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。

12.滚珠丝杆副的螺纹滚道有单圆弧型和双圆弧型。

13.滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有内循环和外循环
14.外循环有:①螺旋槽式②插管式③端盖式。

精度等级:根据定位精度和重复定位精度的要求可选用1、2、3级，一般动力传动可选4、5级，全闭环系统可选2、3、4级。

15.滚珠丝杆副轴向间隙的调整预紧方法: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。

16.滚珠丝杆副支承方式的选择：①单推-单推式②双推-双推式③双推-简支式④双推-自由
式。

17.各级传动比的最佳分配原则:①重量最轻原则(传动比先大后小)②输出轴转角误差最小
原则(传动比先小后大)③等效转动惯量最小原则，利用该原则所设计的齿轮传动系统，换算到电动机轴上的等效转动惯量为最小。

18.可行性和经济性对转动惯量、结构尺寸和传动精度提出适当要求：①对于要求体积小、
重量轻的齿轮传动系统可用重量最轻原则。

②对于要求运动平稳、起停频繁和动态性能好的伺服系统的减速齿轮系，可按最小等效转动惯量和总转角误差最小的原则来处理。

对于变负载的传动齿轮系统的各级传动比最好采用不可约的比数，避免同期啮合以降低噪声和振动。

③对于提高传动精度和减小回程误差为主的传动齿轮系，可按总转角误差
最小原则。

对于增速传动，由于增速时容易破坏传动齿轮系工作的平稳性，应在开始几级就增速，并且要求每级增速比最好大于1:3，以利于增加轮系刚度、减小传动误差。

④对较大传动比传动的齿轮系，往往需要将定轴轮系和行星轮系巧妙结合为混合轮系。

对于相当大的传动比，并且要求传动精度与传动效率高、传动平稳、体积小、重量轻时、可选用新型的谐波齿轮传动。

19.齿轮传动间隙的调整方法之圆柱齿轮传动：①偏心套(轴)调整法②轴向垫片调整法③双
片薄齿轮错齿调整法。

20.导轨副的截面形状：①三角形导轨②矩形导轨③燕尾型导轨④圆形导轨,用于承受轴向载
荷的场合。

21.
22.执行元件的种类：电动式执行元件、液动式执行元件、气动式执行元件
23.对执行元件的要求：①惯量小、动力大②体积小、重量轻③便于安装、维修④宜于微机
控制
24.对控制用电机的基本要求：（1）性能密度大（2）快速性好。

即加速转矩大，品相特性
好（3）位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳无爬行现象，分辨力高，震动噪声小（4）适应起、停频繁的工作要求（5）可靠性高、寿命长
25.步进电机的工作原理：
26.步距角的多少与通电方式个转子函数关系
27.简述CPU、MC与MCS的关系
28.p136
29.MC、FMC、FMS、FA、CIMS的含义是什么？
MC：加工中心；FMC：柔性制造单元；FMS：柔性制造系统；FA: CIMS：计算机集成制造系统。

30.PID调节器及其传递函数
（1）比例（P）调节：它的调节作用的大少主要取决于增益Kp（比例系数）的大少。

Kp越大，调节作用越强，但是存在
调节误差。

而且Kp太大会引起系统不稳定
（2）积分（I）调节：系统中采用积分环节可以减少或消除误差，但由于积分调节器响应慢，故很少单独使用（3）比例——积分（PI）调节：这种环节既克服了淡出比例环节有调节误差的缺点，又避免了积分环节响应慢的弱点，既能改善系
统的稳定性能，又能改善其动态性能
（4）比例——积分——微分（PID）调节，
31.何谓机电一体化系统的“可靠性”？
答：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。

32.机电一体化系统的“失效”与“故障”有何异同？
答: 如果产品不能完成规定的功能称为失效。

对于可修复的的系统（产品）称为故障。