型（课上补充）(1)机械移动系统机械移动系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧。
图5-1是这三个系统机械元件的符号表示。
F(t)代表外力；x(t)代表位移；m 代表质量；f 为粘滞阻尼系数，K 为弹簧刚度。
由图可得到：质量的数学模型为阻尼器的数学模型为弹簧的数学模型为下面举例说明平移系统的建模方法：图5-2为组合机床动力滑台洗平面的情况。
若不计M 与地面间的摩擦，系统可以抽象成图5-3所示的力学模型。
根据牛顿第二定律，系统方程为对上式取拉氏变换，得系统传递函数图5-4是一个简单隔震系统装置示意图。
对其受力情况进行分析后，得系统运动方程为对上式取拉氏变换，得系统传递函数根据上式可画出系统传递函数方框图如图5-5所示。
图5-2动力滑台洗平面图5-3图5-2的力学模型图5-4隔震系统装置图5-1机械直线移动元件图5-6所示机械系统，是一个单轮汽车支撑系统的简化模型。
图中：m1为汽车质量，f 为震动阻尼器系数；K1为弹簧刚度；m2为轮子质量；K2为轮眙弹性刚度；、分别为m1和m2的独立位移。
通过对系统进行受力分析，可建立m1的运动方程为而m2的运动方程为对上式取拉氏变换，可得可以求出以作用力F(s)为输入，分别以X1(s)和X2(s)为输出位移的传递函数如下：以上两式完全描述了该机械系统的动力特性，只要给定汽车的质量、轮子的质量、阻尼器及弹簧参数，车胎的弹性，便可决定车辆行驶的运动特性。
(2)机械转动系统机械转动系统的基本元件是转动惯量、阻尼器和弹簧。
图5-8是这三个系统机械元件的符号表示。
M(t)代表外力矩；(t)代表位移；J 代表转动惯量；f 为粘滞阻尼系数，K 为弹簧刚度。
由图可得到：转动惯量的数学模型为图5-6汽车支撑系统)(2t χ)(1t χθ图5-8机械转动元件阻尼器的数学模型为弹簧的数学模型为下面举例说明机械转移系统的建模方法：图5-9为一个扭摆的工作原理图。
图中：J—摆锤的转动惯量；f—摆锤与空气的粘滞阻尼系数；K—扭簧弹性刚度。
摆锤上的力矩与摆锤转角之间的运动方程为对上式取拉氏变换，得系统传递函数图5-10为打印机中步进电机、同步齿形带驱动装置示意图。
图中：M(t)—步进电机的力矩；Jm 和JL 分别步进电机轴和负载的转动惯量；K，f—同步齿形带的弹性刚度和粘滞阻尼系数；—分别为输入与输出轴的转角。
针对输入轴和输出轴，可以分别写出力矩平衡方程为及对以两上式取拉氏变换，可得得系统传递函数图5-9扭摆示意图)()(0t t i θθ与图5-10同步齿形带驱动系。